JP5552621B2 - 線状光源装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ファクシミリ、複写機、イメージスキャナ、バーコードリーダなどに使用する画像読取装置の照明用光源や液晶パネルの導光板を使用したバックライトのエッジ照明用光源などに用いられる線状光源装置に関する。
従来、ファクシミリなどの画像読取装置において、線状光源装置として特許文献1に記載されるものが知られていた。
図8は、従来に係る線状光源装置100の説明図であり、円柱状の導光体120の長手方向に沿った断面図である。
従来の線状光源装置100は、円柱状の導光体120と、該導光体120の長手方向における一端面121に対向させた光源110と、該導光体120の長手方向における他端面122に配置された反射板126と、を備える。
該導光体120には、その長手方向に沿って伸びる外面に溝124が設けられる。該溝124は、切り込み方向が導光体3の軸方向と直交するように構成される。
光源110は、基板111に載置された発光ダイオード112と、その外周を封止する半球状の封止体113と、を備える。
発光ダイオード112からの出射光は、透光性を有する封止体113を透過して、導光体120の一端面121に向かって出射され、該導光体120の一端面121から導光体120の内部に取り込まれる。
導光体120に取り込まれた光は、導光体120の内部で反射を繰り返し、溝124の傾斜した面に反射され、導光体120の溝124に対向する面(出射面123)から出射される。
導光体120に取り込まれた光の一部は、導光体120から出射されず、導光体120の他端面122に至る光がある。この光は、他端面122に配置された反射体126によって、一端面121に向かって反射され、溝124に反射されて出射面123から出射される。
このように、導光体120の出射面123からは、導光体120の長手方向に沿って線状に出射光が出射される。
特開平09−163080号公報
従来に係る線状光源装置100は、画像読取装置の用途において、CCDセンサーなどの電子受光素子(不図示)が用いられ、線状光源装置1からの線状の出射光を電子受光素子(不図示)により受光する。
例えばカラー印刷された媒体を、電子受光素子(不図示)によってカラーとして認識するためには、線状光源装置100からの出射光を、白色光もしくは白色に近似した光(擬似白色光ともいう)にする必要がある。
擬似白色光を出射する光源について、図9(a)を用いて説明する。図9の光源210は、基板211上に、波長450nm近傍にピーク波長を有する青色発光ダイオード212を備え、この青色発光ダイオード212を封止体213で封止している。この封止体213には、380nm〜490nmからの光によって励起される蛍光体が封入されており、この蛍光体は、励起されることで、500nm〜800nm付近の波長域の黄色光を出射する。
従って、光源210からは、青色発光ダイオードからの青色光と、この青色光によって励起された蛍光体からの黄色光との、混色された白色に近似した擬似白色光が出射される。
このような光源210を線状光源装置の光源として用いるためには、図9(a)に示すように、導光体220の一端面221に出射光を出射するように光源210が配置される。このように、構成された線状光源装置は210から、導光体220の長手方向に伸びる線状光を得ることができる。
ところが、光源210を備えた線状光源装置200を用いて、カラー媒体(不図示)を読み取ろうとすると、電子受光素子(不図示)によるカラー媒体の読取結果が、導光体220の長手方向において、導光体220の一端面221近傍からの出射光が照射された部分と、導光体220の他端面222近傍からの出射光が照射された部分とで、色調が異なってしまう問題があった。
これは、線状光源装置200からの出射光の色度に起因する。この点について、図9を用いて説明する。
図9(a)は、光源210が擬似白色光を出射する線状光源装置200を示してある。線状光源装置200は、光源210と、この光源210からの出射光を一端面221に出射される導光体220と、該導光体220の長手方向における他端面222に配置された反射板226と、を備える。
光源210には、基板211上に設けられた青色発光ダイオード212と、この発光ダイオード212を蛍光体と共に封止した封止体213と、を備える。この蛍光体は、青色発光ダイオード212からの出射光L8によって励起され、その励起光L9が500nm〜800nmである。
導光体220には、その長手方向に沿って伸びる外面に溝224が設けられる。この溝224は、切り込み方向が導光体220の軸方向と直交するように構成される。
光源210からの出射光は、青色発光ダイオード212からの光L8と、蛍光体からの光L9とが混色されて出射され、導光体220の一端面221から入射される。導光体220の内部では、光源210からの出射光が溝224で反射されて、溝224に対向する出射面から出射される。このように、導光体220の長手方向に伸びる出射面からは、光源210からの出射光が導光体220の長手方向に進むに従って、溝224に順次反射されていき、線状に出射された線状光が得られる。
また、溝224に反射されずに、導光体220の他端面222に至った光は、他端面222に配置された反射板226によって一端面221に向かって反射されて、溝224に反射されることで導光体220から出射される。
このように導光体220の出射面からの線状光を、導光体220の長手方向における各位置での分光分布を測定し、その結果を示したのが図9(b)である。
なお、その測定方法は、光源210から光を出射した状態で、導光体220の出射面(溝224に対向する面)から10mm離れた位置に分光光度計を配置し、その分光光度計によって導光体220からの出射光を測定した。なお、その測定箇所は、全長320mmの導光体220の長手方向において、図9(a)に示すように、その中央位置を0mm位置(図9(b)及び図9(c)における「Position:0mm」に対応)とし、その中央位置から光源210側に75mm移動した位置を−75mm位置(図9(b)及び図9(c)における「Position:−75mm」に対応)とし、さらに、中央位置から光源210側に150mm移動した位置を−150mm位置(図9(b)及び図9(c)における「Position:−150mm」に対応)としている。また、導光体220の中央位置から他端面220側に75mm移動した位置を75mm位置(図9(b)及び図9(c)における「Position:75mm」に対応)にし、さらに中央位置から他端面220側に150mm移動した位置を150mm位置(図9(b)及び図9(c)における「Position:150mm」に対応)としている。
カラー媒体を読み取る場合、導光体220からの光は擬似白色光が用いられ、図9(a)の線状光源装置200の擬似白色光は、主に青色発光ダイオード212からの青色光L8と、封止体213中の蛍光体からの励起光(黄色光)L9とを混色することで得られる。従って、図9(b)の測定結果では、青色光を示す波長450nm近傍の光と、黄色光を示す波長580nm近傍の光とに着目し、各測定位置での波長450nm近傍の強度と、波長580nm近傍の光とを線で結んで図示している。図9(b)に示すように、波長450nm近傍の光は、導光体220の一端面221側(図9(b)におけるPosition:−150mm)から中央(図9(b)におけるPosition0mm)に向かうに従って、強度が低下しているが、中央(図9(b)におけるPosition0mm)から他端面222側(図9(b)におけるPosition150mm)の間は、他端面222に配置された反射板226からの反射光が導光体220から出射されることで、強度が略一定になっている。また、波長580近傍の光も、導光体220の一端面221側(図9(b)におけるPosition:−150mm)から中央(図9(b)におけるPosition0mm)に向かうに従って、強度が低下しているが、中央(図9(b)におけるPosition0mm)から他端面222側(図9(b)におけるPosition150mm)の間は、他端面222に配置された反射板226からの反射光によって、強度が略一定になっている。
このような強度低下は、電子受光素子(不図示)を備えた画像読取装置(不図示)によって、ソフト上で補正することができる。例えば、波長580nm近傍の光を、導光体220の長手方向において均一になるように補正することができる。図9(c)は、図9(b)の結果を、各位置において、波長580nm近傍の光を基準として、その他の波長を相対強度で示した図である。
図9(c)を見ると、波長580nm近傍の光が、導光体220の長手方向において均一な強度を示しているのに対し、波長450nm近傍の強度は、導光体220の一端面221側(図9(c)におけるPosition:−150mm)から他端面220側(図9(c)におけるPosition150mm)に向かうに従って、波長580nm近傍の強度に比べて低下している。
これは、導光体220の長手方向において、一端面221側での色度(この場合、青色の強度と黄色の強度とのバランス)と、他端面222側での色度とが異なっていることを示している。
このように、導光体220の長手方向において色度が異なってしまうのは、光源210からの光が混色光であって、その混色光を導光体220の溝224で反射させて出射面から出射しているためと推測される。光源210からの光は、波長450nm近傍の光と、波長580nm近傍の光との混色光であり、各波長での臨界反射角度は、導光体がポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)の場合、波長450nmの臨界反射角度が41.7°であり、波長580nmの臨界反射角度が42.2°であり、両者は異なっている。
このため、導光体220の一端面221側の溝では、波長450nmの光が、臨界反射角以上で入射されることで反射されて、出射面から出射されているにもかかわらず、波長580nmの光が臨界反射角未満で入射されていることで反射されず、出射面から出射されないことが生じる。従って、光源210からの光が混色光であって、導光体220の出射面からは溝224からの反射光が出射されることから、導光体220の長手方向において色度が異なってしまったものと推測される。
画像読取装置(不図示)のソフト上で、別の波長、例えば450nm近傍の光が、導光体220の長手方向において均一になるように補正することも可能である。しかしながら、その場合、波長580nm近傍の強度は、導光体220の一端面221側(図9(c)におけるPosition:−150mm)から他端面220側(図9(c)におけるPosition150mm)に向かうに従って、波長450nm近傍の強度に比べて上昇してしまう。従って、画像読取装置(不図示)のソフト上で補正しようとも、導光体220の長手方向において、一端面221側での色度(この場合、青色の強度と黄色の強度とのバランス)と、他端面222側での色度とが異なる問題は解決できない。
カラー媒体は、導光体220からの線状光を照射されたときに、その線状光の長手方向において色度が異なっているために、電子受光素子(不図示)による読取結果で色調が異なってしまったものと考えられる。
そこで、本発明の目的は、光体の長手方向における各位置での色度の差を抑制した線状光源装置を提供することである。
第1の発明に係る線状光源装置は、封止体に封止された発光ダイオードと、この発光ダイオードを一端に配置した棒状であり、その長手方向に沿って溝が設けられた導光体と、を備えた線状光源装置において、前記発光ダイオードは、380nm〜490nmにピーク波長を有する発光ダイオードで構成し、前記溝に対向し、且つ、前記導光体の長手方向に沿って伸びるように反射体を配置し、前記溝と前記反射体との間に前記発光ダイオードのピーク波長より長波長の光を出射する蛍光膜を設け、前記蛍光膜を、その濃度が前記導光体の長手方向において均一になるように構成したことを特徴とする。
第2の発明に係る線状光源装置は、封止体に封止された発光ダイオードと、この発光ダイオードを一端に配置した棒状であり、その長手方向に沿って溝が設けられた導光体と、を備えた線状光源装置において、前記発光ダイオードは、380nm〜490nmにピーク波長を有する発光ダイオードで構成し、前記溝に対向し、且つ、前記導光体の長手方向に沿って伸びるように反射体を配置し、前記溝と前記反射体との間に前記発光ダイオードのピーク波長より長波長の光を出射する蛍光膜を設け、前記封止体に、前記発光ダイオードのピーク波長より長波長の光を出射する蛍光体を封入し、前記蛍光膜を、前記発光ダイオードから遠くなるにつれて、その濃度が低くなるように構成したことを特徴とする。
第3の発明に係る線状光源装置は、第の発明において、前記発光ダイオードを、前記導光体の長手方向における両端に設け、前記蛍光膜の濃度が低くなる位置が、前記導光体の長手方向における中央であることを特徴とする
本発明に係る線状光源装置は、導光体の長手方向における各位置での色度の差を抑制することができる。
本発明の第1の実施例に係る光源装置の説明図である。 本発明の第1の実施例に係る光源装置の説明図である。 本発明の第2の実施例に係る光源装置の説明図である。 本発明の第3の実施例に係る光源装置の説明図である。 本発明の第4の実施例に係る光源装置の説明図である。 本発明の第5の実施例に係る光源装置の説明図である。 実験結果の説明図である。 従来に係る光源装置の説明図である。 課題を説明するための説明図である。
図1及び図2は、本発明の第1の実施例に係る線状光源装置1の説明図である。
図1(a)は、導光体3の長手方向に沿った断面図であり、図1(b)は、導光体3からの線状光において、異なる波長の強度分布を示した図である。
図2は、図1(a)の導光体3の長手方向に対して直交する断面図(図1(a)のA−A断面図)である。
なお、図2には、図1に示したものと同じものに、同一の符号が付されている。
線状光源装置1は、長手方向に沿った外面に溝31が設けられた導光体3と、該導光体3の長手方向の一端面33に対向する光源2と、該導光体3の長手方向の他端面34に対向する反射板6と、該溝31に対向した反射面を備えた反射体4と、を備え、該導光体3の溝31と反射体4の反射面との間に蛍光膜5が設けられる。
導光体3の外面に設けられる溝31形状は種々あるが、第1の実施例においては、例えば導光体3の軸方向に直交する方向(図1(a)における紙面奥手前方向)に切り込んで形成される。このような溝31は、導光体3の長手方向に沿って複数設けられる。
導光体3において、溝31が対向する外面(出射面32)は、溝31で反射された光が集光されるように円弧状に形成され(図2参照)、該円弧状の出射面32が導光体3の長手方向に沿った外面に設けられる。これにより、導光体3全体は、略円柱の棒状で構成される。
導光体3を構成する部材としては、例えばアクリル樹脂,ポリエステル樹脂又はポリカーボネート樹脂のような透光性部材が用いられる。
導光体3の長手方向の一端面33には、図1(a)に示すように、光源2が対向するように設けられる。
第1の実施例に用いられる光源2は、380nm〜490nmにピーク波長を有する紫色又は青色発光ダイオード22が基板21上に設けられ、この発光ダイオード22を封止する半球状の封止体23が設けられ、その封止体23を取り囲むように円錐状の反射面を有する反射鏡24が設けられることで、構成される。
第1の実施例に用いられる封止体23には、発光ダイオード22からの光を透過する例えばシリコーンからなる樹脂部材で構成され、その内部に蛍光体が封入されていない。従って、光源2は、封止体23から紫色又は青色発光ダイオード22からの光、すなわち380nm〜490nmにピーク波長を有する光が出射される。
導光体3の長手方向の他端面34には、反射体6が設けられる。この反射体6は、反射面を備え、光源2からの光が導光体3内部で導光されて、他端面34に至った光を、再度導光体3の内部で導光されるように、その反射面が他端面34に対向配置される。
導光体3の溝31には、溝31を通過した光を導光体3に戻すように、反射体4が設けられる。反射体4には、導光体3の長手方向に沿って溝31に対向するように、反射面が設けられる。
反射体4の反射面上には、導光体3の長手方向に沿って伸びるように、蛍光膜5が設けられる。蛍光膜5は、380nm〜490nmの波長域の光で励起される蛍光体の膜であって、励起されることで紫色又は青色発光ダイオードのピーク波長より長波長の例えば500nm〜800nm付近の波長域の光を出射するものである。
この蛍光膜5の膜厚(図1における紙面上方の厚み)は、導光体3の長手方向において均一になるように設けられる。なお、第1の実施例における蛍光膜5には、蛍光体以外の物質を含まない例として示しており、従って、導光体3の長手方向において、均一の膜厚になるように設けられるということは、均一の濃度になるように設けられたという意味でもある。
蛍光膜5を構成する蛍光体としては、黄色蛍光体や緑色蛍光体を用いることができる。黄色蛍光体の具体例を挙げると、(Y,Gd)Al12:Ce、TbAl12:Ce、(Sr,Ba)Si(O,Cl):Eu、SrSi(O、Cl):Euなどがある。また、緑色蛍光体の具体例を挙げると、CaScSi12:Ce、Sr−SiON:Eu、Y(Al,Ga)12:Ce、ZnS:Cu,Al、BaMgAl1017:Eu,Mn、SrAl:Euなどがある。
上述した第1の実施例に係る線状光源装置1は、図示しない電源装置から光源2に給電されることで、導光体3の長手方向に沿った線状の出射光を、導光体3の出射面32から出射させる。線状光源装置1が線状の出射光を出射するまでについて説明する。
光源2は、給電されることにより、紫色又は青色発光ダイオード22から380nm〜490nmにピーク波長を有する光が出射される(なお、第1の実施例においては、この発光ダイオード光22からの光を、LED光として以下に記載する)。封止体23は、蛍光体が封入されていないので、LED光をそのまま通過させる。封止体23を通過したLED光は、導光体3の一端面33を照射するものもあるが、一部には、封止体23を取り囲む反射鏡24の反射面を介して導光体3の一端面33を照射するものもある。
このように、光源2からの出射光は、導光体3の長手方向における一端面33を照射し、この一端面33から導光体3の内部に取り込まれる。
導光体3の内部に取り込まれたLED光は、導光体3の長手方向に向かうにつれて、溝31に順次反射されて、出射面32から出射される。このLED光の強度は、導光体3の長手方向において、図1(b)のL1に示すように、導光体3の一端面33側から他端面34側に向かうにつれて、その強度を低下させる。
LED光は、導光体3の内部において、溝31に反射されて出射面32から出射されるが、溝31を通過して蛍光膜5に向かう光も存在する。蛍光膜5は、溝31を通過したLED光によって励起され、その500nm〜800nm付近の波長域の励起光が溝31を通過して導光体3の出射面32から出射される(なお、第1の実施例においては、この蛍光膜5からの光を、励起光として以下に記載する)。
溝31を通過するLED光は、導光体3の長手方向において、溝31に反射されたLED光の強度分布に比例するので、図1(b)のL1の強度分布に比例している。
励起光は、濃度に比例した強度を有するが、第1の実施例に係る蛍光膜5は、導光体3の長手方向において、その膜厚が均一になるように設けられるので、膜厚(=濃度)に起因する強度分布は生じない。また、励起光は、LED光の強度に比例した強度を有する。
従って、第1の実施例では、励起光は、導光体3の長手方向において、溝31を通過したLED光の強度分布に比例した強度分布を有する。前述のように、溝31を通過したLED光の強度分布が、溝31に反射されたLED光の強度分布に比例することから、第1の実施例では、励起光は、図1(b)に示すように、溝31に反射されたLED光の強度分布L1に比例した、L2の強度分布を有する。
なお、蛍光膜5を照射したLED光は、蛍光膜5を励起した後、その一部が蛍光膜5を通過して、反射体4の反射面で反射されるものもある。反射面で反射されたLED光は、再度溝31を通過し、出射面32から出射されるが、前述した溝31に反射されて出射面32から出射されたLED光に比べて、その強度は数%と低い。このため、出射面32からのLED光において、反射面で反射されたLED光の影響は小さく、図1(b)の強度分布L1は殆んど変わらない。
このため、第1の実施例では、溝31で反射されたLED光のみを使って説明を続ける。
LED光は、溝31で反射されて、図2に示すように、円弧状の出射面32によって集光されて、集光光OBとして出射される。
また励起光は、LED光で励起されたとき、拡散光となって導光体3の溝31から内部に入射されるが、円弧状の出射面32によって集光されて、集光光OBとして出射される。
両集光光OBは、不図示のカラー媒体上で集光される。
以上のことから、第1の実施例に係る線状光源装置1は、その導光体3の出射面32から出射される線状光が、LED光(380nm〜490nmにピーク波長を有する光)と、励起光(500nm〜800nm付近に波長域を有する光)との混色光であり、両者の光の強度分布を、導光体3の長手方向において、比例したものにすることができる。これにより、第1の実施例に係る線状光源装置1は、導光体3の長手方向における各位置での色度の差を抑制することができる。
なお、本発明においては、図1(a)に示すように、導光体3の他端面34に反射板6を配置していることから、他端面34に至ったLED光は反射板6によって反射される。反射板6によって反射された反射光は、LED光を反射していることから、LED光と同じ波長を有するので、図1(b)のLED光の照度分布に重畳される。このとき、図9(b)の450nm近傍の強度分布に示したように、本発明においても、導光体3の一端面33から中央までに徐々に強度が低下して、中央から他端面34までの間で強度が略平行の強度分布になる。蛍光膜5は、LED光に励起されると共に、反射光によっても励起されることから、蛍光膜5からの励起光の照度分布は、LED光と反射光に比例することになり、図9(b)の450nm近傍の強度分布のように、導光体3の一端面33から中央までに徐々に強度が低下して、中央から他端面34までの間で強度が略平行の強度分布になる。従って、本発明のように他端面34に反射板6が配置されても、LED光と反射光との重畳された光の強度分布と、励起光の強度分布とは比例することになり、導光体3の長手方向における各位置での色度の差を抑制することができる。
第1の実施例では、蛍光膜5を、反射体4の反射面上に設けたが、それ以外の位置に設けた例を、第2の実施例にとして説明する。
図3は、第2の実施例に係る線状光源装置1の説明図である。
図3(a)は、導光体3の長手方向に沿った断面であり、光源2側を示した一部断面図である。図3(b)は、図3(a)の点線の丸で囲った部分の拡大図である。
なお、図3には、図1に示したものと同じものに、同一の符号が付されている。
図3に示す線状光源装置1は、蛍光膜5が溝31の外面に設けられた点で、図1に示す線状光源装置1と相違する。
図3の第2の実施例の説明として、図1で示した第1の実施例の説明と共通する部分は省略し、図1との相違点について述べる。
導光体3の溝31の外面には、導光体4の長手方向に沿って伸びるように、蛍光膜5が設けられる。蛍光膜5は、380nm〜490nmの波長域の光で励起される蛍光体の膜であって、励起されることで紫色又は青色発光ダイオードのピーク波長より長波長の例えば500nm〜800nm付近の波長域の光を出射するものである。
この蛍光膜5の膜厚は、溝31の形状に対応して均一な膜厚になるように構成される。具体的には、図3(b)に示すように、溝31が導光体3の長手方向に対して傾斜した面の位置では、その傾斜した面の法線方向の膜厚NL1と、溝31が導光体3の長手方向に対して平行な面の位置では、その平行な面の法線方向NL2の膜厚とが、一致するように均一に設けられる。なお、第2の実施例における蛍光膜5には、蛍光体以外の物質を含まない例として示しており、従って、導光体3の長手方向において、均一の膜厚になるように設けられるということは、均一の濃度になるように設けられたという意味でもある。
第2の実施例の線状光源装置1のように、蛍光膜5を溝31の外面に設けた構成であっても、第1の実施例の線状光源装置1と同様の作用・効果を得ることができる。
なお、蛍光膜5は、導光体3の出射面32側に設けることも考えられるが、前述のように、その励起光が拡散光となるので、不図示のカラー媒質上で集光させることができず、強度不足となる問題がある。従って、本発明に係る線状光源装置1は、第1の実施例や第2の実施例のように、蛍光膜5を導光体3の溝31と反射体4の反射面との間に設ける必要がある。
上述のように、第1の実施例及び第2の実施例では、封止体23の内部に蛍光体を封入しない場合の構成を示した。
次に、封止体の内部に蛍光体を封入した例を、第3の実施例として説明する。
図4は、本発明の第3の実施例に係る線状光源装置1の説明図である。
図4(a)は、導光体3の長手方向に沿った断面図であり、図4(b)は、導光体3からの線状光において、異なる波長の強度分布を示した図である。なお、第3の実施例に係る線状光源装置1の説明においては、具備される導光体3の長手方向に対して直交する断面の図が図2と同一であることから、図2も引用して説明する。
なお、図4には、図1に示したものと同じものに、同一の符号が付されている。
線状光源装置1は、長手方向に沿った外面に溝31が設けられた導光体3と、該導光体3の長手方向の一端面33に対向する光源2と、該溝31に対向した反射面を備えた反射体4と、該導光体3の長手方向の他端面34に対向する反射板6と、を備え、該導光体3の溝31と反射体4の反射面との間に蛍光膜51が設けられる。
導光体3の外面に設けられる溝31形状は種々あるが、第1の実施例においては、例えば導光体3の軸方向に直交する方向(図4における紙面奥手前方向)に切り込んで形成される。このような溝31は、導光体3の長手方向に沿って複数設けられる。
導光体3において、溝31が対向する外面(出射面32)は、溝31で反射された光が集光されるように円弧状に形成され(図2参照)、該円弧状の出射面32が導光体3の長手方向に沿った外面に設けられる。これにより、導光体3全体は、略円柱の棒状で構成される。
導光体3を構成する部材としては、例えばアクリル樹脂,ポリエステル樹脂又はポリカーボネート樹脂のような透光性部材が用いられる。
導光体3の長手方向の一端面33には、図4(a)に示すように、光源2が対向するように設けられる。
第3の実施例に用いられる光源2は、380nm〜490nmにピーク波長を有する紫色又は青色発光ダイオード22が基板21上に設けられ、この発光ダイオード22を封止する半球状の封止体231が設けられ、その封止体231を取り囲むように円錐状の反射面を有する反射鏡24が設けられることで、構成される。
第3の実施例に用いられる封止体231には、発光ダイオード22からの光を透過する例えばシリコーンからなる樹脂部材で構成され、その内部に蛍光体が封入される。
封止体231中の蛍光体は、380nm〜490nmの波長域の光で励起される蛍光体であって、励起されることで紫色又は青色発光ダイオードのピーク波長より長波長の例えば500nm〜800nm付近の波長域の光を出射するものである。
従って、光源2は、封止体231から紫色又は青色発光ダイオード22からの光、すなわち380nm〜490nmにピーク波長を有する光と、蛍光体の励起光、すなわち500nm〜800nm付近の波長域の光との混色光が出射される。
封止体231中の蛍光体としては、黄色蛍光体や緑色蛍光体を用いることができる。黄色蛍光体の具体例を挙げると、(Y,Gd)Al12:Ce、TbAl12:Ce、(Sr,Ba)Si(O,Cl):Eu、SrSi(O、Cl):Euなどがある。また、緑色蛍光体の具体例を挙げると、CaScSi12:Ce、Sr−SiON:Eu、Y(Al,Ga)12:Ce、ZnS:Cu,Al、BaMgAl1017:Eu,Mn、SrAl:Euなどがある。
導光体3の長手方向の他端面34には、反射体6が設けられる。この反射体6は、反射面を備え、光源2からの光が導光体3内部で導光されて、他端面34に至った光を、再度導光体3の内部で導光されるように、その反射面が他端面34に対向配置される。
導光体3の溝31には、溝31を通過した光を導光体3に戻すように、反射体4が設けられる。反射体4には、導光体3の長手方向に沿って溝31に対向するように、反射面が設けられる。
反射体4の反射面上には、導光体3の長手方向に沿って伸びるように、蛍光膜51が設けられる。蛍光膜51は、380nm〜490nmの波長域の光で励起される蛍光体の膜であって、励起されることで紫色又は青色発光ダイオードのピーク波長より長波長の例えば500nm〜800nm付近の波長域の光を出射するものである。
この蛍光膜51の膜厚(図4(a)における紙面上方の厚み)は、導光体3の長手方向において、一端面33側の厚みが他端面34に向かうにつれて、薄くなるように設けられる。なお、第3の実施例における蛍光膜51には、蛍光体以外の物質を含まない例として示しており、従って、導光体3の長手方向において、一端面33の厚みが他端面34に向かうにつれて薄くなるように設けられるということは、一端面33の濃度が他端面34に向かうにつれて低下するように設けられたという意味でもある。
蛍光膜51を構成する蛍光体としては、封止体231中の蛍光体と同一のものを用いることができる。
上述した第3の実施例に係る線状光源装置1は、図示しない電源装置から光源2に給電されることで、導光体3の長手方向に沿った線状の出射光を、導光体3の出射面32から出射させる。線状光源装置1が線状の出射光を出射するまでについて説明する。
なお、説明の都合上、図9(b)及び図9(c)を引用する。
光源2は、給電されることにより、紫色又は青色発光ダイオード22から380nm〜490nmにピーク波長を有する光が出射される(なお、第3の実施例においては、この発光ダイオード光22からの光を、LED光として以下に記載する)。封止体231は、蛍光体が封入されているので、LED光によって、蛍光体が励起されて500nm〜800nm付近の波長域の励起光が生じる(なお、第3の実施例においては、この蛍光体からの励起光を第1の励起光として以下に記載する)。これにより、封止体231からは、LED光と第1の励起光とが出射される。この両光は、導光体3の一端面33を照射するものもあるが、一部には、封止体23を取り囲む反射鏡24の反射面を介して導光体3の一端面33を照射するものもある。
このように、光源2からの出射光は、導光体3の長手方向における一端面33を照射し、この一端面33から導光体3の内部に取り込まれる。
導光体3の内部に取り込まれた光のうち、第1の励起光は、導光体3の長手方向に向かうにつれて、溝31に順次反射されて、出射面32から出射される。この第1の励起光は、導光体3の長手方向において、導光体3の一端面33側から他端面34側に向かうにつれて、その強度を低下させる。
第1の励起光の一部は、導光体3の他端面34に至って、反射板6によって反射され、その反射光は、導光体3の他端面34側で出射される。このため、導光体3から出射される第1の励起光の強度分布は、図9(b)の波長580nm近傍の強度分布のように、導光体3の一端面33側から中央までに順次その強度を低下させ、中央から他端面34側までの間は略一定の強度を有する。
また、導光体3の内部に取り込まれた光のうち、LED光は、導光体3の長手方向に向かうにつれて、溝31に順次反射されて、出射面32から出射される。このLED光は、導光体3の長手方向において、導光体3の一端面33側から他端面34側に向かうにつれて、その強度を低下させる。
LED光の一部は、導光体3の他端面34に至って、反射板6によって反射され、その反射光は、導光体3の他端面34側で出射される。このため、導光体3から出射されるLED光の強度分布は、図9(b)の波長450nm近傍の強度分布のように、導光体3の一端面33側から中央までに順次その強度を低下させ、中央から他端面34側までの間は略一定の強度を有する。
このLED光の強度分布L1を、第1の励起光の強度分布L32を基準として図示すると、図4(b)に示すようになる。第1の励起光の強度分布L32が導光体3の長手方向において同一の強度を有するのに対して、LED光の強度分布L1は、導光体3の一端面33から他端面34に向かうに従って低下する。これは、図9(c)で示した波長450nm近傍の強度分布と波長580nm近傍の強度分布との関係と同じである。
LED光は、導光体3の内部において、溝31に反射されて出射面32から出射されるが、溝31を通過して蛍光膜51に向かう光も存在する。蛍光膜51は、溝31を通過したLED光によって励起され、その500nm〜800nm付近の波長域の励起光が溝31を通過して導光体3の出射面32から出射される(なお、第3の実施例においては、この蛍光膜51からの光を、第2の励起光として以下に記載する)。
溝31を通過するLED光は、導光体3の長手方向において、溝31に反射されたLED光の強度分布L1に比例するので、図4(b)のL1の強度分布に比例している。
第2の励起光は、濃度に比例した強度を有する。第3の実施例に係る蛍光膜51は、導光体3の長手方向において、その膜厚が一端面33側から他端面34側に向かうにつれて薄くなるので、膜厚(=濃度)に起因する強度分布が生じる。また、蛍光膜51からの励起光は、LED光に比例した強度を有する。
従って、第3の実施例では、第2の励起光は、導光体3の長手方向において、溝31を通過したLED光の強度分布L1に比例した強度と、蛍光膜51の膜厚に比例した強度とからなる。前述のように、溝31を通過したLED光の強度分布が、溝31に反射されたLED光の強度分布L1に比例することから、又、蛍光膜51の膜厚が一端面33から他端面34に向かうにつれて薄くなることから(すなわち、発光ダイオード22から遠くなるにつれて蛍光膜の濃度が薄くなることから)、第3の実施例での第2の励起光は、図4(b)に示すように、溝31に反射されたLED光の強度分布L1に比べて、蛍光膜51の膜厚が一端面33から他端面34に向かうにつれて薄くなる分、他端面34側の強度が低下した強度分布L31を有する。
なお、蛍光膜51を照射したLED光は、蛍光膜5を励起した後、その一部が蛍光膜5を通過して、反射体4の反射面で反射されるものもある。反射面で反射されたLED光は、再度溝31を通過し、出射面32から出射されるが、前述した溝31に反射されて出射面32から出射されたLED光に比べて、その強度は数%と低い。このため、出射面32からのLED光において、反射面で反射されたLED光の影響は小さく、図1(b)の強度分布L1は殆んど変わらない。
また、第1の励起光は、溝31で反射されるものもあるが、その一部が溝31を通過して蛍光膜51を照射するものがある。蛍光膜51を照射した第1の励起光は、蛍光膜51の表面で拡散されるものもあり、蛍光膜51を通過して反射面で反射されるものもある。このように、拡散された、又は、反射された第1の励起光は、再度溝31を通過し、出射面32から出射されるが、前述した溝31に反射されて出射面32から出射された第1の励起光に比べ、その強度は数%と低い。このため、出射面32からの第1の励起光において、拡散された、又は、反射された励起光の影響は小さく、図4(b)の強度分布L32は殆んど変わらない。
これらのため、第3の実施例では、溝31で反射されたLED光のみを使って、又、溝31で反射された第1の励起光のみを使って、説明を続ける。
LED光と第1の励起光とは、溝31で反射されて、図2に示すように、円弧状の出射面32によって集光されて、集光光OBとして出射される。
また第2の励起光は、LED光で励起されたとき、拡散光となって導光体3の溝31から内部に入射されるが、円弧状の出射面32によって集光されて、集光光OBとして出射される。
両集光光OBは、不図示のカラー媒体上で集光される。
このように、導光体3の出射面32から出射される線状光は、光源からのLED光(380nm〜490nmの光)と、第1及び第2の励起光(500nm〜800nm付近の波長域の光)との混色光となる。従って、出射面32からの出射光において、500nm〜800nm付近の波長域の光の強度分布は、図4(b)に示すように、第1の励起光の強度分布L32と、第2の励起光の強度分布L31との積算となり、一端面33側においてLED光の強度分布L1の強度に対する強度分布L31の強度比は、LED光の強度分布L1の強度に対する強度分布L32の強度比より高いので、両者を積算することで、強度分布L1に比例したL33の強度分布を形成することができる。
以上のことから、第3の実施例に係る線状光源装置1は、その導光体3の出射面32から出射される線状光が、LED光(380nm〜490nmにピーク波長を有する光)と、第1及び第2の励起光(500nm〜800nm付近に波長域を有する光)との混色光であり、両者の光の強度分布を、導光体3の長手方向において、比例したものにすることができる。これにより、第3の実施例に係る線状光源装置1は、導光体3の長手方向における各位置での色度の差を抑制することができる。
なお、第3の実施例では、蛍光膜51を反射体4の反射面上に設けたが、図3のように、溝31の外面上に蛍光膜51を設けても構わない。この場合、蛍光膜51の膜厚は、溝31の形状に対応して、一端面33から他端面34に向かうにつれて膜厚が薄くなるように構成される。具体的には、図3(b)に示すように、溝31が導光体3の長手方向に対して平行な面の位置では、その平行な面の法線方向の膜厚NL2に比べて、導光体3の他端面34側の溝31の傾斜した面の位置では、その傾斜した面の法線方向の膜厚NL1が薄くなるように設けられる。なお、この場合においても、蛍光体以外の物質を含まない例を示しており、従って、導光体3の長手方向において、一端面33の厚みが他端面34に向かうにつれて薄くなるように設けられるということは、一端面33の濃度が他端面34に向かうに従って低下するように設けられたという意味でもある。
なお、蛍光膜51は、導光体3の出射面32側に設けることも考えられるが、前述のように、その第2の励起光が拡散光となるので、不図示のカラー媒質上で集光させることができず、強度不足となる問題がある。従って、本発明に係る線状光源装置1は、第3の実施例のように、蛍光膜51を光体3の溝31と反射体4の反射面との間に設ける必要がある。
第1及び第2の実施例では、封止体23に蛍光体を含まない光源2を備え、この光源2を導光体3の一端面33側に設けた例を示した。
次に、この光源を、導光体3の一端面33側と他端面34側とに、それぞれ設けた例として、第4の実施例を説明する。
図5は、本発明の第4の実施例に係る線状光源装置1の説明図である。
図5(a)は、導光体3の長手方向に沿った断面図であり、図5(b)は、導光体3からの線状光において、異なる波長の強度分布を示した図である。なお、第4の実施例に係る線状光源装置1の説明においては、具備される導光体3の長手方向に対して直交する断面の図が図2と同一であることから、図2も引用して説明する。
なお、図5には、図1に示したものと同じものに、同一の符号が付されている。
図5に示す線状光源装置1は、一方の光源2aが導光体3の一端面33側に設けられた点と、反射板を設けない点と、他方の光源2bが導光体3の他端面34側に設けられた点とで、図1に示す線状光源装置1と相違する。
図5の第4の実施例の説明として、図1で示した第1の実施例の説明と共通する部分は省略し、図1との相違点について述べる。
導光体3の長手方向の一端面33には、図5(a)に示すように、一方の光源2aが対向するように設けられる。
また、導光体3の長手方向の他端面34には、他方の光源2aが対向するように設けられる。
第4の実施例に用いられる光源2a,2bは、それぞれ380nm〜490nmにピーク波長を有する紫色又は青色発光ダイオード221,222が基板21上に設けられ、この発光ダイオード221,222を封止する半球状の封止体23が設けられ、その封止体23を取り囲むように円錐状の反射面を有する反射鏡24が設けられることで、構成される。
第4の実施例に用いられる封止体23には、発光ダイオード221,222からの光を透過する例えばシリコーンからなる樹脂部材で構成され、その内部に蛍光体が封入されていない。従って、光源2は、封止体23から紫色又は青色発光ダイオード221,222からの光、すなわち380nm〜490nmにピーク波長を有する光が出射される。
第4の実施例に係る線状光源装置1は、図示しない電源装置から光源2a,2bに給電されることで、導光体3の長手方向に沿った線状の出射光を、導光体3の出射面32から出射される。
このとき、一方の光源2aからは、紫色又は青色発光ダイオード221から380nm〜490nmにピーク波長を有する光が出射される(なお、第4の実施例においては、この発光ダイオード光221からの光を、一方のLED光として以下に記載する)。この一方のLED光からの強度分布は、導光体3の長手方向において、導光体3の一端面33側から他端面34側に向かうにつれて、その強度を低下させる。
第4の実施例においては、他端面34に反射板が配置されていないことから、反射板からの反射光が無い。このため、一方のLED光からの強度分布は、図9(b)の450nm近傍の照度分布のように、中央から他端面までの間の強度分布が平行にならない。従って、一方のLED光からの強度分布L41は、図5(b)の示すように、導光体3の長手方向において、導光体3の一端面33側から他端面34側に向かうにつれて、その強度を低下させる。
一方のLED光の一部は、溝31を通過して蛍光膜5に向かい、蛍光膜5は、溝31を通過した一方のLED光によって励起され、その500nm〜800nm付近の波長域の励起光が溝31を通過して導光体3の出射面32から出射される(なお、第4の実施例においては、この蛍光膜5からの光を、第1の励起光として以下に記載する)。
この第1の励起光は、第4の実施例に係る蛍光膜5膜厚が導光体3の長手方向において均一になるように設けられるので、第1の実施例で説明したように、一方のLED光の強度分布L41に比例した、L51の強度分布を有する。
他方の光源2bからは、紫色又は青色発光ダイオード222から380nm〜490nmにピーク波長を有する光が出射される(なお、第4の実施例においては、この発光ダイオード光222からの光を、他方のLED光として以下に記載する)。この他方のLED光は、第1の実施例のLED光が一端面33から入射されるのに対して、他端面34から入射されることから、導光体3の長手方向において、導光体3の他端面34側から一端面に向かうにつれて、その強度を低下させる(図5(b)の符号L42に相当)。
他方のLED光の一部は、溝31を通過して蛍光膜5に向かい、蛍光膜5は、溝31を通過した他方のLED光によって励起され、その500nm〜800nm付近の波長域の励起光が溝31を通過して導光体3の出射面32から出射される(なお、第4の実施例においては、この蛍光膜5からの光を、第2の励起光として以下に記載する)
この第2の励起光は、第4の実施例に係る蛍光膜5の膜厚が導光体3の長手方向において均一になるように設けられるので、他方のLED光の強度分布L42に比例した、L52の強度分布を有する。
一方及び他方のLED光と第1及び第2の励起光とは、導光体31で反射されて、図2に示すように、円弧状の出射面32によって集光されて、集光光OBとして出射される。
また一方及び他方の励起光は、第1及び第2のLED光で励起されたとき、拡散光となって導光体3の溝31から内部に入射されるが、円弧状の出射面32によって集光されて、集光光OBとして出射される。
両集光光OBは、不図示のカラー媒体上で集光される。
このように、導光体3の出射面32から出射される線状光は、光源からの一方及び他方のLED光(380nm〜490nmの光)と、第1及び第2の励起光(500nm〜800nm付近の波長域の光)との混色光となる。
従って、出射面32からの出射光の強度分布は、図5(b)に示すように、一方のLED光の強度分布L41と、他方のLED光の強度分布L42との積算となり、導光体3の長手方向において強度が均一な強度分布L43を形成する。
同様に、一方の励起光と他方の励起光は、一方のLED光と他方のLED光と比例関係にあることから、その積算された強度分布L53が、強度分布L43に比例することなる。
以上のことから、第4の実施例に係る線状光源装置1のように、導光体3の両端にそれぞれ光源2a,2bを配置した場合であっても、光源2a,2bからの光をLED光のみ(封止体23に蛍光体が封入されていないという意味)であり、且つ、蛍光膜5が導光体の3の長手方向における膜厚が均一であることにより、出射面32から出射された一方及び他方のLED光(380nm〜490nmにピーク波長を有する光)と、同じく出射面32から出射された第1及び第2の励起光(500nm〜800nm付近に波長域を有する光)とを比例したものにすることができる。これにより、第4の実施例に係る線状光源装置1は、導光体3の長手方向における各位置での色度の差を抑制することができる。
なお、第4の実施例では、蛍光膜51を反射体4の反射面上に設けたが、図3のように、溝31の外面上に蛍光膜51を設けても構わない。
第3の実施例では、光源2が蛍光体を封入した封止体231を備え、この光源2を導光体3の一端面33側に設けた例を示した。
次に、この光源を、導光体3の一端面33側と他端面34側とに、それぞれ設けた例として、第5の実施例を説明する。
図6は、本発明の第5の実施例に係る線状光源装置1の説明図である。
図6(a)は、導光体3の長手方向に沿った断面図であり、図6(b)は、導光体3からの線状光において、異なる波長の強度分布を示した図である。なお、第5の実施例に係る線状光源装置1の説明においては、具備される導光体3の長手方向に対して直交する断面の図が図2と同一であることから、図2も引用して説明する。
なお、図6には、図4に示したものと同じものに、同一の符号が付されている。
図6に示す線状光源装置1は、一方の光源2aが導光体3の一端面33側に設けられた点と、反射板を設けない点と、他方の光源2bが導光体3の他端面34側に設けられた点と、導光体3が第1の実施例で示した導光体3の溝31のピッチを略0.5倍に縮小して溝31を2倍設けた点で、図4に示す線状光源装置1と相違する。
図6の第5の実施例の説明として、図4で示した第3の実施例の説明と共通する部分は省略し、図4との相違点について述べる。
導光体3の長手方向の一端面33には、図6(a)に示すように、一方の光源2aが対向するように設けられる。
また、導光体3の長手方向の他端面34には、他方の光源2aが対向するように設けられる。
第5の実施例に用いられる光源2a,2bは、それぞれ380nm〜490nmにピーク波長を有する紫色又は青色発光ダイオード221,222が基板21上に設けられ、この発光ダイオード221,222を封止する半球状の封止体231が設けられ、その封止体231を取り囲むように円錐状の反射面を有する反射鏡24が設けられることで、構成される。
第5の実施例に用いられる封止体231には、発光ダイオード221,222からの光を透過する例えばシリコーンからなる樹脂部材で構成され、その内部に蛍光体が封入される。
第5の実施例に係る導光体3は、第3の実施例で示した導光体3の溝31のピッチに比べて、略0.5倍に縮小したものを記載している。従って、第5の実施例に係る導光体3の溝31の数は、第3の実施例で示した導光体3の溝31の数の2倍設けられる。
反射体4の反射面上には、導光体3の長手方向に沿って伸びるように、蛍光膜52が設けられる。蛍光膜52は、380nm〜490nmの波長域の光で励起される蛍光体の膜であって、励起されることで紫色又は青色発光ダイオードのピーク波長より長波長の例えば500nm〜800nm付近の波長域の光を出射するものである。
この蛍光膜52の膜厚(図6(a)における紙面上方の厚み)は、導光体3の長手方向において、一端面33側の厚みが中央に向かうにつれて、薄くなるように設けられ、さらに中央から他端面34側に向かうにつれて、厚くなるように設けられる。これにより、蛍光膜52は、導光体3の中央が最も薄く、一端面33側及び他端面34側が最も厚く構成される。なお、第5の実施例における蛍光膜52には、蛍光体以外の物質を含まない例として示しており、従って、導光体3の長手方向において、一端面33の厚みが中央に向かうにつれて薄くなるように設けられるということは、一端面33の濃度が中央に向かうにつれて低下するように設けられ、さらに中央から他端面34に向かうにつれて厚くなるように設けられるということは、中央の濃度が他端面34に向かうにつれて上昇するように設けられるという意味でもある。
第5の実施例に係る線状光源装置1は、図示しない電源装置から光源2a,2bに給電されることで、導光体3の長手方向に沿った線状の出射光を、導光体3の出射面32から出射される。
一方の光源2aは、給電されることにより、紫色又は青色発光ダイオード221から380nm〜490nmにピーク波長を有する光が出射される(なお、第5の実施例においては、この発光ダイオード光221からの光を、一方のLED光として以下に記載する)。封止体231は、蛍光体が封入されているので、一方のLED光によって、蛍光体が励起されて500nm〜800nm付近の波長域の励起光が生じる(なお、第5の実施例においては、この蛍光体からの励起光を第1の励起光として以下に記載する)。これにより、封止体231からは、一方のLED光と第1の励起光とが出射される。
導光体3の溝31は、LED光及び励起光を反射する機能を有し、溝31の数に比例して、その反射量を増加させる。第5の実施例における導光体3の溝31は、第3の実施例における導光体3の溝31の2倍設けられているため、第5の実施例の導光体3においては、導光体3の一端面33から中央の位置までに存在する溝31の数と、第3の実施例における導光体3の一端面33から他端面33までに存在する溝31の数と同一になる。
従って、第5の実施例においては、一方のLED光が、その強度の多くを導光体3の中央に至るまでに出射されてしまう。また、他方のLED光も、一方のLED光と同様に、その強度の多くを導光体3の中央に至るまでに出射されてしまう。
上記のような理由から、第5の実施例における一方のLED光は、導光体3の一端面33から長手方向に向かうにつれて、強度を低下させるものの、導光体3の中央でその光の多くを出射する。
第5の実施例においては、中央の位置に反射板が配置されていないことから、反射板からの反射光が無い。このため、一方のLED光からの強度分布は、図9(b)の450nm近傍の照度分布のように、中央から他端面までの間の強度分布が平行にならない。
従って、一方のLED光からの強度分布L61は、図6(b)に示すように、導光体3の長手方向において、導光体3の一端面33側から中央に向かうにつれて、その強度を低下させる。
また、第5の実施例における第1の励起光は、導光体3の一端面33から長手方向に向かうにつれて、強度を低下させる。また上記の理由から、第5の実施例における第1の励起光の強度分布は、図6(b)のL72に示すように、導光体3の一端面33側から中央に向かうにつれて、その強度を低下させる。
第5の実施例における一方のLED光の強度分布L61は、第1の励起光の強度分布L72に比べて、導光体3の一端面33側で強度が相対的に高く、導光体3の中央で強度が相対的に低い。
一方のLED光の一部は、溝31を通過して蛍光膜52に向かい、蛍光膜52は、溝31を通過した一方のLED光によって励起され、その500nm〜800nm付近の波長域の励起光が溝31を通過して導光体3の出射面32から出射される(なお、第5の実施例においては、この蛍光膜52からの光を、第2の励起光として以下に記載する)。
この第5の実施例における第2の励起光は、第3の実施例における第2の励起光のように、導光体3の長手方向において、溝31に反射された一方のLED光の強度分布L61に比べて、蛍光膜52の膜厚が一端面33から中央に向かうにつれて順次薄くなる分、中央の強度が低下した強度分布L71を有する。
出射面32から出射された出射光は、導光体3の長手方向の一端面33から中央までにおいて、第1の励起光の強度分布L72と第2の励起光の強度分布L71とが積算されることで強度分布L73が得られ、この強度分布L73と一方のLED光の強度分布L61とが比例したものとなる。
他方の光源2bは、給電されることにより、紫色又は青色発光ダイオード222から380nm〜490nmにピーク波長を有する光が出射される(なお、第5の実施例においては、この発光ダイオード光222からの光を、他方のLED光として以下に記載する)。封止体231は、蛍光体が封入されているので、他方のLED光によって、蛍光体が励起されて500nm〜800nm付近の波長域の励起光が生じる(なお、第5の実施例においては、この蛍光体からの励起光を第3の励起光として以下に記載する)。これにより、封止体231からは、他方のLED光と第3の励起光とが出射される。
第5の実施例における他方のLED光は、第3の実施例におけるLED光のように、導光体3の他端面34から長手方向に向かうに従って、強度を低下させるものの、導光体3の中央でその光の多くを出射する。(図6(b)における符号L62に相当)。これは、上述したように、第5の実施例における導光体3の溝31の数が、第3の実施例における導光体3の溝31の数の2倍存在するからである。
また、第5の実施例における第3の励起光は、導光体3の他端面34から長手方向に向かうに従って、強度を低下させる。また上記の理由から、第5の実施例における第3の励起光の強度分布は、図6(b)のL75に示すように、導光体3の他端面34側から中央に向かうにつれて、その強度を低下させる。
第5の実施例における他方のLED光の強度分布L62は、第3の励起光の強度分布L75に比べて、導光体3の他端面33側で強度が相対的に高く、導光体3の中央で強度が相対的に低い。
他方のLED光の一部は、溝31を通過して蛍光膜52に向かい、蛍光膜52は、溝31を通過した他方のLED光によって励起され、その500nm〜800nm付近の波長域の励起光が溝31を通過して導光体3の出射面32から出射される(なお、第5の実施例においては、この蛍光膜52からの光を、第4の励起光として以下に記載する)。
この第5の実施例における第4の励起光は、導光体3の長手方向において、溝31に反射された他方のLED光の強度分布L62に比べて、蛍光膜52の膜厚が他端面34から中央に向かうにつれて順次薄くなる分、中央の強度が低下した強度分布L74を有する。
出射面32から出射された出射光は、導光体3の長手方向の他端面34から中央までにおいて、第3の励起光の強度分布L75と第4の励起光の強度分布L74とが積算されることで強度分布L76が得られ、この強度分布L76と他方のLED光の強度分布L62とが比例したものとなる。
一方及び他方のLED光と一方及び他方の励起光とは、導光体31で反射されて、図2に示すように、円弧状の出射面32によって集光されて、集光光OBとして出射される。
また第1〜第4の励起光は、一方及び他方のLED光で励起されたとき、拡散光となって導光体3の溝31から内部に入射されるが、円弧状の出射面32によって集光されて、集光光OBとして出射される。
両集光光OBは、不図示のカラー媒体上で集光される。
以上のことから、第5の実施例に係る線状光源装置1のように、導光体3の両端にそれぞれ光源2a,2bを配置した場合であっても、光源2a,2bからの光がLED光と封止体231中の蛍光体による励起光とからなり、且つ、蛍光膜52が導光体の3の長手方向における膜厚が一端面33側及び他端面34側が最も厚く、中央に向かうに従って薄くなるように構成されることから、出射面32から出射された一方及び他方のLED光(380nm〜490nmにピーク波長を有する光)と、同じく出射面32から出射された第1〜第4の励起光(500nm〜800nm付近に波長域を有する光)とを比例したものにすることができる。これにより、第4の実施例に係る線状光源装置1は、導光体3の長手方向における各位置での色度の差を抑制することができる。
なお、第5の実施例では、蛍光膜52を反射体4の反射面上に設けたが、図3のように、溝31の外面上に蛍光膜51を設けても構わない。この場合、蛍光膜52の膜厚は、溝31の形状に対応して、一端面33から中央に向かうにつれて膜厚が薄くなるように、又、他端面33から中央に向かうにつれて膜厚が薄くなるように、構成される。なお、この場合においても、蛍光体以外の物質を含まない例として示しており、従って、導光体3の長手方向において、一端面33の厚みが他端面34に向かうにつれて薄くなるように設けられるということは、一端面33の濃度が他端面34に向かうにつれて低下するように設けられたという意味でもある。
本発明における効果を確認するため、実験を行なった。
実験に用いた光源装置は、本発明の構成として、図1及び図2の第1の実施例に係る線状光源装置1(以下、本発明1とする)と、図4の第3の実施例に係る線状光源装置1(以下、本発明2とする)とを準備し、これらと比較するための比較例として、図4の線状光源装置1(以下、比較例とする)において、蛍光膜51を設けなかったものを準備した。
各線状光源装置の仕様を、それぞれ以下に示す。
本発明1の線状光源装置1の仕様は、図1を用いて説明する。
本発明1の線状光源装置1の光源2は、発光ダイオード22に455nmにピーク波長を有する青色発光ダイオードを備え、これをシリコーン樹脂からなる封止体23で封止し、反射鏡24の反射面を鏡面反射で構成した。
また、導光体3には、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)を用いた。反射体4の反射面としては、拡散反射シートを用いた。この拡散反射シート上には、黄色蛍光体である(Y,Gd)Al12:Ceからなる蛍光膜5を均一な膜厚になるように塗布した。
本発明2の線状光源装置1の仕様は、図4を用いて説明する。
本発明2の線状光源装置1の光源2は、発光ダイオード22に450nmにピーク波長を有する青色発光ダイオードを備え、これをシリコーン樹脂からなる封止体231で封止し、反射鏡24の反射面を鏡面反射で構成した。この封止体231には、黄色蛍光体である(Y,Gd)Al12:Ceを封入した。
また、導光体3には、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)を用いた。反射体4の反射面としては、拡散反射シートを用いた。この拡散反射シート上には、黄色蛍光体である(Y,Gd)Al12:Ceからなる蛍光膜51を一端面33側の膜厚を他端面34側に向かうにつれて、薄くなるように塗布した。
比較例の線状光源装置1の仕様は、図4を用いて説明する。
本発明2の線状光源装置1の光源2は、発光ダイオード22に450nmにピーク波長を有する青色発光ダイオードを備え、これをシリコーン樹脂からなる封止体231で封止し、反射鏡24の反射面を鏡面反射で構成した。この封止体231には、黄色蛍光体である(Y,Gd)Al12:Ceを封入した。
また、導光体3には、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)を用いた。反射体4の反射面としては、拡散反射シートを用いた。この拡散反射シート上には、図4に示している蛍光膜51は設けていない。
上記した各線状光源装置1には、不図示の電源装置から給電されて点灯される。このとき、各線状光源装置が備える導光体3において、その長手方向における各位置での色度を測定した。この各位置について、図9(a)に記載される導光体220を参考に説明する。導光体の測定箇所は、その長手方向における中央位置を「0mm」とし、光源側に向かって75mm移動した位置を「−75mm」とし、さらに「0mm」から150mm移動した位置を「−150mm」とした。また、中央位置「0mm」から他端面222側に向かって75mm移動した位置を「75mm」とし、さらに「0mm」から150mm移動した位置を「150mm」とした。このように、実験に供した各線状光源装置が備える導光体は、「−150mm」「−75mm」「0mm」「75mm」「150mm」のそれぞれの位置において、その出射面32から10mm離れた位置に紫外可視分光光度計の受光部を配置し、それぞれの位置における色度を測定した。なお、本実験においては、紫外可視分光光度計に、大塚電子製のMCPD−3000を使用した。
各線上光源装置での測定結果をまとめたのが、図7である。
図7(a)及び図7(b)は、比較例と本発明1とを比較した結果であり、図7(c)及び図7(d)は、比較例と本発明2とを比較した結果である。
各結果について述べる。
まず、図7(a)及び図7(b)の結果について説明する。
図7(a)においては、縦軸が色度図で用いられるx座標を示しており、横軸が測定位置を示している。
図7(b)においては、縦軸が色度で用いられるy座標を示しており、横軸が測定位置を示している。
図7(a)及び図7(b)では、比較例は、「0mm」の位置を基準にして、それ以外の位置の数値を相対強度で示している。また、本発明1も、「0mm」の位置を基準にして、それ以外の位置の数値を相対強度で示している。
比較例について見ると、「−150mm」の位置での色度に比べて、「150mm」の位置での色度が最も大きく異なっている。これは、比較例は、導光体の長手方向において、色度差が大きいことを意味している。
これに対して、本発明1は、「−150mm」の位置での色度と「75mm」の位置での色度との色度差が最も大きく異なっているが、その色度差は比較例より大きくない。従って、本発明1は、上記のように構成することにより、導光体の長手方向における各位置での各色度の差を、比較例に比べて抑制できる。
次に、図7(c)及び図7(d)の結果について説明する。
図7(c)においては、縦軸が色度図で用いられるx座標を示しており、横軸が測定位置を示している。
図7(d)においては、縦軸が色度で用いられるy座標を示しており、横軸が測定位置を示している。
図7(c)及び図7(d)では、比較例は、「0mm」の位置を基準にして、それ以外の位置の数値を相対強度で示している。また、本発明2も、「0mm」の位置を基準にして、それ以外の位置の数値を相対強度で示している。
比較例について見ると、「−150mm」の位置での色度に比べて、「150mm」の位置での色度が最も大きく異なっている。これは、比較例は、導光体の長手方向において、色度差が大きいことを意味している。
これに対して、本発明2は、「−150mm」の位置での色度と「75mm」の位置での色度との色度差が最も大きく異なっているが、その色度差は比較例より大きくない。従って、本発明2は、上記のように構成することにより、導光体の長手方向における各位置での色度の差を、比較例に比べて抑制できる。
以上の実験結果に示したように、本発明の第1の実施例及び第3の実施例は、いずれの構成においても、導光体の長手方向における各位置での色度の差を抑制できる
1 線状光源装置
2 光源
2a 一方の光源
2b 他方の光源
21 基板
22 発光ダイオード
221 一方の発光ダイオード
222 他方の発光ダイオード
23 封止体
231 蛍光体を封入した封止体
24 反射面
3 導光体
31 溝
32 出射面
33 一端面
34 他端面
4 反射体
5,51,52 蛍光膜
6 反射板
L1 発光ダイオードからの光の強度分布
L2 蛍光膜からの光の強度分布
L31 蛍光膜からの光の強度分布
L32 封止体中の蛍光体からの光の強度分布
L33 L31とL32とを合成した強度分布
L41 一方の発光ダイオードからの光の強度分布
L42 他方の発光ダイオードからの光の強度分布
L43 L41とL42とを合成した強度分布
L51 一方の発光ダイオードによって励起された蛍光膜の光の強度分布
L52 他方の発光ダイオードによって励起された蛍光膜の光の強度分布
L53 L51とL54とを合成した強度分布
L61 一方の発光ダイオードからの光の強度分布
L62 一方の発光ダイオードからの光の強度分布
L71 一方の発光ダイオードによって励起された蛍光膜の光の強度分布
L72 一方の光源の封止体中の蛍光体からの光の強度分布
L73 L71とL72とを合成した強度分布
L74 他方の発光ダイオードによって励起された蛍光膜の光の強度分布
L75 他方の光源の封止体中の蛍光体からの光の強度分布
L76 L74とL75とを合成した強度分布
OB 集光光

Claims (3)

  1. 封止体に封止された発光ダイオードと、
    この発光ダイオードを一端に配置した棒状であり、その長手方向に沿って溝が設けられた導光体と、
    備えた線状光源装置において、
    前記発光ダイオードは、380nm〜490nmにピーク波長を有する発光ダイオードで構成し、
    前記溝に対向し、且つ、前記導光体の長手方向に沿って伸びるように反射体を配置し、
    前記溝と前記反射体との間に前記発光ダイオードのピーク波長より長波長の光を出射する蛍光膜を設け
    前記蛍光膜を、その濃度が前記導光体の長手方向において均一になるように構成した
    ことを特徴とする線状光源装置。
  2. 封止体に封止された発光ダイオードと、
    この発光ダイオードを一端に配置した棒状であり、その長手方向に沿って溝が設けられた導光体と、
    を備えた線状光源装置において、
    前記封止体に、前記発光ダイオードのピーク波長より長波長の光を出射する蛍光体を封入し、
    前記発光ダイオードは、380nm〜490nmにピーク波長を有する発光ダイオードで構成し、
    前記溝に対向し、且つ、前記導光体の長手方向に沿って伸びるように反射体を配置し、
    前記溝と前記反射体との間に前記発光ダイオードのピーク波長より長波長の光を出射する蛍光膜を設け、
    前記蛍光膜を、前記発光ダイオードから遠くなるにつれて、その濃度が低くなるように構成した
    ことを特徴とする線状光源装置。
  3. 前記発光ダイオードを、前記導光体の長手方向における両端に設け、
    前記蛍光膜の濃度が低くなる位置が、前記導光体の長手方向における中央である
    ことを特徴とする請求項に記載の線状光源装置。
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