JPWO2007099796A1 - 発光ユニット、照明装置及び画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光素子の発熱による温度上昇を抑えて発光効率を高くした発光ユニット、この発光ユニットを組み込んだライン状照明装置、このライン状照明装置を組み込んだ密着型イメージセンサ及び画像読取装置を提供する【解決手段】 発光ユニットのリードフレーム２３には延長部２９が形成されている。この延長部２９はケース１２に沿って折曲され、この延長部２９に板状をなす放熱部３０が接合されている。接合の手段としては、延長部２９及び放熱部３０に穴２９ａ及び３０ａを形成し、これら穴２９ａ，３０ａをケース１２に形成した凸部３１に係合することで延長部２９と放熱部３０とが密に接触した状態で固定される。前記放熱部３０は銅などの熱伝導性のよい材料から構成され、リードフレーム２３とは別に成形される。

Description

本願は発光ユニット、この発光ユニットを組み込んだライン状またはパネル状照明装置及びこの照明装置を組み込んだ画像読取装置に関する。

ファクシミリ装置、複写機、イメージスキャナ装置等の画像読取装置では、原稿面を主走査範囲に亘って線状に照明するライン状照明装置を備えている。このライン状照明装置は棒状または板状をなす透明導光体の端部（一端または両端）に発光ユニットを配置し、導光体の端面から入射した光を内面で反射させながら長さ方向に沿って設けた出射面から出射せしめるようにしている。

一般的な発光ユニットの構造は、図１９に示すように、リードフレーム１００とリード端子１０１を樹脂モールド１０２で互いに接触しないように保持し、樹脂モールド１０２に設けた開口１０３に露出するリード端子１０１上に発光素子（ＬＥＤ）１０４…を搭載し、これら発光素子１０４とリードフレーム１００とを金線１０５で接続している。

ところで、最近では画像読み取りの高速化の要望があり、このためには照明装置の輝度を上げ、これにより原稿の読取面を照明する照明光の輝度を上げることが必要になる。しかしながら、照明装置の輝度を上げるために発光素子の通電電流を増加すると、発光と同時にジャンクション温度が上昇する（発光素子自体から発熱する）。それに伴って発光効率が低下し、発光素子の寿命も短くなる。

上記の不利を解消するため、特許文献１では、板状リードフレームに拡張部を設けてこの部分を放熱部とすることが提案され、特に放熱効率を高めるために放熱部の面積を大きくすると、他の部品との干渉が生じるため、特許文献１の図６では透明導光体を収納したケースに沿って放熱部を折り曲げた構成が開示されている。

一般に照明装置に搭載される発光ユニットの光変換効率は蛍光体の環境温度に依存し、環境温度が上がると効率は低下し、温度が上昇すると発光ユニットの抵抗値が下がり、定電圧駆動すると電流値が増えるので一般的には定電流駆動することにより輝度の安定化を図っている。またアレイニウス１０℃２倍則（温度が１０℃下がると寿命が２倍になる）から考えても、発光ユニットの温度は低く抑えた方が寿命が延びることが知られている。

照明を目的とする装置のＬＥＤなどを用いた発光ユニットにおいては定格内で電流を流すので寿命的に悪影響を与えるような発熱はない。しかし、画像読取装置においては、通常よりも高速で画像を読み取ろうとすると、照明装置の明るさを増すためにＬＥＤに流す電流を増やすことが考えられるが、ＬＥＤは半導体デバイスであるので、高温になるほど被輻射再結合が生じる確率が高くなり、発光効率が低下してしまう。従って、発光素子（ＬＥＤ）から発生する熱を適切に外部に放熱させて、発光素子（ＬＥＤ）の温度が過度に上昇することを防止する必要がある。

従来においては、図２６に示されるように、発光ユニット２００の板状リードフレーム２０１に拡張部２０２を設け、また前記板状リードフレーム２０１に放熱用の端子２０９を設け、発光素子２００ａ、２００ｂ、２００ｃで発生した熱はリードフレーム２０１に直接伝わる構造になっている。なお発光素子２００ａ、２００ｂ、２００ｃは給電用のリード端子（カソード端子）２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃに接続されている。

図２７は、シグナルグランド２０５に接続した放熱板によって、カソードコモン接続のＬＥＤからの発熱を放熱する仕組みの従来例の回路結線図である。ここで、放熱板２０６は電源２０８や電流制御回路２０７ａ〜ｃと共通のシグナルグランド２０５で接地されている。前記電源２０８の正極端子は、電流制御回路２０７ａ〜ｃに電源を供給し、この電流制御回路２０７ａ〜ｃの出力端子は発光素子２００ａ、２００ｂ、２００ｃのアノードと個別に接続されている。更に、発光素子２００ａ、２００ｂ、２００ｃの各カソードはカソードコモンでシグナルグランド２０５と接続されている。各発光素子２００ａ、２００ｂ、２００ｃから発生される熱は、発光素子２００ａ、２００ｂ、２００ｃの搭載されたリードフレームから放熱板２０６に伝わって空気によって冷却される。また前述の通り、前記放熱板２０６は発光素子２００ａ、２００ｂ、２００ｃのカソードと同様にシグナルグランド２０５と接続されて同電位となっている。

図２８は、放熱板２０６にアノードコモンで接続したＬＥＤのアノードを接続して前記アノードと同電位を持たせた場合の従来例の回路結線図である。

図２９は、ＬＥＤの電流値をパラメータとして順電圧Ｖ_Ｆの温度特性を示した例である。これは、例えば日亜化学工業（株）製のＬＥＤ（ＮＳＰＥ５１０Ｓ）同等品の測定データに類似する特性である。ここでは、ＬＥＤに流す電流値をパラメータとし、ここでは３種類（５ｍＡ、１０ｍＡ、３０ｍＡ）のパラメータ設定をしている。各パラメータ電流値について、周囲温度をそれぞれ−３０℃から＋８０℃まで変化させた時の順電圧Ｖ_Ｆを測定している。この図でも明らかなように、発光素子（ＬＥＤ）の順電圧Ｖ_Ｆの温度特性としては、温度が高くなるに従ってＬＥＤ電源端子の順電圧Ｖ_Ｆが低下し、相対光度は下がる傾向にある。またＬＥＤに流す電流値としては、電流値が大きくなるほど環境温度の影響を受け易くなる傾向があり、また大電流を流すと自己発熱によって発光ユニットの温度が急激に上昇し、内部抵抗値は下がるので、定電圧制御回路を用いた場合は電流値が変動する。そこで、この電流値変動による影響を避けるために、特にＬＥＤを大電流で駆動する場合には、一般的にはＬＥＤの輝度制御には定電流制御回路が使われている。

前記した特許文献１には、上記の従来例に類似した技術として、アノードコモンで発光素子（ＬＥＤ）が共通リードフレームに接続され、前記発光素子（ＬＥＤ）の発熱を共通リードフレームと連続する放熱用のダミー端子から放熱させる実施例、およびアノードコモンで発光素子のアノードと接続されたリードフレームを延長して外部に露出させ、この延長部をライン状照明装置のケースに沿って折り曲げる構造について開示されている。

また、特許文献２には、カソードコモンとした発光素子の個別アノード端子に電流制御回路のシグナルグランド（アース側）を接続し、発光素子（ＬＥＤ）駆動回路のシグナルグランドおよび発光装置のフレームグランドの両方と接続された放熱板を持つ構成において、発光素子（ＬＥＤ）のリード部材としての放熱用金属部の表面積が前記発光素子（ＬＥＤ）の成型部材の表面積よりも大きく、前記放熱用金属部が前記成形部材に対して前記発光素子（ＬＥＤ）が載置されている側に４５°から１３５°で折り曲げられていることにより前記発光素子（ＬＥＤ）から発生する熱を効率良く放熱させる記載がある。

特開２００５−２１７６４４号公報 特願２００５−０８６２９１号

上述した特許文献１によれば、発光素子のジャンクション温度の上昇を抑制することができ、発光効率の向上と寿命の延長が図れるが、２つの課題が残されている。

１つ目はリードフレームの制作上の課題である。図２０は金属板からリードフレームを切り出す前の状態を示しており、放熱部が長くなると、金属板の長さも長くなり、リードフレームを切り出した後の無駄になる部分が多くなる。

２つ目の課題は初期の発光が不安定になる点である。放熱部を設けることでジャンクション温度を所定温度以下に抑え発光効率の向上を図ることができるのであるが、ジャンクション温度が所定温度に達して平衡状態になるまでに時間がかかり、この間の発光が不安定になる。

特許文献１のように、リードフレームからアース端子（コモン）および放熱用のダミー端子を導出すると、前記アース端子（コモン）および放熱用のダミー端子が外部に露出しているので、特にＬＥＤのアース端子（コモン）に接続された放熱用のダミー端子から静電気等のノイズを拾い、ＬＥＤを破壊する虞れもあり、画像読取装置に使った場合には密着型イメージセンサのＣＩＳ信号に悪影響を及ぼす可能性が考えられる。

また、特許文献２のように、放熱手段が発光素子（ＬＥＤ）と電気的に接続され、矩形の金属製リード部材を銅、若しくは主成分に銅を含む合金で構成し、前記金属製リード部材単体あるいは外付けのヒートシンクを接続して放熱手段とする場合でも、前記アース端子（システムグランド）および放熱用のダミー端子が外部に露出しているので、同じシステムグランドに接続された前記金属製リード部材あるいは外付けヒートシンクから静電気等のノイズを拾い、ＬＥＤを破壊する虞れもあり、また密着型イメージセンサのＣＩＳ信号に悪影響を与える可能性が考えられる。

上記１つ目の課題を解決するため、請求項１に係る第１発明は、発光素子を搭載したリードフレームの一部を樹脂モールドに保持するとともに、発光素子に通電することで発生した熱を放熱部を介して逃すようにした発光ユニットにおいて、前記放熱部はリードフレームと別体として成形され、また前記放熱部とリードフレームとは直接または金属部材を介して接合した。

前記放熱部とリードフレームまたは金属部材とは、機械的に接合されるか、熱伝導性を有する樹脂シート、グリースまたは接着剤を介して接合される。ここで、機械的な接合には凹凸係合や嵌め込みなどが含まれる。また熱伝導性を有する樹脂シート、グリースまたは接着剤としては、シリコーンゴムシート、シリコーングリース、シリコーンゴム接着剤などが挙げられる。

第１発明には、前記発光ユニットを導光体の端部に設けたライン状またはパネル状照明装置、およびこの照明装置と、ラインイメージセンサと、原稿からの反射光または透過光を前記ラインイメージセンサに収束させるためのレンズアレイを収納ケース内に組み込み、この収納ケースを原稿と平行に走行させることで原稿を読み取るようにした画像読取装置も含まれる。

また、第１発明には、前記発光ユニットを導光体の端部に設けた照明装置、およびこの照明装置とラインイメージセンサと、原稿からの反射または透過光を前記イメージセンサに収束させるためのレンズと、原稿からの反射光を前記レンズへ導くミラーと、を筐体内に組み込んだ縮小型の画像読取装置も含まれる。

そして、ライン状照明装置の場合には放熱部を導光体ケースに沿って配置することが他の部材への干渉を避けられるので好ましい。また画像読取装置の場合には、放熱部を収納ケースに沿って配置することが同様の理由で好ましい。更に、画像読取装置の場合には、放熱部を収納ケースよりも外側に突出させて画像読取装置のフレームに摺動可能に接触せしめる構成としてもよい。このようにすることで放熱効果が向上する。

また、本願の別の第１発明では、発光素子を搭載したリードフレームの一部を樹脂モールドに保持するとともに、発光素子に通電することで発生した熱を放熱部を介して逃すようにした発光ユニットにおいて、前記発光素子の近傍には発光素子のジャンクション温度を早期に平衡温度まで上昇せしめるためのヒータが配置されている。

また、請求項１２に係る第２発明では、リードフレームに少なくとも１つの発光素子を搭載し、この発光素子に通電することで発生した熱を放熱部を介して逃すようにした発光ユニットにおいて、前記放熱部はシグナルグランドとは別に直接フレームグランドに接続するようにした。

また、請求項１３に係る第２発明では、リードフレームに少なくとも１つの発光素子を搭載し、この発光素子に通電することで発生した熱を放熱部から逃すようにした発光ユニットにおいて、前記発光素子の各アノードはアノードコモンで電源の陽極端子と接続される一方、各カソードは個別の電流制御回路に接続され、前記電流制御回路はシグナルグランドに接地されている。また、前記発光ユニットからの発熱を放熱する放熱手段は、前記発光素子を搭載したリードフレームと熱伝導性絶縁層を介して取り付けられ、更に前記放熱手段は前記シグナルグランドとは電気的に絶縁されたフレームグランドに接続するようにした。

また、前記発光ユニットにおいて、前記放熱部はリードフレームと別体として成形されるとともに、リードフレームとは直接または金属部材を介して接合するようにした。

更に、ライン状またはパネル状照明装置において、前記発光ユニットを有するようにし、密着型または縮小型の画像読取装置において前記発光ユニットを備えるようにした。

第１発明によれば、放熱部とリードフレームとを別体として成形したので、切り出す際の金属板の無駄が少なくなる。
また第１発明によれば、発光素子の近傍にヒータを設け、ジャンクション温度が平衡温度に達するまでの時間を短くしたので、この間の不安定な発光を短縮することができる。

第２発明によれば、発光ユニットの制御回路をシグナルグランドに接続し、前記発光ユニットと絶縁された放熱手段を、シグナルグランドと電気的な絶縁をとって隔離したフレームグランドに接続することによりノイズによる誤動作を回避しながら発光ユニットの放熱能力を高めることが出来るので、定格電流以上の大きな電流を流しても発光ユニットが放熱手段の影響を受けることが無く、また安定動作で照明装置の明るさを増すことができ、放熱部を有する照明装置を用いた画像読取装置において通常よりも高速で画像の読み取りが可能となる。

（ａ）は第１発明に係る発光ユニットを組み込んだ画像読取装置の断面図、（ｂ）及び（ｃ）は変形例を示す図 同画像読取装置に組み込まれた密着型イメージセンサの平面図 第１発明に係る発光ユニットを組み込んだライン状照明装置の斜視図 リードフレームと放熱部の接合状態を示す斜視図 リードフレームの切り出し前の状態を示す図 放熱部の切り出し前の状態を示す図 放熱部とリードフレームの接合の別実施例を示す分解斜視図 （ａ）は図７の発光ユニット内部のリードフレーム形状を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の変形例を示す図 図７に示した実施形態の発光ユニットのリードフレーム切り出し前の状態を示す図 放熱部を密着型イメージセンサの収納ケースに沿って配置した実施例を示す図 放熱部を密着型イメージセンサの収納ケースに沿って配置した別実施例を示す図 放熱部を密着型イメージセンサの収納ケースに沿って配置した別実施例を示す図 放熱部をフレームに摺動自在に接触せしめる別実施例を示す図 発光素子にヒータを取り付けた状態のライン状照明装置の斜視図 パネル状照明装置を用いた別実施例に係る画像読取装置の断面図 第１発明を適用したパネル状照明装置の斜視図 図１５に示すパネル状照明装置の分解図 １６図とは反対側から見た図１７と同様の分解図 一般的な発光素子の正面図 放熱部が一体となったリードフレームの切り出し前の状態を示す図 第２発明に係る発光ユニットを組み込んだ画像読取装置の断面図 第２発明に係る発光ユニットを組み込んだライン状照明装置の斜視図 第２発明に係る発光ユニットの回路および放熱板（アノードコモン接続）の結線図 第２発明の別実施例に係る発光ユニットの回路および放熱板（カソードコモン接続）の結線図 第２発明に係る発光ユニットの別実施例の外観図 従来の発光ユニットの外観図 従来の発光ユニットの回路および放熱板（カソードコモン接続）の結線図 従来の発光ユニットの回路および放熱板（アノードコモン接続）の結線図 発光ユニット（ＬＥＤ）相対光度の温度特性を示すグラフ

以下に第１発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。図１は第１発明に係る発光ユニットを組み込んだ画像読取装置の断面図、図２は同画像読取装置に組み込まれた密着型イメージセンサの平面図、図３は第１発明に係る発光ユニットを組み込んだライン状照明装置の斜視図、図４はリードフレームと放熱部の接合状態を示す斜視図、図５はリードフレームの切り出し前の状態を示す図、図６は放熱部の切り出し前の状態を示す図である。

図中１は密着型イメージセンサ、２は原稿載置用のガラス板であり、密着型イメージセンサ１はガラス板２に平行に移動して原稿を読み取る。この移動方向が副走査方向で、移動方向と直交する方向（密着型イメージセンサ１の長手方向）が主走査方向になる。

密着型イメージセンサは収納ケース（筺体）３に凹部３ａ，３ｂを形成し、一方の凹部３ａにはライン状照明装置１０を配置し、また他方の凹部３ｂには光電変換素子（ラインイメージセンサ）４を備えたセンサ基板５を取り付け、更に収納ケース３内に等倍結像用のレンズアレイ６を保持している。

前記ライン状照明装置１０は、棒状または板状をなすアクリル樹脂製の透明導光体１１を白色ケース１２に装填し、このケース１２の端部には発光ユニット２０を取り付けている。尚、図示例では発光ユニット２０をケース１２の一端に取り付けているがケース１２の両端に発光ユニット２０を取り付けてもよい。またライン状照明装置１０についてもレンズアレイ６を中心として左右に１つずつ配置してもよい。

発光ユニット２０は、樹脂モールド２１にリード端子２２とこれらリード端子２２よりも大面積の板状リードフレーム２３をインサート成形して作られ、発光素子を搭載するための窓２４が設けられている。

リードフレーム２３の材料としては、りん青銅または鉄入り銅が好適に使用でき、このリードフレーム２３の窓２４から露出する部分に、ＲＧＢ（３原色）の発光素子（ＬＥＤ）２５，２６，２７を搭載し、これら発光素子２５，２６，２７の一方の電極とリード端子２２とを金線で接続し、発光素子２５，２６，２７の他方の電極とリードフレーム２３とを金線で接続している。尚、窓２４は金線の接続後に透明樹脂で封止している。また、リードフレーム２３からはコモン端子２８を導出し、前記リード端子２２，コモン端子２８の下端をセンサ基板５に形成したスルーホールにハンダを介して固定する。

前記リードフレーム２３には延長部２９が形成されている。この延長部２９はケース１２に沿って折曲され、この延長部２９に板状をなす放熱部３０が接合されている。接合の手段としては、延長部２９及び放熱部３０に穴２９ａ及び３０ａを形成し、これら穴２９ａ，３０ａをケース１２に形成した凸部３１に係合することで延長部２９と放熱部３０とが密に接触した状態で固定される。

ケース１２と放熱部３０は、放熱効率を上げるために高熱伝導剤によって接着してもよい。
また、放熱部３０の形状としては図１（ａ）に示す板状の他に、（ｂ）に示すフィンを付加した形状、或いは（ｃ）に示す波板状などが考えられる。

前記放熱部３０は銅などの熱伝導性のよい材料から構成され、リードフレーム２３とは別に成形される。図５及び図６はそれぞれの部材の切り出し前の状態を示している。このように別々に切り出すことで、材料の無駄になる部分が少なくなる。

図７は放熱部とリードフレームの接合の別実施例を示す分解斜視図、図８（ａ）は図７の発光ユニット２０内部のリードフレーム２３の構造を示す斜視図、図８（ｂ）は（ａ）の変形例を示す図である。

図７において、リードフレーム２３の発光素子（ＬＥＤ）を搭載した部分の反対側（図では外側）には熱伝導性に優れた銅などの金属片３２が取り付けられ、樹脂モールド２１に形成した穴を介して前記金属片３２が外部に露出している。而して、放熱部３０の基端部３０ｂを樹脂モールド２１に重ねるように取り付けた状態で、金属片３２と放熱部３０の基端部３０ｂとが接触し、発光素子（ＬＥＤ）で発生した熱が効率よく放熱部３０に伝導される。

図３及び図４に示した実施形態の発光ユニットは、発光ユニットに延長部が一体成形されているため、放熱板形状の異なる密着型イメージセンサ（例えば図１０〜１３、図１６に記載した形状の放熱板を有する密着型イメージセンサ）を製造する場合、それぞれ異なる形状の放熱板を有する発光ユニットを製造する必要がある。ところが、図７に示した実施形態の発光ユニットを用いれば、放熱板部分の取り外しが可能なため、異なる形状の放熱板を準備すれば、発光ユニットは同じ設計のものを共通して用いることができ、製造コストを下げることができる。

図８（ａ）では、発光素子２５、２６、２７がリードフレーム２３に載置されているが、図８（ｂ）に示す変形例では、発光素子はリードフレーム２３とは異なるリードフレームＡに載置されている。リードフレームＡは、リードフレーム２３やリード端子２２とは空間的に分離している。リードフレームＡは金属片３２を介して、図７の放熱部３０へ放熱する構造になっている。このように、図８（ｂ）に示す変形例では、ＲＧＢ素子の熱を全て放熱部３０へ逃しているが、一部の素子の熱を放熱部３０へ逃し、その他の素子の熱はリード端子２２を通じてセンサ基板に放熱する形にしてもよい。具体的には例えば、Ｒ素子のみリードフレーム２３に載置し、ＧＢ素子はリードフレームＡに載置することもできる。

図９は本実施形態の発光ユニットのリードフレーム切り出し前の状態を示す図であり、このように１枚の材料から多数のリードフレームを切り出すようにすることで、材料の無駄を省くことができる。

図１０乃至図１３は放熱部を密着型イメージセンサの収納ケースに沿って配置するか収納ケースから突出させた実施例を示す図であり、図１０に示す実施例にあっては、放熱部３０を収納ケース３の上面から短手側の側面に折り曲げて沿わせるようにしている。

図１１に示す実施例にあっては、収納ケース３の上面から所定深さの切欠３ｃを形成し、この切欠３ｃを介して放熱部３０を収納ケース３の長手側の側面から短手側の側面に折り曲げて沿わせるようにしている。

図１２に示す実施例にあっては、収納ケース３の上面から所定深さの切欠３ｃを形成し、この切欠３ｃを介して放熱部３０を収納ケース３の長手側の側面に折り曲げて沿わせるようにしている。

図１３に示す実施例は、放熱部３０を収納ケース３の端部から外側に湾曲した形状に突出させてバネ機能を有する形状とし、この放熱部３０を画像読取装置の金属製フレーム３３に摺動可能に接触せしめ、放熱部３０を介して金属製フレーム３３に熱を逃すようにしている。

図１４は別実施例に係るライン状照明装置の斜視図であり、この実施例にあっては発光ユニット２０の樹脂モールド２１の外側にヒータ３４を取り付け、ヒータ３４には通電用のリード線３５及び熱電対３６が接続されている。このヒータ３４は早期に発光ユニット２０の温度を平衡状態まで上昇せしめることで、安定した発光を行わせることができる。

即ち、発光ユニット２０内の発光素子に通電した場合には必ず発熱する。この発熱を放熱部３０を介して逃すことで発光効率を高めることができるのであるが、放熱部３０を設けた結果、冷却効果が有効に作用し、発光素子の温度がなかなか平衡温度まで上昇しないことになる。発光素子の温度が低いことは発光効率の面からだけ評価した場合には好ましいことであるが、輝度が一定の安定した発光を得るには、温度が一定である方が好ましい。そこで、ヒータ３４を用いて低めの平衡温度まで速やかに昇温させることで、安定した発光を実現できる。

図１５乃至図１８はパネル状照明装置を用いた別実施例に係る画像読取装置と、パネル状照明装置の構造を示す。
パネル状照明装置を用いた画像読取装置は、図１５に示すように、筐体４０の上面開口部に原稿台ガラス４１が嵌め込まれ、筐体４０内に密着型イメージセンサユニット４２を往復動可能に配置し、更に原稿台ガラス４１の上方にパネル状照明装置４３を配置し、原稿台ガラス４１上にセットした透光性原稿に光を照射するようにしている。

前記パネル状照明装置４３は、図１６及び図１８に示すようにケース４４内に板状をなす導光体４５が収納され、この導光体４５の一端に発光ユニット４６が取り付けられ、導光体４５の原稿台ガラスに対向する出射面と反対側となる背面には発光ユニット４６からの光を出射面に向けて反射（散乱）せしめる拡散シート４７が貼り付けられ、更に前記発光ユニット４６の外側面とケース４４との間には放熱部４８が設けられている。

即ち、ケース４４の内側面には発光ユニット４６を位置決め固定するためのピン４９が設けられ、一方放熱部４８の一部は折返し部４８ａとされ、この折返し部４８ａの前記ピン４９に対応する位置に穴４８ｂが形成され、放熱部４８の折返し部４８ａの穴４８ｂにピン４９を挿通し、更にピン４９に発光ユニット４６を位置決め固定し、この状態でケース４４内に導光体４５を収納することで、折返し部４８ａは発光ユニット４６のリードフレームと直接接合され、発光ユニット４６で発生した熱がリードフレームを介して放熱部４８に伝導されるようにしている。

尚、折返し部４８ａとリードフレームとは金属部材や伝熱性に優れた接着剤を介して接合してもよい。

以下、第２発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一機能を有するものは同一の符号とし、その繰り返しの説明は省略する。

図２１において、１０１は密着型イメージセンサ、１０２は原稿載置用のガラス板であり、密着型イメージセンサ１０１はガラス板１０２に平行移動して原稿を読み取る。この移動方向が副走査方向で、移動方向と直交する方向（密着型イメージセンサ１０１の長手方向）が主走査方向になる。

密着型イメージセンサは収納ケース（筺体）１０３に凹部１０３ａ，１０３ｂを形成し、一方の凹部１０３ａにはライン状照明装置１０７を配置し、また他方の凹部１０３ｂには光電変換素子（ラインイメージセンサ）１０４を備えたセンサ基板１０５を取り付け、更に収納ケース１０３内に等倍結像用のレンズアレイ１０６を保持している。

前記ライン状照明装置１０７は、棒状または板状をなすアクリル樹脂製の透明導光体１０８を白色ケース１０９に装填し、このケース１０９の端部には発光ユニット１１０を取り付けている。尚、図示例では発光ユニット１１０をケース１０９の一端に取り付けているがケース１０９の両端に発光ユニット１１０を取り付けてもよい。また、ライン状照明装置１０７についてもレンズアレイ１０６を中心として左右に１つづつ配置してもよい。

この構成において、発光ユニット１１０から発射された光が、透明導光体１０８内で反射して、前記ライン状照明装置１０７の出射面から出射した光が原稿に照射され、前記原稿からの反射光がレンズアレイ１０６などを介して光電変換素子（ラインイメージセンサ）にて検出されることにより前記原稿イメージのひとつのラインが読み取られる。更に、密着型イメージセンサを副走査方向に移動させることにより、前記原稿の全体イメージを読み取ることが出来る。

上記において、ライン状照明装置１０７ではなく、パネル状照明装置を用いても同様の効果が得られるので、ライン状照明装置７ではなく、パネル状照明装置を使うことも考えられる。

図２２は、第２発明による発光ユニット１１０のリードフレーム１１１に熱伝導性絶縁層１１２を介して放熱板１１３をケース１０９に取り付け、更に発光ユニット１１０のアノード端子（コモン）１１４、１２２、カソード端子（青）１１５ａ、カソード端子（赤）１１５ｂ、カソード端子（緑）１１５ｃを実装した図である。

リードフレーム１１１の材料としては、りん青銅または鉄入り銅が好適に使用できる。またアノード端子１１４、１２２の下端はセンサ基板１０５に形成したスルーホールにハンダ付けして電源の正極端子に接続されている。

ここで、熱伝導率は単位容積あたりの熱容量と熱拡散率との積で計算され、単位時間に単位面積を移動する熱量であるから熱容量は厚みに比例する。例えばリードフレーム１１１の熱伝導率が３９０Ｗ／ｍ・Ｋであって、熱伝導性絶縁層１１２に、例えば信越化学工業製シリコングリスＷＷ−７７６２を使えば熱伝導率は６０Ｗ／ｍ・Ｋとなるので、前記熱伝導性絶縁層１１２とリードフレーム１１１ａの熱伝導率の比は
３９０／６０＝６．５
となる。よって、リードフレーム１１１ａと熱伝導性絶縁層１１２の厚みの比を１：６．５とすれば、リードフレーム１１１で受ける熱量をそのまま熱伝導性絶縁層１１２に伝達することができることになる。同様のことがリードフレーム（伝熱部）１１１ａに実装される発光素子１１０ａ〜ｃとリードフレーム（伝熱部）１１１ａとの関係にもあてはまり、前記リードフレーム１１１ａの板厚は、実際に発光ユニットに定格以上の電流を流す時間と頻度に依存し、常に発光素子（ＬＥＤ）のジャンクション温度が定格温度内に保たれる程度のリードフレーム（伝熱部）１１１ａの厚みが必要となる。

図２３において、発光ユニット１１０には、発光素子（青）１１０ａ、発光素子（赤）１１０ｂ、発光素子（緑）１１０ｃの３つの発光素子が格納されている。各発光素子はアノードコモンで接続されていて、これらのアノード１１４は電源１１６の正極端子に接続されている。また発光素子（青）１１０ａ、発光素子（赤）１１０ｂ、発光素子（緑）１１０ｃの各発光素子のカソードは個別に電流制御回路（青）１１７ａ、電流制御回路（赤）１１７ｂ、電流制御回路（緑）１１７ｃに接続されて規定値に制御された電流が流され、前記電流制御回路（青）１１７ａ、電流制御回路（赤）１１７ｂ、電流制御回路（緑）１１７ｃの電気回路におけるグランドは、いずれも共通のシグナルグランド１１８に接続されてシグナルグランド１１８と同電位となっている。

一方、前記発光ユニット１１０とは別体で、放熱板１１３が備えられ、フレームグランド１１９に接地されている。前記放熱板１１３は、図２２に示される熱伝導性絶縁層１１２を介してリードフレーム（放熱部）１１１に当接され、このリードフレーム（放熱部）１１１はリードフレーム（伝熱部）１１１ａを経由して発光素子（青）１１０ａ、発光素子（赤）１１０ｂ、発光素子（緑）１１０ｃで発生した熱を吸収し、空気中に放熱する構造になっている。

図２４は、第２発明の別実施例であり、フレームグランド１１８とシステムグランド１１９を電気的に接続して同電位とし、これらフレームグランド１１８とシステムグランド１１９に放熱板１１３および電流制御回路（青）１１７ａ、電流制御回路（赤）１１７ｂ、電流制御回路（緑）１１７ｃの電気回路におけるグランドを接続することにより、放熱板１１３が静電気等のノイズを拾ったとしても、フレームグランド１１９に流出するので、ＬＥＤを破壊する虞れはなく、また密着型イメージセンサのＣＩＳ信号に悪影響を与える可能性もない。

図２５は、第２発明による発光ユニット１１０の構造を示す図である。リードフレーム（伝熱部）１１１ａは、樹脂モールド１２０にカソード端子１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃと共にインサート成形して作られ、発光素子を搭載するための窓１２１が設けられている。前記ライン状照明装置を副走査方向に移動させることにより、前記原稿の全体イメージを読み取る際に、発光素子（青）１１０ａ、発光素子（赤）１１０ｂ、発光素子（緑）１１０ｃで発生した熱は、リードフレーム（伝熱部）１１１ａに直接伝わり、このリードフレーム（伝熱部）１１１ａからリードフレーム（放熱部）１１１、そして図２２に示される熱伝導性絶縁層１１２へ伝搬して放熱板１１３から空気中に放熱される。

Claims (18)

1. 発光素子を搭載したリードフレームの一部を樹脂モールドに保持するとともに、発光素子に通電することで発生した熱を放熱部を介して逃すようにした発光ユニットにおいて、前記放熱部はリードフレームと別体として成形され、また前記放熱部とリードフレームとは直接または金属部材を介して接合していることを特徴とする発光ユニット。
2. 請求項１に記載の発光ユニットにおいて、前記放熱部とリードフレームまたは金属部材とは、機械的に接合されるか、熱伝導性を有する樹脂シート、グリースまたは接着剤を介して接合されることを特徴とする発光ユニット。
3. 発光素子を搭載したリードフレームの一部を樹脂モールドに保持するとともに、発光素子に通電することで発生した熱を放熱部を介して逃すようにした発光ユニットにおいて、前記発光素子の近傍には発光素子のジャンクション温度を早期に平衡温度まで上昇せしめるためのヒータが配置されていることを特徴とする発光ユニット。
4. 請求項１に記載の発光ユニットにおいて、前記金属部材はリードフレームの発光素子を搭載した部分の反対側に取り付けられ、樹脂モールドに形成した穴を介して外部に露出していることを特徴とする発光ユニット。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発光ユニットを有することを特徴とするライン状またはパネル状照明装置。
6. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発光ユニットを導光体の端部に設けたライン状またはパネル状照明装置において、前記放熱部を導光体のケースに沿って配置したことを特徴とする照明装置。
7. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発光ユニットを有するライン状照明装置を備えたことを特徴とする密着型イメージセンサ。
8. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発光ユニットを有するライン状照明装置を備えたことを特徴とする縮小型の画像読取装置。
9. 請求項７に記載の密着型イメージセンサを備えたことを特徴とする画像読取装置。
10. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発光ユニットを導光体の端部に設けたライン状照明装置と、ラインイメージセンサと、原稿からの反射光または透過光を前記ラインイメージセンサに収束させるためのレンズアレイを収納ケース内に組み込み、この収納ケースを原稿と平行に走行させることで原稿を読み取るようにした密着型イメージセンサにおいて、前記放熱部を前記収納ケースに沿って配置したことを特徴とする密着型イメージセンサ。
11. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発光ユニットを導光体の端部に設けたライン状照明装置と、ラインイメージセンサと、原稿からの反射光または透過光を前記ラインイメージセンサに収束させるためのレンズアレイを収納ケース内に組み込み、この収納ケースを原稿と平行に走行させることで原稿を読み取るようにした密着型イメージセンサにおいて、前記放熱部を収納ケースよりも外側に突出させて画像読取装置のフレームに摺動可能に接触せしめたことを特徴とする画像読取装置。
12. リードフレームに少なくとも１つの発光素子を搭載し、この発光素子に通電することで発生した熱を放熱部を介して逃すようにした発光ユニットにおいて、前記放熱部はシグナルグランドとは別に直接フレームグランドに接続されていることを特徴とする発光ユニット。
13. リードフレームに少なくとも１つの発光素子を搭載し、この発光素子に通電することで発生した熱を放熱部を介して逃すようにした発光ユニットにおいて、前記発光素子はアノードコモンで電源と接続されるとともに各カソードがシグナルグランドに接地された電流制御回路と接続され、放熱手段は前記発光素子を搭載したリードフレームと熱伝導性絶縁層を介して取り付けられ、更に前記放熱手段は前記シグナルグランドとは電気的に絶縁されたフレームグランドに接続されていることを特徴とする発光ユニット。
14. 請求項１２または請求項１３に記載の発光ユニットにおいて、前記放熱部はリードフレームと別体として成形されるとともに、リードフレームとは熱伝導性絶縁部材を介して接合していることを特徴とする発光ユニット。
15. 請求項１２乃至請求項１４に記載の発光ユニットを有することを特徴とするライン状またはパネル状照明装置。
16. 請求項１５に記載のライン状照明装置を備えたことを特徴とする密着型イメージセンサ。
17. 請求項１５に記載のライン状照明装置を備えたことを特徴とする縮小型の画像読取装置。
18. 請求項１６に記載の密着型イメージセンサを備えたことを特徴とする画像読取装置。

Images