JP2012169507A - Led light-emitting device and electronic apparatus - Google Patents

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Takahiro Ito
孝浩 伊藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the deterioration of an appearance of an LED light-emitting device (1) and a mobile phone (100) mounted with the same, when the LED light-emitting portion is looked from the outside, by making coloring of a fluorescent body containing portion (12) inside hard to be observed.SOLUTION: A lens (20) is provided on a front surface of an LED light-emitting portion (10). A large number of corner cube prisms (30) are provided on a light incident surface (21) opposed to the LED light-emitting portion (10) of the lens (20). When looking the LED light-emitting portion (10) from an emitting surface (25) of the lens (20) through the lens (20), a fluorescent body containing portion (12) is reflected by the corner cube prisms (30) and becomes hard to be observed. On the other hand, light emitted from the LED light-emitting portion (10) is incident from the corner cube prisms (30), and emitted from the emitting surface (25) to illuminate.

Description

本発明は、発光源に発光ダイオード(以下、LEDという。)などの発光素子を用いた発光装置、特に、携帯電話用カメラやデジタルカメラおよびコンパクトカメラなどの電子機器に搭載した小型撮影機器のカメラ照明用に搭載された発光装置に関する。   The present invention relates to a light-emitting device using a light-emitting element such as a light-emitting diode (hereinafter referred to as LED) as a light-emitting source. The present invention relates to a light emitting device mounted for illumination.

従来から、コンパクトカメラなどの撮影機器には、ストロボなどの発光装置が備えられている。近年では、携帯電話機のカメラ照明用およびストロボ光源としてLEDが用いられている。このLEDが発光素子として搭載された発光装置は、例えば特許文献1に開示されている。   Conventionally, a photographing device such as a compact camera is provided with a light emitting device such as a strobe. In recent years, LEDs have been used for camera lighting and strobe light sources of mobile phones. A light emitting device in which this LED is mounted as a light emitting element is disclosed in Patent Document 1, for example.

図10および図11は、特許文献1に記載の発光装置を示すものである。特許文献1の発光装置100は、基板200と、基板200上に配置されたLEDチップ300と、リフレクタ400が一体に構成されたレンズ保持部600とレンズ500とを備える。   10 and 11 show a light emitting device described in Patent Document 1. FIG. The light emitting device 100 of Patent Document 1 includes a substrate 200, an LED chip 300 disposed on the substrate 200, a lens holding unit 600 in which a reflector 400 is integrally formed, and a lens 500.

LEDチップ300は、図11に示すように凹面状反射鏡380を有する第2のLEDパッケージ370と、その凹面状反射鏡の上に設けた回路基板310と、回路基板310の照射方向側の表面(上側)に搭載した青色の発光素子320および第1のLEDパッケージ350と、回路基板裏面(下側)に搭載し凹面状反射鏡に対向する赤色の発光素子330を有する。青色の発光素子320は、YAG蛍光体を含有する蛍光体塗布領域360にて覆われている。また、回路基板には開口部390を設け、赤色の発光素子330から発した光は凹面状反射鏡380にて反射し、開口部390から青色の発光素子側に導く。これにより、青色の発光素子からの光と、青色の発光素子を吸収し黄色の光を発光する蛍光体塗布領域からの光の混色による白色発光に、さらに、赤色発光素子の光を混合して照射することができる。赤色発光の光を青みを帯びた照射面に照射することで、照射面全体の色温度や色ムラを改善することを記載している。   As shown in FIG. 11, the LED chip 300 includes a second LED package 370 having a concave reflecting mirror 380, a circuit board 310 provided on the concave reflecting mirror, and a surface of the circuit board 310 on the irradiation direction side. It has a blue light emitting element 320 and a first LED package 350 mounted on the (upper side), and a red light emitting element 330 mounted on the back side (lower side) of the circuit board and facing the concave reflecting mirror. The blue light emitting element 320 is covered with a phosphor coating region 360 containing a YAG phosphor. The circuit board is provided with an opening 390, and light emitted from the red light emitting element 330 is reflected by the concave reflecting mirror 380 and guided from the opening 390 to the blue light emitting element side. As a result, the light emitted from the blue light-emitting element and the light emitted from the phosphor-coated region that absorbs the blue light-emitting element and emits yellow light are mixed with white light, and the light from the red light-emitting element is further mixed. Can be irradiated. It is described that the color temperature and the color unevenness of the entire irradiated surface are improved by irradiating the irradiated surface with bluish red light.

特開2010−192582号公報JP 2010-192582 A

しかしながら、青色発光素子から発せられた光と蛍光体塗布領域からの光の混色により得られる白色光による照射面の色ムラは改善されるものの、上記したLED発光装置は、周囲光によって黄色に見える。この黄色は、蛍光体塗布領域の蛍光体の色であり、デジタルカメラや携帯電話機の本体ケースのデザインによっては、本体ケースの色とLED発光装置の黄色(蛍光体色)の色がミスマッチなため、外観上見栄えが悪く、美観を損ねることがある。   However, although the color unevenness of the irradiated surface by the white light obtained by the color mixture of the light emitted from the blue light emitting element and the light from the phosphor coating region is improved, the above LED light emitting device looks yellow due to the ambient light. . This yellow color is the phosphor color in the phosphor coating area. Depending on the design of the main body case of the digital camera or mobile phone, the color of the main body case and the yellow color (phosphor color) of the LED light-emitting device may be mismatched. , Appearance is unsatisfactory and may detract from aesthetics.

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、封止樹脂部に蛍光体を含有させた白色発光可能なLED発光装置において、この封止樹脂部の着色によってLED発光装置全体の美観が損なわれないLED発光装置およびこの発光装置がカメラ照明用に搭載された電子機器を、提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems. In an LED light-emitting device capable of emitting white light in which a phosphor is contained in a sealing resin portion, the appearance of the LED light-emitting device as a whole is impaired by the coloring of the sealing resin portion. It is an object of the present invention to provide an LED light emitting device that is not used and an electronic device in which the light emitting device is mounted for camera illumination.

上記目的を達成するため、本発明のLED発光装置は、次の点を最も主要な特徴とする
基板(13)と、
前記基板(13)上に配置されるLED発光部(10)と、
前記LED発光部(10)の上に配置される樹脂レンズ(20)と、
前記LED発光部(10)とレンズ(20)の間であって、前記レンズ(20)に接する空気層(16)と、を備え、
前記LED発光部(10)には蛍光体を添加した封止樹脂部(12)が形成され、
前記レンズには、前記LED発光部(10)の上面(14)と対向する位置に、前記LED発光部上面(14)の投影面積よりも大きな投影面積を有する入光面(21)と、入光面(21)に連続する傾斜面(23)を有し、
前記入光面(21)は、コーナーキューブアレイ(22)の凹凸面を有し、
前記傾斜面(23)は、前記LED発光部(10)の発光中心軸を通る平面と鋭角に交差する接線を有する反射面(24)を備える。
In order to achieve the above object, an LED light-emitting device of the present invention includes a substrate (13) having the following main features:
An LED light emitting section (10) disposed on the substrate (13);
A resin lens (20) disposed on the LED light emitting unit (10);
An air layer (16) between the LED light emitting unit (10) and the lens (20) and in contact with the lens (20);
The LED light emitting part (10) is formed with a sealing resin part (12) to which a phosphor is added,
The lens includes a light incident surface (21) having a projected area larger than the projected area of the LED light emitting unit upper surface (14) at a position facing the upper surface (14) of the LED light emitting unit (10). Having an inclined surface (23) continuous to the optical surface (21);
The light incident surface (21) has an uneven surface of a corner cube array (22),
The inclined surface (23) includes a reflective surface (24) having a tangent line that intersects an acute angle with a plane passing through the light emission central axis of the LED light emitting unit (10).

上記した発明によれば、LED発光部からの照射光を照射すると共に、外部から封止樹脂を観察され難くして封止樹脂部の着色によって美観が損なわれないLED発光装置を提供することができるという効果が得られる。   According to the above-described invention, it is possible to provide an LED light-emitting device that irradiates the irradiation light from the LED light-emitting portion, makes it difficult to observe the sealing resin from the outside, and does not impair the beauty by coloring the sealing resin portion. The effect that it can be obtained.

また、LED発光装置(1)は、前記コーナーキューブアレイ(22)は、三つの面からなり互いに二つ面が直角を成しているコーナーキューブプリズム(30)が整列しており、
前記レンズ(20)の反射面(24)は、空気層に接しており、複数の楕円面系の多数を接続した曲面であることを特徴とする。
Further, in the LED light emitting device (1), the corner cube array (22) includes a corner cube prism (30) having three surfaces and two surfaces forming a right angle with each other.
The reflecting surface (24) of the lens (20) is in contact with the air layer and is a curved surface connecting a plurality of ellipsoidal systems.

この発明によれば、整列したコーナーキューブプリズムの何れかの面から入射した光の一部を反射面にて所望の方向に再反射することができ、LED発光部から照射された光の利用効率を高めることができる、という利点がある。   According to the present invention, a part of light incident from any surface of the aligned corner cube prism can be re-reflected in a desired direction by the reflecting surface, and the utilization efficiency of the light emitted from the LED light emitting unit There is an advantage that can be increased.

本発明の照明付き電子機器は、上記したいずれかのLED発光装置(1)を搭載した電子機器(100)であって、前記レンズ(20)には、前記入光面(21)と対向する平坦出射面(25)を有し、前記電子機器(100)は開口部(104)を備え、当該開口部(104)に前記レンズ(20)が嵌合していることを特徴とする。   The illuminated electronic device of the present invention is an electronic device (100) equipped with any of the LED light emitting devices (1) described above, and faces the light incident surface (21) to the lens (20). The electronic device (100) includes a flat emission surface (25), and includes an opening (104), and the lens (20) is fitted in the opening (104).

この発明によれば、外部からLED発光装置を観察しても、レンズを介して封止樹脂を観察され難くして、封止樹脂部の着色により電子機器全体の美観が損なわれることがない電子機器を提供することができるという、という利点がある。   According to the present invention, even when the LED light emitting device is observed from the outside, the sealing resin is hardly observed through the lens, and the aesthetic appearance of the entire electronic device is not impaired by the coloring of the sealing resin portion. There is an advantage that equipment can be provided.

本発明によれば、LED発光部からの照射光を照射すると共に、外部から封止樹脂を観察され難くすることができるという効果が得られる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while irradiating the irradiation light from a LED light emission part, the effect that it is hard to observe sealing resin from the outside is acquired.

図1は第1の実施の形態のLED発光装置を設けた電子機器の一例を示す携帯電話機の概略正面図および背面図である。FIG. 1 is a schematic front view and rear view of a mobile phone showing an example of an electronic apparatus provided with the LED light emitting device of the first embodiment. 図2は図1のLED発光装置を用いたカメラ用照明を示す概略斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view showing camera illumination using the LED light emitting device of FIG. 図3は図1の携帯電話機にLED発光装置が取付られた状態を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state where an LED light emitting device is attached to the mobile phone of FIG. 図4は図1のLED発光装置を説明する概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the LED light emitting device of FIG. 図5はコーナキューブアレイの一部を面実装LED側から見た概略斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view of a part of the corner cube array as seen from the surface-mounted LED side. 図6はコーナキューブプリズムを拡大して説明する概略斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view illustrating an enlarged corner cube prism. 図7は、面実装LEDから出射した光線についてシュミュレーションを行なったときの光路を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an optical path when a simulation is performed on a light beam emitted from a surface-mounted LED. 図8は、シュミレーションに用いた面実装LEDの指向特性を示す配光パターンを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a light distribution pattern showing the directivity characteristics of the surface-mounted LED used for the simulation. 図9は、他の実施の形態のLED発光装置を示す概略断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an LED light-emitting device according to another embodiment. 従来の発光装置の説明図で、(a)は概略正面図、(b)は概略断面図である。It is explanatory drawing of the conventional light-emitting device, (a) is a schematic front view, (b) is a schematic sectional drawing. 従来のLEDの説明図で、(a)は概略正面図、(b)は概略断面図である。It is explanatory drawing of the conventional LED, (a) is a schematic front view, (b) is a schematic sectional drawing.

以下、本発明の一実施形態である灯具について図1〜図9を参照しながら説明する。   Hereinafter, the lamp which is one Embodiment of this invention is demonstrated, referring FIGS.

図1は本発明のLED発光装置を設けた電子機器の一例を示す携帯電話機の概略正面図および背面図、図2は図1のLED発光装置を用いたカメラ用照明を示す概略斜視図。図3は図1の携帯電話機にLED発光装置が取付られた状態を示す概略断面図である。   FIG. 1 is a schematic front view and a rear view of a mobile phone showing an example of an electronic device provided with the LED light emitting device of the present invention, and FIG. 2 is a schematic perspective view showing camera illumination using the LED light emitting device of FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state where an LED light emitting device is attached to the mobile phone of FIG.

本発明に係るLED発光装置1は、例えば携帯電話機100のカメラ102を用いた撮影の際に用いるカメラ用照明101として用いる。図1に示すように携帯電話機100は、表側に液晶表示装置などからなる表示部と数字キー等の操作ボタン部を備え、背面側にカメラ102とカメラ用照明101を備える。カメラ用照明101は、カメラのレンズ周囲、特にカメラ102のレンズの斜め上方に横長に設ける。   The LED light-emitting device 1 according to the present invention is used as camera illumination 101 that is used, for example, when photographing using the camera 102 of the mobile phone 100. As shown in FIG. 1, the mobile phone 100 includes a display unit made up of a liquid crystal display device and the like on the front side and operation button units such as numeric keys, and a camera 102 and camera illumination 101 on the back side. The camera illumination 101 is provided in a landscape orientation around the camera lens, particularly obliquely above the camera 102 lens.

カメラ用照明101は、図2及び図3に示すように透明な樹脂材料により形成されるレンズ20を備えたLED発光装置10およびLED発光装置をストロボ光源として瞬時点灯および/または照明用光源として連続点灯する点灯制御回路40からなる。点灯制御回路40は、LED発光装置10の実装基板13の裏面に近接して設けられる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the camera illumination 101 includes an LED light-emitting device 10 including a lens 20 formed of a transparent resin material and the LED light-emitting device as a strobe light source for instantaneous lighting and / or continuous illumination as a light source. The lighting control circuit 40 is turned on. The lighting control circuit 40 is provided close to the back surface of the mounting substrate 13 of the LED light emitting device 10.

図4は、LED発光装置1を説明する概略断面図である。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the LED light emitting device 1.

LED発光装置1は、図示しない配線電極が設けられた実装基板13と、実装基板13上に搭載し、図示しない配線電極に接続された面実装LED10と、実装基板13に取付固定したレンズ20からなり、レンズ20と実装基板13の間に形成された光源室15内に面実装LED10が位置している。また、本実施の態様においては、レンズ20の面実装LED10に対向する入射面21には、後述するコーナーキューブアレイ22が設けられている。LED発光装置1は、携帯電話機100の本体ケース103のケース開口104に嵌合している。   The LED light emitting device 1 includes a mounting board 13 provided with wiring electrodes (not shown), a surface-mounted LED 10 mounted on the mounting board 13 and connected to the wiring electrodes (not shown), and a lens 20 attached and fixed to the mounting board 13. Thus, the surface-mounted LED 10 is located in the light source chamber 15 formed between the lens 20 and the mounting substrate 13. In the present embodiment, a corner cube array 22 described later is provided on the incident surface 21 of the lens 20 facing the surface-mounted LED 10. The LED light emitting device 1 is fitted in the case opening 104 of the main body case 103 of the mobile phone 100.

実装基板13は、矩形形状とされ、ガラスエポキシ樹脂等を用いたプリント基板、金属基板を絶縁層にて被覆した金属基板、セラミック基板などが使用され、実装基板13表面には金属配線をメッキにより設けるなどの公知の方法で図示しない配線電極が形成されている。配線電極は、一方の端部が面実装LED10にハンダなどを用いて電気的に接続され、他方の端部がLED発光装置1の外方まで形成され、点灯制御回路40に電気的に接続されている。   The mounting board 13 has a rectangular shape, and a printed board using glass epoxy resin or the like, a metal board in which a metal board is covered with an insulating layer, a ceramic board, or the like is used. The surface of the mounting board 13 is plated with metal wiring. A wiring electrode (not shown) is formed by a known method such as provision. One end of the wiring electrode is electrically connected to the surface-mounted LED 10 using solder or the like, and the other end is formed to the outside of the LED light emitting device 1 and is electrically connected to the lighting control circuit 40. ing.

実装基板13の中央部に面実装LED10が実装され、実装基板の周辺部には、絶縁性の着色絶縁膜13aが施され、着色絶縁膜13aは、光源室15内に漏れでた迷光を反射すると共に観察者がLED発光装置1を観察した際に、本体ケース103の着色とデザイン的なミスマッチを生じない色に着色している。着色絶縁膜13aは好適には白色とし、ガラスビーズなどを混合した拡散反射膜とする。白色拡散反射膜13aを設けることで、迷光となった光をレンズ20を介してLED発光装置1外部に取り出すことができる。なお、迷光とは、面実装LED10からの照射光が、レンズ20に入射する際にその一部が表面反射またはレンズ20内面反射により、レンズ出射面25から照射することなく実装基板13もしくは面実装LED10に向かって反射およびまたは屈折してきた光の成分をいい、例えば図4に示すL4のような光をいう。本実施の形態においては、コーナーキューブアレイ22を形成しているので、面実装LED10からの照射角度、例えば左端からコーナーキューブアレイ22の右端へ向かう際の照射角度などの場合には、一部の光が迷光となり易い。そこで、白色拡散反射膜13aを設けることで、これらの光を更に外部に取り出して利用することができる。なお、白色拡散反射膜13aの代わりに、金属基板を用いた場合における基板金属の金属表面や、白色セラミック基板を用いた場合のセラミック基板表面を反射膜とすることもできる。   The surface-mounted LED 10 is mounted at the center of the mounting substrate 13, and an insulating colored insulating film 13 a is applied to the peripheral portion of the mounting substrate. The colored insulating film 13 a reflects stray light leaking into the light source chamber 15. In addition, when the observer observes the LED light emitting device 1, it is colored in a color that does not cause a design mismatch with the coloring of the main body case 103. The colored insulating film 13a is preferably white and is a diffuse reflection film mixed with glass beads or the like. By providing the white diffuse reflection film 13a, the stray light can be extracted outside the LED light emitting device 1 through the lens 20. The stray light means that the irradiation light from the surface mounting LED 10 is incident on the lens 20, and a part of the light is reflected from the surface of the lens 20 or reflected from the inner surface of the lens 20 without being irradiated from the lens exit surface 25. A component of light reflected and / or refracted toward the LED 10, for example, light such as L4 shown in FIG. In the present embodiment, since the corner cube array 22 is formed, in the case of an irradiation angle from the surface mount LED 10, for example, an irradiation angle when going from the left end to the right end of the corner cube array 22, a part of Light tends to become stray light. Therefore, by providing the white diffuse reflection film 13a, it is possible to further extract and use these lights. In place of the white diffuse reflection film 13a, the metal surface of the substrate metal when a metal substrate is used or the ceramic substrate surface when a white ceramic substrate is used can be used as the reflection film.

面実装LED10は、表面に蛍光体含有部12を有する面実装タイプのLEDであり、蛍光体含有部12と搭載基板との間に図示しない青色発光ダイオードなどの蛍光体塗布部12に含まれる蛍光体を励起する波長光を発する半導体発光素子を備える。本実施の形態においては表面にドーム状の蛍光体含有部12を形成している。蛍光体含有部12は、シリコーン樹脂などの透明樹脂材料中に、YAG蛍光体などの有色の蛍光体粒子を分散して表面に塗布、成形もしくはディスペンサーを用いたポッティングなどの手法で形成している。面実装LED10は、最表面に蛍光体含有部12を設けることに限るものではない。例えば、面実装LEDとして上記した特許文献1に記載のLED300を用いることができ、蛍光体含有部12を透明樹脂層で覆う構成でも良い。   The surface-mount LED 10 is a surface-mount type LED having a phosphor-containing portion 12 on the surface, and the fluorescence included in the phosphor coating portion 12 such as a blue light emitting diode (not shown) between the phosphor-containing portion 12 and the mounting substrate. A semiconductor light emitting device that emits light having a wavelength for exciting the body is provided. In the present embodiment, a dome-shaped phosphor-containing portion 12 is formed on the surface. The phosphor-containing portion 12 is formed by a method such as coating, molding, or potting using a dispenser on a surface by dispersing colored phosphor particles such as YAG phosphor in a transparent resin material such as silicone resin. . The surface-mounted LED 10 is not limited to providing the phosphor-containing portion 12 on the outermost surface. For example, the LED 300 described in Patent Document 1 described above can be used as the surface mount LED, and the phosphor-containing portion 12 may be covered with a transparent resin layer.

レンズ20は、アクリル、ポリカーボネートなどの高い透過率を示す透光性の樹脂材料により形成され、例えば射出成形により形成される。レンズ20は正面視を矩形形状とした箱状とされ、周囲側面の固定脚27が実装基板13に取付固定されている。レンズ20の表面側には段差部26が形成され、段差部26および上段の出射面25がケース開口104に嵌合した状態にて本体ケース103が取付けられる。   The lens 20 is made of a translucent resin material having a high transmittance such as acrylic or polycarbonate, and is formed by, for example, injection molding. The lens 20 has a box shape having a rectangular shape when viewed from the front, and fixed legs 27 on the peripheral side surface are fixedly attached to the mounting substrate 13. A step portion 26 is formed on the surface side of the lens 20, and the main body case 103 is attached in a state where the step portion 26 and the upper emission surface 25 are fitted in the case opening 104.

出射面25の反対側、すなわちレンズ内面側には、コーナーキューブアレイ22を設けた入光面21および傾斜面23が形成されており、入光面21は面実装LED10に対向している。入光面21に対向する面実装LED10の発光中心軸CLと直交する仮想平面上にコーナキューブアレイ22が位置している。なお、本実施の形態では一つのLED発光装置に一つの面実装LED10を設けた例にて説明し、面実装LED10の発光中心軸CLと面実装LED10の中心軸が一致しているが、一つのLED発光装置に複数の面実装LEDを配置した場合には、複数の面実装LEDの中心軸CLが存在する。本実施の形態では、入光面21に対向する面実装LED10の発光中心軸CLが、LED発光装置1の配光パターンの中心軸となる。   A light incident surface 21 and an inclined surface 23 provided with a corner cube array 22 are formed on the opposite side of the emission surface 25, that is, on the lens inner surface side, and the light incident surface 21 faces the surface-mounted LED 10. The corner cube array 22 is located on a virtual plane orthogonal to the light emission center axis CL of the surface-mounted LED 10 facing the light incident surface 21. In the present embodiment, an example in which one surface-mounted LED 10 is provided in one LED light-emitting device will be described. The light-emitting central axis CL of the surface-mounted LED 10 and the central axis of the surface-mounted LED 10 are the same. When a plurality of surface-mounted LEDs are arranged in one LED light-emitting device, the central axis CL of the plurality of surface-mounted LEDs exists. In the present embodiment, the light emission center axis CL of the surface-mounted LED 10 facing the light incident surface 21 is the center axis of the light distribution pattern of the LED light emitting device 1.

光源室15は、空気により満たされている。入光面21と面実装LED10の間には空気層16が存在し、空気層16はコーナーキューブアレイ22表面および面実装LED10の出射面と接している。   The light source chamber 15 is filled with air. An air layer 16 exists between the light incident surface 21 and the surface-mounted LED 10, and the air layer 16 is in contact with the surface of the corner cube array 22 and the output surface of the surface-mounted LED 10.

図5はコーナキューブアレイ22の一部を面実装LED10側から見た概略斜視図、図6はコーナキューブプリズムを拡大して説明する概略斜視図である。コーナーキューブアレイ22は、図5に示すようにマトリクス状に整列したコーナーキューブプリズム30からなる。図5において、一つのコーナーキューブプリズム30にのみ符号を付し、そのコーナーキューブプリズム30の底辺、すなわち谷となる辺を通る直線に符号22a、22bおよび22cを付している。谷部を示す直線22a、22bおよび22cは交差角60度で交差する。コーナーキューブプリズム30の頂点30dは、直線22a、22bおよび22cよりも面実装LED10側に突出している。   FIG. 5 is a schematic perspective view of a part of the corner cube array 22 as viewed from the surface-mounted LED 10 side, and FIG. 6 is a schematic perspective view illustrating an enlarged corner cube prism. The corner cube array 22 includes corner cube prisms 30 arranged in a matrix as shown in FIG. In FIG. 5, only one corner cube prism 30 is provided with a reference numeral, and reference numerals 22 a, 22 b, and 22 c are attached to straight lines passing through the bottom side of the corner cube prism 30, i.e., a side that is a valley. The straight lines 22a, 22b and 22c indicating the valleys intersect at an intersection angle of 60 degrees. The vertex 30d of the corner cube prism 30 protrudes toward the surface-mounted LED 10 with respect to the straight lines 22a, 22b, and 22c.

図6は、図5のコーナーキューブプリズム30について再帰反射の光路の一例を説明するための概略斜視図である。図面左側の頂点が面実装LED10側に突出している部分となる。コーナーキューブプリズム30は、直線22a、22bおよび22cにて形成される正三角形を底辺とした三角錐形状をなす。三角錐を構成する頂角を中心とした三つの面は隣接するプリズム面と直交する。すなわち第1プリズム面31は、第2プリズム面32および第3プリズム面33の夫々の平面と直交する。第2プリズム面32は、第1プリズム面31および第3プリズム面33の夫々の平面と直交する。第3プリズム面33は、第1プリズム面31および第2プリズム面32の夫々の平面と直交する。すなわち、頂点30dを中心とした直方体のコーナーに相当する。また、コーナーキューブプリズム30の各々のプリズム面31,32,33の全てが、面実装LED10との間の空気層16と接している。   FIG. 6 is a schematic perspective view for explaining an example of a retroreflective optical path for the corner cube prism 30 of FIG. The vertex on the left side of the drawing is a portion protruding to the surface-mounted LED 10 side. The corner cube prism 30 has a triangular pyramid shape with a base of an equilateral triangle formed by the straight lines 22a, 22b, and 22c. Three surfaces centering on the apex angle forming the triangular pyramid are orthogonal to the adjacent prism surfaces. That is, the first prism surface 31 is orthogonal to the respective planes of the second prism surface 32 and the third prism surface 33. The second prism surface 32 is orthogonal to the planes of the first prism surface 31 and the third prism surface 33. The third prism surface 33 is orthogonal to the planes of the first prism surface 31 and the second prism surface 32. That is, it corresponds to a rectangular parallelepiped corner centered on the vertex 30d. Further, all the prism surfaces 31, 32, and 33 of the corner cube prism 30 are in contact with the air layer 16 between the surface mount LED 10.

例えば図4に示す外光Oがレンズ20に入射したとき、外光Oはレンズ20内を進んでコーナキューブアレイ22に向かって進む。直線22a、22bおよび22cからなる正三角形を通って外光Oは第1プリズム面31に向かって進行する。第1プリズム面31にて内面反射した後、第2プリズム面32に向かって反射する。第2プリズム面32にて2度目の内面反射をした後に、第3プリズム面33に向かって反射する。次に第3プリズム面33にて3度目の内面反射をした後に、入射してきたときの外光Oと同一方向に向かって進んで、レンズ20の出射面25から外部に出射する。コーナーキューブプリズム30の夫々の頂点を通る中心軸は、前記発光中心軸CLと平行とされる。   For example, when the external light O shown in FIG. 4 enters the lens 20, the external light O travels through the lens 20 toward the corner cube array 22. External light O travels toward the first prism surface 31 through an equilateral triangle composed of straight lines 22a, 22b and 22c. After being internally reflected by the first prism surface 31, it is reflected toward the second prism surface 32. After the second internal reflection at the second prism surface 32, the light is reflected toward the third prism surface 33. Next, after third internal reflection at the third prism surface 33, the light travels in the same direction as the external light O when it is incident, and is emitted to the outside from the emission surface 25 of the lens 20. A central axis passing through each vertex of the corner cube prism 30 is parallel to the light emission central axis CL.

したがって、外側からLED発光装置1を観察した場合、すなわち出射面25の真上側から覗き込んだとしても、コーナーキューブプリズムの再帰性反射特性により面実装LED10は見えない。また、斜め方向から観察した場合においても、コーナーキューブプリズムの再帰性反射特性により面実装LED10が見えにくくなる。すなわち、蛍光体含有部12の着色が殆ど観察されなくなる。   Therefore, when the LED light-emitting device 1 is observed from the outside, that is, when viewed from directly above the emission surface 25, the surface-mounted LED 10 cannot be seen due to the retroreflective characteristics of the corner cube prism. Even when observed from an oblique direction, the surface-mounted LED 10 becomes difficult to see due to the retroreflective characteristics of the corner cube prism. That is, the coloring of the phosphor-containing portion 12 is hardly observed.

面実装LED10は、電球と異なり一般に指向性を有する(図8参照)。そこで本実施の形態においては、入光面21は面実装LED出射面14の近傍で、かつ、面実装LED出射面14から拡がった光を補足できるようにしている。具体的には、コーナーキューブアレイ22を形成した入光面21の投影面積は、面実装LED出射面14に比べて大きなものとされている。また、本実施の形態においては入光面21全体にコーナーキューブアレイ22を形成している。   The surface-mounted LED 10 generally has directivity unlike a light bulb (see FIG. 8). Therefore, in the present embodiment, the light incident surface 21 is in the vicinity of the surface-mounted LED emitting surface 14 and can capture light spreading from the surface-mounted LED emitting surface 14. Specifically, the projected area of the light incident surface 21 on which the corner cube array 22 is formed is larger than that of the surface-mounted LED emitting surface 14. In this embodiment, the corner cube array 22 is formed on the entire light incident surface 21.

傾斜面23は、入光面21に連続して形成され、発光中心軸CLを回転中心とした回転放物面に近似する自由曲面である。傾斜面23には反射面24が形成してある。反射面24は、面実装LED10の中心点から出射した光が、コーナーキューブプリズム30に入射し、プリズム面31,32,33の何れかのプリズム面から入射した光がレンズ20内を通って、傾斜面23に到達する位置に形成され、光源室15を満たす空気と傾斜面23を構成する樹脂材料との屈折率差を利用した反射面としている。反射面24に入射する光線が臨界角を超えた入射した際に、光源室15との界面にて反射して、所定方向に反射する。   The inclined surface 23 is a free-form surface that is formed continuously with the light incident surface 21 and approximates a rotating paraboloid with the light emission center axis CL as the center of rotation. A reflecting surface 24 is formed on the inclined surface 23. In the reflecting surface 24, light emitted from the center point of the surface-mounted LED 10 enters the corner cube prism 30, and light incident from any one of the prism surfaces 31, 32, and 33 passes through the lens 20, The reflecting surface is formed at a position reaching the inclined surface 23 and uses a difference in refractive index between the air filling the light source chamber 15 and the resin material constituting the inclined surface 23. When a light beam incident on the reflection surface 24 exceeds the critical angle, it is reflected at the interface with the light source chamber 15 and reflected in a predetermined direction.

反射面24は、微小に分割した複合反射面として設計する。反射面24は、レンズ20を成形するための金型加工および成形の精度およびコストを考慮して複合反射面をスプライン曲線などの公知の曲線で近似した曲線からなる自由曲面として傾斜面23を形成する。傾斜面23の接線は、発光中心軸CLを通る平面と交差し、その交差角度が鋭角となるような傾きとする。したがって、傾斜面23は、おおよそドーム状をなす。   The reflecting surface 24 is designed as a composite reflecting surface that is finely divided. The reflecting surface 24 forms the inclined surface 23 as a free-form surface composed of a curve obtained by approximating the composite reflecting surface with a known curve such as a spline curve in consideration of mold processing for molding the lens 20 and molding accuracy and cost. To do. The tangent line of the inclined surface 23 intersects with a plane passing through the light emission center axis CL, and the inclination angle is an acute angle. Therefore, the inclined surface 23 forms a dome shape.

次に、面実装LED10を点灯した場合における照射光について考察する。   Next, the irradiation light when the surface-mounted LED 10 is turned on will be considered.

図4にて点線で示す光線L1および光線L2は、面実装LED10から出射した光がコーナーキューブプリズム30に入射した後に反射面24にて反射する概略の光路を示す。図7は、面実装LED10から出射した光の一部は、空気層16を通ってコーナーキューブアレイ22に向かって進む光線についてシュミュレーションを行なったときの光路を示す説明図である。なお、図7のシュミレーションであり、面実装LEDの出射面25は、平坦面としてシュミレーションを行なっており、出射面25から出射する光線を直線にて示している。図8は、シュミレーションに用いた面実装LED10の指向特性を示す配光パターンである。   A light beam L1 and a light beam L2 indicated by dotted lines in FIG. 4 indicate a schematic optical path in which light emitted from the surface-mounted LED 10 is reflected by the reflecting surface 24 after entering the corner cube prism 30. FIG. 7 is an explanatory diagram showing an optical path when a part of the light emitted from the surface mount LED 10 is simulated with respect to a light beam traveling toward the corner cube array 22 through the air layer 16. In the simulation of FIG. 7, the emission surface 25 of the surface-mounted LED is simulated as a flat surface, and rays emitted from the emission surface 25 are shown by straight lines. FIG. 8 is a light distribution pattern showing the directivity characteristics of the surface-mounted LED 10 used for the simulation.

図7および図8からわかるように、面実装LEDから出射した光は、ほぼ全てが入光面21からレンズ20内に進む。コーナーキューブプリズム30の各々のプリズム面31,32,33の何れかのプリズム面からレンズ20内に入射する。レンズ20内に入射した光の一部は、直接に出射面25に向かって進み、一部は傾斜面23に向かって進む。傾斜面23に向かった光一部は、光線L1およびL2のように反射面24にて内面反射した後に出射面25に向かって進み、一部は光線L3およびL5のように傾斜面23から光源室15内に向かって出射する。また、面実装LED10から出射した光の一部は光線L4およびL6のようにレンズ20に入射することなく光源室15内に向かって進む。図7に示したように、面実装LED10から出射した光線の大多数が出射面25から出射する。光源室15内に向かった光線L3,L4、L5およびL6は、迷光であり、実装基板13の白色塗装13aにて反射した後に、レンズ20内に入射し、その一部は、出射面25から出射する。   As can be seen from FIGS. 7 and 8, almost all of the light emitted from the surface-mounted LED travels from the light incident surface 21 into the lens 20. The light enters the lens 20 from any one of the prism surfaces 31, 32, and 33 of the corner cube prism 30. Part of the light that has entered the lens 20 proceeds directly toward the exit surface 25, and part of the light travels toward the inclined surface 23. A part of the light directed toward the inclined surface 23 is internally reflected by the reflecting surface 24 like the light rays L1 and L2, and then proceeds toward the emitting surface 25, and a part thereof from the inclined surface 23 like the light rays L3 and L5. 15 is emitted toward the inside. Further, part of the light emitted from the surface-mounted LED 10 proceeds toward the light source chamber 15 without entering the lens 20 like the light beams L4 and L6. As shown in FIG. 7, most of the light beams emitted from the surface mount LED 10 are emitted from the emission surface 25. Light rays L3, L4, L5, and L6 that are directed into the light source chamber 15 are stray light that is reflected by the white coating 13a of the mounting substrate 13 and then enters the lens 20, and a part of the light is emitted from the light exit surface 25. Exit.

上記したように、LED発光装置1を図3のように出射面25を通して外部正面方向から観察した場合には、コーナーキューブアレイ22にて再帰性反射特性により面実装LED10の蛍光体含有部11が観察されない。観察方向を正面から斜め方向にしたときには、コーナーキューブプリズム30の頂角の設定角度によっては、蛍光体含有部11の一部が観察される角度も生じ得るが、再帰性反射特性により蛍光体含有部11は殆ど観察されないか、または観察されにくくなる。一方、面実装LED10が点灯した場合には、プリズム面31,32,33が入射面として機能する。プリズム面31,32,33および反射面24の形状を最適化することで所望の配光を得ることができる。また、出射面25にプリズム素子を設けることもできる。   As described above, when the LED light-emitting device 1 is observed from the external front direction through the emission surface 25 as shown in FIG. 3, the phosphor-containing portion 11 of the surface-mounted LED 10 is formed by the retroreflective characteristics in the corner cube array 22. Not observed. When the observation direction is oblique from the front, depending on the set angle of the apex angle of the corner cube prism 30, an angle at which a part of the phosphor-containing portion 11 is observed may be generated. The part 11 is hardly observed or hardly observed. On the other hand, when the surface-mounted LED 10 is turned on, the prism surfaces 31, 32, and 33 function as incident surfaces. A desired light distribution can be obtained by optimizing the shapes of the prism surfaces 31, 32, 33 and the reflecting surface 24. Also, a prism element can be provided on the exit surface 25.

以上の結果、本発明に係るLED発光装置によれば、外部から蛍光体含有部11を観察され難くすることができるという効果が得られる。   As a result, according to the LED light-emitting device of the present invention, an effect that the phosphor-containing portion 11 can be hardly observed from the outside can be obtained.

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。例えば、図9に示すようにレンズ20の一部、例えばコーナーキューブアレイ22の部分を別体に作成して貼付したり、紫外線硬化樹脂により作成しても良い。紫外線硬化樹脂層50とすることで、微細な金型を用いることなくスタンパを用いてコーナーキューブアレイ22の形状を転写することができる。また、固定脚27を別体とした形状のレンズ20も本発明に包含される。   The above embodiment is merely an example in all respects. The present invention is not construed as being limited to these descriptions. For example, as shown in FIG. 9, a part of the lens 20, for example, the corner cube array 22, may be created separately and attached, or may be made of an ultraviolet curable resin. By using the ultraviolet curable resin layer 50, the shape of the corner cube array 22 can be transferred using a stamper without using a fine mold. Further, the lens 20 having a shape with the fixed leg 27 as a separate body is also included in the present invention.

本発明に係る発光装置は、発光源に発光ダイオード(以下、LEDという。)などの発光素子を用いた発光装置、特に、携帯電話用カメラ、携帯型ゲーム機器、デジタルカメラ、Webカメラ、ドアホンカメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの電子機器に搭載した小型撮影機器のカメラ照明用に搭載された発光装置等の用途にも適用できる。   The light-emitting device according to the present invention is a light-emitting device using a light-emitting element such as a light-emitting diode (hereinafter referred to as LED) as a light-emitting source. It can also be applied to applications such as a light emitting device mounted for camera illumination of a small photographic device mounted on an electronic device such as a television phone camera.

1 LED発光装置
10 面実装LED
11 封止樹脂部
12 蛍光体含有部
13 実装基板
14 面実装LED出射面
15 光源室
16 空気層
20 レンズ
21 入光面
22 コーナキューブアレイ
23 傾斜面
24 反射面
25 出射面
26 段差部
27 固定脚
30 コーナーキューブプリズム
31 第1のプリズム面
32 第2のプリズム面
33 第3のプリズム面
40 点灯制御回路
50 紫外線硬化樹脂層
100 電子機器(携帯電話機)
101 カメラ用照明
102 カメラ
103 本体ケース
104 ケース開口
1 LED light emitting device 10 Surface mounted LED
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Sealing resin part 12 Phosphor content part 13 Mounting board 14 Surface mounting LED light emission surface 15 Light source chamber 16 Air layer 20 Lens 21 Light incident surface 22 Corner cube array 23 Inclined surface 24 Reflective surface 25 Output surface 26 Stepped part 27 Fixed leg 30 corner cube prism 31 first prism surface 32 second prism surface 33 third prism surface 40 lighting control circuit 50 ultraviolet curable resin layer 100 electronic device (mobile phone)
101 Camera illumination 102 Camera 103 Main body case 104 Case opening

Claims (3)

基板と、
前記基板上に配置されるLED発光部と、
前記LED発光部の上に配置される樹脂レンズと、
前記LED発光部とレンズの間であって、前記レンズに接する空気層と、を備え、
前記LED発光部には蛍光体を添加した封止樹脂部が形成され、
前記レンズには、前記LED発光部の上面と対向する位置に、前記LED発光部上面の投影面積よりも大きな投影面積を有する入光面と、入光面に連続する傾斜面を有し、
前記入光面は、コーナーキューブアレイの凹凸面を有し、
前記傾斜面は、前記LED発光部の発光中心軸を通る平面と鋭角に交差する接線を有する反射面を備えることを特徴とするLED発光装置。
A substrate,
An LED light emitting unit disposed on the substrate;
A resin lens disposed on the LED light emitting unit;
An air layer between the LED light emitting unit and the lens and in contact with the lens,
The LED light emitting part is formed with a sealing resin part added with a phosphor,
The lens has a light incident surface having a projection area larger than the projection area of the LED light emitting unit upper surface at a position facing the upper surface of the LED light emitting unit, and an inclined surface continuous to the light incident surface,
The light incident surface has an uneven surface of a corner cube array,
The LED light emitting device, wherein the inclined surface includes a reflective surface having a tangent line that intersects an acute angle with a plane passing through the light emission central axis of the LED light emitting unit.
請求項1記載のLED発光装置であって、
LED発光装置は、前記コーナーキューブアレイは、三つの面からなり互いに二つ面が直角を成しているコーナーキューブプリズムが整列しており、
前記レンズの反射面は、空気層に接しており、複数の楕円面系の多数を接続した曲面であることを特徴とするLED発光装置。
The LED light-emitting device according to claim 1,
In the LED light-emitting device, the corner cube array has three cubes arranged in a corner cube prism with two surfaces forming a right angle.
The LED light-emitting device, wherein the reflecting surface of the lens is a curved surface in contact with an air layer and connecting a plurality of ellipsoidal systems.
請求項1または請求項2のいずれかに記載のLED発光装置を搭載した電子機器であって、
前記レンズには、前記入光面と対向する平坦出射面を有し、
前記電子機器は開口部を備え、当該開口部に前記レンズが嵌合していることを特徴とする照明付き電子機器。
An electronic device equipped with the LED light-emitting device according to claim 1 or 2,
The lens has a flat emission surface facing the light incident surface,
The electronic device includes an opening, and the lens is fitted in the opening.
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