JP2019212364A - 光源モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
上面に発光面を備える光源と、発光面の中心を回転軸とするレンズ部を含む導光部材と、を備える光源モジュールであって、レンズ部は、光源の発光面と対向し光源からの光が入射される凹状の入射面と、入射面の外側に配置され入射面から入射された光の一部を反射する反射面と、入射面から入射された光の一部及び反射面で反射された光を外部に出射する出射面と、を備え、入射面は、回転軸を含む断面において、上側に位置する上側入射領域と、上側入射領域よりも下側に位置する下側入射領域と、を備え、下側入射領域は回転軸に対して2回対称であり、下側入射領域は、第1下側入射領域と、第1下側入射領域から45度回転した位置にある第2下側入射領域と、を備え、第2下側入射領域の高さは、第1下側入射領域よりも高い、光源モジュール。
図2A、図2Bは、図1A等に示す光源モジュール1000に用いられるカバー部材200を入射面側から見た下面図及び斜視図である。カバー部材200は、配光特性の制御に寄与するレンズ部310を備えた導光部材300と、その導光部材300の周囲に配置され導光部材300を支持する支持部材500と、を備える。
図3はカバー部材200の一部を構成する導光部材300を入射面側から見た下面図である。導光部材300は、光源100の発光面110から出射される光の配光を制御するレンズ機能を備えたレンズ部310と、レンズ部310を保持する鍔部400と、を備える。導光部材300は、光源100からの光を透過可能な透光性の部材で構成される。レンズ部310と鍔部400とは一体成形された部材である。導光部材300は、ポリカーボネイト、アクリル、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の透光性部材で形成することができる。ここで透光性とは、光源100からの光を50%以上透過することを指し、好ましくは80%以上、更に好ましくは90%以上透過することを指す。
レンズ部310は、光源100から出射された光の配光を制御する部材である。レンズ部310は、主として下面を構成する入射面320と、主として側面を構成する反射面360と、主として上面を構成する出射面370と、を備える。レンズ部310は、光源100の発光面110の中心にそれぞれ回転軸Cを備えている。導光部材300が複数のレンズ部310を備える場合、例えば、図1Bに示すように第1レンズ部311と第2レンズ部312とを備える場合は、それぞれのレンズ部が回転軸Cを備えており、各回転軸Cは、それぞれ光源100の発光面110の中心に配置される。レンズ部310の入射面320と出射面370は回転軸Cを含む位置にそれぞれ配置される。反射面360は回転軸Cからは離間する位置に配置されている。
先ず、入射面320について説明する。入射面320は、光源100からの光が入射される面であり、空気層を介して光源100の発光面110と対向する面である。入射面320は、レンズ部310の下面側において全体的に凹状に窪んだ形状である。換言すると、レンズ部310の入射面320は、レンズ部310の下側に開口部を備える凹部の内面であるともいえる。入射面320の下端における開口の大きさ(開口径)は、光源100の発光面110の面積と同程度である。これにより、発光面110から出射される光を効率よく入射面320から入射させることができる。なお、入射面320の下端は、全周にわたって同一平面上に位置することが好ましい。
下側入射領域340は、回転軸Cに対して2回対称である。2回対称とは、回転軸Cを中心に180度回転すると同じ形状となる形状である。換言すると、平面視において左右対称で、且つ、上下対称である。
第1下側入射領域341は、図3に示すように、平面視において回転軸Cを通るY軸を含む断面(90度断面)において回転軸Cを挟んで配置される2つの領域である。第1下側入射領域341は、それぞれY軸に対して線対称(左右対称)である。X軸を挟んで配置される2つの第1下側入射領域341は、X軸に対して線対称(上下対称)である。また、各第1下側入射領域341を2等分割する第1中心線L1は、Y軸に一致している。第1下側入射領域341は、その左右に位置する第2下側入射領域342に挟まれている。
第2下側入射領域342は、図3に示すように、平面視において第1下側入射領域341を左右から挟む位置に配置されている4つの領域である。回転軸Cを含み、回転軸Cに対して対称位置に配置される2つの第2下側入射領域342のそれぞれの中心角θ12を当分に分割する中心線L2は、45度線L4から0度の方向にずれた位置にある。また、Y軸(L1)を挟んで右側に配置される2つの第2下側入射領域342と、左側に配置される2つの第2下側入射領域342とは、Y軸(L1)に対して線対称(左右対称)である。同様に、X軸(L3)を挟んで上側に配置される2つの第2下側入射領域342と、下側に配置される2つの第2下側入射領域342とは、X軸(L3)に対して線対称(上下対称)である。さらに、各第2下側入射領域342は、その中心線L2に対してそれぞれ対称形ではなく、非対称である。
第3下側入射領域343は、図3に示すように、平面視において回転軸Cを通るX軸を含む断面(0度断面)に配置される2つの領域である。第3下側入射領域343は、それぞれX軸に対して線対称(上下対称)である。Y軸を挟んで配置される2つの第3下側領域343は、Y軸に対して線対称(左右対称)である。また、各第3下側入射領域343を2等分割する第1中心線L3は、X軸に一致している。第3下側入射領域343は、その上下に位置する第2下側入射領域342に挟まれている。
入射面320は、下側入射領域340と回転軸Cとの間に、上側入射領域330を備える。上側入射領域330は、下側入射領域340と同様に、回転軸Cに対して2回対称である。詳細には、第1下側入射領域341と回転軸Cとの間に第1上側入射領域331が位置する。第2下側入射領域342と回転軸Cとの間に第2上側入射領域332が位置する。第3下側入射領域343とか回転軸Cとの間に第3上側入射領域333が位置する。
第1上側入射領域331は、図3に示すように、平面視において回転軸Cを通るY軸を含む位置において、回転軸Cを挟んで配置される2つの領域である。第1上側入射領域331は、それぞれY軸に対して線対称(左右対称)である。X軸を挟んで配置される2つの第1上側入射領域331は、X軸に対して線対称(上下対称)である。また、各第1上側入射領域331を2等分割する第1中心線L1は、Y軸に一致している。第1上側入射領域331は、その左右に位置する第2上側入射領域332に挟まれている。
第2上側入射領域332は、図3に示すように、平面視において第1上側入射領域331を左右から挟む位置に配置されている4つの領域である。回転軸Cを含み、回転軸Cに対して対称位置に配置される2つの第2上側入射領域332のそれぞれの中心角θ12を当分に分割する中心線L2は、45度線L4から0度の方向にずれた位置にある。また、Y軸(L1)を挟んで右側に配置される2つの第2上側入射領域332と、左側に配置される2つの第2上側入射領域332とは、Y軸(L1)に対して線対称(左右対称)である。同様に、X軸(L3)を挟んで上側に配置される2つの第2上側入射領域332と、下側に配置される2つの第2上側入射領域332とは、X軸(L3)に対して線対称(上下対称)である。さらに、各第2上側入射領域332は、その中心線L2に対してそれぞれ対称形ではなく、非対称である。
第3上側入射領域333は、図3に示すように、平面視において回転軸Cを通るX軸を含む断面(0度断面)に配置される2つの領域である。第3上側入射領域333は、それぞれX軸に対して線対称(上下対称)である。Y軸を挟んで配置される2つの第3上側入射領域333は、Y軸に対して線対称(左右対称)である。また、各第3上側入射領域333を2等分割する第1中心線L3は、X軸に一致している。第3上側入射領域333は、その上下に位置する第2上側入射領域332に挟まれている。
また、図1B等に示すように、回転軸Cに位置する入射面320は、回転軸Cに直交する水平面(XY平面)に、平坦な面である第4入射領域350を有することができる。第4入射領域350は、2つの第1上側入射領域331と、4つの第2上側入射領域332と、2つの第3上側入射領域333とで囲まれた領域である。
レンズ部310の反射面360は、レンズ部310の側面に配置されており、主として入射面320の下側入射領域340から入射した光を反射する面である。反射面360は、図4A、図4B等に示すように、回転軸Cを含む断面において、反射面360の上端は、反射面360の下端よりも外側(回転軸Cから遠い側)に位置するように傾斜した面である。反射面360は、その上端が下端よりも外側に位置しているため、図3に示す下面図に示すように、入射面320の外周を囲むように視認することができる。
次に、出射面370について説明する。レンズ部310の出射面370は、レンズ部310の上面に配置されており、光源からの光を外部に向けて光を出射する面である。出射面370は、回転軸Cを含む中央に位置する内側出射領域380と、内側出射領域380の外周に位置する外側出射領域390と、を備える。内側出射領域380は+Z方向に凸となる凸曲面であり、外側出射領域390は回転軸Cに直交する平面である。
出射面370の内側出射領域380は、主として上側入射領域330から入射された光を外部に出射させる面である。内側出射領域380は、回転軸Cに対して2回対称、または、4回対称とすることができる。また、内側出射領域380は回転体であってもよい。以下において、内側出射領域380が2回対称である場合について説明する。内側出射領域380は、90度断面に位置する第1内側出射領域381と、45度断面に位置する第2内側出射領域382と、0度断面に位置する第3内側出射領域383と、を備える。第1内側出射領域381は、第1上側入射領域331の上方に位置し、第2内側出射領域382は、第2上側入射領域332の上方に位置し、第3内側出射領域383は、第3上側入射領域333の上方に位置する。
第1内側出射領域381は、図1Aに示すように、平面視において回転軸Cを通るY軸を含む断面(90度断面)において回転軸Cを挟んで配置される2つの領域である。第1内側出射領域381は、それぞれY軸に対して線対称(左右対称)である。X軸を挟んで配置される2つの第1内側出射領域381は、X軸に対して線対称(上下対称)である。また、各第1内側出射領域381を2等分割する中心線は、Y軸に一致している。第1内側出射領域381は、その左右に位置する第2内側出射領域382に挟まれている。
第2内側出射領域382は、図1Aに示すように、平面視において第1内側出射領域381を左右から挟む位置に配置されている4つの領域である。回転軸Cを含み、回転軸Cに対して対称位置に配置される2つの第2内側出射領域382のそれぞれの中心角を当分に分割する中心線は、45度方向から0度の方向にずれた位置にある。また、Y軸を挟んで右側に配置される2つの第2内側出射領域382と、左側に配置される2つの第2内側出射領域382とは、Y軸に対して線対称(左右対称)である。同様に、X軸を挟んで上側に配置される2つの第2内側出射領域382と、下側に配置される2つの第2内側出射領域382とは、X軸に対して線対称(上下対称)である。さらに、各第2内側出射領域382は、それぞれの中心線に対して対称形ではなく、非対称である。
第3内側出射領域383は、図1Aに示すように、平面視において回転軸Cを通るX軸を含む断面(0度断面)に配置される2つの領域である。第3内側出射領域383は、それぞれX軸に対して線対称(上下対称)である。Y軸を挟んで配置される2つの第3内側出射領域383は、Y軸に対して線対称(左右対称)である。また、各第3内側出射領域383を2等分割する中心線は、X軸に一致している。第3内側出射領域383は、その上下に位置する第2内側出射領域382に挟まれている。
出射面370の外側出射領域390は、主として下側入射領域340から入射され、反射面360で反射された光を外部に出射させる面である。外側出射領域390は、回転軸Cに対して直交する平面状であり、回転軸Cから離間している。
次に、レンズ部310を囲む鍔部400について説明する。導光部材300の一部である鍔部400は、光の配光制御には寄与しない部位に備えられる部材であり、後述の支持部材500の支持部510と接合される部分に位置する部材でもある。鍔部400は、レンズ部310と一体成形されており、同じ部材で構成される。
支持部材500は、カバー部材200の一部を構成する部材であり、導光部材300を支持する部材である。支持部材500は、導光部材300のレンズ部310が、光源100の直上に配置されるよう、詳細には、光源100の直上であって、光源100の発光面110に接しないような位置に導光部材300を支持する部材である。
光源100は、LED(Light Emitting Diode)等の半導体発光素子、又は、半導体発光素子を含む発光装置等を用いることができる。例えば、図7A〜図7Cに示す光源100は、半導体発光素子を含む発光装置の一例である。詳細には、光源100である発光装置は、半導体発光素子120と、半導体発光素子120上に接合部材140を介して配置される透光性部材130を備える。接合部材140は、半導体発光素子120の側面にも配置されている。半導体発光素子120の側面は、接合部材140を介して被覆部材150で被覆されている。光源100は、上面に発光面110を備える。光源100は、側面にも発光面を備えていてもよい。好ましくは、上面のみ、又は、上面と側面の上端近傍に発光面を備える。発光面110の上面視形状は、四角形、三角形、五角形、六角形等の多角形や円形や楕円形とすることができる。好ましくは、発光面110の上面視形状、正方形である。発光面110が四角形の場合、レンズ部310の入射面320の上側入射領域330(第2下側入射領域342)と発光面110の4つの角が対応するように、位置を調整することが好ましい。
また、波長変換部材には、粘度を調整する等の目的で、各種のフィラー等を含有させてもよい。
配線基板600は、光源100を配置するための部材である。配線基板600は、基台と、その上面に配置された配線と、を備える。配線と光源100とは、導電性の接着剤等で電気的に接続され、固定される。なお、図1B等において、接着剤は省略している。基台としては、例えば、セラミック、ガラエポ、紙フェノール等の絶縁性の材料を用いることができる。あるいは、基台として、アルミ等の金属を用いた導電性の材料を用いることもでき、その場合は、導電性の基台と配線との間に絶縁層を備える。また、配線基板の形状は、例えば、四角形や円形等とすることができる。配線の材料としては、例えば、Cu、Agを用いることができる。さらに、配線の表面にはAuめっきや半田めっき等を用いることができる。また、配線は、上述のめっきに代えて、水溶性フラックスを備えていてもよい。絶縁層は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン等を用いることができる。
100…光源
110…発光面
120…半導体発光素子
121…半導体積層体
122…素子電極
130…透光性部材
140…接合部材
150…被覆部材
160…金属層
200…カバー部材
300…導光部材
310…レンズ部(311…第1レンズ部、312…第2レンズ部)
320…入射面
330…上側入射領域
331…第1上側入射領域
332…第2上側入射領域
333…第3上側入射領域
340…下側入射領域
341…第1下側入射領域
341U…第1下側入射領域の上端
341D…第1下側入射領域の下端
342…第2下側入射領域
342U…第2下側入射領域の上端
342D…第2下側入射領域の下端
343…第3下側入射領域
343U…第3下側入射領域の上端
343D…第3下側入射領域の下端
Ld…境界線
L1…第1中心線
L2…第2中心線
L3…第3中心線
θ11…第1上側入射領域の中心角
θ12…第2上側入射領域の中心角
θ13…第3上側入射領域の中心角
θ21…第1上側入射領域の傾斜角
θ22…第2上側入射領域の傾斜角
θ23…第3上側入射領域の傾斜角
θ31…第1下側入射領域の傾斜角
θ32…第2下側入射領域の傾斜角
θ33…第3下側入射領域の傾斜角
350…第4入射領域
360…反射面
361…第1反射領域
361U…第1反射領域の上端
362…第2反射領域
362U…第2反射領域の上端
363…第3反射領域
363U…第3反射領域の上端
θ41…第1反射領域の傾斜角
θ42…第2反射領域の傾斜角
θ43…第3反射領域の傾斜角
370…出射面
371…内向面
380…内側出射領域
381…第1内側出射領域
381D…第1内側出射領域の外端
382…第2内側出射領域
382D…第2内側出射領域の外端
383…第3内側出射領域
383D…第3内側出射領域の外端
390…外側出射領域
400…鍔部
C…回転軸
500…支持部材
510…支持部
520…脚部
600…配線基板
Claims (6)
- 上面に発光面を備える光源と、
前記発光面の中心を回転軸とするレンズ部を含む導光部材と、
を備える光源モジュールであって、
前記レンズ部は、前記光源の発光面と対向し前記光源からの光が入射される凹状の入射面と、前記入射面の外側に配置され前記入射面から入射された光の一部を反射する反射面と、前記入射面から入射された光の一部及び前記反射面で反射された光を外部に出射する出射面と、を備え、
前記入射面は、回転軸を含む断面において、上側に位置する上側入射領域と、前記上側入射領域よりも下側に位置する下側入射領域と、を備え、
前記下側入射領域は前記回転軸に対して2回対称であり、
前記下側入射領域は、第1下側入射領域と、前記第1下側入射領域から45度回転した位置にある第2下側入射領域と、を備え、
前記第2下側入射領域の高さは、前記第1下側入射領域よりも高い、光源モジュール。 - 前記第2下側入射領域の高さは、前記第1下側入射領域の高さの120%〜200%である、請求項1記載の光源モジュール。
- 前記第1下側入射領域の中心角は、前記第2下側入射領域の中心角よりも大きい、請求項1又は請求項2に記載の光源モジュール。
- 前記第1下側入射領域と水平面とがなす角度は、70度〜90度である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の光源モジュール。
- 前記第2下側入射領域と水平面とがなす角度は、70度〜90度である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の光源モジュール。
- 前記下側入射領域と水平面とがなす角度は、前記上側入射領域と水平面とがなす角度よりも大きい、請求項1記載の光源モジュール。
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