JP4096232B2 - Ｌｅｄ面光源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＥＤ面光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像処理などで均一な照度の面光源装置が必要とされ、様々な面光源装置が提案され実用化されている。特に、複数の蛍光管を並接し、各蛍光管を個別のインバータ電源で点灯し、インバータ電源の電圧を調整して均一な照度が得られるようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、大型の面光源装置では長尺の蛍光管を用い、小型の面光源装置では短尺の蛍光管を持ちいればよかったが、蛍光管は寿命があり経時変化で照度のバランスが崩れたり、蛍光管を交換したときには他の蛍光管との照度の調整を行なったりしなければならず、メンテナンスに煩わしさがあった。
【０００４】
本発明は上記問題点を解消し、経時変化による照度の変化がなくメンテナンスの負荷を軽減することができるとともに、小型の面光源に最適なＬＥＤ面光源装置を提供することをその課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明に係るＬＥＤ面光源装置は、棒状の発光体を並設して面光源を形成する、以下の要件を備えることを特徴とする。
（イ）上記発光体は導光性を有する透明な棒体と、該棒体の両端に配設されるＬＥＤとから構成されていること
（ロ）上記ＬＥＤの先端面及び上記棒体の両端面は平面状に形成されていること
（ハ）上記ＬＥＤと上記棒体とは端面同士が密着するように連結部材で連結されていること
（二）上記並設された発光体の上方に光を拡散する拡散板が配置されていること
（ホ）上記棒体の一端側に配置されたＬＥＤの照度を調整し、棒体の他端側に配設されたＬＥＤとの照度のバランスをとる第１の照度調整手段と、発光体相互の照度のバランスをとる第２の照度調整手段と、面光源全体の照度を調整する第３の照度調整手段とを備えること
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るＬＥＤ面光源装置の一例を示し、このＬＥＤ面光源装置は面光源部１と制御部２とから構成され、面光源部１は箱状のケース体３の内部に多数の発光体４を配置し、上面の開口部５は拡散板６で塞がれている。この拡散板６は２ミリ程度の厚さの白色アクリル板を用いればよい。
【０００７】
制御部２は上記発光体４の照度を個別に調整するとともに面光源部１全体の照度の調整ができるようにしたもので、調整後は蓋体７でカバーされるようになっている。
【０００８】
発光体４は２つのＬＥＤ（発光ダイオード）１０と棒体１１とから構成され、ＬＥＤ１０は球面状の先端部１０ａが切り落とされ（図２（ａ）参照）、端面１０ｂは鏡面状になるようにバフ研磨されている。
【０００９】
一方、棒体１１は導光性を有する透明な素材（例えば、アクリル樹脂）を丸棒状に形成し、周面の下半分に反射面１２を形成してある。この反射面１２は白色塗料を塗布又は印刷して形成したもので、ＬＥＤ１０の光を棒体の上面に反射するようにしたものである。そして、棒体１１の両端部１１ａは上記ＬＥＤ１０の直径とほぼ同じ直径になるように細く形成され（図２（ｂ）参照）、端面１１ｂは上記ＬＥＤ１０の端面１０ａと同様に鏡面状になるようにバフ研磨されている。なお、上記棒体１１は両端部１１ａ以外の本体部分は丸棒状ではなく、断面Ｕ字状であっても構わない。
【００１０】
そして、上記ＬＥＤ１０の先端１０ａを上記棒体１１の両方の端面１１ｂにそれぞれ当接した状態で、加熱処理により収縮する筒状の熱収縮チューブ（連結部材）１３を被せ（図２（ｃ）参照）、被せた熱収縮チューブ１３を図２（ｄ）に示すように加熱することにより収縮し、ＬＥＤ１０の端面１０ａと棒体１１の端面１１ｂとが密着した状態で連結することができ、発光体４を形成することができる（図２（ｅ）、（ｆ）参照）。
【００１１】
上記構成の発光体４を、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、上面が開口したケース体３の内部に平面上に並設し、開口部５を拡散板６で塞げばよい。
【００１２】
制御部２には棒体１１の両側部に配置された２つのＬＥＤ１０のうち一方のＬＥＤの照度を調整し、発光体４の照度のバランスをとる第１の照度調整手段１５と、発光体４相互の照度のバランスをとる第２の照度調整手段１６と、面光源全体の照度を調整する第三の照度調整手段１７とが配置されている。
【００１３】
図４は、ＬＥＤ面光源装置の電気的構成を説明するブロックを示し、符号２０はＬＥＤドライブ回路、２１は一括調光用アンプ回路、２２は自動調光用フォトセンサ回路を示す（電源回路は省略）。
【００１４】
ＬＥＤドライブ回路２０は棒体１１と同数用意され、棒体１１の両端に配置されたＬＥＤ１０の照度を個別に調整できるようにしたもので、ボリューム（第１の照度調整手段）１５は棒体１１の両端に配置したＬＥＤ１０、１０’の明るさのバラツキを調整して一定照度の時に発光体４の照度が一定になるようにＬＥＤ１０’に流れる電流を調整するもので、ボリューム（第２の照度調整手段）１６はＬＥＤ１０、１０’に流れる電流を制御し、発光体４単体の明るさをコントロールするボリュームで、発光体４同士の照度を等しくして発光体４の配置位置による照度ムラを補正するためのものである。
【００１５】
一方、一括調光用アンプ回路２１は上記ＬＥＤドライブ回路２０で各発光体４の照度が設定されているので個々のＬＥＤに流れる電流値は異なるが、その電流値を一括で調整し照度分布を維持したまま調光を行なうための回路で、一括調光ボリューム(第３の照度調整手段)１７は全ての発光体４の照度を一括して変更し、面光源装置全体の照度を上下させて必要照度に調整するためのものである。
【００１６】
なお、一括調光用アンプ回路２１におけるジャンパー２３は面光源装置の調光を上記一括調光ボリューム１７で行なうのか、外部信号により行なうのかを切り換える切り換えジャンパーである。外部信号により調光を行なう場合は、インターフェース回路２４を介して外部信号を取り込めばよい。この外部信号は電圧信号（０〜５Ｖ）又はデータ信号（４〜８ビット）を用いるが、本発明では電圧信号による調光方式をとっている。この場合、最低照度を０Ｖ、最高照度を５Ｖとし、一括調光ボリューム１７の上下限における電圧レベルと同様の電圧になるように外部回路（図示せず）を構成し、ジャンパー２３をインターフェース回路２４側に接続すればよい。ジャンパー２３に代えて切り換えスイッチを用いても構わない。
【００１７】
自動調光用フォトセンサ回路２２は、ケース体３の内部に配置したフォトセンサ２５で発光体４の照度を常時モニタリングし一括調光ボリューム１７で設定した設定値から規定以上外れた場合、自動的に照度を補正するためのものである。
フォトセンサ２５は発光体４からの照度ができるだけ均一な場所に配置すればよい。
【００１８】
このフォトセンサ回路２２は、フォトセンサ２５からの微弱電流信号をフォトアンプ２６で電圧信号に変換し、オペレーションアンプ２７に入力し、一括調光回路のフィードバック用アンプのレベルに合わせてゲインをボリューム２８で調整する。なお、符号２９は、一括調光回路の入力回路が低インピーダンスになっても影響を受けないようにするバッファアンプを示す。
【００１９】
次に、上記構成のＬＥＤ面光源装置の使用態様について説明する。
【００２０】
先ず、発光体４をＬＥＤドライブ回路２０で制御し、バランス調整用のボリューム（第１の照度調整手段）１５でＬＥＤ１０’に流れる電流を調整し、ＬＥＤ１０とＬＥＤ１０’との明るさが等しくなるようにして発光体４単体の照度を調整する。次に、並設した発光体４相互の照度のバラツキがなくなるように発光体調光用のボリューム（第２の照度調整手段）１６でＬＥＤ１０、１０’に流れる電流を調整して照度調整を行い面光源としての性能を確保する。つまり、発光体相互の照度のバラツキをなくし、有効面（ケース体３の開口部５）の照度誤差を限りなく少なくし、照度分布の均一性を図る。
【００２１】
そして、一括調光ボリューム（第３の照度調整手段）１７で面光源全体の照度の調整を行なえばよい。
【００２２】
なお、一括調光ボリューム１７で照度の調整を行なった後、設定した照度が規定以上変動しないようにフォトセンサ２５で監視し、変動した場合は一括調光用アンプ回路２１にフィードバックし、自動補正して設定照度を維持する。
【００２３】
上述のようにしてＬＥＤの駆動電流を個々に調整するとともに、一括して調整することにより有効面の照度を均一にすることができ、しかも光源としてＬＥＤを使用することにより低電圧での照度コントロールと、使用するＬＥＤの色によって単波長（単光色）の面光源装置を実現することができる。
【００２４】
なお、上述のＬＥＤ面光源装置では、面光源部１と制御部２とを別体にして説明したが、面光源部１内に制御部２を収容して単体構成にしても構わない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、発光体単体の照度を調整するとともに発光体相互の照度のバラツキを なくし、有効面の照度誤差を限りなく少なくして照度分布の均一性を図ることができる。しかも、発光体の光源としてＬＥＤを用いることにより、経時変化による照度の変化がなくメンテナンスの負荷を軽減することができるとともに、低電圧での照度コントロールができ、使用するＬＥＤの色により単波長（単光色）の面光源を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るＬＥＤ面光源装置の一例の構成を説明する斜視図
【図２】 （ａ）〜（ｆ）は発光体の構成を説明する説明図
【図３】 （ａ）（ｂ）は面光源装置の要部断面図
【図４】 面光源装置の電気的構成を説明するブロック図
【符号の説明】
１ 面光源部
２ 制御部
４ 発光体
６ 拡散板
１０ ＬＥＤ
１１ 棒体
１３ 連結部材
１５ 第１の照度調整手段
１６ 第２の照度調整手段
１７ 第３の照度調整手段

Claims (1)

1. 棒状の発光体を並設して面光源を形成する、以下の要件を備えることを特徴とするＬＥＤ面光源装置。
   （イ）上記発光体は導光性を有する透明な棒体と、該棒体の両端に配設されるＬＥＤとから構成されていること
   （ロ）上記ＬＥＤの先端面及び上記棒体の両端面は平面状に形成されていること
   （ハ）上記ＬＥＤと上記棒体とは端面同士が密着するように連結部材で連結されていること
   （二）上記並設された発光体の上方に光を拡散する拡散板が配置されていること
   （ホ）上記棒体の一端側に配置されたＬＥＤの照度を調整し、棒体の他端側に配設されたＬＥＤとの照度のバランスをとる第１の照度調整手段と、発光体相互の照度のバランスをとる第２の照度調整手段と、面光源全体の照度を調整する第３の照度調整手段とを備えること

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