JP2006310414A - Led lighting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED(発光ダイオード)照明装置に関するものであり、特に、ラインセンサ用の照明に好適なLED照明装置に関するものである。 The present invention relates to an LED (light emitting diode) illumination device, and more particularly to an LED illumination device suitable for illumination for a line sensor.
従来、複写機やスキャナ等にはラインセンサが使用されている。そして、ラインセンサ用の照明装置として使用可能な、直線状の領域を照明する装置としてLEDを使用した照明装置が提案されている。例えば下記の特許文献1には、矩形状の基板と、この基板の長手方向に沿ってライン状に実装された色の異なる複数個のLEDチップと、このLEDチップ全体を一体的に覆うように形成された略半円柱状、またはかまぼこ形状の透明樹脂部とを備えたLED光源デバイスが開示されている。
ラインセンサ用の照明装置としては、所定の長さおよび幅の直線状の領域をなるべく明るく均一に照明したいという要求がある。しかし上記した従来の照明装置においては、光を直線状の領域に効率的に集光させることが困難であり、効率が低いという問題点があった。本発明は上記した課題を解決することを目的とし、光を直線状の領域に効率的に集光させることができるLED照明装置を提供することにある。 There is a demand for an illumination device for a line sensor to illuminate a linear region having a predetermined length and width as brightly and uniformly as possible. However, the above-described conventional illumination device has a problem that it is difficult to efficiently collect light in a linear region and the efficiency is low. An object of the present invention is to provide an LED lighting device capable of efficiently condensing light in a linear region.
本発明のLED照明装置は、直線状に配置された複数のLEDと、中心軸が複数のLEDを結ぶ線と平行になるようにLEDの前面に配置された透明な円柱部材とを備えたことを主要な特徴とする。 The LED lighting device of the present invention includes a plurality of LEDs arranged linearly and a transparent columnar member arranged on the front surface of the LEDs so that the central axis is parallel to a line connecting the plurality of LEDs. Is the main feature.
また、前記したLED照明装置において、更に前記LEDと前記円柱部材との間に光拡散手段を設けた点にも特徴がある。また、前記したLED照明装置において、前記光拡散手段は前記円柱部材の表面に貼り付けられた光拡散シートである点にも特徴がある。また、前記したLED照明装置において、前記円柱部材の周囲の一部に光反射手段を設けた点にも特徴がある。 Moreover, the above-described LED illumination device is also characterized in that a light diffusing means is further provided between the LED and the column member. In the LED lighting device described above, the light diffusing means is also a light diffusing sheet attached to the surface of the cylindrical member. In addition, the above-described LED illumination device is characterized in that light reflecting means is provided on a part of the periphery of the cylindrical member.
本発明のLED照明装置は上記のような特徴によって、円柱部材によって光を直線状の領域に効率的に集光させることができ、明るく、かつ均一な照明が可能であるという効果がある。また、構造が簡単で安価に製造でき、堅牢であるという特徴もある。更に、所望の照度を得るためのLEDの数を従来よりも少なくすることができ、その分だけ発熱も減少するので、LEDの動作温度が低下して温度上昇による輝度の低下を防止でき、動作が安定するという効果もある。 The LED illumination device of the present invention has an effect that light can be efficiently and uniformly illuminated by a cylindrical member by efficiently collecting light on a linear region due to the above-described features. In addition, the structure is simple, can be manufactured at low cost, and is robust. Furthermore, the number of LEDs for obtaining the desired illuminance can be reduced compared to the conventional one, and the heat generation is also reduced by that amount, so that the operating temperature of the LEDs can be lowered to prevent the brightness from being lowered due to the temperature rise. Has the effect of stabilizing.
以下実施例について図面を参照して説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明のLED照明装置の構成を示す横断面図である。また、図2は、本発明のLED照明装置の構成を示す縦断面図である。LED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LED11、および筐体10内の前記LED11の前部に配置された円柱部材13とを備える。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the LED lighting device of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the LED lighting device of the present invention. The LED lighting device includes a plurality of
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10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てもよい。
The
LED11としては、例えば赤、青、緑の単色LEDを交互に配置するか、あるいは1つの部品中に3色のLEDが実装されているものを使用してもよい。赤、青、緑のLEDを組み合わせることによって目的とする任意の可視光の色を出すことができる。また、装置が必要とする色のLEDがあれば、例えば白など所定の色のLEDを採用してもよい。
As the
LED11の形状はリード線付きの砲弾型のLEDを使用してもよいし、チップ状の表面実装型のLEDを使用してもよい。LED11の配置は、なるべく直線状に均一に配置した方がよいが、装置が必要とする照度に応じて1列から3列程度まで変更可能である。
As the shape of the
複数のLED11のリード線は底部に配置されたプリント基板12にはんだ付けされている。プリント基板12は筐体10に固着されており、プリント基板12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。プリント基板12のLED回路は後述する駆動回路に接続されている。
The lead wires of the plurality of
円柱部材13は断面が円形の円柱形状を有し、中心軸が複数のLED11を結ぶ線と平行になるようにLED11の前面に配置されている。材質は例えばアクリル等の透明樹脂やガラスであってもよい。円柱部材の素材は安価に入手可能であり、切断するだけで使用できるので、加工も容易である。
The
本発明者による実験の結果、円柱部材を使用することにより、両凸レンズを使用した場合よりも照度が増すことが判明した。円柱の直径は大きいほど集光効率が高いことが判明したが、直径を大きくすると装置も大型化してしまうので、直径は装置の必要条件を満たす範囲内でなるべく大きいものを採用する。 As a result of experiments by the present inventor, it has been found that the use of a cylindrical member increases the illuminance compared to the case of using a biconvex lens. It has been found that the larger the diameter of the cylinder, the higher the light collection efficiency. However, the larger the diameter, the larger the apparatus, so that the diameter should be as large as possible within the range that satisfies the requirements of the apparatus.
なお、円柱部材は中心軸と直交する平面内においてはLED11から放射された光を集光するが、中心軸と並行な面内においては集光しないので、LEDを所定の間隔で配置しても被照射面においては照明むらは発生せず、均一な照度が得られる。また、円柱部材13を使用することにより、凸レンズ部材を2枚使用する場合と比較して境界における反射がなくなるので光の透過量が数十パーセント程度増加することも判明した。
The cylindrical member collects the light emitted from the
LED11と円柱部材13との距離は、円柱の直径、LEDの部品に形成されているレンズの特性(LEDの光放射角度範囲)、円柱部材と被照明物との距離等によって変化するので、最も照度の高い位置を実験により決定すればよいが、本発明者が実験した結果、LEDと円柱部材との距離は、円柱の直径より少し短い程度が好適である。
The distance between the
図3は、本発明のLED照明装置の駆動回路を示すブロック図である。LED照明装置においては、赤(R)、緑(G)、青(B)各色ごとにLED11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LEDの個数は任意である。なお、各LED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。
FIG. 3 is a block diagram showing a drive circuit of the LED lighting device of the present invention. In the LED lighting device, a plurality of (for example, three)
各色と対応する3個の可変定電流電源回路22〜24は、制御回路25からの制御に基づき、所望の電流を各色のLED回路にそれぞれ流す。制御回路25は外部制御端子26からの制御信号あるいはボリューム等を用いた手動による設定に基づき、可変定電流電源回路22〜24を所望の電流値に制御する。LED回路の電流値を変えることにより、それぞれの色のLEDの輝度を調節することが可能であり、所望の色の光を得ることができる。
Based on the control from the
次に、第2実施例について説明する。図4は、本発明の照明装置10の第2実施例の構成を示す断面図である。第2実施例は、第1実施例に光拡散手段を追加したものである。円柱部材13のLED11側の曲面には光拡散手段である光拡散シート14が貼り付けられている。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。
Next, a second embodiment will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the second embodiment of the
LED11から放射された光はこの光拡散シート14によって乱反射する。すると、例えばLEDと円柱部材の中心を結ぶ線から離れた円柱部材13の表面においては、第1実施例では反射して円柱部材13の内部に入らなかった光が光拡散シートによる乱反射によって円柱部材13の内部に進入するようになり、その一部は照明すべき領域に達する。従って、照度が増すと共に円柱部材13の軸方向における照度のむらがなくなる。
The light emitted from the
光拡散手段として円柱部材13に光拡散シート14を貼り付ける代わりに、平板状の光拡散板を配置してもよい。また、円柱部材13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。
Instead of attaching the
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。筐体10の内部の側面は光が反射するように鏡面仕上げとしてもよい。また、円柱部材13において、LED11からの光の入射あるいは被照明物への光の放射に寄与しない円柱側面あるいは端面、即ち、中央のLEDと円柱部材の中心とを結ぶ線と平行に近い側面あるいは端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。
Although the embodiments have been described above, the following modifications can be considered for the apparatus of the present invention. The side surface inside the
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。LEDからの発熱を効率よく筐体に逃がすために、溝内のLEDの周りの空間全体、あるいはLED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。 In the case of a long and narrow illuminating device, the illuminance is lower at both ends than at the center, so that the LED density may be increased at both ends in order to make the illuminance in the longitudinal direction uniform. In order to efficiently release the heat generated from the LED to the housing, the entire space around the LED in the groove or only the lower part of the LED may be filled with a transparent liquid or oil, resin, or the like that is solidified after pouring. .
10 照明装置
11 LED
12 基板
13 円柱部材
15 被照明物
10
12
Claims (4)
中心軸が複数のLEDを結ぶ線と平行になるようにLEDの前面に配置された透明な円柱部材と
を備えたことを特徴とするLED照明装置。 A plurality of LEDs arranged in a straight line;
An LED lighting device comprising: a transparent columnar member disposed on a front surface of an LED so that a central axis is parallel to a line connecting a plurality of LEDs.
The LED lighting device according to claim 1, wherein light reflecting means is provided on a part of the periphery of the cylindrical member.
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