JP4718405B2 - Lighting equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば原稿読取り装置などに用いられる線状の光を出射する照明装置に関する。 The present invention relates to an illuminating device that emits linear light used in, for example, a document reading device.
従来の技術として、カラースキャナの原稿読取り用の線状の照明装置に用いられる光源としては、冷陰極管(CCFL)が用いられている。しかし冷陰極管は、有害物質の水銀を含有するため、光源として水銀を含有しない発光ダイオード(Light Emitting Diode:略称LED)を用いる照明装置が実現されている。 As a conventional technique, a cold cathode tube (CCFL) is used as a light source used in a linear illumination device for reading an original of a color scanner. However, since the cold cathode tube contains mercury, which is a harmful substance, an illumination device using a light emitting diode (abbreviated as LED) that does not contain mercury as a light source has been realized.
第1の従来の技術の照明装置では、LEDを光源として使用した照明装置が開示されている。このようなLEDを光源として使用した照明装置では、冷陰極管に比較して光量が弱いという問題がある。したがって密着型イメージセンサを用いた原稿読取り装置ではLEDを使用することが可能であるが、被写体深度が深い、高精度の読取りが可能といった縮小光学系を使用した高性能な原稿読取り装置では光量が不足して、使用することができない。このため、光量の大きいLEDを光源とする照明装置が望まれている。 In the illumination device of the first conventional technique, an illumination device using an LED as a light source is disclosed. An illumination device using such an LED as a light source has a problem that the amount of light is weaker than that of a cold cathode tube. Therefore, an LED can be used in a document reading device using a contact image sensor, but a high-performance document reading device using a reduction optical system that has a deep subject depth and high-precision reading can emit light. Insufficient to use. For this reason, the illuminating device which uses LED with a large light quantity as a light source is desired.
LEDを光源として用いる照明装置の出力光量を大きくする方法としては、LEDそのものの光量を大きくする方法がある。LEDの光量を大きくする方法として、たとえば、
(1)チップ面積の大きなLEDチップを用いたLEDを用いる。
(2)複数のLEDを用いる。
などが挙げられる。(1)のように、チップ面積の大きなLEDチップを用いたLEDを用いると、発光部の面積が広がるので光量は増えるが、LEDチップの内部抵抗のために注入した電流が発光部全体に広がらなくなってしまう。その結果、必要以上に面積を広くしていくと投入電力に対する光の変換効率が低下する。これによってLEDチップの発熱が増加し、半導体であるLEDチップ自身の温度を上昇させてしまうという問題がある。LEDの発光波長は半導体のバンドギャップによって決まるが、半導体のバンドギャップは温度によって敏感に変化するので、LEDチップの温度上昇によって発光波長が変化して光源の色が変化してしまう。また、発光効率も温度によって変化するので光源の明るさを一定にすることが難しくなる。また、温度変化を小さくするために放熱等に配慮すれば、LEDの価格が高くなる等の問題があった。
As a method for increasing the output light amount of an illumination device that uses an LED as a light source, there is a method for increasing the light amount of the LED itself. As a method for increasing the light quantity of the LED, for example,
(1) An LED using an LED chip having a large chip area is used.
(2) A plurality of LEDs are used.
Etc. When an LED using an LED chip with a large chip area is used as in (1), the light emitting portion increases in area and the amount of light increases. However, the current injected for the internal resistance of the LED chip spreads throughout the light emitting portion. It will disappear. As a result, if the area is increased more than necessary, the light conversion efficiency with respect to the input power decreases. As a result, the heat generated by the LED chip increases, and the temperature of the LED chip itself, which is a semiconductor, increases. Although the emission wavelength of the LED is determined by the semiconductor band gap, the semiconductor band gap changes sensitively with temperature, so that the emission wavelength changes due to the temperature rise of the LED chip and the color of the light source changes. In addition, since the light emission efficiency varies depending on the temperature, it is difficult to keep the brightness of the light source constant. In addition, if heat dissipation is taken into consideration in order to reduce the temperature change, there is a problem that the price of the LED is increased.
また(2)のように、複数のLEDを用いると、照明装置を構成する導光板に複数のLEDから光をそれぞれ所望の入射位置へ入射させることが困難である。また複数のLEDを用いた場合、各LEDから導光板への光の入射位置に違いがあるので、各LED間に発光色のずれがある場合、導光板中の光路の差から、線状光源中の光源の色調分布にばらつきが生じるという問題があり、スキャナ用光源として使うことが難しい。 Further, as in (2), when a plurality of LEDs are used, it is difficult to cause light from the plurality of LEDs to enter a desired incident position on the light guide plate constituting the illumination device. In addition, when a plurality of LEDs are used, there is a difference in the incident position of light from each LED to the light guide plate. There is a problem that variation occurs in the color tone distribution of the light source inside, making it difficult to use as a light source for a scanner.
このような課題を解決するために、LEDを実装するパッケージを改良した技術が開示されている。図16は、従来の技術のLEDパッケージ1の一例を示す正面図である。図17は、従来の技術のLEDパッケージ2の他の例を示す斜視図である。図16に示すように、LEDチップ3が樹脂4によって封止され、封止樹脂4の外形をレンズ状にすることによって光の放射角を狭くしている。しかしながら、LEDチップ3の側面から出る光5は、導光板に入れることができないので、照明装置には適していない。また図17に示すように、いわゆるチップ型LEDと呼ばれるLEDチップ(図示せず)は、回路基板6の上に搭載され、樹脂7で封止されている。光は樹脂7の上面および側面の全ての面から放出されるので、LEDパッケージ1の一方側に配置される導光板へ光を結合するには適していない。
In order to solve such a problem, a technique in which a package for mounting an LED is improved is disclosed. FIG. 16 is a front view showing an example of a conventional LED package 1. FIG. 17 is a perspective view showing another example of a
このような課題を解決する第2の従来の技術の照明装置として、複数のLEDチップを1つのパッケージに搭載し、複数のLEDチップを覆う光透過性樹脂に光散乱材を含有させたLED装置を用い、このLED装置を導光板の光入射端面に密着させることによって効率よく光を導光板に入射させる照明装置が開示されている(たとえば特許文献1参照)。 As an illumination device according to the second conventional technique for solving such a problem, an LED device in which a plurality of LED chips are mounted in one package and a light-scattering material is contained in a light-transmitting resin that covers the plurality of LED chips. A lighting device is disclosed in which light is efficiently incident on a light guide plate by closely attaching the LED device to a light incident end surface of the light guide plate (for example, see Patent Document 1).
また第3の従来の技術のLED装置として、出射される光の指向性を狭くするLED装置が開示されている。図18は、第3の従来の技術のLED装置8を示す断面図である。本LED装置8ではLEDチップ9を覆う封止樹脂10をリフレクタ11の頂点からできるだけ低いところに設け、封止樹脂10から出て指向角の広くなった光をリフレクタ11で絞るように構成される(たとえば特許文献2参照)。図19は、第3の従来の技術のLED装置から封止樹脂を除去したLED装置8aを示す断面図である。光源9aがリフレクタ11の底部中央にあって樹脂で覆われていない場合、光源9aからの放射光12は、図19に示すような経路でLED装置8aの上面に放射されるため、リフレクタ11の開き角φ1によってLED装置8aの放射角が決定される。
Moreover, the LED apparatus which narrows the directivity of the emitted light as an LED apparatus of the 3rd prior art is disclosed. FIG. 18 is a cross-sectional view showing a third
また第4の従来の技術として、LEDチップを覆った封止樹脂とリフレクタとを分離されて構成されるLED装置が開示されている。このLED装置では、LEDチップから基板表面に沿って出射される光さえもリフレクタで上方へ放射させるようにして指向角を狭くしている(たとえば特許文献3参照)。 Further, as a fourth conventional technique, an LED device configured by separating a sealing resin covering an LED chip and a reflector is disclosed. In this LED device, even the light emitted from the LED chip along the substrate surface is radiated upward by the reflector to narrow the directivity angle (see, for example, Patent Document 3).
前述の第2の従来の技術のLED装置では、封止樹脂がリフレクタの開口付近まで充填されているので封止樹脂表面で屈折された光がそのまま広がる。これによってリフレクタの開き角よりも放射角が大きくなってしまう。特に、封止樹脂のリフレクタ付近の外縁部では、樹脂が硬化する前の表面張力によって中心軸付近が底になるような形状に湾曲し、そのまま硬化するので、封止樹脂が凹レンズとして作用し、一層放射角が大きくなってしまうという問題がある。このような現象は、封止樹脂に光拡散材を充填しても同じであり、LED装置の指向性が広くなって導光板に入射した光の一部は、入射位置近傍で導光板より漏洩して、結果として照明装置の出力光量が減じるという問題がある。 In the LED device of the second prior art described above, since the sealing resin is filled up to the vicinity of the opening of the reflector, the light refracted on the surface of the sealing resin spreads as it is. As a result, the radiation angle becomes larger than the opening angle of the reflector. In particular, at the outer edge near the reflector of the sealing resin, it is curved in such a shape that the vicinity of the central axis becomes the bottom due to the surface tension before the resin is cured, and is cured as it is, so that the sealing resin acts as a concave lens, There is a problem that the radiation angle is further increased. This phenomenon is the same even when the sealing resin is filled with a light diffusing material, and the directivity of the LED device is widened, and a part of the light incident on the light guide plate leaks from the light guide plate in the vicinity of the incident position. As a result, there is a problem that the output light quantity of the lighting device is reduced.
また前述の第3および第4の従来の技術のLED装置では、発光正面方向に所定の放射角度を持たせるとともに輝度ムラのない均一な照明効果を得る目的で開発されたものである。したがってこのようなLED装置と導光手段とをどのように用いて線状の光を出射する照明装置を好適に実現するかが開示されていない。そこで本発明者らが鋭意検討した結果、LEDチップを保護するための樹脂と、所定の指向角を持たせるためのリフレクタとを用いることによって、輝度ムラを無くす効果以上に導光手段への光結合効率を高くする効果があることを見出した。 The LED devices of the third and fourth prior arts described above have been developed for the purpose of giving a predetermined radiation angle in the front direction of light emission and obtaining a uniform illumination effect without luminance unevenness. Therefore, it is not disclosed how to suitably realize an illumination device that emits linear light using such an LED device and a light guide. Therefore, as a result of intensive studies by the present inventors, the light to the light guide means exceeds the effect of eliminating luminance unevenness by using a resin for protecting the LED chip and a reflector for giving a predetermined directivity angle. It has been found that there is an effect of increasing the coupling efficiency.
したがって本発明の目的は、光源と導光手段とを用いて、線状に出射する光の光量を確保することができる照明装置を提供することである。 Therefore, the objective of this invention is providing the illuminating device which can ensure the light quantity of the light radiate | emitted linearly using a light source and a light guide means.
本発明は、光を出射する出射手段と、透光性を有し、出射手段から出射される光が入射する入射面および入射面に対して略垂直な出射面を有する導光手段とを含む照明装置であって、
前記出射手段は、
光源と、
光源が載置される載置台と、
透光性を有し、光源の外周を覆って光源を載置台上で一体的に封止する封止体と、
光反射性を有し、封止体と離間して、封止体を囲んで設けられ、光源から封止体を介して出射される光を反射して入射面に導くリフレクタとを含み、
前記導光手段は、
前記入射面に連なり、前記出射面に対向する底面と、
前記入射面、出射面および底面に連なり、互いに対向する2つの側面とを有し、
前記2つの側面は、前記底面から前記出射面に向かうにつれて互いに離反するようにテーパ状に形成され、
前記封止体は、光源から出射される光の出射面積を大きくする光散乱剤を含むことを特徴とする照明装置である。
The present invention includes an emitting unit that emits light, an incident surface on which light that is emitted from the emitting unit is incident, and a light guide unit that has an emitting surface substantially perpendicular to the incident surface. A lighting device,
The emitting means includes
A light source;
A mounting table on which the light source is mounted;
A sealing body that has translucency, covers the outer periphery of the light source, and integrally seals the light source on the mounting table;
A reflector having light reflectivity, provided apart from the sealing body, surrounding the sealing body, and reflecting light emitted from the light source via the sealing body to the incident surface;
The light guiding means includes
A bottom surface that is continuous with the entrance surface and faces the exit surface;
The incident surface, the emission surface and the bottom surface, and having two side surfaces facing each other,
The two side surfaces are formed in a tapered shape so as to be separated from each other toward the exit surface from the bottom surface,
The sealing body includes a light scattering agent that increases an emission area of light emitted from a light source.
また本発明は、光を出射する出射手段と、透光性を有し、出射手段から出射される光が入射する入射面および入射面に対して略垂直な出射面を有する導光手段とを含む照明装置であって、
前記出射手段は、
光源と、
光源が載置される載置台と、
透光性を有し、光源の外周を覆って光源を載置台上で一体的に封止する封止体と、
光反射性を有し、封止体と離間して、封止体を囲んで設けられ、光源から封止体を介して出射される光を反射して入射面に導くリフレクタであって、前記入射面における光源からの光の入射領域が、前記入射面より小さくなるように入射させるリフレクタとを含み、
前記導光手段は、
前記入射面に連なり、前記出射面に対向する底面と、
前記入射面、出射面および底面に連なり、互いに対向する2つの側面とを有し、
前記2つの側面は、前記底面から前記出射面に向かうにつれて互いに離反するようにテーパ状に形成され、
前記封止体は、光源から出射される光の出射面積を大きくする光散乱剤を含むことを特徴とする照明装置である。
The present invention also includes an emitting unit that emits light, and a light guide unit that has translucency and has an incident surface on which light emitted from the emitting unit is incident and an exit surface that is substantially perpendicular to the incident surface. A lighting device comprising:
The emitting means includes
A light source;
A mounting table on which the light source is mounted;
A sealing body that has translucency, covers the outer periphery of the light source, and integrally seals the light source on the mounting table;
A reflector having light reflectivity, provided to surround the sealing body and spaced from the sealing body, and reflects light emitted from the light source through the sealing body to guide to the incident surface, An incident area of light from the light source on the incident surface includes a reflector that makes the incident area smaller than the incident surface;
The light guiding means includes
A bottom surface that is continuous with the entrance surface and faces the exit surface;
The incident surface, the emission surface and the bottom surface, and having two side surfaces facing each other,
The two side surfaces are formed in a tapered shape so as to be separated from each other toward the exit surface from the bottom surface,
The sealing body includes a light scattering agent that increases an emission area of light emitted from a light source.
さらに本発明は、前記導光手段の出射面に対向する底面は、光反射性および光拡散性の少なくともいずれか一方を有することを特徴とする。 Furthermore, the invention is characterized in that the bottom surface facing the exit surface of the light guide means has at least one of light reflectivity and light diffusibility.
さらに本発明は、前記リフレクタは、光源の出射方向に向かうにつれて拡径する斜面を有することを特徴とする。 Furthermore, the invention is characterized in that the reflector has an inclined surface whose diameter increases as it goes in the emission direction of the light source.
さらに本発明は、前記リフレクタの入射面に臨む端部と、前記入射面とが密着されて設けられることを特徴とする。 Furthermore, the present invention is characterized in that an end facing the incident surface of the reflector is provided in close contact with the incident surface.
さらに本発明は、前記入射面は、リフレクタに向かって凸となる凸部を有することを特徴とする。Furthermore, the present invention is characterized in that the incident surface has a convex portion that is convex toward the reflector.
さらに本発明は、前記凸部は、角錘形状または円錐形状であることを特徴とする。
さらに本発明は、前記凸部の頂角は、前記リフレクタの開き角より大きいことを特徴とする。
Furthermore, the invention is characterized in that the convex portion has a pyramid shape or a conical shape.
Furthermore, the present invention is characterized in that an apex angle of the convex portion is larger than an opening angle of the reflector.
さらに本発明は、前記凸部の底部の幅寸法は、リフレクタの入射面に臨む端部の幅寸法より大きいことを特徴とする。 Furthermore, the present invention is characterized in that the width of the bottom of the convex portion is larger than the width of the end facing the incident surface of the reflector.
さらに本発明は、前記凸部の軸線は、導光手段の出射面に対向する底面に交差することを特徴とする。 Furthermore, the invention is characterized in that the axis of the convex portion intersects the bottom surface facing the exit surface of the light guide means.
さらに本発明は、前記凸部の頂点は、前記リフレクタの入射面に臨む端部より光源側に配置されることを特徴とする。 Furthermore, the present invention is characterized in that an apex of the convex portion is arranged on the light source side from an end portion facing the incident surface of the reflector.
さらに本発明は、前記凸部は、前記リフレクタの斜面で接するように配置されることを特徴とする。 Furthermore, the present invention is characterized in that the convex portion is arranged so as to be in contact with an inclined surface of the reflector.
さらに本発明は、前記凸部の先端部分は、平坦状に形成されることを特徴とする。
さらに本発明は、前記リフレクタは、白色であることを特徴とする。
Furthermore, the present invention is characterized in that a tip portion of the convex portion is formed in a flat shape.
Furthermore, the invention is characterized in that the reflector is white.
さらに本発明は、前記リフレクタは、
樹脂から成るリフレクタ本体と、
前記リフレクタ本体の表面を覆い、銀またはアルミニウムから成るメッキ層とを含むことを特徴とする。
Furthermore, the present invention provides the reflector,
A reflector body made of resin;
It covers the surface of the reflector body and includes a plating layer made of silver or aluminum.
さらに本発明は、前記リフレクタは、
樹脂から成るリフレクタ本体と、
前記リフレクタ本体の表面を覆い、Mo(モリブデン)、W(タングステン)、Ti(チタン)またはそれらの共晶金属から成る下地層と、
下地層の表面を覆い、銀またはアルミニウムから成るメッキ層とを含むことを特徴とする。
Furthermore, the present invention provides the reflector,
A reflector body made of resin;
Covering the surface of the reflector body, and an underlayer made of Mo (molybdenum), W (tungsten), Ti (titanium) or their eutectic metal;
It covers the surface of the underlayer and includes a plating layer made of silver or aluminum.
さらに本発明は、前記リフレクタは、前記メッキ層の表面を覆い、誘電体から成る誘電層をさらに含むことを特徴とする。 Furthermore, the present invention is characterized in that the reflector further includes a dielectric layer that covers the surface of the plating layer and is made of a dielectric.
さらに本発明は、前記リフレクタは、金属から成ることを特徴とする。 Furthermore, the invention is characterized in that the reflector is made of metal .
さらに本発明は、前記光散乱剤は、光源が出射する光を波長を吸収して、より長い波長の光に変換する蛍光体であることを特徴とする。 Furthermore, the present invention is characterized in that the light scattering agent is a phosphor that absorbs a wavelength of light emitted from a light source and converts it into light having a longer wavelength.
さらに本発明は、前記光散乱剤は、透光性を有する微粒子であることを特徴とする。
さらに本発明は、前記封止体は、光源の発光軸と略同一の光軸を有するレンズ状に形成されることを特徴とする。
Furthermore, the invention is characterized in that the light scattering agent is a light-transmitting fine particle.
Furthermore, the invention is characterized in that the sealing body is formed in a lens shape having an optical axis substantially the same as the light emission axis of the light source.
さらに本発明は、前記光源は、複数の発光ダイオードを含むこと特徴とする。
さらに本発明は、前記光源は、複数の発光ダイオードを含み、
前記各発光ダイオードは、互いに等しい色の光を出射すること特徴とする。
Furthermore, the present invention is characterized in that the light source includes a plurality of light emitting diodes.
Further, in the present invention, the light source includes a plurality of light emitting diodes,
Each of the light emitting diodes emits light of the same color.
さらに本発明は、前記光源は、複数の発光ダイオードを含み、
前記各発光ダイオードのうち、少なくとも1の発光ダイオードが、他の発光ダイオードと異なる色の光を出射すること特徴とする。
Further, in the present invention, the light source includes a plurality of light emitting diodes,
Among the light emitting diodes, at least one light emitting diode emits light of a color different from that of the other light emitting diodes.
本発明によれば、照明装置は、出射手段と導光手段とを含む。出射手段は、光源、載置台、封止体およびリフレクタとを含む。リフレクタは、光反射性を有し、封止体と離間して、封止体を囲んで設けられ、光源から封止体を介して出射される光を反射して入射面に導くように構成される。したがって光源から出射される光は、リフレクタによって導光手段の入射面に導かれる。入射面に導かれた光は、導光手段によって導光され、出射面から出射される。このように封止体と離間してリフレクタを設けることによって、封止体から出射される光を、出射手段と導光手段との光結合効率を高くすることができる。これによって光源から出射される光の光量が、導光手段の出射面から出射されるまでに、低下することを防止することができ、所望の光量を確保する。また、封止体は、光源から出射される光の出射面積を大きくする光散乱剤を含むので、光源から出射される光の出射面積を大きくし、出射面積における光量分布を均一化することができる。したがって導光手段の出射面から出射される光を、光量が均一化された面状の光にすることができる。このような照明装置を用いることによって、対象物を好適な明るさに光を照射することができる。また、導光手段は、入射面に連なり、出射面に対向する底面と、入射面、出射面および底面に連なり、互いに対向する2つの側面とを有し、2つの側面が、底面から出射面に向かうにつれて互いに離反するようにテーパ状に形成されている。これにより、側面で反射した光が出射面の方に向かうので出力光量を高くすることができる。 According to the present invention, the lighting device includes the emitting means and the light guiding means. The emission means includes a light source, a mounting table, a sealing body, and a reflector. The reflector has light reflectivity, is provided so as to be separated from the sealing body and surrounds the sealing body, and is configured to reflect light emitted from the light source through the sealing body and guide it to the incident surface. Is done. Therefore, the light emitted from the light source is guided to the incident surface of the light guide means by the reflector. The light guided to the incident surface is guided by the light guide means and emitted from the exit surface. By providing the reflector away from the sealing body in this way, the light coupling efficiency between the emitting means and the light guiding means can be increased for the light emitted from the sealing body. As a result, the amount of light emitted from the light source can be prevented from decreasing until it is emitted from the exit surface of the light guide means, and a desired amount of light is ensured. In addition, since the sealing body includes a light scattering agent that increases the emission area of light emitted from the light source, it is possible to increase the emission area of light emitted from the light source and make the light amount distribution in the emission area uniform. it can. Therefore, the light emitted from the exit surface of the light guide means can be made into planar light with a uniform amount of light. By using such an illuminating device, the object can be irradiated with light with suitable brightness. The light guide means includes a bottom surface that is continuous with the incident surface and faces the output surface, and two side surfaces that are continuous with the incident surface, the output surface, and the bottom surface and that face each other. It forms in the taper shape so that it may mutually separate as it goes to. Thereby, since the light reflected on the side faces toward the exit surface, the output light quantity can be increased.
また本発明によれば、照明装置は、出射手段と導光手段とを含む。出射手段は、光源、載置台、封止体およびリフレクタとを含む。リフレクタは、光反射性を有し、封止体と離間して、封止体を囲んで設けられ、光源から封止体を介して出射される光を反射して入射面に導くように構成される。したがって光源から出射される光は、リフレクタによって導光手段の入射面に導かれる。入射面に導かれた光は、導光手段によって導光され、出射面から出射される。このように封止体と離間してリフレクタを設けることによって、封止体から出射される光を、出射手段と導光手段との光結合効率を高くすることができる。また、リフレクタは、入射面における光源からの光の入射領域が、入射面より小さくなるように入射させるので、出射手段から出射される光が、導光手段の入射面に確実に入射させることができ、出射手段と導光手段との光結合効率を高くすることができる。これによって光源から出射される光の光量が、導光手段の出射面から出射されるまでに、低下することを防止することができ、所望の光量を確保する。また、封止体は、光源から出射される光の出射面積を大きくする光散乱剤を含むので、光源から出射される光の出射面積を大きくし、出射面積における光量分布を均一化することができる。したがって導光手段の出射面から出射される光を、光量が均一化された面状の光にすることができる。このような照明装置を用いることによって、対象物を好適な明るさに光を照射することができる。また、導光手段は、入射面に連なり、出射面に対向する底面と、入射面、出射面および底面に連なり、互いに対向する2つの側面とを有し、2つの側面が、底面から出射面に向かうにつれて互いに離反するようにテーパ状に形成されている。これにより、側面で反射した光が出射面の方に向かうので出力光量を高くすることができる。 According to the invention, the lighting device includes the emitting means and the light guiding means. The emission means includes a light source, a mounting table, a sealing body, and a reflector. The reflector has light reflectivity, is provided so as to be separated from the sealing body and surrounds the sealing body, and is configured to reflect light emitted from the light source through the sealing body and guide it to the incident surface. Is done. Therefore, the light emitted from the light source is guided to the incident surface of the light guide means by the reflector. The light guided to the incident surface is guided by the light guide means and emitted from the exit surface. By providing the reflector away from the sealing body in this way, the light coupling efficiency between the emitting means and the light guiding means can be increased for the light emitted from the sealing body. In addition, the reflector makes the incident area of the light from the light source on the incident surface enter smaller than the incident surface, so that the light emitted from the emitting means can surely enter the incident surface of the light guiding means. In addition, the optical coupling efficiency between the emitting means and the light guiding means can be increased. As a result, the amount of light emitted from the light source can be prevented from decreasing until it is emitted from the exit surface of the light guide means, and a desired amount of light is ensured. In addition, since the sealing body includes a light scattering agent that increases the emission area of light emitted from the light source, it is possible to increase the emission area of light emitted from the light source and make the light amount distribution in the emission area uniform. it can. Therefore, the light emitted from the exit surface of the light guide means can be made into planar light with a uniform amount of light. By using such an illuminating device, the object can be irradiated with light with suitable brightness. The light guide means includes a bottom surface that is continuous with the incident surface and faces the output surface, and two side surfaces that are continuous with the incident surface, the output surface, and the bottom surface and that face each other. It forms in the taper shape so that it may mutually separate as it goes to. Thereby, since the light reflected on the side faces toward the exit surface, the output light quantity can be increased.
さらに本発明によれば、導光手段の出射面に対向する底面は、光反射性および光拡散性の少なくともいずれか一方を有する。これによって入射面から入射した光が、底面に入射した場合、光を反射または拡散させることができる。これによって底面から光が漏れることを防止し、出射面から光を出射させることができる。したがって入射面に入射面した光を、効率的に出射面から出射させることができ、所望の光量を得ることができる。 Furthermore, according to the present invention, the bottom surface facing the exit surface of the light guide means has at least one of light reflectivity and light diffusibility. Accordingly, when light incident from the incident surface is incident on the bottom surface, the light can be reflected or diffused. This prevents light from leaking from the bottom surface and allows light to be emitted from the exit surface. Therefore, the light incident on the incident surface can be efficiently emitted from the emission surface, and a desired amount of light can be obtained.
さらに本発明によれば、リフレクタは、光源の出射方向に向かうにつれて拡径する斜面を有する。これによってリフレクタに入射する光を、光源の出射方向に確実に導くことができる。したがって光源の出射される光を、効率的に導光手段に導くことができる。 Furthermore, according to the present invention, the reflector has an inclined surface whose diameter increases as it goes in the emission direction of the light source. As a result, the light incident on the reflector can be reliably guided in the emission direction of the light source. Therefore, the light emitted from the light source can be efficiently guided to the light guide means.
さらに本発明によれば、リフレクタの入射面に臨む端部と、前記入射面とが密着されて設けられる。これによってリフレクタによって反射される光を、リフレクタと入射面との間から漏れること防止し、確実に入射させることができる。 Furthermore, according to this invention, the edge part which faces the entrance plane of a reflector, and the said entrance plane are closely_contact | adhered and provided. As a result, the light reflected by the reflector can be prevented from leaking from between the reflector and the incident surface, and can be reliably incident.
さらに本発明によれば、入射面は、リフレクタに向かって凸となる凸部を有する。このような凸部を設けることによって、入射面に入射する光の入射角度を大きくすることができ、導光手段に入射面から入射した光を閉じこめることができる。これによって出射面から出射される光の光量を多くすることができる。Furthermore, according to this invention, an entrance plane has a convex part which becomes convex toward a reflector. By providing such a convex portion, the incident angle of light incident on the incident surface can be increased, and the light incident from the incident surface can be confined to the light guide means. As a result, the amount of light emitted from the emission surface can be increased.
さらに本発明によれば、凸部は、角錘形状または円錐形状であるので、入射面から入射した光を好適に閉じこめることができる。 Furthermore, according to the present invention, since the convex portion has a pyramid shape or a conical shape, the light incident from the incident surface can be preferably confined.
さらに本発明によれば、凸部の頂角は、リフレクタの開き角より大きいので、凸部付近による全反射を多くすることができ、入射した光を好適に閉じこめることができる。 Furthermore, according to the present invention, since the apex angle of the convex portion is larger than the opening angle of the reflector, total reflection near the convex portion can be increased, and incident light can be confined appropriately.
さらに本発明によれば、凸部の底部の幅寸法は、リフレクタの入射面に臨む端部の幅寸法より大きいので、凸部にリフレクタからの光を確実に入射させることができる。 Further, according to the present invention, since the width dimension of the bottom of the convex part is larger than the width dimension of the end part facing the incident surface of the reflector, the light from the reflector can be reliably incident on the convex part.
さらに本発明によれば、凸部の軸線は、導光手段の出射面に対向する底面に交差するように構成されるので、凸部から入射した光が直接、出射面に導くことができる光量を多くすることができる。これによって出射面までに光の減衰を少なくすることができる。 Further, according to the present invention, since the axis of the convex portion is configured to intersect the bottom surface facing the exit surface of the light guide means, the amount of light that can be directly guided to the exit surface from the convex portion Can be more. This can reduce the attenuation of light up to the exit surface.
さらに本発明によれば、凸部の頂点は、リフレクタの入射面に臨む端部より光源側に配置される。これによってリフレクタから凸部に入射さずに、外方に散乱する光を少なくすることができ、リフレクタから凸部に入射する光を多くすることができる。 Furthermore, according to this invention, the vertex of a convex part is arrange | positioned at the light source side from the edge part which faces the entrance plane of a reflector. Accordingly, it is possible to reduce the light scattered outside without entering the convex portion from the reflector, and it is possible to increase the light incident on the convex portion from the reflector.
さらに本発明によれば、凸部は、リフレクタの斜面で接するように配置される。これによってリフレクタから凸部に入射させずに、外方に散乱する光をより少なくすることができる。 Furthermore, according to this invention, a convex part is arrange | positioned so that it may contact | connect on the inclined surface of a reflector. Accordingly, it is possible to reduce the amount of light scattered outside without being incident on the convex portion from the reflector.
さらに本発明によれば、凸部の先端部分は、平坦状に形成される。これによって凸部の突出寸法を小さくすることができる。これによって凸部のリフレクタの入射面に臨む端部よりも光源側に配置する場合であっても、凸部の先端部分が不所望に封止体に当接することを防ぐことができる。 Furthermore, according to this invention, the front-end | tip part of a convex part is formed in flat shape. Thereby, the protruding dimension of the convex portion can be reduced. Thus, even when the projection is disposed closer to the light source than the end facing the incident surface of the reflector, the tip of the projection can be prevented from undesirably coming into contact with the sealing body.
さらに本発明によれば、リフレクタは、白色の樹脂から成るので、リフレクタの色によって、反射光量が減衰することを防止することができる。これによって光源から出射される光を効率的に反射することができる。 Furthermore, according to the present invention, since the reflector is made of white resin, it is possible to prevent the amount of reflected light from being attenuated by the color of the reflector. Thereby, the light emitted from the light source can be efficiently reflected.
さらに本発明によれば、リフレクタ本体を樹脂によって容易に形成することができ、またリフレクタ本体の表面を銀またはアルミニウムによってメッキすることによって表面に光反射性を持たせることができる。これによって好適に光を反射することができるリフレクタを実現することができる。 Furthermore, according to the present invention, the reflector main body can be easily formed of resin, and the surface of the reflector main body can be made light-reflective by plating with silver or aluminum. Thereby, it is possible to realize a reflector capable of reflecting light appropriately.
さらに本発明によれば、リフレクタ本体を樹脂によって容易に形成することができる。またリフレクタ本体の表面を覆い、Mo、W、Tiまたはそれらの共晶金属から成る下地層と、下地層を覆い、銀またはアルミニウムから成るメッキ層とを含むので、下地層とメッキ層との親和性が向上することができる。これによって樹脂から成るリフレクタ本体に直接、メッキ層を形成するよりも、確実にメッキ層を形成することができる。このようなメッキ層を設けることによって、リフレクタの表面に光反射性を持たせることができる。これによって好適に光を反射することができるリフレクタを実現することができる。 Furthermore, according to this invention, a reflector main body can be easily formed with resin. In addition, it covers the surface of the reflector body and includes a base layer made of Mo, W, Ti or their eutectic metal and a base layer and a plated layer made of silver or aluminum. Property can be improved. As a result, the plating layer can be reliably formed rather than directly forming the plating layer on the reflector body made of resin. By providing such a plating layer, the surface of the reflector can have light reflectivity. Thereby, it is possible to realize a reflector capable of reflecting light appropriately.
さらに本発明によれば、リフレクタは、メッキ層の表面を覆い、誘電体から成る誘電層をさらに含む。前述のようにメッキ層は銀またはアルミニウムから成るので、このようなメッキ層を誘電層で覆うことによって、メッキ層の酸化を防止することができる。これによってリフレクタの光反射機能が酸化によって低下することを防止することができ、リフレクタを長寿命化することができる。 According to the invention, the reflector further includes a dielectric layer covering the surface of the plating layer and made of a dielectric. Since the plating layer is made of silver or aluminum as described above, the oxidation of the plating layer can be prevented by covering such a plating layer with a dielectric layer. Accordingly, it is possible to prevent the light reflecting function of the reflector from being deteriorated due to oxidation, and it is possible to extend the life of the reflector.
さらに本発明によれば、リフレクタは、金属から成るので、光反射性を有するリフレクタを実現することができる。 Furthermore, according to the present invention, since the reflector is made of metal, a reflector having light reflectivity can be realized.
さらに本発明によれば、光散乱剤は、光源が出射する光の波長を吸収して、より長い波長の光に変換する蛍光体である。これによって光源から出射される光と、光散乱剤によって波長が変換された光とによって、封止体から出射される光を白色光にすることができる。したがって出射面から白色光の光を出射して対象物を好適に照射することができる。 Furthermore, according to the present invention, the light scattering agent is a phosphor that absorbs the wavelength of light emitted from the light source and converts it into light having a longer wavelength. Thereby, the light emitted from the sealing body can be turned into white light by the light emitted from the light source and the light whose wavelength is converted by the light scattering agent. Therefore, white light can be emitted from the emission surface to irradiate the object suitably.
さらに本発明によれば、光散乱剤は、透光性を有する微粒子である。これによって光源からの光を散乱する光散乱剤を実現することができる。 Furthermore, according to the present invention, the light scattering agent is a fine particle having translucency. Thus, a light scattering agent that scatters light from the light source can be realized.
さらに本発明によれば、蛍光体は、光源の発光軸と略同一の光軸を有するレンズ状に形成される。これによって光源から出射される光が、外部に散乱することを防止して、リフレクタおよび入射面に入射させることができる。 Furthermore, according to the present invention, the phosphor is formed in a lens shape having an optical axis substantially the same as the light emission axis of the light source. Thereby, the light emitted from the light source can be prevented from being scattered outside, and can be incident on the reflector and the incident surface.
さらに本発明によれば、光源は、複数の発光ダイオードを含むので、光源の光量を発光ダイオードの個数によって選択することができる。これによって所望の光量を得ることができる。 Furthermore, according to the present invention, since the light source includes a plurality of light emitting diodes, the light amount of the light source can be selected according to the number of light emitting diodes. Thereby, a desired light amount can be obtained.
さらに本発明によれば、光源は、複数の発光ダイオードを含むので、光源の光量を発光ダイオードの個数によって選択することができる。また各発光ダイオードは、互いに等しい色の光を出射する。これによって光散乱剤によって波長が変換された光と、光源から出射される光とによって、封止体から出射される光を白色光にすることができる。 Furthermore, according to the present invention, since the light source includes a plurality of light emitting diodes, the light amount of the light source can be selected according to the number of light emitting diodes. Each light emitting diode emits light of the same color. Accordingly, the light emitted from the sealing body can be turned into white light by the light whose wavelength is converted by the light scattering agent and the light emitted from the light source.
さらに本発明によれば、光源は、複数の発光ダイオードを含むので、光源の光量を発光ダイオードの個数によって選択することができる。また前記各発光ダイオードのうち、少なくとも1の発光ダイオードが、他の発光ダイオードと異なる色の光を出射する。これによって光散乱剤によって波長が変換された光と、光源から出射される光とによって、封止体から出射される光を白色光にすることができる。 Furthermore, according to the present invention, since the light source includes a plurality of light emitting diodes, the light amount of the light source can be selected according to the number of light emitting diodes. Of the light emitting diodes, at least one light emitting diode emits light of a different color from the other light emitting diodes. Accordingly, the light emitted from the sealing body can be turned into white light by the light whose wavelength is converted by the light scattering agent and the light emitted from the light source.
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Portions corresponding to the matters described in the preceding forms in each embodiment are denoted by the same reference numerals, and overlapping description may be omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in the preceding section. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the embodiments can be partially combined as long as the combination does not hinder.
図1は、本発明の第1の実施の形態の照明装置20を示す正面図である。図2は、照明装置20を示す平面図である。図3は、照明装置20を示す側面図である。照明装置20は、光を出射する出射装置21、出射装置21からの光を導光する導光板22とを含む。照明装置20は、出射装置21から出射される光を、導光板22によって線状の出射領域を有する光に変換し、対象物を、線状の照射領域で照射する。先ず、導光板22に関して説明し、次に、出射装置21に関して説明する。
FIG. 1 is a front view showing a
導光板22は、導光手段であって、透光性を有し、出射装置21から出射される光が入射する入射面23、入射面23に対して略垂直な出射面24、出射面24に対向する底面25、入射面23に対向する反対面26、および入射面23と出射面24とに対して略垂直な2つの側面28を有する。導光板22は、本実施の形態では、出射装置21の光源27の光軸の延びる方向である光軸方向Xに沿って延びる四角柱状に構成される。入射面23は、光軸方向X一方の端面23であり、出射装置21の光軸に直交する放射方向Zおよび幅方向Yを含む面23である。放射方向Zは、幅方向Yと直交する方向である。出射面24は、放射方向Z一方の端面24であり、光軸方向Xおよび幅方向Yを含む面24である。本実施の形態では、放射方向Zの長さ寸法は、幅方向Yの長さ寸法より大きくなるように構成される。底面25は、光反射性および光拡散性の少なくともいずれか一方を有する。導光板22は、たとえばアクリルおよびポリカーボネイトなどの透光性樹脂から成る。
The
出射装置21から出射される光は、入射面23から導光板22中に入射される。入射面23から入射する光は、入射面23に近いところで入射するので側面28から光が漏れると損失が大きくなる。入射面23から入射する光であっても、側面28への入射角が小さくなると側面28から漏れる光の割合が多くなる。光の側面28への入射角の小さい成分は、入射面23への入射角で言えば入射角の大きい成分である。したがって入射面23への入射角の大きい成分が多いと、側面28での反射率が低くなるため、側面28からの漏れが多くなる。また、出射装置21から出射される光の入射面23への入射角が大きいと入射面23での反射率も急激に高くなってしまうので、導光板22へ入射する光の割合が小さくなる。したがって放射角を制御できる出射装置21を用いることが重要となる。導光板22に入射した光は、直接、出射面24から放射される光もあるが大半は導光板22の底面25にて拡散および反射されて出射面24から放射される。特に、導光板22の側面28、または入射面23に対向する反対面26で反射されるなど、導光板22内部で何度も反射された後、出射面24から出射されるか、底面25で拡散、反射されて出射面24から放射される光が多い。
Light emitted from the
底面25には、導光板22作成用のモールド金型の形状によってグレーティングを形成するなどの方法によって、底面25に入射した光を上方の出射面24に導くよう構成される。底面25には、たとえば拡散材料を印刷、および表面をサンドブラストで荒らすことによって光拡散性を有するように構成してもよい。側面28で反射した光も底面25に入射しやすいように、側面28は底面25から出射面24に向かって幅方向Yの寸法が増加するように、いわゆるテーパ状に構成される。換言すると、放射方向Zに対し垂直から外側に少し傾けておく方が好ましい。これによって側面28で反射した光が出射面24のほうに向かうので出力光量を高くすることができる。また、入射面23の幅方向Yの寸法を出射装置21の開口部29よりも大きくなるように構成される。これによって出射装置21から出力される光が全て導光板22に入射するようにすることができる。
The
また導光板22の出射面24は、レンズ効果を有する形状に構成され、出射面24から出射される光が光軸方向Xに沿って延びる線状の照射領域を有するように構成される。出射面24は、たとえば出射方向Z外方に凸の半円球状に形成される。このように形成することによって、線状に絞って、対象物、たとえば原稿を照明することができる。
The
また導光板22の反対面26は、光反射性を有するように構成される。反対面26は、たとえばアルミニウムや銀等の金属薄膜等の反射膜を設けることによって、導光板22に入射した光が反対面26から、そのまま抜けていく光を無くすことができる。
Further, the
次に、出射装置21に関して説明する。図4は、出射装置21を示す斜視図である。図5は、出射装置21を示す平面図である。出射装置21は、光源27と、光源27が載置される基板30と、封止体31と、リフレクタ32とを含んで構成される。光源27は、複数、本実施の形態では4つの発光ダイオード(Light Emitting Diode:略称LED)チップ33を含む。各LEDチップ33は、基板30に載置される。LEDチップ33は、チップサイズがたとえば0.3mm角程度の、投入電力に対しての光への変換効率の優れたチップサイズのLEDチップ33で、このLEDチップ33を複数個使用することで、最良の光変換効率で出射装置21の光量を上げることができ、発熱量が少なくなり、光度および色度変化を抑えた、光源27を実現することができる。LEDチップ33の大きさの最適値電極の形状と、電極から発光層までの結晶の抵抗率などによって決まると考えられているが、現状では上記寸法が最も効率が良い。また、平面視形状は、正方形に限らず、長方形であっても良い。チップの形状は、結晶構造によって決まるので、立方晶では長方形または正方形になるが、サファイア基板およびGaN基板のような六方晶では六角形や三角形になる場合がある。
Next, the
基板30は、載置台であって、各LEDチップ33が載置される主表面34を有する。基板30は、略長方形板状であって、基板30の互いに対向する2辺には導線性を有する端子電極部35が設けられている。主表面34は、基板30の厚み方向一方の面34であり、主表面34には、複数の金属パッド部36が配置されている。各金属パッド部36は、導電性を有す金属の薄膜であり、主表面34上において間隔を介して別々の領域を覆うように形成される。端子電極部35は、金属パッド部36と電気的に接続される。LEDチップ33の下面は、主表面34の金属パッド部36に対して導電性接着剤で接着される。LEDチップ33の上面と金属パッド部36との間は、金属線37を用いたワイヤーボンディングによって電気的に接続される。このようなLEDチップ33と金属パッド36との接続は、金属線37に限らず、導電性ペースト、微小金属ボール(フリップチップボンディング)などを用いても良い。また大電力を投入してLEDチップ33を高輝度とする場合には、基板30は、金属およびセラミックなどの高放熱性の材料から成るように構成してもよい。
The
封止体31は、透光性を有する樹脂から成り、光源27の外周を覆って光源27と基板30と一体的に封止する。封止体31は、LEDチップ33の電極と配線をつなぐ金属線37とを封止する。これによって封止体31は、LEDチップ33と金属線37とを機械的な衝撃から保護すること、および半導体であるLEDチップ33を外部の酸素および水分と分離して光化学反応による劣化を防ぐことができる。また、リードフレームにLEDチップ33を搭載し、封止体31でリードフレームを一体化してもよい。封止体31は、各LEDチップ33の発光軸と略平行の光軸を有するレンズ状に形成される。したがって封止体31は、主表面34から突出するよう独立した凸部となるよう形成される。封止体31を構成する材料は、たとえばシリコン樹脂がエネルギーの高い青色光および紫外光に対し変質しないので最も好適であるが、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂およびポリスチレン樹脂などでも良い。複数のLEDチップ33を一体的に封止する場合、個々のLEDチップ33からの発光が分離して見えないように光散乱材(図示せず)を含む透光性封止樹脂で封止する。これによって封止体31全体を均一に発光させることができる。このような発光は、各LEDチップ33の発光色が同じでも、異なっていても同じである。各LEDチップ33の発光色が異なる場合、各LEDチップ33間の波長ばらつきを均等化して導光板22に光を入射させることができ、光源27の色度分布にばらつきを抑えることができる。光散乱剤は、たとえば各LEDチップ33が出射する光を波長を吸収して、より長い波長の光に変換する蛍光体を用いられる。粒径が数10μm〜数μm程度の蛍光体、たとえばCeで付活したYAG系蛍光体を含む封止体31で封止することによって、LEDチップ33の発光色と蛍光体とによって波長変換された光の混色によって白色光を発生させることができる。したがってLEDチップ33間の波長ばらつきがあっても略白色の光を導光板22に入射させることができ、光源27中の光源27の色度分布にばらつきを抑えることができる。また蛍光体を用いる場合、蛍光体自身も光散乱材の役割を果たすが、散乱特性とスペクトル形状とを別々に制御して最適な光混合を得るためには蛍光体とは別に光散乱材を入れることが望ましい。
The sealing
光源27としては、カラーの原稿を読むためには演色性の高い光源27が望ましいが通常の原稿では白色の光源27であれば良く、特定の色の原稿であれば単色のものでも良い。このような光源27を実現するためのLEDチップ33について説明する。白色の光源27としてはピーク波長が460nmのGaN系LEDチップ33であって、GaN系青色発光ダイオードをYAG:Ceなどの蛍光体を含む封止体31で封止したものが用いられる。また、演色性の良い光源27としては緑色LED(GaN系等)、InGaAsP/GaAs系LEDチップ33であって、InGaAlP/GaAs系赤色LEDのRGB型LEDが用いられる。ここでGaN系LEDチップ33とは、GaNと格子定数が略同じGaxAlyInzN結晶(陰イオンが窒素で陽イオンがGa,In,Alのいずれかより選ばれた元素。x+y+z=1)からなるp型、n型半導体から構成される半導体素子のことである。また、InGaAsP/GaAs系LEDチップ33とは、基板30がGaAsであり、この基板30と格子定数が略同じGaxAlyInzP結晶(陰イオンが燐で陽イオンがGa,In,Alのいずれかより選ばれた元素。x+y+z=1)からなるp型、n型半導体から構成される半導体素子のことである。ここで、基板30と格子定数とが略同じ、という意味は内部応力によって転位が発生しない程度の格子定数の違い、という意味である。
As the light source 27, a light source 27 having high color rendering properties is desirable for reading a color document. However, a white light source 27 may be used for a normal document, and a single color document may be used for a specific color document. The
またたとえば、青色LEDと青色LEDとで励起されて緑色を発光する蛍光体、および青色LEDで励起されて赤色を発光する蛍光体の2種類の蛍光体を含む封止体31であってもよい。このような緑色発光する蛍光体としてはEu付活アルカリ土類金属珪酸塩系蛍光体およびサイアロン系蛍光体があり、赤色発光する蛍光体としては窒化物蛍光体等がある。
Further, for example, the sealing
光散乱剤として、蛍光体とともに、透光性を有するシリカから成り、粒径の細かい微粒子(例えば数μm以下)を多く含ませることによって、LEDチップ33の放射光のうち蛍光体で波長が変換されなかった光に対する光散乱材として作用させることができる。この散乱効果により光源27内の波長バラツキが抑えられ、この光を導光板22に入射することによって、出射面24から出射される光の色度分布にばらつきを抑えることができる。
As a light scattering agent, the wavelength is converted by the phosphor among the emitted light of the
青色LEDチップ33を4つ用いると、蛍光体による波長変換で発生する黄色光と、蛍光体による波長変換されず透過した青色光との混色で白色光源となるが、赤色の波長成分が殆ど無いので原稿の赤色成分をうまく読み取れないという問題がある。本実施の形態では、少なくとも1のLEDチップ33が、他のLEDチップ33と異なる色の光を出射するように構成される。たとえば4個のLEDチップ33のうち3個をInGaN系の青色LEDチップ33とし、残りの1個をInGaAlP系(GaAs基板30)の赤色LEDが用いられる。これによって色再現性に優れたイメージセンサ用線状光源として機能する出射装置21を実現することができる。また赤色光を出すために赤色LEDを用いるのではなく、互いに等しい色の光を出射するLEDチップ33を用いて、蛍光体に青色光を吸収して黄色の光を出す蛍光体、たとえばCe付活YAG蛍光体と、青色光を吸収して赤色の光を出す蛍光体、たとえばEu付活窒化物蛍光体とを混ぜて用いても良い。このように蛍光体を組み合わせることによって、色再現性に優れたイメージセンサ用線状光源として機能する出射装置21を実現することができる。
When four
リフレクタ32は、光反射性を有し、封止体31と離間して、封止体31を囲んで設けられ、光源27から封止体31を介して出射される光を反射して、導光板22の入射面23に導く。リフレクタ32は、光源27の出射方向に向かうにつれて拡径する斜面38を有する。換言すると、リフレクタ32は、封止体31の外側から離隔して、斜面38で取り囲むように主表面34に設けられる。リフレクタ32の開口の形状は、導光板22へ効率よく光が入射する形状、たとえば開き角が選択される。またリフレクタ32は、入射面23における光源27からの光の入射領域が、入射面23より小さくなるように入射させるように形状が選択される。リフレクタ32の開口の大きさは、導光板22の入射端面によって完全に覆われる大きさとしている。リフレクタ32の下部は、底面25開口部29となっており、底面25開口部29の内側においては、主表面34および金属パット部36が露出している。またリフレクタ32は、上面開口部29は、平板状に構成される。このようにリフレクタ32の表面が平坦にすることによって、導光板22の入射面23に近接または密着させることができる。その結果、出射装置21の開口内部の表面をできる限り全面高反射性とすることができ、入射面23で反射された光も開口内部表面で反射されて、最終的に導光板22に入射させることができ、光の利用効率を高めることができる。またリフレクタ32の開口部29の形状によって、放射特性を決定することができ、放射領域を狭くすることによって、導光板22への入射効率を高くすることができる。
The
リフレクタ32は、斜面38などの表面が光源27の色に対して反射率の高い材料および色であることが必要である。光源27が白色の場合は、可視光全域に対して反射率が高い白色樹脂、またはアルミニウムおよび銀などの金属が良い。白色樹脂としては酸化チタンの粉末を含むポリアミド系の樹脂が好ましい。また通常の樹脂から成るリフレクタ本体の表面に、光源27の色に対して反射率の高い金属をメッキしてメッキ層を形成したリフレクタ32を用いてもよい。白色の樹脂から成るリフレクタ本体にメッキ層を設ける場合、メッキする金属は可視光全域で反射率の高いことが望ましく、アルミニウムおよび銀などが好ましい。アルミニウムおよび銀を樹脂やセラミックから成るリフレクタ本体にメッキするためにはメッキする表面に下地層として高融点金属であるTi、W、Moまたはそれらの共晶合金を先に蒸着しておくことによって剥がれの無い良好なメッキ層が得られる。また、アルミニウムおよび銀は表面が酸化しやすいためメッキ層の表面に保護膜として誘電体から成る誘電層を蒸着して、メッキ層の表面を覆うことが望ましい。可視光全域で誘電層での反射を防ぐために膜の厚さは可視光の中で最も波長の短い青色光(波長λ)に対し十分薄くしておくことが望ましい。即ち、誘電層の厚さはλ/(4n)以下とすることが望ましい。ここで、nは誘電体の波長λの光に対する屈折率を表す。
The
リフレクタ32と基板30との固定方法として。たとえば接着剤が用いられる。またより確実に固定するために、基板30とリフレクタ32とに、嵌合凹部と嵌合凸部とをそれぞれ設けて、嵌合凹部に嵌合凸部を嵌め込んで固定するようい構成してもよい。また主表面34の中央に凹部を設けて、凹部内にLEDチップ33を搭載し、凹部に封止体31を設けることによって、封止体31を構成する樹脂の量を少なくすることができる。このような凹部を設ける場合、LEDチップ33の電極と接続するための金属線37は、LEDチップ33の電極と凹部の外の主表面34に設けられた配線との間に設けられる。
As a method for fixing the
図6は、リフレクタ32の一例を示す平面図である。図6に示すように、リフレクタ32の開口部29の形状は図5および図6(a)に示すように円形に限らず、図6(b)に示すように楕円形、図6(c)に示す矩形などでも良く、導光板22の入射面23の形状および導光特性に合わせて適宜設計すれば良い。
FIG. 6 is a plan view showing an example of the
次に、出射装置21の放射特性に関して説明する。図7は、出射装置21の一部を拡大して簡略化して示す断面図である。LEDチップ33のように光源27の発光部面積が充分小さいとみなすことができる場合、光源27の放射特性は上面から垂直上方が最も光の強度が大きく、この方向からθ傾くと、θの余弦の4乗にほぼ比例して強度が小さくなる。この垂直上方の方向を光源27の光軸L1である。光強度が2分の1になる角度θが半値半角であり、光軸L1を特定せずに、最大強度に対して強度が半分になる2つの方向のなす角度が半値全角である。放射特性が光軸の両側で等しい場合は前記2つの方向の中央が光軸L1である。光源27の放射特性をあらわすときに、この半値全角の大きさだけで表す場合が多い。リフレクタ32に対し封止体31が離間している出射装置21では、封止体31から出射される光はLEDチップ33から出た光と同様の振る舞いを示し、前記放射特性を有する。したがって図7に示すθより大きな角度で放射された光は、リフレクタ32で反射されて光源27の光軸方向に放射される。これによってリフレクタ32の角度φによって放射特性を容易に調整することができる。
Next, the radiation characteristics of the
このような効果は封止体31がリフレクタ32の開口部29より十分低い位置に設けられる場合に得られるが、リフレクタ32全体が封止体31から分離されているときに最も顕著になることは言うまでもない。リフレクタ32の斜面38を急勾配にする、換言すると角度φを小さくすると、リフレクタ32を成型した後で型を抜くのが困難になる。また、リフレクタ32の斜面38を急勾配にする、リフレクタ32に蒸着およびメッキを施して反射率を高くすることが困難になる。したがってリフレクタ32の形状だけで放射特性を完全には制御できないので、封止体31を形状と併せてリフレクタ32の形状を決定する。
Such an effect is obtained when the sealing
以上、説明したように本実施の形態の照明装置20では、光量の大きな線状光源27とするために、出射装置21に複数のLEDチップ33を配置して、独立した凸部となるように光散乱材を含む封止体31を用いて複数のLEDチップ33を封止して、封止体31の外側を隔離して斜面38を取り囲むように基板30上に設置されたリフレクタ32を備えた出射装置21を、導光板22の一端に配置して線状光源27を形成している。したがって各LEDチップ33から出射される光は、リフレクタ32によって導光板22の入射面23に導かれる。入射面23に導かれた光は、導光板22によって導光され、出射面24から出射される。このような封止体31と離間してリフレクタ32を設けることによって、封止体31から出射される光を、出射装置21と導光板22との光結合効率を高くすることができる。換言すると、出射装置21は、LEDチップ33と封止樹脂と分離したリフレクタ32を配置しているので、リフレクタ32によって導光板22への光の入射角が制限され、導光板22の入射位置近傍で、導光板22より漏洩する光を無くすことができ、導光板22から出射される光の光量を上げることができる。このような照明装置20を用いることによって、対象物を好適な明るさに光を照射することができる。これによってHg等の環境汚染物質を用いることなく、縮小光学系を使用したスキャナ用の光量の大きなLEDを用いた線状光源27を実現することができる。
As described above, in the
また複数のLEDチップ33を光散乱材を含む封止体31で一体に封止することで、LED間の波長ばらつきを均等化して導光板22に光を入射することができ、導光板22から出射される線状光源中の色度分布にばらつきを抑えることができる。さらに光散乱材として蛍光体を用いた場合同一の成分膜厚の蛍光体で個々のLEDの波長変換がなされるために色度ばらつきのない発光色が得られ前述と同じ効果が得られる。
Further, by integrally sealing a plurality of
次に、本発明の第2の実施の形態に関して説明する。図8は、本発明の第2の実施の形態の照明装置20aを示す正面図である。図9は、照明装置20aを示す平面図である。図10は、照明装置20aを示す側面図である。図11は、照明装置20aの一部を拡大して示す正面図である。本実施の形態の照明装置20aでは、前述の第1の実施の形態の出射装置21を用いるだけでなく、導光板22の入射面23に凸部39を設けることで更に光取り込み効率を改善する点に特徴を有する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a front view showing a
凸部39の形状は、出射装置21のリフレクタ32の開口形状に合わせ、開口部29が円形の場合は円錐形状または球面とし、矩形の場合は角錐形状とする。入射面23の凸部(以下、「入射凸部」ということがある)39は、角錘形状または円錐形状に形成される。入射凸部39の頂角θ1は、前記リフレクタ32の開き角φ1の2倍より大きくなるように構成される。また入射凸部39の底部の幅寸法T1は、リフレクタ32の入射面23に臨む端部の幅寸法T2より大きくなるように構成される。入射凸部39の頂点40は、封止体31に当接しない位置であって、リフレクタ32の入射面23に臨む端部29である開口部29より光源27側に配置される。リフレクタ32の入射面23に臨む端部29と、入射面23とが密着されて設けられる。本実施の形態では、入射凸部39は、リフレクタ32の斜面38で接するように配置される。このように出射装置21の開口稜線を入射面23の一部である入射凸部39の側壁に密着するように配置すると、入射面23で反射された光も出射装置21のリフレクタ32等の面で再反射されて最終的に導光板22に入るので光の漏れを最小にすることができる。
The shape of the
光が漏れないようにするためにはT1<T2として入射凸部39がリフレクタ32の中に完全に入ってしまうようして、残余の入射面23とリフレクタ32の端部を当接すれば良いが、T1=T2でないと、入射凸部39で無い部分も出射装置21の内側に入ってしまい、結合効率が下がる。入射凸部39の効果は、放射角θが大きいほど顕著になるので、放射角θが0に近い光については入射凸部39の有無はそれほど影響が無い。本実施の形態のように、T1>T2の場合には、入射凸部39の側面28に発光装置の開口部29表面が接触し、入射面23全体が入射凸部39で構成される。
In order to prevent light from leaking, it is sufficient to make the incident
入射凸部39は、導光板22を成型するときに上型と下型と接合面が入射凸部39の頂点40となるようにして一体的に成型することができる。入射凸部39は、その頂点40が出射装置21のリフレクタ32の内側までの開き角φ1を小さくすると導光板22に入射する光の角度が大きくなり入射された光は入射面23近傍での全反射が増え導光板22に閉じ込めやすくなる。
The incident
図12は、照明装置20aの他の例を示す図であって、一部を拡大して示す正面図である。リフレクタ32と入射凸部39との寸法関係によって、入射凸部39が円錐状などの頂点40を有する形状であると、その先端部分39aが封止体31に当接するおそれがあるので、その場合は図12に示すように、入射凸部39の先端部分39aをカットして平坦状にしてもよい。
FIG. 12 is a view showing another example of the
また本実施の形態では、2つの出射装置21を含んで構成される。他方の出射装置21aは、入射面23に対向する反対面26に設けられ、反対面26も入射面として機能するように構成される。これによって導光板22が比較的に長く、前述の第1の実施の形態の照明装置20aように一方の出射装置21からの光だけでは導光板22の長さに対して光量が不足している場合であっても、他方に出射装置21aを設けることによって、所望の光量を導光板22に入射させることができる。
Further, the present embodiment is configured to include two
このように本実施の形態では、入射面23は、リフレクタ32に向かって凸となる凸部39を有するので、このような入射凸部39を設けることによって、入射面23に入射する光の入射角度を大きくすることができ、導光板22に入射面23から入射した光を閉じこめることができる。これによって出射面24から出射される光の光量を多くすることができる。
As described above, in the present embodiment, the
次に、本発明の第3の実施の形態に関して説明する。図13は、本発明の第3の実施の形態の照明装置20bを示す正面図である。本実施の形態の照明装置20bは、前述の第1の実施の形態の照明装置20と類似しており、入射面23を光軸方向Xに対して、放射方向Z一方に向かって、拡径するようにテーパ状に形成される点に特徴を有する。換言すると、入射面23は、出射面24に臨むように傾斜して設けられる。出射装置21は、入射面23に対して、前述の各実施の形態と同様に設けられる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 13: is a front view which shows the illuminating
このように入射面23を傾斜させることによって、入射する光の光軸を底面25側に向かわせ、速やかに底面25で反射して出射面24から光が取り出せることができる。このような構成は、導光板22が短い場合、入射面23だけでなく、その反対側にも出射装置21を設けた場合などに有効である。
By inclining the
次に、本発明の第4の実施の形態に関して説明する。図14は、本発明の第4の実施の形態の照明装置20cを示す正面図である。本実施の形態の照明装置20cは、前述の第2の実施の形態の照明装置20aと類似しており、入射凸部39の軸線L2が底面25に交差するように入射凸部39が設けられる。したがって入射凸部39の形状は、光軸方向Xに対し非対称となる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is a front view showing an
このように入射凸部39の軸線L2を底面25に構成させることによって、入射凸部39の表面23を光軸方向Xに対して傾斜させることができる。これによって入射する光の光軸L3を底面25側に向かわせ、速やかに底面25で反射して出射面24から光が取り出せることができる。このような構成は、導光板22が短い場合、入射面23だけでなく、その反対側にも出射装置21を設けた場合などに有効である。
Thus, the
次に、本発明の第5の実施の形態に関して説明する。図15は、本発明の第5の実施の形態の照明装置20dを示す正面図である。本実施の形態の照明装置20dは、前述の第1の実施の形態の照明装置20と類似しており、リフレクタ32の入射面23に臨む端部29と、入射面23とが密着されて設けられる点に特徴を有する。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 15: is a front view which shows the illuminating
このようにリフレクタ32の入射面23に臨む端部29と、前記入射面23とが密着されて設けられることによって、リフレクタ32によって反射される光を、リフレクタ32と入射面23との間から漏れること防止し、確実に入射させることができる。また、出射装置21の表面全体が入射面23に密着する必要は無く、少なくともリフレクタ32の開口部29だけが密着してれば良い。
As described above, the
20,20a,20b,20c,20d 照明装置
21 出射装置
22 導光板
23 入射面
24 出射面
25 底面
27 光源
29 開口部
30 基板
31 封止体
32 リフレクタ
33 LEDチップ
38 斜面
39 入射凸部
20, 20a, 20b, 20c,
Claims (24)
前記出射手段は、
光源と、
光源が載置される載置台と、
透光性を有し、光源の外周を覆って光源を載置台上で一体的に封止する封止体と、
光反射性を有し、封止体と離間して、封止体を囲んで設けられ、光源から封止体を介して出射される光を反射して入射面に導くリフレクタとを含み、
前記導光手段は、
前記入射面に連なり、前記出射面に対向する底面と、
前記入射面、出射面および底面に連なり、互いに対向する2つの側面とを有し、
前記2つの側面は、前記底面から前記出射面に向かうにつれて互いに離反するようにテーパ状に形成され、
前記封止体は、光源から出射される光の出射面積を大きくする光散乱剤を含むことを特徴とする照明装置。 An illuminating device comprising: an emitting unit that emits light; and a light-transmitting unit that has translucency and has an incident surface on which light emitted from the emitting unit is incident and a light guide unit that is substantially perpendicular to the incident surface. And
The emitting means includes
A light source;
A mounting table on which the light source is mounted;
A sealing body that has translucency, covers the outer periphery of the light source, and integrally seals the light source on the mounting table;
A reflector having light reflectivity, provided apart from the sealing body, surrounding the sealing body, and reflecting light emitted from the light source via the sealing body to the incident surface;
The light guiding means includes
A bottom surface that is continuous with the entrance surface and faces the exit surface;
The incident surface, the emission surface and the bottom surface, and having two side surfaces facing each other,
The two side surfaces are formed in a tapered shape so as to be separated from each other toward the exit surface from the bottom surface,
The said sealing body contains the light-scattering agent which enlarges the output area of the light radiate | emitted from a light source, The illuminating device characterized by the above-mentioned.
前記出射手段は、
光源と、
光源が載置される載置台と、
透光性を有し、光源の外周を覆って光源を載置台上で一体的に封止する封止体と、
光反射性を有し、封止体と離間して、封止体を囲んで設けられ、光源から封止体を介して出射される光を反射して入射面に導くリフレクタであって、前記入射面における光源からの光の入射領域が、前記入射面より小さくなるように入射させるリフレクタとを含み、
前記導光手段は、
前記入射面に連なり、前記出射面に対向する底面と、
前記入射面、出射面および底面に連なり、互いに対向する2つの側面とを有し、
前記2つの側面は、前記底面から前記出射面に向かうにつれて互いに離反するようにテーパ状に形成され、
前記封止体は、光源から出射される光の出射面積を大きくする光散乱剤を含むことを特徴とする照明装置。 An illuminating device comprising: an emitting unit that emits light; and a light-transmitting unit that has translucency and has an incident surface on which light emitted from the emitting unit is incident and a light guide unit that is substantially perpendicular to the incident surface. And
The emitting means includes
A light source;
A mounting table on which the light source is mounted;
A sealing body that has translucency, covers the outer periphery of the light source, and integrally seals the light source on the mounting table;
A reflector having light reflectivity, provided to surround the sealing body and spaced from the sealing body, and reflects light emitted from the light source through the sealing body to guide the incident surface, An incident area of light from the light source on the incident surface includes a reflector that makes the incident area smaller than the incident surface;
The light guiding means includes
A bottom surface that is continuous with the entrance surface and faces the exit surface;
The incident surface, the emission surface and the bottom surface, and having two side surfaces facing each other,
The two side surfaces are formed in a tapered shape so as to be separated from each other toward the exit surface from the bottom surface,
The said sealing body contains the light-scattering agent which enlarges the output area of the light radiate | emitted from a light source, The illuminating device characterized by the above-mentioned.
樹脂から成るリフレクタ本体と、
前記リフレクタ本体の表面を覆い、銀またはアルミニウムから成るメッキ層とを含むことを特徴とする請求項1〜13のいずれか1つに記載の照明装置。 The reflector is
A reflector body made of resin;
The lighting device according to claim 1, further comprising: a plating layer that covers a surface of the reflector body and is made of silver or aluminum.
樹脂から成るリフレクタ本体と、
前記リフレクタ本体の表面を覆い、Mo(モリブデン)、W(タングステン)、Ti(チタン)またはそれらの共晶金属から成る下地層と、
下地層の表面を覆い、銀またはアルミニウムから成るメッキ層とを含むことを特徴とする請求項1〜13のいずれか1つに記載の照明装置。 The reflector is
A reflector body made of resin;
Covering the surface of the reflector body, and an underlayer made of Mo (molybdenum), W (tungsten), Ti (titanium) or their eutectic metal;
The lighting device according to claim 1, further comprising: a plating layer that covers a surface of the base layer and is made of silver or aluminum.
前記各発光ダイオードは、互いに等しい色の光を出射すること特徴とする請求項19に記載の照明装置。 The light source includes a plurality of light emitting diodes,
The lighting device according to claim 19, wherein each of the light emitting diodes emits light of the same color.
前記各発光ダイオードのうち、少なくとも1の発光ダイオードが、他の発光ダイオードと異なる色の光を出射すること特徴とする請求項19に記載の照明装置。 The light source includes a plurality of light emitting diodes,
The lighting device according to claim 19, wherein at least one of the light emitting diodes emits light having a color different from that of the other light emitting diodes.
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