JP5139915B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

本発明はＬＥＤ素子を用いた発光装置に関し、特にストロボのフラッシュ光源として用いられる発光装置に関する。
携帯電話機などにおいて、写真撮影の時に用いるストロボのフラッシュ光源にはＬＥＤ（Light emitting diode）素子を用いた発光装置が用いられてきている。例えば、特許文献１では、図７に示されるように、携帯電話機の表示部１の背面側にＲＧＢ３色ＬＥＤ２とその近傍にカメラレンズ３を配置した構造が示されている。
ここでのＲＧＢ３色ＬＥＤ２は着信通知表示とカメラのフラッシュ光源の両方の機能を持たせているもので、着信時にはＲＧＢ３色ＬＥＤ２を所定のパターンで点灯させ、フラッシュ時にはＲＧＢ３色ＬＥＤ２に流れる電流の電流値を着信時の電流値より大きく設定し、ＲＧＢ３色を同時に点灯して白色光を写真撮影の被写体に向けて照射する構成を取っている。
また、ＲＧＢ３色ＬＥＤ２の指向角をカメラの画角より広く設定し、発光部の前方に照射領域の周辺部の照度を高くする指向性調整レンズを配置して発光装置を構成している。
フラッシュ光源に使われる発光装置は外に様々な構成のものが技術開示を見ている。例えば、特許文献２においては、図８に示されるように、基板１１上に第１の光源である白色発光ダイオード１２と第２の光源である青色発光ダイオード１３を搭載し、封止樹脂１７、１８でそれぞれの発光ダイオードを封止し、レンズ部１０と段部１９を設けた枠体１４を基板１１に取付けて発光装置を構成している。そして、着信通知機能と写真撮影のフラッシュ機能を持たせている。
フラッシュ機能として用いる時は、第１の光源である白色発光ダイオード１２を点灯させ、レンズ部１０で集光させた第１の光１５を照射する構成を取り（図８の（ａ））、着信通知機能として用いる時は、第２の光源である青色発光ダイオード１３を点灯させ、枠体１４の段部１９のある部分から、更には、枠体１４内を導光させて側面から第２の光として出射させる構成を取っている（図８の（ｂ））。
特開２００７−３７１６３号公報 特開２００６−２９５０８２号公報
しかしながら、特許文献１、特許文献２の構成をなす発光装置を用いた携帯電話にあっては次のような問題を有する。
特許文献２に示された構成の発光装置は、フラッシュ点灯時において第１の光源である白色発光ダイオード１２の光は全てレンズ１０を透過するわけではなく、枠体１４の側面側に漏れて出射する光も現れる。
次に、特許文献１に示された構成の携帯電話機は発光装置がカメラレンズの近傍に配置されており、発光装置からの漏れた光がカメラレンズと共に配設されている撮像素子の映像画質を悪くすると云う問題を起こす。このため、カメラレンズ及び撮像素子側に発光装置側から漏れた光が入り込まないように遮光手段を設ける必要がある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、発光装置の側面から光が漏れないようにし、カメラレンズ側及び撮像素子側に遮光手段を設けなくても良いようにするものである。簡単な構成で光が漏れないようになれば製作コストは安くすることができる。
課題を解決するための手段として、本発明の発光装置は、回路基板上に少なくとも１個のＬＥＤ素子を搭載して該ＬＥＤ素子を樹脂で封止したＬＥＤランプに、前記ＬＥＤ素子からの光を集光する集光手段を有する樹脂からなる矩形のカバーを取付けた発光装置において、
前記カバーは頭部と筒部を有してキャップ形状をなし、前記ＬＥＤ素子と対向する位置に配置される前記頭部には光学レンズからなる前記集光手段を有し、前記筒部から前記頭部の前記光学レンズの近傍にまで延びて反射部材からなる漏れ防止手段が前記カバーと一体的に有して、前記ＬＥＤ素子の光が前記筒部の外側並びに前記頭部と筒部の境目の部位や前記頭部の集光手段を有しない部位から漏れるのを防止していることを特徴とするものである。
この構成の下では、筒部に漏れ防止手段を有することで筒部の外側に、つまり、カバーの横方向の外側にＬＥＤ素子の光が漏れることがなくなる。これにより、携帯電話などにおいて、発光装置の近くにカメラレンズ及び撮像素子が配設されても撮影画像に悪い影響を与えることは起きない。また、これによりカメラレンズ及び撮像素子側に遮光手段を設けなくても済む。
また、本発明の発光装置は、前記漏れ防止手段は前記集光手段を有する前記頭部の前記集光手段の近傍にまで前記筒部から延びていることを特徴とするものである。
この構成の下では、カバーの頭部にある集光手段を有する部位のみからＬＥＤ素子の光が集光して出射する。カバーの頭部と筒部の境目の部位や頭部の集光手段を有しない部位などからも光が漏れない。発光装置側で完全な遮光ができる。
また、本発明の発光装置は、前記カバーに有する前記漏れ防止手段は反射部材からなることを特徴とするものである。
漏れ防止手段として用いられる部材には反射部材や光吸収部材などが挙げられるが、その中で、反射部材を用いると反射部材からの反射光を集光手段を透過するように利用できる。つまり、光の利用効率を高めて集光手段の透過光量を多くすることができる。そして、出射光の輝度を高めて照明を明るくすることができる。
これに対して、光吸収部材を用いた場合には吸収部材に吸収される光も現れ、集光手段の透過光量は少なくなって照明明るさは低下する。
また、本発明の発光装置は、前記反射部材はＡｌ、Ａｇなどの金属からなることを特徴とするものである。
Ａｌ、Ａｇは高反射率を示す金属材料であるので高反射率の下で光の利用効率は高められる。特に、筒部の内周面をＡｌ、Ａｇなどの金属膜で構成する構造は構造的にも簡単であると共に発光装置の量産性が容易になり、安いコストで製作が可能になる。
また、本発明の発光装置は、前記カバーに有する前記集光手段は光学レンズからなることを特徴とするものである。
集光手段に光学レンズを用いると光学レンズの形状などによって所望の集光方法が採れる。また、レンズの形状は射出成形金型で様々な形状ができ、射出成形での量産化ができる。
また、本発明の発光装置は、前記光学レンズはフレネルレンズであることを特徴とするものである。
フレネルレンズは平行光に変換する。分散光の少ない平行光の光量が多くなるので撮影被写体を直接照明する光量が増え、明るい照明が得られる。
以上、発明毎に作用・効果を説明したが、大きく纏めると、本発明の構成を取ることにより、発光装置の側面から外部に漏れる光を遮断して撮影画質に悪い影響を与えない。そして、カメラレンズ側及び撮像素子側に遮光手段を設ける必要性もなくなる。また、構成や構造も簡単（シンプル）であり、量産性もあるので製作コストも安くできる。
以下、本発明を実施するための実施形態を図１〜図４を用いて説明する。なお、図１は本発明の実施形態に係る発光装置の要部断面図、図２は図１におけるカバーの平面図を示している。また、図３は図１におけるカバーの形成方法を説明する工程図、図４は図１における発光装置の形成方法を説明する断面図を示している。
図１より、本実施形態の発光装置２０はＬＥＤランプ３０にカバー３５を取付けたものからなる。また、この発光装置２０は図２から分かるように矩形の形状をなしており、矩形のＬＥＤランプ３０の外周縁部、即ち、矩形の回路基板２４の外周縁部に矩形のカバー３５を取付けたものからなっている。
ＬＥＤランプ３０は、絶縁性の基板２１に一対の電極２２、２３を設けて構成した回路基板２４上にＬＥＤ素子２５を搭載し、この搭載したＬＥＤ素子２５を封止樹脂層２７で封止した構成をなす。
回路基板２４を構成する基板２１はガラスエポキシ樹脂やＢＴレジンなどの樹脂からなる。また、一対の電極はアノード側の電極２２とカソード側の電極２３からなり、いずれも基板２１の上面、側面、下面と繋がって対向した状態で設けられていて、側面にある電極はスルホール内の壁面に設けられている。
ストロボのフラッシュ光源は白色光を必要とすることから、ＬＥＤランプ３０から出射する光は白色光が出射する。
白色光を得る方法として、青色ＬＥＤ素子と蛍光体を組み合わせる方法、白色ＬＥＤ素子を用いる方法、Ｒ、Ｇ、Ｂ発光色の３種類のＬＥＤ素子を用いて混色によって白色光を得る方法などがあるが、本実施形態においては、青色発光のＬＥＤ素子を用いている。そして、封止樹脂層２７にＹＡＧ系蛍光体を含有させている。
この蛍光体はＬＥＤ素子から出射する短波長に励起されて黄色光なる波長変換された光が出射する。
そして、黄色光と青色光とが混ざり合って白色光が得られる。
次に、カバー３５はアクリル樹脂などからなるが、頭部３５ａと筒部３５ｂを有してキャップ形状をなしている。そして、頭部３５ａには光学レンズ３５ｃが設けられている。この光学レンズ３５ｃはＬＥＤ素子からの光を集光する集光手段として用いている。
なお、本実施形態においては、この光学レンズ３５ｃはフレネルレンズを用いており、ＬＥＤ素子２５からの光を平行光に変換して平行光が発光装置２０から出射するようにしている。平行光が出射することで、光の分散が少なくなり写真撮影の被写体を明るく照明するようになる。
しかしながら、本発明においては、光学レンズ３５ｃはフレネルレンズに限るものではなく、凸レンズ、凹レンズ、あるいは、それらがアレイ状になったレンズでも適用できるものである。
カバー３５の筒部３５ｂをなすところには、その内周面に反射部材３５ｄが一体的に設けられている。この反射部材３５ｄは反射率の高いＡｌまたはＡｇ金属の膜からなり、ＬＥＤ素子２５の光が筒部から外側に漏れないようにすると共に、反射部材３５ｄで反射させてＬＥＤランプ３０とカバー３５の隙間（中空部）３５ｅ方向や、図示した出射光Ｐの如く光学レンズ３５ｃ方向に光を反射させて光学レンズ３５ｃを通過するようにしている。
ここでの反射部材３５ｄはＬＥＤ素子２５からの光が筒部３５ｂから外側に漏れるのを防止する漏れ防止手段としての作用をなしていると共に、ＬＥＤ素子２５からの光を反射させて光の利用効率を高める作用をなしている。
なお、ＡｌまたはＡｇ金属の膜からなる反射部材３５ｄは真空蒸着法やスパッタリング法などによって形成する。また、この反射部材３５ｄは光が透過しない程度の厚みが必要である。
図１において、３１はレジスト膜である。レジスト膜３１は一対の電極２２、２３が形成された基板２１のスルホール部を塞ぐと共に、面の平坦化を図ってカバー３５の落ち着き状態を良くする働きをなしている。
カバー３５は筒部３５ｂの先端が回路基板２４の外周縁部に接着剤を介して接着固定される。固定された状態においては、カバー３５と封止樹脂層２７との間に隙間（中空部）３５ｅが設けられるようになっている。
以上の構成を取ることにより、ＬＥＤ素子２５の光がカバー３５の筒部３５ｂの外側に漏れることがなくなり、発光装置２０がカメラレンズの近傍に配設されても写真撮影の映像画質に影響を及ぼすことがなくなる。
なお、本実施形態においては、反射部材３５ｄをカバー３５の筒部３５ｂの内周面にのみ設けた構成としたが、筒部３５ｂから頭部３５ａの光学レンズ３５ｃの近傍まで延ばして設けても良い。
また、筒部３５ｂの内周面に限らず、筒部３５ｂの外周面に設けても構わない。反射部材３５ｄを筒部３５ｂの外周面に設ける構成は、作用的には内周面に設けた構成とほぼ同じ作用をなすが、コスト面ではアップが避けられない。
また、反射部材３５ｄは必ずしもＡｌ、Ａｇ金属に限るものではない。例えば、白色塗料を反射部材として利用することも可能で、白色塗料を用いた場合には光が漏れないようにするにはかなり塗膜を厚くする必要がある。
また、本発明においては、光の漏れ防止手段としては必ずしも反射部材に限るものではない。例えば、光吸収部材であっても光の漏れを防止することができる。
しかしながら、光吸収部材を用いた場合は、そこで光が吸収されるので光の利用効率は低下する。光吸収部材としては、酸化クロム（ＣｒＯ）金属膜とクロム（Ｃｒ）金属膜の２層からなる金属膜などが挙げられる。この金属膜は反射部材の金属膜と同じ形成方法で形成することができる。
次に、上記の仕様をなすカバーの形成方法などについて図３、図４を用いて説明する。最初に、図３の（ａ）、頭部３５ａに光学レンズ３５ｃを有し、筒部３５ｂを有するカバーが複数、格子状に連なった大判なるカバーブランク３５Ａを射出成形方法により形成する。突出の筒部３５ｂに挟まれた内側は凹部をなしている。光学レンズ３５ｃは金型から転写して形成する。
次に、図３の（ｂ）、各々の頭部３５ａの内面（凹部の底面）と先端面３５ｂ２にマスク１０１を形成する。次に、真空蒸着方法やスパッタリング方法などで反射部材（金属膜）３５ｄを形成する。この時、各々の筒部３５ｂの内周面３５ｂ１に反射部材３５ｄが設けられる。
次に、図３の（ｃ）、頭部３５ａの内面と先端面３５ｂ２に設けたマスク１０１を除去する。これによって、筒部３５ｂの内周面３５ｂ１に反射部材３５ｄが形成されたカバーブランク３５Ａができ上がる。
次に、図４に示すように、ＬＥＤランプ３０が格子状に複数連ねられたＬＥＤランプブランク３０Ａにカバーブランク３５Ａを貼付けて固定する。
ＬＥＤランプブランク３０Ａは、複数のスルホールを設けた大判の基板に一対の電極を複数設けて形成した回路基板ブランク２４ＡにＬＥＤ素子を複数、ボンディングして搭載し、そして、複数のＬＥＤ素子をそれぞれ封止樹脂層で封止したものからなる。
そして、一点鎖線Ｑで示した部位をダイシングカッタで短冊切断と、その後に１個取り切断を行うことによって単個の発光装置２０が得られる。
このようにして得られる発光装置２０において、前述の従来技術での図８で示した枠体と比較すると、本実施形態のカバー３５にはマスク１０１の形成、反射部材３５ｄの形成、筒部３５ｂ先端面３５ｂ２の反射部材３５ｄの除去、マスク１０１の除去、の工程が新たに追加される。いずれの工程も比較的簡単な加工方法であり、また、工程数もさほど多くなく、量産可能な製作方法であるので製作コストも余り高くならない。カメラレンズ並びに撮像素子側に遮光部材を設けるよりもコスト的にはむしろ安上がりとなる。
次に、本発明の実施例１に係る発光装置を図５を用いて説明する。なお、図５は本発明の実施例１に係る発光装置の要部断面図を示している。また、前述の実施形態における構成部品の仕様と同じ仕様をなす構成部品は同一符号を付してある。
実施例１の発光装置において、前述の実施形態の発光装置と対比して仕様の異なるところはカバーのみが異なる。以下、カバーの仕様を主体にして説明する。
図５において、実施例１の発光装置４０はＬＥＤランプ３０にカバー４５を取付けたものからなる。ＬＥＤランプ３０は前述の実施形態でのＬＥＤランプと同じ仕様のものを用いている。
カバー４５は頭部４５ａと筒部４５ｂを有するキャップ形状をなして、頭部４５ａには光学レンズ４５ｃなる光の集光手段を設けている。また、筒部４５ｂの内周面から頭部４５ａの内面で光学レンズ４５ｃの近傍の領域にまで延びた状態で反射部材４５ｄなる光漏れ防止手段を設けている。即ち、筒部４５ｂの内周面と頭部４５ａの内面にあって光学レンズ４５ｃ面を除く内面に連ねて反射部材４５ｄを設けた構成をなしている。
反射部材４５ｄはＡｌ、Ａｇなどの金属の膜からなり、光学レンズ４５ｃはフレネルレンズからなる。
上記の構成をなすことにより、ＬＥＤランプ３０からの光の殆どは光学レンズ４５ｃを通過して、平行光に変換された光が発光装置４０から出射する。
前述の実施形態の発光装置の構成では、頭部４５ａの光学レンズ４５ｃ面以外の面から出射する光は平行光にならずに分散してしまう。このため、平行光量も少なくなって輝度を高める作用には余り働かない。
上記の構成の下では、分散光は少なくなって平行光量が増え、輝度が高められて明るい照明が得られるようになる。
また、当然ながら筒部４５ｂの外側に光は漏れない。
次に、本発明の実施例２に係る発光装置を図６を用いて説明する。なお、図６は本発明の実施例２に係る発光装置の要部断面図を示している。また、前述の実施形態における構成部品の仕様と同じ仕様をなす構成部品は同一符号を付してある。
図６から、実施例２の発光装置６０は、ＬＥＤランプ３０にカバー６５を取付けたものからなる。ＬＥＤランプ３０は前述の実施形態でのＬＥＤランプと同じ仕様のものを用いている。
カバー６５は、頭部６５ａに光学レンズ６５ｃを有し、筒部６５ｂの外周面には一周に渡って反射部材６５ｄを有する。
ここでの反射部材６５ｄはＡｌ、Ａｇなどの金属の膜からなり、光学レンズ６５ｃはフレネルレンズからなる。
実施例２のカバー６５は筒部６５ｂの外周面に反射部材６５ｄを設けた構成を取る。このような構成を取った発光装置６０は前述の実施形態での発光装置と同じ効果を得ることができる。
なお、反射部材６５ｄの形成方法は、前述の実施形態で説明した大判なるカバーブランクの状態で形成することが不可能であるので別な形成方法を取る必要がある。つまり、切断後の単個の状態で反射部材６５ｄを形成する必要があるため、コスト的なアップは避けられない。
本発明の実施形態に係る発光装置の要部断面図である。 図１におけるカバーの平面図である。 図１におけるカバーの形成方法を説明する工程図である。 図１における発光装置の形成方法を説明する断面図である。 本発明の実施例１に係る発光装置の要部断面図である。 本発明の実施例２に係る発光装置の要部断面図である。 特許文献１に示された携帯電話機の一実施の形態を示す説明図である。 特許文献２に示された光源体の構成と光の光路を示す断面図である。
符号の説明
２０、４０、６０ 発光装置
２１ 基板
２２、２３ 電極
２４ 回路基板
２５ ＬＥＤ素子
２６ ボンディングワイヤ
２７ 封止樹脂層
３０ ＬＥＤランプ
３１ レジスト膜
３５、４５、６５ カバー
３５ａ、４５ａ、６５ａ 頭部
３５ｂ、４５ｂ、６５ｂ 筒部
３５ｂ１ 内周面
３５ｂ２ 先端面
３５ｃ、４５ｃ、６５ｃ 光学レンズ
３５ｄ、４５ｄ、６５ｄ 反射部材
３５ｅ 隙間

Claims (3)

  1. 回路基板上に少なくとも１個のＬＥＤ素子を搭載して該ＬＥＤ素子を樹脂で封止したＬＥＤランプに、前記ＬＥＤ素子からの光を集光する集光手段を有する樹脂からなる矩形のカバーを取付けた発光装置において、
    前記カバーは頭部と筒部を有してキャップ形状をなし、前記ＬＥＤ素子と対向する位置に配置される前記頭部には光学レンズからなる前記集光手段を有し、前記筒部から前記頭部の前記光学レンズの近傍にまで延びて反射部材からなる漏れ防止手段が前記カバーと一体的に有して、前記ＬＥＤ素子の光が前記筒部の外側並びに前記頭部と筒部の境目の部位や前記頭部の集光手段を有しない部位から漏れるのを防止していることを特徴とする発光装置。
  2. 前記反射部材はＡｌ又はＡｇの金属からなることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記光学レンズはフレネルレンズであることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
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