JP2003115204A - 遮光反射型デバイス及び光源 - Google Patents

遮光反射型デバイス及び光源

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JP2003115204A
JP2003115204A JP2001308256A JP2001308256A JP2003115204A JP 2003115204 A JP2003115204 A JP 2003115204A JP 2001308256 A JP2001308256 A JP 2001308256A JP 2001308256 A JP2001308256 A JP 2001308256A JP 2003115204 A JP2003115204 A JP 2003115204A
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shielding
lighting
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Yoshinobu Suehiro
好伸 末広
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Toyoda Gosei Co Ltd
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  • Securing Globes, Refractors, Reflectors Or The Like (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部放射効率が高く、点灯時と消灯時とのコ
ントラストが大きく、しかも放熱性に優れた遮光反射型
デバイスを構成できること。 【解決手段】 遮光反射型LED1においては、光源1
0が発する略全光束は光源10と光学的開口部2を焦点
とする楕円の一部を回転させた反射鏡6の回転楕円面に
至り、反射された光は略円形の光学的開口部2から高い
効率で外部放射される。光源10が固定された基板部7
の表面には黒色のシルク印刷が施されているため、消灯
時に光学的開口部2から入った外光は反射鏡6で反射さ
れて基板部7の表面で吸収されるため、外光が再び光学
的開口部2から出射することによる擬似点灯を完全に防
ぐことができ、点灯時と消灯時とのコントラストが大き
くなる。光源10の熱は基板11のスルーホールに充填
された金属パウダーと基板部7のスルーホールに充填さ
れたハンダを伝わって効率良く放熱される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源から発せられ
た光を凹形の反射鏡で反射し、遮光板に設けられた光学
的開口部から放射させる遮光反射型デバイス及びその光
源に関するものである。なお、本明細書中ではLEDチ
ップそのものは「発光素子」と呼び、LEDチップをレ
ンズで封止した発光体を「光源」と呼び、光源を搭載し
た発光装置全体を「デバイス」と呼ぶこととする。
【0002】
【従来の技術】デバイスの1種である発光ダイオード
(以下、「LED」とも略する。)に反射型LEDと呼
ばれるものがある。この反射型LEDの一例について、
図6を参照して説明する。図6は反射型LEDの一例を
示す断面図である。図6に示されるように、この反射型
LED31は、発光素子32に電力を供給する1対のリ
ード33a,33bのうち一方のリード33bの先端に
発光素子32がマウントされている。そして、発光素子
32と他方のリード33aがワイヤ34でボンディング
されて電気的接続がとられている。これらの発光素子3
2と1対のリード33a,33b、ワイヤ34が透明エ
ポキシ樹脂35で封止され、発光素子32と対向する位
置には発光素子32を焦点とする回転放物面形状の反射
面が形成されている。この反射面の外側にアルミ蒸着を
施して、凹状の反射鏡36が形成されている。
【0003】発光素子32から光が発せられると、反射
鏡36の各部で反射された光は回転放物面形状の反射面
の中心軸と平行に上方へ反射される。そして、反射型L
ED31の上面の平坦な放射面37から外部へ放射され
る。このように、反射型LED31は発光素子32から
発せられた光を高い効率で集光した光として外部放射す
ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、反射型LED
31は外部から見た反射面の面積が大きく、消灯時に外
光を反射することによるダークノイズ(擬似点灯)が大
きかった。そして、その結果、点灯時と消灯時とのコン
トラストが小さくなってしまうという問題点があった。
【0005】そこで、本発明は、外部放射効率が高く、
点灯時と消灯時とのコントラストが大きく、しかも放熱
性に優れた遮光反射型デバイス及び光源を提供すること
を課題とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明にかかる
遮光反射型デバイスは、発光部を備えた光源部と、該光
源部の光放射側に対向した反射鏡と、光学的開口部を備
える遮光板を有した遮光反射型デバイスにおいて、前記
光源部をマウントする基板部を有し、該基板部の光源部
実装側が黒色であるものである。
【0007】ここで、光学的開口部とは、光が通過でき
る開口部であって、貫通孔でも良いし、光透過性材料で
塞がれた孔でも良い。
【0008】かかる構造を有する遮光反射型デバイスに
おいては、光源部をマウントする基板部を有し、該基板
部の光源部実装側が黒色であるために、消灯時に外光が
光学的開口部から入射しても、反射鏡によって基板部の
光源部実装側へ反射されて吸収され外部へ戻ることはな
いので、擬似点灯が完全に防止されて、点灯時と消灯時
とのコントラストが大きくなる。
【0009】このようにして、外部放射効率が高く、点
灯時と消灯時とのコントラストが大きい遮光反射型デバ
イスとなる。
【0010】請求項2の発明にかかる遮光反射型デバイ
スは、請求項1の構成において、前記基板部の高さを変
えるスペーサを有し、該スペーサが黒色であるものであ
る。
【0011】したがって、スペーサを入れることによっ
て焦点距離が長くなり、集光度の高い配光特性を有する
遮光反射型デバイスとなる。
【0012】請求項3の発明にかかる遮光反射型デバイ
スは、発光部を備えた光源部と、該光源部の光放射側に
対向した反射鏡と、光学的開口部を備える遮光板を有し
た遮光反射型デバイスにおいて、前記遮光板はフィルム
状であるものである。
【0013】光源部内の発光部が大きさをもつため厳密
には焦点付近である程度の幅をもった集光となる。この
ため、遮光板が厚い板である場合には光学的開口部の幅
を大きくしないと外部放射効率が大きくならないが、遮
光板が薄いフィルム状であるため、光学的開口部の幅を
狭くしても大きな外部放射効率が得られる。これによっ
て、光学的開口部の幅を狭くすることができ、外光の侵
入を最小限に抑えることができるため、点灯時と消灯時
のコントラストを大きくすることができる。
【0014】請求項4の発明にかかる光源は、発光素子
と該発光素子を封止する光透過性材料と基板とを有し、
前記基板の前記発光素子がマウントされる部位は高熱伝
導部材とされ、該高熱伝導部材は前記基板の裏面に至っ
ているものである。
【0015】このように、基板の高熱伝導部材の上に発
光素子がマウントされており、高熱伝導部材は基板の裏
面に至っているために、発光素子から発せられた熱はこ
の高熱伝導部材を伝わって基板の裏側まで伝達される。
これによって、発光素子から発せられた熱の放熱性が非
常に良くなる。
【0016】請求項5の発明にかかる光源は、請求項4
の構成において、前記光透過性材料によって凸レンズが
形成されているものである。
【0017】したがって、発光素子から発せられた光は
この凸レンズによって光透過性材料界面に垂直入射に近
い角度で入射するので、この光源を遮光反射型デバイス
の光源として用いた場合に集光性が向上し、外部放射効
率が高いものとなる。
【0018】請求項6の発明にかかる光源は、請求項4
または請求項5の構成において、前記基板は四隅がカッ
トされた形状であるものである。
【0019】このように基板の四隅がカットされている
ために、この光源を遮光反射型デバイスに用いた際に、
反射鏡で反射された光が基板の四隅で遮られることがな
く、外部放射されて有効に利用される。
【0020】請求項7の発明にかかる光源は、請求項5
の構成において、(前記基板の幅−前記凸レンズ直径)
≦1mmであるものである。
【0021】基板タイプの光源はリードタイプの光源に
比べてリードが側面に突出しない分だけ幅を狭くするこ
とができるという利点がある。そこで、基板の幅を凸レ
ンズ直径より飛び出る分を1mm以下に抑えることによ
って、光源全体の大きさを小さくすることができる。
【0022】請求項8の発明にかかる遮光反射型デバイ
スは、請求項7に記載の光源を用いたものである。
【0023】請求項7に記載の光源は、基板の幅を凸レ
ンズ直径より飛び出る分を1mm以下に抑えることによ
って、光源全体の大きさを小さくしたものである。かか
る光源を遮光反射型デバイスに用いることによって、省
スペース化を図ることができるとともに、点光源に近づ
けることができ、外部放射効率をより一層高くすること
ができる。
【0024】請求項9の発明にかかる遮光反射型デバイ
スは、光源部をマウントする基板部を有し、該光源部を
マウントする部位が高熱伝導部材とされ、該高熱伝導部
材が前記基板部の裏面に至っているものである。
【0025】このように、基板部の高熱伝導部材の上に
光源部がマウントされており、高熱伝導部材は基板部の
裏面に至っているために、光源部から発せられた熱はこ
の高熱伝導部材を伝わって基板部の裏側まで伝達され
る。これによって、光源部から発せられた熱の放熱性が
非常に良くなる。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0027】実施の形態1 まず、本発明の実施の形態1にかかる遮光反射型デバイ
ス及び光源について、図1乃至図4を参照して説明す
る。図1は本発明の実施の形態1にかかる遮光反射型デ
バイスの光学的開口部の周辺を示す正面図である。図2
は本発明の実施の形態1にかかる遮光反射型デバイスを
示す縦断面図である。図3は本発明の実施の形態1にか
かる光源の全体構成を示す平面図である。図4は本発明
の実施の形態1にかかる光源の全体構成を示す縦断面図
である。
【0028】図1に示されるように、本発明の実施の形
態1の遮光反射型デバイスである遮光反射型LED1の
ほぼ円形の光学的開口部2は、非常に細くなっている。
このように細い光学的開口部2であっても高い外部放射
効率が得られるのは、光学的開口部2が厚さ0.1mm
の黒色PETフィルム3に設けられているからである。
この黒色PETフィルム3には、サンドブラスト処理を
施して表裏面をつや消し状態としてある。
【0029】図2に示されるように、遮光反射型LED
1の光源10は発光素子を透明エポキシ樹脂で封止した
レンズ型のLEDであり、光源10と光学的開口部2と
を2つの焦点とする楕円形の一部を光源10の中心軸の
周りに回転させた凹型の反射面をアクリル樹脂を射出成
形した反射基板5に形成し、この反射面にアルミ蒸着し
て反射鏡6を形成している。したがって、光源10から
発せられて反射鏡6で反射された光は全て光学的開口部
2を通過して外部放射されることになる。ここで、光源
10内の発光素子が大きさをもつため厳密には焦点付近
である程度の幅をもった集光となる。このため、遮光板
3が厚い板である場合には光学的開口部2の幅を大きく
しないと外部放射効率が大きくならないが、本実施の形
態1においては、遮光板3が厚さ0.1mmのフィルム
であるため、光学的開口部2の幅を狭くしても大きな外
部放射効率が得られる。
【0030】遮光板3は、厚さ0.6mmの透明ガラス
板4の上に貼り付けられている。この透明ガラス板4の
裏面には、両面スルーホールのガラスエポキシ基板から
作製された基板部7が固定されている。基板部7の下面
には、光源部の基板11を介して光源10が取り付けら
れている。
【0031】次に、光源部と基板部の詳細な構成につい
て、図3及び図4を参照して説明する。光源部の基板1
1は、ガラスエポキシ両面スルーホール基板を四隅がス
ルーホールにあたるように切り出して使用している。こ
れによって、四隅がカットされた形状となるため、反射
鏡6で反射された光を遮らないものとできる。そして、
中心の発光素子12がマウントされる部分にもスルーホ
ールを形成して、スルーホール中空部には金属パウダー
16を充填してメッキでスルーホールを塞いである。オ
ートワイヤボンディング時、発光素子12が傾いてマウ
ントされていると認識率が低下するが、金属パウダー1
6を充填してメッキでスルーホールを塞いだことによっ
て平坦度を出せるため、オートワイヤボンディングの稼
動率への影響がない。
【0032】メッキの上に発光素子12をマウントし
て、オートワイヤボンディングでワイヤ14でもって電
気的接続を行い、透明エポキシ樹脂15で発光素子12
を原点とする半球状レンズ15aを形成する。これによ
れば、発光素子12が発した光は透明エポキシ樹脂15
に垂直入射し、屈折なく外部放射されるので、光源部の
見かけの発光エリアを最小とできる。このようにして作
製された光源部10,11をさらに基板部7の上に載置
する。基板部7は、基板11より厚い両面スルーホール
基板を略円筒形に切り出したもので、図3で上方に伸び
ている部分は遮光板3のつながっている部分3aに相当
する。基板部7のスルーホールは基板11の金属パウダ
ー16が充填された部分の真下に位置している。このス
ルーホールはハンダ17で充填され、また基板11の左
側と基板7の左側、基板11の右側と基板7の右側も互
いに絶縁を保ったまま、ハンダ17で電気的に接続され
ている。このように、発光素子12の真下のスルーホー
ルには金属パウダー16が充填され、さらにその真下の
スルーホールにはハンダ17が充填されているので、発
光素子12から発せられた熱は金属パウダー16及びハ
ンダ17を伝わって外部へ放出される。このようにし
て、放熱性に優れた光源10となる。
【0033】また、基板部7の表面7a及び円筒形の周
囲は黒色のシルク印刷を施されている。これによって、
図1,2の光学的開口部2から遮光反射型LED1の内
部へ入った外光は、反射鏡6で反射されて基板7の表面
7aに当たって吸収されるので、消灯時に反射鏡6で反
射された外光が再び光学的開口部2から出射される擬似
点灯が完全に防止され、点灯時と消灯時のコントラスト
の大きい遮光反射型LED1となる。
【0034】このようにして、外部放射効率が高く、点
灯時と消灯時とのコントラストが大きく、しかも放熱性
に優れた遮光反射型LED1及び光源10となる。
【0035】実施の形態2 次に、本発明の実施の形態2にかかる遮光反射型LED
について、図5を参照して説明する。図5は本発明の実
施の形態2にかかる遮光反射型デバイスを示す縦断面図
である。
【0036】本実施の形態2の遮光反射型LED21
が、実施の形態1の遮光反射型LED1と異なるのは、
ガラス板4とスルーホール基板7の間に第1のスペーサ
22、スルーホール基板7と反射基板5の間に第2のス
ペーサ23を挟んでいる点である。これによって、光源
10から光学的開口部2までの焦点距離が長くなり、集
光度の高い配光特性となっている。
【0037】また、基板部7の表面、第1のスペーサ2
2、第2のスペーサ23の表面はいずれも黒色のシルク
印刷を施されている。これによって、光学的開口部2か
ら遮光反射型LED21の内部へ入った外光は、反射鏡
6で反射されて基板部7、第1のスペーサ22、第2の
スペーサ23の表面に当たって吸収されるので、消灯時
に反射鏡6で反射された外光が再び光学的開口部2から
出射される擬似点灯が完全に防止され、点灯時と消灯時
のコントラストの大きい遮光反射型LED21となる。
【0038】このようにして、外部放射効率が高く、点
灯時と消灯時とのコントラストが大きく、しかも集光度
の高い遮光反射型LED21となる。
【0039】上記各実施の形態においては、遮光反射型
デバイスの一例としてLEDを光源部とした遮光反射型
LED1,21について説明したが、光源部としてはL
EDに限定されず、EL等のその他の光源を用いた遮光
反射型デバイスでも良い。LED発光素子は発光領域が
小さいため集光部での集光幅を狭くできるので、遮光反
射型デバイスに適している。
【0040】また、上記各実施の形態においては、基板
部7の全面に黒色のシルク印刷を施した例について説明
したが、基板部7の光源部10,11の実装側7aのみ
が黒色であっても良い。
【0041】また、基板部はガラスエポキシ基板として
説明したが、セラミック基板等他の材料でも良いし、金
属ステムの類であっても良い。
【0042】さらに、光透過性材料として透明エポキシ
樹脂15を用いた例について説明したが、これに限られ
ず、透明シリコン樹脂を始めとして種々の材料を用いる
ことができる。
【0043】遮光反射型デバイス及び光源のその他の部
分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等につ
いても、上記各実施の形態に限定されるものではない。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
かかる遮光反射型デバイスは、発光部を備えた光源部
と、該光源部の光放射側に対向した反射鏡と、光学的開
口部を備える遮光板を有した遮光反射型デバイスにおい
て、前記光源部をマウントする基板部を有し、該基板部
の光源部実装側が黒色であるものである。
【0045】ここで、光学的開口部とは、光が通過でき
る開口部であって、貫通孔でも良いし、光透過性材料で
塞がれた孔でも良い。
【0046】かかる構造を有する遮光反射型デバイスに
おいては、光源部をマウントする基板部を有し、該基板
部の光源部実装側が黒色であるために、消灯時に外光が
光学的開口部から入射しても、反射鏡によって基板部の
光源部実装側へ反射されて吸収され外部へ戻ることはな
いので、擬似点灯が完全に防止されて、点灯時と消灯時
とのコントラストが大きくなる。
【0047】このようにして、外部放射効率が高く、点
灯時と消灯時とのコントラストが大きい遮光反射型デバ
イスとなる。
【0048】請求項2の発明にかかる遮光反射型デバイ
スは、請求項1の構成において、前記基板部の高さを変
えるスペーサを有し、該スペーサが黒色であるものであ
る。
【0049】したがって、請求項1に記載の効果に加え
て、スペーサを入れることによって焦点距離が長くな
り、集光度の高い配光特性を有する遮光反射型デバイス
となる。
【0050】請求項3の発明にかかる遮光反射型デバイ
スは、発光部を備えた光源部と、該光源部の光放射側に
対向した反射鏡と、光学的開口部を備える遮光板を有し
た遮光反射型デバイスにおいて、前記遮光板はフィルム
状であるものである。
【0051】光源部内の発光部が大きさをもつため厳密
には焦点付近である程度の幅をもった集光となる。この
ため、遮光板が厚い板である場合には光学的開口部の幅
を大きくしないと外部放射効率が大きくならないが、遮
光板が薄いフィルム状であるため、光学的開口部の幅を
狭くしても大きな外部放射効率が得られる。これによっ
て、光学的開口部の幅を狭くすることができ、外光の侵
入を最小限に抑えることができるため、点灯時と消灯時
のコントラストを大きくすることができる。
【0052】請求項4の発明にかかる光源は、発光素子
と該発光素子を封止する光透過性材料と基板とを有し、
前記基板の前記発光素子がマウントされる部位は高熱伝
導部材とされ、該高熱伝導部材は前記基板の裏面に至っ
ているものである。
【0053】このように、基板の高熱伝導部材の上に発
光素子がマウントされており、高熱伝導部材は基板の裏
面に至っているために、発光素子から発せられた熱はこ
の高熱伝導部材を伝わって基板の裏側まで伝達される。
これによって、発光素子から発せられた熱の放熱性が非
常に良くなる。
【0054】請求項5の発明にかかる光源は、請求項4
の構成において、前記光透過性材料によって凸レンズが
形成されているものである。
【0055】したがって、請求項4に記載の効果に加え
て、発光素子から発せられた光はこの凸レンズによって
光透過性材料界面に垂直入射に近い角度で入射するの
で、この光源を遮光反射型デバイスの光源として用いた
場合に集光性が向上し、外部放射効率が高いものとな
る。
【0056】請求項6の発明にかかる光源は、請求項4
または請求項5の構成において、前記基板は四隅がカッ
トされた形状であるものである。
【0057】このように基板の四隅がカットされている
ために、請求項4または請求項5に記載の効果に加え
て、この光源を遮光反射型デバイスに用いた際に、反射
鏡で反射された光が基板の四隅で遮られることがなく、
外部放射されて有効に利用される。
【0058】請求項7の発明にかかる光源は、請求項5
の構成において、(前記基板の幅−前記凸レンズ直径)
≦1mmであるものである。
【0059】基板タイプの光源はリードタイプの光源に
比べてリードが側面に突出しない分だけ幅を狭くするこ
とができるという利点がある。そこで、請求項5に記載
の効果に加えて、基板の幅を凸レンズ直径より飛び出る
分を1mm以下に抑えることによって、光源全体の大き
さを小さくすることができる。
【0060】請求項8の発明にかかる遮光反射型デバイ
スは、請求項7に記載の光源を用いたものである。
【0061】請求項7に記載の光源は、基板の幅を凸レ
ンズ直径より飛び出る分を1mm以下に抑えることによ
って、光源全体の大きさを小さくしたものである。かか
る光源を遮光反射型デバイスに用いることによって、省
スペース化を図ることができるとともに、点光源に近づ
けることができ、外部放射効率をより一層高くすること
ができる。
【0062】請求項9の発明にかかる遮光反射型デバイ
スは、光源部をマウントする基板部を有し、該光源部を
マウントする部位が高熱伝導部材とされ、該高熱伝導部
材が前記基板部の裏面に至っているものである。
【0063】このように、基板部の高熱伝導部材の上に
光源部がマウントされており、高熱伝導部材は基板部の
裏面に至っているために、光源部から発せられた熱はこ
の高熱伝導部材を伝わって基板部の裏側まで伝達され
る。これによって、光源部から発せられた熱の放熱性が
非常に良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の実施の形態1にかかる遮光反
射型デバイスの光学的開口部の周辺を示す正面図であ
る。
【図2】 図2は本発明の実施の形態1にかかる遮光反
射型デバイスを示す縦断面図である。
【図3】 図3は本発明の実施の形態1にかかる光源の
全体構成を示す平面図である。
【図4】 図4は本発明の実施の形態1にかかる光源の
全体構成を示す縦断面図である。
【図5】 図5は本発明の実施の形態2にかかる遮光反
射型デバイスを示す縦断面図である。
【図6】 図6は反射型LEDの一例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1,21 遮光反射型デバイス 2 光学的開口部 3 遮光板 6 反射鏡 7 基板部 10 光源部(光源) 11 基板 12 発光素子 15 光透過性材料 15a 凸レンズ 16,17 高熱伝導部材 22,23 スペーサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3K014 AA01 LA01 LB04 3K042 AA01 AC06 BB05 BB06 BB18 BD05 BE09 5F041 AA14 AA33 AA37 DA07 DA12 DA20 DA44 DA45 DB02 DB09 EE17 EE23 EE24

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光部を備えた光源部と、該光源部の光
    放射側に対向した反射鏡と、光学的開口部を備える遮光
    板を有した遮光反射型デバイスにおいて、 前記光源部をマウントする基板部を有し、該基板部の光
    源部実装側が黒色であることを特徴とする遮光反射型デ
    バイス。
  2. 【請求項2】 前記基板部の高さを変えるスペーサを有
    し、該スペーサが黒色であることを特徴とする請求項1
    に記載の遮光反射型デバイス。
  3. 【請求項3】 発光部を備えた光源部と、該光源部の光
    放射側に対向した反射鏡と、光学的開口部を備える遮光
    板を有した遮光反射型デバイスにおいて、 前記遮光板はフィルム状であることを特徴とする遮光反
    射型デバイス。
  4. 【請求項4】 発光素子と該発光素子を封止する光透過
    性材料と基板とを有し、 前記基板の前記発光素子がマウントされる部位は高熱伝
    導部材とされ、該高熱伝導部材は前記基板の裏面に至っ
    ていることを特徴とする光源。
  5. 【請求項5】 前記光透過性材料によって凸レンズが形
    成されていることを特徴とする請求項4に記載の光源。
  6. 【請求項6】 前記基板は四隅がカットされた形状であ
    ることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の光
    源。
  7. 【請求項7】 (前記基板の幅−前記凸レンズ直径)≦
    1mmであることを特徴とする請求項5に記載の光源。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載の光源を用いた遮光反射
    型デバイス。
  9. 【請求項9】 光源部をマウントする基板部を有し、該
    光源部をマウントする部位が高熱伝導部材とされ、該高
    熱伝導部材が前記基板部の裏面に至っていることを特徴
    とする遮光反射型デバイス。
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