JP2003264299A - 受光装置、発光装置及び光無線通信装置 - Google Patents

受光装置、発光装置及び光無線通信装置

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JP2003264299A JP2002065230A JP2002065230A JP2003264299A JP 2003264299 A JP2003264299 A JP 2003264299A JP 2002065230 A JP2002065230 A JP 2002065230A JP 2002065230 A JP2002065230 A JP 2002065230A JP 2003264299 A JP2003264299 A JP 2003264299A
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浩司 川邊
Yoshitake Furukawa
芳毅 古川
Hiroki Yokoyama
浩樹 横山
Hiroyuki Oka
弘幸 岡
Daisuke Uchida
大祐 内田
Kazunori Hirozawa
一憲 広沢
Kazuchika Hibiya
一親 日比谷
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Stanley Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光無線通信を行う装置において、簡易な構造
で、デバイスの実装が容易であり、デバイスの配置設計
上の制約も小さく、薄型化が容易であるとともに、機械
的にも強く、常に安定した広指向角の配光特性が得られ
るようにする。 【解決手段】 複数の発光素子を配置して成る発光装置
において、発光素子であるLEDチップを角度基準面に
対して所定の角度で傾斜させてそれぞれ実装し、且つ各
々の傾斜面の法線方向をそれぞれ所望の方向に変えて平
面状に配置する。その際、各々のLEDチップの法線が
平面上(基板上)で円周をLEDチップの個数で等分し
た角度になるように配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動体光無線通信
など、特に受光もしくは発光の配光角を広く設定する必
要のある場合に適した受光装置、発光装置及び光無線通
信装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は最も基本的なLEDランプの構造
を示す斜視図である。同図において、11はLEDチッ
プ、12はその周囲のホーンで、鉄線や銅線から成るリ
ードフレーム13の一部を構成している。14はLED
チップ11とリードフレーム13を接続しているボンデ
ィング線、15はLEDチップ11を固定している導電
性接着剤、16はLEDチップ11及びホーン12の周
囲を覆っている樹脂レンズである。
【0003】このような構造のLEDランプは、光通信
用の他にも、表示用、照明用など広い用途に使用されて
いる。図8にこのタイプのLEDランプの代表的な配光
特性例を示す。
【0004】ここで、上記のような配光特性を持つLE
Dランプを用いて、図9に示すような広い指向角の光無
線サービスエリアを実現することを想定する。図9は広
指向角通信エリアの目標例を示したものであり、発光部
から受光面までの高さが2.5m、発光部と受光部の間
の距離がL、受光面の径が5mの軸Yに対して回転対称
のサービスエリアを示している。
【0005】図9において、発光部の真下の光パワーに
比べて周辺部では次のような条件がある。 1)直線距離が大きくなることで、距離比の2乗分だけ
のパワーが必要になる。 2)受光部の正面(受光面)が鉛直方向を向いていて、
且つ受光部に特別なレンズなどがない場合、その受光部
の感度は鉛直方向に対する入射角のcosθを乗じた比
率で低下するので、その逆数分だけのパワーがなけれ
ば、発光部の真下と同じ品質で伝送することができな
い。
【0006】上記1)、2)の条件より、目標例に対す
る理想配光は図10に示すようになる。この目標に近い
特性を実現しようとした例を図11に示す。図11は理
想配光に対する複数デバイス(LEDランプ)の配置例
を示したものであり、18はLEDランプを実装した基
板、19は前面の透明カバーである。
【0007】一つのLEDより得られる発光配光は目標
とする配光に比べて狭いので、複数のLEDランプを例
えば針山のように配置し、その組み合わせで広指向角を
実現する必要がある。また、各LEDランプの発光パワ
ーが同じである場合、図11に示すように可能な限り周
辺部へたくさんのパワーが出るように設計する必要があ
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成の複数デバイスを用いた受発光装置にあって
は、図11に示すように、砲弾型のLEDランプを「針
ねずみ状」に並べた配置になり、構造的に複雑で、デバ
イスの実装が難しく、デバイスの配置設計上の制約も大
きく、薄型化が困難であるという問題があった。
【0009】また、例えば各LEDの配光光軸はLED
のリード(足)により保持されることとなり、機械的に
弱い。すなわち、組立て途中や実装後などに変形しやす
く、安定した特性を得ることが困難であるという問題が
あった。
【0010】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたもので、簡易な構造で、デバイスの実装が容易で
あり、デバイスの配置設計上の制約も小さく、薄型化が
容易であるとともに、機械的にも強く、常に安定した広
指向角の配光特性が得られる受光装置、発光装置及び光
無線通信装置を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係る受光装置、
発光装置及び光無線通信装置は、次のように構成したも
のである。
【0012】(1)複数の受光素子を配置して成る受光
装置であって、各受光素子をある基準面に対して所定の
角度で傾斜させてそれぞれ実装し、且つ各々の傾斜面の
法線方向をそれぞれ所望の方向に変えて平面状に配置し
た。
【0013】(2)上記(1)において、各々の受光素
子の法線が平面上で円周を受光素子の個数で等分した角
度になるように配置した。
【0014】(3)複数の発光素子を配置して成る発光
装置であって、各発光素子をある基準面に対して所定の
角度で傾斜させてそれぞれ実装し、且つ各々の傾斜面の
法線方向をそれぞれ所望の方向に変えて平面状に配置し
た。
【0015】(4)上記(3)において、各々の発光素
子の法線が平面上で円周を発光素子の個数で等分した角
度になるように配置した。
【0016】(5)光無線通信装置において、上記
(1)または(2)に記載の受光装置を備えた。
【0017】(6)光無線通信装置において、上記
(3)または(4)に記載の発光装置を備えた。
【0018】(7)光無線通信装置において、上記
(1)または(2)に記載の受光装置と上記(3)また
は(4)に記載の発光装置とを備えた。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面につ
いて説明する。本実施例は、光無線通信用に薄型で安定
した広指向角の発光及び受光配光を実現するものであ
る。
【0020】図1は本発明の実施例によるLEDランプ
の構造を示す斜視図である。同図において、1は面実装
タイプの発光素子であるLEDチップ、2はその周囲の
ホーン、3は鉄線や銅線から成るリードフレーム、4は
LEDチップ1と片方のリードフレーム3を接続してい
るボンディング線、5はLEDチップ1をリードフレー
ム上に固定している導電性接着剤、6はLEDチップ1
及びホーン2の前面を覆っている透明な樹脂レンズ、7
は個々のLEDチップ1とリードフレーム3を実装して
いる基板側面の角度基準面である。
【0021】本実施例では、各LEDチップ1をある基
準面に対して所定の角度で傾斜させてそれぞれ実装し、
且つ各々の傾斜面の法線方向をそれぞれ所望の方向に変
えて平面状に配置するようにしている。
【0022】このため、デバイス(光電変換部品)とし
て上記のように光軸の精度の出やすい面実装タイプのL
EDチップ1を使用している。また、角度基準面7はL
EDチップ1と樹脂により固定されるので、発光の配光
と良い相関を得ることができる。
【0023】図2に実装角度安定化のための角度出し可
能なLED取付け部材を示す。同図の(a)は取付け部
材8の形状を示す斜視図、(b)は基板9に固定した状
態を示す断面図である。この設定角度は、目的とする配
光により適宜選択されるものである。
【0024】図3は複数デバイスの配置例を示す図であ
り、各々のLEDチップ1の法線が平面上で円周をLE
Dチップ1の個数で等分した角度になるように配置した
場合を示している。このように、一定の角度付けを行っ
て角度の安定したデバイスを平面上(基板上)で等角度
に回転配置(プロペラ配光)することで、図10に示す
理想の配光に容易に近付けることができる。
【0025】ここで、上記の例ではn(nは3以上の正
数)個のデバイスの配置角度のみ規定しているが、配置
の位置については規定していない。すなわち、他のデバ
イスのカバーする配光を遮らなければ(影を作らなけれ
ば)自由に配置することができる。このことで、ベース
となる基板9の大きさを小さくすることも可能となると
ともに、発光部の周囲に光路を遮る部材がある場合に
も、それを避ける形でデバイスの位置を調整することが
できる。図4にその複数デバイスの他の配置例を示す。
【0026】また、単体のLEDデバイスではパワー的
に不足の場合など、図5に示すようなアレイ状デバイス
(光源)を用いることができる。同図の(a)は側面
図、(b)は平面図である。この場合、そのデバイス長
軸を各デバイスの数だけ等しい間隔に設定すれば良い。
【0027】図6は上記のアレイ状デバイスの配置例を
示したものである。この例では、XY座標の基準点(原
点)を図の基板左下の穴の中心のO点としており、この
基準点からの距離及びX軸から反時計回りの角度θでデ
バイスの配置位置を設定している。また、その位置番号
(記号)は回路図上で任意となっている。
【0028】このように、本実施例では、簡易な構造で
あり、デバイスの実装が容易で、デバイスを自由に配置
することができ、障害物の影響を最小化することができ
る。また、デバイスの配置設計上の制約も小さく、薄型
化が容易であるとともに、機械的にも強く、常に安定し
た広指向角の配光特性が得られる。
【0029】なお、上記の実施例では発光装置の場合で
説明したが、デバイスとしてフォトダイオードなどの受
光素子を用いた受光装置であっても、同様の構成で良好
な広指向角の配光特性が得られる。
【0030】また、上記の受光装置及び発光装置を備え
た光無線通信装置にあっては、複数の受発光素子の距
離、間隔はその通信速度において通信距離より十分短
く、光の伝播速度による信号の位相差は無視できるもの
とする。
【0031】また、発光素子としては、LED(発光ダ
イオード)に限らず、他のデバイスでの応用も可能であ
る。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡易な構造で、デバイスの実装が容易であり、デバイス
の配置設計上の制約も小さく、薄型化が容易であるとと
もに、機械的にも強く、常に安定した広指向角の配光特
性が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例によるLEDランプの構造を
示す斜視図
【図2】 実施例のLED取付け部材を示す図
【図3】 実施例の複数デバイスの配置例を示す平面図
【図4】 実施例の複数デバイスの他の配置例を示す平
面図
【図5】 実施例のアレイ状デバイスの一例を示す図
【図6】 実施例のアレイ状デバイスの配置例を示す平
面図
【図7】 基本的なLEDランプの構造を示す斜視図
【図8】 LEDランプの代表的配光特性例を示す図
【図9】 広指向角通信エリアの目標例を示す説明図
【図10】 目標例に対する理想配光特性を示す図
【図11】 理想配光に対する複数デバイスの配置例を
示す図
【符号の説明】
1 LEDチップ 2 ホーン 3 リードフレーム 4 ボンディング線 5 導電性接着剤 6 樹脂レンズ 7 角度基準面 8 取付け部材 9 基板
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/22 10/28 (72)発明者 古川 芳毅 東京都目黒区中目黒2丁目9番13号 スタ ンレー電気株式会社内 (72)発明者 横山 浩樹 東京都目黒区中目黒2丁目9番13号 スタ ンレー電気株式会社内 (72)発明者 岡 弘幸 東京都目黒区中目黒2丁目9番13号 スタ ンレー電気株式会社内 (72)発明者 内田 大祐 東京都目黒区中目黒2丁目9番13号 スタ ンレー電気株式会社内 (72)発明者 広沢 一憲 東京都目黒区中目黒2丁目9番13号 スタ ンレー電気株式会社内 (72)発明者 日比谷 一親 東京都目黒区中目黒2丁目9番13号 スタ ンレー電気株式会社内 Fターム(参考) 5F041 AA05 AA47 DA13 DA19 DA82 DB09 DC12 FF11 FF14 5F088 BA15 BA16 BB01 EA02 EA11 JA03 JA20 5K002 AA01 AA07 BA01 BA14 FA03

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の受光素子を配置して成る受光装置
    であって、各受光素子をある基準面に対して所定の角度
    で傾斜させてそれぞれ実装し、且つ各々の傾斜面の法線
    方向をそれぞれ所望の方向に変えて平面状に配置したこ
    とを特徴とする受光装置。
  2. 【請求項2】 各々の受光素子の法線が平面上で円周を
    受光素子の個数で等分した角度になるように配置したこ
    とを特徴とする請求項1に記載の受光装置。
  3. 【請求項3】 複数の発光素子を配置して成る発光装置
    であって、各発光素子をある基準面に対して所定の角度
    で傾斜させてそれぞれ実装し、且つ各々の傾斜面の法線
    方向をそれぞれ所望の方向に変えて平面状に配置したこ
    とを特徴とする発光装置。
  4. 【請求項4】 各々の発光素子の法線が平面上で円周を
    発光素子の個数で等分した角度になるように配置したこ
    とを特徴とする請求項3に記載の発光装置。
  5. 【請求項5】 請求項1または2に記載の受光装置を備
    えたことを特徴とする光無線通信装置。
  6. 【請求項6】 請求項3または4に記載の発光装置を備
    えたことを特徴とする光無線通信装置。
  7. 【請求項7】 請求項1または2に記載の受光装置と請
    求項3または4に記載の発光装置とを備えたことを特徴
    とする光無線通信装置。
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