JP2007241113A - Optical component and illumination device using same - Google Patents
Optical component and illumination device using same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007241113A JP2007241113A JP2006066405A JP2006066405A JP2007241113A JP 2007241113 A JP2007241113 A JP 2007241113A JP 2006066405 A JP2006066405 A JP 2006066405A JP 2006066405 A JP2006066405 A JP 2006066405A JP 2007241113 A JP2007241113 A JP 2007241113A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- incident
- optical component
- led chip
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Planar Illumination Modules (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Description
本発明は、光源からの光を取り出す光学部品及びそれを用いた照明装置に関する。 The present invention relates to an optical component that extracts light from a light source and an illumination device using the same.
近年、ディスプレイ等の照明装置として表面実装型の発光ダイオードが広く用いられている。従来の表面実装型の発光ダイオードには、セラミック等から成り正負の外部接続電極が形成されたパッケージ内にLEDチップが設けられ、LEDチップの発光面側に透光性の封止樹脂が充填されて、該封止樹脂を介してLEDチップが発光した光を外部に出射するものがある。このような表面実装型の発光ダイオードには、光の取り出し効率を高めるために、封止樹脂の表面において、LEDチップと対向する部位を平滑面とし且つ平滑面を除く周辺部分を粗面としたものがある。具体的には、封止樹脂の表面において、LEDチップの発光面の中心部から出力された光の入射角が臨界角以下となる範囲を平滑面とし、臨界角以上となる範囲を粗面とすることで全反射が生じるのを防ぎ、粗面とした部分から効果的に光を取り出すことができるものである(特許文献1参照)。
ところで、上記特許文献1に記載されているような発光ダイオードでは、封止樹脂が柔らかいので、封止樹脂を保護するために封止樹脂の表面にアクリル等の耐候性の高い樹脂から成る光学部品を積層する必要がある。しかしながら、このような光学部品を積層すると、該光学部品の表面で光が全反射してしまい、光源からの光の取り出し効率が低下するという問題があった。 By the way, in the light emitting diode described in Patent Document 1, since the sealing resin is soft, an optical component made of a highly weather-resistant resin such as acrylic on the surface of the sealing resin in order to protect the sealing resin. Need to be laminated. However, when such optical components are stacked, there is a problem that light is totally reflected on the surface of the optical component, and the light extraction efficiency from the light source is lowered.
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、光源からの光の取り出し効率を高めることのできる光学部品及びそれを用いた照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an optical component capable of increasing the light extraction efficiency from a light source and an illumination device using the same.
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、光源の発光面に対向して設けられて、光源からの光が入射する略平面状の光入射面と、光入射面から入射した光を外部に取り出す略平面状の光出射面とを有する光学部品であって、光入射面及び光出射面は、各々の面に入射する光の入射角が臨界角以上となる範囲において多数の凹凸が設けられた粗面をそれぞれ備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is provided so as to face the light emitting surface of the light source, and has a substantially planar light incident surface on which light from the light source enters, and light incident from the light incident surface. An optical component having a substantially planar light exit surface for taking out the light, and the light incident surface and the light exit surface have a large number of irregularities within a range in which the incident angle of light incident on each surface is equal to or greater than a critical angle. Each is provided with a rough surface provided.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、粗面は、その凹凸が各々フレネルレンズ状に形成されたことを特徴とする。
The invention of
請求項3の発明は、請求項1の発明において、粗面は、その凹凸が各々プリズム状に形成されたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the rough surface has irregularities formed in a prism shape.
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れかの光学部品と、光源と、光源に電力を供給する点灯装置とを備えたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the invention, there is provided an optical component according to any one of the first to third aspects, a light source, and a lighting device that supplies electric power to the light source.
請求項1の発明によれば、光源の発光面に対向して設けられて、光源からの光が入射する略平面状の光入射面と、光入射面から入射した光を外部に取り出す略平面状の光出射面とを有する光学部品であって、光入射面及び光出射面は、各々の面に入射する光の入射角が臨界角以上となる範囲において多数の凹凸が設けられた粗面をそれぞれ備えたので、光入射面及び光出射面の臨界角以上の範囲で全反射が生じることなく光を外部に取り出すことができ、したがって光源からの光の取り出し効率を高めることができる。 According to the first aspect of the present invention, the light incident surface of the light source is provided so as to face the light emitting surface, and the light incident surface on which the light from the light source is incident, and the substantially flat surface for taking out the light incident from the light incident surface to the outside. An optical component having a light emitting surface in the form of a light, and the light incident surface and the light emitting surface are rough surfaces provided with a large number of irregularities in a range where the incident angle of light incident on each surface is equal to or greater than a critical angle. Thus, light can be extracted to the outside without causing total reflection in a range equal to or greater than the critical angle of the light incident surface and the light output surface, and thus the light extraction efficiency from the light source can be increased.
請求項2の発明によれば、粗面は、その凹凸が各々フレネルレンズ状に形成されたので、単なる凹凸の場合と比べて全反射をほぼ無くすことができ、光の取り出し効率を更に高めることができる。また、粗面の凹凸が入射する光に対して略垂直となるため、光源からの光の配光特性を損なうことなく光を外部に取り出すことができる。 According to the second aspect of the present invention, since the unevenness of the rough surface is formed in a Fresnel lens shape, total reflection can be almost eliminated as compared with a simple unevenness, and the light extraction efficiency is further increased. Can do. Further, since the rough surface is substantially perpendicular to the incident light, the light can be extracted outside without impairing the light distribution characteristics of the light from the light source.
請求項3の発明によれば、粗面は、その凹凸が各々プリズム状に形成されたので、請求項1と同様に光の取り出し効率を高めることができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、請求項1乃至3の何れかの効果を奏する照明装置を実現することができる。 According to invention of Claim 4, the illuminating device which has an effect in any one of Claims 1 thru | or 3 is realizable.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。尚、以下の説明における上下左右方向は、図1における上下左右を基準と定める。本実施形態の照明装置は、図1に示すように、光源となるLEDチップ2と、LEDチップ2を封止する封止樹脂3と、封止樹脂3の上面に設けられてLEDチップ2の発光面と対向する光学部品1と、LEDチップ2に電力を供給する点灯装置(図示せず)とから構成される。光学部品1は、LEDチップ2からの光が入射する略平面状の光入射面10と、光入射面10から入射した光を外部に取り出す略平面状の光出射面11とを有し、光入射面10及び光出射面11は、各々の面に入射する光の入射角が臨界角α以上となる範囲において多数の凹凸が設けられた粗面12、13をそれぞれ備えている。
LEDチップ2は、例えば基板4にダイボンド固着され、図示しないが外部の正負の電極とそれぞれワイヤボンディングで接続される。光学部品1とLEDチップ2との間には、LEDチップ2を覆うように、例えばシリコーン等の透光性の封止樹脂3が充填されている。LEDチップ2は、点灯装置から電力を供給されることで発光し、その光は封止樹脂2及び光学部品1を介して外部に取り出される。尚、LEDチップ2の発光面の面積は、光学部品1の光入射面10及び光出射面11の面積に比べて十分に小さいものであるので、以下ではLEDチップ2の発光面中心2aから出射される光について説明する。
光学部品1は、例えばアクリル樹脂等の透光性の樹脂材料で形成され、封止樹脂3の表面に積層することで封止樹脂3を保護する。光学部品1の光入射面10及び光出射面11は、LEDチップ2の発光面中心2aから出射される光に対して、入射角が臨界角α以下となる範囲では各々平滑な平面となっており、入射角が臨界角α以上となる範囲では多数の凹凸を設けた粗面12、13がそれぞれ形成されている。
光入射面10における粗面12は、図2(a)に示すように、LEDチップ2の発光面中心2aから出射される光の入射角が臨界角α以上となる範囲において、上方へと傾斜する立ち上がり面5aと、立ち上がり面5aと交差して下方へと傾斜する有効面5bとから成る谷部5が多数形成されている。また、光出射面11における粗面13にも、光入射面10における粗面12と同様に、LEDチップ2の発光面中心2aから出射される光に対して入射角が臨界角α以上となる範囲において、上方へと傾斜する立ち上がり面6aと、立ち上がり面6aと交差して下方へと傾斜する有効面6bとから成る谷部6が多数形成されている。尚、図2(a)ではLEDチップ2の右側断面図のみを図示しているが、断面左側においても同様の粗面12、13が形成されているのは言うまでもない。
谷部5は、光学部品1の光入射面10において、各々上下方向における一定の幅tの長さ分切り欠いて形成されるもので、立ち上がり面5aは、LEDチップ2の発光面中心2aからの光の出射方向に沿って形成されており、有効面5bは、発光面中心2aを中心とし且つ谷部5の上側の頂点と発光面中心2aとを結ぶ線分を半径とした円弧状に形成されている。
例えば、図2(c)に示すように、最もLEDチップ2に近い谷部50では、発光面中心2aから光入射面10に対して入射角αで出射される光L1に沿って立ち上がり面5aが形成されており、有効面5bは、発光面中心2aを中心とし且つ発光面中心2aと谷部50の上側の頂点50aとを結ぶ線分r1を半径として円弧状に形成されている。また、LEDチップ2から2番目に近い谷部51では、発光面中心2aから谷部50の下側の頂点50bを通るように出射される光L2に沿って立ち上がり面5aが形成されており、有効面5bは、発光面中心2aを中心とし且つ発光面中心2aと谷部51の上側の頂点51aとを結ぶ線分r2を半径として円弧状に形成されている。以下、同様に谷部5が粗面12に多数形成されている。このように、谷部5はLEDチップ2の発光面中心2aを中心とした同心円状、所謂フレネルレンズ状に切り欠いて形成されている。
谷部6は、光学部品1の光出射面11において、各々上下方向における一定の幅Tの長さ分切り欠いて形成されるもので、谷部5と同様にフレネルレンズ状に形成されている。例えば、図2(b)に示すように、最もLEDチップ2に近い谷部60では、光L1の軌道と光出射面11との交点60aと発光面中心2aとを結ぶ線分R1を半径として発光面中心2aを中心とした円弧状に有効面6bが形成され、立ち上がり面6aは、光L2の軌道に沿って形成されている。また、LEDチップから2番目に近い谷部61では、光L2の軌道と光出射面11との交点61aと発光面中心2aとを結ぶ線分R2を半径として発光面中心2aを中心とした円弧状に有効面6bが形成され、立ち上がり面6aは、発光面中心2aから谷部61の下側の頂点61bを通るように出射される光L3に沿って形成されている。以下、同様に谷部6が粗面13に多数形成されている。
上述のように、入射角が臨界角α以上の範囲においてフレネルレンズ状に形成された谷部5、6を多数設けた粗面12、13を光入射面10及び光出射面11それぞれに備えたので、光入射面10に臨界角α以上で入射する光に対して各谷部5の有効面5bが略垂直となるために、入射光がほぼ全反射することなく光入射面10を通過し、さらに光出射面11に臨界角α以上で入射する光に対して各谷部6の有効面6bが略垂直となるために、ほぼ全反射することなく光が外部に取り出される。したがって、封止樹脂3の上面に光学部品1を積層した場合にも、ほぼ全反射を生じることなく外部に光を取り出すことができ、光の取り出し効率を高めることができる。また、有効面5b、6bが入射光に対して略垂直であるために、ほぼ屈折させることなく光を外部に取り出すことができるため、LEDチップ2の配光特性を活かすことができる。
ところで、光入射面10及び光出射面11の粗面12、13の凹凸の形状は、本実施形態のようなフレネルレンズ状に限定されるものではなく、例えばプリズム状や、シボ加工等による単なる凹凸形状であってもよい。この場合にも粗面12、13によってある程度全反射を抑えることができ、LEDチップ2からの光の取り出し効率を高める効果が得られる。
また、封止樹脂3には、光学部品1の屈折率とほぼ等しい屈折率を有する透光性の樹脂材料を用いてもよい。この場合、封止樹脂3の上面と光学部品1の光入射面10との界面では全反射が生じないので、図3に示すように、光出射面11のみに粗面13を設けることで、LEDチップ2からの光の取り出し効率を高める効果が得られる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the vertical and horizontal directions in the following description are defined based on the vertical and horizontal directions in FIG. As shown in FIG. 1, the illumination device of the present embodiment is provided on the
For example, the
The optical component 1 is formed of a translucent resin material such as acrylic resin, for example, and protects the sealing
As shown in FIG. 2A, the
The
For example, as shown in FIG. 2C, in the
The troughs 6 are formed by notching the
As described above, each of the
By the way, the uneven shape of the
The sealing
1 光学部品
10 光入射面
11 光出射面
12、13 粗面
2 LEDチップ
2a 発光面中心
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
An illumination device comprising: the optical component according to claim 1; a light source; and a lighting device that supplies power to the light source.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006066405A JP5060059B2 (en) | 2006-03-10 | 2006-03-10 | Optical component and illumination device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006066405A JP5060059B2 (en) | 2006-03-10 | 2006-03-10 | Optical component and illumination device using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007241113A true JP2007241113A (en) | 2007-09-20 |
JP5060059B2 JP5060059B2 (en) | 2012-10-31 |
Family
ID=38586689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006066405A Active JP5060059B2 (en) | 2006-03-10 | 2006-03-10 | Optical component and illumination device using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5060059B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009117207A (en) * | 2007-11-07 | 2009-05-28 | Enplas Corp | Light emission device, planar light source, and display |
JP2011113798A (en) * | 2009-11-26 | 2011-06-09 | Koizumi Lighting Technology Corp | Lighting system |
WO2012032757A1 (en) * | 2010-09-09 | 2012-03-15 | パナソニック株式会社 | Led lighting device |
JP2016162932A (en) * | 2015-03-03 | 2016-09-05 | シチズン電子株式会社 | Led light source device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003209293A (en) * | 2002-01-17 | 2003-07-25 | Stanley Electric Co Ltd | Light emitting diode |
JP2004191718A (en) * | 2002-12-12 | 2004-07-08 | Mitsubishi Electric Corp | Led light source device |
JP2005191197A (en) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Kyocera Corp | Light emitting device |
-
2006
- 2006-03-10 JP JP2006066405A patent/JP5060059B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003209293A (en) * | 2002-01-17 | 2003-07-25 | Stanley Electric Co Ltd | Light emitting diode |
JP2004191718A (en) * | 2002-12-12 | 2004-07-08 | Mitsubishi Electric Corp | Led light source device |
JP2005191197A (en) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Kyocera Corp | Light emitting device |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009117207A (en) * | 2007-11-07 | 2009-05-28 | Enplas Corp | Light emission device, planar light source, and display |
JP2011113798A (en) * | 2009-11-26 | 2011-06-09 | Koizumi Lighting Technology Corp | Lighting system |
WO2012032757A1 (en) * | 2010-09-09 | 2012-03-15 | パナソニック株式会社 | Led lighting device |
JP2012059544A (en) * | 2010-09-09 | 2012-03-22 | Panasonic Corp | Led lighting device |
CN102575832A (en) * | 2010-09-09 | 2012-07-11 | 松下电器产业株式会社 | LED lighting device |
US8558266B2 (en) | 2010-09-09 | 2013-10-15 | Panasonic Corporation | LED lighting device |
CN102575832B (en) * | 2010-09-09 | 2015-06-10 | 松下电器产业株式会社 | LED lighting device |
JP2016162932A (en) * | 2015-03-03 | 2016-09-05 | シチズン電子株式会社 | Led light source device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5060059B2 (en) | 2012-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8427037B2 (en) | LED luminaire capable of increasing the view angle | |
US8641238B2 (en) | Light source module | |
TWI537523B (en) | Optical lens and lighting element using the same | |
US9052071B2 (en) | Illumination device having light-guiding structure | |
TW201209326A (en) | LED lamp | |
JP2018029182A (en) | Light emission module and lens | |
CN103311418B (en) | Light emitting diode module | |
US20130161672A1 (en) | Light emitting diode package with improved optical lens structure | |
JP2006278309A (en) | Lighting system | |
US20130313965A1 (en) | Light Emitting Diode Unit | |
TW201704683A (en) | Lens and light-emitting element having same | |
JP5060059B2 (en) | Optical component and illumination device using the same | |
US20150029728A1 (en) | Lens and led module using the same | |
TWI478401B (en) | Lens and led package having the same | |
KR100845041B1 (en) | Lens, light emitting diode and lighting apparatus having the same | |
TW201708847A (en) | Lens and light-emitting device having same | |
US9966413B2 (en) | Light-emitting diode module and lamp using the same | |
US7789537B2 (en) | Led | |
US9354432B2 (en) | Lens with discontinuous sub-light emerging faces | |
US20090289269A1 (en) | Packaging structure of light emitting diode | |
TW201221826A (en) | Light source for crystal lamp | |
KR102304267B1 (en) | Light emitting device package and backlight unit including the package | |
TWI481006B (en) | Led light source device | |
JP2016018893A (en) | Light-emitting device | |
JP4897745B2 (en) | Illumination system using light emitting diode element and light emitting diode element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081217 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20100802 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110201 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110222 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110418 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20120112 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120313 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120611 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20120619 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120710 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120803 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150810 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5060059 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |