JP2006310414A

JP2006310414A - Ｌｅｄ照明装置

Info

Publication number: JP2006310414A
Application number: JP2005128787A
Authority: JP
Inventors: Masao Shimamoto; 正男嶋本
Original assignee: SHIMATEC KK
Current assignee: SHIMATEC KK
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2006-11-09

Abstract

【課題】光を直線状の領域に効率的に集光させることができるＬＥＤ照明装置を提供すること。
【解決手段】ＬＥＤ照明装置は、直線状に配置された複数のＬＥＤ１１と、軸が複数のＬＥＤ１１を結ぶ線と平行になるようにＬＥＤの前面に配置された透明な円柱部材１３とを備える。また、ＬＥＤ１１と円柱部材との間に光拡散手段を設けてもよい。円柱部材によって光を直線状の領域に効率的に集光させることができ、明るく、かつ均一な照明が可能である。また、構造が簡単で安価に製造でき、堅牢である。更に、ＬＥＤの数を従来よりも少なくすることができ、その分だけ発熱も減少するので、ＬＥＤの動作温度が低下して温度上昇による輝度の低下を防止でき、動作が安定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）照明装置に関するものであり、特に、ラインセンサ用の照明に好適なＬＥＤ照明装置に関するものである。

従来、複写機やスキャナ等にはラインセンサが使用されている。そして、ラインセンサ用の照明装置として使用可能な、直線状の領域を照明する装置としてＬＥＤを使用した照明装置が提案されている。例えば下記の特許文献１には、矩形状の基板と、この基板の長手方向に沿ってライン状に実装された色の異なる複数個のＬＥＤチップと、このＬＥＤチップ全体を一体的に覆うように形成された略半円柱状、またはかまぼこ形状の透明樹脂部とを備えたＬＥＤ光源デバイスが開示されている。
特開２００２−２９９６９７号

ラインセンサ用の照明装置としては、所定の長さおよび幅の直線状の領域をなるべく明るく均一に照明したいという要求がある。しかし上記した従来の照明装置においては、光を直線状の領域に効率的に集光させることが困難であり、効率が低いという問題点があった。本発明は上記した課題を解決することを目的とし、光を直線状の領域に効率的に集光させることができるＬＥＤ照明装置を提供することにある。

本発明のＬＥＤ照明装置は、直線状に配置された複数のＬＥＤと、中心軸が複数のＬＥＤを結ぶ線と平行になるようにＬＥＤの前面に配置された透明な円柱部材とを備えたことを主要な特徴とする。

また、前記したＬＥＤ照明装置において、更に前記ＬＥＤと前記円柱部材との間に光拡散手段を設けた点にも特徴がある。また、前記したＬＥＤ照明装置において、前記光拡散手段は前記円柱部材の表面に貼り付けられた光拡散シートである点にも特徴がある。また、前記したＬＥＤ照明装置において、前記円柱部材の周囲の一部に光反射手段を設けた点にも特徴がある。

本発明のＬＥＤ照明装置は上記のような特徴によって、円柱部材によって光を直線状の領域に効率的に集光させることができ、明るく、かつ均一な照明が可能であるという効果がある。また、構造が簡単で安価に製造でき、堅牢であるという特徴もある。更に、所望の照度を得るためのＬＥＤの数を従来よりも少なくすることができ、その分だけ発熱も減少するので、ＬＥＤの動作温度が低下して温度上昇による輝度の低下を防止でき、動作が安定するという効果もある。

以下実施例について図面を参照して説明する。

図１は、本発明のＬＥＤ照明装置の構成を示す横断面図である。また、図２は、本発明のＬＥＤ照明装置の構成を示す縦断面図である。ＬＥＤ照明装置は長い直方体の筐体１０の内部に配置された複数のＬＥＤ１１、および筐体１０内の前記ＬＥＤ１１の前部に配置された円柱部材１３とを備える。

筐体１０は例えば長い直方体のアルミニウムブロックの長手方向に溝を形成することにより製作される。金属ブロックを使用することにより、放熱効果が向上する。筐体１０の表面は放熱効果を上げるために黒くアルマイト処理されていてもよい。

ＬＥＤ１１としては、例えば赤、青、緑の単色ＬＥＤを交互に配置するか、あるいは１つの部品中に３色のＬＥＤが実装されているものを使用してもよい。赤、青、緑のＬＥＤを組み合わせることによって目的とする任意の可視光の色を出すことができる。また、装置が必要とする色のＬＥＤがあれば、例えば白など所定の色のＬＥＤを採用してもよい。

ＬＥＤ１１の形状はリード線付きの砲弾型のＬＥＤを使用してもよいし、チップ状の表面実装型のＬＥＤを使用してもよい。ＬＥＤ１１の配置は、なるべく直線状に均一に配置した方がよいが、装置が必要とする照度に応じて１列から３列程度まで変更可能である。

複数のＬＥＤ１１のリード線は底部に配置されたプリント基板１２にはんだ付けされている。プリント基板１２は筐体１０に固着されており、プリント基板１２と筐体１０の間には図示していないが絶縁シートが敷かれている。プリント基板１２のＬＥＤ回路は後述する駆動回路に接続されている。

円柱部材１３は断面が円形の円柱形状を有し、中心軸が複数のＬＥＤ１１を結ぶ線と平行になるようにＬＥＤ１１の前面に配置されている。材質は例えばアクリル等の透明樹脂やガラスであってもよい。円柱部材の素材は安価に入手可能であり、切断するだけで使用できるので、加工も容易である。

本発明者による実験の結果、円柱部材を使用することにより、両凸レンズを使用した場合よりも照度が増すことが判明した。円柱の直径は大きいほど集光効率が高いことが判明したが、直径を大きくすると装置も大型化してしまうので、直径は装置の必要条件を満たす範囲内でなるべく大きいものを採用する。

なお、円柱部材は中心軸と直交する平面内においてはＬＥＤ１１から放射された光を集光するが、中心軸と並行な面内においては集光しないので、ＬＥＤを所定の間隔で配置しても被照射面においては照明むらは発生せず、均一な照度が得られる。また、円柱部材１３を使用することにより、凸レンズ部材を２枚使用する場合と比較して境界における反射がなくなるので光の透過量が数十パーセント程度増加することも判明した。

ＬＥＤ１１と円柱部材１３との距離は、円柱の直径、ＬＥＤの部品に形成されているレンズの特性（ＬＥＤの光放射角度範囲）、円柱部材と被照明物との距離等によって変化するので、最も照度の高い位置を実験により決定すればよいが、本発明者が実験した結果、ＬＥＤと円柱部材との距離は、円柱の直径より少し短い程度が好適である。

図３は、本発明のＬＥＤ照明装置の駆動回路を示すブロック図である。ＬＥＤ照明装置においては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各色ごとにＬＥＤ１１を複数個（例えば３個）直列接続した直列回路を複数回路並列に接続している。なお、直列接続するＬＥＤの個数は任意である。なお、各ＬＥＤの輝度を揃えるために、直列回路に更に直列に抵抗を入れてもよい。

各色と対応する３個の可変定電流電源回路２２〜２４は、制御回路２５からの制御に基づき、所望の電流を各色のＬＥＤ回路にそれぞれ流す。制御回路２５は外部制御端子２６からの制御信号あるいはボリューム等を用いた手動による設定に基づき、可変定電流電源回路２２〜２４を所望の電流値に制御する。ＬＥＤ回路の電流値を変えることにより、それぞれの色のＬＥＤの輝度を調節することが可能であり、所望の色の光を得ることができる。

次に、第２実施例について説明する。図４は、本発明の照明装置１０の第２実施例の構成を示す断面図である。第２実施例は、第１実施例に光拡散手段を追加したものである。円柱部材１３のＬＥＤ１１側の曲面には光拡散手段である光拡散シート１４が貼り付けられている。光拡散シート１４は例えば乳白色などの光を拡散する素材でできた樹脂シートで、市販されている。

ＬＥＤ１１から放射された光はこの光拡散シート１４によって乱反射する。すると、例えばＬＥＤと円柱部材の中心を結ぶ線から離れた円柱部材１３の表面においては、第１実施例では反射して円柱部材１３の内部に入らなかった光が光拡散シートによる乱反射によって円柱部材１３の内部に進入するようになり、その一部は照明すべき領域に達する。従って、照度が増すと共に円柱部材１３の軸方向における照度のむらがなくなる。

光拡散手段として円柱部材１３に光拡散シート１４を貼り付ける代わりに、平板状の光拡散板を配置してもよい。また、円柱部材１３の表面をサンドブラスト加工するなどして細かい凹凸を付けてもよい。

以上実施例を説明したが、本発明の装置には更に以下のような変形例も考えられる。筐体１０の内部の側面は光が反射するように鏡面仕上げとしてもよい。また、円柱部材１３において、ＬＥＤ１１からの光の入射あるいは被照明物への光の放射に寄与しない円柱側面あるいは端面、即ち、中央のＬＥＤと円柱部材の中心とを結ぶ線と平行に近い側面あるいは端面にメッキを施すかあるいは光を反射する塗料を塗布することによって光を反射させるようにしてもよい。

細長い照明装置の場合、両端においては中央部よりも照度が低下するので、長手方向の照度を均一にするために、両端部分においてＬＥＤ密度を増やしてもよい。ＬＥＤからの発熱を効率よく筐体に逃がすために、溝内のＬＥＤの周りの空間全体、あるいはＬＥＤより下部のみに透明な液体あるいは流し込んだ後に固体化する油、樹脂等を充填してもよい。

本発明のＬＥＤ照明装置の構成を示す横断面図である。本発明のＬＥＤ照明装置の構成を示す縦断面図である。本発明のＬＥＤ照明装置の駆動回路を示すブロック図である。本発明の照明装置の第２実施例の構成を示す断面図である。

符号の説明

１０照明装置
１１ＬＥＤ
１２基板
１３円柱部材
１５被照明物

Claims

直線状に配置された複数のＬＥＤと、
中心軸が複数のＬＥＤを結ぶ線と平行になるようにＬＥＤの前面に配置された透明な円柱部材と
を備えたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
更に前記ＬＥＤと前記円柱部材との間に光拡散手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
前記光拡散手段は前記円柱部材の表面に貼り付けられた光拡散シートであることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
前記円柱部材の周囲の一部に光反射手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。