JP3149401B2 - Led及びこれを用いた照明装置 - Google Patents

Led及びこれを用いた照明装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、狭窄型のLED素
子を具備するLED、および工場での製品検査等に用い
られる照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の照明装置として、多数のLED
を基板に敷き詰め、各LEDに光ファイバをそれぞれ取
り付けるとともに、これら光ファイバを束ねて光ファイ
バ束とし、この光ファイバ束の他端から光を射出可能に
構成したものを、本願発明者は開発している。係る照明
装置は、コンパクトで長寿命等、数々の利点を有するも
のである。
【0003】しかして、従来、この種の照明装置を組み
立てる際には、各LEDの表面に光ファイバを1本毎に
樹脂接着剤等を用いて取り付けていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法で光ファイバを取り付けるためには、多大な労
力と時間が必要となり、組み立てコストが嵩むだけでな
く、1本1本の光ファイバをLEDに取り付ける際の取
付位置精度にばらつきが生じて、LEDから射出される
光を効率的に光ファイバに導くことが難しいという問題
点があった。
【0005】また、従来のLEDは発光面積がある程度
大きく、光ファイバを細径のものにすると、LEDと光
ファイバとの間での光量ロスが増大するため、光ファイ
バに細径のものを用い難かった。したがって、照明光度
を高めるためにLEDの数を増やすと、光ファイバ束の
径が大きくなるため、上記組み立てコストの増大とあい
まって、一定以上に照明光度を高められないという問題
点が生じ得た。
【0006】一方、近時、狭窄型LEDと称され、図
8、図9に示すように、LED素子2を構成するチップ
に電流阻止層22を形成し、この電流阻止層22の形成
されていない部位のみを発光させるようにしたものが開
発されている。このものは、電流阻止層22の形状によ
り、発光面21のうち、例えば径が50μmという極め
て小さな部分24から発光させることが可能で、ほとん
ど点光源とみなせるような発光状態を具現化し得るもの
である。なお同図中符号23は電流供給のための配線で
ある。しかして、このような狭窄型LEDの有効な使用
方法について模索が行われていた。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、係る問題点を
解決すべくなされたものであって、LEDを構成する透
明体に光ファイバを挿入できるファイバ挿入穴を設けて
おくことによって、光ファイバを極めて簡単にかつ正確
に取り付けられるようにするとともに、点発光するとい
う狭窄型のLED素子の特徴を生かし、該LED素子か
ら射出される光を、細径の光ファイバに効率よく導き得
るようにすることを主たる目的としている。
【0008】
【発明の実施の形態】すなわち、本発明に係るLED
は、層構造をなし発光面を有したLED素子を、透明体
内に封入してなるLEDであって、前記LED素子に、
前記発光面の略一点が発光する狭窄型のものを用いると
ともに、前記透明体に光ファイバを挿入可能なファイバ
挿入穴を、その底面がLED素子の発光面に近接するよ
うに設けておき、前記ファイバ挿入穴の底面を凸状に膨
出した曲面状に形成して、透明体に一体に凸レンズ作用
を営む光屈折部を構成するとともに、前記ファイバ挿入
孔に挿入した光ファイバの光導入端が前記底面に接触す
るようにしたことを特徴とする。
【0009】このようなものであれば、狭窄型のものの
特徴である点発光できるという点を有効に利用して、射
出した光を、細径の光ファイバに効率よく導入できるよ
うになる。したがって、例えば多数のLEDにそれぞれ
光ファイバを取り付けこれら光ファイバの光導出端を束
ねた場合に、単位面積あたりの光量を増大させて光をよ
り集中させることができるようになる。また、かかる場
合には、光ファイバの取付位置決めを正確に行わなけれ
ばならないが、透明体にファイバ挿入穴が形成されてい
るので、光ファイバを簡単かつ正確に位置合わせして取
り付けることが可能となる。したがって組立作業の軽減
にも寄与し得る。
【0010】さらに、狭窄型のLEDが点発光源とみな
せることを利用して、より効率的にLED射出光を光フ
ァイバ内に導くべく、LED素子の発光面と光ファイバ
の光導入端との間に、LED素子から射出される光を屈
曲させる光屈折部を配設しているので、点発光源であ
LED素子から射出される光の大半を、例えば凸レンズ
のような簡単な構成の光屈折部で、非常に細径の平行光
とすることができ、ファイバ内部に導入される光量を大
幅に増大させることができる。この場合に光屈折部はで
きるだけLED素子の発光面に近接させることが光量ロ
スを軽減する上で好ましい。加えて、光屈折部が、ファ
イバ挿入穴の底面を凸状に膨出させてなるものであるた
め、光屈折部を簡単に形成できる。
【0011】係るLEDを有効に利用した実施態様とし
ては、LEDに設けられたファイバ挿入穴に光ファイバ
の光導入端を挿入し、該LEDから射出される光を前記
光ファイバの光導出端から導出して照明に利用するよう
にした照明装置が挙げられる。照明装置のコンパクト化
等を実現するには、複数のLEDを基板上に敷き詰め、
各LEDにそれぞれ光ファイバを配設しているものが好
適である。
【0012】
【実施例】以下本発明の一実施例を、図1から図9を参
照して説明する。本実施例による照明装置は、工場の製
品検査等に用いられるものであり、図1に示すように、
光源Lを内蔵する装置本体8と、被検査物に光を照射す
るための照明用部材9と、装置本体8及び照明用部材9
間を連結し、光源Lから射出された光を照明用部材9に
導くための光ファイバ束10とを具備してなる。
【0013】光源Lは、図2に示すように、複数のLE
D1をプリント基板7上に敷き詰めるように実装してな
るものである。実装されるLED1の数は、要求される
照明光度により変わることはいうまでもないが、例えば
本実施例ではその数を200程度に設定している。プリ
ント基板7には、各LED1に電源を供給するための図
示しない電源ラインが敷設されている。また、放熱のた
めに、図1に示すように、プリント基板7の裏側にはヒ
ートシンク11が貼着してあり、装置本体8内に外気を
強制的に導入循環させるためのファン12を取り付けて
ある。さらに、この装置本体8内には、図示しないが、
この他に、電源装置や、この電源供給をオン/オフする
ためのスイッチ等が内蔵されている。また、本実施例で
は、LED1の光量調整を、電源をパルス化してそのオ
ン/オフ時間の比を変えて調整するといういわゆるPW
M方式により行っている。
【0014】LED1は表面実装型と称されるもので、
図3に示すように、発光面21を有するLED素子2を
透明体3に封入してなるものである。LED素子2は、
先に説明したが、図8、図9に示すようにその発光面2
1が極めて小さい狭窄型チップを主体として構成されて
いるものである。透明体3は、例えば直方体形状のエポ
キシ樹脂製のものである。しかして、この透明体3の底
部中央にLED素子2は埋設されている。
【0015】光ファイバ束10は、光ファイバ4を束ね
てなるものである。光ファイバ4は、例えばその径h1
が0.25mmの細径タイプのもので、その素材として
はプラスティックやガラス等の一般的なものを用いてい
る。係る光ファイバ4は、光導入端41に導入される光
のうち、ファイバ軸に対して所定角度範囲(例えば60
度)内の光のみしか伝達できない特性を有するしかし
て、本実施例では、この透明体3の表面中央部に開口
し、底面51をLED素子2の直上近傍に位置させたフ
ァイバ挿入穴5を設けている。このファイバ挿入穴5
は、LED素子2の発光面21に対し略垂直に形成され
たものであって、光ファイバ4を略隙間なく挿入できる
ように、その径h2が略0.25mm程度に設定してあ
る。また、その底面51は、中央が盛り上がるように膨
出する曲面形状にしてあり、凸レンズ作用を営む光屈折
部6が構成されるようにしている。そして、LED素子
2から射出される光(図4中点線で示す)がこの光屈折
部6において屈折して略平行光となるように設定されて
いる。光ファイバ4は、図4に示すようにその光導入端
41が、ファイバ挿入穴5の底面51に略接触するま
で、このファイバ挿入穴5に挿入されて接着剤AT等で
固定される。
【0016】このような構成であれば、点発光が可能な
狭窄型のLED1を用い、かつ光屈折部6を可及的にL
ED素子2の発光面21に近接させているので、LED
素子2から射出される光の大半を、簡単な構成の光屈折
部6で、非常に細径の略平行光とすることができる。し
たがって、光ファイバ4に従来より細径(0.25mm
径)のものを採用しても、この光ファイバ4に、LED
射出光を極めて効率良く導入することができる。したが
って、光導出端42から射出される光の単位面積当たり
の光量を増大できることとなり、LED1の数を増やし
ても、光ファイバ束10の径を大きくすることなく照明
光度を高めることができるようになる。逆に、LED1
の数が同数であれば、従来の装置に比べ光ファイバ束1
0の径をより小さくすることができるようになる。
【0017】さらに、このような構成であると、光ファ
イバ4をLED1に取り付けるための位置精度が悪い
と、取付部分での光量ロスが大きくなり、致命的な問題
点となるが、LED1を構成される透明体3に、ファイ
バ挿入穴5が形成されているので、LED1に光ファイ
バ4を簡単かつ正確に位置合わせして取り付けることが
可能であり、組立工程の削減を図りつつ、LED素子2
と光ファイバ4の光導入端41との間で生じる光量ロス
を大きく低減することができる。
【0018】なお、本発明は上記実施例に限られるもの
ではない。例えば、光屈折部を別体に形成した凸レンズ
とし、ファイバ挿入穴の底面と、光ファイバの光導入端
の間に挟み込ませるように配設しても構わない。また、
光量的には十分である場合など、光ファイバ4の光導入
端41とLED素子2との間でのロスが問題にならない
場合は、図5、図6に示すようにファイバ挿入穴5の底
面51を平面にし、光屈折部を設けないようにしたもの
でも構わない。
【0019】LEDは、例えばラジアルタイプと称され
る砲弾型のものや、その他種々の形状のものを適用可能
で、ファイバ挿入穴を形成することにより、上記実施例
と同様の効果を奏し得る。加えて、図7に示すように、
LED1を、複数のLED素子2を一の透明体3により
モールドし、各LED素子2に対応させてファイバ挿入
穴5を設けてなるものとしてもよい。
【0020】さらに言えば、係るLEDは照明装置のみ
ならず、センサ等にも好適に適用しうる。その他、各部
の構成は図示例に限定されるものではなく、本発明の趣
旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
狭窄型のものの特徴である点発光できるという点を有効
に利用して、LEDから射出した光を、従来では用いる
ことができなかった細径の光ファイバに効率よく導入で
きるようになる。したがって、例えば多数のLEDにそ
れぞれ光ファイバを取り付けこれら光ファイバの光導出
端を束ねた場合に、単位面積あたりの光量を増大させて
光をより集中させることができるようになる。また、か
かる場合には、光ファイバの取付位置決めを正確に行わ
なければならないが、透明体にファイバ挿入穴が形成さ
れているので、光ファイバを簡単かつ正確に位置合わせ
して取り付けることが可能となる。したがって光ファイ
バの取付作業の軽減にも寄与し得る。
【0022】また、LED素子の発光面と光ファイバの
光導入端との間に、LED素子から射出される光を屈曲
させる光屈折部を配設しているので、狭窄型のLEDが
点発光源とみなせることを有効に利用して、より効率的
にLED射出光を光ファイバ内に導くことができる。点
発光であれば、LED素子から射出される光の大半を、
例えば凸レンズのような簡単な構成の光屈折部で、非常
に細径の平行光とすることができ、ファイバ内部に導入
される光量を増大させることができるからである。この
場合に光屈折部はできるだけLED素子の発光面に近接
させることが光量ロスを軽減する上で好ましい。
【0023】さらに、光屈折部が、ファイバ挿入穴の底
面を凸状に膨出させてなるものであるため、光屈折部
を、専用のレンズ等を用いることなく簡単に形成するこ
とができ、また、光屈折部をLED素子の発光面に可及
的に近づけることが容易にできる。さらに、コスト的に
も有利であるという効果も奏する。
【0024】また、係るLEDに設けられたファイバ挿
入穴に光ファイバの光導入端を挿入し、該LEDから射
出される光を前記光ファイバの光導出端から導出して照
明に利用するようにした照明装置であれば、上述した利
点を有効に活用できる。すなわち、多数の光ファイバを
束ねて光ファイバ束とし、光ファイバ束の光導出端から
光を導出して照明するような場合に、従来と同一径の光
ファイバ束とするのであれば、照明光度を無理なく増大
させることができ、従来と同一の照明光度を維持するの
であれば光ファイバ束の径をより小さくできるようにな
る。また、組立作業を簡単化できることから、コストダ
ウンも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す照明装置の概略的全体
斜視図。
【図2】同実施例の光源の一部を示す概略的部分斜視
図。
【図3】同実施例のLEDを示す縦断面図。
【図4】同実施例のLEDに光ファイバを取り付けた状
態を示す縦断面図。
【図5】変形例を示すLEDの図3に対応する縦断面
図。
【図6】同変形例のLEDに光ファイバを取り付けた状
態を示す縦断面図。
【図7】他の変形例におけるLEDの縦断面図。
【図8】狭窄型のLED素子の構造を示す構造説明図。
【図9】狭窄型のLED素子を示す概略斜視図。
【符号の説明】
1…LED 2…LED素子 21…発光面 3…透明体 4…光ファイバ 41…光導入端 42…光導出端 5…ファイバ挿入穴 51…底面 6…光屈折部 7…基板(プリント基板)
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // F21Y 101:02 (56)参考文献 特開 昭58−143592(JP,A) 特開 昭63−133683(JP,A) 特開 昭63−94691(JP,A) 特開 平10−154827(JP,A) 特開 平5−21842(JP,A) 特開 平6−151972(JP,A) 特開 平9−199795(JP,A) 特開 昭51−52792(JP,A) 特開 昭63−226978(JP,A) 特開 平5−273414(JP,A) 特開 平8−264007(JP,A) 実開 平7−7008(JP,U) 実開 昭59−18455(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F21S 2/00 F21S 8/04 F21V 8/00 H01L 33/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】層構造をなし発光面を有したLED素子
    を、透明体内に封入してなるLEDであって、前記LE
    D素子に、前記発光面の略一点が発光する狭窄型のもの
    を用いるとともに、前記透明体に光ファイバを挿入可能
    なファイバ挿入穴を、その底面がLED素子の発光面に
    近接するように設けておき、前記ファイバ挿入穴の底面
    を凸状に膨出した曲面状に形成して、透明体に一体に凸
    レンズ作用を営む光屈折部を構成するとともに、前記フ
    ァイバ挿入孔に挿入した光ファイバの光導入端が前記底
    面に接触するようにしたことを特徴とするLED。
  2. 【請求項2】請求項1記載のLEDに設けられたファイ
    バ挿入穴に光ファイバの光導入端を挿入し、該LEDか
    ら射出される光を前記光ファイバの光導出端から導出し
    て照明に利用するようにしたことを特徴とする照明装
    置。
  3. 【請求項3】複数のLEDを基板上に敷き詰め、各LE
    Dにそれぞれ光ファイバを配設していることを特徴とす
    る請求項2記載の照明装置。
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