(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子が発光面を同じ方向に向けて一列に配列された線状発光素子群と、前記線状発光素子群を封止する光透過性材料と、前記光透過性材料の表面に前記線状発光素子群の発光面と対向するように形成された、前記線状発光素子群が発した光を反射する柱面状の反射面と、を具備し、前記発光素子の配列方向の長さが１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下に形成された発光ダイオードを、前記線状発光素子群が一列に並び、前記柱面状反射面が連続となるように複数個配列すると共に、前記発光ダイオードは、前記光透過性材料の長手方向の両端面を前記長手方向に対して垂直な面としたものであり、隣合う前記発光ダイオード間の隙間に前記光透過性材料と同等の屈折率を有する光透過性材料を充填したことを特徴とする発光ダイオード配列体。
【請求項２】
前記複数の発光ダイオードを配列するための支持体を有することを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード配列体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＡ機器関係の読み取り用の線状光源やイレース用の線状光源に用いる発光ダイオード配列体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機やファクシミリ機等に用いる読取り用の線状光源やイレース用の線状光源として、発光ダイオードが用いられている。以下に、従来の発光ダイオードについて図面を参照して説明する。図８は従来の発光ダイオードの概略正面図、図９は図８に示す発光ダイオードのＣ−Ｃ矢視方向概略断面図、図１０は図８に示す発光ダイオードのＤ−Ｄ矢視方向概略断面図である。
【０００３】
従来の発光ダイオード７は、図８乃至図１０に示すように、発光面を同じ方向に向けて一列に配列された複数の発光素子７１と、複数の発光素子７１に各々電力を供給する複数のリード７２ａ，７２ｂと、光透過性材料７３と、発光素子７１の配列方向を中心軸とする柱面状の反射面７４と、発光素子７１の背面側に設けられた放射面７５と、を有する。各発光素子７１は、対応するリード７２ａ上に導電性接着剤（不図示）を介して載置されている。また、各発光素子７１は、ワイヤ（不図示）により、対応するリード７２ｂと電気的に接続されている。光透過性材料７３は、複数の発光素子７１と、複数のリード７２ａ，７２ｂの一部とを、透明のエポキシ樹脂で一体的に封止するようにモールド成形することにより形成される。また、光透過性材料７３は、図１０に示すように、長手方向（発光素子７１の配列方向）の両端に勾配θが５〜１０度のテーパー７６，７６が形成されている。テーパー７６，７６は、モールド成形の際に型抜けをよくするためのものである。反射面７４は、モールド成形された光透過性材料７３の柱状面に鍍金や金属蒸着により鏡面加工を施すことにより形成される。放射面７５は、モルード成形された光透過性材料７３の表面に平面状に形成される。
【０００４】
上記構成の従来の発光ダイオード７は、複数の発光素子７１が発した光を柱面状の反射面７４で反射して放射面７５から前方に放射する。
上記構成の従来の発光ダイオード７によれば、光の放射方向は、柱面状の反射面７４によって制御されるので、発光素子が発した光をスポット状（ここでは、細い線幅の線状）に集光したときに、集光効率を高めることができる。尚、複数の発光素子が発した光を、発光素子の発光面側において発光素子の配列方向と平行になるように設けられたロッドレンズで制御する所謂ロッドレンズ型発光ダイオードでも、発光素子が発した光をスポット状に集光することができるが、集光効率が低く、このため、発光素子が発した光を有効利用することができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成の従来の発光ダイオード７において、大型の複写機やファクシミリ等に対応できるような長さ（例えば１００ｍｍ以上）の線状光を得るためには、発光素子数を増やして、これ等の発光素子を線状光の長さと同程度の長さに配列しなければならない。しかしながら、上記構成の従来の発光ダイオード７では、発光素子７１の配列方向の長さを長く（例えば１００ｍｍ以上）すると、光透過性材料７３であるエポキシ樹脂の応力により、成形寸法精度が悪くなり、このため、光学特性にバラツキが生じるという問題がある。また、発光素子７１やリード７２ａ，７２ｂにストレスがかかり、発光ダイオードの寿命が縮まるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、長い線状光を放射することができ、しかも、光学特性のバラツキが少なく、且つ寿命の長い発光ダイオード配列体を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明の発光ダイオード配列体は、複数の発光素子が発光面を同じ方向に向けて一列に配列された線状発光素子群と、前記線状発光素子群を封止する光透過性材料と、前記光透過性材料の表面に前記線状発光素子群の発光面と対向するように形成された、前記線状発光素子群が発した光を反射する柱面状の反射面と、を具備し、前記発光素子の配列方向の長さが１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下に形成された発光ダイオードを、前記線状発光素子群が一列に並び、前記柱面状反射面が連続となるように複数個配列すると共に、前記発光ダイオードは、前記光透過性材料の長手方向の両端面を前記長手方向に対して垂直な面としたものであり、隣合う前記発光ダイオード間の隙間に前記光透過性材料と同等の屈折率を有する光透過性材料を充填したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２記載の発光ダイオード配列体は、請求項１記載の発明において、前記複数の発光ダイオードを配列するための支持体を有することを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】
ここで、線状発光素子群を封止する光透過性材料には、透明のエポキシ樹脂が用いられる。
この光透過性材料の長さは１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下でなければならない。できれば２０〜３０ｍｍであることが好ましい。５０ｍｍより長くなると、エポキシ樹脂の応力により、成形寸法精度が悪くなり、このため、光学特性にバラツキが生じる。また、発光素子にストレスがかかり、発光ダイオードの寿命が縮まる。本発明者等の実験によれば、設計寸法５０ｍｍでエポキシ樹脂をモールド成形したところ、成形品の実寸は４８ｍｍであった。また、１０ｍｍより短くなると、細切れすぎるため配列に手間がかかって作業性が悪く、コストが嵩む。更に、配列の精度も悪くなり、集光精度が低下する。
【００１１】
柱面状の反射面とは、線状発光素子群と平行になるように形成され、且つ、その断面形状が放物線状或いは楕円状等の凹状に形成されたものをいう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態である発光ダイオード配列体の概略正面図、図２は図１に示す発光ダイオード配列体を構成する発光ダイオードの概略正面図、図３は図２に示す発光ダイオードのＡ−Ａ矢視方向概略断面図、図４は図２に示す発光ダイオードのＢ−Ｂ矢視方向概略断面図である。
【００１３】
本実施形態の発光ダイオード配列体１は、図１に示すように、複数の発光ダイオード２を備えている。発光ダイオード２は、図２乃至図４に示すように、複数の発光素子２１が発光面を同じ方向に向けて所定ピッチで配列された線状発光素子群２６と、複数の発光素子２１に各々電力を供給する複数のリード２２ａ，２２ｂと、光透過性材料２３と、線状発光素子群２６の発光面に対向するように設けられた、発光素子２１の配列方向を中心軸とする柱面状の反射面２４と、線状発光素子群２６の背面側に設けられた平面状の放射面２５と、を有する。
【００１４】
各発光素子２１は、対応するリード２２ａの先端部に導電性接着剤（不図示）を介して載置され、ワイヤ（不図示）により、対応するリード２２ｂと電気的に接続されている。
光透過性材料２３は、線状発光素子群２６と、複数のリード２２ａ，２２ｂの一部とを、透明のエポキシ樹脂で一体的に封止するようにモールド成形することにより形成される。尚、光透過性材料２３の長手方向の長さは、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下でなければならない。できれば２０〜３０ｍｍであることが好ましい。５０ｍｍより長くなると、エポキシ樹脂の応力により、成形寸法精度が悪くなり、このため、光学特性（例えば反射面２４の形状等）にバラツキが生じる。また、発光素子２１やリード２２ａ，２２ｂにストレスがかかり、発光ダイオード２の寿命が縮まる。本発明者等の実験によれば、設計寸法５０ｍｍでエポキシ樹脂をモールド成形したところ、成形品の実寸は４８ｍｍであった。また、１０ｍｍより短くなると、細切れすぎてコストが嵩む。ところで、光透過性材料２３にも、図８に示す従来の発光ダイオード７の光透過性材料７３と同様に、長手方向の両端が型抜けをよくするためにテーパー状が形成されている。本実施形態では、このテーパー部は切削してある。これは、隣合う発光ダイオード２間の発光素子のピッチを短くするためである。また、隣合う発光ダイオード２間の柱面状の反射面が連続となるようにするためのものである。
【００１５】
反射面２４は、モールド成形された光透過性材料２３の柱状面に鍍金や金属蒸着によって鏡面加工を施すことにより形成される。尚、反射面２４の形成は、モールド成形の際に長手方向の両端部に形成されたテーパー部を切削する前に行うことが好ましい。テーパー部を切削した後に反射面２４を形成すると、切削面（図４の２３ａ）に金属が付着するおそれがあるからである。放射面２５は、モールド成形された光透過性材料２の表面に平面状に形成される。
【００１６】
上記構成の発光ダイオード２は、線状発光素子群２６が発した光を柱面状の反射面２４で反射した後、放射面２５から前方に放射する。ここで、放射面２５から放射された光は、放射方向が反射面２４によって制御され、所定位置において細い線幅の線状に集光される。
本実施形態の発光ダイオード配列体１は、図１に示すように、上記構成の複数の発光ダイオード２が、線状発光素子群２６が一列に並び、前記柱面状反射面が連続となるように配列されて構成されている。また、各発光ダイオード２間の隙間は、光透過性材料２３と同等の屈折率を有する光透過性材料３が充填されている。これは、線状発光素子群２６から発せられ、光透過性材料２３の切削面２３ａに到達した光が、切削面２３ａで散乱（屈折や反射）して無効な方向に放射されるのを防止するためである。尚、発光ダイオード２の配列は、発光ダイオード配列体１の全ての発光素子２１が等間隔で並ぶように配列することが好ましい。これにより、発光ダイオード配列体１が発する光の光照射密度をより均一にすることができる。
【００１７】
本発明の実施形態によれば、線状光を放射する複数の発光ダイオード２を、線状発光素子群２６が一列に並ぶように配列したことにより、大型の複写機やファクシミリ等に対応できるような、例えば長さが１００ｍｍ以上の線状光を放射することができる。
また、本実施形態によれば、各発光ダイオード２の光透過性材料２３の長さを１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下としたので、光透過性材料２３であるエポキシ樹脂の応力により、成形寸法精度が悪くなるのを防ぐことができ、これにより、光学特性（例えば反射面２４の形状等）にバラツキが生じるのを防止することができる。また、発光素子２１やリード２２ａ，２２ｂにストレスがかかり、発光ダイオード２の寿命が縮まるのを防止することができる。
【００１８】
さらに、本実施形態によれば、各発光ダイオード２間の隙間に光透過性材料２３と同等の屈折率を有する光透過性材料３を充填したことにより、線状発光素子群２６から発せられ、光透過性材料２３の切削面２３ａに到達した光が、切削面２３ａで屈折して無効な方向に放射されるのを防止することができ、これにより、線状発光素子群２６が発した光をより有効に利用することができる。
【００１９】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。たとえば、上記の実施形態では、各発光ダイオード２間の隙間に光透過性材料２３と同等の屈折率を有する光透過性材料３を充填したものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。但し、各発光ダイオード２間の隙間に光透過性材料３を充填しない場合、光透過性材料２３の切削面２３ａを研磨して金属蒸着加工を施すことにより、第二の反射面を形成することが好ましい。この場合、線状発光素子群２６から発せられ、第二の反射面に到達した光を、第二の反射面を介して柱面状の反射面２４で反射して、放射面２５から外部に放射することができる。これにより、線状発光素子群２６が発した光をより有効に利用することができる。尚、第二の反射面の形成は、モールド成形の際に長手方向の両端部に形成されたテーパー部を切削した後に行うことが好ましい。これにより、第二の反射面と柱面状の反射面２４とを、同じ工程において形成することができる。また、切削面２３を研磨して平坦面とし、金属膜等による反射面としない鏡面化したものでもよい。これによれば、界面において一部の光は反射し、一部の光は透過するが、これらは共に散乱光とはならない。
【００２０】
また、上記の実施形態において、発光ダイオードを配列するための支持体を設け、発光ダイオードの配列精度を高めてもよい。たとえば、図５に示す発光ダイオード２ａのように、光透過性材料２３の反射面２４側の両端部に凹部２７を設け、発光ダイオード２ａを、図６及び図７に示すような支持体４上に載置するようにしてもよい。支持体４には、凹部２７と勘合する凸部４１が設けられており、両者を嵌合させることにより、発光ダイオード２ａを精度良く配列することができる。また、支持体４を金属で形成し、放射板を兼ねるようにして発光素子２１が発する熱の放熱効果を高めてもよい。
【００２１】
また、上記の実施形態において、赤色系の光を発する発光素子と、青色系の光を発する発光素子と、緑色系の光を発する発光素子とをバランスよく配置して線状発光素子群を形成することにより、例えばカラープリントの焼付け用光源やカラー複写機等の読取り用光源として用いてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、前記の構成によって、線状発光素子群を有する複数の発光ダイオードを、前記線状発光素子群が一列に並ぶように配列したことにより、大型の複写機やファクシミリ等に対応できるような、例えば長さが１００ｍｍ以上の線状光を放射することができる発光ダイオード配列体を提供することができる。
【００２３】
また、発光ダイオードの長手方向の長さを１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下としたことにより、エポキシ樹脂の応力により、成形寸法精度が悪くなるのを防ぐことができ、これにより、光学特性にバラツキが生じるのを防止することができ、また、発光素子にストレスがかかり、寿命が縮まるのを防止することができる発光ダイオード配列体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である発光ダイオード配列体の概略正面図である。
【図２】図１に示す発光ダイオード配列体を構成する発光ダイオードの概略正面図である。
【図３】図２に示す発光ダイオードのＡ−Ａ矢視方向概略断面図である。
【図４】図２に示す発光ダイオードのＢ−Ｂ矢視方向概略断面図である。
【図５】本実施形態の変形例に用いる発光ダイオードの図３に相当する図である。
【図６】本実施形態の変形例に用いる支持体の概略正面図である。
【図７】図６に示す支持体のＥ−Ｅ矢視方向概略断面図である。
【図８】従来の発光ダイオードの概略正面図である。
【図９】図８に示す発光ダイオードのＣ−Ｃ矢視方向概略断面図である。
【図１０】図８に示す発光ダイオードのＤ−Ｄ矢視方向概略断面図である。
【符号の説明】
１    発光ダイオード配列体
２，２ａ    発光ダイオード
４    支持体
３    光透過性材料
２１    発光素子
２２ａ，２２ｂ    リード
２３    光透過性材料
２３ａ    切削面
２４    反射面
２５    放射面
２６    線状発光素子群
２７    凹部
４１    凸部
【図１】
0003664187.tif 000002
【図２】
0003664187.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003664187.tif 000009
【図９】
0003664187.tif 000010
【図１０】
0003664187.tif 000011