專利名稱：發(fā)光單元、使用該發(fā)光單元的照明裝置以及圖像讀取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光單元、在組裝有該發(fā)光單元的照明、汽車、工業(yè)設(shè) 備、普通民用設(shè)備中使用的發(fā)光裝置與線照明裝置、以及組裝有該線照 明裝置的圖像讀取裝置。
背景技術(shù)：
圖像傳感器組裝在傳真裝置、復(fù)印機、圖像掃描裝置等用于讀取原 稿的圖像讀取裝置中。圖像傳感器具有緊密接觸型和縮小型，任何一種 中都具有橫跨主掃描范圍線狀地照明原稿面的線照明裝置。
并且，公知使用導(dǎo)光體作為線照明裝置。例如，在特開平8 - 163320 號公報和特開平10 - 126581號公報(特許第2999431號公報)中，記 載了使用成棒狀或板狀的導(dǎo)光體的線照明裝置和使用該裝置的圖像讀 取裝置。
所述線照明裝置由使從端面射入的光在內(nèi)部反射并從沿長度方向 設(shè)置的射出面射出的導(dǎo)光體、和設(shè)置在該導(dǎo)光體端面?zhèn)鹊陌l(fā)光單元構(gòu) 成。圖14示出現(xiàn)有的發(fā)光單元的正面圖，圖15示出現(xiàn)有的線照明單元 的立體圖。發(fā)光單元20如在特開2003 - 023525號公報或特開平11 -136449號公報中所記載的那樣，在配置有引線框22的樹脂制的發(fā)光元 件基板框架材料21中設(shè)置用于安裝發(fā)光元件23a、 23b、 23c的開口窗 21a，引線框22具有成為外部連接端子的引線端子部22a、內(nèi)部引線部 22c、和在開口部窗內(nèi)露出的發(fā)光元件安裝連接部22b,在開口窗內(nèi)露出 的引線框中粘接發(fā)光元件，并且，由金屬線24連接發(fā)光元件的電極和 引線框，由透明樹脂封閉開口窗。
專利文獻h特開2003 - 023525號公報
專利文獻2:特開平11 - 136449號公報
在圖像讀取裝置中，通過提高照明裝置的照明光的亮度，可以提高 讀取圖像的品質(zhì)，但是，為了提高照明光的亮度，需要提高發(fā)光單元的 通電電流，從而提高發(fā)光量。
若對發(fā)光元件通電，則在發(fā)光的同時接合處的溫度上升(由發(fā)光元
件自身發(fā)熱)。由于所產(chǎn)生的熱傳到發(fā)光元件基板側(cè)，最后散熱到空氣 中，所以，接合處溫度的上升依賴于發(fā)光元件基板的散熱特性，大致與 通電電流成比例。即，如果發(fā)光單元中所使用的基板的散熱特性良好， 則接合處溫度的上升率變小。
另一方面，由于在高溫下將發(fā)光元件通電(點亮)會加快發(fā)光元件 的惡化，所以，為了延長壽命，優(yōu)選極力地抑制發(fā)光元件的溫度上升。 由此，發(fā)光元件基板的散熱性能越好，發(fā)光元件中可以流動的最大電流 就越大。
在散熱性能不充分的發(fā)光單元中，為了提高線照明裝置的亮度而增 加發(fā)光元件的通電電流時，則與此相伴，發(fā)光元件的發(fā)熱量變多，發(fā)光 效率降低，存在難以提高亮度的問題。
隨著技術(shù)的進步，要求更高品質(zhì)的圖像讀取性能，因此要求將發(fā)光
元件的通電電流提高到現(xiàn)有的10倍左右。但是，在使用現(xiàn)有的發(fā)光單 元的情況下，由于散熱性能不充分，只能將電流提高2 3倍左右。
對于現(xiàn)有的發(fā)光單元來說，在樹脂制的發(fā)光元件基板框架材料21 上設(shè)置引線框22,在引線框上安裝發(fā)光元件23a、 23b、 23c。但是，在
使用樹脂制基板的情況下，由于散熱性能不充分，不能夠提高發(fā)光元件 的通電電流。如圖16所示，代替將金屬引線框收納在樹脂框架材料內(nèi)， 而將電極設(shè)置在熱導(dǎo)率大的金屬基板上，將樹脂框架材料僅設(shè)置在金屬 基板表面，由此，能夠提高散熱性能，但是，在將電極27設(shè)置在金屬 板28上的情況下，需要將電極27設(shè)置在絕緣保護層281上。由于該絕 緣保護層281的熱導(dǎo)率小，所以，發(fā)光元件23的熱量不能有效地傳導(dǎo) 到金屬基板28上，存在不能得到充分的散熱性能的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決所述問題，本發(fā)明的發(fā)光單元具有發(fā)光元件、用于安裝所 述發(fā)光元件的發(fā)光元件基板、具有用于使所述發(fā)光元件露出的開口窗的 發(fā)光元件基板框架材料、對所述發(fā)光元件供電的電極，其特征在于，所 述發(fā)光元件基板是金屬，所述發(fā)光元件直接安裝在所述發(fā)光元件基板 上。此外，本發(fā)明的發(fā)光單元的特征在于，所述發(fā)光元件基板是金屬， 在所述發(fā)光元件基板上設(shè)置金屬氧化膜，所述發(fā)光元件安裝于形成在所 述金屬氧化膜上的所述電極上。優(yōu)選所述金屬氧化膜是氧化鋁膜。
此外，本發(fā)明的照明裝置是使用了所述發(fā)光單元的棒狀照明裝置， 其中，從在棒狀導(dǎo)光體的長度方向的端面?zhèn)人O(shè)置的發(fā)光單元射入的光 在棒狀導(dǎo)光體的內(nèi)部反射，并且，從沿著長度方向設(shè)置的射出面射出。 本發(fā)明的照明裝置是使用了所述發(fā)光單元的板狀照明裝置，其中，從在 板狀導(dǎo)光體的厚度方向的側(cè)面上所設(shè)置的發(fā)光單元射入的光在板狀導(dǎo) 光體的內(nèi)部反射，并且，從板狀導(dǎo)光體的上表面或下表面射出。
并且，本發(fā)明的圖像傳感器的特征在于，將所述照明裝置、線圖像 傳感器、和使來自原稿的反射光或透過光會聚到所述線圖像傳感器的光 學(xué)系統(tǒng)組裝到框體中，并且本發(fā)明的圖像讀取裝置的特征在于，組裝有 所述圖像傳感器。
根據(jù)本發(fā)明，由于可以將發(fā)光元件直接安裝在基板上，所以，來自 發(fā)光元件的接合處的發(fā)熱可以有效地傳導(dǎo)到基板上，能夠流過高電流。 根據(jù)本發(fā)明，由于在金屬基板上設(shè)置金屬氧化膜作為絕緣膜，所以，散 熱效率比現(xiàn)有的樹脂保護膜好，能夠流過高電流。
在使用由樹脂基板構(gòu)成的大型發(fā)光單元的情況下，由于散熱性能不 充分，所以，不能夠提高電流。因此，即使大型化，也只流過與小型單 元相同程度的電流，但是，根據(jù)本發(fā)明，由于能夠提高發(fā)光單元中所使 用的基板的散熱性能，所以，能夠使用大型發(fā)光單元提供發(fā)光強度較高 的照明裝置。


圖1是組裝有本發(fā)明的線照明裝置的圖像讀取裝置的剖面圖。
圖2是線照明裝置的分解立體圖。
圖3是示出形成在導(dǎo)光體的背面的光散射圖形的一例的立體圖。
圖4是本發(fā)明的發(fā)光單元的正面透視圖。
圖5是本發(fā)明的發(fā)光單元的側(cè)剖面圖。
圖6是本發(fā)明的發(fā)光單元的部分剖面圖。
圖7是本發(fā)明其他方式的發(fā)光單元的部分剖面圖。
圖8是發(fā)光單元內(nèi)的發(fā)光元件的接線圖。
圖9是使用本發(fā)明的發(fā)光單元的照明裝置的立體圖。
圖IO是發(fā)光單元開口窗部分的部分剖面圖。
圖11是示出圖像讀取裝置的其他實施例的剖面圖。
圖12是組裝到圖11中的照明裝置的分解立體圖。 圖13是示出縮小型圖像傳感器的結(jié)構(gòu)的模型圖。 圖14是現(xiàn)有的發(fā)光單元的正面圖。 圖15是現(xiàn)有的線照明裝置的立體圖。 圖16是現(xiàn)有的發(fā)光單元的部分剖面圖。
具體實施例方式
下面，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
圖1是組裝有線照明裝置的圖像讀取裝置的剖面圖，圖2是線照明 裝置的分解立體圖，圖3是示出形成在導(dǎo)光體的背面的光散射圖形的一 例的立體圖。
如圖l所示，圖像讀取裝置由圖像傳感器、玻璃板以及收納它們的 框體構(gòu)成。對于圖像傳感器來說，在圖像傳感器的框架1中形成各凹部 la、 lb、 lc，在凹部lc中配置線照明裝置10,此外在凹部lb中安裝具 有光電轉(zhuǎn)換元件(線圖像傳感器)3的傳感器基板4,并且，在框架1 內(nèi)保持等倍成像用的棒狀透鏡陣列5。在框架1的上部設(shè)置玻璃板2。 并且，從線照明裝置10的射出面lib射出的光通過玻璃板2而照射到 原稿G，通過正立等倍成像系統(tǒng)的透鏡陣列5由光電變換元件(線圖像 傳感器)3檢測來自原稿G的反射光，由此，讀取原稿G。作為正立等 倍成像系統(tǒng)，可使用棒狀透鏡陣列或平板型微透鏡陣列等。相對于玻璃 板2使圖像傳感器的框架1在圖2的副掃描方向移動，進行原稿G的所 希望的區(qū)域的讀取。
在透明導(dǎo)光體11上安裝發(fā)光單元20的方法如下所述。設(shè)置與透明 導(dǎo)光體11和發(fā)光單元20對應(yīng)的凹部或凸部，4吏該凹部和凸部嵌合。透 明導(dǎo)光體11和發(fā)光單元20可以緊密接觸地安裝，也可以間隔固定距離 地安裝，以產(chǎn)生間隙。能夠利用安裝距離調(diào)節(jié)向?qū)Ч怏w導(dǎo)出的光量。
如圖2所示，在線照明裝置10中，以射出面lib在白色的導(dǎo)光體 盒12露出的方式裝入導(dǎo)光體11，此外，在導(dǎo)光體盒12的一端安裝具有 作為發(fā)光源的一個或多個發(fā)光元件(例如發(fā)光二極管)23的發(fā)光單元。 導(dǎo)光體11由玻璃或丙烯等透光性材料構(gòu)成，與主掃描方向(縱向)正 交的方向的剖面形狀的基本形狀為矩形，成為對設(shè)置有散射圖形的面 1 la和側(cè)面1 lb所成的角部、以及面1 la和面1 lc所成的角部進4亍C倒
角后的形狀。
如圖3所示，在導(dǎo)光體11的背面形成用于對從射入面所射入的來 自發(fā)光源的光進行散射的光散射圖形20,該光散射圖形20是利用白色 涂料的絲網(wǎng)印刷或形成凹凸而成的。線照明裝置IO將來自發(fā)光源的光 從導(dǎo)光體11的一端(射入面)導(dǎo)入到導(dǎo)光體11內(nèi)，由形成在導(dǎo)光體的 背面的光散射圖形20對在導(dǎo)光體11內(nèi)傳送的光進行散射，從射出面lib 射出該散射后的光。
在靠近射入面的一側(cè)，從發(fā)光源射入的光的強度大，隨著距離射入 面變遠，光的強度變小。因此，如圖3所示，隨著距離射入面變遠而使 光散射圖形的形成區(qū)域擴大，由此，從射出面llb射出的光跨過主掃描 方向的全長變得均勻。
如圖1和圖2所示，由導(dǎo)光體盒12覆蓋導(dǎo)光體11,由此，保護導(dǎo) 光體ll，并且，防止散射光無用地射出到導(dǎo)光體外部，使射出光的強度 增力口。
圖4是發(fā)光單元的正面透視圖，圖5是發(fā)光單元的側(cè)剖面圖。在發(fā) 光單元20中，在金屬基板28上設(shè)置電極27，在電極上設(shè)置發(fā)光元件23 (23a， 23b， 23c )。通過電極27對發(fā)光元件23供電。發(fā)光元件23a 發(fā)出藍色的光，23b發(fā)出紅色的光，23c發(fā)出綠色的光。金屬基板28由 具有用于使發(fā)光元件23露出的開口窗21a的框架材料29覆蓋。為了容 易對光進行反射，框架材料29的材質(zhì)優(yōu)選為白色樹脂。開口窗21a的 內(nèi)部由透明樹脂25密封。作為金屬基板，優(yōu)選為熱導(dǎo)率高的金屬，例 如可以使用鋁、銅、銀、金、不銹鋼等。
圖6是圖5的A部分的部分剖面放大圖。
在金屬基板28上，直接設(shè)置發(fā)光元件23,在發(fā)光元件23以外的部 分上設(shè)置絕緣保護膜281和電極27。發(fā)光元件23由導(dǎo)電膏或樹脂粘接 劑等粘接在金屬基板28上。發(fā)光元件23利用金屬線24電連接到電極 27。在需要由發(fā)光元件背面供電的情況下，使用導(dǎo)電膏將發(fā)光元件粘接 在金屬基板上，但是，在僅來自金屬線的供電就足夠的情況下，使用透 明粘接劑將發(fā)光元件粘接到金屬基板上。使用透明粘接劑是因為容易對 光進行反射從而能夠有效地利用射出光。在本實施例中，對紅色發(fā)光元 件23b使用導(dǎo)電膏，對藍色發(fā)光元件23a、綠色發(fā)光元件23c使用透明 樹脂粘接劑。
圖7是表示本發(fā)明其他實施方式的發(fā)光單元的部分剖面放大圖。
在金屬基板28上，依次地設(shè)置金屬氧化膜層282、電極27、發(fā)光 元件23。發(fā)光元件23利用金屬線24電連接到電極27。金屬氧化膜層 282起到絕緣層的作用。優(yōu)選金屬氧化膜層使用熱導(dǎo)率高的材料。在使 用鋁作為金屬基板的情況下，能夠?qū)Ρ砻孢M行白色防蝕鋁處理，作成金 屬氧化膜。之所以作成白色，是因為能夠反射來自發(fā)光元件的光，并且 可以提高射出效率。
圖8是發(fā)光單元內(nèi)的發(fā)光元件的接線圖。圖8示出顏色讀取用線照 明裝置的例子。安裝在發(fā)光單元20內(nèi)的發(fā)光元件23的顏色、個數(shù)、接 線根據(jù)讀取的目的有各種組合。若對發(fā)光單元20通電，則發(fā)光元件23 發(fā)光。使通電電流增大，由此，發(fā)光亮度也變大。
圖9是表示組裝有安裝了大型發(fā)光元件的發(fā)光單元的照明裝置的立 體圖。在使用大型發(fā)光單元的情況下，如圖10 (D)所示，由于發(fā)光元 件基板框架材料的開口窗上部的面積比棒狀導(dǎo)光體射入端面的面積 大，所以，如圖10 (A) 、 (B) 、 (C)所示，優(yōu)選在開口窗內(nèi)部填充 亮度高的有色樹脂26,以調(diào)整開口面積。
圖11是示出圖像讀取裝置的其他實施例的剖面圖，圖12是組裝到 圖11中的照明裝置的分解立體圖，對于如圖11所示的圖像讀取裝置， 通過棒狀透鏡陣列5由光電轉(zhuǎn)換元件(線圖像傳感器)3檢測來自原稿 G的反射光，由此，讀取原稿G,但是，在本實施例中，除了所述功能 外，也可以在OHP原稿G等之上配置照明裝置30，由光電轉(zhuǎn)換元件3 讀取原稿G的透過光。這些實施例也與圖1的讀取裝置相同，相對玻璃 板2使框架1移動，從而進行原稿G的所希望的區(qū)域的讀取。
對于所述照明裝置30來說，在由透明丙烯樹脂構(gòu)成的板狀導(dǎo)光體 31的厚度方向側(cè)面安裝發(fā)光單元20,將該板狀導(dǎo)光體31收納在白色盒 32內(nèi)，并且，在成為反射面的上表面設(shè)置白色反射板33，在成為射出 面的下表面設(shè)置擴散片34。
所述內(nèi)容示出了在緊密接觸型圖像傳感器(接觸圖像傳感器)的實 施方式，但是，本發(fā)明的照明裝置也可以用于縮小型圖像傳感器。如圖 13所示，對于使用了縮小型圖像傳感器8的圖像讀取裝置9來說，由照 明裝置10對放置在玻璃等透明原稿臺上的原稿進行照明，由反射鏡7 反射從原稿面反射的光，由透鏡6會聚，由光電轉(zhuǎn)換元件3進行檢測。
并且，在縮小型圖像傳感器中，所謂的圖像傳感器部有時僅意味著光電 轉(zhuǎn)換元件3，但是，對于本說明書中的圖像傳感器來說，在縮小型圖像 傳感器中，意味著由照明裝置、反射鏡、光電變換元件、透鏡構(gòu)成的部
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光單元，具有發(fā)光元件；發(fā)光元件基板，用于安裝所述發(fā)光元件；發(fā)光元件基板框架材料，具有用于使所述發(fā)光元件露出的開口窗；電極，對所述發(fā)光元件供電，其特征在于，所述發(fā)光元件基板是金屬，所述發(fā)光元件直接安裝在所述發(fā)光元件基板上。
2. —種發(fā)光單元，具有發(fā)光元件；發(fā)光元件基板，用于安裝所述 發(fā)光元件；發(fā)光元件基板框架材料，具有用于使所述發(fā)光元件露出的開 口窗；電極，對所述發(fā)光元件供電，其特征在于，所述發(fā)光元件基板是金屬，在所述發(fā)光元件基板上設(shè)置金屬氧化 膜，所述發(fā)光元件安裝于形成在所述金屬氧化膜上的所述電極上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)光單元，其特征在于， 所述金屬氧化膜是氧化鋁膜。
4. 一種照明裝置，從在棒狀導(dǎo)光體的長度方向的端面?zhèn)人O(shè)置的發(fā) 光單元射入的光在棒狀導(dǎo)光體的內(nèi)部反射，并從沿著長度方向設(shè)置的射 出面射出，其特征在于，所述發(fā)光單元是權(quán)利要求1至3的發(fā)光單元。
5. —種照明裝置，從在板狀導(dǎo)光體的厚度方向的側(cè)面所設(shè)置的發(fā)光 單元射入的光在板狀導(dǎo)光體的內(nèi)部反射，并從板狀導(dǎo)光體的上表面或下 表面射出，其特征在于，所述發(fā)光單元是權(quán)利要求1至3的發(fā)光單元。
6. —種圖像傳感器，其特征在于，將權(quán)利要求4的照明裝置、線圖像傳感器、和使來自原稿的反射光 或透過光會聚到所述線圖像傳感器的光學(xué)系統(tǒng)組裝到框體中。
7. —種圖像讀取裝置，其特征在于， 組裝有權(quán)利要求6的圖像傳感器。
8. —種圖像讀取裝置，具有圖像傳感器、用于放置原稿的透明體、 設(shè)置在所述透明體的上方的照明裝置，其特征在于，所述照明裝置是權(quán)利要求4的照明裝置。
全文摘要
提供一種散熱性能優(yōu)良的照明裝置用發(fā)光單元。該發(fā)光單元具有發(fā)光元件、用于安裝所述發(fā)光元件的發(fā)光元件基板、具有用于使所述發(fā)光元件露出的開口窗的發(fā)光元件基板框架材料、對所述發(fā)光元件供電的電極，其特征在于，所述發(fā)光元件基板是金屬，所述發(fā)光元件直接安裝在所述發(fā)光元件基板上。或者，該發(fā)光元件的特征在于，所述發(fā)光元件基板是金屬，在所述發(fā)光元件基板上設(shè)置金屬氧化膜，所述發(fā)光元件安裝于形成在所述金屬氧化膜上的所述電極上。
文檔編號H01L33/00GK101180744SQ20068001797
公開日2008年5月14日 申請日期2006年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月4日
發(fā)明者岸本隆, 根本浩之, 炭谷直文, 竹內(nèi)秀光, 齊藤富久 申請人:日本板硝子株式會社;日亞化學(xué)工業(yè)株式會社