(57)【要約】【課題】小型でかつ排熱が良好である構造の線状光源装置を提供すること。【解決手段】発光素子１０と、該発光素子１０が実装された基板１１と、該発光素子１０に対向する光取り込み面３１を有し、該光取り込み面３１と異なる面に長手方向に直線状に伸びる光出射面３２を有する導光体３０と、該導光体３０の光出射面３２と異なる部分を長手方向全体にわたって支持する凹部４１を有する支持体４０を備える線状光源装置１において、前記支持体４０は金属よりなり、前記基板１１と前記支持体４０がこれらに貫入された同一の金属部材５１、５２がにより連結されていること。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、該発光素子が実装された基板と、該発光素子に対向する光取り込み面を有し、該光取り込み面と異なる面に長手方向に直線状に伸びる光出射面を有する導光体と、該導光体の光出射面と異なる部分を長手方向全体にわたって支持する凹部を有する支持体を備える線状光源装置において、
前記支持体は金属よりなり、
前記基板と前記支持体の内部がこれらに貫入された同一の金属部材により連結されていることを特徴とする線状光源装置。
【請求項２】
前記基板と前記支持体が複数の金属部材によって連結されていることを特徴とする請求項１に記載の線状光源装置。
【請求項３】
前記金属部材は螺子であり、前記支持体に対して螺着されていることを特徴とする請求項１または２に記載の線状光源装置。
【請求項４】
前記金属部材は、位置決めピンであり、前記支持体に対して圧入されていることを特徴とする請求項１または２に記載の線状光源装置。
【請求項５】
前記複数の金属部材は、前記支持体に対して螺着された螺子と、前記支持体に対して圧入された位置決めピンを含むことを特徴とする請求項２に記載の線状光源装置。
【請求項６】
前記支持体には、前記金属部材が貫入されるとともに、長手方向に沿って延びるように開口する溝が形成されていることを特徴とする請求項１ないし５に記載の線状光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ファクシミリ、複写機、イメージスキャナ、バーコードリーダ等に使用する画像読取装置の照明用光源に用いられる線状光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルファクシミリ等の画像読取装置において、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと言う）の出力向上と受光素子であるＣＣＤ型センサの高度化により、小型で低消費電力のＬＥＤが読み取り光源装置の光源として使用されるようになってきている。例えば、透光性の樹脂からなる線状の導光体の端部にＬＥＤを配置し、ＬＥＤの発光を導光体に入射させて内部で反射させ、所望の方向から外部に出射させることで線状の光源とする線状光源装置が知られている。
【０００３】
図７は、従来例である特許文献１に示された線状光源装置の構成を示す、長手方向断面図である。
線状光源装置８は、長尺な透光性樹脂からなる導光体８１と、基板８２上に実装された白色のＬＥＤ８３を有する。基板８２のＬＥＤ８３が実装された面と反対側の面には、伝熱部材８４を介してアルミニウム製の放熱板８５が接合されている。さらに、この放熱板８５には、ＬＥＤ８３と反対側の方向に突出する放熱フィン８６が形成されている。
このような線状光源装置８によれば、ＬＥＤ８３で発生した熱を、後方に配置された放熱板８５、および放熱フィン８６を介して排熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、これらの線状光源装置が搭載される原稿読み取り装置等においては、より一層の小型化が進められている。
しかし、読み取られる原稿のサイズは既存の固定されたサイズであるため、装置を小型化するには光源部分以外を小さくする必要がある。
ＬＥＤの放熱のためには、上記のようないわゆるヒートシンクを設けることが好ましいが、これらが長手方向に幅をとるために小型化することができない。また、同等の排熱性能を維持するにはヒートシンクの体積を小さくすることはできない。
すなわち、従来と同等の排熱性能を維持しつつ、線状光源装置自体を小型化しなければならないという課題があった。
【０００６】
以上により、本発明は小型でかつ排熱が良好である構造の線状光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、発光素子と、該発光素子が実装された基板と、該発光素子に対向する光取り込み面を有し、該光取り込み面と異なる面に長手方向に直線状に伸びる光出射面を有する導光体と、該導光体の光出射面と異なる部分を長手方向全体にわたって支持する凹部を有する支持体を備える線状光源装置において、前記支持体は金属よりなり、前記基板と前記支持体がこれらに貫入された同一の金属部材により連結されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、前記基板と前記支持体が複数の金属部材によって連結されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記金属部材は螺子であり、前記支持体に対して螺着されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記金属部材は、位置決めピンであり、前記支持体に対して圧入されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記複数の金属部材は、前記支持体に対して螺着された螺子と、前記支持体に対して圧入された位置決めピンを含むことを特徴とする。
また、本発明の請求項６に記載の発明は、請求項1ないし５に記載の発明において、前記支持体には、前記金属部材が貫入されるとともに、長手方向に沿って延びるように開口する溝が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、導光体支持体を金属により構成してヒートシンクの代わりとし、発光素子が実装された基板と導光体とを同一の金属部材によって連結することにより、同等の排熱効果が得られる。
そのため、基板後方の放熱フィン等が不要となり、線状光源装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明にかかる線状光源装置を示す図であり、（ａ）は基板側端面を見た側面図、（ｂ）は長手方向を左右に配した正面図、（ｃ）はＡ−Ａ´線断面図である。
【図２】本発明にかかる線状光源装置である図１を周方向に９０°回転させた図であり、（ａ）は基板側端面を見た側面図、（ｂ）は長手方向を左右に配した正面図、（ｃ）はＢ−Ｂ´線断面図である。
【図３】本発明の作用効果を説明するための模式図である。
【図４】従来例および比較例である線状光源装置の各種実験条件を示す図である。
【図５】本発明にかかる線状光源装置の各種実験条件を示す図である。
【図６】本発明にかかる線状光源装置の実験結果を示す図である。
【図７】従来例にかかる線状光源装置を示す長手方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の線状光源装置を示す図であり、（ａ）は基板側端面を見た側面図、（ｂ）は長手方向を左右に配した正面図、（ｃ）はＡ−Ａ´線に沿って切断した断面図である。
また、図２は図１を周方向に９０°回転させた図であり、同様に（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）はＢ−Ｂ´線断面図である。
また、これら図１、２の位置関係は、図１（ａ）、図２（ａ）、および図３（ａ）に矢印で示した光の出射方向の違いによっても表されている。
【００１１】
図１（ｂ）において、透光性の樹脂材料よりなる導光体３０の長手方向の一端部である左端部に、金属製の接続部２０と金属製の基板１１が配置されている。導光体３０はこの図において、紙面奥側にあたる背面を金属製の支持体４０によって支持されており、また紙面手前側の一部がばね材５３によって補助的に固定されている。
基板１１の導光体３０側の面には給電のためのコネクタ１２が設けられている。
なお、この基板１１は例えば銅などの金属であるが、基板１１上には不図示の絶縁層が形成されており、発光素子からコネクタへの配線パターン等はこの絶縁層内に埋設されているため、接続部２０と短絡することは無い。
【００１２】
図１（ａ）に示すように、略長方形の基板１１は、金属製の部材である位置決めピン５２および螺子５１によって貫通されており、その奥側に位置する接続部２０とともに支持体４０に固定されている。
【００１３】
図１（ｃ）に示すように、導光体３０の断面形状の一部は略半円状であり、この部分は長手方向に伸びて、レンズの役割を果たす光出射面３２である。この光出射面３２と異なる反対側は、支持体３０の凹部４１によって支持されており、導光体３０に入射した光を矢印の光出射方向へ導くために略鋸歯状の反射部（不図示）が形成されている。
また、凹部４１の表面には拡散反射部材が設けられており、略鋸刃状の反射部から抜け出た光を反射させ、導光体３０へ再入射させている。
【００１４】
導光体３０の周方向の一部には凸部３４が形成されており、この凸部３４がばね材５３によって支持体４０に補助的に固定されている。
支持体４０の外面には、周方向の一部が開口する断面円形状の溝４３ａ、４３ｂが形成されており、長手方向に沿って伸びている。  
これらの溝は、それぞれ位置決めピン５２及び螺子５１が貫入される螺子孔等の役割をするもので、螺子５１を螺着する場合には雌螺子となる螺子孔が形成される。
また、一部が開口することで、支持体４０の外面に複数の凸部４４が形成されており、この凸部４４が支持体４０の表面積を増やして放熱フィンの役割をする。
【００１５】
図２（ｂ）において、基板１１の一方の面には、発光素子１０であるＬＥＤが実装されている。基板１１と導光体３０の間には、内部に反射面部２１が形成された金属製のブロックである接続部２０が配置されている。
この実装面側には、導光体３０の左側の端面である光取り込み面が対向するように配置されている。
【００１６】
接続部２０は、発光素子１０と導光体３０との間の位置決めや、発光素子１０から放射された光を導光体３０へ効率良く導くためのものである。
材料としては、例えばアルミニウム等の金属であるが、樹脂等で構成しても良い。
【００１７】
基板１１と接続部２０は螺子によって貫通され、支持体４０に固定されている。支持体４０には、上記のごとく螺子孔の役割をする溝が形成されており、この溝の端部から途中まで螺子５１が螺着される。
【００１８】
本発明の線状光源装置１では、発光素子１０から出射された光が、接続部２０の反射面部２１によって変向され、光取り込み面より導光体３０内部に入射する。
入射した光は、内部を長手方向に進行しながら、その一部が反射部により所定の方向に反射して、光出射面３２より外部に出射される。  
これにより、光出射面３２から長手方向に連続した線状の光が出射されるものである。
【００１９】
図３は、本発明の作用効果を説明するための模式図であり、発光素子が実装された基板と、導光体支持体との機械的な接続関係を示している。
導光体３０を支持する支持体４０の長手方向左側端部には、接続部２０と発光素子１０が実装された基板１１とが配置されている。前述のように、基板１１と接続部２０とを貫通する螺子５１および位置決めピン５２が支持体４０内部に貫入している。具体的には、螺子５１は螺子孔に螺着されており、位置決めピン５２は圧入されている。
【００２０】
発光素子１０の使用時に生じる熱は、まず後方（左側）に位置する基板１１へ伝わる。仮に、この基板１１に対してさらに後方に放熱部材としてヒートシンクが設けられている場合には適切に排熱されるが、本発明の課題で開示したとおりヒートシンクは小型化に適していない。
そこで、導光体３０を支持する支持体４０を金属材料により構成してヒートシンクの代わりとして用いている。そして、基板１１と支持体４０との熱伝達手段を金属部材である螺子５１および位置決めピン５２によって行っている。
【００２１】
そのため、基板１１から支持体４０への伝熱が円滑になされ、この支持体４０によってヒートシンクと同等の排熱がされるので、基板１１の後方に配置するヒートシンクが不要になる。すなわち、線状光源装置１の長手方向のスペースを縮小させることができる。
【００２２】
以上の冷却効果を確認するために、本発明の線状光源装置を用いて点灯時の温度測定実験を行った。温度測定には、図１および図２に示した線状光源装置について、ヒートシンクの有無、位置決めピン及び螺子等の金属部材の有無、接続部の材料、支持体の材料などを変化させた各種線状光源装置を用いた。
図４（ａ）〜（ｃ）および図５（ａ）〜（ｄ）は、実験条件１〜７の線状光源装置について示した、図３と同様の基板と導光体支持体との機械的な接続関係を示した模式図である。これらの図における各種条件の詳細については後述する。
ここで、図３と同様の符号が付された構成については同様の役割をするものであるため、説明を省略する。
図６は、その各種線状光源装置の実験条件１〜７およびその温度測定結果を示したものである。
【００２３】
実験に用いた発光素子は、青色発光素子上に黄色蛍光体が塗布された擬似白色ＬＥＤであり、ＬＥＤ入力電流値は２００（ｍＡ）である。
温度測定は、ＬＥＤジャンクション温度（素子温度）、ＬＥＤ基板温度、導光体支持体（光取り込み面より１５ｍｍの位置）温度について、各箇所の温度が飽和したときの温度を測定した。なお、ジャンクション温度は基板に接するＬＥＤパッケージ部分に取り付けた熱電対で測定した温度に基づいて算出したものである。
ここで接続部および支持体に用いた金属はアルミニウムであり、位置決めピンはＳＵＳ製、螺子は鉄製である。
【００２４】
図４（ａ）は、条件（１）について示す線状光源装置である。この条件は従来例としての線状光源装置であり、基板１１の後方にヒートシンク５４が設けられている。位置決めピン５２は無く、基板１１は螺子５１のみによって、樹脂製の支持体３０に固定されている。
この条件における点灯時の温度は、図６に示す通り、ＬＥＤジャンクション温度が４１．９℃、ＬＥＤ基板温度が３３℃、支持体温度が２１．１℃であり、発光素子で発生した熱は、支持体へは伝わらず、ヒートシンクによって排熱されていることが分かる。
本発明の線状光源装置にはこの条件１を基準として、同程度の排熱性能が求められる。各種条件の排熱効果の評価には、この条件１と同様に、素子温度であるＬＥＤジャンクション温度が４５度以下となったものを◎、また５０度以下になったものを十分な効果があるとして○を付し、５０度を超えるものについては×とした。
【００２５】
図４（ｂ）は、条件（２）について示す線状光源装置であり、図４（ａ）からヒートシンクを取り除いた構成である。
この条件における点灯時の温度は、図６に示す通り、ＬＥＤジャンクション温度が７４．７℃、ＬＥＤ基板温度が６８℃、支持体温度が２１．２℃となっており、排熱が十分ではない。この条件では、熱の逃げ場が無いため、ＬＥＤジャンクション温度が高温となってしまうことがわかる。
【００２６】
図４（ｃ）は、条件（３）について示す線状光源装置であり、接続部２０及び支持体３０を金属により構成し、それぞれの部材を両端から押し当てて密着させた構成である。
この条件における点灯時の温度は、図６に示す通り、ＬＥＤジャンクション温度が６２．３℃、ＬＥＤ基板温度が５４．７℃、支持体温度が２４．８２℃となっており、排熱が十分ではない。
これは、各構成を単に金属により構成しても、ＬＥＤから発生した熱の伝達が良好ではないことを示している。ＬＥＤである発光素子１０から発生した熱は、一旦後方にある基板１１に伝達するが、その後に別部材である接続部２０を介して、支持体４０へ伝達されることとなる。そのため、部材間にある僅かな間隙が熱の伝達を阻害しているものと考えられる。
【００２７】
図５（ａ）は、条件（４）について示す線状光源装置であり、本発明である図３と同様の構成である。
この条件における点灯時の温度は、図６に示す通り、ＬＥＤジャンクション温度が４２．６℃、ＬＥＤ基板温度が３５．５℃、支持体温度が２９℃となっており、良好な排熱効果が得られている。
この条件は、ＬＥＤである発光素子１０から発生した熱が、螺子５１および位置決めピン５２を介することで、金属製の支持体３０に良好に伝達していることを示している。
そのため、支持体温度が条件1〜３よりも上昇し、ＬＥＤジャンクション温度が低下して、放熱フィンを設けた場合と同等の排熱性能を有しているものといえる。
これは、螺子を螺着したり、ピンを圧入したりする場合には、圧力をかけて貫入された部材同士が連結されるため、部材間に間隙が生じる余地がないこと、また、金属部材が延性によってわずかに変形し、間隙も埋めることによって部材同士が密着して間隙がほぼ無くなるため、熱伝達が良好になっているものと考えられる。
【００２８】
図５（ｂ）は、条件（５）について示す線状光源装置であり、図５（ａ）から位置決めピン５２を取り除いた構成である。
この条件における点灯時の温度は、図６に示す通り、ＬＥＤジャンクション温度が４３．３℃、ＬＥＤ基板温度が３６．５℃、支持体温度が２８．９℃となっており、良好な排熱効果が得られている。
図５（ｃ）は、条件（６）について示す線状光源装置であり、図５（ａ）から螺子５１を取り除いた構成である。
この条件における点灯時の温度は、図６に示す通り、ＬＥＤジャンクション温度が４８．５℃、ＬＥＤ基板温度が３５．５℃、支持体温度が２５．７℃となっており、十分な排熱効果が得られている。
これらの条件では、いずれかの金属部材によって基板１１と支持体３０が連結されている場合には、十分な排熱効果があることを示している。ピンよりも螺子の方が温度が低かったことについては、ねじやまによって部材間の接触面積が増加しているためと考えられる。
【００２９】
図５（ｄ）は、条件（７）について示す線状光源装置であり、図５（ａ）の構成において接続部を樹脂としたものである。
この条件における点灯時の温度は、図６に示す通り、ＬＥＤジャンクション温度が４９．４℃、ＬＥＤ基板温度が４１．９℃、支持体温度が２６．２℃となっており、十分な排熱効果が得られている。
この条件は、接続部２０が金属ではなく樹脂であっても、排熱効果があることを示している。すなわち、基板１１から伝わる熱は、接続部を介して伝わるわけではなく、螺子５１及び位置決めピン５２を介して伝わっていると考えられる。
【００３０】
以上により、導光体支持体を金属により構成してヒートシンクの代わりとし、発光素子が実装された基板と導光体とを同一の金属部材によって連結することにより、同等の排熱効果が得られる。そのため、基板後方のヒートシンク等が不要となり、線状光源装置を小型化することができる。
【符号の説明】
【００３１】
線状光源装置          １
発光素子          １０
基板                   １１
コネクタ          １２  
接続部                   ２０  
反射面部          ２１
導光体                   ３０
光出射面          ３２
反射部                   ３３
凸部                   ３４
支持体                   ４０
凹部                   ４１
拡散反射部材        ４２
溝                   ４３ａ
溝                   ４３ｂ
凸部                   ４４
板            ４８
螺子                   ５１
位置決めピン        ５２
ばね材                   ５３
放熱フィン        ５４
螺子          ５５  
線状光源装置          ８
導光体                   ８１
基板                   ８２
ＬＥＤ                   ８３
伝熱部材          ８４
放熱板                   ８５
放熱フィン        ８６
【図１】
2011203396.tif 000003
【図２】
2011203396.tif 000004
【図３】
2011203396.tif 000005
【図４】
2011203396.tif 000006
【図５】
2011203396.tif 000007
【図６】
2011203396.tif 000008
【図７】
2011203396.tif 000009