JP2011071551A - Light emitting diode - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、発光チップが透明の封止部材で封止されてなる発光ダイオードに関するものであり、特にその封止部材の構成に関するものである。 The present invention relates to a light emitting diode in which a light emitting chip is sealed with a transparent sealing member, and particularly relates to a configuration of the sealing member.
近年、車両用灯具等の光源として、発光ダイオードが採用されることが多くなってきている。 In recent years, light emitting diodes are increasingly used as light sources for vehicle lamps and the like.
この発光ダイオードは、例えば「特許文献1」に記載されているように、所定の光軸上に配置された発光チップと、この発光チップを光軸方向前方側から封止する透明の封止部材とを備えた構成となっており、その封止部材の前面は略球面状の表面形状を有している。 The light emitting diode includes a light emitting chip arranged on a predetermined optical axis and a transparent sealing member that seals the light emitting chip from the front side in the optical axis direction, as described in, for example, “Patent Document 1”. The front surface of the sealing member has a substantially spherical surface shape.
また「特許文献2」には、封止部材の背面を反射面として構成することにより、発光チップからの光の利用効率を高めるようにした発光ダイオードが記載されている。
Further, “
上記従来の発光ダイオードは、その輝度分布として、光軸からの開き角度が大きくなるに従って輝度が急激に低下する特性を有しているので、その出射光により正面方向は明るく照射することができるが、斜め方向は明るく照射することができない、という問題がある。 Since the conventional light emitting diode has a characteristic that the brightness rapidly decreases as the opening angle from the optical axis increases as the brightness distribution, the front light can be illuminated brightly by the emitted light. There is a problem that the oblique direction cannot be brightly irradiated.
特に、この発光ダイオードを車両用灯具の光源として用いた場合には、次のような問題がある。 In particular, when this light emitting diode is used as a light source of a vehicular lamp, there are the following problems.
すなわち、多くの車両用灯具は、光源からの光をその前方に配置されたレンズにより制御して、なだらかな光度分布を有する配光パターンを形成するようになっているが、その光源として発光ダイオードを用いた場合には、たとえレンズで制御しても、発光ダイオードの急峻な輝度分布を十分に緩和することはできず、このため灯具正面方向だけが非常に明るく照射されてしまう状態(いわゆる点光りの状態)を解消することができない、という問題がある。 That is, many vehicular lamps are configured to form a light distribution pattern having a gentle luminous intensity distribution by controlling light from a light source with a lens disposed in front of the light source. Is used, even if controlled by a lens, the steep luminance distribution of the light-emitting diode cannot be sufficiently relaxed, so that only the front direction of the lamp is irradiated very brightly (so-called point There is a problem that the state of light) cannot be resolved.
さらに、多くの車両用灯具においては、その発光面積を確保するため、レンズのサイズをできるたけ大きくすることが要請されるが、このようにした場合、発光ダイオードからの光は、レンズ周辺部に対してはかなり大きな入射角で入射することとなり、レンズ効率が低下してしまうので、この点も考慮すると、レンズ周辺部からの出射光はレンズ中央部からの出射光に比してかなり暗くなってしまう、という問題がある。 Furthermore, in many vehicular lamps, it is required to increase the size of the lens as much as possible in order to secure the light emitting area. In this case, the light from the light emitting diode is transmitted to the lens periphery. On the other hand, since the incident light is incident at a considerably large incident angle, the lens efficiency is lowered. Considering this point, the light emitted from the lens periphery is considerably darker than the light emitted from the lens central part. There is a problem that.
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、光軸からの開き角度が大きくなるに従って輝度が急激に低下してしまうという従来の発光ダイオードの輝度分布を改善することができる発光ダイオードを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can improve the luminance distribution of a conventional light emitting diode in which the luminance rapidly decreases as the opening angle from the optical axis increases. An object of the present invention is to provide a light emitting diode.
本願発明は、封止部材の表面形状に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。 The present invention is intended to achieve the above object by devising the surface shape of the sealing member.
すなわち、本願発明に係る発光ダイオードは、
所定の光軸上に配置された発光チップと、この発光チップを上記光軸方向前方側から封止する透明の封止部材と、を備えてなる発光ダイオードにおいて、
上記封止部材の前面に曲面部が形成されており、
この曲面部の、上記光軸を含む第1の平面に沿った断面形状が、上記光軸近傍に凹曲線が配置されるとともに該凹曲線の両側に凸曲線が配置されてなる波形曲線で構成されており、
上記曲面部の、上記光軸と平行でかつ上記第1の平面と直交する第2の平面に沿った断面形状が、凸曲線で構成されている、ことを特徴とするものである。
That is, the light emitting diode according to the present invention is
In a light emitting diode comprising: a light emitting chip disposed on a predetermined optical axis; and a transparent sealing member that seals the light emitting chip from the front side in the optical axis direction.
A curved surface is formed on the front surface of the sealing member,
A cross-sectional shape of the curved surface portion along the first plane including the optical axis is constituted by a waveform curve in which a concave curve is arranged in the vicinity of the optical axis and convex curves are arranged on both sides of the concave curve. Has been
A cross-sectional shape of the curved surface portion along a second plane that is parallel to the optical axis and orthogonal to the first plane is formed by a convex curve.
上記「封止部材の前面」は、上記「曲面部」のみによって構成されていてもよいし、上記「曲面部」と他の部分とで構成されていてもよい。 The “front surface of the sealing member” may be configured only by the “curved surface portion”, or may be configured by the “curved surface portion” and other portions.
上記「曲面部」の外形形状については、特に限定されるものではない。 The outer shape of the “curved surface portion” is not particularly limited.
上記「第1の平面」は、光軸を含む平面であれば、特定の位置の平面に限定されるものではない。 The “first plane” is not limited to a plane at a specific position as long as the plane includes the optical axis.
上記「凹曲線」は、光軸を含む部分に配置されていれば、その具体的な形成範囲は特に限定されるものではなく、また、この「凹曲線」の具体的な形状や曲率についても特に限定されるものではない。 As long as the “concave curve” is arranged in a portion including the optical axis, the specific formation range is not particularly limited, and the specific shape and curvature of the “concave curve” are also not limited. It is not particularly limited.
上記各「凸曲線」は、上記「凹曲線」の両側に配置されていれば、その具体的な形成範囲は特に限定されるものではなく、また、これら各「凸曲線」の具体的な形状や曲率についても特に限定されるものではない。さらに、これら各「凸曲線」は、上記「凹曲線」と滑らかに繋がる曲線であってよいし滑らかに繋がらない曲線であってもよく、また、これら各「凸曲線」は、互いに同一形状で形成されていてもよいし形成されていなくてもよい。 As long as each “convex curve” is arranged on both sides of the “concave curve”, the specific formation range is not particularly limited, and the specific shape of each “convex curve” is not limited. The curvature and the curvature are not particularly limited. Further, each of these “convex curves” may be a curve smoothly connected to the above “concave curve”, or may be a curve not smoothly connected, and each of these “convex curves” has the same shape. It may or may not be formed.
上記構成に示すように、本願発明に係る発光ダイオードは、所定の光軸上に配置された発光チップと、これを光軸方向前方側から封止する透明の封止部材とを備えた構成となっているが、その封止部材の前面には曲面部が形成されており、この曲面部の、光軸を含む第1の平面に沿った断面形状が、光軸近傍に凹曲線が配置されるとともにその両側に凸曲線が配置されてなる波形曲線で構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。 As shown in the above configuration, the light emitting diode according to the present invention includes a light emitting chip disposed on a predetermined optical axis, and a transparent sealing member that seals the light emitting chip from the front side in the optical axis direction. However, a curved surface portion is formed on the front surface of the sealing member, and the cross-sectional shape of the curved surface portion along the first plane including the optical axis is a concave curve in the vicinity of the optical axis. In addition, since it is composed of a waveform curve having convex curves arranged on both sides thereof, the following operational effects can be obtained.
すなわち、第1の平面内において、発光チップからの出射光のうち、光軸に対する開き角度が小さい方向に向かう光は、封止部材の曲面部における凹曲線の部分に到達するので、その光拡散作用により光軸から離れる方向へ拡散する光として前方へ出射する。また、第1の平面内において、発光チップからの出射光のうち、光軸に対する開き角度が大きい方向に向かう光は、封止部材の曲面部における凸曲線の部分に到達するので、その光収束作用により光軸に対して所定の開き角度をなす方向寄りに偏向する光として前方へ出射する。このため、封止部材の曲面部から出射する光の輝度分布を、第1の平面内において、光軸に沿った方向から光軸に対して所定の開き角度をなす方向まで、徐々に輝度が増大する輝度分布あるいは略均一な輝度分布とすることができる。 That is, in the first plane, out of the light emitted from the light emitting chip, the light traveling in the direction with a small opening angle with respect to the optical axis reaches the concave curve portion of the curved surface portion of the sealing member. It is emitted forward as light that diffuses in a direction away from the optical axis due to the action. Further, in the first plane, out of the light emitted from the light emitting chip, the light traveling in the direction having a large opening angle with respect to the optical axis reaches the convex curve portion of the curved surface portion of the sealing member, so that the light is converged. As a result of the action, the light is emitted forward as light deflected toward a direction that forms a predetermined opening angle with respect to the optical axis. For this reason, the luminance distribution of the light emitted from the curved surface portion of the sealing member is gradually increased from the direction along the optical axis to the direction forming a predetermined opening angle with respect to the optical axis in the first plane. An increasing luminance distribution or a substantially uniform luminance distribution can be obtained.
したがって、本願発明に係る発光ダイオードを用いることにより、光軸からの開き角度が大きくなるに従って輝度が急激に低下してしまうという従来の発光ダイオードの輝度分布を改善することができる。 Therefore, by using the light-emitting diode according to the present invention, it is possible to improve the luminance distribution of the conventional light-emitting diode in which the luminance rapidly decreases as the opening angle from the optical axis increases.
しかも本願発明においては、封止部材の曲面部の、光軸と平行でかつ第1の平面と直交する第2の平面に沿った断面形状が、凸曲線で構成されているので、第1の平面内においては、光軸に沿った方向から光軸に対して所定の開き角度をなす方向まで、徐々に輝度が増大する輝度分布あるいは略均一な輝度分布とすることができる一方、第2の平面内においては、光軸からの開き角度が小さい所定の角度範囲内において輝度が高くなる輝度分布とすることができる。そして、このように構成することにより、発光ダイオードの前方に細幅のレンズが配置されるような場合に、このレンズをその両端近傍のレンズ周辺部まで明るく光って見えるようにすることができる。 In addition, in the present invention, since the cross-sectional shape of the curved surface portion of the sealing member along the second plane parallel to the optical axis and perpendicular to the first plane is formed by a convex curve, the first In the plane, the luminance distribution gradually increases or substantially uniform from the direction along the optical axis to the direction having a predetermined opening angle with respect to the optical axis. In the plane, it is possible to obtain a luminance distribution in which the luminance increases within a predetermined angle range where the opening angle from the optical axis is small. And by comprising in this way, when a narrow lens is arrange | positioned ahead of a light emitting diode, this lens can be made to shine brightly to the lens peripheral part of the vicinity of the both ends.
上記構成において、封止部材の曲面部の外形形状が特に限定されないことは上述したとおりであるが、これを正面視において(すなわち光軸方向前方から見た状態において)長手方向中間部がくびれた長円形に設定すれば、第1の平面内において、発光チップからの出射光のうち、光軸に対する開き角度が大きい方向に向かう光の曲面部への入射量を、光軸に対する開き角度が小さい方向に向かう光の曲面部への入射量と略同程度に維持することができる。 In the above configuration, the outer shape of the curved surface portion of the sealing member is not particularly limited as described above, but the intermediate portion in the longitudinal direction is constricted when viewed from the front (that is, viewed from the front in the optical axis direction). If the oval shape is set, the amount of light incident on the curved surface portion of the light emitted from the light emitting chip in the first plane in the direction in which the opening angle with respect to the optical axis is large is small in the opening angle with respect to the optical axis. The amount of light traveling in the direction can be maintained substantially the same as the amount of incident light on the curved surface portion.
上記構成において、封止部材の前面における曲面部の外周側に、発光チップから該前面に到達した上記光軸に対して離れる方向へ向かう光を光軸寄りに偏向出射させる偏向出射部が形成された構成とすれば、発光チップからの光の利用効率を高めることができる。 In the above configuration, a deflecting and emitting portion is formed on the outer peripheral side of the curved surface portion on the front surface of the sealing member to deflect and emit light that travels away from the light axis from the light emitting chip toward the optical axis toward the optical axis. With this configuration, the light use efficiency from the light emitting chip can be increased.
その際、封止部材の曲面部は、その第2の平面に沿った断面形状が凸曲線で構成されており、この凸曲線の両側へ向かう発光チップからの出射光が比較的多くなるので、このような構成を採用することが効果的である。また、封止部材の曲面部の外形形状が、正面視において長手方向中間部がくびれた長円形に設定されている場合には、長手方向中間部の両側へ向かう発光チップからの出射光はかなり多くなるので、このような構成を採用することがより効果的である。 At that time, the curved surface portion of the sealing member is configured with a convex curve in the cross-sectional shape along the second plane, and light emitted from the light emitting chip toward both sides of the convex curve is relatively large. Adopting such a configuration is effective. In addition, when the outer shape of the curved surface portion of the sealing member is set to be an oval shape with a narrowed middle portion in the longitudinal direction when viewed from the front, the emitted light from the light emitting chip toward both sides of the middle portion in the longitudinal direction is considerably large. Since it increases, it is more effective to adopt such a configuration.
この場合において、上記「偏向出射部」の具体的構成は特に限定されるものではない。 In this case, the specific configuration of the “deflecting and emitting portion” is not particularly limited.
上記構成において、封止部材は単一の部材で構成されていてよいことはもちろんであるが、この封止部材を、発光チップを封止する封止部材本体と、この封止部材本体に対して光軸方向前方側から装着されたカバー部材とからなる構成とすれば、封止部材本体は標準品として設定した上で、カバー部材の形状を適宜変更することにより、封止部材の配光特性を変化させることができる。この場合において、カバー部材を封止部材本体に「装着」するための具体的構成は特に限定されるものではなく、例えば、係合連結、圧入、接着等による装着が採用可能である。 In the above configuration, the sealing member may of course be composed of a single member, but the sealing member is connected to the sealing member main body for sealing the light emitting chip and the sealing member main body. If the cover member is mounted from the front side in the optical axis direction, the sealing member main body is set as a standard product, and the shape of the cover member is changed as appropriate, thereby distributing the light distribution of the sealing member. Characteristics can be changed. In this case, a specific configuration for “attaching” the cover member to the sealing member main body is not particularly limited, and for example, attachment by engagement connection, press-fitting, adhesion, or the like can be employed.
本願発明に係る発光ダイオードの用途は特に限定されるものではないが、この発光ダイオードを車両用灯具に組み込むようにすれば、点灯状態にある車両用灯具を他のドライバや歩行者等が観察したとき、灯具全体が略均一な明るさで光って見えるようにすることが容易に可能となる。 The use of the light-emitting diode according to the present invention is not particularly limited, but if this light-emitting diode is incorporated in a vehicle lamp, other drivers, pedestrians, etc. have observed the vehicle lamp in a lit state. Sometimes it is easy to make the entire lamp appear to shine with substantially uniform brightness.
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本願発明の第1実施形態について説明する。 First, a first embodiment of the present invention will be described.
図1は、本実施形態に係る発光ダイオード10を示す斜視図であり、図2は、その正面図である。また、図3および4は、図2のIII-III 線断面図およびIV-IV 線断面図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a
これらの図に示すように、この発光ダイオード10は、所定の光軸Ax上に配置された発光チップ12と、この発光チップ12を光軸Ax方向前方側(以下、単に「前方側」という)から封止する透明の封止部材14と、発光チップ12を支持するリードフレーム16とからなっている。
As shown in these drawings, the
発光チップ12は、0.3〜1mm四方程度の大きさの発光面を有しており、その発光中心Oを光軸Ax上に位置させた状態で該発光面を正面方向(すなわち光軸Ax方向前方)へ向けるようにして配置されている。
The
封止部材14は、エポキシ樹脂等の透明の樹脂材料で構成されており、正面視において正方形の外形形状を有するとともに、その一辺の長さの半分程度の奥行き寸法を有している。そして、この封止部材14は、発光チップ12を、リードフレーム16の一部と共に、その後方側まで回り込むようにして封止している。
The sealing
この封止部材14の前面14aは、光軸Axと直交する鉛直面に沿って形成された平面部14aBと、この平面部14aBから前方へ突出するように形成された、ふたこぶ状の曲面部14aAとからなっている。
The
図3に示すように、曲面部14aAの、光軸Axを含む水平面に沿った断面形状は、光軸Ax近傍に凹曲線C1が配置されるとともに該凹曲線C1の左右両側に凸曲線C2が配置されてなる波形曲線で構成されている。 As shown in FIG. 3, the cross-sectional shape of the curved surface portion 14aA along the horizontal plane including the optical axis Ax is such that the concave curve C1 is disposed in the vicinity of the optical axis Ax, and the convex curves C2 are formed on the left and right sides of the concave curve C1. It is composed of waveform curves that are arranged.
この波形曲線は、光軸Axに関して左右対称形状を有している。その際、凹曲線C1は、発光チップ12の発光中心Oを基準とする中心角で15〜25°程度(例えば20°程度)の角度範囲にわたって形成されており、各凸曲線C2は、上記中心角で60〜70°程度(例えば65°程度)の角度範囲に形成されている。
This waveform curve has a symmetrical shape with respect to the optical axis Ax. At this time, the concave curve C1 is formed over an angular range of about 15 to 25 ° (for example, about 20 °) with a central angle with respect to the light emission center O of the
凹曲線C1は比較的曲率の大きい円弧で構成されており、一方、各凸曲線C2は、曲率が徐変する曲線で構成されている。具体的には、これら各凸曲線C2は、凹曲線C1と滑らかに繋がるよう、その凹曲線C1との連結位置の曲率は該凹曲線C1と同じ曲率になっているが、光軸Axからの左右方向の開き角度が大きくなるに従って徐々に曲率が小さくなっている。そして、これら各曲線C2は、その外側端縁の開き角度(すなわちα/2+β)よりもやや小さい角度θとなる方向(図中1点鎖線で示す直線Lの方向)で曲率が最小となり、それ以上の開き角度では一定の曲率になっている。その際、開き角度θの値は、65〜75°程度(例えば70°程度)の値に設定されている。 The concave curve C1 is configured by an arc having a relatively large curvature, while each convex curve C2 is configured by a curve in which the curvature gradually changes. Specifically, each of the convex curves C2 has the same curvature as that of the concave curve C1 so that the convex curve C2 is smoothly connected to the concave curve C1, but from the optical axis Ax. The curvature gradually decreases as the opening angle in the left-right direction increases. Each of these curves C2 has a minimum curvature in a direction (direction of a straight line L indicated by a one-dot chain line in the figure) in which the angle θ is slightly smaller than the opening angle of the outer edge (that is, α / 2 + β). At the above opening angle, the curvature is constant. At this time, the value of the opening angle θ is set to a value of about 65 to 75 ° (for example, about 70 °).
一方、図4に示すように、曲面部14aAの、光軸Axと平行な鉛直面に沿った断面形状は、凸曲線C3で構成されている。この凸曲線C3は、円弧で構成されており、その半径は、光軸Ax上で最も小さく、光軸Axから左右方向に離れるに従って徐々に大きくなり、その後また徐々に小さくなっている。この凸曲線C3を構成する円弧の中心位置は、発光チップ12の発光中心Oのやや前方に位置している。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the cross-sectional shape of the curved surface portion 14aA along the vertical plane parallel to the optical axis Ax is a convex curve C3. The convex curve C3 is formed by an arc, and the radius thereof is the smallest on the optical axis Ax, gradually increases with increasing distance from the optical axis Ax in the left-right direction, and then gradually decreases again. The center position of the arc constituting the convex curve C3 is located slightly in front of the light emission center O of the
曲面部14aAは、その水平断面形状および鉛直断面形状が上述したような曲線で構成されていることから、その外形形状は、正面視において長手方向中間部がくびれた横長の長円形で構成されている。 Since the curved surface portion 14aA has the horizontal cross-sectional shape and the vertical cross-sectional shape configured by the curves as described above, the outer shape thereof is configured by a horizontally long oval shape with a narrowed middle portion in the longitudinal direction when viewed from the front. Yes.
リードフレーム16は、帯状の金属板を逆U字状に折り曲げるとともにその両端部を互いに離れる方向へ直角に折り曲げたような形状を有しており、その段上がり平面部において発光チップ12を支持している。このリードフレーム16における段上がり平面部の中央には、すり鉢状の凹部16aが形成されており、この凹部16aの底面中央に発光チップ12が配置されている。その際、このリードフレーム16は、その段上がり平面部において左右に分離しており、その一方に実装された発光チップ12から延びるボンディングワイヤ(図示せず)が他方に接続されている。そして、このリードフレーム16は、その段上がり平面部が発光チップ12と共に封止部材14により封止されているが、その左右1対の端子部16bは封止部材14から露出している。
The
図5に平断面で示すように、本実施形態に係る発光ダイオード10は、そのリードフレーム16の両端子部16bにおいて支持基板30に支持された状態で使用されるようになっている。
As shown in a plan view in FIG. 5, the
次に、本実施形態の作用効果について説明する。 Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
図5に示すように、光軸Axを含む水平面内において、発光チップ12からの出射光のうち、光軸Axからの左右方向の開き角度が小さい方向に向かう光は、曲面部14aAにおける凹曲線C1の部分に到達するので、その光拡散作用により光軸Axから離れる方向へ拡散する光として前方へ出射する。また、発光チップ12からの出射光のうち、光軸Axからの左右方向の開き角度が大きい方向に向かう光は、曲面部14aAにおける凸曲線C2の部分に到達するので、その光収束作用により光軸Axに対して開き角度θをなす直線Lの方向寄りに偏向する光として前方へ出射する。
As shown in FIG. 5, in the horizontal plane including the optical axis Ax, the light emitted from the
図6は、光軸Axを含む水平面内における発光チップ12の輝度分布を示す図であって、同図(a)は、発光チップ12からの出射光による輝度分布であり、同図(b)は、その後、封止部材14の曲面部14aAから出射した光による輝度分布を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the luminance distribution of the light-emitting
同図(a)に示すように、発光チップ12からの出射光による輝度分布は、その正面方向である光軸Ax上で最も輝度が高く、光軸Axからの開き角度が大きくなるに従って輝度が急激に低下する特性を有している。これは、発光チップ12が、その発光面を正面方向へ向けるように配置されていることによるものである。
As shown in FIG. 5A, the luminance distribution due to the light emitted from the
これに対し、同図(b)に示すように、封止部材14の曲面部14aAからの出射光による輝度分布は、吊り橋形の特性を有している。すなわち、この輝度分布は、光軸Axから左右方向に開き角度θをなす方向よりもやや小さい開き角度の方向において最も輝度が高く、これよりも開き角度が小さくなるに従って輝度が低下して光軸Ax上で極小値となる一方、開き角度θをなす方向よりも大きい開き角度では輝度が急激に低下する特性を有している。これは、曲面部14aAの、光軸Axを含む水平面に沿った断面形状が、光軸Ax近傍に凹曲線C1が配置されるとともに該凹曲線C1の左右両側に凸曲線C2が配置されてなる波形曲線で構成されていることによるものである。
On the other hand, as shown in FIG. 5B, the luminance distribution due to the light emitted from the curved surface portion 14aA of the sealing
このように本実施形態に係る発光ダイオード10においては、光軸Axからの開き角度が大きくなるに従って輝度が急激に低下してしまうという従来の発光ダイオードの輝度分布を改善することができる。
Thus, in the
また、本実施形態に係る発光ダイオード10は、その封止部材14の曲面部14aAの、光軸Axと平行な鉛直面に沿った断面形状が、凸曲線C3で構成されているので、これら各鉛直面内における、封止部材14の曲面部14aAから出射した光による発光チップ12の輝度分布は、発光チップ12からの出射光による輝度分布を、光軸Axからの上下方向の開き角度が小さい所定の角度範囲内に縮小したような輝度分布となる。
In the
しかも、本実施形態に係る発光ダイオード10は、その封止部材14の曲面部14aAの、光軸Axを含む水平面に沿った断面形状を構成する凹曲線C1とその左右両側の凸曲線C2とが滑らかに繋がるように形成されているので、封止部材14の曲面部14aAからの出射光による輝度分布を、輝度が滑らかに変化するものとすることができる。
Moreover, the
図7および8は、本実施形態に係る発光ダイオード10が光源として組み込まれた車両用灯具50を示す平断面図および側断面図である。
7 and 8 are a plan sectional view and a side sectional view showing a
これらの図に示すように、この車両用灯具50は、発光ダイオード10を固定支持する支持基板30を、その周縁部において固定する筒状のランプボディ32と、このランプボディ32の前端開口部32aに固定されたインナレンズ34と、このインナレンズ34をランプボディ32の前端開口部32aに押し当てるようにして該ランプボディ32に固定されたアウタレンズ36とからなっている。
As shown in these drawings, the
この車両用灯具50は、灯具正面視において上下幅の狭い横長矩形状の外形形状を有している。具体的には、この車両用灯具50の横幅は、その縦幅の4倍程度の値に設定されている。このため、支持基板30、インナレンズ34およびアウタレンズ36は、上下幅の狭い横長矩形状に形成されており、ランプボディ32は、その光軸Axと直交する鉛直面に沿った断面形状が横長矩形の筒形状に設定されている。
The
インナレンズ34は、図9に単品でも示すように、その後面34aが、左右方向に延びるシリンドリカル面で構成されている。このシリンドリカル面の、光軸Axと平行な鉛直面に沿った断面形状を構成する凸曲線C4は、いずれも円弧で構成されており、その曲率は、光軸Axから左右方向に離れるに従って徐々に小さくなるように設定されている。また、このシリンドリカル面の、水平面に沿った断面形状は、光軸Axから左右方向に離れるに従って徐々に前方側へ変位するV字形状に設定されている。
As shown in FIG. 9 as a single product, the
また、このインナレンズ34の前面34bには、発光ダイオード10から該インナレンズ34に入射した光を、左右方向に関して光軸Ax寄りに偏向出射させるための複数のプリズム状レンズ素子34sが、鋸歯状の断面形状で縦縞状に形成されている。
Further, on the
なお、このインナレンズ34の外周縁部には、その左右両側に1対のタブ34cが形成されるとともに、その上下両端部に1対のタブ34dが形成されている。そして、このインナレンズ34のランプボディ32への固定は、これら各タブ34c、34dをランプボディ32の前端開口部32aに位置決めした状態で行われるようになっている。
A pair of
このインナレンズ34は、発光ダイオード10からの光を光軸Axと平行な光として前方へ出射させるようになっているが、その詳細構造については後述する。
The
図7および8に示すように、アウタレンズ36の内面には、複数の魚眼レンズ状の拡散レンズ素子36sが形成されており、インナレンズ34から平行光として該アウタレンズ36に入射した光を、上下方向および左右方向に拡散させるようにして該アウタレンズ36から前方へ出射させるようになっている。
As shown in FIGS. 7 and 8, a plurality of fisheye lens-shaped diffusing
図10(a)は、図7のXa-Xa 線断面図であり、同図(b)は、図7のXb-Xb 線断面図である。 10A is a cross-sectional view taken along the line Xa-Xa in FIG. 7, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line Xb-Xb in FIG.
図10(a)に示すように、光軸Axを含む鉛直面内においては、発光チップ12から光軸Axを中心にして角度γ1の範囲内の方向に出射した光が封止部材14の曲面部14aAから前方へ出射する。一方、同図(b)に示すように、発光チップ12の発光中心Oを通り光軸Axに対して左右方向に傾斜した鉛直面内においては、発光チップ12から光軸Axを中心にして角度γ2の範囲内の方向に出射した光が封止部材14の曲面部14aAから前方へ出射する。その際、この曲面部14aAは、ふたこぶ状に形成されており、正面視において長手方向中間部がくびれた横長長円形の外形形状を有しているので、角度γ1と角度γ2とを略同じ値に設定することができる。
As shown in FIG. 10A, in the vertical plane including the optical axis Ax, the light emitted from the
また、同図(b)に示す鉛直面内においては、封止部材14の曲面部14aAの鉛直断面形状を構成する凸曲線C5が、同図(a)に示す鉛直面内においてその曲面部14aAの鉛直断面形状を構成する凸曲線C3に対して、これを単に拡大しただけでなく、前後方向へ多少引き伸ばしたような形状になっているので、発光チップ12からの光に対する屈折力が大きくなっている。このため、同図(b)に示す鉛直面内では、同図(a)に示す鉛直面内よりも、発光ダイオード10からインナレンズ34までの距離が長くなっているにもかかわらず、発光ダイオード10から出射光を無駄なくインナレンズ34に入射させることができる。
Further, in the vertical plane shown in FIG. 5B, the convex curve C5 constituting the vertical sectional shape of the curved surface portion 14aA of the sealing
図11(a)は、図10(b)と同様、図7のXb-Xb 線断面図であって、封止部材14の曲面部14aAの外形形状が、正面視において長手方向中間部がくびれた横長の長円形で構成されていることによる作用効果を説明するための図である。
FIG. 11A is a cross-sectional view taken along the line Xb-Xb of FIG. 7 as in FIG. 10B, and the outer shape of the curved surface portion 14aA of the sealing
同図(a)において2点鎖線で示すように、封止部材14の曲面部14aAが、仮に図10(a)に示す鉛直面内での断面形状の上下幅のまま左右方向に延びる横長小判形の外形形状を有しているとすると、この2点鎖線で示す曲面部14aA´には、発光チップ12から角度γ2´(γ2´<γ2)の範囲内の方向に出射した光だけが到達することとなり、発光チップ12からの出射光に対する光束利用率が低下してしまうこととなる。これに対し、本実施形態のように、封止部材14の曲面部14aAの外形形状を、長手方向中間部がくびれた横長の長円形とすることにより、発光チップ12からの出射光に対する光束利用率を高めることができる。
As shown by a two-dot chain line in FIG. 10A, the curved surface portion 14aA of the sealing
図11(b)も、図10(b)と同様、図7のXb-Xb 線断面図であって、インナレンズ34の後面34aを構成するシリンドリカル面の、光軸Axと平行な鉛直面に沿った断面形状を構成する凸曲線C4の曲率が、光軸Axから左右方向に離れるに従って徐々に小さくなるように設定されていることによる作用効果を説明するための図である。
FIG. 11B is also a cross-sectional view taken along the line Xb-Xb of FIG. 7, similar to FIG. 10B, and is a vertical plane parallel to the optical axis Ax of the cylindrical surface constituting the
同図(b)において2点鎖線で示すように、仮に上記凸曲線C4の曲率が一定であるとすると、インナレンズ34の後面34a´の鉛直面に沿った断面形状は、凸曲線C4を前後方向に引き伸ばしたような凸曲線となるので、その分だけ曲率が大きくなる。このため、インナレンズ34の後面34a´は、屈折力が大きくなりすぎてしまい、インナレンズ34からの出射光を、光軸Axと平行にすることができなくなってしまう。これに対し、本実施形態のように、凸曲線C4の曲率を、光軸Axから左右方向に離れるに従って徐々に小さくなるように設定すれば、インナレンズ34への入射位置にかかわらず、該インナレンズ34からの出射光を、光軸Axと平行にすることができる。
If the curvature of the convex curve C4 is constant as shown by a two-dot chain line in FIG. 4B, the cross-sectional shape along the vertical surface of the
以上のことから、車両用灯具50を、その発光ダイオード10を点灯させた状態で、かつ、そのアウタレンズ36を外した状態で、灯具正面方向から観察したとき、インナレンズ34は、そのレンズ全体が略均一な明るさで光って見えることとなる。したがって、これにアウタレンズ36を装着した状態では、このアウタレンズ36は、灯具正面方向から観察したときのみならず、灯具正面方向から上下方向あるいは左右方向に多少外れた斜め方向から観察したときにも、アウタレンズ36全体が略均一な明るさで光って見えることとなる。
From the above, when the
しかも、インナレンズ34は、その後面34aを構成するシリンドリカル面の水平面に沿った断面形状が、光軸Axから左右方向に離れるに従って徐々に前方側へ変位するV字形状に設定されているので、発光ダイオード10からの光をインナレンズ34の後面34aにおいて光軸Ax寄りの方向に大きく屈折させることができる。そしてこれにより、インナレンズ34からの出射光を光軸Axと平行な光とするためにその前面34bに形成された複数のプリズム状レンズ素子34sの光出射効率を高めることができる。
Moreover, the
なお、この車両用灯具50においては、インナレンズ34で発光ダイオード10からの光を平行光とした上で、アウタレンズ36でこの平行光を上下方向および左右方向に拡散させるように構成されているが、インナレンズ34の前面にこのような拡散機能を持たせて、アウタレンズ36を素通しレンズとして構成したり、あるいはアウタレンズ36を廃止したりすることも可能である。
The
次に、本願発明の第2実施形態について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図12は、本実施形態に係る発光ダイオード110を示す斜視図であり、図13は、その正面図である。また、図14および15は、図13のXIV-XIV 線断面図およびXV-XV 線断面図である。
FIG. 12 is a perspective view showing the
これらの図に示すように、この発光ダイオード110は、その基本的構成は、上記第1実施形態に係る発光ダイオード10と同様であるが、封止部材114の前面114aの構成が上記第1実施形態の場合と異なっている。
As shown in these drawings, the basic configuration of the
すなわち、この封止部材114の前面114aは、曲面部114aAと偏向出射部114aBとからなっている。
That is, the
曲面部114aAの構成は、上記第1実施形態の封止部材14における前面14aの曲面部14aAと全く同様である。
The configuration of the curved surface portion 114aA is exactly the same as the curved surface portion 14aA of the
偏向出射部114aBは、上記第1実施形態の封止部材14における前面14aの平面部14aBを、同心円状に区分けして鋸歯状断面で前方側へ階段状に突出させたような形状を有している。この偏向出射部114aBを構成する各円弧状階段部124は、内側斜面部124Aと外側斜面部124Bとからなっている。内側斜面部124Aは、光軸Axに関して径方向外方へ向けて前方へ変位する円錐面で構成されており、外側斜面部124Bは、光軸Axを中心とする円筒面を前方へ向けて僅かに径を狭めた円錐面で構成されている。そして、この偏向出射部114aBは、該偏向出射部114aBに到達した発光チップ12からの光を、その外側斜面部124Bにおいて光軸Ax寄りに偏向出射させるようになっている。
The deflecting and emitting portion 114aB has such a shape that the flat surface portion 14aB of the
本実施形態の発光ダイオード110のような構成を採用することにより、上記第1実施形態に係る発光ダイオード10と同様の作用効果を得ることができるようにした上で、発光チップ12からの光の利用効率を高めることができる。
By adopting a configuration such as the
特に、本実施形態の発光ダイオード110は、その封止部材114における前面114aの曲面部114aAが、正面視において長手方向中間部がくびれた横長長円形の外形形状を有しており、このため偏向出射部114aBへ向かう発光チップ12からの出射光がかなり多くなるので、このような構成を採用することが極めて効果的である。
In particular, in the
次に、本願発明の第3実施形態について説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described.
図16は、本実施形態に係る発光ダイオード210を示す正面図である。
FIG. 16 is a front view showing the
同図に示すように、この発光ダイオード210は、その基本的構成は、上記第1実施形態に係る発光ダイオード10と同様であるが、封止部材214の前面214aの構成が上記第1実施形態の場合と異なっている。
As shown in the drawing, the basic structure of the
すなわち、この封止部材214の前面214aは、曲面部214aAと偏向出射部214aBとからなっている。
That is, the
曲面部214aAの構成は、上記第1実施形態の封止部材14における前面14aの曲面部14aAの、光軸Axを含む水平面に沿った断面形状を構成する波形曲線を、光軸Ax回りに回転させることにより形成される回転面で構成されている。
The curved surface portion 214aA is configured by rotating a waveform curve that forms a cross-sectional shape along the horizontal plane including the optical axis Ax of the curved surface portion 14aA of the
偏向出射部214aBは、上記第2実施形態の偏向出射部114aBを構成する複数の円弧状階段部124のうち、最外周に位置する円弧状階段部124と全く同様の円弧状階段部224で構成されている。そして、この偏向出射部214aBは、該偏向出射部214aBに到達した発光チップ12からの光を、その円弧状階段部224の外側斜面部224bにおいて光軸Ax寄りに偏向出射させるようになっている。
The deflection output portion 214aB is configured by an arc-shaped
本実施形態の発光ダイオード210のような構成を採用することにより、その封止部材214の前面214aにおける曲面部214aAから出射する光の輝度分布を、光軸Axに関して全周いずれの方向にも、光軸Axに沿った方向から光軸Axに対して所定の開き角度をなす方向まで、徐々に輝度が増大する輝度分布とすることができる。そして、このように構成することにより、発光ダイオード210の前方に大きなサイズのレンズが配置されるような場合においても、このレンズをその周辺部まで明るく光って見えるようにすることができる。
By adopting a configuration like the
また、本実施形態の発光ダイオード210のような構成を採用することにより、発光チップ12からの光の利用効率を高めることができる。
Moreover, the utilization efficiency of the light from the
次に、本願発明の第4実施形態について説明する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
図17は、本実施形態に係る発光ダイオード310を示す、図3と同様の図である。
FIG. 17 is a view similar to FIG. 3 showing the
同図に示すように、この発光ダイオード310は、その基本的構成は、上記第1実施形態に係る発光ダイオード10と同様であるが、封止部材314の構成が上記第1実施形態の場合と異なっている。
As shown in the figure, the basic configuration of the
すなわち、この封止部材314は、発光チップ12を封止する封止部材本体314Aと、この封止部材本体314Aに対して前方側から装着されたカバー部材314Bとからなっている。
That is, the sealing
封止部材本体314Aは、その前面314Aaが、光軸Axと直交する鉛直面に沿って形成されており、その中央部には前方へ突出するドーム部314Aa1が形成されている。その際、ドーム部314Aa1は、発光チップ12の発光中心Oを中心とする球面で構成されている。
The front surface 314Aa of the sealing member
カバー部材314Bは、その前面314Baが、上記第1実施形態の封止部材14における前面14aと全く同様の形状に設定されており、一方、その後面314Bbは、光軸Axと直交する鉛直面に沿った平面で構成されており、その中央部にはドーム状凹部314Bb1が形成されている。その際、ドーム状凹部314Bb1は、発光チップ12の発光中心Oを中心とする球面で構成されており、その半径は、封止部材本体314Aのドーム部314Aa1の半径よりもやや大きい値に設定されている。
The front surface 314Ba of the
また、このカバー部材314Bには、その周囲四辺の各々に、後方へ向けて延びる弾性脚部314Bcが形成されている。そして、このカバー部材314Bを封止部材本体314Aに対して前方側から押し当てたとき、これら各弾性脚部314Bcの先端部が封止部材本体314Aの外周面に当接して該弾性脚部314Bcが撓み変形した後、カバー部材314Bの後面314Bbが封止部材本体314Aの前面314Aaに当接し、このとき各弾性脚部314Bcの先端部において封止部材本体314Aの後面と係合するようになっている。
The
本実施形態の発光ダイオード310のような構成を採用することにより、封止部材本体314Aは標準品として設定した上で、カバー部材314Bの形状を適宜変更することにより、封止部材314の配光特性を変化させることができる。例えば、本実施形態のカバー部材314Bのように、その前面314Baが、上記第1実施形態の封止部材14における前面14aと同様の形状に設定されたものの他に、上記第2実施形態の封止部材114における前面114aと同様の形状に設定されたもの、あるいは上記第3実施形態の封止部材214における前面214aと同様の形状に設定されたものを用意しておき、その用途によって適宜使い分けるようにすることが可能である。
By adopting a configuration like the
また、本実施形態の封止部材314は、その封止部材本体314Aに対するカバー部材314Bの装着が係合連結で行われるように構成されているので、その組付けを容易に行うことができる。
Moreover, since the sealing
なお、上記各実施形態においては、発光素子12の発光チップ22が、0.3〜1mm四方程度の大きさの正方形に形成されているものとして説明したが、これ以外の大きさや外形形状(例えば横長の矩形形状等)に形成されたものを用いることも可能である。
In each of the above embodiments, the light emitting chip 22 of the
10、110、210、310 発光ダイオード
12 発光チップ
14、114、214、314 封止部材
14a、114a、214a、314Aa 前面
14aA、114aA、214aA 曲面部
14aB 平面部
16 リードフレーム
16a 凹部
16b 端子部
30 支持基板
32 ランプボディ
32a 前端開口部
34 インナレンズ
34a、314Bb 後面
34b、314Ba 前面
34c、34d タブ
34s プリズム状レンズ素子
36 アウタレンズ
36s 拡散レンズ素子
50 車両用灯具
114aB、214aB 偏向出射部
124、224 円弧状階段部
124A 内側斜面部
124B、224b 外側斜面部
314A 封止部材本体
314Aa1 ドーム部
314B カバー部材
314Bb1 ドーム状凹部
314Bc 弾性脚部
Ax 光軸
C1 凹曲線
C2、C3、C4、C5 凸曲線
O 発光中心
10, 110, 210, 310
Claims (4)
上記封止部材の前面に曲面部が形成されており、
この曲面部の、上記光軸を含む第1の平面に沿った断面形状が、上記光軸近傍に凹曲線が配置されるとともに該凹曲線の両側に凸曲線が配置されてなる波形曲線で構成されており、
上記曲面部の、上記光軸と平行でかつ上記第1の平面と直交する第2の平面に沿った断面形状が、凸曲線で構成されている、ことを特徴とする発光ダイオード。 In a light emitting diode comprising: a light emitting chip disposed on a predetermined optical axis; and a transparent sealing member that seals the light emitting chip from the front side in the optical axis direction.
A curved surface is formed on the front surface of the sealing member,
The cross-sectional shape of the curved surface portion along the first plane including the optical axis is composed of a waveform curve in which concave curves are arranged in the vicinity of the optical axis and convex curves are arranged on both sides of the concave curve. Has been
A light-emitting diode, wherein a cross-sectional shape of the curved surface portion along a second plane parallel to the optical axis and orthogonal to the first plane is formed by a convex curve.
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