JP2006156738A - 発光ダイオード照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複写機等のラインセンサと組み合わせて使用する照明装置に好適な発光ダイオード照明装置を提供すること。
【解決手段】発光ダイオード照明装置は、筐体１０と、複数の発光ダイオード１５と、筐体内の発光ダイオード上部に配置された断面が台形の導光部材１２と、発光ダイオードと導光部材との間に配置された光拡散シート１４とを備える。光放射面にも光拡散シート１３を備えていてもよい。筐体１０の導光部材が接する面１１を鏡面仕上げとしてもよい。導光部材１２がレンズ機能を有していてもよい。この照明装置は構造が簡単で堅牢である。発光ダイオードは寿命が長く、経年変化も少ないのでメンテナンスが不要となる。また、応答速度が非常に早く、駆動電圧が低いので輝度の調整も容易である。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明装置に関するものであり、特に、複写機や検査装置等のラインセンサと組み合わせて使用する照明装置に好適な発光ダイオード照明装置に関するものである。

従来、複写機やスキャナのラインセンサと組み合わせて使用する照明装置としては蛍光灯が使用されていた。下記の特許文献１には、蛍光灯を使用したラインセンサ用の照明装置の一例が開示されている。
特開２０００−２６６５２６号公報

上記した従来の照明装置においては、蛍光灯の寿命が短く、メンテナンスが必要であるという問題点があった。本発明の目的は、上記した課題を解決することにあり、複写機等のラインセンサと組み合わせて使用する照明装置に好適な発光ダイオード照明装置を提供することにある。

本発明の発光ダイオード照明装置は、照明装置の筐体と、前記筐体の内部に配置された複数の発光ダイオードと、筐体内の前記発光ダイオードの上部に配置された導光部材と、少なくとも前記発光ダイオードと前記導光部材との間に配置された光拡散シートとを備えたことを主要な特徴とする。

また、前記した発光ダイオード照明装置において、前記導光部材の断面が台形であってもよい。また、前記した発光ダイオード照明装置において、前記筐体の導光部材が接する面を鏡面仕上げとしてもよい。また、前記した発光ダイオード照明装置において、前記光放射面にも光拡散シートを備えていてもよい。また、前記した発光ダイオード照明装置において、前記導光部材の少なくとも１つの面がレンズ機能を有する曲面であってもよい。

本発明の発光ダイオード照明装置は上記のような特徴によって、構造が簡単で堅牢であるという特徴がある。また発光ダイオードは寿命が長く、経年変化も少ないので照明装置のメンテナンスが不要となるという効果がある。また、応答速度が非常に早く、駆動電圧が低いので輝度の調整も容易であるという効果がある。更に、小型で明るく、かつ均一な照明が可能であるという効果もある。

以下実施例について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の発光ダイオード照明装置の構成を示す断面図である。また、図２は、本発明の発光ダイオード照明装置の構成を示す斜視図である。発光ダイオード照明装置は長い直方体の筐体１０の内部に配置された複数の発光ダイオード１５、および筐体１０内の前記発光ダイオード１５の上部に配置された導光部材１２とを備える。

筐体１０は例えば長い直方体のアルミニウムブロックの長手方向に溝を形成することにより製作される。金属ブロックを使用することにより、放熱効果が向上する。筐体の表面は放熱効果を上げるために黒くアルマイト処理されている。また、発光ダイオード１５の熱を筐体に逃がすために、発光ダイオード１５が溝の側面と接触するように溝下部を設計する。

溝の断面は図示されているように台形を２つ重ねたような形状であり、上部は光照射口２０として開放されている。上部台形の傾斜辺に対応する溝内部の傾斜した側面１１は光が反射するように鏡面仕上げとなっている。なお、下部台形の少なくとも上半分（発光ダイオードの位置まで）の傾斜側面も鏡面仕上げとしてもよい。また、溝の下部断面は長方形でもよい。

導光部材１２は断面が筐体１０の溝の上部の台形の形状と一致する台形であり、例えば透明アクリルブロックを切り出して製作する。ブロックを使用することにより、透明な板部材を２枚使用する場合と比較して光の透過量が数十パーセント程度増加する。また、導光部材１２は断面が台形状であるために、溝内に挿入して筐体の両端を塞ぐだけで位置が固定され、別途ねじ等の固定具を使用する必要はない。

導光部材１２の発光ダイオード１５側の平面には光拡散シート１４が配置されている。また、導光部材１２の光照射口２０側の平面にも光拡散シート１３が配置されている。光拡散シート１４は例えば乳白色などの光を拡散する素材でできた樹脂シートで、市販されている。

本発明においては、要求される照度の均一性を満たす範囲でなるべく光透過性の高い光拡散シートを採用する。これらの光拡散シート１３、１４により、放射される光の照度が均一になる。なお、光拡散シートの代わりに、導光部材１２の表面をサンドブラスト加工するなどして細かい凹凸を付けてもよい。

複数の発光ダイオード１５のリード線１６は底部に配置されたプリント基板１７にはんだ付けされている。プリント基板１７と筐体１０の間には図示していないが絶縁シートが敷かれている。

図３は、本発明におけるの発光ダイオードの実装構成を示す平面図である。図３においては、千鳥状に２列に配置した例が開示されているが、装置が必要とする照度に応じて、１列から５列程度に変更可能である。また実施例としてはリード線付きの砲弾型の発光ダイオードを使用する例を開示したが、チップ状の表面実装型の発光ダイオードも使用可能である。

発光色は、例えば白など、装置が必要とする色の発光ダイオードがあれば、それを採用すればよいし、無い場合には、複数の色の発光ダイオードを組み合わせることによって目的とする色の光を出すようにしてもよい。

図４は、本発明の発光ダイオード照明装置の駆動回路を示すブロック図である。発光ダイオード照明装置においては、発光ダイオード１５を複数個（例えば３個）直列接続した直列回路を複数回路並列に接続している。なお、直列接続する発光ダイオードの個数は任意である。なお、各発光ダイオードの輝度を揃えるために、直列回路に更に直列に抵抗を入れてもよい。

可変定電流電源回路３０は、制御回路３２からの制御に基づき、所望の電流を発光ダイオード回路に流す。制御回路３２は装置のコントローラからの制御信号に基づき、可変定電流電源回路３０を所望の電流値に制御する。電流値を変えることにより、発光ダイオードの輝度を調節することが可能である。

次に、第２実施例について説明する。第１実施例の照明装置は、例えば撮影対象が照明装置の上方近傍を通過し、撮影対象の透過光をフォトセンサによって検出する場合に使用するための照明装置であり、照射光は照射口から主に上方向に拡散するものであった。

しかし、装置によっては例えば１００ｍｍ程度離れた撮影対象を照明し、反射光をラインセンサあるいはその他のフォトセンサによって検出するものもある。このような場合には、所定距離だけ離れた点に集光する必要がある。第２実施例はこのような用途に使用することを目的とする。このために、第２実施例の発光ダイオード照明装置は、導光部材の少なくとも１つの面がレンズ機能を有する曲面で構成されている。

図５は、本発明の発光ダイオード照明装置の第２実施例の構成を示す断面図である。この実施例においては、導光部材４０の発光ダイオード側および照射口側の双方がレンズ機能を有する曲面で構成されている。焦点は、発光ダイオードのレンズと合わせて、所望の距離、例えば１００ｍｍ先に集光するように設計される。

導光部材４０の発光ダイオード側の曲面には光拡散シート４２が配置されている。また、光拡散シートの代わりに、導光部材４０の表面をサンドブラスト加工するなどして細かい凹凸を付けてもよい。なお、導光部材４０の発光ダイオード側は平面としてもよい。

また、導光部材４０の照射口側の曲面に光拡散シートは配置すると集光効果が減少するので、導光部材４０の照射口側の曲面には光拡散シートは配置しない。筐体４４の溝内部の傾斜した側面４１は光が反射するように鏡面仕上げとする。

導光部材４０は接着剤によって筐体４４に固着してもよいし、筐体４４の照射口の周囲にフランジを設けて導光部材４０を係合してもよい。

以上実施例を説明したが、本発明の装置には更に以下のような変形例も考えられる。実施例においては、光を反射するために筐体の側面を鏡面仕上げとする例を開示したが、傾斜面を鏡面仕上げとする代わりに、導光部材１２、４０の側面にメッキを施すかあるいは光を反射する塗料を塗布することによって光を反射させるようにしてもよい。

細長い照明装置の場合、両端においては中央部よりも照度が低下するので、長手方向の照度を均一にするために、両端部分においてＬＥＤ密度を増やしてもよい。

発光ダイオードからの発熱を効率よく筐体に逃がすために、溝内の発光ダイオードの周りの空間全体、あるいは発光ダイオードより下部のみに透明な液体あるいは流し込んだ後に固体化する油、樹脂等を充填してもよい。

本発明の発光ダイオード照明装置の構成を示す断面図である。 本発明の発光ダイオード照明装置の構成を示す斜視図である。 本発明におけるの発光ダイオードの実装構成を示す平面図である。 本発明の発光ダイオード照明装置の駆動回路を示すブロック図である。 本発明の発光ダイオード照明装置の第２実施例の構成を示す断面図である。

符号の説明

１０ 照明装置（筐体）
１１ 鏡面仕上げ面
１２ 導光部材
１３、１４ 拡散シート
１５ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
１６ リード線
１７ プリント基板

Claims (5)

1. 照明装置の筐体と、
   前記筐体の内部に配置された複数の発光ダイオードと、
   筐体内の前記発光ダイオードの上部に配置された導光部材と、
   少なくとも前記発光ダイオードと前記導光部材との間に配置された光拡散シートと
   を備えたことを特徴とする発光ダイオード照明装置。
2. 前記導光部材の断面が台形であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明装置。
3. 前記筐体の導光部材が接する面を鏡面仕上げとしたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明装置。
4. 前記光放射面にも光拡散シートを備えたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明装置。
5. 前記導光部材の少なくとも１つの面がレンズ機能を有する曲面であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明装置。
   

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