JP6411572B1 - 発光装置および当該発光装置を含む光照射装置 - Google Patents

発光装置および当該発光装置を含む光照射装置 Download PDF

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Abstract

【課題】電源装置の性能に適合する光照射装置を容易に製造できる技術を提供する。【解決手段】発光装置（Ｍ）は、アノードパターン（３１０）とカソードパターン（３２０）とが形成された基板（４１０）と、アノードパターンとカソードパターンとに接続される少なくとも１以上の発光素子（３３０）とを備える。この基板は、発光装置（Ｍ）とは異なる他の発光装置との接続方向に延在するアノードパターンの両端部のそれぞれに、発光装置（Ｍ）を他の発光装置に接続するための連結部（３５０）を有し、接続方向に延在するカソードパターンの両端部のそれぞれに、発光装置（Ｍ）を他の発光装置に接続するための連結部（３５０）を有する。【選択図】図３

Description

この開示は、発光装置に関し、より特定的には、他の発光装置と接続するための構成を有する発光装置に関する。
近年、様々な用途に発光装置が用いられている。例えば、発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト、植物育成用照明、内視鏡などの医療用照明に用いられている。発光装置は、白熱電球、蛍光灯、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明など様々な種類が存在する。また、発光装置は、可視光のみならず、紫外光を照射するものある。例えば、液晶パネルや有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等、ＦＰＤ（Flat Panel Display）は接着剤として紫外線硬化樹脂が用いられている。また、オフセット枚葉印刷用のインキとして、紫外光の照射により硬化する紫外線硬化型インキが用いられている。紫外光照射装置は、このような紫外線硬化型インキや紫外線硬化樹脂の硬化に用いられている。このように、様々な種類の発光装置が用いられているが、その中でも、近年、低消費電力化、長寿命化、小型化の観点から、ＬＥＤを光源とする発光装置が主に用いられている。
ＬＥＤを用いた発光装置に関し、例えば、特開２０１０−１９９００５号公報（特許文献１）は、「絶縁基板の第１の端辺の近傍に形成された外部回路との接続用の第１主端子と第１副端子と、絶縁基板２の第１の端辺と対向する第２の端辺の近傍に形成された外部回路との接続用の第２主端子と第２副端子と、絶縁基板上に形成され、相互に離間して連続的に配置されたＬＥＤを直列接続するための３以上の連結用配線と、隣接する連結用配線間に各別に接続され同方向に直列接続した複数のＬＥＤと」を備えるＬＥＤモジュールを開示している（「要約」参照）。
特開２０１０−１９９００５号公報
光照射装置に求められる仕様は、光照射装置が搭載される製品によって多岐にわたる。そのため、従来は、光照射装置の仕様に適合する既製品の電源装置がない場合、新たな電源装置の開発、または、過剰性能な既製品の電源装置の採用を行なっていた。
しかしながら、新たな電源装置の開発は、製品開発期間の長期化、および製品開発コストの増大を招いてしまう。一方、過剰性能な既製品は、最終製品の製造コストの増大を招いてしまう。したがって、電源装置の性能に適合する光照射装置を容易に製造するための技術が必要とされている。
本開示は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、電源装置の性能に適合する光照射装置を容易に製造できる技術を提供することである。
ある実施形態に従う発光装置は、アノードパターンとカソードパターンとを形成された基板と、アノードパターンとカソードパターンとに接続される少なくとも１以上の発光素子とを備える。この基板は、上記発光装置とは異なる他の発光装置との接続方向に延在するアノードパターンの両端部のそれぞれに、発光装置を他の発光装置に接続するための連結部を有し、接続方向に延在するカソードパターンの両端部のそれぞれに、発光装置を他の発光装置に接続するための連結部を有する。
上記の構成によれば、発光装置は、他の発光装置に対して電気的に直列接続することも、並列接続することもできる。そのため、この発光装置を用いて構成される光照射装置は、発光装置どうしの接続関係を調整することによって、容易に仕様（例えば、定格電流値および定格電圧値）が変更され得る。これにより、製造者は、既存の電源装置に適合する光照射装置を容易に製造できる。
また、カソードパターンは、アノードパターンに対して、他の発光装置との接続方向に直交する方向に形成されることが望ましい。この発光装置により構成される光照射装置は、発光装置の連結部に隣接する他の発光装置の連結部を接続するだけで、直列接続と並列接続とを切り替えることができる。
また、基板は、互いに電気的に並列に接続される複数の発光素子を備えることが望ましい。この発光装置により構成される光照射装置は、順方向電圧の合計値を抑制し得る。
また、基板は矩形であって、他の発光装置との接続方向は、基板の長手方向である。複数の発光素子の各々は、基板の短手方向の中心に配置される。この発光装置により構成される光照射装置は、光照射強度のバラつきを抑制し得る。
上記の発光装置において、発光素子は、ＬＥＤ素子を含む。この場合、複数のＬＥＤ素子の各々は、順方向電圧のバラつきが０．２Ｖ以内となるように構成されることが望ましい。さらに望ましくは、複数のＬＥＤ素子の各々は、順方向電圧のバラつきが０．１Ｖ以内となるように構成される。より一層望ましくは、複数のＬＥＤ素子の各々は、順方向電圧のバラつきが０．０５Ｖ以内となるように構成される。この構成に従う発光装置およびこの発光装置により構成される光照射装置は、光照射強度のバラつきを抑制し得る。
また、ＬＥＤ素子は、アノード電極と、アノード電極に対して基板の垂直方向に配置されるカソード電極とを含む。アノード電極は、アノードパターンに接続される。カソード電極は、カソードパターンに接続される。
また、ＬＥＤ素子は、アノード電極と、アノード電極に対して基板の略水平方向に配置されるカソード電極とを含む。アノード電極は、アノードパターンに接続される。カソード電極は、カソードパターンに接続される。
また、連結部は、ネジ穴を含む。これにより、製造者は発光装置と他の発光装置との接続を容易に実現できる。
また、別の実施形態に従うと、上記の発光装置を複数有する光照射装置が提供される。光照射装置において、複数の発光装置は、第１の発光装置と、第１の発光装置に隣接する第２の発光装置とを含む。第１の発光装置のカソードパターン上に設けられた連結部と、第２の発光装置のアノードパターン上に設けられた連結部とは、電気的に接続される。この場合、第１の発光装置と第２の発光装置とは、互いに電気的に直列に接続される。
また、光照射装置において、第１の発光装置のアノードパターン上に設けられた連結部と、第２の発光装置のアノードパターン上に設けられた連結部とが、電気的に接続される。第１の発光装置のカソードパターン上に設けられた連結部と、第２の発光装置のカソードパターン上に設けられた連結部とは、電気的に接続される。この場合、第１の発光装置と第２の発光装置とは、互いに電気的に並列に接続される。
また、光照射装置は、第１の発光装置に配されるＬＥＤ素子の順方向電圧と、第２の発光装置に配されるＬＥＤ素子の順方向電圧とのバラつきが０．２Ｖ以内となるように構成されることが望ましい。さらに望ましくは、光照射装置は、これら順方向電圧のバラつきが０．１Ｖ以内となるように構成される。より一層望ましくは、光照射装置は、これら順方向電圧のバラつきが０．０５Ｖ以内となるように構成される。この構成に従う光照射装置は、光照射強度のバラつきを抑制し得る。
また、光照射装置において、第２の発光装置は、第１の発光装置に対して、第１の発光装置に含まれる複数の発光素子の配列方向に配置される。光照射装置は、第１の発光装置に含まれる複数の発光素子のうち第２の発光装置に最も近い位置に配置される発光素子と、第２の発光装置に含まれる複数の発光素子のうち第１の発光装置に最も近い位置に配置される発光素子との間隔が、第１の発光装置に含まれる複数の発光素子のうち互いに隣接する発光素子どうしの間隔に等しくなるように構成される。この構成によれば、光照射装置全体において、互いに隣接する発光素子の間隔が等しくなる。そのため、光照射装置は、光照射強度のバラつきを抑制し得る。
ある実施形態に従う発光装置は、他の発光装置との接続状態を、直列接続と並列接続との間で任意に切り替え可能に構成される。そのため、これら発光装置を用いた光照射装置は、発光装置どうしの接続状態を切り替えることによって、必要とする電流値および電圧値を容易に変更し得る（すなわち、電源装置の性能に容易に適合し得る）。
検査装置１の構成を示す図である。 ある実施形態に従う光照射装置１００の構成例を示す図である。 ある実施形態に従うＬＥＤモジュールＭの構成例を示す図である。 ある実施形態に従うＬＥＤチップ３３０の構成例および接続関係例を示す図である。 ＬＥＤモジュールＭと、他のＬＥＤモジュールＭとの接続状態について説明するための図である。 図５に示される光照射装置１００の等価回路を示す図である。 ＬＥＤアッシー５５０Ａの構成を示す図である。 図７に示されるＬＥＤアッシー５５０Ａの等価回路を示す図である。 ＬＥＤアッシー５５０Ｂの構成を示す図である。 図９に示されるＬＥＤアッシー５５０Ｂの等価回路を示す図である。 変形例１に従うＬＥＤアッシー５５０Ｃの構成を示す図である。 図１１に示されるＬＥＤアッシー５５０Ｃの等価回路を示す図である。 変形例２に従うＬＥＤモジュールＭａの構成を示す図である。 変形例２に従うＬＥＤモジュールＭｂの構成を示す図である。 変形例３に従うＬＥＤチップ３３０Ａの構成および接続関係を示す図である。 変形例４に従うＬＥＤモジュールＭｃの構成を示す図である。 変形例４に従うＬＥＤチップ１６００の構成および接続関係を示す図である。 フリップチップ型のＬＥＤチップ１６００Ａの構成および接続関係を示す図である。 変形例５に従うＬＥＤモジュールＭｄの構成を示す図である。 オス接続部１９１０と、メス接続部１９２０との接続関係を示す図である。 変形例６に従うＬＥＤモジュールＭｅの構成を示す図である。 図２１に示されるＬＥＤモジュールＭｅの等価回路を示す図である。
以下、実施形態に従う発光装置および光照射装置について図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。
（検査装置１の構成）
図１は、検査装置１の構成を示す。検査装置１は、ある実施形態に従う発光装置（例えば、後述するＬＥＤモジュールＭ）により構成された光照射装置１００を有する。検査装置１は、光照射装置１００に加え、ドライバＩＣ１１０と、電源装置１２０と、カメラ１４０と、検出部１５０とをさらに有する。検査装置１は、検査対象１３０の表面形状（凹凸）を検出する。
ドライバＩＣ１１０は、電源装置１２０から供給される電力を効率的に光照射装置１００に供給する。ドライバＩＣ１１０は、例えば、昇圧チョッパ回路を含み、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式により必要な電力を光照射装置１００に供給する。また、ドライバＩＣ１１０は、光照射装置１００に印加される電圧が予め定められた電圧値を超えた場合に動作を停止する過電圧保護回路などの回路を含み得る。
図１に示されるように、光照射装置１００は、水平方向に移動する検査対象１３０の被測定面に対して、検査対象１３０の移動方向とは直交する方向（照射方向とは直交する幅方向）に直線状に伸びるライン光を照射可能に構成される。光照射装置１００の具体的な構成は、図２〜４を用いて後述される。
検査対象１３０は、例えば、アルミ、ステンレス、圧延材、シリコン基板やガラス基板などの材料で形成されており、研磨や塑性加工により鏡面状に光（入射光）を反射可能な被測定面を有している。ライン光は、被測定面によって反射されてカメラ１４０に入射する。
カメラ１４０は、例えば、複数のＣＣＤ（Charge Coupled Device）によって構成される。カメラ１４０は、被測定面の法線に対して光照射装置１００と線対称の位置に配置され、被測定面で正反射されたライン光を撮影する。カメラ１４０は、取得した画像データを検出部１５０に出力する。
検出部１５０は、例えば、プロセッサと、制御プログラムを格納する記憶装置とによって構成される。この場合、プロセッサは、制御プログラムを読み込んで実行することにより、入力された画像データから被測定面の表面状態（表面の凹凸状態）を検出する。より具体的には、プロセッサは、画像データから被測定面の表面角度を算出し、この表面角度を積算することにより被測定面の凹凸状態（表面粗さ）を評価する。
なお、上記では、光照射装置１００の使用例として検査装置１を説明したが、光照射装置１００の使用例はこれに限られない。光照射装置１００は、可視光、紫外光、赤外光を照射するあらゆる装置に使用され得る。例えば、光照射装置１００は、可視光を照射可能に構成され、液晶ディスプレイのバックライト、植物育成用照明、内視鏡などの医療用照明その他の用途に用いられ得る。また、光照射装置１００は、紫外光を照射可能に構成され、紫外線硬化型インキや紫外線硬化樹脂の硬化、害虫駆除、フォトリソグラフィ、殺菌、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）の記憶内容の消去その他の用途に用いられ得る。
（光照射装置１００の構成）
図２は、ある実施形態に従う光照射装置１００の構成例を示す。図２に示されるように、光照射装置１００は、検査対象１３０の幅方向（Ｘ方向）に長い矩形上の筐体２００を有する。筐体２００のうち、検査対象１３０に対向する面２１０の窪んだ箇所には、複数のＬＥＤモジュールＭ１、Ｍ２、・・・、Ｍ１２が配置される。また、面２１０には複数のＬＥＤモジュールＭ１、Ｍ２、・・・、Ｍ１２を覆う光射出窓２２０が設けられている。以下、ＬＥＤモジュールＭ１、Ｍ２、・・・を総称して、「ＬＥＤモジュールＭ」という。ＬＥＤモジュールＭは、発光装置として機能する。
（ＬＥＤモジュールＭの構成）
図３は、ある実施形態に従うＬＥＤモジュールＭの構成例を示す。図３を参照して、ＬＥＤモジュールＭは、後述する基板４１０の上に、アノードパターン３１０と、カソードパターン３２０とが形成されている。より具体的には、カソードパターン３２０はアノードパターン３１０に対して、隣接するＬＥＤモジュールＭ同士の接続方向（Ｘ方向）に対して直交する方向（Ｙ方向）に形成される。これらアノードパターン３１０およびカソードパターン３２０は、例えば、銅箔によって実現され得る。同一のＬＥＤモジュールＭに形成されるアノードパターン３１０とカソードパターン３２０とは互いに接しないように構成される。
ある実施形態に従うＬＥＤモジュールＭは、アノードパターン３１０とカソードパターン３２０とに接続されるＬＥＤチップ３３０（ＬＥＤ素子）を有する。図３に示される例において、ＬＥＤチップ３３０は、アノードパターン３１０上に配置され、ボンディングワイヤー４５０を介してカソードパターン３２０に接続されている。また、図３に示される例において、２個のＬＥＤチップ３３０が同一のＬＥＤモジュールＭに配置されている。これらＬＥＤチップ３３０は、互いに電気的に並列に接続されている。ＬＥＤモジュールＭにおいて、複数のＬＥＤチップ３３０の各々が配置される位置は、接続方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）におけるＬＥＤモジュールＭ（基板４１０）の中心であり得る。換言すれば、複数のＬＥＤチップ３３０の各々が配置される位置は、矩形であるＬＥＤモジュールＭ（基板４１０）の長手方向（接続方向）に直交する短手方向（Ｙ方向）における中心であり得る。これにより、光照射装置１００の光照射強度のバラつきが抑制される。その理由は、図５を用いて後述される。
ある実施形態において、複数のＬＥＤチップ３３０の各々は、順方向電圧のバラつきが０．２Ｖ以内となるように構成される。その理由は、ＬＥＤモジュールＭの光照射強度のバラつき、および光照射装置１００の光照射強度のバラつきが抑制されるためである。他の実施形態において、これら光照射強度のバラつきをさらに抑制するために、これら複数のＬＥＤチップ３３０の各々は、順方向電圧のバラつきが０．１Ｖ以内となるように構成される。さらに他の実施形態において、これら複数のＬＥＤチップ３３０の各々は、順方向電圧のバラつきが０．０５Ｖ以内となるように構成される。
また、ＬＥＤモジュールＭには、他のＬＥＤモジュールＭに接続するための連結部３５０が四隅に形成されている。換言すれば、ＬＥＤモジュールＭは、他のＬＥＤモジュールＭとの接続方向（Ｘ方向）に延在するアノードパターン３１０およびカソードパターン３２０の両端部のそれぞれに、他のＬＥＤモジュールＭに接続するための連結部３５０を有する。ある実施形態において、連結部３５０は、ネジが入る穴であり得る。連結部３５０にネジが挿通されることにより、ＬＥＤモジュールＭは筐体２００の面２１０に固定される。好ましくは、４つの連結部３５０は、ＬＥＤモジュールＭの外形に対する幾何学的中心を貫く法線を軸として点対称となるように配置される。後述するように、ＬＥＤモジュールＭは、他のＬＥＤモジュールＭに対して１８０°回転した状態で接続される場合（直列接続）と、回転しないで接続される場合（並列接続）とがある。複数の連結部３５０が点対称となるように配置されることによって、上記いずれの接続方法であったとしても、互いに接続される２つのＬＥＤモジュールＭのＹ方向における中心が一直線上に配置される。つまり、複数の連結部３５０が点対称となるように配置されることによって、光照射装置１００の小型化を実現し得る。
なお、上記の例では、光照射装置１００は、発光装置としてＬＥＤチップを有するＬＥＤモジュールＭを採用しているが、レーザダイオードを有するモジュールを採用してもよい。なお、係る場合、光照射装置１００は、レーザダイオードから発せられた光を集光してライン状のレーザ光へ変化させるシリンドリカルレンズをさらに有していてもよい。次に、ＬＥＤチップ３３０の構成および接続関係について説明する。
（ＬＥＤチップ３３０の構成）
図４は、ある実施形態に従うＬＥＤチップ３３０の構成例および接続関係例を示す。図４（Ａ）は、ＬＥＤモジュールＭのＬＥＤチップ３３０周辺部をＸ軸方向から見た図である。図４（Ｂ）は、ＬＥＤモジュールＭのＬＥＤチップ３３０周辺部をＺ軸方向から見た図である。ＬＥＤチップ３３０は、半導体層４２０と、アノード電極４３０と、カソード電極４４０とを有する。カソード電極４４０は、アノード電極４３０に対して半導体層４２０を挟んで基板４１０の垂直方向に配置されている。アノード電極４３０はアノードパターン３１０に接続される。アノード電極４３０とアノードパターン３１０との間には、これらを密接するための導電性のダイボンドが形成される。カソード電極４４０は、ボンディングワイヤー４５０を介してカソードパターン３２０に接続される。したがって、図４に示されるＬＥＤチップ３３０は、電流が基板４１０に対して垂直方向（Ｚ方向）に流れる、いわゆる垂直型のチップである。このような垂直型のＬＥＤチップを有するＬＥＤモジュールＭの基板４１０は、例えば、導電性を有する窒化アルミニウムセラミックスによって実現される。
図４（Ｂ）に示されるように、カソード電極４４０は、半導体層４２０の上面（ＸＹ面）の外周部および中央部に形成されている。そのため、半導体層４２０の上面のうち２つの領域４６０が露出している。半導体層４２０は、アノード電極４３０側に形成されるＰ型半導体層（図示しない）と、カソード電極４４０側に形成されるＮ型半導体層（図示しない）と、Ｐ型半導体層とＮ型半導体層との間に形成される発光層（図示しない）とを有する。アノード電極４３０とカソード電極４４０との間に電流が印加されると、発光層から光が発生し、領域４６０を介して筐体２００の面２１０に設けられた光出射窓２２０から光が照射される。
なお、特に図示はしていないが、ＬＥＤモジュールＭは、ＬＥＤチップ３３０の周辺部に発光効率を高めるための反射板や、安定性を向上させるための封止樹脂その他の構成をさらに有してもよい。
（ＬＥＤモジュールＭ同士の接続関係）
図５は、ＬＥＤモジュールＭと、他のＬＥＤモジュールＭとの接続状態について説明するための図である。図６は、図５に示されるＬＥＤアッシー５５０等価回路を示す。図５に示されるように、接続部材５００は、ＬＥＤモジュールＭと、他のＬＥＤモジュールとを互いに電気的に接続する。接続部材５００は、一例として、導電性の架橋部材５１０と、ネジ５２０とによって構成されている。架橋部材５１０は、例えば、長手方向（図５ではＸ方向）の両端部のそれぞれに穴が形成される銅板によって構成される。架橋部材５１０に形成された穴と、ＬＥＤモジュールＭに形成された連結部３５０（ネジ穴）とが重なった状態において、ネジ５２０がこれらの穴に挿通されることにより、ＬＥＤモジュールＭ同士が接続される。
このとき、ＬＥＤアッシー５５０に含まれるすべてのＬＥＤチップ３３０の隣り合うチップとのチップ間距離は等しくなる。すなわち、あるＬＥＤモジュールＭに互いに隣接して配置されるＬＥＤチップ３３０同士の間隔は、一方のＬＥＤモジュールＭに含まれる複数のＬＥＤチップ３３０のうち当該ＬＥＤモジュールＭと隣接する他方のＬＥＤモジュールＭに最も近い位置に配置されるＬＥＤチップ３３０と、他方のＬＥＤモジュールＭに含まれる複数のＬＥＤチップ３３０のうち一方のＬＥＤモジュールＭに最も近い位置に配置されるＬＥＤチップ３３０との間隔に等しい。具体例として、図５のＬＥＤチップ３３０−１１とＬＥＤチップ３３０−１２との間隔は、ＬＥＤチップ３３０−１２とＬＥＤチップ３３０−２１との間隔に等しい。このような構成によれば、光照射装置１００全体において、互いに隣接するＬＥＤチップ３３０同士の間隔が等しくなる。これにより、光照射装置１００の光照射強度のバラつきが抑制される。
ＬＥＤモジュールＭ１と、ＬＥＤモジュールＭ２との接続状態について説明する。図５を参照して、ＬＥＤモジュールＭ１のアノードパターン３１０と、ＬＥＤモジュールＭ２のアノードパターン３１０とが、接続部材５００によって電気的に接続されている。また、ＬＥＤモジュールＭ１のカソードパターン３２０と、ＬＥＤモジュールＭ２のカソードパターン３２０とが、接続部材５００によって電気的に接続されている。すなわち、ＬＥＤモジュールＭ１とＬＥＤモジュールＭ２とは、互いに電気的に並列に接続されている。そのため、図６に示されるように、ＬＥＤモジュールＭ１およびＭ２に配置される４つのＬＥＤチップ３３０−１１、３３０−１２、３３０−２１、３３０−２２は、互いに電気的に並列に接続されている。図５を再び参照して、ＬＥＤモジュールＭ３とＬＥＤモジュールＭ４との接続状態も、ＬＥＤモジュールＭ１と、ＬＥＤモジュールＭ２との接続状態と同様である。
ある実施形態において、光照射装置１００は、互いに電気的に並列に接続されるＬＥＤチップ３３０（４つのＬＥＤチップ３３０）の各々の順方向電圧のバラつきが０．２Ｖ以内となるように構成される。その理由は、複数のＬＥＤモジュールＭによって構成される光照射装置１００の光照射強度のバラつきが抑制され得るためである。他の実施形態において、この光照射強度のバラつきをさらに抑制するために、光照射装置１００は、並列に接続されるＬＥＤチップ３３０の各々の順方向電圧のバラつきが０．１Ｖ以内となるように構成される。さらに他の実施形態において、光照射装置１００は、並列に接続されるＬＥＤチップ３３０の各々の順方向電圧のバラつきが０．０５Ｖ以内となるように構成される。
次に、ＬＥＤモジュールＭ２と、ＬＥＤモジュールＭ３との接続状態について説明する。ＬＥＤモジュールＭ２のカソードパターン３２０と、ＬＥＤモジュールＭ３のアノードパターン３１０とが、接続部材５００によって電気的に接続されている。すなわち、ＬＥＤモジュールＭ２とＬＥＤモジュールＭ３とは互いに電気的に直列に接続されている。そのため、図６に示されるように、ＬＥＤモジュールＭ１およびＭ２に配置される４つのＬＥＤチップ３３０と、ＬＥＤモジュールＭ３およびＭ４に配置される４つのＬＥＤチップ３３０とは、互いに電気的に直列に接続されている。なお、ＬＥＤモジュールＭ２に対して直列接続されるＬＥＤモジュールＭ３は、基板４１０の法線を軸として、ＬＥＤモジュールＭ２に対して１８０°回転した状態で配置されている。より具体的には、ＬＥＤモジュールＭ３はＬＥＤモジュールＭ２に対して、ＸＹ平面における基板４１０の外形に対する幾何学的中心を貫く法線を軸として１８０°回転した状態（点対称の状態）で配置されている。
上記において、ＬＥＤモジュールＭに実装される複数のＬＥＤチップ３３０の各々が配置される位置を基板４１０のＹ方向における中心にすることにより、光照射装置１００の光照射強度のバラつきが抑制されると説明した。これは、ＬＥＤモジュールＭ同士が並列接続または直列接続された場合においても、光照射装置１００に配置される複数のＬＥＤチップ３３０の各々のＹ方向における位置が同じになるためである。
また、上記において、カソードパターン３２０はアノードパターン３１０に対して、隣接するＬＥＤモジュールＭ同士の接続方向（Ｘ方向）に対して直交する方向（Ｙ方向）に形成される旨を説明した。当該構成により、ＬＥＤモジュールＭの連結部３５０と隣接する他のＬＥＤモジュールＭの連結部３５０とを接続するだけで、これらＬＥＤモジュールＭ同士の接続状態を容易に切り替えることができる。仮に、ＬＥＤモジュールＭにおいて、カソードパターン３２０がアノードパターン３１０に対して、隣接するＬＥＤモジュールＭ同士の接続方向（Ｘ方向）に形成される場合、ＬＥＤモジュールＭのアノードパターン３１０およびカソードパターン３２０のうちいずれか一方だけが、他のＬＥＤモジュールＭに隣接することになる。そのため、この場合、互いに隣接する連結部３５０同士を接続するだけでは、ＬＥＤモジュールＭ同士を並列接続させることができない。
例えば、ＬＥＤチップ３３０の順方向電流Ｉｆの定格が１００ｍＡで、順方向電圧Ｖｆが３Ｖであった場合に、光照射装置１００は、互いに並列に接続された４つのＬＥＤチップ３３０のブロックを、６つ直列に接続されることによって構成されているとしたら、光照射装置１００の定格電流値は４００ｍＡ、順方向電圧の合計値は１８Ｖとなる。
図７は、ＬＥＤアッシー５５０Ａの構成を示す。なお、ＬＥＤアッシー５５０Ａは、ＬＥＤモジュールＭ同士の接続関係を除き、図５で説明したＬＥＤアッシー５５０と同じ構成である。この条件は、後述するＬＥＤアッシー５５０Ｂおよび５５０Ｃにおいても同様とする。図８は、図７に示されるＬＥＤアッシー５５０Ａの等価回路を示す。
図７および図８に示される例において、隣接するＬＥＤモジュールＭ同士は、電気的に直列に接続されている。係る場合、ＬＥＤアッシー５５０Ａは、互いに並列に接続された２つのＬＥＤチップ３３０のブロックを、１２個直列に接続されることによって構成されている。この場合、ＬＥＤアッシー５５０Ａの定格電流値は２００ｍＡ、定格電圧値は３６Ｖとなる。
図９は、ＬＥＤアッシー５５０Ｂの構成を示す。図１０は、図９に示されるＬＥＤアッシー５５０Ｂの等価回路を示す。図９および図１０に示される例において、ＬＥＤアッシー５５０Ｂは、互いに並列に接続された６つのＬＥＤチップ３３０のブロックを、３つ直列に接続されることによって構成されている。この場合、ＬＥＤアッシー５５０Ｂの定格電流値は６００ｍＡとなり、定格電圧値は９Ｖとなる。
上記のように、ＬＥＤモジュールＭおよび隣接する他のＬＥＤモジュールＭのアノードパターン３１０どうし、カソードパターン３２０どうしをそれぞれ接続した場合、これらは電気的に並列に接続される。また、一方のＬＥＤモジュールＭのアノードパターン３１０と隣接する他方のＬＥＤモジュールＭのカソードパターン３２０とを接続した場合、これらは電気的に直列に接続される。換言すれば、ＬＥＤモジュールＭ（発光装置）は、他のＬＥＤモジュールＭとの接続状態を直列接続と並列接続との間で任意に切り替え可能に構成される。そのため、光照射装置の製造者は、ＬＥＤモジュールＭどうしの接続状態を切り替えることによって、光照射装置が必要とする電流値および電圧値を容易に変更し得る。これにより、光照射装置の製造者は、既存の電源装置の仕様に適合する光照射装置を容易に製造できる。その結果、この光照射装置を搭載した製品（例えば、検査装置１）の製造者は、製品の開発期間の短縮、製品の製造コストの低減を実現し得る。
加えて、ＬＥＤモジュールＭに配置される複数のＬＥＤチップ３３０の各々は、互いに電気的に並列に接続されている。その結果、光照射装置の定格電圧値が高くなることが抑制されるため、光照射装置の安全性が担保され得る。さらに、光照射装置の定格電圧値が低いと、光照射装置に課せられる安全性試験の基準が緩くなる（例えば、試験項目数が減る）。そのため、製造者は、光照射装置の製造コストをより低減し得る。
また、ＬＥＤモジュールの基板としてセラミックを用いる場合、その製造特性上、大きな基板を得ることが難しいという問題がある。従来は、複数のＬＥＤモジュールを、それぞれ対応するドライバＩＣによって駆動することでこの問題に対応していた。しかしながら、この方法は、ＬＥＤモジュールの数だけドライバＩＣが必要となるため、製造コストおよび消費電力の面で不利であった。これに対し、実施形態に従う光照射装置は、複数のＬＥＤモジュールＭを組み合わせることによって、光照射強度および光照射範囲を任意に調整し得る。また、実施形態に従う光照射装置は、１つのドライバＩＣによって複数のＬＥＤモジュールＭを駆動可能であるため、製造コストの抑制および低消費電力を実現し得る。
（変形例１）
上記の例において光照射装置は、隣接するＬＥＤモジュールＭどうしがすべて同じ方向（Ｘ方向）に接続されるように構成されることで、線光源として機能している。なお、ＬＥＤモジュールＭどうしが接続される方向は１方向に限られない。
図１１は、変形例１に従うＬＥＤアッシー５５０Ｃの構成を示す。図１２は、図１１に示されるＬＥＤアッシー５５０Ｃの等価回路を示す。図１１に示されるように、ＬＥＤアッシー５５０Ｃは、電気的に並列に接続される３つのＬＥＤモジュールＭを１つのブロックとして、６つのブロックを直列に接続されるように構成されている。ＬＥＤアッシー５５０Ｃにおいて、ＬＥＤモジュールＭ同士が直列に接続する場合の接続方向（Ｙ方向）は、ＬＥＤモジュールＭ同士が並列に接続される場合の接続方向（Ｘ方向）に対して直交している。そのため、ＬＥＤモジュールＭ４は、ＬＥＤモジュールＭ３に対してＹ方向に配置されている。
当該構成に従うＬＥＤアッシー５５０Ｃは、線光源としてではなく面光源として機能している。このように、実施形態に従うＬＥＤモジュールＭを用いた光照射装置は、光照射装置に配置するＬＥＤモジュールＭの数、およびＬＥＤモジュールＭ同士の接続関係を調整することにより光照射強度、および光照射範囲を容易に調整され得る。そのため、製造者は、要求仕様に適合した光照射装置を容易に製造し得る。
（変形例２）
上記の例において、ＬＥＤモジュールＭは、ＬＥＤチップ３３０が２つ配置されるように構成されているが、ＬＥＤチップ３３０が配置される数は２つに限られない。
図１３は、変形例２に従うＬＥＤモジュールＭａの構成を示す。ＬＥＤモジュールＭａは、６つのＬＥＤチップ３３０を有する。これら６つのＬＥＤチップ３３０の各々は、互いに電気的に並列に接続されている。ＬＥＤモジュールＭａの定格電流値は６００ｍＡ、定格電圧値は３Ｖとなる（ＬＥＤチップ３３０の順方向電流Ｉｆが１００ｍＡで、順方向電圧Ｖｆが３Ｖの場合）。すなわち、ＬＥＤモジュールＭａを組み合わせて構成される光照射装置の定格電流値は少なくとも６００ｍＡ、定格電圧値は少なくとも３Ｖとなる。
図１４は、変形例２に従うＬＥＤモジュールＭｂの構成を示す。ＬＥＤモジュールＭｂは、１つのＬＥＤチップ３３０を有する。そのため、ＬＥＤモジュールＭｂを組み合わせて構成される光照射装置の定格電流値は少なくとも１００ｍＡ、定格電圧値は少なくとも３Ｖとなる（ＬＥＤチップ３３０の順方向電流Ｉｆが１００ｍＡで、順方向電圧Ｖｆが３Ｖの場合）。上記のように、ＬＥＤモジュールに搭載されるＬＥＤチップ３３０の数が少ないほど、当該ＬＥＤモジュールで構成される光照射装置の仕様の自由度が高くなる。そのため、ＬＥＤモジュールＭｂを組み合わせて構成される光照射装置は、電源装置の仕様により適合し得る。
（変形例３）
図１５は、変形例３に従うＬＥＤチップ３３０Ａの構成および接続関係を示す。ＬＥＤチップ３３０Ａは、半導体層４２０、アノード電極４３０、およびカソード電極４４０が、アノードパターン３１０ではなくカソードパターン３２０上に形成されている点において、ＬＥＤチップ３３０と異なる。また、ＬＥＤチップ３３０Ａでは、カソード電極４４０がカソードパターン３２０に接続されている。アノード電極４３０は、カソード電極４４０に対して半導体層４２０を挟んで基板４１０の垂直方向（Ｚ方向）に配置されている。アノード電極４３０は、ボンディングワイヤー４５０を介してアノードパターン３１０に接続されている。このような構成を有するＬＥＤチップ３３０ＡをＬＥＤモジュールＭに配置した場合においても、ＬＥＤモジュールＭおよび光照射装置は、上記説明した一連の効果を実現し得る。
（変形例４）
図１６は、変形例４に従うＬＥＤモジュールＭｃの構成を示す。ＬＥＤモジュールＭｃは、ＬＥＤチップ３３０に代えて、ＬＥＤチップ１６００を有する点において、ＬＥＤモジュールＭと相違する。図１７を用いてＬＥＤチップ１６００の構成および接続関係を説明する。
図１７は、変形例４に従うＬＥＤチップ１６００の構成および接続関係を示す。図１７に示されるＬＥＤチップ１６００は、半導体層１７２０と、パッド１７３０および１７４０とを有する。半導体層１７２０は、基板１７１０上に実装されている。パッド１７３０および１７４０は、半導体層１７２０上に形成されている。より具体的には、Ｐ型半導体層上にパッド１７３０が形成されており、発光層を挟んでＰ型半導体層の反対側に形成されるＮ型半導体層上にパッド１７４０が形成されている。パッド１７３０は、ボンディングワイヤー４５０を介してアノードパターン３１０に接続されている。パッド１７４０は、ボンディングワイヤー４５０を介してカソードパターン３２０に接続されている。換言すれば、パッド１７３０はアノード電極として、パッド１７４０はカソード電極としてそれぞれ機能している。カソード電極（パッド１７４０）は、アノード電極（パッド１７３０）に対して基板１７１０の略水平方向に配置されている。このようなＬＥＤチップ１６００は、電流が基板１７１０に対して略水平方向に流れる、いわゆる水平型のチップである。このような水平型のＬＥＤチップ１６００を有するＬＥＤモジュールの基板１７１０は、例えば、絶縁体であるサファイアによって実現される。なお、一般的に、上記説明した垂直型のＬＥＤチップは、放熱性が高い、および指向性が高い（高輝度）といった特性を有するのに対し、この水平型のＬＥＤチップは、全方位への発光が可能といった特性を有する。このような水平型のＬＥＤチップを有するＬＥＤモジュールＭｃ、および光照射装置は、上記説明した一連の効果を実現し得る。
なお、水平型のチップとして、ＬＥＤチップ１６００に代えて図１８に示すフリップチップ型のＬＥＤチップ１６００Ａを用いても良い。図１８は、フリップチップ型のＬＥＤチップ１６００Ａの構成および接続関係を示す。
ＬＥＤチップ１６００Ａは、ボンディングワイヤーを介さずにアノードパターン３１０およびカソードパターン３２０にそれぞれ接続している点において、ＬＥＤチップ１６００と相違する。より具体的には、半導体層１７２０とアノードパターン３１０との間に、アノード電極として機能するパッド１７３０が形成されており、半導体層１７２０とカソードパターン３２０との間に、カソード電極として機能するパッド１７４０が形成されている。このようなフリップチップ型のＬＥＤチップ１６００Ａは、ＬＥＤチップ１６００に比べ、ボンディングワイヤーを用いないことによる少ない実装面積、電極による光遮断がないことによる高い発光効率を実現し得る。
（変形例５）
図１９は、変形例５に従うＬＥＤモジュールＭｄの構成を示す。ＬＥＤモジュールＭｄは、連結部３５０に替えて、オス接続部１９１０とメス接続部１９２０とを有する点において、図３で説明したＬＥＤモジュールＭと相違する。
ＬＥＤモジュールＭｄは、四隅にオス接続部１９１０と、メス接続部１９２０とが交互に形成されている。つまり、オス接続部１９１０およびメス接続部１９２０は、ＬＥＤモジュールＭｄの中心を基準として点対称となるように配置されている。
図２０は、オス接続部１９１０と、メス接続部１９２０との接続関係を示す。図２０に示されるように、オス接続部１９１０は凸部を有し、メス接続部１９２０は凹部を有する。これら凸部と凹部が嵌合するように構成されている。オス接続部１９１０およびメス接続部１９２０は、導電性部材により構成されている。
上記の構成によれば、一方のＬＥＤモジュールＭｄおよび他方のＬＥＤモジュールＭｄは、オス接続部１９１０およびメス接続部１９２０の嵌合により、電気的に接続される。また、オス接続部１９１０およびメス接続部１９２０は、ＬＥＤモジュールＭｄの中心を基準として点対称となるように配置されている。そのため、他方のＬＥＤモジュールＭｄは、ＸＹ平面におけ基板４１０の外形に対する幾何学的中心を貫く法線を軸として一方のＬＥＤモジュールＭｄに対して１８０°回転した状態であっても、一方のＬＥＤモジュールＭｄに接続できる。
（変形例６）
上記の例において、ＬＥＤモジュールＭは、接続方向（Ｘ方向）に複数のＬＥＤチップ３３０が一列に配列されるように構成されている。しかしながら、基板４１０上に配置される複数のＬＥＤチップ３３０は、一列に配置されていなくともよい。
図２１は、変形例６に従うＬＥＤモジュールＭｅの構成を示す。図２２は、図２１に示されるＬＥＤモジュールＭｅの等価回路を示す。ＬＥＤモジュールＭｅには、アノードパターン３１０およびカソードパターン３２０に加え、これらパターンの間に中央部パターン２１００が形成されている。
ＬＥＤモジュールＭｅは、６つのＬＥＤチップ３３０を有する。より具体的には、ＬＥＤモジュールＭｅは、接続方向（Ｘ方向）に沿ってアノードパターン３１０に配置される３つのＬＥＤチップ３３０（以下、「前列のＬＥＤチップ３３０」とも称する）と、Ｘ方向に沿って中央部パターン２１００に配置される３つのＬＥＤチップ３３０（以下、「後列のＬＥＤチップ３３０」とも称する）とを有する。前列のＬＥＤチップ３３０と後列のＬＥＤチップ３３０とは、電気的に互いに直列に接続されている。
ＬＥＤモジュールＭｅは、Ｘ方向に直交する方向（Ｙ方向）における中心位置から前列のＬＥＤチップ３３０の配置位置までの距離と、中心位置から後列のＬＥＤチップ３３０の配置位置までの距離とが等しくなるように構成される。好ましくは、６つのＬＥＤチップ３３０は、ＬＥＤモジュールＭｅのＹ方向における中心に延在する直線を軸として線対称になるように配置される。さらに好ましくは、６つのＬＥＤチップは、ＬＥＤモジュールＭｅの外形に対する幾何学的中心を貫く法線を軸として点対称となるように配置される。これにより、複数のＬＥＤモジュールＭｅによって構成されるＬＥＤアッシーにおいて、一方のＬＥＤモジュールＭｅを隣接する他方のＬＥＤモジュールＭｅに対して直列接続した場合と並列接続した場合とにおける光照射強度のバラつきを抑制することができるためである。
上記のように、ＬＥＤモジュールに配置される複数のＬＥＤチップ３３０は、接続方向（Ｘ方向）に一列に配置されている必要はなく、複数列に配置されていてもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ 検査装置、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 光照射装置、１１０ ＩＣドライバ、１２０ 電源装置、１３０ 検査対象、１４０ カメラ、１５０ 検出部、２００ 筐体、２１０ 面、３１０ アノードパターン、３２０ カソードパターン、３３０，３３０Ａ，１６００，１６００Ａ ＬＥＤチップ、３５０ 連結部、４１０，１７１０ 基板、４２０，１７２０ 半導体層、４３０ アノード電極、４４０ カソード電極、４５０ ボンディングワイヤー、５００ 接続部材、５１０ 架橋部材、５２０ ネジ、５５０，５５０Ａ，５５０Ｂ，５５０Ｃ ＬＥＤアッシー、１７３０，１７４０ パッド、１９１０ オス接続部、１９２０ メス接続部、Ｍ，Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄ，Ｍｅ ＬＥＤモジュール、２１００ 中央部パターン。

Claims (18)

  1. 発光装置であって、
    アノードパターンとカソードパターンとが形成された基板と、
    前記アノードパターンと前記カソードパターンとに接続される少なくとも１以上の発光素子とを備え、
    前記基板は、
    前記発光装置とは異なる他の発光装置との接続方向に延在する前記アノードパターンの両端部のそれぞれに、前記発光装置を他の発光装置に接続するための連結部を有し、
    前記接続方向に延在する前記カソードパターンの両端部のそれぞれに、前記発光装置を他の発光装置に接続するための連結部を有する、発光装置。
  2. 前記カソードパターンは、前記アノードパターンに対して、前記接続方向に直交する方向に形成される、請求項１に記載の発光装置。
  3. 互いに電気的に並列に接続される複数の前記発光素子を備える、請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 前記基板は矩形であって、
    前記接続方向は、前記基板の長手方向であって、
    前記複数の発光素子の各々は、前記基板の短手方向の中心に配置される、請求項３に記載の発光装置。
  5. 前記発光素子は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子を含む、請求項３または４に記載の発光装置。
  6. 前記複数のＬＥＤ素子の各々は、順方向電圧のバラつきが０．２Ｖ以内となるように構成される、請求項５に記載の発光装置。
  7. 前記複数のＬＥＤ素子の各々は、順方向電圧のバラつきが０．１Ｖ以内となるように構成される、請求項５に記載の発光装置。
  8. 前記複数のＬＥＤ素子の各々は、順方向電圧のバラつきが０．０５Ｖ以内となるように構成される、請求項５に記載の発光装置。
  9. 前記ＬＥＤ素子は、アノード電極と、前記アノード電極に対して前記基板の垂直方向に配置されるカソード電極とを含み、
    前記アノード電極は、前記アノードパターンに接続され、
    前記カソード電極は、前記カソードパターンに接続される、請求項５〜８のいずれか１項に記載の発光装置。
  10. 前記ＬＥＤ素子は、アノード電極と、前記アノード電極に対して前記基板の略水平方向に配置されるカソード電極とを含み、
    前記アノード電極は、前記アノードパターンに接続され、
    前記カソード電極は、前記カソードパターンに接続される、請求項５〜８のいずれか１項に記載の発光装置。
  11. 前記連結部は、ネジ穴を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光装置。
  12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置を複数有する光照射装置。
  13. 前記複数の発光装置は、第１の発光装置と、前記第１の発光装置に隣接する第２の発光装置とを含み、
    前記第１の発光装置のカソードパターン上に設けられた連結部と、前記第２の発光装置のアノードパターン上に設けられた連結部とが、電気的に接続される、請求項１２に記載の光照射装置。
  14. 前記複数の発光装置は、第１の発光装置と、前記第１の発光装置に隣接する第２の発光装置とを含み、
    前記第１の発光装置のアノードパターン上に設けられた連結部と、前記第２の発光装置のアノードパターン上に設けられた連結部とが、電気的に接続され、
    前記第１の発光装置のカソードパターン上に設けられた連結部と、前記第２の発光装置のカソードパターン上に設けられた連結部とが、電気的に接続される、請求項１２に記載の光照射装置。
  15. 前記発光素子は、ＬＥＤ素子を含み、
    前記光照射装置は、前記第１の発光装置に配されるＬＥＤ素子の順方向電圧と、前記第２の発光装置に配されるＬＥＤ素子の順方向電圧とのバラつきが０．２Ｖ以内となるように構成される、請求項１４に記載の光照射装置。
  16. 前記発光素子は、ＬＥＤ素子を含み、
    前記光照射装置は、前記第１の発光装置に配されるＬＥＤ素子の順方向電圧と、前記第２の発光装置に配されるＬＥＤ素子の順方向電圧とのバラつきが０．１Ｖ以内となるように構成される、請求項１４に記載の光照射装置。
  17. 前記発光素子は、ＬＥＤ素子を含み、
    前記光照射装置は、前記第１の発光装置に配されるＬＥＤ素子の順方向電圧と、前記第２の発光装置に配されるＬＥＤ素子の順方向電圧とのバラつきが０．０５Ｖ以内となるように構成される、請求項１４に記載の光照射装置。
  18. 前記複数の発光装置は、第１の発光装置と、前記第１の発光装置に隣接する第２の発光装置とを含み、
    前記第２の発光装置は、前記第１の発光装置に対して、前記第１の発光装置に含まれる複数の発光素子の配列方向に配置され、
    前記第１の発光装置に含まれる複数の発光素子のうち前記第２の発光装置に最も近い位置に配置される発光素子と、前記第２の発光装置に含まれる複数の発光素子のうち前記第１の発光装置に最も近い位置に配置される発光素子との間隔は、前記第１の発光装置に含まれる複数の発光素子のうち互いに隣接する発光素子どうしの間隔に等しい、請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の光照射装置。
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