JP2016072574A - Light sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオード(LED)を備えたライトセンサに関する。 The present invention relates to a light sensor including a light emitting diode (LED).
従来より、受光部が形成されたセンサチップを備えたライトセンサが、例えば特許文献1で提案されている。また、センサチップはセンサハウジングに搭載されていると共に、センサハウジングに取り付けられたフィルタで覆われた構成が提案されている。 Conventionally, for example, Patent Literature 1 proposes a light sensor including a sensor chip in which a light receiving portion is formed. Further, a configuration in which the sensor chip is mounted on the sensor housing and covered with a filter attached to the sensor housing has been proposed.
フィルタはセンサチップを覆うカバーとしての役割を果たすものである。このようなフィルタは、内周面の中央部に形成された凹部を有している。この凹部によってフィルタの厚みに差が生じるので、フィルタへの入射光がセンサチップの受光部に集光される。すなわち、フィルタはレンズとして機能するようになっている。 The filter serves as a cover that covers the sensor chip. Such a filter has a recess formed in the center of the inner peripheral surface. Since the thickness of the filter is different due to the concave portion, the light incident on the filter is condensed on the light receiving portion of the sensor chip. That is, the filter functions as a lens.
ここで、センサハウジングに発光ダイオード(LED)を搭載する構成が考えられる。発光ダイオードの光は、フィルタを透過して外部に出射される。これにより、発光ダイオードの光が視認されるので、ライトセンサをインジケータとして利用することが可能となる。 Here, the structure which mounts a light emitting diode (LED) in a sensor housing can be considered. The light of the light emitting diode is transmitted to the outside through the filter. Thereby, since the light of a light emitting diode is visually recognized, it becomes possible to use a light sensor as an indicator.
しかしながら、上記従来の技術では、フィルタの厚みは外光がセンサチップに集光するように調整されているので、フィルタの厚みの差によって発光ダイオードの光の強弱が発生してしまう。そこで、フィルタの表面に均一なシボ加工を施すことが考えられるが、フィルタに対する視認方向によって発光ダイオードの発光径、発光位置、発光点数が異なって見えてしまうという問題がある。すなわち、フィルタに対する視認方向によって発光ダイオードの光の見栄えが異なってしまうという問題がある。 However, in the above-described conventional technology, the thickness of the filter is adjusted so that external light is condensed on the sensor chip. Therefore, the light intensity of the light-emitting diode is generated by the difference in the filter thickness. Therefore, it is conceivable to apply a uniform texture on the surface of the filter, but there is a problem that the light emission diameter, light emission position, and number of light emission points of the light emitting diodes appear different depending on the viewing direction with respect to the filter. That is, there is a problem that the light appearance of the light emitting diodes varies depending on the viewing direction with respect to the filter.
本発明は上記点に鑑み、フィルタに対する視認方向にかかわらず発光ダイオードの光が均一に見えるようにすることができるライトセンサを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the light sensor which can make the light of a light emitting diode appear uniformly irrespective of the visual recognition direction with respect to a filter in view of the said point.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、台座部(111)を有するホルダ(110)を備えている。また、台座部(111)に配置されており、光の強度を検出する受光部(121)を有し、受光部(121)が受光した外光の強度に基づいてセンサ信号を取得するセンサチップ(120)を備えている。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a holder (110) having a pedestal (111). Also, a sensor chip that is disposed on the pedestal part (111), has a light receiving part (121) that detects the intensity of light, and acquires a sensor signal based on the intensity of external light received by the light receiving part (121). (120).
さらに、台座部(111)に配置されており、発光指令に従って発光する発光ダイオード(130)を備え、半球殻状であり、受光部(121)に外光を集光するレンズ部(141)を有し、台座部(111)を覆うようにホルダ(110)に組み付けられたフィルタ(140)を備えている。 Further, the lens unit (141) disposed on the pedestal unit (111) is provided with a light emitting diode (130) that emits light according to a light emission command, has a hemispherical shell shape, and collects external light on the light receiving unit (121). And a filter (140) assembled to the holder (110) so as to cover the pedestal (111).
そして、フィルタ(140)は、ホルダ(110)側の内表面(142)及び内表面(142)とは反対側の外表面(143)のうちのいずれか一方または両方にシボ加工が施されていると共に、内表面(142)及び外表面(143)のうちシボ加工が施された面(142、143)の内側領域(144、146)におけるシボ加工の粗さが内側領域(144、146)を囲む周辺領域(145、147)におけるシボ加工の粗さよりも粗くなっていることを特徴とする。 The filter (140) is subjected to a graining process on one or both of the inner surface (142) on the holder (110) side and the outer surface (143) opposite to the inner surface (142). And the roughness of the embossing in the inner area (144, 146) of the embossed surface (142, 143) of the inner surface (142) and the outer surface (143) is the inner area (144, 146). It is characterized in that it is rougher than the roughness of the embossing in the peripheral region (145, 147) surrounding the.
これによると、フィルタ(140)の各表面(142、143)のうちの周辺領域(145、147)よりも内側領域(144、146)における光の散乱が小さいので、周辺領域(145、147)よりも内側領域(144、146)における光の強度を大きくすることができる。すなわち、内側領域(144、146)と周辺領域(145、147)との光のコントラストを大きくすることができる。したがって、フィルタ(140)に対する視認方向にかかわらず発光ダイオード(130)の光が均一に見えるようにすることができる。 According to this, since the scattering of light in the inner region (144, 146) is smaller than the peripheral region (145, 147) of the respective surfaces (142, 143) of the filter (140), the peripheral region (145, 147) The intensity of light in the inner region (144, 146) can be increased. That is, the contrast of light between the inner region (144, 146) and the peripheral region (145, 147) can be increased. Therefore, the light of the light emitting diode (130) can be made to appear uniform regardless of the viewing direction with respect to the filter (140).
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係るライトセンサは、例えば車両に搭載されると共に、自動車のテールライトやヘッドライトの自動点消灯、カーエアコンの制御等に利用される日射センサとして用いられるものである。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The light sensor according to this embodiment is mounted on a vehicle, for example, and is used as a solar radiation sensor that is used for automatic turning on / off of an automobile taillight or headlight, control of a car air conditioner, and the like.
図1に示されるように、ライトセンサ100は、ホルダ110、センサチップ120、発光ダイオード130、及びフィルタ140を備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, the
ホルダ110は、センサチップ120及び発光ダイオード130、その他の配線等を収容するための柱状の部品である。ホルダ110は、例えば樹脂材料がモールド成形されて構成されている。ホルダ110には外部との電気的な接続を行うための図示しないターミナルがインサート成形されている。
The
また、ホルダ110は、台座部111を有している。台座部111は、ホルダ110の端部に設けられた平面状の部分であり、センサチップ120や発光ダイオード130が実装された部分である。台座部111は階段状であったり、凹部が形成されていたり、必要に応じて形状の変更が可能である。
The
一方、ホルダ110のうち台座部111とは反対側がコネクタ状に形成されている。そして、ホルダ110のコネクタ部分が車両の固定対象に固定されると共に、ハーネスを介してECU(Electrical Control Unit)に電気的に接続される。
On the other hand, the opposite side of the
センサチップ120は、板状のICチップとして構成されたものであり、ホルダ110の台座部111に配置されている。センサチップ120の特性を確保するため、センサチップ120は、ホルダ110の台座部111の設置面においてホルダ110の中心(中心軸上)に位置するように台座部111に固定されている。また、センサチップ120は、受光した光の強度を検出する受光部121を有している。受光部121は、フォトダイオードとして構成されている。
The
具体的には、センサチップ120は例えばn型シリコン基板で構成されており、このn型シリコン基板の表層部にp型領域が形成されている。また、n型シリコン基板の裏面にはカソード電極が形成されていると共に、各p型領域には図示しないアノード電極が設けられている。p型領域に外光が当たると受光量に応じた電気信号が出力される。したがって、受光部121は、外光の強度を電気信号として出力する。なお、フォトダイオードの構造は上記に限られず、他の構造が採用されても良い。
Specifically, the
また、センサチップ120は、受光部121の電気信号を処理する制御回路部を有している。制御回路部は、受光部121から電気信号を取得し、当該電気信号に所定の信号処理を行うことでセンサ信号を取得する。制御回路部は、このセンサ信号を外部のECUに出力する。これにより、外部のECUはセンサ信号に基づいてエアコン制御等を行う。
In addition, the
さらに、制御回路部は、外部のECUから発光指令を入力すると共に当該発光指令に従って発光ダイオード130を発光させる機能を有している。なお、制御回路部は、センサチップ120とは別の半導体チップに形成されていても良い。別の半導体チップはセンサチップ120と積層されていても良いし、センサチップ120の隣に配置されていても良い。また、発光ダイオード130の発光指令は、外部のECUがセンサチップ120を介さずに発光ダイオード130にターミナルや配線等を介して直接入力しても良い。
Further, the control circuit unit has a function of inputting a light emission command from an external ECU and causing the
発光ダイオード130は、センサチップ120の制御回路部に駆動されることで発光する発光素子である。すなわち、発光ダイオード130は外部のECUの発光指令に従って発光する。発光ダイオード130はセキュリティインジケータとしての役割を果たす。
The
また、発光ダイオード130は、ホルダ110の台座部111に配置されている。本実施形態では、発光ダイオード130はセンサチップ120から離間すると共にセンサチップ120に対して車両の後方側に配置されている。
The
そして、発光ダイオード130は、可視光等の幅広い波長の光を照射できるように構成されている。もちろん、発光ダイオード130は単色を発光するように構成されていても良い。発光ダイオード130は例えば図示しないボンディングワイヤでセンサチップ120に設けられた図示しないパッドに電気的に接続されている。当該パッドは制御回路部に接続されている。
The
フィルタ140は、半球殻状のカバーである。フィルタ140は、ホルダ110の台座部111を覆うようにホルダ110に嵌合爪構造によって組み付けられている。このようなフィルタ140は、レンズ部141を有している。本実施形態では、フィルタ140のうち車両の進行方向側がレンズ部141として構成されている。そして、レンズ部141が車両の前方すなわち車両進行側に位置するようにライトセンサ100が車両に搭載される。
The
レンズ部141は、センサチップ120の受光部121に外光を集光するように構成されている。具体的には、レンズ部141のうちセンサチップ120の上方に対応した部分が薄く形成され、レンズ部141のうちホルダ110側の部分が厚く形成されている。このように、レンズ部141は肉厚部と肉薄部によってレンズ状に構成されているので、車両前方及び車両上方からの外光をセンサチップ120の受光部121に集光することが可能になっている。
The
また、フィルタ140は、ホルダ110側の内表面142及び内表面142とは反対側の外表面143の両方にシボ加工が施されている。そして、シボ加工が施されたフィルタ140の内表面142において、当該内表面142の内側領域144におけるシボ加工の粗さが、内側領域144の周囲を囲む周辺領域145におけるシボ加工の粗さよりも粗くなっている。同様に、シボ加工が施されたフィルタ140の外表面143において、当該外表面143の内側領域146におけるシボ加工の粗さが、内側領域146の周囲を囲む周辺領域147におけるシボ加工の粗さよりも粗くなっている。
In addition, the
このように、フィルタ140の各表面142、143の内側と外側とでシボ加工の粗さが異なるので、発光ダイオード130の光が内側領域144、146では周辺領域145、147よりも散乱されにくくなる。
As described above, since the roughness of the embossing process is different between the inside and the outside of each
さらに、図2に示されるように、フィルタ140の外表面143の内側領域146は、フィルタ140をホルダ110の台座部111側に見たときの中心(中心軸上)に位置するように設けられている。図示しないが、フィルタ140の内表面142の内側領域144についても同様に、フィルタ140をホルダ110の台座部111側に見たときの中心に位置するように設けられている。以上が、本実施形態に係るライトセンサ100の全体構成である。
Further, as shown in FIG. 2, the
次に、フィルタ140に施されたシボ加工の粗さの違いの作用効果について説明する。まず、図3(a)に示されるように、フィルタ140の各表面142、143の周辺領域145、147は内側領域144、146よりも細かくシボ加工が施されているので、外光は散乱しやすくなる。つまり、発光ダイオード130の光の強度は小さくなる。一方、図3(b)に示されるように、フィルタ140の各表面142、143の内側領域144、146は周辺領域145、147よりも粗くシボ加工が施されているので、発光ダイオード130の光は散乱しにくくなる。
Next, the effect of the difference in the roughness of the texture applied to the
このため、図4に示されるように、フィルタ140の外表面143から発せられる発光ダイオードの光の強度は、周辺領域147よりも内側領域146のほうが相対的に大きくなる。すなわち、フィルタ140の外表面143における内側領域146と周辺領域147との光のコントラストが大きくなる。周辺領域147のシボ加工は内側領域146よりも非常に細かいので、発光ダイオード130の指向性のある光は周辺領域147で散乱して非常に弱い光となる。
Therefore, as shown in FIG. 4, the light intensity of the light emitting diodes emitted from the
なお、図4では、発光ダイオード130の光の強度が大きい領域を細かいハッチングで示し、発光ダイオード130の光の強度が小さい領域を粗いハッチングで示している。
In FIG. 4, a region where the light intensity of the
以上のように、フィルタ140の外表面143の内側領域146の光強度が大きくなるので、フィルタ140に対する視認方向にかかわらず発光ダイオード130の光が均一に見えるようにすることができる。
As described above, the light intensity of the
また、フィルタ140の各表面142、143の内側領域144、146はフィルタ140を台座部111に見たときに中心に位置しているので、ライトセンサ100の全周からの視認性すなわち発光ダイオード130の光の見栄えを良くすることができる。
Further, since the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。図5に示されるように、センサチップ120はゲル状樹脂122を有している。ゲル状樹脂122は、受光部121の全体を覆うように設けられている。ゲル状樹脂122は、フィルタ140の各表面142、143の内側領域144、146及び周辺領域145、147を介して受光部121に入射する外光を散乱させて受光部121に導く役割を果たす。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first embodiment will be described. As shown in FIG. 5, the
ゲル状樹脂122として、例えばシリコーンゲルが採用される。その他、白色や半透明のゲル状樹脂122が用いられても良い。つまり、ゲル状樹脂122に入射した外光を散乱させることができるゲル状の材料であれば良い。
For example, silicone gel is employed as the
以上の構成によると、フィルタ140の各表面142、143の内側領域144、146及び周辺領域145、147を通過した不均一な強度の外光がゲル状樹脂122によって均一に散乱させられるので、受光部121に入射する外光の強度を均一にすることができる。
According to the above configuration, the non-uniform intensity of external light that has passed through the
(他の実施形態)
上記各実施形態で示されたライトセンサ100の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、ライトセンサ100は、車載用に限られない。
(Other embodiments)
The configuration of the
また、上記各実施形態では、シボ加工の粗さは内側領域144、146と周辺領域145、147との2段階で変化していたが、例えば3段階やそれ以上で段階的または連続的に変化していても良い。つまり、上記各実施形態のようにシボ加工の粗さを2段階とすることでフィルタ140に対する視認方向にかかわらず発光ダイオード130の光が均一に見えるようになるので、シボ加工の粗さを3段階以上または連続的な変化としても同様の効果が得られる。
In each of the above embodiments, the roughness of the embossing process changes in two stages, that is, the
上記各実施形態では、フィルタ140の内表面142及び外表面143の両方でシボ加工の粗さを変化させていたが、これは一例である。例えば、フィルタ140の内表面142はシボ加工が施されず、外表面143の内側領域146と周辺領域147とでシボ加工の粗さを変化させても良い。逆に、フィルタ140の外表面143はシボ加工が施されず、内表面142の内側領域144と周辺領域145とでシボ加工の粗さを変化させても良い。
In each of the above-described embodiments, the graining roughness is changed on both the
上記各実施形態では、内側領域144、146はフィルタ140をホルダ110の台座部111側に見たときの中心に位置するように設けられていたが、これは内側領域144、146の配置の一例であり、中心位置でなくても良い。
In each of the above embodiments, the
110 ホルダ
120 センサチップ
121 受光部
130 発光ダイオード
140 フィルタ
141 レンズ部
142 内表面
143 外表面
144、146 内側領域
145、147 周辺領域
110
Claims (4)
前記台座部(111)に配置されており、光の強度を検出する受光部(121)を有し、前記受光部(121)が受光した外光の強度に基づいてセンサ信号を取得するセンサチップ(120)と、
前記台座部(111)に配置されており、発光指令に従って発光する発光ダイオード(130)と、
半球殻状であり、前記受光部(121)に外光を集光するレンズ部(141)を有し、前記台座部(111)を覆うように前記ホルダ(110)に組み付けられたフィルタ(140)と、
を備え、
前記フィルタ(140)は、前記ホルダ(110)側の内表面(142)及び前記内表面(142)とは反対側の外表面(143)のうちのいずれか一方または両方にシボ加工が施されていると共に、前記内表面(142)及び前記外表面(143)のうち前記シボ加工が施された面(142、143)の内側領域(144、146)における前記シボ加工の粗さが前記内側領域(144、146)を囲む周辺領域(145、147)における前記シボ加工の粗さよりも粗くなっていることを特徴とするライトセンサ。 A holder (110) having a pedestal (111);
A sensor chip that is disposed on the pedestal portion (111), has a light receiving portion (121) that detects the intensity of light, and acquires a sensor signal based on the intensity of external light received by the light receiving portion (121). (120),
A light emitting diode (130) disposed on the pedestal portion (111) and emitting light according to a light emission command;
A filter (140 having a hemispherical shell shape, having a lens part (141) for condensing external light on the light receiving part (121), and assembled to the holder (110) so as to cover the pedestal part (111). )When,
With
The filter (140) is textured on one or both of the inner surface (142) on the holder (110) side and the outer surface (143) opposite to the inner surface (142). And the roughness of the embossing in the inner region (144, 146) of the surface (142, 143) subjected to the embossing of the inner surface (142) and the outer surface (143). A light sensor characterized by being rougher than the roughness of the embossing in a peripheral region (145, 147) surrounding the region (144, 146).
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