JPH0662185A - Led array - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide the LED array which can prevent illuminance from being lowered and can make effectively uniform the illuminance. CONSTITUTION:This LED array is formed by serially arranging plural LED chips 1 on a substrate 2 and provided with a lens 3 on the upper faces of the LED chips 1 so as to successively change a refraction factor from the central part to the edge part in the lengthwise direction. The refraction factor of the lens 3 is changed so as to form it for reducing the curvature radius of the lens 3 from the central part to the edge part in the lengthwise direction and thus, the illuminance at the edge part of the LED array can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、バー光源，ＬＥＤア
レイ等と言われるスキャナなどに使用する画像読取用光
源に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image reading light source used for a scanner such as a bar light source and an LED array.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ファクシミリ送受信機等に使用されてい
る画像読取用光源、特に密着センサ用ＬＥＤ光源の場
合、例えばＬＥＤアレイが用いられる。このＬＥＤアレ
イは、複数のＬＥＤチップが等間隔に一列に並べられた
プリント基板上にレンズを付設形成して、均一な明るさ
となるようにしたものである。このＬＥＤアレイを密着
センサ用として用いる場合（所謂、密着タイプ）、図１
０に示したようにＬＥＤ光源２１から出射した光は、原
稿等の紙面２２で反射してＣＣＤ（電荷結合素子）２３
等により受光される。2. Description of the Related Art In the case of an image reading light source used in a facsimile transceiver or the like, particularly in the case of an LED light source for a contact sensor, for example, an LED array is used. In this LED array, a lens is attached and formed on a printed circuit board in which a plurality of LED chips are arranged in a line at equal intervals so as to obtain uniform brightness. When this LED array is used for a contact sensor (so-called contact type), FIG.
As shown in 0, the light emitted from the LED light source 21 is reflected by a paper surface 22 such as an original and reflected by a CCD (charge coupled device) 23.
Etc. are received.

【０００３】ところで、上記ＬＥＤアレイを密着タイプ
ではなく、例えば図１１の（ａ），（ｂ）に示した縮小
光学系を用いる装置に使用した場合、そのままでは均一
な照度が得られない。なお、図中２４は紙面２２及びＣ
ＣＤ２３間に装着された集光レンズで、これにより縮小
光学系が構成されるが、このような縮小光学系ではコサ
イン４乗則により図１２から明らかなように、ＬＥＤ光
源２１の両端で照度が低下するという問題がある。By the way, when the above LED array is not a contact type, but is used in a device using the reduction optical system shown in FIGS. 11A and 11B, uniform illuminance cannot be obtained as it is. In the figure, 24 is the paper surface 22 and C.
A reduction optical system is configured by a condenser lens mounted between the CDs 23. In such a reduction optical system, the illuminance at both ends of the LED light source 21 is clear from FIG. 12 according to the cosine fourth law. There is a problem of decrease.

【０００４】そこで従来、このような照度低下の問題対
策として、ＬＥＤアレイの中心部を疎に、また端部を密
にするようにＬＥＤチップの配列を変更したり、または
ＬＥＤチップに流す電流を制御して照度を変化させるべ
く、特に端部のＬＥＤチップに接続された抵抗器の抵抗
値を小さくすることによりそのＬＥＤチップに対する電
流を増加する等の方法が採られていた。Therefore, conventionally, as a measure against such a decrease in illuminance, the arrangement of the LED chips is changed so as to make the central portion of the LED array sparse and the end portions thereof dense, or a current flowing through the LED chips is changed. In order to control and change the illuminance, in particular, a method of increasing the current to the LED chip by reducing the resistance value of a resistor connected to the LED chip at the end has been adopted.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ＬＥＤチップ配列を変更する方法の場合、ＬＥＤアレイ
の中心部におけるＬＥＤチップの個数が少ないため、中
心部付近が暗くなり照度の均一化を図ることができなか
った。また、抵抗値を調整する方法では、中心部が端部
に比較してかなり暗くなるように該中心部のＬＥＤチッ
プに流す電流を制御して使用しようとすると、ＬＥＤチ
ップの許容電流に限界があるため、結果的に全体として
暗くなってしまう等の問題があった。However, in the case of the above-mentioned method of changing the LED chip arrangement, since the number of LED chips in the central part of the LED array is small, the central part becomes dark and the illuminance is made uniform. I couldn't. Further, in the method of adjusting the resistance value, if the current applied to the LED chip in the central portion is controlled and used so that the central portion becomes considerably darker than the end portion, the allowable current of the LED chip is limited. As a result, there was a problem that the result was dark as a whole.

【０００６】この発明は上記の実情に鑑み、照度低下を
防止すると共に、照度の均一化を有効に図ることができ
るＬＥＤアレイを提供することを目的とする。In view of the above situation, it is an object of the present invention to provide an LED array capable of preventing a decrease in illuminance and effectively achieving uniform illuminance.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明によるＬＥＤア
レイは、基板上に複数のＬＥＤチップを列設して成る読
取用光源において、上記ＬＥＤチップの上側に、長手方
向の中心部から端部に至るまで順次屈折力が変化するよ
うにしたレンズを備えている。An LED array according to the present invention is a light source for reading, which comprises a plurality of LED chips arranged in a row on a substrate, above the LED chips, from the center to the end in the longitudinal direction. It is equipped with a lens whose refractive power changes sequentially.

【０００８】[0008]

【作用】この発明によれば、長手方向の中心部から端部
に向かうに従ってレンズの曲率半径が小さくなるように
するか又は屈折率が大きくなるようにしてレンズを形成
することにより、該レンズの屈折力が変化する。これに
より、端部位置ほどＬＥＤチップから発せられた光に対
する集光作用が強くなり、ＬＥＤアレイの端部の照度を
高めることができる。According to the present invention, the lens is formed such that the radius of curvature of the lens becomes smaller or the refractive index becomes larger from the center to the end in the longitudinal direction. Refractive power changes. As a result, the light condensing action on the light emitted from the LED chip becomes stronger toward the end position, and the illuminance at the end of the LED array can be increased.

【０００９】[0009]

【実施例】以下、図１乃至図９に基づき、この発明によ
るＬＥＤアレイの一実施例を説明する。図１乃至図３は
この発明に係るＬＥＤアレイの全体構成を示している
が、図において１はプリント基板２上に等間隔で列状に
配置された多数のＬＥＤチップ、３はＬＥＤチップ１の
列を覆うようにプリント基板２上の所定位置に設置され
たレンズ、４は各ＬＥＤチップ１のための抵抗器、５は
両面テープ、６は放熱板、７はリード線である。また、
図３は電気回路構成例を示しており、例えば図示のよう
な４シリーズ１７パラレル回路が採用され得る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the LED array according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3 show the overall structure of an LED array according to the present invention, in which 1 is a large number of LED chips arranged in a row on a printed circuit board 2 at equal intervals, and 3 is an LED chip 1. A lens arranged at a predetermined position on the printed circuit board 2 so as to cover the row, 4 is a resistor for each LED chip 1, 5 is a double-sided tape, 6 is a heat sink, and 7 is a lead wire. Also,
FIG. 3 shows an example of an electric circuit configuration, and for example, a 4 series 17 parallel circuit as shown in the drawing can be adopted.

【００１０】図４及び図５は上記レンズ３を示してい
る。このレンズ３は概略棒状を呈しているが、図５に示
したように上下のレンズ面３ａ，３ｂを有している。そ
して、このレンズ面３ａ，３ｂは、その曲率半径が長手
方向の中心部から端部に向かうに従って小さくなるよう
に形成されている。即ち、レンズ３の長手方向の中心部
Ｏの曲率半径をＲとすると、この中心部Ｏから距離ｘの
位置におけるレンズ面３ａ，３ｂの曲率半径Ｒ_x は例え
ばＲ−ａｘ（ａは定数）により与えられる。また、プリ
ント基板２からレンズ３のレンズ面３ａまでの高さＨ
は、中心部Ｏと端部との間では同一高さになるように設
定されている（図５）。4 and 5 show the lens 3 described above. The lens 3 has a substantially rod shape, but has upper and lower lens surfaces 3a and 3b as shown in FIG. The lens surfaces 3a and 3b are formed so that the radius of curvature thereof decreases from the center portion in the longitudinal direction toward the end portion. That is, when the curvature radius of the longitudinal center O of the lens 3 is R, the lens surface 3a at a position of distance x from the center O, radius of curvature R _x of 3b, for example by R-ax (a is a constant) Given. In addition, the height H from the printed circuit board 2 to the lens surface 3a of the lens 3
Are set to have the same height between the central portion O and the end portion (FIG. 5).

【００１１】次に、この発明によるＬＥＤアレイに対し
て行った照度の測定結果を図６乃至図９に示す。なお、
これらの図においてそれぞれ（ｂ）は、この発明に係る
レンズ３を用いない従来のフラットタイプのレンズを使
用したＬＥＤアレイの測定結果である。照度測定を行う
場合、例えば図６に示されるように、プリント基板２上
に列設された多数のＬＥＤチップ１の上側に設置された
レンズ３の上方にＣＣＤを配置して、このＣＣＤにより
照度測定が行われる。Next, FIGS. 6 to 9 show the results of illuminance measurement performed on the LED array according to the present invention. In addition,
In each of these figures, (b) is the measurement result of an LED array using a conventional flat type lens that does not use the lens 3 according to the present invention. When performing illuminance measurement, for example, as shown in FIG. 6, a CCD is arranged above a lens 3 installed above a large number of LED chips 1 arranged in a row on a printed circuit board 2 and the illuminance is measured by this CCD. The measurement is taken.

【００１２】図６はＬＥＤアレイの長手方向に沿った照
度変化を示しているが、図から明らかなようにＬＥＤア
レイの端部において照度が極めて高くなっている。図７
はＬＥＤアレイから照射される光の拡がり方の均一性を
測定したもので、一定光量（１０００ｍＶ）の時の等輝
度線を表している。図８はＬＥＤアレイの端部（図６
（ａ），Ｉ−Ｉ断面参照）における幅方向に沿った照度
変化を示している。図９はＬＥＤアレイの中心部（図６
（ａ），ＩＩ−ＩＩ断面参照）における幅方向に沿った
照度変化を示している。上記測定結果から明らかなよう
に、例えば図６に表された照度の最低値についても、前
述した従来の照度低下対策（ＬＥＤチップの配列変更に
よる方法等）と比べて照度は落ちていない。そして全体
として十分な照度が確保されて明るいＬＥＤアレイを得
ることができた。FIG. 6 shows a change in illuminance along the longitudinal direction of the LED array. As is clear from the figure, the illuminance is extremely high at the end of the LED array. Figure 7
Is a measurement of the uniformity of how the light emitted from the LED array spreads, and represents the isoluminance line when the amount of light is constant (1000 mV). FIG. 8 shows the end of the LED array (see FIG.
(A), see the I-I cross section), showing the illuminance change along the width direction. FIG. 9 shows the central part of the LED array (see FIG.
(A), II-II cross section reference) has shown the illuminance change along the width direction. As is clear from the above measurement results, even with respect to the minimum value of the illuminance shown in FIG. 6, for example, the illuminance does not drop as compared with the above-described conventional countermeasures for reducing illuminance (methods by changing the arrangement of LED chips, etc.). As a whole, sufficient illuminance was secured and a bright LED array could be obtained.

【００１３】なお、上記実施例においてレンズ３の屈折
力をその長手方向に沿って変化させる場合、レンズ面３
ａ，３ｂの曲率半径の変化のさせ方は、前述のＲ−ａｘ
の関係式のみならず、その他の関係式、例えばＲ＝ｆ
（ｘ）を用いることも可能である。また、レンズ材の屈
折率ｎをｘの関数として変化させることにより、屈折力
をｘの関数として変化させるようにしても良い。In the above embodiment, when the refractive power of the lens 3 is changed along its longitudinal direction, the lens surface 3
The method of changing the radius of curvature of a and 3b is as described above in R-ax.
Not only the relational expression of R, but other relational expressions such as R = f
It is also possible to use (x). Further, the refractive power may be changed as a function of x by changing the refractive index n of the lens material as a function of x.

【００１４】[0014]

【発明の効果】上述したようにこの発明によれば、レン
ズの屈折力を変化させることにより、複雑な構成を採る
ことなく、十分で且つ均一な照度を有するＬＥＤアレイ
を実現することができる。As described above, according to the present invention, by changing the refracting power of the lens, it is possible to realize an LED array having sufficient and uniform illuminance without adopting a complicated structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】この発明によるＬＥＤアレイの一実施例の全体
構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。FIG. 1 shows an overall configuration of an embodiment of an LED array according to the present invention, (a) is a plan view and (b) is a side view.

【図２】図１のＬＥＤアレイの縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the LED array of FIG.

【図３】図１のＬＥＤアレイに係る回路構成を示す図で
ある。3 is a diagram showing a circuit configuration of the LED array of FIG.

【図４】図１のＬＥＤアレイに係るレンズ示し、（ａ）
は平面図、（ｂ）は側面図である。FIG. 4 shows a lens related to the LED array of FIG. 1, (a)
Is a plan view and (b) is a side view.

【図５】上記レンズの縦断面図である。FIG. 5 is a vertical sectional view of the lens.

【図６】図１のＬＥＤアレイの長手方向に沿った照度変
化を示すグラフである。6 is a graph showing a change in illuminance along the longitudinal direction of the LED array of FIG.

【図７】上記ＬＥＤアレイの等輝度線を表すグラフであ
る。FIG. 7 is a graph showing isoluminance lines of the LED array.

【図８】上記ＬＥＤアレイの端部における幅方向に沿っ
た照度変化を示すグラフ。FIG. 8 is a graph showing changes in illuminance along the width direction at the ends of the LED array.

【図９】上記ＬＥＤアレイの中心部における幅方向に沿
った照度変化を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a change in illuminance along the width direction in the central portion of the LED array.

【図１０】従来のＬＥＤアレイの基本使用例を示す図で
ある。FIG. 10 is a diagram showing a basic use example of a conventional LED array.

【図１１】従来のＬＥＤアレイの縮小光学系における使
用例を示すもので、（ａ）はその側面図、（ｂ）は平面
図である。FIG. 11 shows an example of use of a conventional LED array in a reduction optical system, in which (a) is a side view thereof and (b) is a plan view thereof.

【図１２】従来のＬＥＤアレイの照度特性を示すグラフ
である。FIG. 12 is a graph showing illuminance characteristics of a conventional LED array.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ＬＥＤチップ ２ プリント基板 ３ レンズ ３ａ レンズ面 ３ｂ レンズ面 ４ 抵抗器 ６ 放熱板 ７ リード線 1 LED Chip 2 Printed Circuit Board 3 Lens 3a Lens Surface 3b Lens Surface 4 Resistor 6 Heat Sink 7 Lead Wire

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 基板上に複数のＬＥＤチップを列設して
成る読取用光源において、 上記ＬＥＤチップの上側に、長手方向の中心部から端部
に至るまで順次屈折力が変化するようにしたレンズを備
えていることを特徴とする、ＬＥＤアレイ。1. A reading light source comprising a plurality of LED chips arranged in a row on a substrate, wherein the refractive power is sequentially changed above the LED chips from the center to the end in the longitudinal direction. An LED array comprising a lens.