JPH11330557A

JPH11330557A - 光源装置及び電子機器

Info

Publication number: JPH11330557A
Application number: JP12600098A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Saiga; 敏宏雑賀
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1998-05-08
Publication date: 1999-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】外部静電気に対して耐圧性の高い光源装置を
小型かつ安価に供給することで、密着型イメージセンサ
や情報表示装置などの電子機器を小型かつ安価に提供す
ることを目的とする。【解決手段】ＬＥＤ素子等の発光素子と、発光素子を
実装する基板からなる光源装置において、基板上に発光
素子を静電破壊から保護する保護用素子（コンデンサや
ダイオード）を発光素子に電気的に並列接続して実装し
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源装置及び電子
機器に関し、特に、ファクシミリや複写機、スキャナー
等に利用する事ができ、被読み取り原稿面からの光をセ
ンサにより読み取る密着型イメージセンサや、情報表示
用のディスプレイ装置等の電子機器及びそれに使用され
る光源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、LED素子を用いた光源装置として
は図１１に示すようなものがある。図１０において、LE
D素子101〜103は、リードフレーム１０４上に樹脂等に
より固定され、ワイヤボンディング106等により、リー
ドフレームと電気的に接続されている。また、リードフ
レーム１０４は樹脂部材１０５により覆われている。

【０００３】図１１は、図１０に示した光源装置の電気
的等価回路である。図１１において、点線100で囲った
部分が光源部であり、スイッチ111〜113、電流制限用の
抵抗114、電源115からなる回路に接続されている。LED
素子101〜103のアノード側は共通に接続され、各LED素
子のカソード側がスイッチ111〜113にそれぞれ接続され
ている。そして、例えばスイッチ111を閉じることによ
り、LED素子101がON状態となり発光する。

【０００４】このような光源装置は、例えば図１２に示
すような密着型イメージセンサの光源部品として組込ま
れて使用される。密着型イメージセンサは、ファクシミ
リや複写機、スキャナー等の原稿読み取り装置としてセ
ンサアレーを用い、読み取る原稿に密着して原稿上の画
像を１対１の倍率でセンサアレー上に結像させて読み取
りを行なうイメージセンサである。このような密着型イ
メージセンサに上記の光源装置を用いる場合に、LED素
子101〜103のそれぞれ発光波長を異なるようにしておけ
ば、光源の発光波長を順次切替ることにより、センサ側
にカラーフィルタなどを用いずに、カラー情報を読取る
ことが可能なカラー原稿読み取り装置を小型かつ安価に
供給することができる。

【０００５】図１２の分解斜視図に示すように、密着型
イメージセンサは、光電変換を行う画素が複数配列され
た複数のセンサチップ１２０及びセンサチップ１２０を
保護する保護膜１２１を実装するセンサ基板１２２、LE
D光源１２３、光源123からの光を主走査方向に導光し所
望の方向に光を出射させるようにした導光体１２４、被
読取り原稿の像をセンサチップ１２０の画素に結像させ
るためのレンズであるロッドレンズアレー１２５、これ
らを位置決め支持するフレーム１２６、外部の回路との
電気的な接続を行うコネクタ１２７である。

【０００６】図１３は、センサ基板１２２を示したもの
であり、光電変換を行なう画素が複数配列された複数の
センサチップ１２０と、複数のセンサチップ６を保護す
る樹脂からなる保護膜１２１とがセンサ基板１２２上に
実装されている。

【０００７】図１４は、密着型イメージセンサの断面図
であり、原稿読取り面となるカバーガラス１に当接した
原稿上の画像を読取るようになっている。このような密
着型イメージセンサでは、複数のセンサチップ１２０を
実装し、これらを駆動させるための電気回路配線を施し
てあるセンサ基板１２２は両面配線されたガラエポなど
のプリント基板で、センサチップ駆動用回路配線だけで
なく、基板裏面端部には光源接続用の端子なども形成さ
れており、この端子からの配線も集結させた入出力用端
子がセンサチップ実装面とは逆側の裏面に等ピッチで、
外部又は接続部品などとの電気的接続が可能な面積を持
った導体端子として設けられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記LE
D素子は静電気に非常に弱いため、LED駆動端子から静電
気が入ってきた場合、LED素子が破壊してしまうことが
あった。LED素子を用いた光源装置を密着型イメージセ
ンサに組込む際に、作業者がそのリードフレームに触れ
てしまう可能性がある。このリードフレームは、前述の
ようにLED素子101〜103のアノード及びカソードに直結
されており、作業者の手が静電気等で帯電していた場合
は、LED素子に過電圧が印加されることになり、ＬＥＤ
素子の破壊を招くことになる。

【０００９】また、作業者が直接リードフレーム部に触
れなくても、作業工程中に帯電した治工具や、支持フレ
ーム126から放電が生じることによりLED素子に過電圧が
印加されることがある。そのような場合に、たとえ破壊
に至らなくても静電気によりLED素子にダメージを与
え、信頼性上問題が発生することがあった。

【００１０】このように静電気的な過電圧によるLED素
子の破壊について、図１５(a)、(b)を用いて説明する。

【００１１】図１５(a)は従来の光源装置が外部静電に
より破壊される場合の等価回路を示す。ここで、D1はLE
D素子、Ｃａは帯電した作業者に相当する容量、Sは等価
的なスイッチであり、作業者が光源装置の端子に触れた
り、あるいは、放電が始まることをこと表す。通常、作
業者が自らを接地するなどの対策をしない場合、容量Ｃ
ａの帯電電圧Ｖａは10〜30kVにも達する。このように高
電圧に帯電した作業者が、光源装置の端子に触れる、す
なわち、スイッチSを閉じると、LED素子D1の両端には、
この高電圧がそのまま印加され電流ｉが流れ、その後、
LED素子D1を通して放電される。LED素子D1を流れる電流
の時間的な変化は図１５(b)に示すようになる。(ここ
で、Rは、LED素子および人体等の等価的な抵抗値であ
る。)通常のLED素子は、このような過電流が流れると素
子内部の半導体接合部が破壊され、発光機能を果たさな
くなってしまう。

【００１２】以上のように光源装置のLED素子は、その
アノードおよびカソード端子が直接外部端子に接続され
ているため、いわゆる静電破壊現象が頻繁に生じ、歩留
りを低下させ、コストアップの要因になるという問題点
があった。これらの問題に対しては、光源装置の取扱い
時に、光源装置の外部端子に接触しないように注意する
とともに、作業者が静電気を逃がすためのアースバンド
を装着したり、作業環境を極力接地し、帯電しないよう
にするといったような努力が行われてきた。また、静電
気の発生自体を防ぐために組立を行なう部屋の湿度を一
定以上に保ったり、組立ラインの環境をあるレベルに維
持する必要があった。

【００１３】本発明はかかる実状に鑑み、外部静電気に
対して耐圧の高い光源装置を、小型かつ安価に提供する
ことを目的としてなされたものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の光源装置は、発
光素子と、前記発光素子を実装する基板とからなる光源
装置において、前記基板上に、前記発光素子を静電破壊
から保護する保護用素子を、該発光素子と電気的に並列
接続して実装したことを特徴とする。さらに、本発明の
電子機器は、上記光源装置を搭載したことを特徴とす
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の光
源装置の好適な実施の形態を説明する。

【００１６】（第1の形態）図１は、本発明の実施形態
の光源装置の電気回路図である。図１（ａ）では、LED
素子D1の保護用素子としてコンデンサC1がＬＥＤ素子Ｄ
１に並列に接続した例である。また、同図(b)には、同
様に保護用素子として３個のコンデンサ201〜203を3個
のLED素子101〜103に並列に接続した場合の等価回路を
示す。

【００１７】このように保護用素子を接続することによ
り静電気による破壊を防止できることを、図２(a),(b)
を用いて説明する。図２(a)は、光源装置のLED素子D1に
並列にコンデンサC1を接続した場合の等価回路である。
Ｃａは帯電した作業者に相当する容量、Sは等価的なス
イッチであり、作業者が光源装置の端子に触れたり、あ
るいは、放電が始まることをこと表す。図２（ｂ）は、
この等価回路においてスイッチSを閉じた場合のLED素子
D1を流れる電流の時間変化を示すものである。スイッチ
Sを閉じると、コンデンサＣａの電荷は、保護用コンデ
ンサC1との間で、再分配されることになり、LED素子D1
にかかる電圧の最大値は、容量Ｃａの帯電電圧の初期値
ＶａのＣａ／(C1+Ｃａ)倍に低減させることができる。
実際の電圧は、抵抗Rと追加した保護用コンデンサC1の
時定数の影響によりこの最大値よりも更に低下する。こ
れにより、LED素子D1を流れる電流も低減し、LED素子の
静電破壊を防止することができる。

【００１８】図３及び図４は、図１(b)に示した実施形
態の光源装置を示す正面図および斜視図である。図に示
すように、LED素子101〜103と保護用コンデンサ201〜20
3が、同一のリードフレーム104上に実装され、リードフ
レーム１０４は樹脂部材１０５により覆われている。LE
D素子101〜103は、リードフレーム上に樹脂等により固
定され、その後ワイヤボンディング106等により、リー
ドフレームと電気的に接続される。また、保護用コンデ
ンサ201〜203も半田付や導電性のペースト等を使ってリ
ードフレームに固定および電気的接続される。

【００１９】このように、LED素子とその保護素子であ
るコンデンサを同一のリードフレーム上に実装すること
で、静電耐圧の高い光源装置を提供することができる。
また、その取扱いは、従来の光源装置と全く同様あるい
は、静電気に対する過剰なまでの対策が不必要になると
いう利点を有する。その結果、歩留りも向上し、装置の
低廉化に寄与する。

【００２０】（第２の形態）図５はLED素子１０１〜１
０３に静電気保護用のコンデンサ２０１〜２０３だけで
なく、抵抗を接続した例を示す。このように構成するこ
とで、LED入力端から入ってきた静電気は抵抗によって
電流が制限されるとともに、大部分がコンデンサー２０
１〜２０３に流れ込むことにより、LED素子に加わる電
圧が低下し、そのため静電気による静電破壊をさらに効
果的に防止することができる。

【００２１】（第３の形態）図６は、本発明を実施した
他の実施形態の光源装置である。図６（ａ）に、LED素
子D1に保護用素子として保護ダイオードZ1を並列に接続
した場合の電気的等価回路を、また、同図(b)には、同
様に保護用素子として保護ダイオード301〜303を3個のL
ED素子101〜103に並列に接続した場合の等価回路を示
す。これらの保護用ダイオード301〜303は、前述した図
１に示した保護用コンデンサ201〜203と同様に、LED素
子と同一のリードフレーム上に実装することが可能であ
る。

【００２２】図６(a)において、保護ダイオードZ1は、L
ED素子D1に並列に逆方向接続されている。このように接
続することにより静電気的な過電圧に対する破壊を防止
できることを、図７を用いて説明する。図７(a)は、光
源装置のLED素子D1の電圧─電流特性であり、(b)は保護
ダイオードの電圧─電流特性である。これらの素子を、
お互いに逆方向接続(それぞれのカソードとアノードを
接続)した場合の電圧─電流特性を同図(c)に示す。

【００２３】同図（ｃ）に示すように、―Vaの静電気が
印加された場合は、保護用ダイオードは順方向に電圧が
印加されたことになり、導通状態となる。そのため、LE
D素子側には、電流はほとんど流れないため破壊される
ことはない。逆に+Vaの静電気が印加された場合は、保
護ダイオードは逆方向に電圧が印加され、常に非導通状
態であるため、電流はLED素子側を流れることになる。
そのため、+Va側の極性をもつ静電気に対しては効果が
無いことになるが、LED素子の耐圧は、一般的には+Va側
(順方向)の耐圧が高くなっており、作業工程中での破壊
も−Vaの極性の静電気によるところが多く、―Va側(逆
方向)のみの対策でも十分に効果がある。

【００２４】（第４の形態）図８はLED素子とその静電
気保護用のツェナーダイオード１２を接続した回路図で
ある。図８においてLED入力端から入ってきた静電気が
保護ダイオード１２の順方向の場合は電流は大部分は保
護ダイオードに流れ、LED素子８に静電気が流れること
はなく、ツェナーダイオード１２の逆方向の場合はに流
れた場合にも、ツェナー電圧までは非導通状態である
が、ツェナー電圧を越える電圧が印可された場合は導通
状態となるため、電流はLED素子側よりツェナーダイオ
ード側に流れやすくなるため、LED素子が静電気で破壊
されたり、ダメージを受けることはなくなる。

【００２５】図８(a)は、前述の順方向の静電気に対し
ても保護効果が現れるように、LED素子D1の保護用素子
として、ツェナーダイオードZ1を用いたを用いた場合の
電気的等価回路を、また、同図(b)には、同様に保護用
素子としてツェナ─ダイオード401〜403を3個のLED素子
101〜103に並列に接続した場合の等価回路を示す。これ
らの保護用ツェナーダイオード401〜403は、前述の図１
に示した保護用コンデンサ201〜203と同様に、LED素子
と同一のリードフレーム上に実装することが可能であ
る。

【００２６】図８(a)において、ツェナーダイオードZ1
は、LED素子D1に並列に逆方向接続されている。このよ
うに接続することにより静電気的な過電圧に対する破壊
を防止できることを、図９を用いて説明する。図９(a)
は、光源装置のLED素子D1の電圧─電流特性であり、(b)
はツェナーダイオードの電圧─電流特性である。これら
の素子を、お互いに逆方向接続(それぞれのカソードと
アノードを接続)した場合の電圧─電流特性を同図(c)に
示す。

【００２７】同図（ｃ）に示すように、―Vaの静電気が
印加された場合は、ツェナーダイオードは順方向に電圧
が印加されたことになり、導通状態となる。そのため、
LED素子側には、電流はほとんど流れないため破壊され
ることはない。逆に+Vaの静電気が印加された場合は、
ツェナーダイオードは逆方向に電圧が印加され、ツェナ
ー電圧Vzまでは、非導通状態であるが、ツェナー電圧Vz
を越える電圧が印加されると導通状態となるため、電流
はLED素子側よりもツェナーダイオード側を流れやすく
なる。発光側のLED素子の動作電圧より高く、かつ、静
電破壊電圧より低いツェナー電圧Vzをもつツェナーダイ
オードを保護用素子として用いることで、実際の発光動
作に影響を与えずに、+Va側の極性をもつ静電気に対し
ても保護効果をもたすことができるようになる。

【００２８】尚、以上の実施の形態では、光源装置の基
板としては樹脂で覆われた、いわゆるリードフレームタ
イプの基板を用いて説明しているが、ガラスエボキシ等
の材料で作られる、いわゆるプリント基板や、セラミッ
ク基板上に配線パターンを形成したものでも同様に構成
できることはいうまでもない。

【００２９】以上述べてきたように、LED素子とその保
護素子を同一の基板上に実装することで、静電耐圧の高
い光源装置を提供することができ、かつ、取扱いは、従
来の光源装置と全く同様あるいは、静電気に対する過剰
なまでの対策が不必要になった。そのため、この光源装
置を組込む電子機器(たとえば、図１４〜１６に示した
密着型イメージセンサ)の組立て工程は従来から全く変
更する必要が無く、歩留りも向上し、装置の低廉化に寄
与することが可能となった。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、発光素
子と保護用素子を同一基板上に実装することで、静電耐
圧の高い光源装置を提供することができるようになっ
た。そして、発光素子を用いた光源装置の静電対策を簡
略化することができた。さらに、そのような光源装置を
使用した電子機器の静電対策も簡略化し、取り扱いが容
易な信頼性が高い電子機器を提供することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す等価回路図である。

【図２】本発明の実施の形態の光源装置に静電気による
放電が生じた場合の動作を示す等価回路と電流の時間変
化を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態の構成を示す光源装置の外
観図である。

【図４】図３の斜視図である。

【図５】本発明の実施の形態で構成した回路図である。

【図６】本発明の実施の形態を示す等価回路図である。

【図７】本発明の実施の形態の光源装置の電圧―電流特
性を示す図である。

【図８】本発明の実施の形態を示す等価回路図である。

【図９】本発明の実施の形態の光源装置の電圧―電流特
性を示す図である。

【図１０】従来の光源装置の外観図である。

【図１１】従来の光源装置を示す等価回路図である。

【図１２】従来の光源装置を用いた密着型イメージセン
サの組付け図である。

【図１３】従来のイメージセンサのセンサーアレーの表
面図である。

【図１４】従来のイメージセンサの断面図である。

【図１５】従来の光源装置に静電気による放電が生じた
場合の動作を示す等価回路と電流の時間変化を示す図で
ある。

【符号の説明】

３コネクター１０コンデンサ１１抵抗１０１〜１０３ＬＥＤ素子１０４リードフレーム１０５樹脂部材１０６ワイヤボンディング１１ｌ〜１１３スイッチ１１４電流制限抵抗１１５電源１２０センサチップ１２１保護膜１２２センサ基板１２３ＬＥＤ光源１２４導光体照明装置１２５ロッドレンズアレイ１２６支持フレーム１２７コネクタ２０１〜２０３保護用コンデンサ３０１〜３０３保護用ダイオード４０１〜４０３保護用ツェナーダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子と、前記発光素子を実装する基
板とからなる光源装置において、前記基板上に、前記発
光素子を静電破壊から保護する保護用素子を、該発光素
子と電気的に並列接続して実装したことを特徴とする光
源装置。
【請求項２】請求項１において、前記発光素子とし
て、LEDを用いたことを特徴とする光源装置。
【請求項３】請求項１又は２において、前記保護用素
子として、コンデンサを用いたことを特徴とする光源装
置。
【請求項４】請求項１又は２において、前記保護用素
子として、ダイオードを用いたことを特徴とする光源装
置。
【請求項５】請求項２において、前記保護用素子とし
て、ダイオードを用い、前記LEDのアノード側に前記ダ
イオードのカソードを、前記LEDのカソード側に前記ダ
イオードのアノードを接続したことを特徴とする光源装
置。
【請求項６】請求項４または５において、保護用素子
としてツェナーダイオードを用いことを特徴とする光源
装置。
【請求項７】請求項２において、前記発光素子とし
て、発光波長の異なる複数のLEDを用いたことを特徴と
する光源装置。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれか１項におい
て、前記発光素子の発光する光を、導光して所望の方向
に光を出射させる導光体を有することを特徴とする光源
装置。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれか１項に記載の
光源装置を搭載した電子機器。