JP3982157B2 - Ｌｅｄバー光源 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリ装置における原稿読取り部分の照明用光源、あるいは、電子式複写機における感光ドラムの潜像除去のための露光用光源などとして用いられるＬＥＤバー光源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のＬＥＤバー光源の構成の例を示すものが、図７および図８であり、先ず、図７に示すＬＥＤバー光源８０は、例えば帯状としたプリント回路基板８１の一方の面にチップ状など小型化されたＬＥＤランプ８２を略密接状態として多数を列状に配置したものである。
【０００３】
また、図８に示すＬＥＤバー光源９０は、棒状に透明樹脂などで形成された導光体９１の側面にアルミ蒸着膜を形成するなどして反射部９１ａを形成する。このときに、前記反射部９１ａには導光体９１の軸に沿いスリット状に光放出部９１ｂを形成しておき、前記道光体９１の一方の端面もしくは双方の端面にＬＥＤランプ９２を対峙させて配置するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の構成において、先ず、図７に示すＬＥＤバー光源８０では、必要となるＬＥＤランプ８２の数が膨大となり、消費電力の増大、それに伴う発熱による温度上昇、組立て工数の増大によるコストアップなど問題点を生じると共に、照明面に個々のＬＥＤランプ８２の明るさのバラツキなどが直接に反映されるものとなり、照明ムラを生じて性能的にも不充分なものとなる問題点を生じている。また、ＬＥＤランプ８２がチップ状とされたことで、１個毎にワイヤーボンド８２ａなどで配線を行わなければ成らず、生産工数が膨大となってコストアップする問題点も生じている。
【０００５】
また、図８に示したＬＥＤバー光源９０においては、一方の端面のみにＬＥＤランプ９２を設置した場合には、図９に特性曲線Ｋとして示すように、ＬＥＤランプ９２からの距離に略反比例して光量が低下するものとなり、前述のＬＥＤバー光源８０と同様に照明ムラを生じるものとなる。
【０００６】
この防止策として、導光体９１の両端にＬＥＤランプ９２を設置するものが一般的に採用されているが、この場合にも導光体９１の長さにより、双方のＬＥＤランプ９２からの総合の輝度分布が中心部が高い山形、中心部が低い谷型などに成りやすく、例えば反射部９１ａの形状をＬＥＤバー光源９０の機種毎に設定したり、前記反射部９１ａの形状などを調整しなければならなくなるなど、生産面が煩雑化する問題点を生じている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、棒状の導光体の端部にＬＥＤランプを対向させ、前記導光体の側面に設けられた光放出部から光を放出して成るＬＥＤバー光源において、前記ＬＥＤランプは前記導光体の一方の端部にのみ対向する１個が設けられ、前記光放出部は前記ＬＥＤランプからの距離、および、前記導光体の他方の端部での前記ＬＥＤランプが反射して生じる写像からの距離を考慮した幅とされ、且つ、長手方向には略三角波状とされていて、前記導光体の断面形状は、前記光放出部の背面側が、より大きい半径の曲面として形成されていることを特徴とするＬＥＤバー光源。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１および図２に符号１で示すものは、本発明に係るＬＥＤバー光源であり、このＬＥＤバー光源１は、ランプケース２と、ケース蓋３と、導光体４と、ＬＥＤランプ５とから構成されている。
【０００９】
前記ランプケース２は例えば白色の樹脂で形成され、内部には導光体４を嵌込むための導光体溝部２ａが形成されている。また、前記ケース蓋３もランプケース２と同様に白色の樹脂などで形成され、底面には導光体４から射出される導光体４からの光路を確保するためのスリット３ａが設けられている。
【００１０】
また、前記導光体４は全体形状が略棒状に透明樹脂などで形成されるものであり、図２にも示すように前記ランプケース２およびケース蓋３内に組付を行ったときには、後に説明する光放出部４ａの部分を除き、外周をランプケース２およびケース蓋３に略密着するようにされている。
【００１１】
加えて、本発明においては導光体４の一方の端部のみにＬＥＤランプ５が対峙されて、この導電体４の内部に光を入射させるものとされ、他方の端部は例えばアルミニウム、銀の真空蒸着などにより鏡面４ｂが形成されて、前記ＬＥＤランプ５からの光の他方の端部に達したものを折返すようにしている。尚、前記鏡面４ｂはランプケース２に密着させることで同様な作用を得るものとしても良いものである。
【００１２】
図３〜図５は前記導光体４を更に詳細に示すものであり、図３は前記光放出部４ａの形状を模式的に示すものである。ここで、一方の端部に設けられたＬＥＤランプ５からの光が導光体４内を伝播するときの状態を説明すれば、もしもこの導光体４が外径および他方の端面での内面反射を行わないとすれば、一方に端部、即ち、ＬＥＤランプ５からの距離の自乗に反比例して輝度は低下するものとなる。
【００１３】
従って、上記のような条件下では、一方の端面、即ち、前記ＬＥＤランプ５からの距離の自乗に比例して光放出部４ａの面積を増加させて行けば、この光放出部４ａから導光体４の外部に放射される光の輝度を一定のものとすることが可能となる。
【００１４】
ここで、現実の導光体４においては上記での外径での内面反射を行うものであり、且つ、他方の端部での折返し反射を行うものとなるので、他方の端部にはＬＥＤランプ５の反射像が生じるものとなり、この反射像が擬似的に光源の作用を行うものとなって、光放出部４ａから放射される光の、ＬＥＤランプ５を基点とした距離に対する輝度の変化は、必ずしも上記の距離の自乗に反比例する法則には従わず、かなり複雑な様相を呈するものとなる。
【００１５】
よって、実際の実施に当っては、実測により前記光放出部４ａの幅Ｄを設定するのが現実的であるが、例として導光体４の断面形状が直径３ｍｍの略円状で長さが約２７２ｍｍの場合、一方に端部での幅Ｄ（１）は０．４ｍｍであり、一方の端部から約１７３ｍｍの位置での幅Ｄ（２）は１．４ｍｍであって、この間は略直線的に幅Ｄが変化する。
【００１６】
また、約１９８ｍｍでの幅Ｄ（３）は１．５５ｍｍであって、この間では幅Ｄの増加の割合がやや鈍化する傾向が見られ、これは、上記した他方の端部に生じる擬似的な光源の影響を受け始めていると考えられる。そして、他方の端部での幅Ｄ（４）は１．１２ｍｍであって、上記の擬似的な光源の影響により必要な幅Ｄは減少していく傾向となるものであった。
【００１７】
尚、図は理解を容易とするために、本発明の導光体４の構成、特に光放出部４ａの形成される形状が明確に表れるように、導光体４の長さ方向に対する径方向を極端に拡大した状態で示してある。また、上記説明のような構成とした導光体４は、例えば金型による樹脂成形で形成することで、均一な形状のものを容易且つ大量に形成可能なものとなる。
【００１８】
図４は、前記導光体４の軸に直交する断面形状を示すものであり、本発明を成すための発明者による検討の結果では前記導光体４の断面形状は、例えば直径を約３ｍｍの丸棒状とするとき、半径１．5ｍｍの真円とするよりも、光放出部４ａの背面４ｃ側をより大きな半径の曲面として形成する方が、光放出部４ａからの光量が増加することが判明した。
【００１９】
よって、この実施形態においても、光放出部４ａの背面４ｃ側は半径２ｍｍの曲面として形成し、半径１．５ｍｍである他の部分、即ち、光放出部４ａ寄りの略半部とを半径１．７５ｍｍの接続部４ｄで接続することで、光放出部４ａから得られる光量の増加を図っている。
【００２０】
図５は、前記導光体４の軸に沿う断面形状を示すものであり、本発明において前記光放出部４ａは、この軸に沿う方向の断面形状は例えば頂角αを略１１０°とする三角波状とした均一形状である。尚、上記の頂角αおよびピッチＰは、このＬＥＤバー光源１が使用される状態、例えば読取りを行う原稿との距離などに応じて最適値が定められるものであり、上記の値に限定されるものではない。
【００２１】
次いで、上記の構成とした本発明のＬＥＤバー光源１の作用および効果について説明する。図６は上記の構成としたときのＬＥＤバー光源１の光放出部４ａにおける出力特性Ｆであり、略４０〜２７０ｍｍの範囲にわたり、ほぼ均一な出力が得られている。
【００２２】
ここで、出力レベルについて検討を行うと、本発明のＬＥＤバー光源１は発光源として僅かに１つのＬＥＤランプ５を採用するものであるが、この種のＬＥＤバー光源１が一般的に使用される目的、例えば、ファクシミリ装置、スキャナーにおける原稿の読取り、あるいは、電子複写機における感光ドラムの潜像の除去に対して必要充分のものであることが確認された。従って、本発明によれば、目的とする照明に対して、１つのＬＥＤランプ５、即ち、最低限の消費電力で対応できるものとなる。
【００２３】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、棒状の導光体の端部にＬＥＤランプを対向させ、前記導光体の側面に設けられた光放出部から光を放出して成るＬＥＤバー光源において、前記ＬＥＤランプは前記導光体の一方の端部にのみ対向する１個が設けられ、前記光放出部は前記ＬＥＤランプからの距離、および、前記導光体の他方の端部での前記ＬＥＤランプが反射して生じる写像からの距離を考慮した幅とされ、且つ、長手方向には略三角波状とされていて、前記導光体の断面形状は、前記光放出部の背面側が、より大きい半径の曲面として形成されていることを特徴とするＬＥＤバー光源としたことで、第一には、１つのＬＥＤランプからの光を、光放出部の幅を光源からの距離などの定数に応じて可変して明るさを均一化するものとしたことで、複数のＬＥＤランプを使用することによる個々のＬＥＤランプのバラツキに影響を受けることをなくし、特性の揃ったＬＥＤバー光源の提供を可能とし、この種のＬＥＤバー光源の品質向上に極めて優れた効果を奏するものである。
【００２４】
また第二には、１つのＬＥＤランプで目的を達せられるものとしたことで、ＬＥＤバー光源の消費電力を必要最低限のものとし、省電力化を可能とすると共に、それに伴い発熱量も低減し、過熱による性能低下、あるいは、故障の発生なども防止して、この種のＬＥＤバー光源の性能向上、信頼性の向上にも極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るＬＥＤバー光源を示す正面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】 本発明に係るＬＥＤバー光源の要部である導光体を示す説明図である。
【図４】 図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】 図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図６】 本発明に係るＬＥＤバー光源の出力特性を示すグラフである。
【図７】 従来例を示す説明図である。
【図８】 別の従来例を示す説明図である。
【図９】 別の従来例の出力特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１……ＬＥＤバー光源
２……ランプケース
３……ケース蓋
３ａ……スリット
４……導光体
４ａ……光放出部
４ｂ……鏡面
４ｃ……背面
４ｄ……接続部
５……ＬＥＤランプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリ装置における原稿読取り部分の照明用光源、あるいは、電子式複写機における感光ドラムの潜像除去のための露光用光源などとして用いられるＬＥＤバー光源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のＬＥＤバー光源の構成の例を示すものが、図７および図８であり、先ず、図７に示すＬＥＤバー光源８０は、例えば帯状としたプリント回路基板８１の一方の面にチップ状など小型化されたＬＥＤランプ８２を略密接状態として多数を列状に配置したものである。
【０００３】
また、図８に示すＬＥＤバー光源９０は、棒状に透明樹脂などで形成された導光体９１の側面にアルミ蒸着膜を形成するなどして反射部９１ａを形成する。このときに、前記反射部９１ａには導光体９１の軸に沿いスリット状に光放出部９１ｂを形成しておき、前記道光体９１の一方の端面もしくは双方の端面にＬＥＤランプ９２を対峙させて配置するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の構成において、先ず、図７に示すＬＥＤバー光源８０では、必要となるＬＥＤランプ８２の数が膨大となり、消費電力の増大、それに伴う発熱による温度上昇、組立て工数の増大によるコストアップなど問題点を生じると共に、照明面に個々のＬＥＤランプ８２の明るさのバラツキなどが直接に反映されるものとなり、照明ムラを生じて性能的にも不充分なものとなる問題点を生じている。また、ＬＥＤランプ８２がチップ状とされたことで、１個毎にワイヤーボンド８２ａなどで配線を行わなければ成らず、生産工数が膨大となってコストアップする問題点も生じている。
【０００５】
また、図８に示したＬＥＤバー光源９０においては、一方の端面のみにＬＥＤランプ９２を設置した場合には、図９に特性曲線Ｋとして示すように、ＬＥＤランプ９２からの距離に略反比例して光量が低下するものとなり、前述のＬＥＤバー光源８０と同様に照明ムラを生じるものとなる。
【０００６】
この防止策として、導光体９１の両端にＬＥＤランプ９２を設置するものが一般的に採用されているが、この場合にも導光体９１の長さにより、双方のＬＥＤランプ９２からの総合の輝度分布が中心部が高い山形、中心部が低い谷型などに成りやすく、例えば反射部９１ａの形状をＬＥＤバー光源９０の機種毎に設定したり、前記反射部９１ａの形状などを調整しなければならなくなるなど、生産面が煩雑化する問題点を生じている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、棒状の導光体の端部にＬＥＤランプを対向させ、前記導光体の側面に設けられた光放出部から光を放出して成るＬＥＤバー光源において、前記ＬＥＤランプは前記導光体の一方の端部にのみ対向する１個が設けられ、前記光放出部は前記ＬＥＤランプからの距離、および、前記導光体の他方の端部での前記ＬＥＤランプが反射して生じる写像からの距離を考慮した幅とされ、且つ、長手方向には略三角波状とされていて、前記導光体の断面形状は、前記光放出部の背面側が、より大きい半径の曲面として形成されていることを特徴とするＬＥＤバー光源。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１および図２に符号１で示すものは、本発明に係るＬＥＤバー光源であり、このＬＥＤバー光源１は、ランプケース２と、ケース蓋３と、導光体４と、ＬＥＤランプ５とから構成されている。
【０００９】
前記ランプケース２は例えば白色の樹脂で形成され、内部には導光体４を嵌込むための導光体溝部２ａが形成されている。また、前記ケース蓋３もランプケース２と同様に白色の樹脂などで形成され、底面には導光体４から射出される導光体４からの光路を確保するためのスリット３ａが設けられている。
【００１０】
また、前記導光体４は全体形状が略棒状に透明樹脂などで形成されるものであり、図２にも示すように前記ランプケース２およびケース蓋３内に組付を行ったときには、後に説明する光放出部４ａの部分を除き、外周をランプケース２およびケース蓋３に略密着するようにされている。
【００１１】
加えて、本発明においては導光体４の一方の端部のみにＬＥＤランプ５が対峙されて、この導電体４の内部に光を入射させるものとされ、他方の端部は例えばアルミニウム、銀の真空蒸着などにより鏡面４ｂが形成されて、前記ＬＥＤランプ５からの光の他方の端部に達したものを折返すようにしている。尚、前記鏡面４ｂはランプケース２に密着させることで同様な作用を得るものとしても良いものである。
【００１２】
図３〜図５は前記導光体４を更に詳細に示すものであり、図３は前記光放出部４ａの形状を模式的に示すものである。ここで、一方の端部に設けられたＬＥＤランプ５からの光が導光体４内を伝播するときの状態を説明すれば、もしもこの導光体４が外径および他方の端面での内面反射を行わないとすれば、一方に端部、即ち、ＬＥＤランプ５からの距離の自乗に反比例して輝度は低下するものとなる。
【００１３】
従って、上記のような条件下では、一方の端面、即ち、前記ＬＥＤランプ５からの距離の自乗に比例して光放出部４ａの面積を増加させて行けば、この光放出部４ａから導光体４の外部に放射される光の輝度を一定のものとすることが可能となる。
【００１４】
ここで、現実の導光体４においては上記での外径での内面反射を行うものであり、且つ、他方の端部での折返し反射を行うものとなるので、他方の端部にはＬＥＤランプ５の反射像が生じるものとなり、この反射像が擬似的に光源の作用を行うものとなって、光放出部４ａから放射される光の、ＬＥＤランプ５を基点とした距離に対する輝度の変化は、必ずしも上記の距離の自乗に反比例する法則には従わず、かなり複雑な様相を呈するものとなる。
【００１５】
よって、実際の実施に当っては、実測により前記光放出部４ａの幅Ｄを設定するのが現実的であるが、例として導光体４の断面形状が直径３ｍｍの略円状で長さが約２７２ｍｍの場合、一方に端部での幅Ｄ（１）は０．４ｍｍであり、一方の端部から約１７３ｍｍの位置での幅Ｄ（２）は１．４ｍｍであって、この間は略直線的に幅Ｄが変化する。
【００１６】
また、約１９８ｍｍでの幅Ｄ（３）は１．５５ｍｍであって、この間では幅Ｄの増加の割合がやや鈍化する傾向が見られ、これは、上記した他方の端部に生じる擬似的な光源の影響を受け始めていると考えられる。そして、他方の端部での幅Ｄ（４）は１．１２ｍｍであって、上記の擬似的な光源の影響により必要な幅Ｄは減少していく傾向となるものであった。
【００１７】
尚、図は理解を容易とするために、本発明の導光体４の構成、特に光放出部４ａの形成される形状が明確に表れるように、導光体４の長さ方向に対する径方向を極端に拡大した状態で示してある。また、上記説明のような構成とした導光体４は、例えば金型による樹脂成形で形成することで、均一な形状のものを容易且つ大量に形成可能なものとなる。
【００１８】
図４は、前記導光体４の軸に直交する断面形状を示すものであり、本発明を成すための発明者による検討の結果では前記導光体４の断面形状は、例えば直径を約３ｍｍの丸棒状とするとき、半径１．5ｍｍの真円とするよりも、光放出部４ａの背面４ｃ側をより大きな半径の曲面として形成する方が、光放出部４ａからの光量が増加することが判明した。
【００１９】
よって、この実施形態においても、光放出部４ａの背面４ｃ側は半径２ｍｍの曲面として形成し、半径１．５ｍｍである他の部分、即ち、光放出部４ａ寄りの略半部とを半径１．７５ｍｍの接続部４ｄで接続することで、光放出部４ａから得られる光量の増加を図っている。
【００２０】
図５は、前記導光体４の軸に沿う断面形状を示すものであり、本発明において前記光放出部４ａは、この軸に沿う方向の断面形状は例えば頂角αを略１１０°とする三角波状とした均一形状である。尚、上記の頂角αおよびピッチＰは、このＬＥＤバー光源１が使用される状態、例えば読取りを行う原稿との距離などに応じて最適値が定められるものであり、上記の値に限定されるものではない。
【００２１】
次いで、上記の構成とした本発明のＬＥＤバー光源１の作用および効果について説明する。図６は上記の構成としたときのＬＥＤバー光源１の光放出部４ａにおける出力特性Ｆであり、略４０〜２７０ｍｍの範囲にわたり、ほぼ均一な出力が得られている。
【００２２】
ここで、出力レベルについて検討を行うと、本発明のＬＥＤバー光源１は発光源として僅かに１つのＬＥＤランプ５を採用するものであるが、この種のＬＥＤバー光源１が一般的に使用される目的、例えば、ファクシミリ装置、スキャナーにおける原稿の読取り、あるいは、電子複写機における感光ドラムの潜像の除去に対して必要充分のものであることが確認された。従って、本発明によれば、目的とする照明に対して、１つのＬＥＤランプ５、即ち、最低限の消費電力で対応できるものとなる。
【００２３】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、棒状の導光体の端部にＬＥＤランプを対向させ、前記導光体の側面に設けられた光放出部から光を放出して成るＬＥＤバー光源において、前記ＬＥＤランプは前記導光体の一方の端部にのみ対向する１個が設けられ、前記光放出部は前記ＬＥＤランプからの距離、および、前記導光体の他方の端部での前記ＬＥＤランプが反射して生じる写像からの距離を考慮した幅とされ、且つ、長手方向には略三角波状とされていて、前記導光体の断面形状は、前記光放出部の背面側が、より大きい半径の曲面として形成されていることを特徴とするＬＥＤバー光源としたことで、第一には、１つのＬＥＤランプからの光を、光放出部の幅を光源からの距離などの定数に応じて可変して明るさを均一化するものとしたことで、複数のＬＥＤランプを使用することによる個々のＬＥＤランプのバラツキに影響を受けることをなくし、特性の揃ったＬＥＤバー光源の提供を可能とし、この種のＬＥＤバー光源の品質向上に極めて優れた効果を奏するものである。
【００２４】
また第二には、１つのＬＥＤランプで目的を達せられるものとしたことで、ＬＥＤバー光源の消費電力を必要最低限のものとし、省電力化を可能とすると共に、それに伴い発熱量も低減し、過熱による性能低下、あるいは、故障の発生なども防止して、この種のＬＥＤバー光源の性能向上、信頼性の向上にも極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るＬＥＤバー光源を示す正面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】 本発明に係るＬＥＤバー光源の要部である導光体を示す説明図である。
【図４】 図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】 図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図６】 本発明に係るＬＥＤバー光源の出力特性を示すグラフである。
【図７】 従来例を示す説明図である。
【図８】 別の従来例を示す説明図である。
【図９】 別の従来例の出力特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１……ＬＥＤバー光源
２……ランプケース
３……ケース蓋
３ａ……スリット
４……導光体
４ａ……光放出部
４ｂ……鏡面
４ｃ……背面
４ｄ……接続部
５……ＬＥＤランプ
Claims (1)
- 棒状の導光体の端部にＬＥＤランプを対向させ、前記導光体の側面に設けられた光放出部から光を放出して成るＬＥＤバー光源において、
前記ＬＥＤランプは前記導光体の一方の端部にのみ対向する１個が設けられ、前記光放出部は前記ＬＥＤランプからの距離、および、前記導光体の他方の端部での前記ＬＥＤランプが反射して生じる写像からの距離を考慮した幅とされ、且つ、長手方向には略三角波状とされていて、
前記導光体の断面形状は、前記光放出部の背面側が、より大きい半径の曲面として形成されていることを特徴とするＬＥＤバー光源。
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