JP3649939B2 - ライン光源装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の発光素子チップを用いたライン光源装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ファクシミリやイメージスキャナに用いられるＬＥＤ（発光ダイオード）ライン光源装置は、例えば図１３に示すように、ガラスエポキシ板５１上に多数のＬＥＤ素子５２を一列に配置して、それらＬＥＤ素子５２を覆う透光性樹脂製集光レンズ５３によって所定の配向特性を得ている。そのため、集光レンズ５３は、複数のＬＥＤ素子５２の上方に配され、一方向に集光作用に持つ。集光レンズ５３と複数のＬＥＤ素子５２との間には、光の屈折率整合ならびにＬＥＤ素子５２および電気的接続のためのワイヤの保護を目的に樹脂が設けられている。この樹脂は透明であるため、図１３においては、集光レンズ５３と一体のものとして記載されている。
【０００３】
また、図１３に示すライン光源装置５０よりも集光効率を高めるために、例えば特開平８−１８０７１１号公報に記載されているＬＥＤライン光源装置では、図１４に示すような反射板６４が用いられている。この反射板６４は長手方向に直線状でかつ横手方向断面形状がＬＥＤ素子６２側に凹状であるような半楕円形状の曲面を持つ。ＬＥＤ素子６２は、ガラス基板６１の上に反射板６４の長手方向に沿って一列に配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１３および図１４に示したライン光源装置５０，６０において、ＬＥＤ素子５２，６２は点光源とみなすことができ、離散的に並んだＬＥＤ素子５２，６２によってはＬＥＤ素子５２，６２の並びに沿った方向に均一な照度を得ることができないという問題がある。例えば、このような照射ムラのある従来のライン光源装置をファクシミリやイメージスキャナ用光源として使用すると光ムラや解像度の低下の原因となる。
【０００５】
そこで、ＬＥＤ素子５２，６２の並びに沿った方向の照射ムラをなくすためにＬＥＤ素子５２，６２を密に並べると多数のＬＥＤ素子５２，６２が必要となる。
【０００６】
本発明の目的は、照射ムラが小さいライン光源装置およびその製造方法を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、照射ムラの低減および高輝度化が図られたライン光源装置およびその製造方法を提供することである。
【０００８】
また、本発明のさらに他の目的は、照射ムラの低減および薄型化が図られたライン光源装置おびその製造方法を供給することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係るライン光源装置は、透光性部材と、透光性部材上にほぼ一方向に沿って配列された複数の発光素子チップと、複数の発光素子チップにそれぞれ対向するように配置され、複数の発光素子チップが発する光を透光性部材に向けてそれぞれ反射する複数の凹状椀型反射鏡部とを備え、一方向に沿った断面において反射鏡部の中央部分で反射された光が互いにほぼ平行になるとともに反射鏡部の周辺部で反射された光が外側に広がるように各反射鏡部の形状が設定され、一方向と直交する方向に沿った断面において各反射鏡部により反射される光がほぼ平行になるように各反射鏡部の形状が設定されたものである。
【００１０】
本発明に係るライン光源装置によれば、透光性部材上にほぼ一方向に沿って配列された複数の発光素子チップが発する光を、複数の凹状椀型反射鏡部でそれぞれ透光性部材に向けて反射するので、点光源と見なせる複数の発光素子チップを面光源と見なせるように反射光を調整でき、複数の発光素子チップが並ぶ方向の照射ムラを防止することができる。
【００１１】
また、一方向に沿った断面において反射鏡部の中央部分で反射された光が互いにほぼ平行になるとともに反射鏡部の周辺部で反射された光が外側に広がるように各反射鏡部の形状が設定される。それにより、反射される光が一体化するので、複数の反射鏡部が互いに離れている場合でも、被照射体上における複数の発光素子チップが並ぶ方向の照射ムラの除去が実現できる。
【００１２】
さらに、一方向と直交する方向に沿った断面において各反射鏡部により反射される光がほぼ平行になるように各反射鏡部の形状が設定される。この場合、一方向と直交する方向に沿った断面において反射される光がほぼ平行になるので、各発光素子チップが発する光を効率良く利用でき、高輝度化を図ることができる。
【００１３】
複数の反射鏡部の熱を放散する放熱部材をさらに備えてもよい。この場合、放熱部材が複数の反射鏡部の熱を放散するので、温度特性が良好となる。
【００１４】
放熱部材は、金属部材で形成され、複数の反射鏡部は金属部材の表面に形成された複数の凹状部であってもよい。この場合、複数の反射鏡部が金属部材の凹状部に形成されているので、複数の反射鏡部と放熱部材とが一体化され、放熱特性が向上するとともに薄型化が可能となる。
【００１５】
透光性部材上に形成された樹脂部材をさらに備え、樹脂部材は複数の反射鏡部に対応する形状の複数の凹状部を有し、複数の反射鏡部は樹脂部材の複数の凹状部に形成された金属膜であってもよい。この場合、複数の反射鏡部が樹脂部材の凹状部に形成されているので、樹脂部材の加工が容易であり、量産化に適したライン光源装置を提供できる。
【００１６】
複数発光素子チップと複数の反射鏡部との間に充填された透光性熱伝導性部材をさらに備えていてもよい。この場合には発光素子チップで発生した光を透光性熱伝導性部材で複数の反射鏡部に導き効率良く放熱を行うことができる。
【００１７】
複数の発光素子チップの各々は、透光性基板と、透光性基板上に形成され、ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つを含む窒化物系半導体からなる半導体発光素子とを有するものであってもよい。
【００１８】
この場合、半導体発光層から青紫色の光が出射される。発光素子チップの半導体発光層から出射された光は、さらに透光性部材を通して外部へ取り出される。また、透光性部材と発光素子チップとの間に反射層を設けてもよい。この場合には、発光素子チップの透光性基板を透過した光を反射層で反射してから透光性部材を透過させることができ、青色の発光素子チップにおいても照射ムラを改善することができる。
【００１９】
第２の発明に係るライン光源装置の製造方法は、透光性部材上に、ほぼ一方向に沿って複数の発光素子チップを実装する工程と、放熱部材に複数の発光素子チップにそれぞれ対向するように凹状の複数の反射鏡部を形成する工程と、放熱部材の反射鏡部内に流動性樹脂を充填し、流動性樹脂内に複数の発光素子チップを埋没させつつ放熱部材に透光性部材を貼り合わせる工程と、流動性樹脂を硬化させる工程とを備え、一方向に沿った断面において反射鏡部の中央部分で反射された光が互いにほぼ平行になるとともに反射鏡部の周辺 部で反射された光が外側に広がるように各反射鏡部の形状を設定し、一方向と直交する方向に沿った断面において各反射鏡部により反射される光がほぼ平行になるように各反射鏡部の形状を設定するものである。
【００２０】
本発明のライン光源装置の製造方法によれば、複数の発光素子チップが透光性部材上にほぼ一方向に沿って実装され、複数の反射鏡部が放熱部材に複数の発光素子チップにそれぞれ対向するように形成される。反射鏡部内に流動性樹脂が充填され、複数の発光素子チップが流動性樹脂材に埋没させられつつ放熱部材に透光性部材が貼り合わされる。その後、流動性樹脂は硬化させられる。
【００２１】
本発明の製造方法により製造されたライン光源装置においては、放熱部材に形成された複数の反射鏡部と複数の発光素子チップとの間が樹脂で充填されるので、透光性部材と放熱部材と発光素子チップとを一体的に構成でき、薄型化を図ることができる。
【００２２】
また、一方向に沿った断面において反射鏡部の中央部分で反射された光が互いにほぼ平行になるとともに反射鏡部の周辺部で反射された光が外側に広がるように各反射鏡部の形状が設定される。それにより、反射される光が一体化するので、複数の反射鏡部が互いに離れている場合でも、被照射体上における複数の発光素子チップが並ぶ方向の照射ムラの除去が実現できる。
【００２３】
さらに、一方向と直交する方向に沿った断面において各反射鏡部により反射される光がほぼ平行になるように各反射鏡部の形状が設定される。この場合、一方向と直交する方向に沿った断面において反射される光がほぼ平行になるので、各発光素子チップが発する光を効率良く利用でき、高輝度化を図ることができる。
【００２４】
第３の発明に係るライン光源装置の製造方法は、透光性部材上に、ほぼ一方向に沿って複数の発光素子チップを実装する工程と、複数の発光素子チップをそれぞれ覆うドーム型の複数の透明被覆体を形成する工程と、透明被覆体の表面に金属膜を形成する工程と、透明被覆体を熱伝導性部材で被覆する工程とを備え、一方向に沿った断面において金属膜の中央部分で反射された光が互いにほぼ平行になるとともに金属膜の周辺部で反射された光が外側に広がるように各透明被覆体の形状を設定し、一方向と直交する方向に沿った断面において各金属膜の中央部分で反射された光が互いにほぼ平行になるように各透明被覆体の形状を設定することを特徴とするものである。
【００２５】
本発明に係るライン光源装置の製造方法によれば、複数の発光素子チップが透光性部材にほぼ一方向に沿って実装される。一方、複数の透明被覆体が複数の発光素子チップをそれぞれ覆うように透光性部材に形成される。この透光性被覆体の表面には金属が形成される。透光性被覆体は金属膜の上から熱伝導性部材で被覆される。
【００２６】
本発明の製造方法により製造されたライン光源装置においては、ドーム型の透光性被覆体の表面に金属膜が形成されるので、複数の反射鏡部を金属膜と熱伝導部材とで構成することができ、熱伝導性部材の材料の選択の幅が広がり製造が容易になる。
【００２７】
また、一方向に沿った断面において反射鏡部の中央部分で反射された光が互いにほぼ平行になるとともに反射鏡部の周辺部で反射された光が外側に広がるように各反射鏡部の形状が設定される。それにより、反射される光が一体化するので、複数の反射鏡部が互いに離れている場合でも、被照射体上における複数の発光素子チップが並ぶ方向の照射ムラの除去が実現できる。
【００２８】
さらに、一方向と直交する方向に沿った断面において各反射鏡部により反射される光が ほぼ平行になるように各反射鏡部の形状が設定される。この場合、一方向と直交する方向に沿った断面において反射される光がほぼ平行になるので、各発光素子チップが発する光を効率良く利用でき、高輝度化を図ることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるライン光源装置の模式的平面図であり、図２は図１のＸ１−Ｘ１線矢視模式的断面図であり、図３は図１のＹ１−Ｙ１線矢視模式的断面図である。
【００３０】
図１、図２および図３のライン光源装置１Ａにおいては、長細い板状の透明ガラス基板２の裏面に、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）素子６が透明ガラス基板２の長手方向に沿って一列に並べて固定されている。以下、複数のＬＥＤ素子６が並ぶ方向を列方向という。
【００３１】
ガラス基板２の裏面には、複数のＬＥＤ素子６の並びに沿ってその並びの両側に回路パターン９が配置されている。図１に示されているＬＥＤ素子６はプレーナ構造であり、ＬＥＤ素子６の表面に一対の電極が形成されている。
【００３２】
本実施例では、ＬＥＤ素子６はプレーナ構造を有するＧａＮ系ＬＥＤ素子からなる。ＧａＮ系ＬＥＤ素子は、透明サファイア基板上にホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つを含む窒化物系半導体層が形成され、窒化物系半導体層の表面にアノードおよびカソードの一対の電極が形成されている。そのため、図３に示すように、ＬＥＤ素子６の裏面が接着剤４でガラス基板２の裏面に接着されており、ＬＥＤ素子６の表面の一対の電極が金ワイヤ７によりガラス基板２の裏面上の回路パターン９に電気的に接続されている。したがって、ＬＥＤ素子６の裏面から出射された光はガラス基板を通して出射される。
【００３３】
このようにＬＥＤ素子６が固定されている板状のガラス基板２には、その裏面を下に向けて上面の複数の反射鏡部５が一列に並ぶアルミニウム製放熱板３に貼り合わされる。アルミニウム製放熱板３とガラス基板２とが貼り合わさった状態で各反射鏡部５は、対応するＬＥＤ素子６に対向するように列方向に並べて配置されており、各反射鏡部５は対向するＬＥＤ素子６が発する光をガラス基板２の方向に向けて反射することができる。
【００３４】
ＬＥＤ素子６は、例えば０．３５ｍｍ×０．３５ｍｍの平面形状を有するチップである。各ＬＥＤ素子６に対向する各反射鏡部５は、各々１つの独立した放物面状反射鏡である。反射鏡部５はＬＥＤ素子６の中心を通りガラス基板２またはアルミニウム製放熱板３に垂直な断面において、ほぼ放物線状の曲線であることが好ましい。
【００３５】
図４および図５は、ＬＥＤ素子６から出射した光の軌跡を説明するための図である。図４はガラス基板２またはアルミニウム製放熱板３に垂直で、かつ列方向に沿った断面（第１断面）における光線を示している。また、図５はガラス基板２またはアルミニウム製放熱板３に垂直で、かつ列方向に沿った断面（第２断面）における光線を示している。図４および図５に示されているＬＥＤ素子６は、素子の表面方向に光を発することができるタイプの素子である。
【００３６】
図４に示すように、ＬＥＤ素子６の表面から出て反射鏡部５の比較的中央に近い部分で反射された光は、ガラス基板２にほぼ垂直に射出される光線１１ｂになる。また、反射鏡部５の端部付近で反射された光は、隣接する反射鏡部５で反射された光と一体化するようにガラス基板２と垂直な方向よりも隣接する反射鏡部５側の方に傾いている光線１１ｃ，１１ｄになる。すなわち反射鏡部５の中央部分で反射された光は互いにほぼ平行になっているが、反射鏡部５の周辺部で反射された光は外側に広がる。
【００３７】
図５に示すように列方向に直交する方向の断面（第２断面）においては、ＬＥＤ素子６から出て反射鏡部５で反射された光は、互いにほぼ平行な光線１１ｅ，１１ｆ，１１ｇになる。つまり、反射鏡部５で反射された光は互いに平行になるように反射鏡部５の表面がほぼ放物線状になっている。
【００３９】
一般に、光源から出射して放物面状反射鏡で反射された光が全て平行な光として出射するには、その焦点位置に点状の発光源を置く必要がある。しかし、小型化されたライン光源装置においては、例えば列方向の開口径が３ｍｍで、列方向に直交する方向の開口径が２ｍｍで、深さが０．５ｍｍの形状を有する小さなもとなる。そのため、ＬＥＤ素子６のサイズは、０．３５ｍｍ×０．３５ｍｍで十分に小さい光源ではあるが、前述のような形状を持つ放物面状反射鏡部５においては、ＬＥＤ素子６の平面的形状を考慮して反射曲面を設計する必要がある。そのように設計された放物面状反射鏡部５は、ＬＥＤ素子６の面上のいずれかの点から出た光もほぼ平行に反射できるように複数の焦点を持っている。このような多焦点放物面状反射鏡部５の場合は、ＬＥＤ素子６の表面の中心からの法線に焦点群の中心がくるように位置合わせして配置されている。このように複数の焦点を有する放物面状反射鏡部５を用いることにより、ＬＥＤ素子６の形状に関わらず適切な平行光線を出射することが可能になる。
【００４０】
反射鏡部５の反射曲面は列方向では隣合うＬＥＤ素子６からの光線が重なり合うように平行化率が小さくなるような形状に設計して照射ムラを抑えておき、列方向に直交する方向では反射された光が全て平行な光線を持つようにして高輝度化が図られている。
【００４１】
図２および図３に示すように、ガラス基板２およびＬＥＤ素子６とアルミニウム製放熱板３との間には透明樹脂８が充填されている。透明樹脂８の充填目的は、光を取り出しやすくするためにＬＥＤ素子６から大気中に至るまでの屈折率を段階的に変化させるとともに、回路パターン９とアルミニウム製放熱板３とのすき間に入って回路パターン９とアルミニウム製放熱板３との絶縁を行い、さらにはＬＥＤ素子６からの熱伝導経路をつくることである。
【００４２】
高い輝度を得るために高密度にＬＥＤ素子６を搭載する場合には、特にＬＥＤ素子６の発熱を考慮して設計する必要がある。反射鏡部５の表面は反射率の高い材料で構成することが好ましい。例えば、銀は可視光波長全域に対する反射率が９０％よりも大きいので好ましい材料であり、銀には劣るがアルミニウムも大きい反射率を有しているので好ましい材料である。なお、アルミニウムは、自然酸化膜の形成により表面状態が安定するので、反射鏡部５の材料として好ましい。ここでは、反射鏡部５を形成する材料で放熱板３を構成して反射鏡部５と放熱板３を一体化してライン光源装置１Ａの一体化が図られている。しかし、反射鏡部５と放熱板３とは異なる材料で構成して一体化してもよい。アルミニウムよりも熱伝導性の良い金属材料、例えば黄銅等に反射特性に優れた銀光沢めっきを施しても反射鏡部５と放熱板３との一体化が可能である。
【００４３】
なお、ファクシミリやイメージスキャナ等のイメージセンサの光源として用いる場合には、図６および図７に示すように、アクリル樹脂をシリンドリカル状に成形したレンズ１５と組み合わせてもよい。図７は、図６のＹ２−Ｙ２線矢視模式的断面図である。ガラス基板２から出射した平行光は、図７のレンズ１５で集光される。
【００４４】
次に本実施の形態におけるライン光源装置の製造方法について説明する。図８は図１に示したライン光源装置１Ａの製造工程を示す模式的工程断面図である。
【００４５】
まず、図８（ａ）に示すように、板状のガラス基板２と、反射鏡部５が形成されている放熱板３とを準備する。
【００４６】
次に、図８（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子６を接着剤４でガラス基板２に固定する。そして、ワイヤボンドを行って金ワイヤ７でＬＥＤ素子６の電気的接続を行う。放熱板３において反射鏡部５の形成されている側に透明エポキシ樹脂等の透明樹脂８を滴下する。列方向に１列に実装されたＬＥＤ素子６を有するガラス基板２と、透明樹脂８が滴下された放熱板３とを重ね合わせる。
【００４７】
図８（ｃ）に示すように、ガラス基板２をやや傾けた状態で下に降ろし、ガラス基板２の一方の端を放熱板３に接触させる。そして、空気を追い出しながらＬＥＤ素子６を透明樹脂８に埋没させていく。このとき、透明樹脂８は、必要量以上に滴下されており、表面張力で中央部が盛り上がった状態となっている。透明樹脂８が溢れ出すようにして透明ガラス基板２と放熱板３とを重ねることにより反射鏡部５とガラス基板２との間に残る透明樹脂８中に気泡が入ることを防止する。
【００４８】
最後に、反射鏡部５の焦点が１つの場合には、ＬＥＤ素子６の表面中心に焦点がくるように、また反射鏡部５が多数の焦点を有する場合には、ＬＥＤ素子６の表面の中心からの法線に反射鏡部５の焦点群の中心がくるように位置合わせを行った後、ガラス基板２と放熱板３を固定して透明樹脂８の熱硬化処理を行い、図８（ｄ）に示すようなライン光源装置が得られる。
【００４９】
本実施の形態のライン光源装置１Ａの製造方法においては、図８（ｃ）に示すように流動性の透明樹脂８に発光素子チップのＬＥＤ素子６を埋没させてから、図８（ｄ）で説明したように透明樹脂８の熱硬化処理を行っているので、透明樹脂８によって、透光性部材であるガラス基板２とＬＥＤ素子６と放熱部材である放熱板３とが一体化されており、薄型化を図ることができる。
【００５０】
また、図８（ｃ）に示すように透明樹脂８を溢れ出させつつＬＥＤ素子６を透明樹脂８中に埋没させているので、反射部鏡５とガラス基板２との間の透明樹脂８中に気泡が入りにくくなっている。
【００５１】
本実施の形態のライン光源装置１Ａにおいては、ＬＥＤ素子６が発する光を凹状椀型の一種である放物面状反射鏡部５でそれぞれガラス基板２に向けて反射させるので、点光源と見なせるＬＥＤ素子６を面光源と見なせるように反射鏡部５によって反射光を調整でき、列方向におけるＬＥＤ素子６の照射ムラを防止することができる。
【００５２】
特に、列方向に沿った断面において隣接する２つの反射鏡部５により反射される光が一体化するように反射鏡部５の反射曲面が形成されているので、隣接する反射鏡部５が離れていても列方向における照射ムラの除去が実現できている。
【００５３】
また、列方向と直交する方法に沿った断面において反射鏡部５により反射される光がほぼ平行になるように反射鏡部５の反射曲面が設定さているので、ＬＥＤ素子６が発する光を効率良く利用でき高輝度化が可能となる。
【００５４】
また、放熱板３を通じて反射鏡部５からの放熱を行うが、複数の反射鏡部５は、放熱板３と一体化しており、薄型化が実現されている。
【００５５】
また、各ＬＥＤ素子６と各反射鏡部５との間に充填されている透明樹脂８が透光性で空気よりも高い熱伝導性を有しているので、ＬＥＤ素子６が発生する熱を効率良く放熱板３に伝えることができる。
【００５６】
図９は本発明の第２の実施の形態におけるライン光源装置の部分断面模式図である。
【００５７】
図９に示すライン光源装置１Ｃと図２に示すライン光源装置１Ａとは、反射鏡部の構造とそれが作りこまれている部材の構成において異なっている。反射鏡部の曲面形状および配置とガラス基板２に関し、図９のライン光源装置１Ｃは図１のライン光源装置１Ａと同じである。
【００５８】
図９のライン光源装置１Ｃは、成形樹脂２０の表面にライン光源装置１Ａの反射鏡部５と同じ形状を持つ凹状部２２が形成されてなる。その凹状部２２の表面に銀薄膜２３が光沢銀めっき処理によって形成されている。したがって、銀薄膜２３の表面の形状は、反射鏡部５の形状と同じになっている。
【００５９】
成形樹脂２０の裏面には、銅等の金属製放熱板２１が埋め込まれている。金属製放熱板２１には、ＬＥＤ素子６で発生して銀薄膜２３の反射鏡部５に伝達された熱および銀薄膜２３で入射光の一部が変換されて生じた熱等が成形樹脂２０を介して伝えられる。このような働きを有する成形樹脂２２の中には、熱伝導性を改善するための金属フィラーあるいはシリコンセラミック等のフィラーが混入されている。
【００６０】
図１０は図９のライン光源装置１Ｃの製造方法を示す模式的工程断面図である。
【００６１】
図１０に示す成形樹脂２０は、金型等に樹脂を流し込む等の方法によって予め凹状部２２を有する図１０の形状に加工されている。成形された成形樹脂２０の表面に例えば光沢銀めっき処理が施され、凹状部２２内に銀薄膜２３が形成される。
【００６２】
また、成形樹脂２０の裏面には金属製放熱板２１がはめ込まれる凹部が形成されている。その凹部に金属製放熱板２１がはめ込まれて図１０の断面形状を持つライン光源装置１Ｃが形成される。
【００６３】
その後、図８（ｃ）と図８（ｄ）で説明した工程を経て図９に示すように透明樹脂８でガラス基板２と凹状部２２との間が満たされる。
【００６４】
本実施の形態のライン光源装置１Ｃの製造方法においは、樹脂部材の成形樹脂２０の凹状部２２に金属膜として銀薄膜２３が形成されて反射鏡部が形成されるので、凹状部２２の形状の成形が容易で、量産性を向上させることができる。また、第２の実施の形態のライン光源装置１Ｃの製造方法においては、第１の実施の形態のライン光源装置１Ａの製造方法と同様の効果を奏する。
【００６５】
本実施の形態のライン光源装置１Ｃにおいては、量産性および軽量化の点で第１の実施の形態のライン光源装置１Ａよりも優れている。ただし、放熱に関しては第１の実施の形態のライン光源装置１Ａの方が優れている。
【００６６】
図１１は、本発明の第３の実施の形態におけるライン光源装置の部分断面模式図である。
【００６７】
図１１に示すライン光源装置１Ｄと図９に示すライン光源装置１Ｃとは、製造工程が異なるだけでほぼ同じ構成である。ライン光源装置１Ｄは図９の成形樹脂２０に相当する放熱性改善フィラー入り樹脂３１と、図９の銀薄膜２３に相当するアルミニウム薄膜３２と、図９の透明樹脂８に相当する成形樹脂モールド３３と、図９の金属製放熱板２１に相当する金属製放熱板３０とを備えている。
【００６８】
ライン光源装置１Ｄにおいて、ＬＥＤ素子６、ＬＥＤ素子６を接着する接着剤４およびワイヤ７等のガラス基板２の裏面上の構成は、ライン光源装置１Ｃのガラス基板２の裏面上の構成と同じである。
【００６９】
図１２は図１のライン光源装置１Ｄの製造方法を示す模式的工程断面図である。
【００７０】
図１１に示す成形樹脂モールド３３は、例えば図８（ａ）から図８（ｄ）に示す工程を経た後に、放熱板３を透明樹脂８から剥離することによって形成される。つまり、放熱板３を金型として活用することができる。このように加工されたドーム型の樹脂モールド３３の表面形状は、図１の反射鏡部５の内面形状と同じになっている。この成形樹脂モールド３３の表面にアルミニウム等を蒸着することでアルミニウム薄膜３２が形成される。アルミニウム薄膜３２が形成された成形樹脂モールド３３は放熱性改善フィラー入り樹脂３１に封入されて固化される。放熱板３０は器状に形成されており、成形樹脂モールド３３を樹脂３１に封入する際に流動性の樹脂３１を溜めておく役割を果たす。樹脂３１は、ガラス基板２と放熱板３０とが合わさった状態で固化される。
【００７１】
本実施の形態のライン光源装置１Ｄの製造方法においても、ドーム状部を構成する成形樹脂モールド３３の形状の成形が容易で、量産性を向上させることができる。
【００７２】
なお、上記の第１の実施の形態〜第３の実施の形態においてはＬＥＤ素子６がプレーナ構造である場合について説明したが、ＧａＰ系ＬＥＤ素子、ＧａＩｎＰ系ＬＥＤ素子等のノンプレーナのＬＥＤ素子を用いてもよい。
【００７３】
ノンプレーナ構造のＬＥＤ素子では、導電性基板上に半導体層が形成され、半導体層上に一方の電極が形成され、導電性基板の裏面に他方の電極が形成されている。この場合には、ＬＥＤ素子の裏面の電極が回路パターン上に電気的に接続されるようなエポキシ系導電性接着剤で固定されていてもよい。
【００７４】
また、プレーナ構造のＧａＮ系のＬＥＤ素子６を用いた場合に、ＬＥＤ素子の裏面からの出射光を回路パターンで反射させて放物面状反射鏡５に出射するようＬＥＤ素子を透明性のエポキシ系接着剤４で回路パターン上に固定してもよい。この場合の回路パターンは反射層として機能している。
【００７５】
なお、ＧａＮ系のＬＥＤ素子の裏面の透明サファイア基板に反射を目的としたアルミニウム、銀、パラジウムなどの金属膜を形成し、エポキシ系接着剤でガラス基板に接着してもよい。この場合の金属膜は反射層として機能している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のライン光源装置の模式的平面図である。
【図２】図１のＸ１−Ｘ１線矢視模式的断面図である。
【図３】図１のＹ１−Ｙ１線矢視模式的断面図である。
【図４】図１のライン光源装置の部分断面図である。
【図５】図１のライン光源装置の部分断面図である。
【図６】図１のライン光源装置にレンズを組み合わせた状態を示す断面図である。
【図７】図６のＹ２−Ｙ２線矢視模式的断面図である。
【図８】図１のライン光源装置の製造工程を示す模式的工程断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態におけるライン光源装置の模式的断面図である。
【図１０】図９に示したライン光源装置の製造工程を示す模式的工程断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態におけるライン光源装置の模式的断面図である。
【図１２】図１１に示したライン光源装置の製造工程を示す模試的工程断面図である。
【図１３】従来のライン光源装置の第１の例を示す模式的斜視図である。
【図１４】従来のライン光源装置の第２の例を示す模式的斜視図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｄ ライン光源装置
２ ガラス基板
３, ２１，３０ 放熱板
５, ２２，３２ 反射鏡部
６ ＬＥＤ素子
７ ワイヤ
８ 透明樹脂
２０ 成形樹脂
２３ 銀薄膜
３２ アルミニウム薄膜
３３ 成形樹脂モールド
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の発光素子チップを用いたライン光源装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ファクシミリやイメージスキャナに用いられるＬＥＤ（発光ダイオード）ライン光源装置は、例えば図１３に示すように、ガラスエポキシ板５１上に多数のＬＥＤ素子５２を一列に配置して、それらＬＥＤ素子５２を覆う透光性樹脂製集光レンズ５３によって所定の配向特性を得ている。そのため、集光レンズ５３は、複数のＬＥＤ素子５２の上方に配され、一方向に集光作用に持つ。集光レンズ５３と複数のＬＥＤ素子５２との間には、光の屈折率整合ならびにＬＥＤ素子５２および電気的接続のためのワイヤの保護を目的に樹脂が設けられている。この樹脂は透明であるため、図１３においては、集光レンズ５３と一体のものとして記載されている。
【０００３】
また、図１３に示すライン光源装置５０よりも集光効率を高めるために、例えば特開平８−１８０７１１号公報に記載されているＬＥＤライン光源装置では、図１４に示すような反射板６４が用いられている。この反射板６４は長手方向に直線状でかつ横手方向断面形状がＬＥＤ素子６２側に凹状であるような半楕円形状の曲面を持つ。ＬＥＤ素子６２は、ガラス基板６１の上に反射板６４の長手方向に沿って一列に配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１３および図１４に示したライン光源装置５０，６０において、ＬＥＤ素子５２，６２は点光源とみなすことができ、離散的に並んだＬＥＤ素子５２，６２によってはＬＥＤ素子５２，６２の並びに沿った方向に均一な照度を得ることができないという問題がある。例えば、このような照射ムラのある従来のライン光源装置をファクシミリやイメージスキャナ用光源として使用すると光ムラや解像度の低下の原因となる。
【０００５】
そこで、ＬＥＤ素子５２，６２の並びに沿った方向の照射ムラをなくすためにＬＥＤ素子５２，６２を密に並べると多数のＬＥＤ素子５２，６２が必要となる。
【０００６】
本発明の目的は、照射ムラが小さいライン光源装置およびその製造方法を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、照射ムラの低減および高輝度化が図られたライン光源装置およびその製造方法を提供することである。
【０００８】
また、本発明のさらに他の目的は、照射ムラの低減および薄型化が図られたライン光源装置おびその製造方法を供給することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係るライン光源装置は、透光性部材と、透光性部材上にほぼ一方向に沿って配列された複数の発光素子チップと、複数の発光素子チップにそれぞれ対向するように配置され、複数の発光素子チップが発する光を透光性部材に向けてそれぞれ反射する複数の凹状椀型反射鏡部とを備え、一方向に沿った断面において反射鏡部の中央部分で反射された光が互いにほぼ平行になるとともに反射鏡部の周辺部で反射された光が外側に広がるように各反射鏡部の形状が設定され、一方向と直交する方向に沿った断面において各反射鏡部により反射される光がほぼ平行になるように各反射鏡部の形状が設定されたものである。
【００１０】
本発明に係るライン光源装置によれば、透光性部材上にほぼ一方向に沿って配列された複数の発光素子チップが発する光を、複数の凹状椀型反射鏡部でそれぞれ透光性部材に向けて反射するので、点光源と見なせる複数の発光素子チップを面光源と見なせるように反射光を調整でき、複数の発光素子チップが並ぶ方向の照射ムラを防止することができる。
【００１１】
また、一方向に沿った断面において反射鏡部の中央部分で反射された光が互いにほぼ平行になるとともに反射鏡部の周辺部で反射された光が外側に広がるように各反射鏡部の形状が設定される。それにより、反射される光が一体化するので、複数の反射鏡部が互いに離れている場合でも、被照射体上における複数の発光素子チップが並ぶ方向の照射ムラの除去が実現できる。
【００１２】
さらに、一方向と直交する方向に沿った断面において各反射鏡部により反射される光がほぼ平行になるように各反射鏡部の形状が設定される。この場合、一方向と直交する方向に沿った断面において反射される光がほぼ平行になるので、各発光素子チップが発する光を効率良く利用でき、高輝度化を図ることができる。
【００１３】
複数の反射鏡部の熱を放散する放熱部材をさらに備えてもよい。この場合、放熱部材が複数の反射鏡部の熱を放散するので、温度特性が良好となる。
【００１４】
放熱部材は、金属部材で形成され、複数の反射鏡部は金属部材の表面に形成された複数の凹状部であってもよい。この場合、複数の反射鏡部が金属部材の凹状部に形成されているので、複数の反射鏡部と放熱部材とが一体化され、放熱特性が向上するとともに薄型化が可能となる。
【００１５】
透光性部材上に形成された樹脂部材をさらに備え、樹脂部材は複数の反射鏡部に対応する形状の複数の凹状部を有し、複数の反射鏡部は樹脂部材の複数の凹状部に形成された金属膜であってもよい。この場合、複数の反射鏡部が樹脂部材の凹状部に形成されているので、樹脂部材の加工が容易であり、量産化に適したライン光源装置を提供できる。
【００１６】
複数発光素子チップと複数の反射鏡部との間に充填された透光性熱伝導性部材をさらに備えていてもよい。この場合には発光素子チップで発生した光を透光性熱伝導性部材で複数の反射鏡部に導き効率良く放熱を行うことができる。
【００１７】
複数の発光素子チップの各々は、透光性基板と、透光性基板上に形成され、ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つを含む窒化物系半導体からなる半導体発光素子とを有するものであってもよい。
【００１８】
この場合、半導体発光層から青紫色の光が出射される。発光素子チップの半導体発光層から出射された光は、さらに透光性部材を通して外部へ取り出される。また、透光性部材と発光素子チップとの間に反射層を設けてもよい。この場合には、発光素子チップの透光性基板を透過した光を反射層で反射してから透光性部材を透過させることができ、青色の発光素子チップにおいても照射ムラを改善することができる。
【００１９】
第２の発明に係るライン光源装置の製造方法は、透光性部材上に、ほぼ一方向に沿って複数の発光素子チップを実装する工程と、放熱部材に複数の発光素子チップにそれぞれ対向するように凹状の複数の反射鏡部を形成する工程と、放熱部材の反射鏡部内に流動性樹脂を充填し、流動性樹脂内に複数の発光素子チップを埋没させつつ放熱部材に透光性部材を貼り合わせる工程と、流動性樹脂を硬化させる工程とを備え、一方向に沿った断面において反射鏡部の中央部分で反射された光が互いにほぼ平行になるとともに反射鏡部の周辺 部で反射された光が外側に広がるように各反射鏡部の形状を設定し、一方向と直交する方向に沿った断面において各反射鏡部により反射される光がほぼ平行になるように各反射鏡部の形状を設定するものである。
【００２０】
本発明のライン光源装置の製造方法によれば、複数の発光素子チップが透光性部材上にほぼ一方向に沿って実装され、複数の反射鏡部が放熱部材に複数の発光素子チップにそれぞれ対向するように形成される。反射鏡部内に流動性樹脂が充填され、複数の発光素子チップが流動性樹脂材に埋没させられつつ放熱部材に透光性部材が貼り合わされる。その後、流動性樹脂は硬化させられる。
【００２１】
本発明の製造方法により製造されたライン光源装置においては、放熱部材に形成された複数の反射鏡部と複数の発光素子チップとの間が樹脂で充填されるので、透光性部材と放熱部材と発光素子チップとを一体的に構成でき、薄型化を図ることができる。
【００２２】
また、一方向に沿った断面において反射鏡部の中央部分で反射された光が互いにほぼ平行になるとともに反射鏡部の周辺部で反射された光が外側に広がるように各反射鏡部の形状が設定される。それにより、反射される光が一体化するので、複数の反射鏡部が互いに離れている場合でも、被照射体上における複数の発光素子チップが並ぶ方向の照射ムラの除去が実現できる。
【００２３】
さらに、一方向と直交する方向に沿った断面において各反射鏡部により反射される光がほぼ平行になるように各反射鏡部の形状が設定される。この場合、一方向と直交する方向に沿った断面において反射される光がほぼ平行になるので、各発光素子チップが発する光を効率良く利用でき、高輝度化を図ることができる。
【００２４】
第３の発明に係るライン光源装置の製造方法は、透光性部材上に、ほぼ一方向に沿って複数の発光素子チップを実装する工程と、複数の発光素子チップをそれぞれ覆うドーム型の複数の透明被覆体を形成する工程と、透明被覆体の表面に金属膜を形成する工程と、透明被覆体を熱伝導性部材で被覆する工程とを備え、一方向に沿った断面において金属膜の中央部分で反射された光が互いにほぼ平行になるとともに金属膜の周辺部で反射された光が外側に広がるように各透明被覆体の形状を設定し、一方向と直交する方向に沿った断面において各金属膜の中央部分で反射された光が互いにほぼ平行になるように各透明被覆体の形状を設定することを特徴とするものである。
【００２５】
本発明に係るライン光源装置の製造方法によれば、複数の発光素子チップが透光性部材にほぼ一方向に沿って実装される。一方、複数の透明被覆体が複数の発光素子チップをそれぞれ覆うように透光性部材に形成される。この透光性被覆体の表面には金属が形成される。透光性被覆体は金属膜の上から熱伝導性部材で被覆される。
【００２６】
本発明の製造方法により製造されたライン光源装置においては、ドーム型の透光性被覆体の表面に金属膜が形成されるので、複数の反射鏡部を金属膜と熱伝導部材とで構成することができ、熱伝導性部材の材料の選択の幅が広がり製造が容易になる。
【００２７】
また、一方向に沿った断面において反射鏡部の中央部分で反射された光が互いにほぼ平行になるとともに反射鏡部の周辺部で反射された光が外側に広がるように各反射鏡部の形状が設定される。それにより、反射される光が一体化するので、複数の反射鏡部が互いに離れている場合でも、被照射体上における複数の発光素子チップが並ぶ方向の照射ムラの除去が実現できる。
【００２８】
さらに、一方向と直交する方向に沿った断面において各反射鏡部により反射される光が ほぼ平行になるように各反射鏡部の形状が設定される。この場合、一方向と直交する方向に沿った断面において反射される光がほぼ平行になるので、各発光素子チップが発する光を効率良く利用でき、高輝度化を図ることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるライン光源装置の模式的平面図であり、図２は図１のＸ１−Ｘ１線矢視模式的断面図であり、図３は図１のＹ１−Ｙ１線矢視模式的断面図である。
【００３０】
図１、図２および図３のライン光源装置１Ａにおいては、長細い板状の透明ガラス基板２の裏面に、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）素子６が透明ガラス基板２の長手方向に沿って一列に並べて固定されている。以下、複数のＬＥＤ素子６が並ぶ方向を列方向という。
【００３１】
ガラス基板２の裏面には、複数のＬＥＤ素子６の並びに沿ってその並びの両側に回路パターン９が配置されている。図１に示されているＬＥＤ素子６はプレーナ構造であり、ＬＥＤ素子６の表面に一対の電極が形成されている。
【００３２】
本実施例では、ＬＥＤ素子６はプレーナ構造を有するＧａＮ系ＬＥＤ素子からなる。ＧａＮ系ＬＥＤ素子は、透明サファイア基板上にホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つを含む窒化物系半導体層が形成され、窒化物系半導体層の表面にアノードおよびカソードの一対の電極が形成されている。そのため、図３に示すように、ＬＥＤ素子６の裏面が接着剤４でガラス基板２の裏面に接着されており、ＬＥＤ素子６の表面の一対の電極が金ワイヤ７によりガラス基板２の裏面上の回路パターン９に電気的に接続されている。したがって、ＬＥＤ素子６の裏面から出射された光はガラス基板を通して出射される。
【００３３】
このようにＬＥＤ素子６が固定されている板状のガラス基板２には、その裏面を下に向けて上面の複数の反射鏡部５が一列に並ぶアルミニウム製放熱板３に貼り合わされる。アルミニウム製放熱板３とガラス基板２とが貼り合わさった状態で各反射鏡部５は、対応するＬＥＤ素子６に対向するように列方向に並べて配置されており、各反射鏡部５は対向するＬＥＤ素子６が発する光をガラス基板２の方向に向けて反射することができる。
【００３４】
ＬＥＤ素子６は、例えば０．３５ｍｍ×０．３５ｍｍの平面形状を有するチップである。各ＬＥＤ素子６に対向する各反射鏡部５は、各々１つの独立した放物面状反射鏡である。反射鏡部５はＬＥＤ素子６の中心を通りガラス基板２またはアルミニウム製放熱板３に垂直な断面において、ほぼ放物線状の曲線であることが好ましい。
【００３５】
図４および図５は、ＬＥＤ素子６から出射した光の軌跡を説明するための図である。図４はガラス基板２またはアルミニウム製放熱板３に垂直で、かつ列方向に沿った断面（第１断面）における光線を示している。また、図５はガラス基板２またはアルミニウム製放熱板３に垂直で、かつ列方向に沿った断面（第２断面）における光線を示している。図４および図５に示されているＬＥＤ素子６は、素子の表面方向に光を発することができるタイプの素子である。
【００３６】
図４に示すように、ＬＥＤ素子６の表面から出て反射鏡部５の比較的中央に近い部分で反射された光は、ガラス基板２にほぼ垂直に射出される光線１１ｂになる。また、反射鏡部５の端部付近で反射された光は、隣接する反射鏡部５で反射された光と一体化するようにガラス基板２と垂直な方向よりも隣接する反射鏡部５側の方に傾いている光線１１ｃ，１１ｄになる。すなわち反射鏡部５の中央部分で反射された光は互いにほぼ平行になっているが、反射鏡部５の周辺部で反射された光は外側に広がる。
【００３７】
図５に示すように列方向に直交する方向の断面（第２断面）においては、ＬＥＤ素子６から出て反射鏡部５で反射された光は、互いにほぼ平行な光線１１ｅ，１１ｆ，１１ｇになる。つまり、反射鏡部５で反射された光は互いに平行になるように反射鏡部５の表面がほぼ放物線状になっている。
【００３９】
一般に、光源から出射して放物面状反射鏡で反射された光が全て平行な光として出射するには、その焦点位置に点状の発光源を置く必要がある。しかし、小型化されたライン光源装置においては、例えば列方向の開口径が３ｍｍで、列方向に直交する方向の開口径が２ｍｍで、深さが０．５ｍｍの形状を有する小さなもとなる。そのため、ＬＥＤ素子６のサイズは、０．３５ｍｍ×０．３５ｍｍで十分に小さい光源ではあるが、前述のような形状を持つ放物面状反射鏡部５においては、ＬＥＤ素子６の平面的形状を考慮して反射曲面を設計する必要がある。そのように設計された放物面状反射鏡部５は、ＬＥＤ素子６の面上のいずれかの点から出た光もほぼ平行に反射できるように複数の焦点を持っている。このような多焦点放物面状反射鏡部５の場合は、ＬＥＤ素子６の表面の中心からの法線に焦点群の中心がくるように位置合わせして配置されている。このように複数の焦点を有する放物面状反射鏡部５を用いることにより、ＬＥＤ素子６の形状に関わらず適切な平行光線を出射することが可能になる。
【００４０】
反射鏡部５の反射曲面は列方向では隣合うＬＥＤ素子６からの光線が重なり合うように平行化率が小さくなるような形状に設計して照射ムラを抑えておき、列方向に直交する方向では反射された光が全て平行な光線を持つようにして高輝度化が図られている。
【００４１】
図２および図３に示すように、ガラス基板２およびＬＥＤ素子６とアルミニウム製放熱板３との間には透明樹脂８が充填されている。透明樹脂８の充填目的は、光を取り出しやすくするためにＬＥＤ素子６から大気中に至るまでの屈折率を段階的に変化させるとともに、回路パターン９とアルミニウム製放熱板３とのすき間に入って回路パターン９とアルミニウム製放熱板３との絶縁を行い、さらにはＬＥＤ素子６からの熱伝導経路をつくることである。
【００４２】
高い輝度を得るために高密度にＬＥＤ素子６を搭載する場合には、特にＬＥＤ素子６の発熱を考慮して設計する必要がある。反射鏡部５の表面は反射率の高い材料で構成することが好ましい。例えば、銀は可視光波長全域に対する反射率が９０％よりも大きいので好ましい材料であり、銀には劣るがアルミニウムも大きい反射率を有しているので好ましい材料である。なお、アルミニウムは、自然酸化膜の形成により表面状態が安定するので、反射鏡部５の材料として好ましい。ここでは、反射鏡部５を形成する材料で放熱板３を構成して反射鏡部５と放熱板３を一体化してライン光源装置１Ａの一体化が図られている。しかし、反射鏡部５と放熱板３とは異なる材料で構成して一体化してもよい。アルミニウムよりも熱伝導性の良い金属材料、例えば黄銅等に反射特性に優れた銀光沢めっきを施しても反射鏡部５と放熱板３との一体化が可能である。
【００４３】
なお、ファクシミリやイメージスキャナ等のイメージセンサの光源として用いる場合には、図６および図７に示すように、アクリル樹脂をシリンドリカル状に成形したレンズ１５と組み合わせてもよい。図７は、図６のＹ２−Ｙ２線矢視模式的断面図である。ガラス基板２から出射した平行光は、図７のレンズ１５で集光される。
【００４４】
次に本実施の形態におけるライン光源装置の製造方法について説明する。図８は図１に示したライン光源装置１Ａの製造工程を示す模式的工程断面図である。
【００４５】
まず、図８（ａ）に示すように、板状のガラス基板２と、反射鏡部５が形成されている放熱板３とを準備する。
【００４６】
次に、図８（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子６を接着剤４でガラス基板２に固定する。そして、ワイヤボンドを行って金ワイヤ７でＬＥＤ素子６の電気的接続を行う。放熱板３において反射鏡部５の形成されている側に透明エポキシ樹脂等の透明樹脂８を滴下する。列方向に１列に実装されたＬＥＤ素子６を有するガラス基板２と、透明樹脂８が滴下された放熱板３とを重ね合わせる。
【００４７】
図８（ｃ）に示すように、ガラス基板２をやや傾けた状態で下に降ろし、ガラス基板２の一方の端を放熱板３に接触させる。そして、空気を追い出しながらＬＥＤ素子６を透明樹脂８に埋没させていく。このとき、透明樹脂８は、必要量以上に滴下されており、表面張力で中央部が盛り上がった状態となっている。透明樹脂８が溢れ出すようにして透明ガラス基板２と放熱板３とを重ねることにより反射鏡部５とガラス基板２との間に残る透明樹脂８中に気泡が入ることを防止する。
【００４８】
最後に、反射鏡部５の焦点が１つの場合には、ＬＥＤ素子６の表面中心に焦点がくるように、また反射鏡部５が多数の焦点を有する場合には、ＬＥＤ素子６の表面の中心からの法線に反射鏡部５の焦点群の中心がくるように位置合わせを行った後、ガラス基板２と放熱板３を固定して透明樹脂８の熱硬化処理を行い、図８（ｄ）に示すようなライン光源装置が得られる。
【００４９】
本実施の形態のライン光源装置１Ａの製造方法においては、図８（ｃ）に示すように流動性の透明樹脂８に発光素子チップのＬＥＤ素子６を埋没させてから、図８（ｄ）で説明したように透明樹脂８の熱硬化処理を行っているので、透明樹脂８によって、透光性部材であるガラス基板２とＬＥＤ素子６と放熱部材である放熱板３とが一体化されており、薄型化を図ることができる。
【００５０】
また、図８（ｃ）に示すように透明樹脂８を溢れ出させつつＬＥＤ素子６を透明樹脂８中に埋没させているので、反射部鏡５とガラス基板２との間の透明樹脂８中に気泡が入りにくくなっている。
【００５１】
本実施の形態のライン光源装置１Ａにおいては、ＬＥＤ素子６が発する光を凹状椀型の一種である放物面状反射鏡部５でそれぞれガラス基板２に向けて反射させるので、点光源と見なせるＬＥＤ素子６を面光源と見なせるように反射鏡部５によって反射光を調整でき、列方向におけるＬＥＤ素子６の照射ムラを防止することができる。
【００５２】
特に、列方向に沿った断面において隣接する２つの反射鏡部５により反射される光が一体化するように反射鏡部５の反射曲面が形成されているので、隣接する反射鏡部５が離れていても列方向における照射ムラの除去が実現できている。
【００５３】
また、列方向と直交する方法に沿った断面において反射鏡部５により反射される光がほぼ平行になるように反射鏡部５の反射曲面が設定さているので、ＬＥＤ素子６が発する光を効率良く利用でき高輝度化が可能となる。
【００５４】
また、放熱板３を通じて反射鏡部５からの放熱を行うが、複数の反射鏡部５は、放熱板３と一体化しており、薄型化が実現されている。
【００５５】
また、各ＬＥＤ素子６と各反射鏡部５との間に充填されている透明樹脂８が透光性で空気よりも高い熱伝導性を有しているので、ＬＥＤ素子６が発生する熱を効率良く放熱板３に伝えることができる。
【００５６】
図９は本発明の第２の実施の形態におけるライン光源装置の部分断面模式図である。
【００５７】
図９に示すライン光源装置１Ｃと図２に示すライン光源装置１Ａとは、反射鏡部の構造とそれが作りこまれている部材の構成において異なっている。反射鏡部の曲面形状および配置とガラス基板２に関し、図９のライン光源装置１Ｃは図１のライン光源装置１Ａと同じである。
【００５８】
図９のライン光源装置１Ｃは、成形樹脂２０の表面にライン光源装置１Ａの反射鏡部５と同じ形状を持つ凹状部２２が形成されてなる。その凹状部２２の表面に銀薄膜２３が光沢銀めっき処理によって形成されている。したがって、銀薄膜２３の表面の形状は、反射鏡部５の形状と同じになっている。
【００５９】
成形樹脂２０の裏面には、銅等の金属製放熱板２１が埋め込まれている。金属製放熱板２１には、ＬＥＤ素子６で発生して銀薄膜２３の反射鏡部５に伝達された熱および銀薄膜２３で入射光の一部が変換されて生じた熱等が成形樹脂２０を介して伝えられる。このような働きを有する成形樹脂２２の中には、熱伝導性を改善するための金属フィラーあるいはシリコンセラミック等のフィラーが混入されている。
【００６０】
図１０は図９のライン光源装置１Ｃの製造方法を示す模式的工程断面図である。
【００６１】
図１０に示す成形樹脂２０は、金型等に樹脂を流し込む等の方法によって予め凹状部２２を有する図１０の形状に加工されている。成形された成形樹脂２０の表面に例えば光沢銀めっき処理が施され、凹状部２２内に銀薄膜２３が形成される。
【００６２】
また、成形樹脂２０の裏面には金属製放熱板２１がはめ込まれる凹部が形成されている。その凹部に金属製放熱板２１がはめ込まれて図１０の断面形状を持つライン光源装置１Ｃが形成される。
【００６３】
その後、図８（ｃ）と図８（ｄ）で説明した工程を経て図９に示すように透明樹脂８でガラス基板２と凹状部２２との間が満たされる。
【００６４】
本実施の形態のライン光源装置１Ｃの製造方法においは、樹脂部材の成形樹脂２０の凹状部２２に金属膜として銀薄膜２３が形成されて反射鏡部が形成されるので、凹状部２２の形状の成形が容易で、量産性を向上させることができる。また、第２の実施の形態のライン光源装置１Ｃの製造方法においては、第１の実施の形態のライン光源装置１Ａの製造方法と同様の効果を奏する。
【００６５】
本実施の形態のライン光源装置１Ｃにおいては、量産性および軽量化の点で第１の実施の形態のライン光源装置１Ａよりも優れている。ただし、放熱に関しては第１の実施の形態のライン光源装置１Ａの方が優れている。
【００６６】
図１１は、本発明の第３の実施の形態におけるライン光源装置の部分断面模式図である。
【００６７】
図１１に示すライン光源装置１Ｄと図９に示すライン光源装置１Ｃとは、製造工程が異なるだけでほぼ同じ構成である。ライン光源装置１Ｄは図９の成形樹脂２０に相当する放熱性改善フィラー入り樹脂３１と、図９の銀薄膜２３に相当するアルミニウム薄膜３２と、図９の透明樹脂８に相当する成形樹脂モールド３３と、図９の金属製放熱板２１に相当する金属製放熱板３０とを備えている。
【００６８】
ライン光源装置１Ｄにおいて、ＬＥＤ素子６、ＬＥＤ素子６を接着する接着剤４およびワイヤ７等のガラス基板２の裏面上の構成は、ライン光源装置１Ｃのガラス基板２の裏面上の構成と同じである。
【００６９】
図１２は図１のライン光源装置１Ｄの製造方法を示す模式的工程断面図である。
【００７０】
図１１に示す成形樹脂モールド３３は、例えば図８（ａ）から図８（ｄ）に示す工程を経た後に、放熱板３を透明樹脂８から剥離することによって形成される。つまり、放熱板３を金型として活用することができる。このように加工されたドーム型の樹脂モールド３３の表面形状は、図１の反射鏡部５の内面形状と同じになっている。この成形樹脂モールド３３の表面にアルミニウム等を蒸着することでアルミニウム薄膜３２が形成される。アルミニウム薄膜３２が形成された成形樹脂モールド３３は放熱性改善フィラー入り樹脂３１に封入されて固化される。放熱板３０は器状に形成されており、成形樹脂モールド３３を樹脂３１に封入する際に流動性の樹脂３１を溜めておく役割を果たす。樹脂３１は、ガラス基板２と放熱板３０とが合わさった状態で固化される。
【００７１】
本実施の形態のライン光源装置１Ｄの製造方法においても、ドーム状部を構成する成形樹脂モールド３３の形状の成形が容易で、量産性を向上させることができる。
【００７２】
なお、上記の第１の実施の形態〜第３の実施の形態においてはＬＥＤ素子６がプレーナ構造である場合について説明したが、ＧａＰ系ＬＥＤ素子、ＧａＩｎＰ系ＬＥＤ素子等のノンプレーナのＬＥＤ素子を用いてもよい。
【００７３】
ノンプレーナ構造のＬＥＤ素子では、導電性基板上に半導体層が形成され、半導体層上に一方の電極が形成され、導電性基板の裏面に他方の電極が形成されている。この場合には、ＬＥＤ素子の裏面の電極が回路パターン上に電気的に接続されるようなエポキシ系導電性接着剤で固定されていてもよい。
【００７４】
また、プレーナ構造のＧａＮ系のＬＥＤ素子６を用いた場合に、ＬＥＤ素子の裏面からの出射光を回路パターンで反射させて放物面状反射鏡５に出射するようＬＥＤ素子を透明性のエポキシ系接着剤４で回路パターン上に固定してもよい。この場合の回路パターンは反射層として機能している。
【００７５】
なお、ＧａＮ系のＬＥＤ素子の裏面の透明サファイア基板に反射を目的としたアルミニウム、銀、パラジウムなどの金属膜を形成し、エポキシ系接着剤でガラス基板に接着してもよい。この場合の金属膜は反射層として機能している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のライン光源装置の模式的平面図である。
【図２】図１のＸ１−Ｘ１線矢視模式的断面図である。
【図３】図１のＹ１−Ｙ１線矢視模式的断面図である。
【図４】図１のライン光源装置の部分断面図である。
【図５】図１のライン光源装置の部分断面図である。
【図６】図１のライン光源装置にレンズを組み合わせた状態を示す断面図である。
【図７】図６のＹ２−Ｙ２線矢視模式的断面図である。
【図８】図１のライン光源装置の製造工程を示す模式的工程断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態におけるライン光源装置の模式的断面図である。
【図１０】図９に示したライン光源装置の製造工程を示す模式的工程断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態におけるライン光源装置の模式的断面図である。
【図１２】図１１に示したライン光源装置の製造工程を示す模試的工程断面図である。
【図１３】従来のライン光源装置の第１の例を示す模式的斜視図である。
【図１４】従来のライン光源装置の第２の例を示す模式的斜視図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｄ ライン光源装置
２ ガラス基板
３, ２１，３０ 放熱板
５, ２２，３２ 反射鏡部
６ ＬＥＤ素子
７ ワイヤ
８ 透明樹脂
２０ 成形樹脂
２３ 銀薄膜
３２ アルミニウム薄膜
３３ 成形樹脂モールド
Claims (8)
- 透光性部材と、
前記透光性部材上にほぼ一方向に沿って配列された複数の発光素子チップと、 前記複数の発光素子チップにそれぞれ対向するように配置され、前記複数の発光素子チップが発する光を前記透光性部材に向けてそれぞれ反射する複数の凹状椀型反射鏡部とを備え、
前記一方向に沿った断面において前記反射鏡部の中央部分で反射された光が互いにほぼ平行になるとともに前記反射鏡部の周辺部で反射された光が外側に広がるように各反射鏡部の形状が設定され、
前記一方向と直交する方向に沿った断面において各反射鏡部により反射される光がほぼ平行になるように各反射鏡部の形状が設定されたことを特徴とするライン光源装置。 - 前記複数の反射鏡部の熱を放散する放熱部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のライン光源装置。
- 前記放熱部材は、金属部材で形成され、前記複数の反射鏡部は前記金属部材の表面に形成された複数の凹状部であることを特徴とする請求項２記載のライン光源装置。
- 前記放熱部材上に形成された樹脂部材をさらに備え、前記樹脂部材は前記複数の反射鏡部に対応する形状の複数の凹状部を有し、前記複数の反射鏡部は前記樹脂部材の前記複数の凹状部に形成された金属膜であることを特徴とする請求項２記載のライン光源装置。
- 前記複数の発光素子チップと前記複数の反射鏡部との間に充填された透光性熱伝導性部材をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のライン光源装置。
- 前記複数の発光素子チップの各々は、
透光性基板と、
前記透光性基板上に形成され、ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つを含む窒化物系半導体からなる半導体発光層とを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のライン光源装置。 - 透光性部材上に、ほぼ一方向に沿って複数の発光素子チップを実装する工程と、
前記放熱部材に、前記複数の発光素子チップにそれぞれ対向するように凹状の複数の反射鏡部を形成する工程と、
前記放熱部材の前記反射鏡部内に流動性樹脂を充填し、前記流動性樹脂内に前記複数の発光素子チップを埋没させつつ前記放熱部材に前記透光性部材を貼り合わせる工程と、
前記流動性樹脂を硬化させる工程とを備え、
前記一方向に沿った断面において前記反射鏡部の中央部分で反射された光が互いにほぼ平行になるとともに前記反射鏡部の周辺部で反射された光が外側に広がるように各反射鏡部の形状を設定し、
前記一方向と直交する方向に沿った断面において各反射鏡部により反射される光がほぼ平行になるように各反射鏡部の形状を設定することを特徴とするライン光源装置の製造方法。 - 透光性部材上に、ほぼ一方向に沿って複数の発光素子チップを実装する工程と、
前記複数の発光素子チップをそれぞれ覆うドーム型の複数の透明被覆体を形成する工程と、
前記透明被覆体の表面に金属膜を形成する工程と、
前記透明被覆体を熱伝導性部材で被覆する工程とを備え、
前記一方向に沿った断面において前記金属膜の中央部分で反射された光が互いにほぼ平行になるとともに前記金属膜の周辺部で反射された光が外側に広がるように各透明被覆体の形状を設定し、
前記一方向と直交する方向に沿った断面において各金属膜の中央部分で反射された光が 互いにほぼ平行になるように各透明被覆体の形状を設定することを特徴とするライン光源装置の製造方法。
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