[发明专利]带有发光二极管的照相图象捕获装置

说明书

本发明涉及照相图象捕获装置，例如，使用发光二级管从照相介质特别是胶片捕获(彩色)照相图象信息的扫描器或打印机。

EP 0 948 191 A2(相应于US 5,982,957)公开了一种用于扫描照相胶片的扫描器，它包括发光二极管作为光源。在这种装置中，来自不同颜色发光二极管的光线在一个积分装置中混合，准备射穿的胶片曝露于混合的光线，由胶片透过的光线被一个CDD检测器捕获。这种装置的目的是使扫描器得到最佳的光谱灵敏度。扫描器的光谱灵敏度是光源的光谱和CCD传感器的光谱灵敏度的综合作用的结果。光源的发射光谱被带有不同光谱发射特性的发光二极管的适当组合混合而实现扫描器的需要的光谱灵敏度。这种集成装置提供了发光二极管的不同光谱的混合。因此使用带有透镜体的传统二极管，安装在电路板上。

传统的发光二极管基本上由一个透镜体构成，连接电线从透镜体伸出与实际的(半导体)发光二极管的阳极和阴极电接触，实际的发光二极管在下文中称为LED块。LED块在透镜体内部只占据很小的空间。透镜体一般呈穹顶形，例如由环氧树脂构成。带有透镜体和连接电线的LED块下文中称为LED。为了使大量数目的不同光谱的LED的光线射入积分器，上述EP 0 948 191 A2提供了一种带有反射内表面的圆锥光线收集器(“集光圆锥”)，其较小端进入光线积分器，许多LED设置在较大端。

本发明的目的是提供一种图象捕获装置，它使用发光二极管，仍使图象捕获能具有短的曝光时间，并使光源能具有紧凑、低成本的结构。

上述目的是使用按照本发明的用于从照相介质捕获照相图象信息的照相捕获装置，该装置包括一个光线积分器，用于接收LED块以各LED块专门的颜色发出的光线、用于均匀光线，以及用于从一个输出开口发出光线以便照明承载照相图象信息的照相介质。该装置还包括一个检测装置，用于检测由照相介质按照图象信息调制的光线。为至少三个不同的颜色最好设置多个相等发射颜色的LED块，这些LED块安装在一个传热基底上，LED块借助传热基底处于传热接触中。

按照本发明，不是使用整个LED(带有透镜体)，而是只用实际的半导体发光二极管，即，LED块。这有两个优点。首先，与传统的LED(带有透镜体)的布置相比较，可以实现显著密集的LED块的封装(单位表面的LED块的数目)，这是由于透镜体即LED壳体占据LED的大部底面。LED块和LED壳体的底面之比大致为一至二个数量级。例如，LED的直径为大约3至5mm，LED块的边缘长度为0.1至0.5mm。按照本发明可以实现在小面积上的高的光密度，这是由于各LED块以最小的距离设置在基底上，该距离最好小于LED块的直径的四倍，特别推荐大致等于或小于LED块的直径。因此，圆锥形聚光器，LED块最好直接设置在光线积分器的输入开口，从而实现进入光线积分器的更有效的光耦合，这是由于没有在圆锥形聚光器内表面的反射损失的缘故。LED块最好覆盖基底表面的5％以上，特别推荐为10％或25％以上。

另外，按照本发明的方式使用LED块，可以更好地散热。传统的透镜体即LED的壳体只有边缘传热性质。按照本发明，LED块不嵌在透镜体即壳体内，而是与基底传热接触，而基底具有比传统的电路板低的热阻，热阻最好比传统的电路板材料FR-4低至少一个数量级，最好低大约两个数量级。陶瓷如氧化铝或氮化铝是适用的材料，它们具有20W/mK或更大的相应的导热性。如果电接触的类型允许的话，基底甚至可以是金属的(铜、铝……)，以便进一步改善导热性(例如，对铜来说改善至400W/mK)。

LED块最好例如借助粘合或SMT(表面安装技术)设置在基底上，使基底和LED块之间的具体的热接触阻力尽可能低(例如低于10Kcm²/W，最好低于1K cm²/W)。如果上述接触是借助导热的(环氧基)银粘合剂产生的，那么，相应的值最好小于0.3K cm²/W。该值与粘合剂层的厚度成正比，粘合剂层厚度在10至100微米的数量级上。由于甚至在基底上很密的封装的情况下LED块的底面显著小于每个LED块所占据的基底表面，因而LED块和基底之间的接触对总的热阻的供献相应较高。LED块最好不是与基底整体式制成的，即，不选择单一的晶片结构，因而可以选择带有最佳传热性质的基底，用作基底的材料最好具有比LED块制造中所有的半导体材料更好的传热性质。