JP2009049239A - Led発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 レンズ体11に段状の複数の段付ピン13A、13Bを設ける。この段付ピン13A、13Bは段部の数が少なくとも1つ有した段付ピンで、段部の形状が同一形状、同一寸法である段付ピンがレンズ面12を挟んで対向する位置に少なくとも一対有する。また、段部の数の異なるものが少なくとも2種有する。基板1にはレンズ体11の段付ピン13A、13Bと係合する複数の孔2A、2Bを設ける。そして、レンズ体11の段付ピン13A、13Bの所定のピン径と該ピン径に適合する基板の孔2A、2Bを係合させることによってレンズ面の焦点位置が決まる。また、レンズ体を回転させて段付ピンに係合する孔を変えることによってレンズ面の焦点位置を変動させる。
【選択図】 図2
Description
最初に、図1〜図6を用いて本発明の第1実施形態に係るLED発光装置を説明する。なお、図1は本発明の第1実施形態に係るLED発光装置の平面図、図2は図1におけるLED発光装置の要部断面図、図3は図2におけるLEDの平面図、図4は図1におけるレンズ体の裏面図、図5は第1実施形態に係るLED発光装置の作用・効果を説明する模式的に示した説明図、図6は焦点位置を変えたときの要部断面図を示している。
なお、第1の段付ピン13Aの1段目の段部13a1の段差(丈)寸法は第2の段付ピン13Bの1段目の段部13b1の段差(丈)寸法と同一寸法をなしており、また、第1の段付ピン13Aの3段目の段部13a3のピン径と第2の段付ピン13Bの2段目の段部13b2のピン径は同一寸法をなしている。
係合方法としては接着整合による係合、嵌合による係合などの方法が取れるが、作業性や品質の安定性などの面から見ると接着整合による係合方法の方が好ましい。
なお、基板1をMID基板で構成すると孔2A、2Bは射出成形で形成することができる。
LEDの構造が異なるものであっても、h2の寸法を適宜に設定して焦点位置を設定することで、平行光線や集光光線などの配光特性を持つ出射光を得ることができる。
また、図6においては、レンズ体11を90°回転した位置での図5に示した基板1との係合構造を示したものであるが、構造の異なるLEDを用いる場合においては、第1の段付ピン13Aの3段目の段部13a3のピン径に係合する孔と第2の段付ピン13Bの2段目の段部13b2のピン径に係合する孔を設けた基板を用いれば良い。つまり、第1の段付ピン13Aの3段目の段部13a3のピン径と第2の段付ピン13Bの2段目の段部13b2のピン径とは同じ寸法であるから、同じ孔径の孔を四隅に設けた基板を用いれば良い。四隅の4箇所で基板とレンズ体11を固定することで図6で示した係合構造より更に固定力の強い安定した係合構造が得られる。
次に、本発明の第2実施形態に係るLED発光装置について図7を用いて説明する。なお、図7は本発明の第2実施形態に係るLED発光装置の要部断面図を示している。第2実施形態のLED発光装置は前述の第1実施形態のLED発光装置20−1に反射枠を設けた構成をなす。
図7において、前述の第1実施形態での構成部品と同じ仕様をなす構成部品は同一符号を付している。図7より、第2実施形態のLED発光装置20−2は、レンズ体11と基板1との間に、発光層5の周りを囲うようにテーパ斜面なる反射面15Cを有したリング状の反射枠15を配設している。そして、反射枠15の上側にレンズ体11を配設し、基板1と固定している。
レンズ体11、基板1などについては前述の第1実施形態で詳しく説明したのでここでの説明は省略し、ここでは反射枠15を主体に説明する。
この反射枠15はアクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂などの耐熱性、耐衝撃性、耐光性、耐湿性、耐薬品性などに優れた樹脂でもって射出成形方法で形成し、内周面にはAl、Agなどの高反射率の金属膜を設けて高反射率の反射面15Cに仕上げている。
そして、この反射枠15は絶縁性接着剤などを介して基板1に接着固定している。
次に、本発明の第3実施形態に係るLED発光装置について図8〜図12を用いて説明する。なお、図8は本発明の第3実施形態に係るLED発光装置の平面図、図9は図8におけるB−B断面図、図10は図8におけるC−C断面図、図11の(a)はレンズ体の裏面図、図11の(b)は反射枠の平面図、図12は焦点位置を変えたときの要部断面図を示している。
この発光層25は反射枠35のすり鉢状の中空部35Dの中央の位置にくるように配置している。
孔35Aは対角上の2つの隅に対向して一対(計2個)あり、孔35Bは対向して三対(計6個)設けている。孔35Aはレンズ体31の第1の段付ピン33Aの2段目の段部33a2のピン径と適度な係合代をもって係合する孔で、孔35Bは第2の段付ピン33Bの2段の段部33b2のピン径と適度な係合代をもって係合する孔になっている。また、この孔35Bは第1の段付ピン33Aの3段目の段部33a3のピン径とも適度な係合代をもって係合する。
この反射枠35は絶縁性接着剤を介して基板21上に固定される。
次に、本発明の第4実施形態に係るLED発光装置について図13〜図15を用いて説明する。なお、図13は本発明の第3実施形態に係るLED発光装置の要部断面図、図14は図13におけるマザーボードの要部平面図を示している。また、図15は図13に示すレンズ体の組付け位置を変えることによって別な発光装置の構造に適用した第4実施形態の応用例の要部断面図を示している。
段付ピン53Aは1段目の段部53a1、2段目の段部53a2、3段目の段部53a3とからなっている。また、第2の段付ピン53Bは1段目の段部53b1と2段目の段部53b2とからなっている。
そして、ここでの第1の段付ピン53Aの3段目の段部53a3のピン径は第2の段付ピン53Bの2段目の段部53b2のピン径と同じ寸法をなしている。また、第1の段付ピン53Aの1段目の段部53a1と第2の段付ピン53Bの1段目の段部53b1の段差(丈)寸法は同じ寸法をなしている。
また、レンズ体51をLEDに配設できない構造の場合は、上記の構造を取ることによってLEDに配設した構造のものと同じ効果を得ることができる。
ここで、レンズ体51を90°回転させると、孔77Bの所にレンズ体51の第1の段付ピン53Aがくる。また、孔77Aの所には第2の段付ピン53Bがくる。
そして、孔77Bにはレンズ体51の第1の段付ピン53Aの3段目の段部53a3のピン径が係合する。
一方、孔77Aの部位には第2の段付ピン53Bがくるが、第2の段付ピン53Bの2段目の段部53b2のピン径が孔77Aの孔径より小さいために第2の段付ピン53Bは孔77Aに保持されずにフリーの状態になる。
孔77Bにはレンズ体51の第1の段付ピン53Aの3段目の段部53a3のピン径が係合するが、この孔77Bは対向して2箇所に一対あるので、2箇所の孔77Bでもってレンズ体51Aの一対の第1の段付ピン53Aがマザーボード77に固定さる。2箇所でレンズ体51を支持固定することでレンズ体51はマザーボード77と平行性が維持され、そして、基板61に設けた発光層65とも平行性が維持される。
なお、図15に示すマザーボード77は孔77Aと孔77Bはそれぞれ一対設けているものであるが、孔77Bを4個設けたもので4箇所で一対の第1の段付ピン53Aと一対の第2の段付ピン53Bを係合する構造を取っても良い。4箇所で固定するとより強固なレンズ体51の支持構造が得られる。
次に、本発明の第5実施形態に係るLED発光装置について図16〜図20を用いて説明する。なお、図16は本発明の第5実施形態に係るLED発光装置の平面図、図17は図16におけるLED発光装置の要部断面図、図18は図17におけるレンズ体の裏面図と基板の平面図で、図18の(a)はレンズ体の裏面図、図18の(b)は基板の平面図を示している。図19は図16におけるレンズ体の位置を30°回転させて組付けたときの要部断面図で、図20は図19におけるレンズ体の位置を更に30°回転させて組付けたときの要部断面図である。
3種類の段付ピンが時計回りに(第1の段付ピン93A、第2の段付ピン93B、第3の段付ピン93Cの並ぶ順序はレンズ体91の裏面側から見ると時計回りに並んでいるが、レンズ体91の光出射側から見ると反時計回りで並んでいる)順次30°の角度間隔を持って設けられている。第1の段付ピン93Aはレンズ面92を挟んで対向して二対、計4個あり、同様に、第2の段付ピン93Bも対向して二対、第3の段付ピン93Cも対向して二対ある。
また、第2の段付ピン93Bは、3段をなした段付ピンで、1段目の段部93b1、2段目の段部93b2、3段目の段部93b3を有しており、それぞれの段部は異なるピン径をなしている。
また、第3の段付ピン93Cは、2段をなした段付ピンで、1段目の段部93c1、2段目の段部93c2を有しており、それぞれの段部は異なるピン径をなしている。
また、第1の段付ピン93Aの3段目の段部93a3のピン径と第2の段付ピン93Bの2段目の段部93b2のピン径は同一になっており、第1の段付ピン93Aの4段目の段部93a4のピン径、第2の段付ピン93Bの3段目の段部93b3のピン径、第3の段付ピン93Cの2段目の段部93c2のピン径は同一になっている。
孔82Aは第1の段付ピン93Aの2段目の段部93a2のピン径と適度な係合代をもって係合(嵌合)する。
また、孔82Bは第2の段付ピン93Bの2段目の段部93b2のピン径と適度な係合代をもって係合(嵌合)する。また、この孔82Bは第1の段付ピン93Aの3段目の段部93a3のピン径とも係合する。
また、孔82Cは第3の段付ピン93Cの2段目の段部93c2のピン径と適度な係合代をもって係合(嵌合)する。また、この孔82Cは第1の段付ピン93Aの4段目の段部93a4のピン径、第2の段付ピン93Bの3段目の段部93b3のピン径とも係合する。
そして、第1の段付ピン93Aは3段目の段部93a3のピン径が孔82Bと係合する。また、第2の段付ピン93Bは3段目の段部93b3のピン径が孔82Cと係合する。第3の段付ピン93Cは2段目の段部93c2のピン径が孔82Aより小さいので、係合せずに浮いた状態のフリーの状態になる。
かくして、第1の段付ピン93Aと孔82Bが係合し、第2の段付ピン93Bと孔82Cが係合する。第1の段付ピン93Aと第2の段付ピン93Bはそれぞれ二対あるので計8箇所での係合が得られる。
そして、第1の段付ピン93Aの2段目の段部93a2までの段差寸法と第2の段付ピン93Bの2段目の段部93b2までの段差寸法は同じ寸法をなしていることから、レンズ体91の平行性は保持される。また、8箇所での固定支持により固定強度も保持される。
そして、第1の段付ピン93Aは4段目の段部93a4のピン径が孔82Cと係合する。なお、第2の段付ピン93Bの3段目の段部93b3のピン径が孔82Aより小さく、第3の段付ピン93Cの2段目の段部93c2のピン径が孔82Bより小さいので、係合せずに浮いた状態のフリーの状態になる。
かくして、第1の段付ピン93Aのみが孔82Cと係合する。そして、第1の段付ピン93Aは二対あるので90°間隔での4箇所での係合固定が得られる。
レンズ体91の平行性や固定強度などは4箇所での係合固定により保持される。
レンズ体91の形状の異なる段付ピンの数を更に増やことによってレンズ面92の焦点位置の変動を更に増やすことができる。
2A、2B、35A、35B、57A、57B、77A、77B、82A、82B、82C 孔
3A1、3A2、3A3 アノード用電極
3K1、3K2、3K3 カソード用電極
5、25、45、65、85 発光層
6a、6b、6c 発光素子
7 ボンディングワイヤ
8 封止樹脂
10、30、50、70、90 LED
11、31、51、91 レンズ体
12、32、52、92 レンズ面
13A、33A、53A、93A 第1の段付ピン
13B、33B、53B、93B 第2の段付ピン
93C 第3の段付ピン
13a1、13b1、33a1、33b1、53a1、53b1、93a1、93b1、93c1 1段目の段部
13a2、13b2、33a2、33b2、53a2、53b2、93a2、93b2、93c2 2段目の段部
13a3、33a3、53a3、93a3、93b3 3段目の段部
93a4 4段目の段部
15、35 反射枠
15C、35C 反射面
15D、35D 中空部
20−1、20−2、40、60、80、100 LED発光装置
57、77 マザーボード
57C 開口穴
57D 上面
57E 下面
Claims (9)
- 基板上に発光素子と封止樹脂からなる発光層を設けて形成したLEDの光出射側の上部にレンズ面を有するレンズ体を備えて、前記基板をマザーボードに実装するLED発光装置において、
前記基板と前記レンズ体に、又は、前記マザーボードと前記レンズ体に前記レンズ面の焦点位置を変動できるレンズ焦点位置変動手段を設けたことを特徴とするLED発光装置。 - 前記基板と前記レンズ体との間に、すり鉢状の中空部を有して内周面が反射面をなした反射枠を設けたことを特徴とする請求項1に記載のLED発光装置。
- 前記基板に代えて前記反射枠と前記レンズ体に前記レンズ面の焦点位置を変動できるレンズ焦点位置変動手段を設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載のLED発光装置。
- 前記レンズ焦点位置変動手段は前記レンズ体に設けた段状の複数の段付ピンと前記基板又は前記マザーボード、又は前記反射枠に設けた前記段付ピンと係合する複数の孔とからなり、前記段付ピンの所定のピン径と該ピン径に適合する前記孔を係合させることによって前記レンズ面の焦点位置が決まることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のLED発光装置。
- 前記段付ピンは、段部の数が少なくとも1つ有した段付ピンであり、該段部の形状が同一形状、同一寸法である段付ピンが前記レンズ面を挟んで対向する位置に少なくとも一対有することを特徴とする請求項4に記載のLED発光装置。
- 前記段付ピンは、段部の数の異なるものが少なくとも2種有することを特徴とする請求項4又は5に記載のLED発光装置。
- 前記レンズ体を所定の方向に向けて前記レンズ体の段付ピンと前記基板又は前記マザーボード、又は前記反射枠の孔を係合させることによって前記レンズ面の第1の焦点位置が決まり、前記レンズ体を所定の方向から90°回転した方向で前記レンズ体の段付ピンと前記基板又は前記マザーボード、又は前記反射枠の孔を係合させることによって前記レンズ面の第2の焦点位置が決まり、前記レンズ体を90°回転させることによって変動できる焦点位置が2箇所得られることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のLED発光装置。
- 前記レンズ体を所定の方向に向けて前記レンズ体の段付ピンと前記基板又は前記マザーボード、又は前記反射枠の孔を係合させることによって前記レンズ面の第1の焦点位置が決まり、前記レンズ体を所定の角度回転した方向で前記レンズ体の段付ピンと前記基板又は前記マザーボード、又は前記反射枠の孔を係合させることによって前記レンズ面の第2の焦点位置が決まり、順次前記レンズ体を所定の角度回転させて前記レンズ体の段付ピンと前記基板又は前記マザーボード、又は前記反射枠の孔を係合させることによって変動できる焦点位置が複数得られることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のLED発光装置。
- 前記発光素子は前記基板上に少なくとも1個搭載していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のLED発光装置。
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