JP3189992U - 線状光源装置およびｌｅｄ駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】高輝度ＬＥＤを低電圧・大電流で駆動する際に、電気回路での余計な損失の発生を防ぐことが可能な線状光源装置及びＬＥＤ駆動回路を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ駆動回路３０は、外部から受電するための受電端子３１，３１’と、実装される高々２個のＬＥＤ２に給電するための給電端子３２，３２’とを有する。ＬＥＤ駆動回路３０は、受電端子３１，３１’に流れる電流が給電端子３２，３２’に流れる電流よりも小さくなり、かつ受電端子３１，３１’に印加される電圧が変動しても給電端子３２，３２’に流れる電流が略一定となるように制御する。ＬＥＤ駆動回路３０は、実装される導光部材９やＬＥＤ２の個体差に起因する領域の照度のバラツキを補正するための、給電端子３２，３２’に流れる電流を調整するトリマ機構を有する。
【選択図】図１

Description

本考案は、原稿読取りスキャナ等の光学装置における原稿照明用として使用可能な、ＬＥＤ（発光ダイオード）を発光素子として用いた線状光源装置に関する。

線状光源として、多数のＬＥＤを１列に並べ、それらを電気的に直列接続して一斉に通電する方式のものがよく知られている。この方式のものは、直列接続であるため印加電圧は高くなるが、流す電流はＬＥＤ１個分と同じであるため、全体として小さい電流でよく、駆動回路も単純なもので済み、高効率なものが低コストで実現できる利点がある。しかしその反面、多数のＬＥＤを並べて使用するため、そのバラツキにより、線状照明において照度ムラが発生するという欠点がある。

この欠点を回避するものとして、線状照明する領域に対応した、細長い導光部材（光ガイド）を用意し、その一方の端面または両端面から、ＬＥＤの光を導入し、導光部材に分布させて形成した微小プリズムにより、導光部材から漏れ出す光によって必要な領域を線状照明する方式のものが知られている。この方式のものは、線状照明領域に複数のＬＥＤを並べないため、ＬＥＤのバラツキがあっても、線状照明における照度ムラが発生しないという利点がある。しかしその反面、少数個の高輝度ＬＥＤを点灯させることになるため、低電圧ではあるが、大電流の駆動が必要になり、電気回路の効率が低下し易い上に、複雑な駆動回路が必要になって高コスト化する欠点があり、また、少数個のＬＥＤにおいて集中的に発熱が生ずるため、ＬＥＤ自体の温度が高くなり易いという欠点がある。

特に後者の、導光部材と高輝度ＬＥＤを用いる方式の線状光源における、ＬＥＤの発熱を処理する工夫として、例えば、特開２００６−２６９１４０号公報には、透明樹脂よりなる導光部材とＬＥＤ光源とが、長尺状の基台に固定されるものが、記載されている。導光部材は、棒状部材の軸方向の一方の端面が光取込部となっており、それに対向させてＬＥＤを配置する。ＬＥＤはＬ字状の光源保持部に固定され、それを基台の一端に固定することで、ＬＥＤから光源保持部に伝わった熱の一部が、基台に伝熱して放熱されるものである。

さらに、例えば、特開２０１０−０９２７８０号公報には、基台の光源保持部の底面との接合面の裏面が空気層にさらされ、効率よく冷却できるもの、基台から放熱フィン部を抜ける熱の対流が生じ、フィン部の冷却効率を高めることができるもの、光源装置を導光部材の軸に対して垂直方向に動かすことにより、フィン部の隙間に風が流入して冷却効率を高めることができるものが記載されている。

特開２００６−２６９１４０号公報 特開２０１０−０９２７８０号公報

特に前記した、導光部材と高輝度ＬＥＤを用いる方式の線状光源の場合は、ＬＥＤで発生した熱によってＬＥＤ自身が劣化・破損しないよう、ＬＥＤから熱を効果的に引き出し、処理する工夫が必要になる。そのため、駆動回路や給電系を含めた電気的効率を高め、発熱の総量を小さくする工夫が必要になるが、従来技術においては、十分な高効率化を達成しようとする観点が十分ではなかった。

本考案が解決しようとする課題は、高輝度ＬＥＤを低電圧・大電流で駆動する際に、電気回路での余計な損失の発生を防ぐことが可能な線状光源装置を提供することにある。

本考案における第１の考案の線状光源装置は、ＬＥＤ（２）と、前記ＬＥＤ（２）を駆動するＬＥＤ駆動回路（３０）と、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）から前記ＬＥＤ（２）に給電するための、前記ＬＥＤ（２）のアノードとカソードに対応する給電パターン（４，５）と、前記ＬＥＤ（２）と電気接続を行うための接続部（６，６’）と、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）と電気接続を行うための接続部（７，７’）とを有する給電パターン基板（８）と、端部から入力された前記ＬＥＤ（２）からの光を内部に伝播させて領域を線状に照明するための、棒状の導光部材（９）と、前記ＬＥＤ（２）が発した熱を前記ＬＥＤ（２）から除去するためのヒートシンク（１０）と、前記導光部材（９）の両方の端部において、前記導光部材（９）を保持するための保持部（１１）と、両方の前記保持部（１１）を連結して構造上の骨組みを成し、かつ前記ＬＥＤ駆動回路（３０）を保持する熱伝導性の連結梁（１）と、を具備する線状光源装置であって、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）は、外部から受電するための受電端子（３１，３１’）と、実装される高々２個の前記ＬＥＤ（２）に給電するための給電端子（３２，３２’）とを有し、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）は、前記受電端子（３１，３１’）に流れる電流が前記給電端子（３２，３２’）に流れる電流よりも小さくなり、かつ前記受電端子（３１，３１’）に印加される電圧が変動しても前記給電端子（３２，３２’）に流れる電流が略一定となるように制御するとともに、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）は、実装される前記導光部材（９）や前記ＬＥＤ（２）の個体差に起因する前記領域の照度のバラツキを補正するための、前記給電端子（３２，３２’）に流れる電流を調整するトリマ機構を有することを特徴とする。

本考案における第２の考案の線状光源装置は、２個の前記ＬＥＤ（２）が直列接続されることを特徴とする。

本考案における第３の考案の線状光源装置は、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）の発熱ドライバ素子から発した熱が前記連結梁（１）に流れるように、前記発熱ドライバ素子と前記連結梁（１）とが熱的に接触されており、前記連結梁（１）への前記発熱ドライバ素子の熱的接触位置は、前記連結梁（１）の長さ方向における前記ヒートシンク（１０）からの熱流入位置から最も遠い位置であることを特徴とする。

本考案における第４の考案の線状光源装置は、ＬＥＤ（２）を駆動するＬＥＤ駆動回路であって、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）から前記ＬＥＤ（２）に給電するための、前記ＬＥＤ（２）のアノードとカソードに対応する給電パターン（４，５）と、前記ＬＥＤ（２）と電気接続を行うための接続部（６，６’）と、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）と電気接続を行うための接続部（７，７’）とを有する給電パターン基板（８）と、端部から入力された前記ＬＥＤ（２）からの光を内部に伝播させて領域を線状に照明するための、棒状の導光部材（９）と、前記ＬＥＤ（２）が発した熱を前記ＬＥＤ（２）から除去するためのヒートシンク（１０）と、前記導光部材（９）の両方の端部において、前記導光部材（９）を保持するための保持部（１１）と、両方の前記保持部（１１）を連結して構造上の骨組みを成し、かつ前記ＬＥＤ駆動回路（３０）を保持する熱伝導性の連結梁（１）と、を具備する線状光源装置に実装され、外部から受電するための受電端子（３１，３１’）と、実装される高々２個の前記ＬＥＤ（２）に給電するための給電端子（３２，３２’）とを有し、前記受電端子（３１，３１’）に流れる電流が前記給電端子（３２，３２’）に流れる電流よりも小さくなり、かつ前記受電端子（３１，３１’）に印加される電圧が変動しても前記給電端子（３２，３２’）に流れる電流が略一定となるように制御するとともに、実装される前記導光部材（９）や前記ＬＥＤ（２）の個体差に起因する前記領域の照度のバラツキを補正するための、前記給電端子（３２，３２’）に流れる電流を調整するトリマ機構を有することを特徴とする。

本考案における第５の考案のＬＥＤ駆動回路は、前記導光部材（９）の軸に垂直な平面に対し、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）と、前記ヒートシンク（１０）とを前記導光部材（９）の軸に平行に投影したとき、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）の投影は前記ヒートシンク（１０）の投影領域の内部に限定して存在するようにしたことを特徴とする。

本考案における第６の考案のＬＥＤ駆動回路は、前記受電端子（３１，３１’）に流れる電流が前記給電端子（３２，３２’）に流れる電流の０．３５倍以下になるようにしたことを特徴とする。

本考案における第７の考案のＬＥＤ駆動回路は、前記受電端子（３１，３１’）に接続され、前記受電端子（３１，３１’）から流れ込む電流をオン状態またはオフ状態にするスイッチ素子（３４）と、前記受電端子（３１，３１’）から流れ込み、前記スイッチ素子（３４）を介して前記ＬＥＤ（２）を流れる電流経路に設けられるインダクタ（３８）と、前記スイッチ素子（３４）がオフ状態のときに、前記スイッチ素子（３４）と前記ＬＥＤ（２）とを経由する電流経路を形成するためのフライホイールダイオード（３７）と、給電端子（３２，３２’）の出力電圧を平滑化するために、前記ＬＥＤ（２）に並列になるように接続される平滑コンデンサ（３９）と、前記スイッチ素子（３４）のオン状態のデューティサイクル比を制御する制御回路（５０）と、前記ＬＥＤ（２）に直列に接続された電流検出手段（５１）とを具備し、、前記制御回路（５０）は、前記電流検出手段（５１）よって検出される電流検出信号（５２）と、電流目標信号（５４）との差異が小さくなるようフィードバック制御することを特徴とする。

本考案における第８の考案のＬＥＤ駆動回路は、前記線状光源装置が設置される空間の温度を測定するための温度センサ（５５）をさらに具備し、前記制御回路（５０）は、該温度センサ（５５）によって検出される温度検出信号（５６）に応じて前記電流目標信号（５４）を補正することを特徴とする。

本考案を適用することにより、高輝度ＬＥＤを低電圧・大電流で駆動する際に、電気回路での余計な損失の発生を防ぐことが可能な線状光源装置を提供することができる。

本考案の線状光源装置の一実施例の簡略化した投影図である。 本考案の線状光源装置の一実施例の一部の簡略化した斜視図である。 本考案の線状光源装置の一実施例の一部の簡略化した構成図である。 本考案の線状光源装置の一実施例の一部の簡略化した斜視図である。 本考案の線状光源装置の一実施例の一部の簡略化した斜視図である。 本考案の線状光源装置の一実施例の一部の簡略化した構成図である。

先ず、本考案の線状光源装置の実施例の一形態を簡略化して示す図１および図２を用いて説明する。大電流で駆動することが必要な高輝度型のＬＥＤ（２）は、熱伝導性の良い金属ベースの給電パターン基板（８）に実装されている。また、前記給電パターン基板（８）は連結梁（１）に沿わせて配置されたＬＥＤ駆動回路（３０）に接続されており、該ＬＥＤ駆動回路（３０）により、前記ＬＥＤ（２）が駆動される。前記ＬＥＤ（２）から発せられた光は、棒状の導光部材（９）に対してその端部から入力される。前記導光部材（９）に入力された光は、その内部で反射を繰り返しながら伝播し、前記導光部材（９）に分布されたマイクロプリズム（図示を省略）を介して前記導光部材（９）より外部へ漏出し、所定領域を線状に照明する。

前記給電パターン基板（８）の、少なくとも前記ＬＥＤ（２）付近の部分において、前記ＬＥＤ（２）が実装された側の面に対する、その裏側の面をヒートシンク（１０）に直接または間接的に被着することにより、前記ＬＥＤ（２）において発生した熱が前記ヒートシンク（１０）に流れ出し、結果として前記ＬＥＤ（２）から除去されて冷却される。
前記ヒートシンク（１０）は、軽量で熱伝導率の高いアルミニウム等の材料で構成することが好適であるが、さらに放熱フィン形状とすることにより、前記ＬＥＤ（２）の冷却の効率を高めることができる。

保持部（１１）は、前記連結梁（１）に対して前記導光部材（９）が平行な位置関係を維持するように前記導光部材（９）を保持する。前記保持部（１１）には穴（１３）が設けられており、該穴（１３）に前記導光部材（９）の端部を挿入することにより、前記導光部材（９）を保持することができる。ただし、前記導光部材（９）が前記穴（１３）の中で回転しないための工夫は別途行われる。

また、前記ヒートシンク（１０）は前記連結梁（１）に直接または間接的に固定される。この構造により、前記ヒートシンク（１０）の熱が前記連結梁（１）に流れ込み、結果として前記ヒートシンク（１０）が冷却される。

前記図１においては、前記ＬＥＤ（２）、前記給電パターン基板（８）、前記ヒートシンク（１０）、前記保持部（１１）が前記導光部材（９）の両方の端部に対称的に配置されているため、合計２個のＬＥＤにより所定領域を線状に照明することができる。１個のＬＥＤによる照明でも所定照度が得られる場合は、前記ＬＥＤ（２）、前記給電パターン基板（８）、前記ヒートシンク（１０）は、前記導光部材（９）の片方の端部に設けるだけでよい。

次に、前記給電パターン基板（８）について、本考案の実施例の一形態を簡略化して示す図３を用いて説明する。前記給電パターン基板（８）は、銅やアルミニウム等の熱伝導性の良い金属基材上に、熱伝導樹脂絶縁層によって隔てられて、銅箔パターンやソルダレジストパターンを形成する、一般的な金属ベース配線板作成技術を用いて作ることができる。図３のａは、例えば銅のベース基材（１７）（図３のｄに記載）の表面に形成した熱伝導樹脂絶縁層（１４）の上に、前記ＬＥＤ（２）に給電するための前記ＬＥＤ（２）のアノードとカソードに対応する、銅箔等を材料とする電気伝導層による給電パターン（４，５）が形成された状態を示すものである。前記熱伝導樹脂絶縁層（１４）には、前記ＬＥＤ（２）を固定するとともに、前記ＬＥＤ（２）が発した熱が前記ヒートシンク（１０）に流れることを助ける役割を有する補助パターン（１５）も形成されている。なお、該図においては、電気伝導層からなる部分に斜線を付してある。

図３のｂは、前記給電パターン基板（８）の外観図であって、前記した図３のａに示した部材の上に、ソルダレジストなどによるカバー膜を形成することにより構成されている。よって、破線は、電気伝導層パターンのエッジを示す。また、斜線を付した箇所は、フォトリソグラフィーによるエッチング技術を用いるなどして、カバー膜に開口を設けることにより給電パターン（４，５）を露出させた部分を示し、前記ＬＥＤ（２）と電気接続を行うための接続部（６，６’）と、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）と電気接続を行うための接続部（７，７’）とを形成している。なお、前記補助パターン（１５）の必要な部分をカバー膜から露出させた補助ランド（１６）の箇所にも斜線を付してある。

図３のｃは、前記給電パターン基板（８）の上に前記ＬＥＤ（２）を実装した状態を示す図である。なお、前記給電パターン基板（８）に前記ＬＥＤ（２）を実装するに際しては、前記した前記ＬＥＤ（２）と電気接続を行うための接続部（６，６’）、および前記補助ランド（１６）に対し、クリームハンダを塗布し、その上に前記ＬＥＤ（２）を載せた上で、炉内で加熱してハンダを溶融する、リフローハンダ技術を用いることが一般的である。図３のｄは、前記した前記給電パターン基板（８）の上に前記ＬＥＤ（２）を実装したものを横から見た状態を示す図である。

前記したように、前記ＬＥＤ（２）付近の部分において、前記ＬＥＤ（２）が実装された側の面に対する、その裏側の面をヒートシンク（１０）に直接または間接的に被着することにより、前記ＬＥＤ（２）において発生した熱が前記ヒートシンク（１０）に流れ出るようにする際、前記ベース基材（１７）を前記ヒートシンク（１０）に被着すればよく、これにより前記ベース基材（１７）は、前記ヒートシンク（１０）と一体のものとなる。なお、本考案においては、前記ヒートシンク（１０）と前記給電パターン基板（８）との間に、前記ベース基材（１７）のような介在物が存在するものと存在しないものとは区別しない。

前記ベース基材（１７）を前記ヒートシンク（１０）に被着するに際しては、前記した図３のｃに記載のように、前記給電パターン基板（８）と前記ベース基材（１７）とを貫通するように止メ穴（１８）を設けておけば、前記ヒートシンク（１０）にネジ穴を設けることにより、これに対して前記ベース基材（１７）をネジ止めにより固着することができ、組み立て時の作業性が向上する。なお、前記ベース基材（１７）と前記ヒートシンク（１０）との間には、熱伝導コンパウンド、放熱グリスなどを塗布しておくことが熱伝導性を向上させるために有利である。

前記ＬＥＤ駆動回路（３０）と電気接続を行うための前記給電パターン基板（８）の前記接続部（７，７’）には、コネクタを介し、または直接のハンダ付けによりリード線が接続され、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）の給電端子（３２，３２’）と接続される。なお、前記給電パターン基板（８）の前記接続部（７，７’）に実装されるコネクタや前記ＬＥＤ駆動回路（３０）と接続するリード線については図示を省略してある。

以上において述べた、本考案の線状光源装置の特長を説明する。線状光源装置が組み込まれる原稿読取りスキャナ等の本体装置の電源部から線状光源装置への給電経路は、長さが長く、太さは細くなりがちである。太さが細くなる理由は、線状光源装置は原稿読取りにおける副走査のための移動台に載せなければならないため、可撓性の高い、細い配線しか許されないからである。給電経路の損失は、供給する電流値の２乗に比例して増えるが、細い給電経路は、電気抵抗が大きくなるため、電流の増加による損失の増加が著しくなる。そのため、本体装置の電源部から線状光源装置への給電経路における有利な条件とは、同じ電力を送るなら、電圧が高く、電流を小さくする事である、と言うことができる。

本考案の線状光源装置において使用する、高輝度型のＬＥＤの駆動電圧，駆動電流は、典型的には３．５Ｖ程度，１Ａ程度である。前記図１のように、前記導光部材（９）の両端に、計２個のＬＥＤを使う場合、これらを直列接続して通電することにすれば、７Ｖ，１Ａ程度の駆動が必要になる。

本考案においては、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）は、その受電端子（３１，３１’）に流れる電流が前記給電端子（３２，３２’）に流れる電流よりも小さくなるよう電力変換を行う。例えば、典型的なＤＣ電源電圧である２４Ｖを前記受電端子（３１，３１’）に給電する場合、前記ＬＥＤ（２）への投入電力が７Ｗであるとすると、損失を考慮しても、本体装置の電源部から前記ＬＥＤ駆動回路（３０）に供給すべき電流は０．３２〜０．３５Ａ程度で済むことになる。

本考案の線状光源装置においては、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）は、前記連結梁（１）に配置されるため、大電流を流す事が不可避な電流経路は、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）から前記ＬＥＤ（２）に至る部分のみで、本考案の線状光源装置内で完結していることになる。このことは、前記した本体装置の電源部から線状光源装置への給電経路における有利な条件に合致しており、本考案が高輝度ＬＥＤを低電圧・大電流で駆動する際に、電気回路での余計な損失の発生を防ぐ効果が高いことが理解できる。

先に、図１および図２において、前記ヒートシンク（１０）が前記連結梁（１）に直接固定される構造のものを記載したが、例えば、図４に示すように、保持部（１１）がヒートシンク（１０）と連結梁（１）との間に介在して、熱的接触を形成しながら両者を連結するようにしてもよい。

さらに例えば、図５に示すように、保持部（１１）が前記給電パターン基板（８）とヒートシンク（１０）との間に介在して、熱的接触を形成しながら両者を連結するようにしてもよい。このとき、該図５に示すように、前記保持部（１１）が、導光棒保持部（１９）と給電パターン基板保持部（２０）とから構成されるようにしてもよい。

前記したように、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）には、電力変換回路として、ＦＥＴなどのスイッチ素子のような、それ自身が発熱する発熱ドライバ素子が実装されており、これも前記ＬＥＤ（２）と同様に冷却を必要とするが、前記発熱ドライバ素子と前記連結梁（１）とを熱的に接触させることにより、前記連結梁（１）は、前記発熱ドライバ素子が発した熱についても、これを流し込み、結果として前記発熱ドライバ素子を冷却するための手段としても利用できる。このように前記連結梁（１）を、前記発熱ドライバ素子の冷却にも利用する場合には注意が必要である。前記したように前記連結梁（１）は、前記ヒートシンク（１０）の熱が前記連結梁（１）に流れ込み、結果として前記ヒートシンク（１０）が冷却されるように働かなければならないため、前記連結梁（１）に対する前記ヒー
トシンク（１０）からの熱流入位置と前記発熱ドライバ素子からの熱流入位置とのバランスが悪いと、冷却効率が低下する問題がある。

この問題を回避するためには、前記連結梁（１）への前記発熱ドライバ素子の熱的接触位置は、前記連結梁（１）の長さ方向における前記ヒートシンク（１０）からの熱流入位置から最も遠い位置であるようにすることが好適である。具体的には、前記連結梁（１）への前記発熱ドライバ素子の熱的接触位置は、前記ＬＥＤ（２）、前記給電パターン基板（８）、前記ヒートシンク（１０）、前記保持部（１１）が前記導光部材（９）の両方の端部に対象に配置されているものの場合は、前記連結梁（１）の中央が好適であり、前記ＬＥＤ（２）、前記給電パターン基板（８）、前記ヒートシンク（１０）が、前記導光部材（９）の片方の端部に配置されているものの場合は、前記連結梁（１）の他方の端部が好適である。何となれば、前記ＬＥＤ（２）と前記発熱ドライバ素子の発熱量の比率によらず、前記した熱的接触位置の配置が、前記ＬＥＤ（２）、前記発熱ドライバ素子それぞれが、互いに相手側から受ける熱の煽りの影響が最も小さくなるからである。

本考案の線状光源装置の多くの応用においては、原稿読取りスキャナ等においては、副走査のための送り機構に実装され、常に機械的に運動させられるため、小型軽量化することが必要である。そのため、前記保持部（１１）と接続を行う部分を除いて、前記連結梁（１）は、細長い棒状に形成し、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）の幅は、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）を実装する箇所における前記連結梁（１）の幅以下にすることが望ましい。
また、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）を実装した前記連結梁（１）の面を基準とした、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）の最も背の高い部品の高さを、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）以外で本考案の線状光源装置の最も高い箇所の高さ以下にすることが望ましい。

ところで、本考案の線状光源装置の部材のなかで、前記ヒートシンク（１０）は、むやみに小型化できず、必要な放熱能力によって規定される大きさの下限が存在する。したがって、前記導光部材（９）の軸に垂直な平面に対し、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）と、前記ヒートシンク（１０）とを前記導光部材（９）の軸に平行に投影したとき、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）の投影は前記ヒートシンク（１０）の投影領域の内部に限定して存在するように構成することが有利である。

図６は、本考案の線状光源装置で使用することのできる、電力変換回路によるＬＥＤ駆動回路（３０）の構成の一例について、簡略化して示す図である。降圧チョッパ回路を基本とした本回路は、受電端子（３１，３１’）を介してＤＣ電源（２９）より電圧の供給を受けて動作し、ＬＥＤ（２）への給電量調整を行う。前記ＬＥＤ駆動回路（３０）においては、前記ＤＣ電源（２９）よりの入力電圧を平滑コンデンサ（３３）で平滑した後、ＦＥＴ等のスイッチ素子（３４）によって前記ＤＣ電源（２９）よりの電流をオン状態およびオフ状態にスイッチし、インダクタ（３８）を介して平滑コンデンサ（３９）に充電が行われ、この電圧が給電端子（３２，３２’）を介して前記ＬＥＤ（２）に印加され、前記ＬＥＤ（２）に電流を流すことができるように構成されている。

なお、前記スイッチ素子（３４）がオン状態の期間は、前記スイッチ素子（３４）を通じた電流により、直接的に前記平滑コンデンサ（３９）への充電と負荷である前記ＬＥＤ（２）への電流供給が行われるとともに、前記インダクタ（３８）に磁束の形でエネルギーを蓄え、前記スイッチ素子（３４）がオフ状態の期間は、前記平滑コンデンサ（３９）からの放電と前記インダクタ（３８）に磁束の形で蓄えられたエネルギーによって、フライホイールダイオード（３７）を介して前記スイッチ素子（３４）への電流供給が行われる。

前記ＬＥＤ駆動回路（３０）においては、前記スイッチ素子（３４）の動作周期に対する、前記スイッチ素子（３４）がオン状態の期間の比、すなわちデューティサイクル比により、前記スイッチ素子（３４）への給電量を調整することができる。ここでは、あるデューティサイクル比を有するゲート駆動信号（３５）が制御回路（５０）によって生成され、ゲート駆動回路（３６）を介して、前記スイッチ素子（３４）のゲート端子を制御することにより、前記したＤＣ電源（２９）よりの電流のオン・オフが制御される。

前記ＬＥＤ（２）に供給する前記給電端子（３２，３２’）を介した電流ＩＬは、電流検出手段（５１）によって、検出できるように構成される。なお、前記電流検出手段（５１）については、シャント抵抗を用いて簡単に実現することができ、これによって検出された電流検出信号（５２）は、前記制御回路（５０）に入力される。

一方、電流目標信号（５４）は、トリマ機構を有する電流目標設定回路（５３）によって生成される。該電流目標設定回路（５３）は、例えば、トリマ抵抗を用いて分圧比が可変な分圧抵抗回路を構成し、これを用いて安定化電圧を分圧するように構成することにより、簡単に実現することができる。前記電流目標信号（５４）は前記制御回路（５０）に入力され、該制御回路（５０）は、前記電流目標信号（５４）の大きさに対応した前記電流検出信号（５２）の値になるよう、前記ゲート駆動信号（３５）をフィードバック的に生成する。

以上のように構成することにより、前記給電端子（３２，３２’）の電圧よりも前記受電端子（３１，３１’）の電圧を高くすることができるから、その電圧上昇比率に概略反比例するよう、前記受電端子（３１，３１’）に流す必要のある電流ＩＳを前記給電端子（３２，３２’）から流れ出す電流ＩＬに対して低減することができる。

前記ＬＥＤ（２）の明るさには温度依存性があるが、具体的には、前記ＬＥＤ（２）に電流を流すことによる温度上昇による分と、前記給電パターン基板（８）および前記ヒートシンク（１０）が置かれた環境温度Ｔの変動による分が存在する。このうち、前者の前記ＬＥＤ（２）に電流を流すことによる温度上昇による分については、前記制御回路（５０）は、時々刻々の電流ＩＬの値を用いてシミュレーションを行うことにより、前記ＬＥＤ（２）の温度上昇を推定することができ、したがって前記ＬＥＤ（２）の明るさの温度変動を補正することができる。しかし、後者の前記給電パターン基板（８）および前記ヒートシンク（１０）が置かれた環境温度Ｔの変動による分については、環境温度自体を測定しない限り、補正することができない。

サーミスタ等を用いた温度センサ（５５）は、前記ＬＥＤ（２）の近傍または前記ＬＥＤ駆動回路（３０）上に設置され、これによって検出された温度検出信号（５６）は前記制御回路（５０）に入力される。前記制御回路（５０）においては、前記温度検出信号（５６）によって前記環境温度Ｔを推定することができるから、この推定値に基づき、前記シミュレーションの精度を上げて前記ＬＥＤ（２）の温度上昇を推定するとともに、前記電流目標信号（５４）を補正することによって、前記した環境温度Ｔの変動による前記ＬＥＤ（２）の明るさの温度変動を補正することができる。したがって本考案の線状光源装置は、前記ＬＥＤ（２）の通電自体に伴う明るさ変動や環境温度の変化に伴う明るさ変動を補正して、恒に一定の明るさで照明を行うことができる。

なお、前記図１や図２、図４、図５では、前記保持部（１１）と前記連結梁（１）とは、別体として作成され、組立てるように描いてあるが、これらを一体のものとして構成することもできる。また、前記連結梁（１）は、描画の都合から単純な角棒形状に描いてあるが、例えば断面をＬ字状にするなどによって剛性を高めた形状にしたり、前記連結梁（１）からの熱の放散効率を高めるためのフィンが付加配置された形状とすることもできる。

なお、前記導光部材（９）の具体的な実現方法については、特開２００８−２７５６８９号公報に記載の技術を応用することができる。また、本考案においても特開２００８−２１６４０９号公報に記載の技術を応用して、反射鏡を用いて、２方向から原稿読取面への光を照射し、原稿紙面に折り目や貼り合わせによる段差部分があっても、影を生じない線状光源装置を実現することができる。

本考案は、原稿読取りスキャナ等の光学装置における原稿照明用として使用可能な、Ｌ
ＥＤ（発光ダイオード）を発光素子として用いた線状光源装置を設計製造する産業におい
て利用可能である。

１ 連結梁
２ ＬＥＤ
４ 給電パターン
５ 給電パターン
６ 接続部
６’ 接続部
７ 接続部
７’ 接続部
８ 給電パターン基板
９ 導光部材
１０ ヒートシンク
１１ 保持部
１３ 穴
１４ 熱伝導樹脂絶縁層
１５ 補助パターン
１６ 補助ランド
１７ ベース基材
１８ 止メ穴
１９ 導光棒保持部
２０ 給電パターン基板保持部
２９ ＤＣ電源
３０ ＬＥＤ駆動回路
３１ 受電端子
３１’ 受電端子
３２ 給電端子
３２’ 給電端子
３３ 平滑コンデンサ
３４ スイッチ素子
３５ ゲート駆動信号
３６ ゲート駆動回路
３７ フライホイールダイオード
３８ インダクタ
３９ 平滑コンデンサ
５０ 制御回路
５１ 電流検出手段
５２ 電流検出信号
５３ 電流目標設定回路
５４ 電流目標信号
５５ 温度センサ
５６ 温度検出信号

Claims (8)

1. ＬＥＤ（２）と、
   前記ＬＥＤ（２）を駆動するＬＥＤ駆動回路（３０）と、
   前記ＬＥＤ駆動回路（３０）から前記ＬＥＤ（２）に給電するための、前記ＬＥＤ（２）のアノードとカソードに対応する給電パターン（４，５）と、前記ＬＥＤ（２）と電気接続を行うための接続部（６，６’）と、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）と電気接続を行うための接続部（７，７’）とを有する給電パターン基板（８）と、
   端部から入力された前記ＬＥＤ（２）からの光を内部に伝播させて領域を線状に照明するための、棒状の導光部材（９）と、
   前記ＬＥＤ（２）が発した熱を前記ＬＥＤ（２）から除去するためのヒートシンク（１０）と、
   前記導光部材（９）の両方の端部において、前記導光部材（９）を保持するための保持部（１１）と、
   両方の前記保持部（１１）を連結して構造上の骨組みを成し、かつ前記ＬＥＤ駆動回路（３０）を保持する熱伝導性の連結梁（１）と、
   を具備する線状光源装置であって、
   前記ＬＥＤ駆動回路（３０）は、外部から受電するための受電端子（３１，３１’）と、実装される高々２個の前記ＬＥＤ（２）に給電するための給電端子（３２，３２’）とを有し、
   前記ＬＥＤ駆動回路（３０）は、前記受電端子（３１，３１’）に流れる電流が前記給電端子（３２，３２’）に流れる電流よりも小さくなり、かつ前記受電端子（３１，３１’）に印加される電圧が変動しても前記給電端子（３２，３２’）に流れる電流が略一定となるように制御するとともに、
   前記ＬＥＤ駆動回路（３０）は、実装される前記導光部材（９）や前記ＬＥＤ（２）の個体差に起因する前記領域の照度のバラツキを補正するための、前記給電端子（３２，３２’）に流れる電流を調整するトリマ機構を有することを特徴とする線状光源装置。
2. ２個の前記ＬＥＤ（２）が直列接続されることを特徴とする請求項１に記載の線状光源装置。
3. 前記ＬＥＤ駆動回路（３０）の発熱ドライバ素子から発した熱が前記連結梁（１）に流れるように、前記発熱ドライバ素子と前記連結梁（１）とが熱的に接触されており、前記連結梁（１）への前記発熱ドライバ素子の熱的接触位置は、前記連結梁（１）の長さ方向における前記ヒートシンク（１０）からの熱流入位置から最も遠い位置であることを特徴とする請求項１または２に記載の線状光源装置。
4. ＬＥＤ（２）を駆動するＬＥＤ駆動回路であって、
   前記ＬＥＤ駆動回路（３０）から前記ＬＥＤ（２）に給電するための、前記ＬＥＤ（２）のアノードとカソードに対応する給電パターン（４，５）と、前記ＬＥＤ（２）と電気接続を行うための接続部（６，６’）と、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）と電気接続を行うための接続部（７，７’）とを有する給電パターン基板（８）と、
   端部から入力された前記ＬＥＤ（２）からの光を内部に伝播させて領域を線状に照明するための、棒状の導光部材（９）と、
   前記ＬＥＤ（２）が発した熱を前記ＬＥＤ（２）から除去するためのヒートシンク（１０）と、
   前記導光部材（９）の両方の端部において、前記導光部材（９）を保持するための保持部（１１）と、
   両方の前記保持部（１１）を連結して構造上の骨組みを成し、かつ前記ＬＥＤ駆動回路（３０）を保持する熱伝導性の連結梁（１）と、
   を具備する線状光源装置に実装され、
   外部から受電するための受電端子（３１，３１’）と、実装される高々２個の前記ＬＥＤ（２）に給電するための給電端子（３２，３２’）とを有し、
   前記受電端子（３１，３１’）に流れる電流が前記給電端子（３２，３２’）に流れる電流よりも小さくなり、かつ前記受電端子（３１，３１’）に印加される電圧が変動しても前記給電端子（３２，３２’）に流れる電流が略一定となるように制御するとともに、
   実装される前記導光部材（９）や前記ＬＥＤ（２）の個体差に起因する前記領域の照度のバラツキを補正するための、前記給電端子（３２，３２’）に流れる電流を調整するトリマ機構を有することを特徴とするＬＥＤ駆動回路。
5. 前記導光部材（９）の軸に垂直な平面に対し、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）と、前記ヒートシンク（１０）とを前記導光部材（９）の軸に平行に投影したとき、前記ＬＥＤ駆動回路（３０）の投影は前記ヒートシンク（１０）の投影領域の内部に限定して存在するようにしたことを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ駆動回路。
6. 前記受電端子（３１，３１’）に流れる電流が前記給電端子（３２，３２’）に流れる電流の０．３５倍以下になるようにしたことを特徴とする請求項４または５に記載のＬＥＤ駆動回路。
7. 前記受電端子（３１，３１’）に接続され、前記受電端子（３１，３１’）から流れ込む電流をオン状態またはオフ状態にするスイッチ素子（３４）と、
   前記受電端子（３１，３１’）から流れ込み、前記スイッチ素子（３４）を介して前記ＬＥＤ（２）を流れる電流経路に設けられるインダクタ（３８）と、
   前記スイッチ素子（３４）がオフ状態のときに、前記スイッチ素子（３４）と前記ＬＥＤ（２）とを経由する電流経路を形成するためのフライホイールダイオード（３７）と、
   給電端子（３２，３２’）の出力電圧を平滑化するために、前記ＬＥＤ（２）に並列になるように接続される平滑コンデンサ（３９）と、
   前記スイッチ素子（３４）のオン状態のデューティサイクル比を制御する制御回路（５０）と、
   前記ＬＥＤ（２）に直列に接続された電流検出手段（５１）とを具備し、
   前記制御回路（５０）は、前記電流検出手段（５１）よって検出される電流検出信号（５２）と、電流目標信号（５４）との差異が小さくなるようフィードバック制御することを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載のＬＥＤ駆動回路。
8. 前記線状光源装置が設置される空間の温度を測定するための温度センサ（５５）をさらに具備し、前記制御回路（５０）は、該温度センサ（５５）によって検出される温度検出信号（５６）に応じて前記電流目標信号（５４）を補正することを特徴とする請求項４から７のいずれかに記載のＬＥＤ駆動回路。

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