JP2012243979A - Light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のＬＥＤを備えたライン状の光源装置に関する。 The present invention relates to a linear light source device including a plurality of LEDs.
近年、パーソナルファクシミリ等の原稿読み取り用の光源装置において、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと言う）の出力向上と受光素子としてのＣＣＤ型センサの高感度化により、小型で低消費電力のＬＥＤが光源として使用されている。このようなＬＥＤを光源として備えた光源装置にはさまざまなものがある。ＬＥＤの構成として大きくは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光を放射するＬＥＤ素子を使用して白色光を得るものと、ＬＥＤから放射された光をＹＡＧ蛍光体に照射、励起して、Ｒ，Ｇ，Ｂの色光を放射させることで擬似白色光を得るいわゆるパッケージタイプのものの２つがある。
このうち、前者のＲ、Ｇ、Ｂの各色ＬＥＤを使用する光源では、各ＬＥＤ素子の特性によって、光出力や色味により、またＬＥＤ素子の配置状態によって、色ムラが発生しやすいという問題がある。
一方、後者の蛍光体を備えたパッケージタイプのＬＥＤ光源では、読み取り用光源とする場合、白色を放射する素子を並べる構成になるため、Ｒ，Ｇ，Ｂの色光の混合に伴う色ムラは前者のものに比べて生じ難く、この点において優位である。
In recent years, in light source devices for reading originals such as personal facsimiles, small and low power consumption LEDs have been used as light sources due to improved output of light emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs) and increased sensitivity of CCD sensors as light receiving elements. It is used. There are various light source devices including such LEDs as light sources. In general, the configuration of the LED is to obtain white light by using an LED element that emits light of each color of R, G, and B, and to irradiate and excite the light emitted from the LED on the YAG phosphor. There are two types of so-called package types that obtain pseudo white light by emitting G and B color light.
Among these, in the former light source using each color LED of R, G, and B, there is a problem that color unevenness is likely to occur due to the characteristics of each LED element, the light output and the color, and the arrangement state of the LED element. is there.
On the other hand, in the package type LED light source provided with the latter phosphor, when the light source for reading is used, the elements emitting white light are arranged side by side. Therefore, the color unevenness due to the mixing of the R, G, B color lights is the former. This is less likely to occur and is advantageous in this respect.
図６は、このようなＬＥＤ光源の断面図である。同図（ａ）はレンズタイプ、同図（ｂ）はフラットタイプである。ＬＥＤ光源４０は何れも、基板４１上に例えばＧａＮ系の素材により形成された青色ＬＥＤ４２を備え、ＹＡＧ蛍光体等を分散して溶融させた蛍光樹脂４３で覆って構成されている。図６（ａ）に示すレンズタイプのものは所定の配光を構成するようレンズ４４が配置されている。
青色ＬＥＤ４２から放射された光は、その一部の光が蛍光体４３を透過して放射すると共に、蛍光体４３から放射された色光と混合されることにより、白色光を構成する。
なお、このＬＥＤ光源においては、青色光を放射するＬＥＤの代わりに紫外域の光を放射するＬＥＤを備えるものがあり、この場合、蛍光樹脂４３はＲ，Ｇ，Ｂの各色光を放射する蛍光体を備えることでこれらの色光が混合されて白色光を放射する。
FIG. 6 is a cross-sectional view of such an LED light source. FIG. 4A shows a lens type, and FIG. 4B shows a flat type. Each of the
A part of the light emitted from the
In addition, some LED light sources include LEDs that emit ultraviolet light instead of LEDs that emit blue light. In this case, the
図７は、このようなＬＥＤ光源を備えた光源装置である。
同図に示すように、細長い基板上に複数のＬＥＤ光源が並んで配置されている。ＬＥＤ４２は、例えば青色の光（Ｂ）を放射するものであり、その周囲にはＬＥＤ４２からの放射光により励起されることで、黄色（Ｙ）の色光を放射する蛍光体４３を備えた光色変換部が、基板が伸びる方向と同じ長さ方向に伸びて形成される。このように、アレイ状にＬＥＤ光源４０を配置して線状の光源装置が構成され、上述した原稿読み取り用の機器に供される。
FIG. 7 shows a light source device including such an LED light source.
As shown in the figure, a plurality of LED light sources are arranged side by side on an elongated substrate. The
ところが、ＬＥＤ素子上に蛍光体を備えたＬＥＤ光源を原稿の読み取りに使用しようとすると、従来この技術分野で使用されている光源、具体的には蛍光ランプのような光源と比較してむらがあり、このため原稿面の読み取り精度にむらが生じやすい。 However, when an LED light source having a phosphor on an LED element is used for reading an original, the light source is uneven compared to a light source conventionally used in this technical field, specifically, a light source such as a fluorescent lamp. For this reason, unevenness in reading accuracy of the document surface is likely to occur.
この理由について前図、図６を参照して説明する。
ＬＥＤ４２の各々は数ミリ角の板状であって、表面から光を放射する。蛍光体４３はこのＬＥＤ４２を埋設するよう、通常、ＬＥＤ４２の光放射側に取り付けられている。
ここで、図６（ａ）（ｂ）の構成では、ＬＥＤ４２の表面に対して垂直に放射された青色の光Ｌｂ１と、ＬＥＤ４２の表面に対して垂直よりも傾いて放射された青色の光Ｌｂ２とを比較すると、両者は蛍光体４３を通過する距離が異なる。つまり、ＬＥＤ出射面に対して垂直に出射したＬｂ１の光は、蛍光体４３を通過する距離が短いので、青色が透過して出射されて黄色の蛍光は弱いものとなる。一方、ＬＥＤ出射面に対して斜め方向に出射したＬｂ２の光は、蛍光体４３を通過する距離が長いので、青色の光は蛍光体で黄色に変換されて弱まり、黄色の蛍光が強くなる。つまり、光源から光を取り出す方向によって色味が異なって放射されるため、ＬＥＤ４２を中心に円を描くように断面色度分布を観察すると、色分布が不均一になる。
このようなＬＥＤ４０をアレイ状に並べて線状の光源装置を構成した場合、その長手方向に沿う光は、隣接するＬＥＤ４０からの光を混合することで補完することができるので、色ムラを低減することができる。しかしながら、その長手方向に対して直交する方向に切断した面においては、他のＬＥＤの光を混成させることが困難であるため、色ムラを抑えることができない。
The reason for this will be described with reference to the previous figure and FIG.
Each of the
6A and 6B, the blue light Lb1 emitted perpendicular to the surface of the
When a linear light source device is configured by arranging
そこで、本発明が解決しようとする課題は、アレイ状に並べられたＬＥＤからの光を、蛍光体で変換して白色光（擬似白色光）を得る線状の光源装置において、垂直断面方向に生じる色ムラを解消することができる光源装置を提供することを目的とする。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is that in a linear light source device that obtains white light (pseudo white light) by converting light from LEDs arranged in an array with a phosphor, in the vertical cross-sectional direction. It is an object of the present invention to provide a light source device that can eliminate the color unevenness that occurs.
上記課題を解決するため、本願発明は下記構成を備える。
（１）白色光を放射する光源装置であり、
紫外域ないし青色の光を放射する複数のＬＥＤが細長い基板上に並んで配置されてなり、
前記ＬＥＤの光放射面側に位置され、光出射方向に突出してなる曲面を備えて形成された樋状又は円筒状の透光性基材と、
前記透光性基材に保持されてなり、前記ＬＥＤからの発光によって励起され、当該ＬＥＤの発光波長より長波長の光を放射する蛍光体層とを具備してなる
ことを特徴とする。
（２）前記透光性基材は、前記光源装置の長手方向に対して垂直に切断した断面形状が、ＬＥＤの光出射面上に中心を有する円弧状であることを特徴とする。
（３）前記透光性基材は円筒管によって構成されてなり、前記ＬＥＤ基板が前記円筒管の内部に配置されていることを特徴とする。
（４）前記円筒管の全周に亘って前記蛍光体層が形成されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
(1) A light source device that emits white light,
A plurality of LEDs that emit ultraviolet or blue light are arranged side by side on an elongated substrate,
A bowl-shaped or cylindrical light-transmitting substrate formed with a curved surface located on the light emission surface side of the LED and protruding in the light emission direction;
And a phosphor layer that is held by the translucent substrate, is excited by light emitted from the LED, and emits light having a wavelength longer than the light emission wavelength of the LED.
(2) The translucent base material is characterized in that a cross-sectional shape cut perpendicularly to the longitudinal direction of the light source device is an arc shape having a center on the light emitting surface of the LED.
(3) The translucent base material is constituted by a cylindrical tube, and the LED substrate is arranged inside the cylindrical tube.
(4) The phosphor layer is formed over the entire circumference of the cylindrical tube.
（１）
本願発明に係る光源装置によれば、光出射方向に突出してなる曲面を備えて形成された樋状の透光性基材と、透光性基材に保持されたＬＥＤ素子からの発光によって励起されて前記ＬＥＤ素子の発光波長より長波長の光を放射する蛍光体層とを具備してなるので、当該ＬＥＤから放射された光が通過する蛍光体層の厚みをほぼ等しく構成することができ、光源装置の長さ方向に対して垂直切断した断面において、ＬＥＤから従って蛍光体を通過する距離（光路長）が等しくなるため、放射光の色味を周方向において均等にすることができるようになる。
（２）
また、透光性基材が円筒管より構成されてなることで、当該透光性基材の表面上に蛍光体層をほぼ均一な膜厚で構成することができ、製造が容易に行えるようになる。
（３）
また、透光性基材を構成する円筒管の全周に亘って蛍光体を塗布する方法を採用し、蛍光体層を形成することができるので簡単にむら無く蛍光体を塗布することができる。
（４）
また、円筒管内部にヒートシンクを挿入し、該ヒートシンク上にＬＥＤ基板を配置するので、ＬＥＤの放熱が促進され過熱に伴う部品劣化を抑え、ＬＥＤ発光効率を向上させることができる。
(1)
According to the light source device according to the present invention, it is excited by light emission from the bowl-shaped translucent base material formed with a curved surface protruding in the light emitting direction and the LED element held on the translucent base material. And a phosphor layer that emits light having a wavelength longer than the emission wavelength of the LED element, the thickness of the phosphor layer through which the light emitted from the LED passes can be configured to be substantially equal. In the cross section cut perpendicularly to the length direction of the light source device, the distance (optical path length) passing through the phosphor from the LED is equal, so that the color of the emitted light can be made uniform in the circumferential direction. become.
(2)
In addition, since the translucent base material is formed of a cylindrical tube, the phosphor layer can be configured with a substantially uniform film thickness on the surface of the translucent base material, so that the manufacture can be easily performed. become.
(3)
In addition, since a phosphor layer can be formed by adopting a method of applying a phosphor over the entire circumference of the cylindrical tube constituting the translucent substrate, the phosphor can be easily and uniformly applied. .
(4)
Moreover, since a heat sink is inserted into the cylindrical tube and the LED substrate is disposed on the heat sink, heat dissipation of the LED is promoted, deterioration of components due to overheating can be suppressed, and LED light emission efficiency can be improved.
以下、本発明の実施の形態を図１〜４を参照して説明する。図１は本発明に係る光源装置の斜視図であり、原稿照明用のユニットに搭載した状態を示す図である。図２は光源装置を長さ方向に対して垂直に切断した状態を示す説明用断面図、図３は光源装置の光の放射方向を説明する図、図４は本発明に係る光源装置を原稿読み取り用の照明装置として採用した状態を説明する断面説明図である。
図１において、透光性基材１５の内部にアレイ状に配置された複数のＬＥＤ素子１１（以下単に「ＬＥＤ」とも称す。）が配置されている。
透光性基材１５は、両端が開放された可視光に対して透過性を有する円筒管よりなり、その内部に肉厚板状のヒートシンク１４が配置されている。ヒートシンク１４上に、ＬＥＤ基板１２が配置され、複数のＬＥＤ１１が配置されている。
ＬＥＤ基板１２の材質としては、ガラスエポキシ（ＦＲ−４）、金属（Ｃｕ、Ａｌ）、セラミックス（ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３）などである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view of a light source device according to the present invention, and shows a state where the light source device is mounted on an original illumination unit. FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a state in which the light source device is cut perpendicularly to the length direction, FIG. 3 is a diagram for explaining the light emission direction of the light source device, and FIG. It is sectional explanatory drawing explaining the state employ | adopted as an illuminating device for reading.
In FIG. 1, a plurality of LED elements 11 (hereinafter also simply referred to as “LEDs”) arranged in an array are arranged inside a
The
The material of the
ヒートシンク１４は、熱の伝導特性が良好な材質より構成され、アルミ等の金属や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ２Ｏ３）などのセラミックスからなる。このように、ヒートシンク１４の上面部１４ａに基板１２が密着して取り付くことで、ＬＥＤ１１より放出された熱を、ＬＥＤ基板１２、ヒートシンク１４へ伝達し、効率よく放熱することができる。
The
透光性基材１５は、材質としてはガラスや透光性の樹脂からなる。ガラスとして好ましくは、ソーダ石灰ガラス、アルミノ珪酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムガラスなどである。樹脂としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系透明樹脂、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）などを使用することができる。また、透光性セラミックスを用いることもできる。
The
なお、図３に示すように、ＬＥＤ１１の光出射面が透光性基材１５の筒内部の中心位置に配置されることにより、ＬＥＤ１１からの放射光が蛍光体層１３を通過する際、この蛍光体層１３の厚みがほぼ均一であるので、透光性基材１５の長手方向に対して直交する断面において、色むらの発生を抑えることができるようになる。
In addition, as shown in FIG. 3, when the light emission surface of LED11 passes the
このような透光性基材１５は、本実施形態では円筒管の例で示したが、ＬＥＤ１１の光放射側面を覆う断面Ｃ字状の樋型のものであっても構わない。要は、透光性基材はＬＥＤの光出射方向に突出してなる曲面を備えて形成されたものであれば足りる。
Although such a
透光性基材１５の光放射側の反対側の外周面上には、図１、２で示すように遮光部材１６が具備されている。遮光部材１６は、透光性基材１５が伸びる方向に所定の幅で開口が形成された断面Ｃ字状のスリーブからなり、材質としては樹脂を好適に用いることができる。
具体的には、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン・ナフタレート（ＰＥＮ）等からなる高分子系フィルム部材を用いることができる。なお、このような遮光部材１６は可視光反射率が０〜３０％の範囲であることが好ましく、このように、光源装置１０の反光放射側の外周を覆うことで、迷光の発生を防止し、原稿の読み取り用の光源として使用された場合に原稿面に不所望な光が入射することを防止することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
Specifically, a polymer film member made of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN) or the like can be used. Such a
なお、図１における符号１７は、光源装置１０を原稿読み取り用装置に配置する際、これを保持する保持部材である。
この光源装置１０は、図２，３において図示するように、透光性基材１５の内周面上に蛍光体層１３が形成されている。蛍光体層１３を構成する蛍光体は、ＬＥＤ素子より放射された光によって励起されて特定の波長領域の光を放射する特性を備えたものであり、最終的に光源装置１０よりの放射光が全体として白色光を放射するよう調製して構成されたものである。かかる蛍光体は、ＬＥＤ１１からの放射光の波長域に従って種類が決定されるものであり、具体的には下記の組合せを採用することができる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
ＬＥＤ１１が波長４５０ｎｍ近傍領域の青色の光を放射するものである場合、この波長領域の光によって光を放射する蛍光体であり、波長５７０ｎｍ近傍の光を放射する黄色蛍光体と、波長５５０ｎｍ近傍の光を放射する緑色蛍光体と、波長６２０ｎｍ近傍の光を放射する赤色蛍光体とを備える。
黄色蛍光体（すなわち、波長５７０ｎｍ近傍の光を放射する蛍光体）の具体的な例は、（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ，Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ，（Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ２（Ｏ，Ｃｌ）２Ｎ２：Ｅｕ，ＳｒＳｉ２（Ｏ，Ｃｌ）２Ｎ２：Ｅｕである。
緑色蛍光体（すなわち、波長５５０ｎｍ近傍の光を放射する蛍光体）の具体的な例は、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ，Ｓｒ−ＳｉＯＮ：Ｅｕ，Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅである。
・赤色蛍光体（すなわち、波長６２０ｎｍ近傍の光を放射する蛍光体）の具体的な例は、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ，（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，ＣａＳｉＮ２：Ｅｕ，Ｓｒ３ＳｉＯ２：Ｅｕ，Ｙｂである。
When the
Specific examples of yellow phosphors (that is, phosphors that emit light in the vicinity of a wavelength of 570 nm) are (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 : Ce, Tb 3 Al 5 O 12 : Ce, (Sr, Ba ) Si 2 (O, Cl) 2 N 2 : Eu, SrSi 2 (O, Cl) 2 N 2 : Eu.
A specific example of a green phosphor (that is, a phosphor that emits light in the vicinity of a wavelength of 550 nm) is Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce, Sr—SiON: Eu, Y 3 (Al, Ga) 5 O. 12 : Ce.
Specific examples of red phosphors (that is, phosphors that emit light in the vicinity of a wavelength of 620 nm) include CaAlSiN 3 : Eu, (Ca, Sr) 2 Si 5 N 8 : Eu, CaSiN 2 : Eu, Sr 3 SiO 2 : Eu, Yb.
このように、ＬＥＤ素子の放射光の波長が、例えば４５０ｎｍ近傍である場合には、ＬＥＤからの放射光はその一部が蛍光体層及び透光性基材を通過して放射されると共に、ＬＥＤからのそのほかの放射光が蛍光体を照射して黄色（Ｙ）、緑色（Ｇ）及び赤色（Ｒ）の各色光が透光性基材を通過して外部に放射されることになり、Ｙ，Ｒ，Ｇ，Ｂの色光が混合された白光が放射される。そしてこの結果、これらの各色光が混合して形成された白色光が、ライン状に放射される光源を構成する。 Thus, when the wavelength of the emitted light of the LED element is, for example, around 450 nm, a part of the emitted light from the LED is emitted through the phosphor layer and the translucent substrate, The other radiated light from the LED irradiates the phosphor, and each color light of yellow (Y), green (G) and red (R) passes through the translucent substrate and is emitted to the outside. White light in which Y, R, G, and B color lights are mixed is emitted. As a result, white light formed by mixing these color lights constitutes a light source that emits in a line shape.
また、ＬＥＤ１１が波長４２０ｎｍ以下の領域の近紫外の光を放射するものである場合、この波長領域の光によって励起されて、蛍光を放射する蛍光体であり、波長４５０ｎｍ近傍の光を放射する青色蛍光体と、波長５５０ｎｍ近傍の光を放射する緑色蛍光体と、波長６２０ｎｍ近傍の光を放射する赤色蛍光体とを備える。
青色蛍光体（すなわち、波長４５０ｎｍ近傍の光を放射する蛍光体）の具体的な例は、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ，（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，（Ｓｒ，Ｂａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕである。
緑色蛍光体（すなわち、波長５５０ｎｍ近傍の光を放射する蛍光体）の具体的な例は、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ，ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ，ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕである。
赤色蛍光体（すなわち、波長６２０ｎｍ近傍の光を放射する蛍光体）の具体的な例は、Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ，Ｍｎ，（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ，Ｍｎである。
When the
A specific example of a blue phosphor (that is, a phosphor that emits light in the vicinity of a wavelength of 450 nm) is (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu, (Ba, Sr) MgAl 10 O 17 : Eu, (Sr, Ba) 3 MgSi 2 O 8 : Eu.
A specific example of the green phosphor (that is, a phosphor that emits light in the vicinity of a wavelength of 550 nm) is ZnS: Cu, Al, BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn, SrAl 2 O 4 : Eu.
A specific example of a red phosphor (that is, a phosphor emitting light in the vicinity of a wavelength of 620 nm) is Ba 3 MgSi 2 O 8 : Eu, Mn, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO4) 6 Cl 2 : Eu, Mn.
このように、ＬＥＤ素子が約４２０ｎｍ以下の近紫外を含む紫外域の光を放射する場合には、かかる紫外光はガラスを通過することなく、放射光が蛍光体を照射して蛍光体層において変換され、変換された青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）及び赤色（Ｒ）の各色光が、透光性基材を通過して外部に放射されることになり、Ｒ，Ｇ，Ｂの色光が混合された白光が放射され、ライン状の光源を構成する。 Thus, when the LED element emits light in the ultraviolet region including the near ultraviolet of about 420 nm or less, the ultraviolet light does not pass through the glass, and the emitted light irradiates the phosphor, and in the phosphor layer. The converted blue (B), green (G), and red (R) color lights are radiated to the outside through the translucent substrate, so that the R, G, B color lights are emitted. The white light mixed with is emitted to form a linear light source.
上述した種々の蛍光体は、例えば励起光からの変換効率に由来して決定される放射強度と、変換後の光の波長帯などの個々の蛍光体の特性に応じて、白色光を形成するのに適した組合せ及び混合割合が決定されることになる。 The various phosphors described above form white light according to the radiation intensity determined based on, for example, the conversion efficiency from the excitation light, and the characteristics of the individual phosphors such as the wavelength band of the light after conversion. The combination and mixing ratio suitable for the above will be determined.
蛍光体層を形成する際は、複数の蛍光体を混合して混合粉末とし、適当なバインダと混合してスラリー液を調製し、引き上げ法、流し込み法、ディッピング法などの方法を用いて透光性基材の内面に塗布して蛍光体層を形成する。
本発明のように透光性基材として円筒管を用いることで、当該管の断面方向において蛍光体層の厚さにむらが生じにくくなる。更に円筒管全体に蛍光体を塗布するよう引き上げ法を採用して塗布する手段によれば、更に均一性が上がるので効果的である。蛍光体層は上述の方法を採用し、透光性基材を構成する円筒管（内周面）の全周に亘って形成することで、特にこのような効果が得られる。蛍光体層の厚さが均一であると、ＬＥＤからの放射光が通過する蛍光体層の厚みが均一になり、最終的に得られる白色光に色むらを生じにくくなる。
When forming the phosphor layer, mix a plurality of phosphors to make a mixed powder, mix with an appropriate binder to prepare a slurry, and use a method such as pulling, pouring, dipping, etc. The phosphor layer is formed by coating on the inner surface of the conductive substrate.
By using a cylindrical tube as the translucent substrate as in the present invention, unevenness in the thickness of the phosphor layer is less likely to occur in the cross-sectional direction of the tube. Furthermore, a means for applying the phosphor so as to apply the phosphor to the entire cylindrical tube is effective because the uniformity is further improved. Such an effect can be obtained particularly by adopting the above-described method and forming the phosphor layer over the entire circumference of the cylindrical tube (inner peripheral surface) constituting the translucent substrate. When the thickness of the phosphor layer is uniform, the thickness of the phosphor layer through which the emitted light from the LED passes becomes uniform, and color unevenness is hardly generated in the finally obtained white light.
図３は、図１，２の光源装置を、長手方向に対して垂直に切断した断面を拡大して示す図である。なお同図では便宜上遮光部材（１６）の構成を除いて図示している。
この実施形態において、ＬＥＤ１１の光出射面の中心Ｏは透光性基材１５を構成する円筒管の中心に一致するよう配置されている。言い換えると、透光性基材は、前記光源装置の長手方向に対して垂直に切断した断面形状が、ＬＥＤの光出射面上に中心を有する円弧状となっている。
FIG. 3 is an enlarged view showing a cross section of the light source device of FIGS. 1 and 2 cut perpendicularly to the longitudinal direction. In the figure, for convenience, the configuration of the light shielding member (16) is omitted.
In this embodiment, the center O of the light emitting surface of the
ＬＥＤ１１の中心Ｏ部分より放射した光１１ａ、１１ｂのいずれもが、透光性部材に保持された蛍光体層１３を通過して、ＬＥＤ光と蛍光体により変換された光が混合して構成された白色光、又は、蛍光体により変換された光で構成された白色光となって、光源装置から放射される。このとき、ＬＥＤ１１の表面に対して垂直方向に放射した光である１１ａ及びＬＥＤ１１の表面に対して斜め方向に放射した光である１１ｂのいずれもが、蛍光体層１３を通過した場合にも、光路長はほぼ等しいものとなり、放射光の色味が等しくなる。従って、光源装置から放射される光の色味が、透光性基材１５の管軸に垂直な断面上で均一化され、原稿読み取り用に用いた場合に、色ムラの発生を効果的に解消することができる。
Both the light 11a and 11b radiated from the center O portion of the
ここで、図４を参照して上記光源装置を原稿の読取装置に適用した場合の実施形態を説明する。同図は本発明にかかる光源装置を、原稿の読取装置採用したときの、透光性基材１５の管軸に垂直な説明用断面図である。
図４において、光源装置は原稿を配置するガラス面２０の下部に配置されており、ＬＥＤ１１の中心Ｏから直進して放射される白色光１１ａはガラス面３０に対して斜め方向から読み取り部Ｐに入射するよう構成される。また光源装置１０に対向する位置に反射ミラー２１が配置されており、ＬＥＤ１１において、ガラス面２０から遠い位置にある遮光部材１６の開口縁部近傍より出射した白色光１１ｃは、ガラス面２０に対して略平行方向に出射されるが、対向位置に配置された平面反射ミラー２１により反射されて、ガラス面２０における読み取り部Ｐに向かって入射する。
この結果、光源装置１０より出射した白色光のうち一部（１１ａ）は、直接光としてガラス面２０に対して斜め方向に入射し、他の白色光の一部（１１ｃ）は、読み取り部Ｐを通過する軸（Ｍ）を対称軸として、直接光とは反対側の斜め方向から、反射光として入射するようになる。
An embodiment in which the light source device is applied to a document reading device will be described with reference to FIG. This figure is a sectional view for explanation perpendicular to the tube axis of the
In FIG. 4, the light source device is disposed below the
As a result, a part (11a) of the white light emitted from the
このようにして、ガラス面における読み取り部を多方向からの光で照射することで、原稿に凹凸があった場合にも文字や図形の識別が確実に行われ、原稿の読み取り精度を高くすることができるようになる。 In this way, by irradiating the reading part on the glass surface with light from multiple directions, even if the original is uneven, characters and figures are reliably identified, and the original reading accuracy is increased. Will be able to.
［実施例］
以下、本発明にかかる光源装置の効果を、光源装置の断面色度分布を測定することによって検証を行った。
まず、本発明にかかる光源装置を下記要領で製作した。ＬＥＤは青色の光を放射するものであり、透光性基材の内面に黄色蛍光体を塗布して蛍光体層を形成した。ＬＥＤは、波長４５６−４６７ｎｍ近傍に主ピークを有し、スペクトルの裾野が短波長側で約４２０ｎｍ、長波長側で約５１０ｎｍの光を放射するもであった。蛍光体は、根本特殊化学社製ＡＳＫ−２３ Ｎ２５４、（Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ２（Ｏ，Ｃｌ）２Ｎ２：Ｅｕ（ユウロピウム付活クロロ酸窒化ケイ素バリウムストロンチウム）であった。
ＬＥＤを、透光性基材内部に治具で固定して、概略図３に示す構成の光源装置を構成した。なおこのときＬＥＤと蛍光体層（透光性基材）との距離は約１０ｍｍであった。
色温度分布の測定においては、受光部をＬＥＤに向け、断面図においてＬＥＤを中心とした円周方向に移動させ、１０°毎にデータを取得した。なお、ＬＥＤの中心と受光部の距離（測定距離）は３０ｍｍであった。
[Example]
Hereinafter, the effect of the light source device according to the present invention was verified by measuring the cross-sectional chromaticity distribution of the light source device.
First, the light source device according to the present invention was manufactured as follows. The LED emits blue light, and a phosphor layer is formed by applying a yellow phosphor on the inner surface of the translucent substrate. The LED has a main peak in the vicinity of a wavelength of 456 to 467 nm, and the spectrum base emits light of about 420 nm on the short wavelength side and about 510 nm on the long wavelength side. The phosphor was ASK-23 N254, (Sr, Ba) Si 2 (O, Cl) 2 N 2 : Eu (europium activated silicon barium strontium chloronitride) activated by Nemoto Special Chemical Co., Ltd.
The LED was fixed with a jig inside the translucent base material to constitute a light source device having a configuration schematically shown in FIG. At this time, the distance between the LED and the phosphor layer (translucent substrate) was about 10 mm.
In the measurement of the color temperature distribution, the light receiving part was directed to the LED and moved in the circumferential direction around the LED in the cross-sectional view, and data was acquired every 10 °. In addition, the distance (measurement distance) between the center of the LED and the light receiving portion was 30 mm.
更に従来技術と対比するため、図６（ａ）で示したレンズタイプのＬＥＤ光源について、上記と同じ方法で断面色度分布を測定した。
すなわち、色温度分布測定のための受光部を、ＬＥＤの中心と受光部の距離（測定距離）は３０ｍｍ（一定）としてＬＥＤに向け、断面図においてＬＥＤを中心とした円周方向に移動させた。上記と同様１０°毎にデータを取得して色度分布測定を行った。
Further, for comparison with the prior art, the cross-sectional chromaticity distribution was measured for the lens type LED light source shown in FIG.
That is, the light receiving part for measuring the color temperature distribution was moved toward the LED with the distance (measurement distance) between the center of the LED and the light receiving part being 30 mm (constant), and moved in the circumferential direction centering on the LED in the cross-sectional view. . Similar to the above, data was acquired every 10 ° to measure the chromaticity distribution.
図５にこの結果を示す。同図において、配光角度０°は、ＬＥＤの直上から測定したデータであり、９０°及び−９０°のデータは、ＬＥＤ表面の真横からの光を捉えたデータである。色度は０°のデータを基本として色度の差分を表している。
図５において、従来技術にかかる色度分布については細線を用い、本願発明にかかる光源装置の色度分布については太線を用いて示している。
従来技術においては、同図に示すように、０°から±９０°に近付くに従い色度変化が徐々に大きくなっている。
これに対し、本発明によれば、色度の差異は０．０１０以下であり、色むらが極めて少ないことがわかる。
この結果から明らかなように、本願発明による光源装置によれば、色度変化が小さな、すなわち、色ムラが小さな光源装置を提供することができるようになる。
FIG. 5 shows the result. In the figure, the light distribution angle of 0 ° is data measured from directly above the LED, and the data of 90 ° and −90 ° is data that captures light from the side of the LED surface. The chromaticity represents a chromaticity difference based on 0 ° data.
In FIG. 5, the chromaticity distribution according to the prior art is indicated by a thin line, and the chromaticity distribution of the light source device according to the present invention is indicated by a thick line.
In the prior art, as shown in the figure, the chromaticity change gradually increases as it approaches 0 ° to ± 90 °.
On the other hand, according to the present invention, the difference in chromaticity is 0.010 or less, and it can be seen that the color unevenness is extremely small.
As is apparent from this result, according to the light source device of the present invention, it is possible to provide a light source device with small chromaticity change, that is, small color unevenness.
１０ 光源装置
１１ ＬＥＤ（ＬＥＤ素子）
１２ ＬＥＤ基板
１３ 蛍光体層
１４ ヒートシンク
１４ａ 上面部
１５ 透光性基材
１６ 遮光部材
１７ 保持部材
２０ ガラス面
２１ 平面反射ミラー
Ｐ 読み取り部
10
DESCRIPTION OF
Claims (5)
紫外域ないし青色の光を放射する複数のＬＥＤが細長い基板上に並んで配置されてなり、
前記ＬＥＤの光放射面側に位置され、光出射方向に突出してなる曲面を備えて形成された樋状又は円筒状の透光性基材と、
前記透光性基材に保持されてなり、前記ＬＥＤからの発光によって励起され、当該ＬＥＤの発光波長より長波長の光を放射する蛍光体層とを具備してなる
ことを特徴とする光源装置。 A light source device that emits white light,
A plurality of LEDs that emit ultraviolet or blue light are arranged side by side on an elongated substrate,
A bowl-shaped or cylindrical light-transmitting substrate formed with a curved surface located on the light emission surface side of the LED and protruding in the light emission direction;
A light source device comprising: a phosphor layer that is held by the translucent substrate, is excited by light emitted from the LED, and emits light having a wavelength longer than the light emission wavelength of the LED. .
ことを特徴とする請求項１記載の光源装置。 2. The light source according to claim 1, wherein the translucent substrate has a cross-sectional shape cut perpendicularly to the longitudinal direction of the light source device in an arc shape having a center on a light emitting surface of the LED. apparatus.
前記ＬＥＤ基板が前記円筒管の内部に配置されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。 The translucent substrate is constituted by a cylindrical tube,
The light source device according to claim 1, wherein the LED substrate is disposed inside the cylindrical tube.
ことを特徴とする請求項３記載の光源装置。 4. The light source device according to claim 3, wherein the phosphor layer is formed over the entire circumference of the cylindrical tube.
前記ヒートシンクの底部が前記円筒管内面に沿った形状に形成されている
ことを特徴とする請求項３記載の光源装置。 A heat sink is provided between the LED substrate and the translucent substrate,
The light source device according to claim 3, wherein a bottom portion of the heat sink is formed in a shape along the inner surface of the cylindrical tube.
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