JP3208365U - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンチグレア機能を有する半導体発光装置を提供する。【解決手段】半導体発光装置は、半導体発光素子１１０、レンズ１２０及び第一のグレア防止カバー１３０を備える。レンズは、半導体発光素子に隣り合う第一の光入射側部１２１と、第一の光入射側部に対向して位置する第一の光出射側部１２２と、を有する。第一のグレア防止カバーは、第二の光入射側部１３１と、第二の光入射側部と対向して位置する第二の光出射側部１３２と、第二の光入射側部と第二の光出射側部との間に接続された環状側壁１３３と、を有する。第二の光入射側部は光入射口１３４を有し、第二の光出射側部は光出射口１３５を有し、環状側壁の内径は光入射口から光出射口に向かって次第に大きくなり、且つ環状側壁の外表面には複数のＶ字形溝部が隣接して配置されており、各々のＶ字形溝部は第二の光入射側部から第二の光出射側部に向かって伸びる。【選択図】図１

Description

本考案は、発光装置に関するものであって、特に半導体発光装置に関するものである。

科学技術の進歩に伴い、現代人の需要を満足するため、さまざまな照明装置も時代とともに進歩している。多くの照明装置において、発光ダイオードは低発熱、低消費電力、長寿命、小型化などの利点を有するので、次第に従来の照明装置（例えば、蛍光ランプ、白熱電球など）に取って代わり市場の主流になってきている。

従来の技術において、発光ダイオードの照射効果を調整するために、常に発光ダイオードの上方にレンズを設置して、発光ダイオードの光線がレンズを透過してから適切な形状の光分布を生成している。レンズを採用して光の形状を調整する目的を果たすことはできるが、グレアの問題を効果的に解決することはできない。

本考案は、従来の技術に存在するグレアの問題を改善することができる半導体発光装置を提供する。

本考案に係わる半導体発光装置は、半導体発光素子、レンズ及び第一のグレア防止カバーを備える。
レンズは、半導体発光素子に隣り合う第一の光入射側部と、第一の光入射側部に対向して位置する第一の光出射側部と、を有する。
第一のグレア防止カバーは、第二の光入射側部と、第二の光入射側部に対向して位置する第二の光出射側部と、第二の光入射側部と第二の光出射側部との間に接続される環状側壁と、を有する。
第二の光入射側部は光入射口を有し、第二の光出射側部は光出射口を有し、環状側壁の内径は光入射口から光出射口に向かって次第に大きくなり、且つ環状側壁の外表面には複数のＶ字形溝部が互いに隣接して配置されており、各々のＶ字形溝部は第二の光入射側部から第二光出射側部に向かって伸びる。

本考案の具体的な実施例において、環状側壁の内表面は菱形格子ニック（ニック溝）を有する。

本考案の具体的な実施例において、第二の光入射側部は第二の光出射側部と平行である。

本考案の具体的な実施例において、第二の光入射側部は第二の光出射側部と平行ではなく、第二の光出射側部はレンズの第一の光出射側部と平行である。

本考案の具体的な実施例において、レンズの第一の光入射側部には凹部が設置される。

本考案の具体的な実施例において、半導体発光装置は放熱素子をさらに備え、半導体発光素子は放熱素子の上に配置される。

本考案の具体的な実施例において、半導体発光装置はハウジングをさらに備え、放熱素子は搭載部及びフィン部を有し、ハウジングは半導体発光素子及びレンズを収容し、搭載部はハウジングの内側に位置して半導体発光素子を搭載し、フィン部はハウジングの外側に位置し且つ搭載部に接続される。

本考案の具体的な実施例において、半導体発光装置はハウジングの側壁に結合されるホルダーをさらに備え、第一のグレア防止カバーはホルダーに固定される。

本考案の具体的な実施例において、半導体発光装置はホルダーに固定されるトップカバーをさらに備え、トップカバーは第一のグレア防止カバーの第二の光出射側部を覆い、トップカバーは開口部を有するので第一のグレア防止カバーの第二の光出射側部の部分の光出口部を露出する。

本考案の具体的な実施例において、Ｖ字形溝部の２つの側壁の間の夾角は、第一のグレア防止カバーの第二の光出射側部から第一のグレア防止カバーの第二の光入射側部に向かって次第に小さくなるか又は次第に大きくなる。

本考案の具体的な実施例において、第一のグレア防止カバーの第二の光出射側部の一端に位置するＶ字形溝部の２つの側壁の間の夾角はφであり、第一のグレア防止カバーの第二の光入射側部の一端に位置するＶ字形溝部の２つの側壁の間の夾角はσであり、且つφ−３０°≦σ≦φ＋３０°であり、φとσは、各々６０°より大きいか又は等しい。

本考案の具体的な実施例において、半導体発光装置は第一のグレア防止カバーとレンズとの間に配置された第二のグレア防止カバーをさらに備え、第二のグレア防止カバーは対向する第三の光入射側部と第三の光出射側部とを有し、第三の光入射側部と第三の光出射側部には、各々開口部が設けられている。

本考案の具体的な実施例において、第二のグレア防止カバーは第三の光入射側部から延在して形成される結合部をさらに備え、結合部はレンズに結合される。

本考案に係る半導体発光装置は、レンズの上方に第一のグレア防止カバーを設置し、且つ第一のグレア防止カバーの環状側壁の外表面には複数のＶ字形溝部が隣接して配置されているので、グレアの問題を効果的に改善することができる。

本考案の実施例に係る半導体発光装置の断面図である。 図１の第一のグレア防止カバーの立体図である。 本考案の実施例に係る第一のグレア防止カバーのＶ字形溝部及び光路を示す図である。 図１の第一のグレア防止カバーでグレアを改善することを示す図である。 本考案の別の実施例に係る半導体発光装置の断面図である。 本考案のさらに別の実施例に係る半導体発光装置の断面図である。

本考案の目的、特徴及び利点をさらに明確するために、以下、図面を参照しながら詳細に説明を行う。

図１は本考案の実施例に係る半導体発光装置の断面図であり、図２は図１の第一のグレア防止カバーの立体図である。図１と図２を参照すると、本実施例に係る半導体発光装置１００は、半導体発光素子１１０、レンズ１２０及び第一のグレア防止カバー１３０を備え、レンズ１２０は半導体発光素子１１０と第一のグレア防止カバー１３０との間に位置する。レンズ１２０は、半導体発光素子１１０に隣り合う第一の光入射側部１２１と、第一の光入射側部１２１に対向して位置する第一の光出射側部１２２と、を備える。
第一のグレア防止カバー１３０は、第二の光入射側部１３１と、第二の光入射側部１３１に対向して位置する第二の光出射側部１３２と、第二の光入射側部１３１と第二の光出射側部１３２との間に接続された環状側壁１３３と、を備える。
第二の光入射側部１３１は光入射口１３４を有し、第二の光出射側部１３２は光出射口１３５を有し、環状側壁１３３の内径Ｄは光入射口１３４から光出射口１３５に向かって次第に大きくなる。
環状側壁１３３の外表面１３６には複数のＶ字形溝部１３７が隣接して配置されており、各々のＶ字形溝部１３７は第二の光入射側部１３１から第二の光出射側部１３２に向かって伸びる。

半導体発光素子１１０は基板１１１及び基板１１１の上に配置される半導体光源１１２を備え、半導体光源１１２は発光ダイオードチップ又は他の半導体光源である。
半導体発光素子１１０はレンズ１２０に向かって光線を発し、レンズ１２０は光の形状を調整する。例えば、レンズ１２０の第一の光入射側部１２１には凹部１２３が設置される。凹部１２３の具体的な形状は要求に従い調整することができる。凹部１２３の各々の壁面１２４の形状、角度などの設計を介して光線の屈折経路を調整することができ、さらにレンズ１２０の第一の光入射側部１２１と第一の光出射側部１２２との間に位置する側面１２５の形状、角度などの設計を介してレンズ１２０内の光線が側面１２５から反射した後の経路を改変することができ、従って第一の光出射側部１２２から射出する光線の配光形状を調整することができる。

従来の技術に存在するグレアの問題を改善するために、本実施例の半導体発光装置１００はレンズ１２０の上方に第一のグレア防止カバー１３０を設置し、且つ第一のグレア防止カバー１３０の環状側壁１３３の外表面１３６には複数のＶ字形溝部１３７が隣接して配置されている。図３に示されるように、隣り合う２つのＶ字形溝部１３７の間には１つのプリズム１９１が形成され、環状側壁１３３の内表面１３９から環状側壁１３３内に入る光線Ｌはプリズム１９１の２つの側壁１９２で順次全反射されるので、Ｖ字形溝部１３７は第一のグレア防止カバー１３０が優れた光反射及びグレア防止効果を有することになる。
Ｖ字形溝部１３７毎の２つの側壁１３８の間の夾角θ１の角度は異なる要求によって定めることができる。例えば、プリズム１９１に入る光線Ｌをプリズム１９１から離れる光線Ｌに平行させるために、夾角θ１を９０度に設計し、プリズム１９１の２つの側壁１９２の間の夾角θ２を９０度とする。又、異なる特性の半導体光源１１２と異なる形状のレンズ１２０に適合するために、Ｖ字形溝部１３７毎の２つの側壁１３８の間の夾角θ１を他の異なる角度に設計して、プリズム１９１の２つの側壁１９２の間の夾角θ２の角度を改変することができる。

図２と図３を参照すると、単一のＶ字形溝部１３７の２つの側壁１３８の間の夾角θ１は変化可能である。例えば、夾角θ１は第一のグレア防止カバー１３０の第二の光出射側部１３２から第二の光入射側部１３１に向かって次第に小さくなるか又は次第に大きくなることができる。１つの実施例において、第一のグレア防止カバー１３０の第二の光出射側部１３２の一端に位置する夾角θ１は、例えば、φであり、第一のグレア防止カバー１３０の第二の光入射側部１３１の一端に位置する夾角θ１は、例えば、σであり、φ−３０°≦σ≦φ＋３０°であり、φとσは、例えば、各々６０°より大きいか又は等しい。このような角度設計は設計要求に適合するためだけではなく、加工精度を向上することにも役立つ。

一般的に図１のレンズ１２０の第一の光出射側部１２２から出射する光線において、出射角が大きい光線は通常グレアを引き起こす。図４は、図１の第一のグレア防止カバーによりグレアを改善することを示す図である。
図３と図４を参照すると、グレアを引き起こす出射角が大きい光線Ｌ１が第二の光入射側部１３１から第一のグレア防止カバー１３０に入ってから、光線Ｌ１は環状側壁１３３に入り、それからプリズム１９１の２つの側壁１９２に反射されて（図３参照）、第二の光出射側部１３２から出射され、且つＶ字形溝部１３７の２つの側壁１３８の間の夾角θ１の設計を介して光線Ｌ１の出射角を縮小することができる。
それ故、本実施例の第一のグレア防止カバー１３０はグレアを効果的に改善することができるばかりではなく、グレアを引き起こす光線Ｌ１を有効利用する光線に変えることができ、従って光利用効率を高める。

再び図１及び図２を参照すると、グレアの問題をいっそう改善するために、環状側壁１３３の内表面１３９は菱形格子ニック１３９ａを有することができる。菱形格子ニック１３９ａのニック毎の幅は０．４ｍｍ〜５ｍｍであることができ、ニックの深さは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。
菱形格子ニック１３９ａはライトスポットを均一にする効果を有し、且つ半導体発光装置１００の外観が視覚的には従来のランプにもっと近づくことになり、使用者も受け入れ易い。

本実施例において、第一のグレア防止カバー１３０の第二の光入射側部１３１は第二の光出射側部１３２に対して傾斜し、即ち第一のグレア防止カバー１３０の第二の光入射側部１３１は第二の光出射側部１３２に平行でなく、第一のグレア防止カバー１３０の第二の光出射側部１３２はレンズ１２０の第一の光出射側部１２２に平行である。
このように設計すると、光収集量を増加することができ、光線がレンズ１２０を経て第一のグレア防止カバー１３０に入る時に光エネルギーの損失を多くしないようにする。

他の実施例において、第一のグレア防止カバー１３０をその第二の光入射側部１３１がレンズ１２０の第一の光出射側部１２２に平行に設置するか、又は第一のグレア防止カバー１３０をその第二の光入射側部１３１及び第二の光出射側部１３２が全てレンズ１２０の第一の光出射側部１２２に平行にならないように設置する。
本考案において、第二の光入射側部１３１が第二の光出射側部１３２に平行でないことに限定されるものではなく、他の実施例において、第一のグレア防止カバー１３０をその第二の光入射側部１３１が第二の光出射側部１３２に平行するように設計することができる。

図５は、本考案の別の実施例に係る半導体発光装置の断面図である。図５を参照すると、本実施例の半導体発光装置１００ａは上述した半導体発光装置１００と類似するが、半導体発光装置１００ａは放熱素子１４０をさらに備え、半導体発光素子１１０は放熱素子１４０の上に配置される。本考案は放熱素子１４０の具体的な形状及び材質を限定しない。

本実施例において、半導体発光装置１００ａはハウジング１８０をさらに備える。放熱素子１４０は搭載部１４２及びフィン部１４３を有する。ハウジング１８０は半導体発光素子１１０及びレンズ１２０を収容する。
具体的に説明すると、ハウジング１８０は底壁１８１及び側壁１８２を有し、底壁１８１と側壁１８２との間には半導体発光素子１１０及びレンズ１２０を収容するために用いられる収容空間Ｓが形成される。搭載部１４２もハウジング１８０の内側に位置して（即ち、収容空間Ｓ内に位置する）半導体発光素子１１０を搭載する。
フィン部１４３はハウジング１８０の外側に位置し且つ搭載部１４２に接続される。フィン部１４３と搭載部１４２はハウジング１８０の底壁１８１の貫通孔（図示せず）を貫いて互いに接続される。
半導体発光素子１１０から生じる熱は搭載部１４２によってフィン部１４３に熱伝導されて放熱する。
他の実施例において、ハウジング１８０は放熱効果を有する金属材質からなり、例えば、ハウジング１８０と放熱素子１４０の材質は同じである。このようにすると、ハウジング１８０の底壁１８１に貫通孔を開設せず、フィン部１４３はハウジング１８０の底壁１８１を介して搭載部１４２に接続される。

半導体発光装置１００ａはハウジング１８０の側壁１８２に結合されるホルダー１５０をさらに備え、第一のグレア防止カバー１３０はホルダー１５０に固定される。ホルダー１５０は固定部材１５１によってハウジング１８０の側壁１８２に固定される。第一のグレア防止カバー１３０はその第二の光出射側部１３２を介してホルダー１５０の頂部に固定される。異なる設計要求によって半導体発光装置１００ａはトップカバー１６０をさらに備えることができ、トップカバー１６０はホルダー１５０に固定されて第一のグレア防止カバー１３０の第二の光出射側部１３２を覆う。トップカバー１６０は開口部１６１を有するので第一のグレア防止カバー１３０の第二の光出射側部１３２の部分の光出口１３５を露出する。

図６は、本考案のさらに別の実施例に係る半導体発光装置の断面図である。図６を参照すると、本実施例の半導体発光装置１００ｂは上述した半導体発光装置１００ａと類似するが、半導体発光装置１００ｂは第一のグレア防止カバー１３０とレンズ１２０との間に配置される第二のグレア防止カバー１７０をさらに備える。
第二のグレア防止カバー１７０は対向して設置される第三の光入射側部１７１と第三の光出射側部１７２を有し、第三の光入射側部１７１と第三の光出射側部１７２には各々開口部１７３、１７４が設けられ、レンズ１２０の第一の光出射側部１２２から射出する光線を通過させる。
第二のグレア防止カバー１７０の第三の光入射側部１７１と第三の光出射側部１７２との間の環状側壁１７５の内表面は曲面であるが、その形状は設計要求によって調整することができる。
第二のグレア防止カバー１７０は第三の光入射側部１７１から延在して形成される結合部１７６をさらに備え、結合部１７６はレンズ１２０に結合される。第二のグレア防止カバー１７０の結合部１７６はレンズ１２０の第一の光出射側部１２２に当接する環形シャシー１７７及び環形シャシー１７７から延伸する側壁１７８を有し、結合部１７６の側壁１７８はレンズ１２０の第一の光出射側部１２２を囲む。

本実施例の半導体発光装置１００ｂは、第一のグレア防止カバー１３０及び第二のグレア防止カバー１７０を有するので、グレアの問題をいっそう改善することができる。上述した各実施例の半導体発光装置（例えば、図１に示された半導体発光装置１００）も第二のグレア防止カバー１７０を設置することができる。

上述したように、本考案の実施例に係る半導体発光装置はレンズの上方に第一のグレア防止カバーを設置し、且つ第一のグレア防止カバーの環状側壁の外表面には複数のＶ字形溝部が隣接して配置されているので、グレアの問題を効果的に改善することができる。
本考案の１つの実施例において、半導体発光装置は第一のグレア防止カバーとレンズとの間に第二のグレア防止カバーを設置するので、グレアの問題をいっそう改善することができる。

以上実施例に基づいて本考案を具体的に説明したが、本考案は上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない限り、添付の請求の範囲の精神及び範囲内に含まれる種々の変更や類似の構成は、すべて最も広い解釈によって本考案の保護範囲内に含まれる。

１００，１００ａ，１００ｂ 半導体発光装置
１１０ 半導体発光素子
１１１ 基板
１１２ 半導体光源
１２０ レンズ
１２１ 第一の光入射側部
１２２ 第一の光出射側部
１２３ 凹部
１２４ 壁面
１２５ 側面
１３０ 第一のグレア防止カバー
１３１ 第二の光入射側部
１３２ 第二の光出射側部
１３３，１７５ 環状側壁
１３４ 光入射口
１３５ 光出射口
１３６ 外表面
１３７ Ｖ字形溝部
１３８，１７８，１８２，１９２ 側壁
１３９ 内表面
１３９ａ 菱形格子ニック
１４０ 放熱素子
１４２ 搭載部
１４３ フィン部
１５０ ホルダー
１５１ 固定部材
１６０ トップカバー
１６１，１７３，１７４ 開口部
１７０ 第二のグレア防止カバー
１７１ 第三の光入射側部
１７２ 第三の光出射側部
１７６ 結合部
１７７ 環形シャシー
１８０ ハウジング
１８１ 底壁
１９１ プリズム
Ｄ 内径
Ｌ，Ｌ１ 光線
Ｓ 収容空間
θ１，θ２ 夾角

Claims (13)

1. 半導体発光素子と、レンズと、第一のグレア防止カバーとを備え、
   前記レンズは、前記半導体発光素子に隣り合う第一の光入射側部と、前記第一の光入射側部に対向して位置する第一の光出射側部と、を有し、
   前記第一のグレア防止カバーは、第二の光入射側部と、前記第二の光入射側部に対向して位置する第二の光出射側部と、前記第二の光入射側部と前記第二の光出射側部との間に接続された環状側壁と、を有し、
   前記第二の光入射側部は光入射口を有し、
   前記第二の光出射側部は光出射口を有し、
   前記環状側壁の内径は前記光入射口から前記光出射口に向かって次第に大きくなり、且つ前記環状側壁の外表面には複数のＶ字形溝部が隣接して配置されており、各前記Ｖ字形溝部は前記第二の光入射側部から前記第二の光出射側部に向かって伸びる
   ことを特徴とする半導体発光装置。
2. 前記環状側壁の内表面は菱形格子ニックを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
3. 前記第二の光入射側部は前記第二の光出射側部と平行であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
4. 前記第二の光入射側部は前記第二の光出射側部に平行でなく、前記第二の光出射側部は前記レンズの第一の光出射側部に平行であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
5. 前記レンズの第一の光入射側部には凹部が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
6. 放熱素子をさらに備え、前記半導体発光素子は前記放熱素子の上に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
7. ハウジングをさらに備え、前記放熱素子は搭載部及びフィン部を有し、
   前記ハウジングは前記半導体発光素子及び前記レンズを収容し、
   前記搭載部は前記ハウジングの内側に位置して前記半導体発光素子を搭載し、
   前記フィン部は前記ハウジングの外側に位置し且つ前記搭載部に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光装置。
8. 前記ハウジングの側壁に結合されるホルダーをさらに備え、前記第一のグレア防止カバーは前記ホルダーに固定されることを特徴とする請求項７に記載の半導体発光装置。
9. 前記ホルダーに固定されるトップカバーをさらに備え、前記トップカバーは前記第一のグレア防止カバーの第二の光出射側部を覆い、前記トップカバーは開口部を有し、前記第一のグレア防止カバーの第二の光出射側部の部分の光出口を露出することを特徴とする請求項８に記載の半導体発光装置。
10. 前記Ｖ字形溝部の２つの側壁の間の夾角は前記第一のグレア防止カバーの第二の光出射側部から前記第一のグレア防止カバーの第二の光入射側部に向かって次第に小さくなるか又は次第に大きくなることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
11. 前記第一のグレア防止カバーの第二の光出射側部の一端に位置する前記Ｖ字形溝部の２つの側壁の間の夾角はφであり、前記第一のグレア防止カバーの第二の光入射側部の一端に位置する前記Ｖ字形溝部の２つの側壁の間の夾角はσであり、且つφ−３０°≦σ≦φ＋３０°であり、φとσは各々６０°より大きいか又は等しいことを特徴とする請求項１０に記載の半導体発光装置。
12. 前記第一のグレア防止カバーと前記レンズとの間に配置された第二のグレア防止カバーをさらに備え、前記第二のグレア防止カバーは対向して位置する第三の光入射側部と第三の光出射側部を有し、
    前記第三の光入射側部と前記第三の光出射側部には各々開口部が設けられている
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項記載の半導体発光装置。
13. 前記第二のグレア防止カバーは前記第三の光入射側部から延在して形成された結合部をさらに備え、
    前記結合部は前記レンズに結合されていることを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光装置。

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