JP5283195B2

JP5283195B2 - Ｌｅｄ配線基板及び光照射装置

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Publication number: JP5283195B2
Application number: JP2010199525A
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Inventors: 健司三浦
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Current assignee: CCS Inc
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2030-09-07
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Description

本発明は、ＬＥＤが搭載されるＬＥＤ配線基板及び当該ＬＥＤ配線基板を用いた光照射装置に関するものである。

例えば面光源装置等の光照射装置は、ＬＥＤが搭載されたＬＥＤ配線基板と、当該ＬＥＤ配線基板を収容する筐体とを備えている。この光照射装置は、照明の用途に応じて種々のサイズのものが用意される。

しかしながら、種々のサイズの光照射装置を用意するに際して、そのサイズに合ったＬＥＤ配線基板を用意する必要がある。そうすると、ＬＥＤ配線基板の製造コストが大きくなってしまい、結果として光照射装置の製造コストも増大してしまうという問題がある。なお、種々のサイズのＬＥＤ配線基板を切断する場合に、各サイズに対応した治具を用意することが考えられるが、各サイズに対応した治具を設けることはコストの観点等から難しいという問題もある。

一方で、ＬＥＤ配線基板を構成する単位基板を複数用意し、その単位基板を組み合わせることで、種々のサイズの光照射装置に対応するように構成することも考えられている。このとき、複数の単位基板をジャンパー配線により接続し、電源用配線又はグランド用配線などのコモンラインを確保するようにしている。

しかしながら、各単位基板をジャンパー配線する作業が煩雑であり組立工数の増大や、配線の接続不良の問題も生じてしまい歩留まりの低下が懸念される。

なお、特許文献１に示すように、複数の単位基板部を分離可能な切り離し部を介して左右方向に並設して構成されたプルグラマブルコントローラ用の基板が考えられている。この基板では、プリント配線基板に対して前後方向に延びるスリットが、接続配線が設けられている部分を除いて形成されることにより、切り離し部が設けられている。

しかしながら、切り離し部がスリットにより形成されていることから、接続配線が設けられる部分が、単位基板部を連結する狭幅部である切り離し部のみとなってしまう。そうすると、配線パターンを切り離し部に合わせて回路設計する必要があるという問題がある。これは、配線パターンが複雑になればなるほど大きな問題となってしまう。また、切り離し部を切断する際に、治具を用いる場合は上述したように専用の各サイズに対応した専用の治具を用意する必要があるという問題がある。治具を用いずにユーザが手作業で切断する場合においては、直線的に切断することが難しいという問題がある。

特開２００８−２９９５９４号公報

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、ＬＥＤ配線基板を種々のサイズに分割可能にするだけでなく分割の前後において使用可能とするとともに、当該ＬＥＤ配線基板の分割作業を簡単化すること及び回路設計を簡単化することをその主たる所期課題とするものである。

すなわち本発明に係るＬＥＤ配線基板は、表面にＬＥＤが搭載されるＬＥＤ配線基板であって、前記ＬＥＤ配線基板の平面方向に前記ＬＥＤに通電するための配線パターンが形成されており、前記ＬＥＤ配線基板の表面又は裏面の少なくも一方において厚み方向に形成されるとともに、前記配線パターンを平面方向に横切るように設けられ、前記ＬＥＤ配線基板を複数に分割するための分割溝が形成されており、前記分割溝による分割前の基板全体で使用可能であるとともに、前記いずれかの分割溝に沿って分割された分割要素で使用可能であることを特徴とする。

このようなものであれば、ＬＥＤ配線基板に形成された分割溝が配線パターンを横切るように設けられているので、分割溝によって配線パターンが平面方向において切断されることが無く、分割前の基板全体で使用可能であるとともに、分割後の分割要素でも使用可能とすることができる。したがって、１つのＬＥＤ配線基板から種々のサイズの分割要素を作ることができ、種々のサイズの光照射装置を製造する際に１つのＬＥＤ配線基板を分割することで対応できるようになり、光照射装置の製造コストを削減することができる。また、分割溝が配線パターンを横切るように設けられていることから、分割溝により配線パターンが平面方向に制約されることが無く、配線を平面方向に太くして抵抗値を可及的に小さくできる等、配線パターンの回路設計を簡単にすることも可能となる。さらに、分割溝により、ＬＥＤ配線基板を切断する作業を簡単化することができる。つまり、分割溝が、切断用の刃を案内するガイドとして機能することから、ユーザがＬＥＤ配線基板を動かしながら切断作業を行う場合において分割作業を簡単化することができる。

ＬＥＤ配線基板を複数の分割溝を用いてどのように分割しても使用可能とするためには、前記分割溝により分割される最小単位である分割単位要素それぞれに外部接続端子が設けられており、前記配線パターンが、いずれか１つの分割単位要素の外部接続端子によって、その分割単位要素だけでなく、その分割単位要素に連続する他の分割単位要素が通電可能となるように形成されていることが望ましい。

配線パターン等の具体的な実施の態様としては、前記分割溝が、前記ＬＥＤ配線基板の表面又は裏面の一方に形成されており、前記ＬＥＤ配線基板の表面又は裏面の他方の略全体に電源用配線パターン及びグランド用配線パターンが形成されており、前記電源用配線パターン及び前記グランド用配線パターンが、前記分割単位要素それぞれを電気的に接続する共通の配線パターンであるとともに、前記各分割単位要素に対応する部分に前記外部接続端子が設けられることが望ましい。これならば、ＬＥＤ配線基板の表面又は裏面の一方に分割溝を形成し、他方に配線パターンを形成しているので、分割溝を厚み方向に可及的に深く形成することができ、当該分割溝を用いた分割を容易にすることができる。

特に、前記分割溝が前記ＬＥＤ配線基板の表面に形成されており、前記電源用配線パターン及び前記グランド用配線パターンが、前記ＬＥＤ配線基板の裏面の略全体に形成されていることが望ましい。従来、複数の配線基板を裏面で接続する場合には、半田ジャンパーにより接続することになるが、基板裏面がジャンパーにより凹凸になってしまい、両面テープ等で筐体に密着させることができない。一方、基板裏面に半田ジャンパーによりコモンラインを形成する場合には、基板表面に搭載されたＬＥＤのピッチが大きくなってしまう。このようなことから、本発明のように基板裏面にコモンラインである電源用配線パターン及びグランド用配線パターンを形成することで上記両者の不具合を解消することができる。

上記の構成を簡単に実現するとともに、光照射装置用途として汎用性を持たせるためには、ＬＥＤ配線基板前記分割溝により分割される最小単位である分割単位要素が、平面視において同一形状であることが望ましい。

電源電圧とＬＥＤを直列に接続したときの順方向電圧の合計との差が所定の許容範囲となるＬＥＤの個数をＬＥＤ単位数とし、前記分割溝により分割される最小単位である分割単位要素それぞれに搭載されるＬＥＤの個数を、順方向電圧の異なるＬＥＤ毎に定まるＬＥＤ単位数の公倍数としていることが望ましい。このようなものであれば、分割単位要素に搭載されるＬＥＤの個数を、種類の異なるＬＥＤ毎に定まるＬＥＤ単位数の公倍数として、種類の異なるＬＥＤ同士で分割単位要素に搭載される個数を同一にすることができ、種類の異なるＬＥＤが搭載される分割単位要素同士の大きさを同じすることができる。また、種類の異なるＬＥＤを用いた光照射装置を製造する場合に、分割単位要素を収容する筐体として同一のものを用いることができる。このようなことから、光照射装置の製造において、分割単位要素及び筐体などの部品を共通化することができ、部品点数を削減することができるとともに、製造コストを削減することができる。

ＬＥＤ基板の大きさを同じにするだけでなく、その大きさを可及的に小さくして、汎用性を向上させるためには、前記分割単位要素に搭載するＬＥＤの個数を、種類の異なるＬＥＤ毎に定まるＬＥＤ単位数の最小公倍数としていることが望ましい。

分割単位要素に搭載されるＬＥＤが表面実装型（チップ型）ＬＥＤであれば、ＬＥＤの前方に光学レンズを設ける必要がある。このとき、分割単位要素に搭載されたＬＥＤの個数に応じて、専用の光学レンズを用意する必要がある。本発明によれば、表面実装型ＬＥＤを分割単位要素に搭載するに際して、その個数を前記ＬＥＤ単位数の公倍数にして、種類の異なるＬＥＤでも搭載される個数を同じにすることにより、共通の光学レンズを用いることができ、本発明の効果を一層顕著にすることができる。

また本発明に係る光照射装置は、表面にＬＥＤが搭載されるＬＥＤ配線基板と、前記ＬＥＤ配線基板を収容する基板収容空間を有する筐体とを備えた光照射装置であって、前記ＬＥＤ配線基板が、前記ＬＥＤ配線基板の平面方向に前記ＬＥＤに通電するための配線パターンが形成されるとともに、前記ＬＥＤ配線基板の表面又は裏面の少なくも一方において厚み方向に形成されるとともに、前記配線パターンを平面方向に横切るように設けられ、前記ＬＥＤ配線基板を複数に分割するための分割溝が形成されており、前記筐体のサイズに合わせて分割して用いられていることを特徴とする。このようなものであれば、筐体のサイズに合わせてＬＥＤ配線基板を分割して用いることができるので、筐体のサイズ毎にＬＥＤ配線基板を用意する必要がなく、光照射装置の製造において共通のＬＥＤ配線基板で対応することができ、部品点数及び製造コストを削減することができる。

ＬＥＤ配線基板を分割して使用する場合、つまり分割要素を筐体の基板収容空間内に収容する場合には、当該分割要素の側面に配線パターンの一部が露出することが考えられる。そうすると、分割要素の側面と筐体の内面とが接触することにより短絡してしまう恐れがある。この問題を解決するためには、前記ＬＥＤ配線基板が前記基板収容空間に収容された状態で、前記ＬＥＤ配線基板の側面が前記筐体の内面から離間して配置されていることが望ましい。

ＬＥＤ配線基板を筐体に収容するに際して、当該ＬＥＤ配線基板の放熱の観点等から、ＬＥＤ配線基板を筐体に底壁又は底壁に設けられた伝熱部材等に密着させる必要がある。ここで、分割溝をＬＥＤ配線基板の裏面に設けた場合、ＬＥＤ配線基板が裏面側に湾曲してしまい、ＬＥＤ配線基板の中央部を筐体に密着させることが難しくなるという問題がある。そこで、前記分割溝が、前記ＬＥＤ配線基板の表面のみに形成されていることが望ましい。これならば、ＬＥＤ配線基板が表面側に湾曲するようになり、ＬＥＤ配線基板を筐体に密着させる作業を簡単化することができるとともに、密着性を確実にすることができる。

さらに本発明のＬＥＤ配線基板の切断方法は、前記分割溝が断面Ｖ字形状をなすＶ字溝であり、刃先が対向配置された一対の円板状の回転切断刃を用いるとともに、前記ＬＥＤ配線基板のＶ字溝が前記回転切断刃に係合するように、前記ＬＥＤ配線基板と前記一対の回転切断刃を相対移動させることによって、前記ＬＥＤ配線基板を切断することを特徴とする。これならば、回転切断刃の刃先がＶ字溝に係合することによって回転切断刃とＶ字溝との位置決め及び切断作業を容易にできるだけでなく、切断精度を向上させることができる。

このように構成した本発明によれば、ＬＥＤ配線基板を種々のサイズに分割可能にするとともに、分割の前後において使用可能とするとともに、当該ＬＥＤ配線基板の分割作業を簡単化することができる。

本発明の一実施形態に係る光照射装置の斜視図。同実施形態の光照射装置の断面図。同実施形態のＬＥＤが搭載された状態のＬＥＤ配線基板（分割前）の部分平面図。同実施形態のＬＥＤ配線基板の模式的部分断面図。同実施形態のＬＥＤ実装用配線パターンを部分的に示す図。同実施形態の第１の内部配線パターンを部分的に示す図。同実施形態の第２の内部配線パターンを部分的に示す図。同実施形態のＬＥＤ配線基板の表面のレジスト膜を示す部分平面図。同実施形態の電源用配線パターン及びグランド用配線パターンを部分的に示す図。同実施形態のＬＥＤ配線基板の裏面のレジスト膜を示す部分平面図。同実施形態のＬＥＤ配線基板の切断方法を示す図。赤色ＬＥＤを搭載した場合の回路線図。白色ＬＥＤを搭載した場合の回路線図。赤外ＬＥＤを搭載した場合の回路線図。変形実施形態に係るＬＥＤ配線基板の模式的部分断面図。変形実施形態に係るＬＥＤ配線基板の模式的部分断面図。

以下に本発明に係る光照射装置１００の一実施形態について図面を参照して説明する。

＜装置構成＞
本実施形態に係る光照射装置１００は、例えばワークの表面検査を行うために当該ワークに光を照射するものであり、図１に示すように、概略矩形状の光射出面を有する面発光装置である。

具体的にこのものは、図１及び図２に示すように、複数のＬＥＤ２１が搭載されるＬＥＤ配線基板２と、このＬＥＤ配線基板２を収容する基板収容空間を有する筐体３とを備えている。なお筐体３は、一面に開口を有する有底箱形状をなすものである。そしてその開口には拡散板や各ＬＥＤに対応したレンズ部を有するレンズ基板等の透光部材４が設けられる。

ＬＥＤ配線基板２は、平面視において概略矩形状をなすものであり、図２及び図３に示すように、その表面に複数の表面実装型ＬＥＤ２１が搭載される。具体的にこのＬＥＤ配線基板２は、図４に示すように、基板２の平面方向にＬＥＤ２１に通電するための配線パターンＰ１〜Ｐ５が形成されたものであり、絶縁性基体と配線パターンＰ１〜Ｐ５とを積層してなる多層基板である。各層に形成された配線パターンＰ１〜Ｐ５については後述する。

また、ＬＥＤ配線基板２には、図２及び図３に示すように、当該ＬＥＤ配線基板２を複数の分割単位要素２００に分割するための分割溝２Ｍが形成されている。この分割溝２Ｍは、図４に示すように、断面Ｖ字形状をなすものであり、基板表面において厚み方向に形成されるとともに、配線パターンＰ１〜Ｐ５のうちＬＥＤ配線基板２の裏面に形成された配線パターンＰ４、Ｐ５又は内部に形成された配線パターンＰ２、Ｐ３を平面方向に横切るように設けられている。この実施形態の分割溝２Ｍは、ＬＥＤ配線基板２の裏面に形成された配線パターンＰ４、Ｐ５を平面方向に横切るように設けられている。例えばＬＥＤ配線基板２の厚みを放熱性の観点から例えば１ｍｍとした場合、分割溝２Ｍの厚み方向の深さは、０．５ｍｍ〜０．８ｍｍが好ましい。０．５ｍｍ以下とした場合には、ＬＥＤ配線基板２を分割させたときに切断面にバリが入り易くなり、０．８ｍｍ以上とした場合には、コモンラインである電源用配線パターン及びグランド用配線パターンを形成がし難くなる。このような観点から分割溝２Ｍは、例えば０．７ｍｍとする。本実施形態では分割溝２Ｍが、ＬＥＤ配線基板２の表面のみに形成されていることから、ＬＥＤ配線基板２が表面側に湾曲するようになり、ＬＥＤ配線基板２を筐体３に例えば絶縁性の両面テープ等の接着部材により密着させる作業を簡単化することができるとともに、密着性を確実にすることができる。

また、本実施形態の分割溝２Ｍは、図３に示すように、ＬＥＤ配線基板２の横辺に平行に設けられた複数の横方向分割溝２Ｍａと、ＬＥＤ配線基板２の縦辺に平行に設けられた縦方向分割溝２Ｍｂとからなる。横方向分割溝２ＭａはＬＥＤ配線基板２を縦方向に等分割するように互いに等間隔に形成されており、縦方向分割溝２ＭｂはＬＥＤ配線基板２を横方向に互いに等間隔に形成されている。このように分割溝２Ｍは、縦横に延設された格子状をなすように形成されている。これにより、当該分割溝２Ｍにより分割される基板最小単位である分割単位要素２００は、平面視において同一形状、具体的には、概略矩形状（本実施形態では概略正方形状）となる。また本実施形態のＬＥＤ配線基板２は、分割溝２Ｍにより縦７列、横９列の分割単位要素からなるものとしている。なお、分割単位要素２００が概略正方形状であれば縦横の向きに関係なく、筐体３内に収容させることができ、作業性及び汎用性を増すことができる。

ここでＬＥＤ配線基板２の各層に形成される配線パターンＰ１〜Ｐ５について、分割単位要素２００との関係に考慮しつつ説明する。

本実施形態のＬＥＤ配線基板２は、図４に示すように、表面に設けられて、ＬＥＤ実装用の電極端子を形成するＬＥＤ実装用配線パターンＰ１と、裏面に設けられて、コモンラインを形成する電源用配線パターンＰ４及びグランド用配線パターンＰ５と、基板内部に設けられて、前記電源用配線パターンＰ４と前記電極端子のうちプラス端子とを電気的に接続する第１の内部配線パターンＰ２と、前記グランド用配線パターンＰ５と前記電極端子のうちマイナス端子とを電気的に接続する第２の内部配線パターンＰ３とを有する。なお、ＬＥＤ実装用配線パターンＰ１には、電流制限用の抵抗体２２も実装される。

また、これらの配線パターンＰ１〜Ｐ５の間には絶縁性基体２ａが介在しており、互いに絶縁されている。ここで、ＬＥＤ実装用配線パターンＰ１と第１の内部配線パターンＰ２及び第２の内部配線パターンＰ３とはビアＢ１を介して電気的に接続されており、第１の内部配線パターンＰ２及び第２の内部配線パターンＰ３と電源用配線パターンＰ４及びグランド用配線パターンＰ５とはビアＢ２を介して電気的に接続されている。

そしてＬＥＤ実装用配線パターンＰ１、第１の内部配線パターンＰ２及び第２の内部配線パターンＰ３は、図５〜図７に示すように、分割単位要素２００毎に独立して形成されている。つまり、それらの配線パターンＰ１〜Ｐ３は、平面視において分割溝２Ｍにより区画された領域毎に形成されている。言い換えれば、分割溝２Ｍが、ＬＥＤ実装用配線パターンＰ１、第１の内部配線パターンＰ２及び第２の内部配線パターンＰ３を横切らないように構成されている。またＬＥＤ実装用配線パターンＰ１、第１の内部配線パターンＰ２及び第２の内部配線パターンＰ３は、分割単位要素２００毎で同一パターンとなるように構成している。なお、ＬＥＤ実装用配線パターンＰ１には、ＬＥＤ２１及び抵抗体２２を実装するための電極端子を形成するためのレジスト膜２ｂが設けられる。このレジスト膜２ｂは、図８に示すように、分割単位要素２００毎に所定数（例えばプラス端子及びマイナス端子を１対とすると３０対）の電極端子を形成すべく、ＬＥＤ実装用配線パターンＰ１の一部を露出するための開口部ｈ１が形成されている。なお、レジスト膜２ｂには、抵抗体接続用の電極端子を形成すべく開口部ｈ２も形成されている。

ここで、分割溝２Ｍと、ＬＥＤ実装用配線パターンＰ１、第１の内部配線パターンＰ２及び第２の内部配線パターンＰ３との厚み方向の位置関係について述べると、分割溝２Ｍの深さ位置よりもＬＥＤ実装用配線パターンＰ１、第１の内部配線パターンＰ２及び第２の内部配線パターンＰ３は基板表面側に位置している（図４参照。）。

一方、電源用配線パターンＰ４及びグランド用配線パターンＰ５は、分割単位要素２００それぞれを電気的に接続する共通の配線パターンとして機能すべく、図９に示すように、分割単位要素２００を繋ぐように連続して形成されている。つまり、電源用配線パターンＰ４及びグランド用配線パターンＰ５は、分割溝２Ｍを跨ぐように形成されている。

また、電源用配線パターンＰ４及びグランド用配線パターンＰ５には、外部接続端子を形成するためのレジスト膜２ｃが設けられる。このレジスト膜２ｃは、図１０に示すように、各分割単位要素２００に外部接続端子を形成すべく、各分割単位要素２００に対応した部分に電源用配線パターンＰ４及びグランド用配線パターンＰ５の一部を露出するための一対の開口部ｈ３が形成されている。なお外部接続端子には電源ケーブルが接続される。

上記構成により、分割溝２ＭによってＬＥＤ実装用配線パターンＰ１、第１、第２の内部配線パターンＰ２、Ｐ３は分割単位要素２００毎に分離されてしまうが、電源用配線パターンＰ４及びグランド用配線パターンＰ５は分割溝２Ｍによって分離されていない構成としている。これにより、分割溝２Ｍによる分割前の基板全体で使用可能とするとともに、いずれかの分割溝２Ｍに沿って分割された分割要素（１又は複数の分割単位要素２００からなる。）で使用可能としている。また、電源用配線パターンＰ４及びグランド用配線パターンＰ５とＬＥＤ実装用配線パターンＰ１、第１、第２の内部配線パターンＰ２、Ｐ３とはビアＢ１、Ｂ２を介して電気的に接続されているので、いずれか１つの分割単位要素２００の外部接続端子によって、その分割単位要素２００に搭載されたＬＥＤ２１だけでなく、その分割単位要素２００に連続する他の分割単位要素２００に搭載されたＬＥＤ２１に通電が可能となる。

ここでＬＥＤ配線基板２の切断方法の一例について説明する。このＬＥＤ配線基板２の切断には、図１１に示すように、刃先が対向配置された一対の円板状の回転切断刃３００ａ、３００ｂを有する切断具を用いる。なお、回転切断刃３００ａ、３００ｂの刃先の間隔は、分割溝２Ｍの底壁の肉厚よりに小さく設定されている。そして、回転している回転切断刃３００ａ、３００ｂの間にＬＥＤ配線基板を通過させることによって、ＬＥＤ配線基板２を切断して分割する。このとき、ＬＥＤ配線基板２に形成された分割溝２Ｍが回転切断刃３００ａに係合して、ＬＥＤ配線基板２が回転切断刃３００ａにより分割溝２Ｍに沿って案内される。このように切断具を用いてＬＥＤ配線基板２を切断することによって、分割要素の側面の切断面にバリを発生しにくくして滑らかにすることができ、バリ取りも不要にすることができる。なお、バリの発生し易くなるが、分割後にバリ取りを行うのであれば、手で分割することも考えられる。

次に、ＬＥＤ配線基板２とこれを収容する筐体３との関係について説明する。

上記構成のＬＥＤ配線基板２を分割して使用する場合、つまり分割要素を筐体３の基板収容空間内に収容する場合、分割要素の側面に配線パターンの一部、具体的には、電源用配線パターンＰ４及びグランド用配線パターンＰ５の切断面が露出することになる。なお図２の断面図は、縦横３つの分割単位要素からなる分割要素を用いた光照射装置１００を示している。したがって、本実施形態では、分割要素を収容空間に収容した状態で、分割要素の側面が、筐体３の内面３ａから離間するように配置される。具体的には、図２の部分拡大図に示すように、筐体３の内面３ａに、分割要素の側面との間に間隙Ｓを形成すべく側方に凹む凹部３１が形成されている。この凹部３１により筐体３の内面が分割要素の側面と接触しないように構成している。その他、筐体３の内面（底面及び側面を含む）には、絶縁アルマイト処理が施されており、収容されたＬＥＤ配線基板２（分割要素）と筐体３との絶縁性を確実なものとしている。

しかして本実施形態の分割単位要素２００に搭載されるＬＥＤ２１の個数は、種類の異なるＬＥＤ２１毎に定まるＬＥＤ単位数の最小公倍数としている。なお、種類の異なるＬＥＤ２１には、例えば、射出する光の波長が異なるＬＥＤだけでなく、射出する光の波長が同じであっても、パッケージに配設されるＬＥＤ素子の数が異なるＬＥＤを含む。いずれの場合においても、種類の異なるＬＥＤ２１のパッケージは同一形状であることが望ましい。また、分割単位要素２００上に搭載するＬＥＤ２１の個数の決定方法は、複数のＬＥＤ２１を電圧制御する場合にのみ有効である。

ここで、「ＬＥＤ単位数」とは、電源電圧Ｖ_ＥとＬＥＤ２１を直列に接続したときの順方向電圧Ｖ_ｆの合計（Ｖ_ｆ×Ｎ）との差（Ｖ_Ｅ−Ｖ_ｆ×Ｎ）が、所定の許容範囲となるＬＥＤ２１の個数であり、電源電圧Ｖ_Ｅに対して直列接続されるＬＥＤ２１の個数である。

本実施形態の順方向電圧Ｖ_ｆは、パッケージ化されたＬＥＤ２１毎の順方向電圧である。また、「所定の許容範囲」とは、種類の異なるＬＥＤ２１毎に定まるＬＥＤ単位数の公倍数により分割単位要素２００にＬＥＤ２１を搭載した場合に、所望の照射領域を１つ又は複数の分割単位要素２００により実現できる条件（より具体的には、種類の異なるＬＥＤ２１毎に定まるＬＥＤ単位数の最小公倍数を可及的に小さくする条件）、及び種類の異なるＬＥＤ２１毎にそのＬＥＤ単位数を可及的に大きくする条件により決まる。

例えば、光照射装置１をＦＡ（産業用自動機器）に組み込んで用いる場合、つまり、電源電圧Ｖ_Ｅが２４Ｖの直流電圧である場合について、赤色ＬＥＤ２１、白色ＬＥＤ２１及び赤外ＬＥＤ２１の３種類の光照射装置１００を製造する場合について説明する。

赤色ＬＥＤ２１の順方向電圧Ｖ_ｆは約２．２Ｖであり、当該赤色ＬＥＤ２１を電源電圧Ｖ_Ｅに対して直列接続できる個数は１０個である。つまり、赤色ＬＥＤ２１のＬＥＤ単位数は１０個である。

また、白色ＬＥＤ２１の順方向電圧Ｖ_ｆは約３．３Ｖであり、当該白色ＬＥＤ２１を電源電圧Ｖ_Ｅに対して直列接続できる個数は６個である。つまり、白色ＬＥＤ２１のＬＥＤ単位数は６個である。なお、白色ＬＥＤ２１を直列接続できる個数は、７個も考えられるが、他の種類のＬＥＤ２１のＬＥＤ単位数との関係で、可及的に最小公倍数を小さくする値にしている。

さらに、赤外ＬＥＤ２１の順方向電圧Ｖ_ｆは約１．５Ｖであり、当該赤外ＬＥＤ２１を電源電圧Ｖ_Ｅに対して直列接続できる個数は１５個である。つまり赤外ＬＥＤ２１のＬＥＤ単位数は１５個である。

そして、赤色ＬＥＤ２１のＬＥＤ単位数（１０個）、白色ＬＥＤ２１のＬＥＤ単位数（６個）、及び赤外ＬＥＤ２１のＬＥＤ単位数（１５個）の最小公倍数である３０個を、各分割単位要素２００に搭載するＬＥＤ２１の個数としている。

回路上における各ＬＥＤ２１の接続方法としては、ＬＥＤ単位数に対応する個数のＬＥＤ２１を直列接続し、その直列接続されたＬＥＤ群を最小公倍数となるように並列接続する。つまり、赤色ＬＥＤ２１の場合には、図１２に示すように、１０個の赤色ＬＥＤ２１を直列接続して赤色ＬＥＤ群とし、赤色ＬＥＤ２１の個数が全体として３０個となるように（つまり、赤色ＬＥＤ群を３列に）並列接続する。また、白色ＬＥＤ２１の場合には、図１３に示すように、６個の白色ＬＥＤ２１を直列接続して白色ＬＥＤ群とし、白色ＬＥＤ２１の個数が全体として３０個となるように（つまり、白色ＬＥＤ群を５列に）並列接続する。さらに、赤外ＬＥＤ２１の場合には、図１４に示すように、１５個の赤外ＬＥＤ２１を直列接続して赤外ＬＥＤ群とし、赤外ＬＥＤ２１の個数が全体として３０個となるように（つまり、赤外ＬＥＤ群を２列に）並列接続する。なお、上記のとおり並列接続されるように、各色ごとに用いられるＬＥＤ配線基板２の配線パターンＰ１〜Ｐ５が形成されている。

分割単位要素２００上におけるＬＥＤ２１の配置態様としては、各色ＬＥＤ基板２で同じであり、前述した通り、図３に示すように、ＬＥＤ２１を光軸を略一定方向に揃えてマトリックス状（本実施形態では縦６列、横５列）に配置する。

＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係る光照射装置１００によれば、ＬＥＤ配線基板２に形成された分割溝２Ｍが電源用配線パターンＰ４及びグランド用配線パターンＰ５を横切るように設けられているので、分割溝２Ｍによって配線パターンＰ４、Ｐ５が平面方向において切断されることが無く、分割前の基板全体で使用可能であるとともに、分割後の分割要素でも使用可能とすることができる。したがって、１つのＬＥＤ配線基板２から種々のサイズの分割要素を作ることができ、種々のサイズの光照射装置１００を製造する際に１つのＬＥＤ配線基板２を分割することで対応できるようになり、光照射装置１００の製造コストを削減することができる。

また、分割溝２Ｍが配線パターンＰ４、Ｐ５を横切るように設けられていることから、分割溝２Ｍにより配線パターンＰ４、Ｐ５が平面方向に制約されることが無く、配線を平面方向に太くして抵抗値を可及的に小さくできる等、配線パターンＰ４、Ｐ５の回路設計を簡単にすることも可能となる。

さらに、分割溝２Ｍにより、ＬＥＤ配線基板２を切断する作業を簡単化することができる。つまり、分割溝２Ｍが、切断用の刃を案内するガイドとして機能することから、ユーザがＬＥＤ配線基板２を手で動かしながら切断作業を行う場合において分割作業を簡単化することができる。

その上、分割単位要素２００に搭載されるＬＥＤ２１の個数を、種類の異なるＬＥＤ毎に定まるＬＥＤ単位数の公倍数として、種類の異なるＬＥＤ２１同士で分割単位要素２００に搭載される個数を同一にすることができ、種類の異なるＬＥＤ２１が搭載される分割単位要素２００同士の大きさを同じすることができる。また、種類の異なるＬＥＤ２１を用いた光照射装置１００を製造する場合に、分割単位要素２００を収容する筐体３として同一のものを用いることができる。このようなことから、光照射装置１００の製造において、分割単位要素２００及び筐体３などの部品を共通化することができ、部品点数を削減することができるとともに、製造コストを削減することができる。

＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、前記実施形態のＬＥＤ配線基板は絶縁性基体の両面と内部とに配線パターンが形成された多層基板であったが、絶縁性基体の片面と内部とに配線パターンが形成された多層基板であっても良い。多層基板の他、絶縁性基体の片面に配線パターンが形成された片面基板、絶縁性基体の両面に配線パターンが形成されて、スルーホールによって両面が接続されてなる両面基板であっても良い。

また、前記実施形態の分割溝はＬＥＤ配線基板の表面に形成され、電源用配線及びグランド用配線はＬＥＤ配線基板の裏面に形成するものであったが、ＬＥＤ配線基板の内部に分割溝と厚み方向において交わらないように形成しても良い。

さらに、図１５に示すように、分割溝２ＭをＬＥＤ配線基板２の裏面に形成しても良い。この場合、電源用配線パターンＰ４及びグランド用配線パターンＰ５をＬＥＤ配線基板２の表面又は基板２の内部に形成する。なお、内部に電源用配線パターンＰ４及びグランド用配線パターンＰ５を形成する場合、当該配線Ｐ４、Ｐ５と分割溝２Ｍとが厚み方向において交わらないように形成する。また、図１６に示すように、内部に電源用配線パターンＰ４及びグランド用配線パターンＰ５を形成する場合、分割溝２ＭをＬＥＤ配線基板２の表面及び裏面に互いに対向して形成しても良い。

加えて、前記実施形態では分割溝が横切る配線パターンを電源用配線パターン及びグランド用配線パターンとしているが、その他の配線パターンを横切るように構成しても良い。

その上、前記実施形態では検査用途の面発光装置について適用したが、検査用途に限定されず、一般用途の照明装置に適用しても良い。また、面発光装置の他、ライン光照射装置に適用しても良い。

さらに加えて、前記実施形態のＬＥＤは、表面実装型ＬＥＤであったが、砲弾型のものであっても良い。

さらにその上、分割溝の断面形状としては、断面Ｖ字形状の他、断面Ｕ字形状であっても良いし、断面半円形状や断面上向きコの字形状であっても良い。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・光照射装置
２・・・ＬＥＤ配線基板
２１・・・ＬＥＤ
Ｐ１・・・ＬＥＤ実装用配線パターン
Ｐ２・・・第１の内部配線パターン
Ｐ３・・・第２の内部配線パターン
Ｐ４・・・電源用配線パターン
Ｐ５・・・グランド用配線パターン
２Ｍ・・・分割溝
２００・・・分割単位要素
３・・・筐体

Claims

表面にＬＥＤが搭載されるＬＥＤ配線基板であって、
前記ＬＥＤ配線基板の平面方向に前記ＬＥＤに通電するための配線パターンが形成されており、
前記ＬＥＤ配線基板の表面又は裏面の少なくとも一方において厚み方向に形成されるとともに、前記配線パターンを平面方向に横切るように設けられ、前記ＬＥＤ配線基板を複数に分割するための分割溝が形成されており、
前記分割溝による分割前の基板全体で使用可能であるとともに、前記いずれかの分割溝に沿って分割された分割要素で使用可能であり、
前記分割溝により分割される最小単位である分割単位要素それぞれに外部接続端子が設けられており、
前記配線パターンがいずれか１つの分割単位要素の外部接続端子によって、その分割単位要素だけでなく、その分割単位要素に連続する他の分割単位要素が通電可能となるように形成されているＬＥＤ配線基板。
前記分割溝が、前記ＬＥＤ配線基板の表面又は裏面の一方に形成されており、
前記ＬＥＤ配線基板の表面又は裏面の他方の略全体に電源用配線パターン及びグランド用配線パターンが形成されており、
前記電源用配線パターン及び前記グランド用配線パターンが、前記分割単位要素それぞれを電気的に接続する共通の配線パターンであるとともに、前記各分割単位要素に対応する部分に前記外部接続端子が設けられる請求項１記載のＬＥＤ配線基板。
前記分割溝が前記ＬＥＤ配線基板の表面に形成されており、
前記電源用配線パターン及び前記グランド用配線パターンが、前記ＬＥＤ配線基板の裏面の略全体に形成されている請求項２記載のＬＥＤ配線基板。
前記分割溝により分割される最小単位である分割単位要素が、平面視において同一形状である請求項１、２又は３記載のＬＥＤ配線基板。
前記分割溝が、断面Ｖ字形状をなすＶ字溝である請求項１、２、３又は４記載のＬＥＤ配線基板。
前記Ｖ字溝が、前記ＬＥＤ配線基板の厚みの半分以上の深さを有する請求項５記載のＬＥＤ配線基板。
前記ＬＥＤ配線基板の厚さが１ｍｍの場合において、前記分割溝の深さが、０．５ｍｍ〜０．８ｍｍである請求項６記載のＬＥＤ配線基板。
電源電圧とＬＥＤを直列に接続したときの順方向電圧の合計との差が所定の許容範囲となるＬＥＤの個数をＬＥＤ単位数とし、
前記分割溝により分割される最小単位である分割単位要素それぞれに搭載されるＬＥＤの個数を、順方向電圧の異なるＬＥＤ毎に定まるＬＥＤ単位数の公倍数としている請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のＬＥＤ配線基板。
前記分割単位要素それぞれに搭載されるＬＥＤの個数を、順方向電圧の異なるＬＥＤ毎に定まるＬＥＤ単位数の最小公倍数としている請求項８記載のＬＥＤ配線基板。
前記ＬＥＤが、表面実装型ＬＥＤである請求項８又は９記載のＬＥＤ配線基板。
表面にＬＥＤが搭載されるＬＥＤ配線基板と、
前記ＬＥＤ配線基板を収容する基板収容空間を有する筐体とを備えた光照射装置であって、
前記ＬＥＤ配線基板が、前記ＬＥＤ配線基板の平面方向に前記ＬＥＤに通電するための配線パターンが形成されるとともに、前記ＬＥＤ配線基板の表面又は裏面の少なくも一方において厚み方向に形成されるとともに、前記配線パターンを平面方向に横切るように設けられ、前記ＬＥＤ配線基板を複数に分割するための分割溝が形成されており、前記分割溝により分割される最小単位である分割単位要素それぞれに外部接続端子が設けられており、前記配線パターンがいずれか１つの分割単位要素の外部接続端子によって、その分割単位要素だけでなく、その分割単位要素に連続する他の分割単位要素が通電可能となるように形成され、前記筐体のサイズに合わせて分割して用いられていることを特徴とする光照射装置。
前記ＬＥＤ配線基板が前記基板収容空間に収容された状態で、前記ＬＥＤ配線基板の側面が前記筐体の内面から離間して配置されている請求項１１記載の光照射装置。
前記分割溝が、前記ＬＥＤ配線基板の表面のみに形成されている請求項１１又は１２記載の光照射装置。