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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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