JP2004335942A

JP2004335942A - 光半導体装置

Info

Publication number: JP2004335942A
Application number: JP2003133099A
Authority: JP
Inventors: Satoru Shibata; 哲柴田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】本発明は、複数の発光素子の光学特性を決定するレンズ部を、容易に精度よく所定の形状に形成でき、所定の光学特性とすることができる赤外線通信用の光半導体装置を提供する。
【解決手段】光半導体装置１は、配線パターンを形成した基板上に導通搭載された家電用リモコン用である第１発光素子２とＩｒＤＡ用である第２発光素子３に、それぞれ第１レンズ部８および第２レンズ部９を備え、第１レンズ部８および第２レンズ部９は、お互い重なり合うように形成されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器を遠隔操作する赤外線通信用の光半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気機器の赤外線通信は、赤外線発光ダイオードを発光素子とし、外部回路で構成される信号発生機と駆動回路から発信される信号で、発光素子を点灯させる。電子機器側には受光素子が設けられており、赤外線を受光し、受信信号に対応して電子機器をコントロールする。
【０００３】
赤外線通信機は、光半導体装置内に、送信側は発光素子として赤外線発光ダイオードが搭載されており、受信側は赤外線発光ダイオードが発光した赤外線を受けて電気信号に変換する受光素子が搭載されている。そして、光半導体装置に外部回路として送信側の発光素子には、パルス符号化された駆動電流を供給する駆動回路が接続されており、受信側の受光素子には、赤外線が変換された電気信号に対応した信号処理回路で電気機器をコントロールする。
【０００４】
このような赤外線通信を行う光半導体装置が特許文献１に記載がある。
【０００５】
特許文献１に記載の光半導体装置によれば、発光素子と受光素子を含む部品群が基板の上面に搭載され、基板の一側端面に基板厚み方向に延びる凹溝の内面に導体層が形成された接続端子部と、コーナ部に形成した切欠きの内面に導体層を形成した実装用端子部が設けられており、この実装用端子部により光軸が所望の方向からずれることが防止できるとある。
【０００６】
ところで、光半導体装置を用いた発光素子側と受光素子側間で赤外線通信を行う装置において、赤外線通信に用いる光は受発光波長が規格化もしくは標準化されている。そのため、赤外線の発光素子はその規格にあった波長を持つものでなければならない。現在のところ、２つの通信波長規格がある。その一つの波長が、標準化された９４０ｎｍを中心波長とする赤外線で、家電用の遠隔操作装置（以下、リモコンと称す。）に適用される。もう一つは、ＩｒＤＡ（ＩｎｆｒａｒｅｄＤａｔａＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）という規格であり、８５０ｎｍ〜９００ｎｍを中心波長とする赤外線で、パソコンやその周辺機器などのコンピュータ関連機器との通信に適用される。
【０００７】
これらの電子機器は、今までは独立した光半導体装置で機器毎に個別に遠隔操作をすれば足りたのであるが、近年では、多くの家電にリモコンが付属しているので、居間などには３つも４つもリモコンが置かれており、どのリモコンがどの機器のものなのかを選んで操作しなければならなくなった。それでも、家電であれば、各機器のコントロール信号は機器によって規格化されているので、複数種類の機器を一つのリモコン発光器で操作することは可能であるが、ＩｒＤＡの規格とは、中心波長が異なるため、共通化することは困難であった。
【０００８】
また、異なる中心波長を持つ複数の赤外線の発光素子を１つの赤外線通信機に実装し、共通したレンズにて発光させる方法もあるが、同一のレンズを使用するので、発光素子の実装位置のズレが光軸のズレとなり、操作する機器により赤外線通信機の向ける方向が微妙にずれ、操作し難いという問題がある。
【０００９】
このような複数種類のデータ通信を可能とする光半導体装置が、特許文献２に記載がある。この光半導体装置によると、発光側である発光素子を、ＩｒＤＡとリモコンとを共通させ、受光側である受光素子も共通して使用し、受光素子が受光して変換した信号を信号処理回路をモード信号にて切替えることにより制御するというものである。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００３−８０６６号公報（段落番号００１３）
【特許文献２】
特開２０００−１３８６４０号公報（段落番号００１６−００１７）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２の光半導体装置においては、発光する赤外線の中心波長が異なるＩｒＤＡとリモコンの通信を同一の発光素子を使用しているため、非常に感度の悪いものとなることが想定される。
【００１２】
この課題を解決するために本発明は、複数の発光素子の光学特性を決定するレンズ部を、容易に精度よく所定の形状に形成でき、所定の光学特性とすることができる赤外線通信用の光半導体装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、配線パターンを形成した基板上に導通搭載された複数の赤外線発光素子と赤外線受光素子において、複数の赤外線発光素子にそれぞれレンズ部を形成したことを特徴とする光半導体装置であり、これにより、複数の発光素子を同一基板に搭載し、それぞれの光学特性に応じたレンズ部を一体的に形成することができ、精度のよい光学特性を持つレンズ部を有する赤外線通信用の光半導体装置とすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、配線パターンを形成した基板上に導通搭載された複数の赤外線発光素子と一つの赤外線受光素子を搭載した光半導体装置において、前記複数の赤外線発光素子にそれぞれレンズ部を形成したことを特徴とする光半導体装置としたものであり、複数の発光素子を同一基板に搭載し、それぞれの光学特性に応じたレンズ部を形成することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記複数の赤外線発光素子のレンズ部は互いに重なり合うように形成されたことを特徴とする請求項１記載の光半導体装置としたものであり、光半導体装置を小さく形成することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記複数の赤外線発光素子は、少なくとも１つはＩｒＤＡ用であり、他は家電用の遠隔操作用であることを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置としたものであり、ＩｒＤＡ用の発光素子と、家電のリモコン用である発光素子を搭載することで、一つの光半導体装置で、データ通信と家電の遠隔操作が可能となる。
【００１７】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る光半導体装置について、図１に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、実施の形態１の光半導体装置であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。
【００１９】
図１（ａ）から（ｃ）において、光半導体装置１は、パターン配線した基板（図示せず）に、導通搭載した、赤外線を発光する第１発光素子２と第２発光素子３と、赤外線を受光する受光素子４と、これらの素子を外部と接続するための外部端子５と基板を封止する基台部６と、第１発光素子２、第２発光素子３および受光素子４を封止し、赤外線の指向特性の向上させる役目をするレンズ部７を有している。
【００２０】
光半導体装置１は、図示はしていないが、外部端子５の送信側にパルス符号化された駆動電流を供給する駆動回路と、外部端子５の受信側に変換された電気信号に対応した信号処理回路で構成された制御回路に接続されてデータ通信および遠隔操作を行う。
【００２１】
第１発光素子２は、家電用リモコンの赤外線ＬＥＤであり、波長が９４０ｎｍを中心波長とする赤外線を発光する。
【００２２】
第２発光素子３は、ＩｒＤＡの規格により赤外線通信をする赤外線ＬＥＤであり、８５０ｎｍ〜９００ｎｍを中心波長とする赤外線を発光する。
【００２３】
受光素子４は、相手機器から送信された赤外線を受光して電気信号へ変換する機能を有する。
【００２４】
第１発光素子２および第２発光素子３の発光は、外部端子５の所定の端子を有効とすることで行われる。従って、それぞれ独立して点灯、消灯の制御が外部から任意のタイミングで可能である。
【００２５】
レンズ部７は、第１発光素子を封止する第１レンズ部８と、第２発光素子を封止する第２レンズ部９と、受光素子４を封止する第３レンズ部１０と、樹脂封止部１１から構成される。レンズ部７は、エポキシ樹脂をトランスファー成型法にて一体的に形成されている。このエポキシ樹脂は、光の透過率を向上させるため、フィラーの添加をおさえた、またはフィラーを添加しない高純度のものを使用している。
【００２６】
樹脂封止部１１は略直方体状をしており、第１発光素子２、第２発光素子３および受光素子４を封止し、基台部６に接続している。
【００２７】
第１レンズ部８、第２レンズ部９、第３レンズ部１０は、それぞれ略半球状をしており、第１レンズ部８および第２レンズ部９は、お互い重なり合うよう形成され、接合面１２が形成されている。
【００２８】
なお、このレンズ部７の形成に際しては、トランスファー成型法にて使用する金型の形状を変更することで、任意の形状に精度良く形成することが可能であり、容易に光学特性の異なったレンズ部７とすることが可能である。
【００２９】
第１レンズ部８および第２レンズ部９の光軸方向の厚みは、リモコンおよびＩｒＤＡで標準化または規格化された指向特性となるよう形成されている。
【００３０】
第１レンズ部８および第２レンズ部９の重なり度合いは、その光軸を中心とした指向特性の範囲が重複しない程度としている。
【００３１】
基台部６は、略直方体状をしており、基板と外部端子５を封止する樹脂で形成されており、外部端子５の端子１の方向を示す切欠き部２１が形成されている。
【００３２】
外部端子５に記載の番号は端子番号である。
【００３３】
端子１は、第１発光素子２の電圧印加端子であり、任意の電圧を印加することができる。端子２は、第１発光素子２のパルス符号化された点灯タイミングを供給する端子であり、グランドレベルとすることにより第１発光素子２が点灯する。
【００３４】
端子３は、第２発光素子３の電圧印加端子であり、任意の電圧を印加することができる。端子４は、第２発光素子３のパルス符号化された点灯タイミングを供給する端子であり、グランドレベルとすることにより第２発光素子３が点灯する。
【００３５】
端子６は、受光素子４の受信データ用の端子であり、端子７はグランド用の端子である。
【００３６】
以上のように構成された、実施の形態１の半導体装置において、その使用方法を説明する。
【００３７】
図１において、端子１および端子３に所定の電圧を印加する。
【００３８】
家電用リモコンとして使用する場合は、制御回路にて端子２に所定のタイミングでパルス符号化された信号を供給する。供給されたタイミングで、端子１から第１発光素子２を経由して端子２へ電流が流れ、第１発光素子２が点灯する。第１発光素子２から射出された赤外線は、第１レンズ部８により所定の視野角に集光され遠隔にある家電用機器へ照射する。
【００３９】
次に、ＩｒＤＡのデータ通信の場合は、制御回路にて端子４に所定のタイミングでパルス符号化された信号を供給する。供給されたタイミングで、端子３から第２発光素子３を経由して端子４へ電流が流れ、第２発光素子３が点灯する。第２発光素子３から発光された赤外線は、第２レンズ部９により所定の視野角に集光され遠隔にあるパソコン等のＩｒＤＡの受光部へ照射する。
【００４０】
パソコンから発光されたＩｒＤＡのデータは、第３レンズ部１０により集光され、受光素子４へ照射される。信号は、端子６から制御回路へ通信される。
【００４１】
以上のように、家電用リモコンとして使用する場合とＩｒＤＡのデータ通信の場合とでは、排他的に使用されるため、第１発光素子２および第２発光素子３が発光する赤外線が干渉することはない。
【００４２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る光半導体装置について、図２および図３に基づいて説明する。
【００４３】
図２は、レンズ部１９の第１レンズ部１３および第２レンズ部１４がお互い重なり合わないように形成した光半導体装置を示す。また、図３は、レンズ部２０の第１レンズ部１５および第２レンズ部１６が、接合面１７に対向して接続され、略同一形状となるように形成された光半導体装置を示す。
【００４４】
図２に示すレンズ部１９と図３に示すレンズ部２０においても、トランスファー成型法による金型を図示したような形状に形成することにより、容易に形成することができる。
【００４５】
このように第１レンズ部および第２レンズ部の重なり度合いを変えて形成しても、それぞれの規格に対する光学特性を満足すれば問題はない。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、異なる赤外線の波長を発光する発光素子を３種類以上、または同一の赤外線の波長を発光する発光素子を３つ以上、またはその組み合わせとすることも可能である。その場合は、それぞれの発光素子の光学特性に応じたレンズ部をそれぞれの発光素子に形成することにより実現できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００４８】
（１）配線パターンを形成した基板上に導通搭載された複数の赤外線発光素子に複数のレンズ部を形成したことにより、複数の異なる中心波長を持つ発光素子を同一基板に搭載し、それぞれの光学特性に応じたレンズ部を一体的に形成することができ、精度の良い光学特性を持つレンズ部とすることができる。
【００４９】
（２）複数の赤外線発光素子のレンズ部は重なり合うように形成することで、光半導体装置を小さく形成できる。
【００５０】
（３）複数の赤外線発光装置は、少なくとも１つはＩｒＤＡ用であり、他は家電用の遠隔操作用とすることにより、パソコンの通信用、およびテレビやクーラー等の通信や遠隔操作を１つの光半導体装置で行うことが可能となる。本発明の光半導体装置を搭載した装置は、複数のリモコンを１つに集約でき、なおかつＩｒＤＡによるデータ通信も可能な装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の光半導体装置であり、
（ａ）は正面図
（ｂ）は平面図
（ｃ）は側面図
【図２】実施の形態２の光半導体装置であり、
（ａ）は正面図
（ｂ）は平面図
【図３】実施の形態２の光半導体装置であり、
（ａ）は正面図
（ｂ）は平面図
【符号の説明】
１光半導体装置
２第１発光素子
３第２発光素子
４受光素子
５外部端子
６基台部
７レンズ部
８第１レンズ部
９第２レンズ部
１０第３レンズ部
１１樹脂封止部
１２接合面
１３第１レンズ部
１４第２レンズ部
１５第１レンズ部
１６第２レンズ部
１７接合面
１９レンズ部
２０レンズ部
２１切欠き部

Claims

配線パターンを形成した基板上に導通搭載された複数の赤外線発光素子と一つの赤外線受光素子を搭載した光半導体装置において、前記複数の赤外線発光素子にそれぞれレンズ部を形成したことを特徴とする光半導体装置。
前記複数の赤外線発光素子のレンズ部は互いに重なり合うように形成されたことを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。
前記複数の赤外線発光素子は、少なくとも１つはＩｒＤＡ用であり、他は家電用の遠隔操作用であることを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置。