JP2011108925A - 発光モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基板の上に発光素子が配置されてなる発光モジュールであって、前記発光モジュールに、前記発光素子からの光を受光する光検出素子と、前記光検出素子の周囲において該光検出素子を取り囲むように形成された遮光部材とが設けられたものである。この遮光部材は、前記発光素子からの放射光が通過可能な開口が設けられていることを特徴とする。また、遮光部材が、発光モジュールに、前記発光素子からの光を受光する光検出素子と、前記光検出素子及び前記発光素子を取り囲むように形成された遮光部材とが設けられ他ものからなる場合は、遮光部材に、前記発光素子からの放射光が当該発光モジュールの外部に通過可能な開口が設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
この光照射装置おいて、発光モジュール91には多数のLED91aが配置されて構成されており、基板92上にLED91aが敷き詰められるように配置されている。光照射装置には、LED91aの各々に対してON/OFFを切り替える電源装置(不図示)が具備されており、ワークWの形状や照射すべき領域に合わせて、点灯領域が選択、指定されて、電源装置よりLED91aの個々に対して電力が供給される。
ここでのワークWは、例えば液晶パネル基板である。この場合、2枚のガラス基板93の間にシール剤94が所定の画枠に沿って矩形形状に形成され、その画枠内に液晶が充填されて構成されている。ガラス基板93に挟まれたシール剤94の矩形形状に対応した位置にあるLED91aにのみ電力が供給され、これが点灯することで、シール剤94が照射され、硬化する。
しかしながら、このような方法では、ワークの処理中に照度を検出することができないことはもちろん、1個ずつLEDの照度を検出するため、時間的ロスが大きく、作業効率が悪いという問題がある。
発光モジュールと対向する位置には、LEDからの光が照射されるワークが配置されるが、ワークに光を照射した際、ワークに入射した光の一部が発光モジュールに向けて反射されることがある。この戻り光が光検出素子に入射することがあり、光検出素子はLED素子の放射光を正確に検出することができなくなる。
また、多数のLEDが同一面内に配置された発光モジュールの場合、本来検出すべきでない他のLED素子からの放射光が光検出素子に入射することは避けられない。特に、LED素子から放射される光の波長域が同じである場合、特定のLED素子から放射された光のみを検出することは困難である。
(1)
基板の上に発光素子が配置されてなる発光モジュールであって、
前記発光モジュールに、前記発光素子からの光を受光する光検出素子と、前記光検出素子の周囲において該光検出素子を取り囲むように形成された遮光部材とが設けられ、
前記遮光部材は、前記発光素子からの放射光が通過可能な開口が設けられていることを特徴とする。
また、基板の上に発光素子が配置されてなる発光モジュールであって、
前記発光モジュールに、前記発光素子からの光を受光する光検出素子と、前記光検出素子及び前記発光素子を取り囲むように形成された遮光部材とが設けられ、
前記遮光部材に、前記発光素子からの放射光が当該発光モジュールの外部に通過可能な開口が設けられていることを特徴とする。
また、基板の上に発光素子が配置されてなる発光モジュールであって、
前記基板には深さ方向に伸びる有底穴が設けられ、該有底穴の内部に、前記発光素子及び、当該発光素子からの光を受光する光検出素子が配置され、
前記有底穴の開口を塞ぐ遮光部材が設けられてなり、
前記遮光部材に、前記発光素子からの放射光が通過可能な開口が設けられていることを特徴とする。
また、上記第3又は第4の発明に係る発光モジュールであって、
前記発光素子が透光性レンズ体の内部に配置されてなり、
前記透光性レンズ体の頂部が、前記遮光部材の開口から突出していることを特徴とする。
前記発光モジュールに、前記発光素子からの光を受光する光検出素子と、前記光検出素子の周囲において、該光検出素子を取り囲むように形成された遮光部材とが設けられ、
前記遮光部材は、前記光検出素子を樹脂部材に埋設し、該樹脂部材上に前記発光素子からの放射光が通過可能な開口を設けて形成した遮光性の膜からなる
ことを特徴とする。
図1〜図2を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1は本発明の発光モジュールを使用した光照射装置の構造を説明する図であり、(a)は光源部を構成する発光モジュールを正面から見た図、(b)は横断面図である。
図2は、図1中の発光モジュールの一部を拡大して示す説明図であり、(a)は正面図、(b)は横断面図である。図2では、説明を容易にするため、発光モジュールの1つの発光素子を取出して図示し、(b)では基板を下側、発光素子を上側として図示する。この発光素子における中心光線の進行方向は、同図においてZ方向と一致する。
発光モジュール10は、不図示の配線パターンが形成されたガラスエポキシ樹脂などの絶縁性材料よりなる基板11上に、ほぼ同一波長域の光を放射する発光素子20が多数配置されて構成されたものであり、複数の発光素子20の各々には、その近傍に光検出素子21がそれぞれ配置されている。なお、ここで言う同一波長の光とは各発光素子20からの放射光が混合されることで互いに光を補うことができる程度であれば、ばらつきを有するものであっても構わないものであり、スペクトル分布が完全に一致することを意味するものではない。
発光素子20は、例えばLEDである。
光検出素子21は、例えばシリコン、化合物半導体により形成されたフォトダイオードであり、発光素子20が放射する光の波長に合わせて薄膜の材質や膜厚等の構成が選択されたものである。例えば、発光素子20が波長350〜450nmの光を放射する場合には、光検出素子21は波長330〜470nmの範囲に感度を有するものが好ましい。各光検出素子21は光を検出すると電流値に変換し、光照射装置に設けられた制御部(不図示)に送信する。制御部においては、各発光素子20から放射される光量が所定の値となるよう、フィードバック制御を行う。
基板11には、個々の光検出素子21の周囲に、各光検出素子21を取り囲むように形成された略箱状の遮光部材30が、光検出素子21毎に具備されている。この遮光部材30は、発光素子20が放射する光の波長域の光に対して、反射もしくは吸収特性を備えた材質により構成されており、すなわち、遮光性を備えたものである。遮光部材30における発光素子20側の一面には、この発光素子20からの放射光が通過可能な開口301が形成されている。
また、この実施形態のように、同一波長域の光を放射する発光素子が同じ面内に多数具備された発光モジュールであっても、遮光部材には特定の発光素子側にのみ開口が形成されたものであるため、他の発光素子からの放射光を遮光することができる。
なお、壁部の一部にのみ開口が形成された場合、図2で示すように光検出素子の中心(OPD)と発光素子20左右方向の端部を結ぶ仮想線Aに沿うように開口301を設けると、特定の発光素子20から入射可能な光を過不足なく受光することができて好適である。
図3は、本発明の他の実施形態を説明する発光モジュールの要部を拡大して示す断面図である。図3に示す発光モジュールが備える構成要素のうち、図1〜図2に示す発光モジュールが備える構成要素と同様のものについては、同じ符号を付し、詳細説明を省略する。
この実施形態に係る発光素子20、光検出素子21及び遮光部材30に係る構成については上記実施形態1と同様であり、すなわち、光検出素子21には、外乱光が遮光部材30により遮光され、検出する予定の発光素子20(以下、「特定の発光素子」ともいう。)から放射された光が通過可能な構成を備えている。従って、上記実施形態と同様に、光検出素子21は、特定の発光素子20以外からの光、すなわち外乱光からの影響を受けることなく、確実に特定の発光素子20からの光を検出できるという効果を備えている。
なお、このような発光モジュール10において、複数の光検出素子21を用いる場合は、透明な樹脂部材23を光検出素子21とその検出対象である発光素子毎に独立して形成し、空間的に分離して設けることが望ましい。
更に、本発明の他の実施形態について説明する。図4は、本発明にかかる他の実施形態を説明する光照射装置の説明図であり(a)正面図および(b)発光素子および光検出素子を通過する線分で切断した断面図である。また、図5はこの光照射装置における発光モジュールを取り出して説明する(a)正面図、(b)横断面図である。なお図4、図5に示す光照射装置または発光モジュールが備える構成要素のうち、図1〜図3に示す光照射装置または発光モジュールが備える構成要素と同様のものについては、同じ符号を付し、詳細説明を省略する。
図4に示す光照射装置において、複数の発光モジュール10がステージSに固定されて取り付けられることにより面状の光源部を構成している。
発光モジュール10における基板11には、発光素子20および光検出素子21が1個ずつ配置されており、光検出素子21の各々は、この光検出素子21が検出する予定の発光素子20と共に、それぞれ遮光部材31によって覆われている。
この遮光部材31は、基板11の周縁部において基板11上に突出するよう形成された側壁面311と、発光素子20から出射される光の中心光線(L)の進行方向側(Z方向)に配置された遮光部312とを備えて構成されており、遮光部312における発光素子20の直上には、発光素子20から放射された光が発光モジュール10の外部に出射できるよう、かかる放射光が通過可能な開口310が形成されている。
なお、このような発光モジュールにおいては、遮光部材31の内面が光反射性を備えている場合には、発光素子20から出た光が遮光部材31の内部で反射が繰り返されるため、発光素子20からの放射光がわずかなものであっても、光検出素子21に入射する確率が高まり、検出精度を向上させることができる。よって、フィードバック制御する際、精度を向上することができるようになる。
また、このよう発光素子20と光検出素子21の両方とが遮光部材31によって覆われる場合には、発光素子20から放射された光のうち、利用可能な光は遮光部材31に阻害されることなく出射されるが、ワークに対して角度成分が大きく利用できない光は、遮光部材31の内部に入射して外部に放射されないようになる。よって、迷光を防止できるという効果がある。
図6は、更に異なる実施形態であり、同図は発光モジュールの正面図である。この実施形態4は、上記実施形態3のものに類似するものであり、先に説明した構成要素と同様の構成要素については図1〜図5で用いた符号と同じ符号を付して詳細説明を省略する。
発光素子20は透光性樹脂からなるレンズ体23にモールドされており、一体的に構成されたものである。レンズ体23は、例えば、形状としては、全体は略円柱状であり、頂部においては例えば球面状に形成されている。また材質は、屈折率が1.4以上の材料よりなるものが好適であり、具体的には、透明アクリル(PMMA:ポリメチルメタクリレート)樹脂およびポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などを好適に用いることができる。また、樹脂のほかにも石英等のガラス材を用いることも可能である。ガラス材を使用する場合は、予めこれをレンズ形状に成形しておき、発光素子を樹脂で封止したのち、かかるレンズをかぶせる構成とすればよい。
このような屈折率が1.4以上の材質を用いたレンズ体23によれば、表面において空気層との屈折率の違いで境界反射を生じ、レンズ体23の胴部において反射が繰り返され、頂部に向かって効率よく光を導くことができる。
従って、特定の発光素子20以外からもたらされる外乱光については、光検出素子21の全体が遮光部材31で覆われているため、光検出素子21に入射することがなく、発光素子20の光量を精度よく検出することができる。
図7は、更に他の実施形態を説明する(a)発光モジュールの正面図、(b)(a)におけるM−M矢視断面図であり、同図においては発光モジュールを2つ並べた例で示している。この実施形態の説明においては、光照射装置の全体構成は図示を省略している。
図7において、基板11A,11Bは、発光素子20A,20B及び光検出素子21A,21Bよりも厚みが大きく、中央部分に発光素子20A,20B及び光検出素子21A,21Bを収容可能な有底穴110A,110Bが形成されている。
同図に示すように、発光モジュール10における発光素子20A及び光検出素子21Aは、この有底穴110Aの底面部分に配置されており基板11Aの縁部111Aが遮光用の側壁面として機能し、光検出素子21Aには同じ空間に配置された特定の発光素子20Aからの放射光のみが入射することができるが、隣接する発光素子20Bの光が入射できないようになっている。また、これと隣接する光照射モジュール10Bにおいても同様に、基板11Bに有底穴110Bが形成されることにより縁部111Bが遮光用の側壁面として機能し、光検出素子21Bには同じ空間に配置された特定の発光素子20Bからの放射光のみが入射することができて隣接する発光素子20Aの光が入射できないようになっている。
また更に、光検出素子21A,21Bの各々上部には、それぞれ基板縁部111A,111Bの上面部分と連続的に形成された遮光部材312A,312Bが設けられており、対面方向からの光を遮光できるようになっている。なおこの遮光部材312A,312Bは、発光素子20から放射された光が発光モジュール10の外部に出射できるよう、放射光が通過可能な開口を備えている。
なお、このような本実施形態に係る発光モジュール10A,10Bによれば、基板11A,11Bにより遮光部材の一部機能が具備されるため、部品点数が少なくて済むようになる。
以下、このような例について説明する。
図8は、他の実施形態を説明する発光モジュールの(a)正面図、(b)(a)におけるM−M矢視断面図である。なお図8では発光モジュール10A,10Bを2つ並べて図示し、図7で説明した構成要件と同じものについては同じ符号を用いて説明し、詳細説明については省略する。
基板11A,11Bには、それぞれ4つの発光素子20A,20Bが等間隔に離間して配置されており、その中心部分に1つの光検出素子21A,21Bが配置されている。
発光モジュール10Aにおいては、4個の発光素子20Aからの光量を代表して1個の光検出素子21Aで検出する。また、隣接する発光モジュール10Bにおいてもまた、4個の発光素子20Bの光を1個の光検出素子21Bにより検出する。
光検出素子21A,21Bの各々周囲には、基板11A,11BからZ方向に突設するように遮光部材32A,32B設けられている。この遮光部材32A,32Bは、4本の支柱321A,321Bとこれにより支持された板状の遮光部322A,322Bとにより構成されている。
この例においては、発光モジュール10Aと、これに隣接する発光モジュール10Bとは、両者の境界線を軸として、発光素子20A,20Bが対称となるよう配置されており、光検出素子21Aは近接する特定の発光素子20Aからの放射光を受光できるが、隣接した基板11Bに配置された発光素子20Bからの放射光は発光素子20Aによって遮光されるため、入射されないようになっている。
従って、発光モジュール10Aにおいて光検出素子21Aは、迷光などの影響を受けることなく発光素子20Aの光量を検出することができ、これに隣接する発光モジュール10Bにおいても、光検出素子21Bは特定の4つの発光素子20Bの光量を精度よく検出することができる。
図9は更に他の実施形態を説明する図であり、(a)発光モジュールの正面図、(b)(a)におけるM−M矢視断面図である。この実施形態は1つの基板に複数の発光素子を備えたものであり、この点で実施形態5と類似している。なお先に図1〜図8において説明した構成要素と同様の構成要素については、同じ符号を付して、詳細説明を省略する。
発光素子20A,20Bは発光モジュール毎に4つ具備されており、等間隔に離間して配置されている。光検出素子21A,21Bはそれぞれ2つ具備されている。
基板11の周縁部には、Z方向に突出するように側壁部331A,331Bが形成されており、その上部にX−Y平面方向に伸びる遮光部332A,332Bが形成され、遮光部材33A,33Bが構成されている。
この遮光部332A,332Bには、発光素子20の配置状態に応じて4つの開口333A,333Bが形成されており、これにより、各発光素子20A,20Bからの放射された光が開口333A,333Bを通じて出射可能に構成されている。なお同図(a)の正面図において理解されるよう、各発光モジュール10A,10Bを光の出射方向から見た場合、光検出素子21A,21Bが見えないよう遮光部332A,332Bで覆うことが望ましい。
この結果、光照射モジュール10Aにおいては、遮光部材33Aの内部において発光素子20Aから放射された光のみが光検出素子21Aに入射することができ、対面方向からの光や、隣接する発光モジュール10Bからの光は入射することができない。従って、光検出素子21Aは確実に遮光部材33A内に配置された発光素子20Aからの光のみを受光することになるため、精度のよいフィードバック制御が可能となる。
また、これらの実施形態においても、適宜変更が可能であり、発光素子の各々にレンズ体を設けることも可能であり、発光素子と光検出素子とを同一の透明な樹脂部材にモールドすることも可能である。
更に、本発明の他の実施形態について、図10を参照して説明する。図10は、本発明の他の実施形態を説明する(a)発光モジュールの正面図、(b)(a)におけるM−M矢視断面図である。
同図で示すように、1つの基板11の内部に複数の、この例では4つの発光素子20が配置されている。発光素子20は各々透明な樹脂で構成されたレンズ体23の内部に埋設されて構成されており、発光素子20から放射された光はレンズ体23の内部を透過して各々の頂部に形成された概略球面状の出射部から出射される。
基板11の周囲には、光出射方向に伸びる筒部341を備えており、基板11の外部からの光はこの筒部341によって遮光される構造になっている。この例においては、筒部341内面は反射面を構成しており、発光素子20の各々から放射された光は、筒部341の上部341a内面で反射が繰り返されることで混合され、光出射部342より出射されるようになる。このような発光モジュール10によれば、複数の発光素子20からの光を混合することで1つの面状光源を形成することができるため、発光素子20の個々の特性、例えば、劣化特性などの影響を小さくおさえることができるようになる。
遮光部343には、発光素子20の位置に対応して開口が形成されて開口344が設けられて形成されており、レンズ体23は頂部が開口344よりも突出して設けられている。発光素子20から放射された光は、レンズ体23内部を透過しながら頂部に向かって導光されるため、遮光部343に阻害されることなく出射できる。
一方、発光モジュール10の外部からの光は、筒部341および遮光部342からなる遮光部材34によって遮光され、光検出素子21に入射することができない。従って、光検出素子21は外乱光による影響を受けることなく、筒部341の内部空間において放射された光のみを検出することができ、確実に特定の発光素子からの光を受光することができる。
更に、図11は他の実施形態を説明する図であり、本発明の他の実施形態にかかる(a)発光モジュールの正面図、(b)(a)におけるM−M矢視断面図である。なお先に図1〜図10において説明した構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細説明を省略する。
この実施形態では、単位毎に区分された例えば5つの発光素子20が基板11に配置されている。基板11の周囲は、先に図10で説明した実施形態と同様、光出射方向に伸びる筒部341が設けられている。発光素子20はそれぞれ、略おわん型に形成されたレンズ体24の内部にモールドされて配置されている。このレンズ体24は、材質としては屈折率が1.4以上の材料よりなるものが好適であり、具体的には、透明アクリル(PMMA:ポリメチルメタクリレート)樹脂およびポリカーボネート樹脂シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などが好ましい。このような材質を用いると、表面において空気層との屈折率の違いで境界反射を生じ、レンズ体24の胴部において反射が繰り返され、頂部に向かって効率よく光が導かれる。また、ここではレンズを構成する材質として樹脂を列挙したが、石英などのガラス材を使用しても、もちろん構わない。
レンズ体24の曲面部分241は、例えば、発光素子20の位置に第一焦点を有するような回転放物面からなり、発光素子20から放射された光が、当該レンズ体24内部を通過して回転放物面に入射すると界面で光出射方向(Z方向)に向かって反射され、発光素子20から出射される光の中心光線(L)に沿って平行光を形成する。またレンズ体24の中央部には球面部242を備えており、発光素子から放射された光をZ軸方向に平行な光に変換して出射するものとなっている。
また、発光素子の前方(光出射側)に適宜の光学系を配置する場合には、光を混合、重畳させて均一を図ることも可能であり、複数の発光素子を同じ回路で出力調整することもできる。
図12は、本発明の他の実施形態を説明する(a)発光モジュールの正面図、(b)横断面図である。なお先に図1〜図11において説明した構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細説明を省略する。
基板11上に発光素子20が配置されており、この発光素子20に隣接するように光検出素子21が配置されている。光検出素子21は、発光素子20からの放射光に対し、透過性を有する樹脂部材351によって全体が埋設されており、該樹脂部材351の表面に遮光性を有する遮光膜352が形成されている。樹脂部材351は、発光素子からの放射光に対し透過性を有する樹脂材料によって構成され、遮光膜352は例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム、銀ペーストなど、光検出素子21の感度域の波長帯の光に対し遮光特性を備えたものであれば適宜の部材を用いることができる。
この透明の樹脂部材351における発光素子20側の一面には、遮光膜352が形成されていない光透過部353が構成されており、発光素子20からの光が通過可能になっている。このようにフィルムやペースト状の遮光膜を用い、遮光部材35を形成することも可能である。
このような本実施形態に係る発光モジュールによれば、フィルムの貼り付けやペースト塗布という簡単な作業で遮光部材を配置することができるので、簡単かつ少ない工程数でありながら、高精度のフィードバックモジュールを作製することができるといった効果が奏される。
図13は、更に本発明の他の実施形態を説明する(a)発光モジュールの正面図、(b)横断面図である。この実施形態は、上記実施形態10と類似し、光検出素子が光透過性の樹脂部材に埋設されたものである。図13の説明において、図12において説明した構成と同じ構成については同じ符号を用いて説明し、詳細説明を省略する。
基板11上には発光素子20の近傍に光検出素子21とが隣あって配置されている。同図に示すように光検出素子21および発光素子20は一体的に形成された樹脂部材351の内部に埋設されており、光検出素子21の周囲を取り囲む部分にのみ遮光膜352が形成されている。
11 基板
110 有底穴
111 縁部
20 発光素子
21 光検出素子
20A,20B 発光素子
21A,21B 光検出素子
22 樹脂部材
23 レンズ体
24 レンズ体
241 曲面部分
242 球面部
30 遮光部材
301 開口
31 遮光部材
310 開口
311 側壁面
312 遮光部
32A,32B 遮光部材
321A,321B 支柱
322A,322B 遮光部
33 遮光部材
331 側壁部
332 遮光部
333 開口
34 遮光部材
341 筒部
342 光出射部
343 遮光部
344 開口
35 遮光部材
351 樹脂部材
352 遮光膜
353 光透過部
S ステージ
W ワーク
Claims (6)
- 基板の上に発光素子が配置されてなる発光モジュールであって、
前記発光モジュールに、前記発光素子からの光を受光する光検出素子と、前記光検出素子の周囲において該光検出素子を取り囲むように形成された遮光部材とが設けられ、
前記遮光部材は、前記発光素子からの放射光が通過可能な開口が設けられている
ことを特徴とする発光モジュール。 - 基板の上に発光素子が配置されてなる発光モジュールであって、
前記発光モジュールに、前記発光素子からの光を受光する光検出素子と、前記光検出素子及び前記発光素子を取り囲むように形成された遮光部材とが設けられ、
前記遮光部材に、前記発光素子からの放射光が当該発光モジュールの外部に通過可能な開口が設けられている
ことを特徴とする発光モジュール。 - 基板の上に発光素子が配置されてなる発光モジュールであって、
前記基板には深さ方向に伸びる有底穴が設けられ、該有底穴の内部に、前記発光素子及び、当該発光素子からの光を受光する光検出素子が配置され、
前記有底穴の開口を塞ぐ遮光部材が設けられてなり、
前記遮光部材に、前記発光素子からの放射光が通過可能な開口が設けられている
ことを特徴とする発光モジュール。 - 前記発光素子が透光性レンズ体の内部に配置されてなり、
前記透光性レンズ体の頂部が、前記遮光部材の開口から突出している
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の発光モジュール。 - 基板の上に発光素子が配置されてなる発光モジュールであって、
前記発光モジュールに、前記発光素子からの光を受光する光検出素子と、前記光検出素子の周囲において、該光検出素子を取り囲むように形成された遮光部材とが設けられ、
前記遮光部材は、前記光検出素子を樹脂部材に埋設し、該樹脂部材上に前記発光素子からの放射光が通過可能な開口を設けて形成した遮光性の膜からなる
ことを特徴とする発光モジュール。 - 前記樹脂部材に、前記発光素子が埋設されている
ことを特徴とする請求項5に記載の発光モジュール。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009263902A JP2011108925A (ja) | 2009-11-19 | 2009-11-19 | 発光モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
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