JP5513704B2 - レンズ体 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ体に関し、とくに発光ダイオードのような発光素子とともに好適に用いられるレンズ体に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）のような発光素子において、使用目的によっては、封止材上に発光した光の進行方向を規制するための集光レンズ体が設けられる場合がある（特許文献１〜３）。このような集光レンズ体には、素材としてはエポキシ樹脂や、ＣＯＣ樹脂が用いられ、成形方法としてはトランスファー成形や射出成形が用いられている。これらの素材、成形方法によって、ドーム形状のレンズ体や、嵌合部に爪を有する複雑な形状の部分を具備するものが、一体として成形されている。

しかし、これらの従来のレンズ体には以下のような問題がある。すなわち、光源の高出力化に伴い、光源が発する熱や紫外線により前記エポキシ樹脂やＣＯＣ樹脂が劣化してしまうのである。また、成形の際の破損も生じやすい。
かかる問題に対応するために、耐熱、耐紫外線性に優れているシリコーンレジンを用いる試みがなされている（特許文献４）。しかし、シリコーンレジンは脆いため、例えば無理抜き部分を有するような複雑な形状のレンズ体や、薄肉部があるドーム型レンズ体、嵌合部を有し応力の集中する部分があるはめ込みレンズ体などの一体成形に用いることはできない。

これに対して、レンズ体の材質をゴムにすることによって、上記形状を有するレンズ体を成形する試みもなされている。しかしながら、ゴムレンズ体、例えばシリコーンゴムレンズ体の場合、ゴムのタック性から、表面にゴミがついたりＬＥＤを自動マウント(取り付け)機を用いてプリント基板へ表面実装する際に、自動マウント機からＬＥＤが離れずにプリント基板へＬＥＤが実装されない「持ち帰り現象」が発生するなど、取り扱いに難がある。
以上のとおり、用いるべき適切な材質が見いだされていないため、所望の形状を有し、より好ましくはレンズ体の耐熱、耐紫外線性および取り扱い易さに優れたレンズ体は、未だ効率よく作製することができないのが現状である。とくに、１千万個単位での製造が要求されるＬＥＤ用のレンズにおいては、上記のようなレンズ体の効率的な製造に対する需要は極めて大きい。
特開平３−１１９７６９号公報 特開２００３−３０７６６３号公報 特開平１０−１５４８３２号公報 特開２０００−１５０９６８号公報

本願発明は、複雑な形状のレンズ体や、薄肉部があるドーム型レンズ体、嵌合部を有し応力の集中する部分があるはめ込みレンズ体のような、成形時に破損しやすいため、従来は一体として効率よく製造することが不可能であったレンズ体を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題に鑑み鋭意研究を重ねる中で、従来レンズ体に用いられることはあっても、上記目的には適さないとされていた素材の中に、驚くべきことに上記課題の解決に資するのみならずそれに付随する効果を奏するものがあることを見いだし、さらに研究を進めた結果本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、以下の各発明に関する。
（１）レンズ部および該レンズ部と結合した前記レンズ部を位置合わせする位置合わせ部とを含むレンズ体であって、前記位置合わせ部が弾性材料からなる、前記レンズ体。
（２）位置合わせ部が、レンズ体に装着される発光素子をレンズ部に対して位置合わせをする部材である、前記レンズ体。
（３）位置合わせ部が、無理抜き部分、薄肉部分および応力集中部分からの少なくとも１つを含む、前記レンズ体。
（４）位置合わせ部が、レンズ部を裏面から支持し、かつ発光素子基板嵌合部を具備する脚部を有する、前記レンズ体。
（５）位置合わせ部が、レンズ部の側方から張り出した、２つ以上の穴を有するフランジである、前記レンズ体。
（６）弾性材料が、液晶ポリマー、ＡＢＳ樹脂、ＢＰＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴムおよびアクリルゴムから選択される１種または２種以上である、前記レンズ体。
（７）レンズ部が、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ガラスおよびシリコーンレジンのいずれかからなる、前記レンズ体。
（８）レンズ部がシリコーンレジンからなり、位置合わせ部がシリコーンゴムからなる、前記レンズ体。
（９）前記（１）〜（８）のいずれかに記載のレンズ体と発光素子とを備えた発光デバイス。
（１０）発光素子が発光ダイオードである、前記発光デバイス。
（１１）前記（１）に記載のレンズ体を製造する方法であって、レンズ部に対し、弾性材料を用いて位置合わせ部を一体的に成形する工程を含む、前記方法。
（１２）弾性材料がレンズ部の材料に対し、架橋接着する材料である、前記（１１）に記載の方法。
（１３）レンズ部の材料がシリコーンレジンからなり、弾性材料が、シリコーンゴムである、前記（１２）に記載の方法。
（１４）複数の繋ぎ合わせられた位置合わせ部品に対してレンズ部を成型する工程をさらに含む、前記（１１）〜（１３）のいずれかに記載の方法。

本発明は、弾性材料、すなわちゴム類のような、従来レンズ体における使用が、その取り扱いにくさのために適当でないとされていた素材を、部分的に用いることによって、レンズ体全体の取り扱い易さを犠牲にすることなく、種々の形状のレンズ体を製造することを可能とするものである。また、本発明は、上記素材を少なくとも位置合わせ部に用いることによって、レンズ部と発光素子との容易な位置合わせを可能ならしめるものである。

（１）本発明によれば、種々の形状を有し、レンズ部と発光素子との位置合わせが容易になされるレンズ体が効率よく提供される。
（２）また、本発明のうち、位置合わせ部が、レンズ体に装着された発光素子をレンズ部に対して位置合わせをするためのものであるものによれば、レンズ体に対する発光素子の位置合わせを容易に行うことができる。
（３）また、本発明のうち、位置合わせ部が、無理抜き部分、薄肉部分および応力集中部分からの少なくとも１つであるものによれば、上記レンズ体として利用価値がより高いものが提供される。
（４）また、本発明のうち、位置合わせ部が、レンズ部のレンズ底面においてレンズ部に接するレンズ面対向部、およびレンズ面対向部に結合し、発光素子基板を支持する発光素子基板嵌合部を具備する脚部を備えるものによれば、発光素子基板の装着を、嵌合等の簡便な操作によって容易に行うことができる。
（５）また、本発明のうち、位置合わせ部が、レンズ部の側方から張り出した、２つ以上の穴を有するフランジであるものによれば、係止部材の挿入等の簡便な操作によって発光素子基板の装着をより容易に行うことができる。
（６）また、本発明のうち、弾性材料が液晶ポリマー、ＡＢＳ樹脂、ＢＰＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴムおよびアクリルゴムから選択される１種または２種以上であるものによれば、上記レンズ体として製造がさらにより簡便かつ低コストで行えるものが提供される。
（７）レンズ部がエポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコーンレジンまたはガラスからなるものによれば、取り扱いに優れたレンズ体が提供される。
（８）また、本発明のうち、樹脂がシリコーンレジンからなり、位置合わせ部がシリコーンゴムからなるものによれば、取り扱いにより優れたレンズ体が提供される。
（９）また、本発明のうち、前記いずれかのレンズ体を備えた発光デバイスにおいては、種々の形状を有するレンズ体を具備することにより、その製造が容易に行われる。
（１０）また、本発明のうち、発光ダイオードを具備した前記発光デバイスによれば、発光ダイオードの特性を生かすことができる。
（１１）本発明のレンズ体の製造方法によれば、種々の形状を有するレンズ体を簡便に製造することができる。
（１２）また、弾性材料がレンズ部の材料に対し、架橋接着する材料を用いれば、レンズ部と位置合わせ部とを容易に一体成形することができる。
（１３）本発明のレンズ体の製造方法のうち、レンズ部の材料がシリコーンレジンであり、位置合わせ部を成形するための弾性材料がシリコーンゴムであるものによれば耐熱・耐紫外線性に優れた、種々の形状を有するレンズ体を簡便に製造することができる。
（１４）本発明のレンズ体の製造方法のうち、複数の繋ぎ合わせられた位置合わせ部品に対してレンズ部を成型する工程をさらに含むものによれば、レンズ体の生産効率を高めることができる。

本発明において、「レンズ体」とは、一般的なレンズ体自体のほかに、レンズ本体としてのレンズ部に加えて、該レンズ体に結合したそれ以外の部分からなるものを意味する。したがって、本発明において上記本体としてのレンズ部は、「レンズ部」と、それ以外の部分を「位置合わせ部」とそれぞれ呼ぶ。位置合わせ部とは、レンズ部を所定の位置、例えば光源に対して適切な位置に固定させるための部材であり、例えば無理抜き部分、薄肉部分および応力集中部分等を有するものを含む。

本発明において、「無理抜き部分」とは、成形後に力を加えて引き抜かれる部分を意味する。無理抜き部分としては、脚部が例示される。「脚部」とは、典型的にはレンズ部のレンズ底面においてレンズ部に接するレンズ面対向部、およびレンズ面対向部に結合し、発光素子基板を嵌合把持する発光素子基板嵌合部を具備するものである。
本発明において、「薄肉部分」とは、他の部分より小さい厚みを有する部分を意味する。薄肉部分としては、例えば、穴を具備するフランジ部等が挙げられる。
本発明において、「応力集中部分」とは、外力が加えられた場合に、一様な部分に比較して極めて大きい応力が生じる部分を意味する。応力集中部分としては、例えば、嵌合部、穴部、内部の割れや空洞や析出部の端の部分あるいは表面からの鋭い切込みの底部等が挙げられる。

本発明において「弾性材料」とはガラス、セラミック、シリコーンレジンより高い弾性を示し、位置合わせ部や無理抜き部分を成形する際や、使用する際に変形しても破損しにくい材料を意味する。したがって、本発明による弾性材料にはゴム類に加えて、ポリカーボネイト、液晶ポリマー、ＣＯＣ樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ＢＰＴ樹脂、ならびにＰＰＳ樹脂およびＰＢＴ樹脂等のエンジニアリングプラスチック等が包含される。また、ゴム類には熱可塑性エラストマーも包含される。

以下に、本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明のレンズ体は、レンズ部に結合した、レンズ部の位置合わせのための位置合わせ部を具備するものであるところ、該位置合わせ部は材質として弾性材料を用いるものである。本発明における弾性材料には、ゴム類、ポリカーボネイト、液晶ポリマー、樹脂等の高分子物質が包含される。これらのうちゴム類、液晶ポリマーおよび樹脂が好ましく、ゴム類がとくに好ましい。
液晶ポリマーとしてはサーモトロピック液晶が好ましく、ゼナイト（登録商標）等の全芳香族ポリエステルがとくに好ましい。
樹脂としてはＣＯＣ樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ＢＰＴ樹脂、ならびにＰＰＳ樹脂およびＰＢＴ樹脂等のエンジニアリングプラスチックが好ましい。とくにＡＢＳ樹脂、ＢＰＴ樹脂およびＰＰＳ樹脂が好ましい。
ゴム類には、天然ゴム、合成ゴムが包含される。合成ゴムとしては、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリルゴム、スチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴムが好ましく、耐熱性、化学的安定性、架橋によってレンズ部との結合をさせやすい等の観点から、シリコーンゴムが最も好ましい。

シリコーンゴムとしては、その種類が特に限定されるものではなく、例えばジメチルポリシロキサンに補強材としてのシリカが配合され、シリコーン製造販売会社からシリコーンゴムコンパウンドとして市販されている各種製品を適宜選択して用いるシリコーンエラストマーも用いることができる。具体的には、例えば信越化学工業株式会社製のＫＥ−９５１Ｕ（商品名）、ＫＥ−５５０Ｕ（商品名）、トーレダウコーニングシリコーン株式会社製のＳＨ−８５１Ｕ（商品名）、ＧＥ東芝シリコーン株式会社製のＴＳＥ−２２１−５Ｕ（商品名）などが挙げられる。
上記シリコーンエラストマーを使用する場合、上記シリコーンゴムコンパウンドに、シリコーン製造販売会社により指定されている加硫剤と、必要に応じて着色料または顔料等とを配合し、均一に混練した後、所望の形状となるように加熱成形することによって、本発明のレンズ体を得てもよい。
また、本発明における弾性材料として、熱可塑性エラストマーも好適に用いられる。

なお、これらのゴム類は、１種類を単独で用いることができるが、２種類以上のものを適切な割合で用いてもよい。
また、上記ゴム類には、充填剤、可塑剤、着色料、顔料等の補助剤を適宜添加して用いることもできる。これらの補助剤の例として、ガラスファイバー、ガラスビーズ等の充填剤、ステアリン酸等の可塑剤、カーボンブラック、酸化チタン、ベンガラなどの着色料、およびＹＡＧ蛍光体などの蛍光顔料が挙げられる。

本発明のレンズ体のうち脚部を有する態様においては、これらの助剤の添加により、脚部のうちレンズ体に接していない部分を白色または黒色とし、レンズ体に接している部分を透明とすると、集光効率が高くなり好ましい。とくに脚部のうちレンズ体に接していない部分を白とした場合には、光が反射して戻されるため、集光効率がより高くなるためとくに好ましい。
脚部の個数および形状は限定されないところ、基板の形状に応じて変更し得る。例えば、基板の形状が方形の薄板である場合には、該薄板の四隅をそれぞれ支持するように、４本の脚部を設ければよい。また、脚部は互いに平行な２つの平面状の部材、またはそれらが一体となって空間を形成する形状であってもよい。

本発明のレンズ体のレンズ部の材質は、樹脂、ガラス、ゴム等のうち、透光性を有する材料であればとくに限定されない。取り扱いの観点から、樹脂が好ましい。
本発明において、樹脂として用いられるものとして、天然樹脂にはロジン、アカロイド樹脂が包含され、また、合成樹脂にはポリスチレン、ポリ塩化ビニル、透明ポリイミド、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＣ）、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＢＴ樹脂、エポキシ樹脂、ＢＰＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂が例示される。これらのうち、合成樹脂が入手し易さの観点から好ましく、フッ素樹脂およびシリコーンレジン（シリコーン樹脂）がより好ましく、シリコーンレジン（シリコーン樹脂）はとくに好ましい。シリコーンレジンの中でも、紫外線透過率が高く、黄変等の経時変化が少ないジメチルシリコーンが好ましく、強度に優れるフェニルシリコーン、フッ素シリコーンがこれに次ぐ。

本発明においては、樹脂材料として液状のものが好適に用いられる。液状樹脂材料を硬化させることにより、樹脂製のレンズ体を得ることができる。樹脂材料としてシリコーン樹脂を用いた場合、特に、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂組成物が好ましい。液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂組成物は、表面も内部も均一に硬化させることができるので好適である。

上記付加反応型のシリコーン樹脂組成物としては、熱硬化により透明なシリコーン樹脂を形成するものであれば特に制限されないが、例えば、オルガノポリシロキサンをベースポリマーとし、オルガノハイドロジェンポリシロキサンおよび白金系触媒等の重金属系触媒を含むものが挙げられる。

上記オルガノポリシロキサンとしては、下記平均単位式
ＲａＳｉＯ_{（４−ａ）／２}
（式中、Ｒは非置換又は置換一価炭化水素基で、好ましくは炭素数１〜１０、特に１〜８のものである。ａは０．８〜２、特に１〜１．８の正数である。）
で示されるものが挙げられる。ここで、Ｒとしてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、ビニル基、ブテニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基等のアラルキル基や、これらの炭素原子に結合した水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換されたクロロメチル基、クロロプロピル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、シアノ基置換炭化水素基などが挙げられ、Ｒは同一であっても異なっていてもよいが、Ｒとしてフェニル基を含むもの、特に、全Ｒのうち５〜８０モル％がフェニル基であるものが、光学レンズ体の耐熱性及び透明性の点から好ましい。

また、Ｒとしてビニル基等のアルケニル基を含むもの、特に全Ｒのうち１〜２０モル％がアルケニル基であるものが好ましく、中でもアルケニル基を１分子中に２個以上有するものが好ましく用いられる。このようなオルガノポリシロキサンとしては、例えば、末端にビニル基等のアルケニル基を有するジメチルポリシロキサンやジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体等の末端アルケニル基含有ジオルガノポリシロキサンが挙げられる。

一方、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、３官能以上（即ち、１分子中にケイ素原子に結合する水素原子（Ｓｉ−Ｈ基）を３個以上有するもの）が好ましく、例えば、メチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルフェニルハイドロジェンポリシロキサン等が挙げられ、特に、常温で液状のものが好ましい。また、触媒としては、白金、白金化合物、ジブチル錫ジアセテートやジブチル錫ジラウリレート等の有機金属化合物、又はオクテン酸錫のような金属脂肪酸塩などが挙げられる。これらオルガノハイドロジェンポリシロキサンや触媒の種類や量は、架橋度や硬化速度を考慮して適宜決定すればよい。また、上記成分以外に、得られるシリコーン樹脂の強度や透明度を損なわない程度に充填剤、耐熱材、可塑剤等を添加してもよい。シリコーン樹脂組成物としては、特開２００４−１８６１６８号公報または特開２００４−２２１３０８号公報に開示されているシリコーンレジン素材も使用できる。また、信越化学工業株式会社製ＫＪＲ６３２（商品名）、ＳＣＲ−１００４（商品名）、ＳＣＲ−１０１１（商品名）、Ｘ３２−２５３５／ＫＥＲ−２６６７Ｂ（商品名）等の市販品も用いることができる。

本発明のレンズ体は、位置合わせ部として種々のものを具備し得る結果、レンズ体全体として種々の形状を有するものである。本発明のレンズ体の位置合わせ部は、例えば、無理抜き部分、薄肉部分および応力集中部分の少なくとも１つを含むものとすることができる。
無理抜き部分としては、脚部、爪状の嵌合部を具備する発光素子基板嵌合部が例示されるところ、回路基板に脚部および爪状の嵌合部を具備する発光素子基板嵌合部が装着されたレンズ体は既に知られている（特許文献３）。しかしながら、かかる従来技術における脚部は、その先端の発光素子基板嵌合部において、スナップ作用を利用してワンタッチでレンズ体を回路基板に取り付けることを可能にするものではあるが、その具体的な材質等については検討されていない。

本発明における薄肉部分としては、フランジ部等が例示されるところ、これらの部分を具備するレンズ体は、成形が不可能であるため従来得られていなかった。これに対して、本発明においては、これらの部分を弾性材料材料を用いたものとして具備するものである。

本発明における応力集中部分としては、穴部を有するフランジ部、内部の割れや空洞や析出部の端の部分あるいは表面からの鋭い切込みの底部等が例示されるところ、これらの部分を具備するレンズ体も、成形が不可能であるため従来得られていなかった。これに対して、本発明においては、これらの部分を弾性材料材料を用いたものとして具備するものである。

本発明のレンズ体は、レンズ部および位置合わせ部に適した２枚の型を用いることによって、通常の方法によって成形することができる。また、本発明のレンズ体において用いられる発光素子は、ＬＥＤの他に各種蛍光体、電球等も包含される。

本発明のレンズ体を用いて製造した発光デバイスの例を図１〜７に示した。
図１ＡおよびＢには、本発明のレンズ体１のうちレンズ部２とともに無理抜き部分（脚部）３および応力集中部分（爪部、発光素子基板嵌合部）４を有するものを示した。図１Ａおよび図１Ｂは、それぞれ発光素子（例えばＬＥＤ）６を具備する基板５を、本発明のレンズ体に装着した状態および該基板５をはずした状態である。これらに示されるように、本発明のレンズ体のうち脚部および爪状の発光素子基板嵌合部を有するものにおいては、発光素子基板の脱着が嵌合によって極めて容易に行われるとともに、一旦装着されれば発光素子のレンズ体に対する位置合わせの必要がない。

図２に示したレンズ体１は、穴部７およびフランジ部８を具備するものである。かかるレンズ体においては、例えば、穴部７から位置決めピンのような係止部材を差し込むことによって、発光素子に対するレンズ体の位置合わせを容易に行うことができる。また、フランジ外周部で位置決めを行い穴部７から封止材を注入することもできる。すなわち、かかる態様においては、位置合わせ部であるフランジ部８が位置合わせの機能を有しているのである。

図３ＡおよびＢには、本発明のレンズ体１のうちレンズ部２とともに無理抜き部分（脚部）３および応力集中部分（爪部、発光素子基板嵌合部）４を有するものとして、さらに窪み部１０を具備するものを示した。図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ発光素子（ＬＥＤ）６を具備する基板５を、本発明のレンズ体に装着した状態および該基板５をはずした状態である。これらの図に示されるように、本発明のかかる態様においては、光源の装着が直接嵌合することによって極めて容易に行われるとともに、一旦装着されれば発光素子のレンズ体に対する位置合わせの必要がない。
図４に示す態様においては、レンズ部２と発光素子（ＬＥＤ）６との位置決めは、基板５を無理抜き部分（ボス）１１に差し込んで装着することによって行われる。
本発明におけるレンズ体１は２個以上のレンズ部２を有してもよい。例えば、図５ＡおよびＢに示すように複数のレンズと位置決め部（ボス）１２を具備する場合においても、位置決め部およびレンズ間の応力集中部分（１３、１４）における破損を防ぐことができる。
図６Ａ〜Ｃならびに図７Ａ〜Ｃに示すように、本発明は発光素子６をレンズ部２に組み込んで用いるものであることもできる。図６Ａ〜Ｃに示す態様においては、フランジ部８、とくに封止材注入孔１５および位置決め部１６は応力が集中する部分である。図７Ａ〜Ｃに示す態様においては、位置決め部（ボス）１７に応力が集中する。
上記いずれの態様においても、位置合わせ部（無理抜き部分、応力集中部分）を弾性材料から構成せしめることによって、前記位置合わせ部において破損を生ぜしめることなくレンズ体を効率よく製造できるとともにレンズ体に対する発光素子の位置合わせを容易に行うことができる。

本発明のレンズ体は、例えばレンズ部に対し、弾性材料を用いて位置合わせ部を一体的に成形する方法によって簡単に製造することができる。ここで「レンズ部に対し、弾性材料を用いて位置合わせ部を一体的に成形する工程」とは、レンズ部と弾性材料からなる位置合わせ部とが、最終的に一体的に成形される工程を意味する。したがって、本発明において「レンズ部に対し、弾性材料を用いて位置合わせ部を一体的に成形する工程」とは、レンズ部を成形した後に弾性材料を用いて位置合わせ部を一体的に成形する工程とともに、弾性材料を用いて位置合わせ部を一体的に成形した後に、レンズ部を成形する工程をも包含する。
かかる製造方法は、より具体的には、例えば下記工程を含む方法であってもよい。
（ａ）上下２枚型において、下型としての成形型にレンズ部の材料を仕込み、レンズ部を成形する工程、
（ｂ）下型から前記レンズ部を取り出さずに、上型を、位置合わせ部を成形する成形型に入れ替える工程、
（ｃ）位置合わせ部を成形するための弾性材料を前記位置合わせ部を成形する成形型に仕込み、前記位置合わせ部をレンズ体と一体的に成形する工程。

本発明における下型としての成形型は、レンズ体キャビティ部を具備するものである。

本発明の製造方法において、樹脂として用いられるものとして、天然樹脂にはロジン、アカロイド樹脂が包含され、また、合成樹脂にはポリスチレン、ポリ塩化ビニル、透明ポリイミド、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＣ）、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＢＴ樹脂、エポキシ樹脂、ＢＰＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂が例示される。これらのうち、合成樹脂が入手し易さの観点から好ましく、フッ素樹脂およびシリコーンレジン（シリコーン樹脂）がより好ましく、シリコーンレジン（シリコーン樹脂）はとくに好ましい。シリコーンレジンの中でも、紫外線透過率が高く、黄変等の経時変化が少ないジメチルシリコーンが好ましく、強度に優れるフェニルシリコーン、フッ素シリコーンがこれに次ぐ。

これらの樹脂のうち、本発明の製造方法においては、樹脂材料として液状のものが好適に用いられる。液状樹脂材料を硬化させることにより、樹脂製のレンズ体を得ることができる。樹脂材料としてシリコーン樹脂を用いた場合、特に、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂組成物が好ましい。液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂組成物は、表面も内部も均一に硬化させることができるので好適である。

上記付加反応型のシリコーン樹脂組成物としては、熱硬化により透明なシリコーン樹脂を形成するものであれば特に制限されないが、例えば、オルガノポリシロキサンをベースポリマーとし、オルガノハイドロジェンポリシロキサンおよび白金系触媒等の重金属系触媒を含むものが挙げられる。より詳細には、上記のとおりのものが、本発明の製造方法においても好適に用いられる。

本発明の製造方法においては、位置合わせ部の材料として、いずれの弾性材料も用いることができる。これらの弾性材料には数多くの高分子物質が包含されるところ、該高分子物質は、典型的にはゴム類または熱可塑性エラストマーである。ゴム類には、天然ゴム、合成ゴムを包含される。合成ゴムとしては、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリルゴム、スチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴムが好ましく、耐熱性、化学的安定性、架橋によってレンズ部との結合をさせやすい等の観点から、シリコーンゴムが最も好ましい。

なお、これらのゴム類は、１種類を単独で用いることができるが、２種類以上のものを適切な割合で用いてもよい。
また、上記ゴム類には、充填剤、可塑剤、着色料、顔料等の補助剤を適宜添加して用いることもできる。これらの補助剤の例として、ガラスファイバー、ガラスビーズ等の充填剤、ステアリン酸等の可塑剤、カーボンブラック、酸化チタン、ベンガラなどの着色料、およびＹＡＧ蛍光体などの蛍光顔料が挙げられる。

本発明の製造方法において、シリコーンゴムとしては、加工のし易さの観点から液状ゴムが好適に用いられる。

本発明の製造方法において用いられる熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系、オレフィン系のもの等が包含される。オレフィン系のものが好ましい。

本発明の製造方法における成形方法としては、トランスファー成形、インジェクション成形、コンプレッション成形、（真空）注型成形、２色成形、インサート成形、ポッティング成形、ＬＩＭ成形等が挙げられる。成形方法は製品形状、素材により適宜選択できるが、コンプレッション成形が好ましい。

本発明の製造方法における、レンズ部と位置合わせ部とを接着する工程としては、インサート成形が挙げられる。架橋接着を含むものが、強度の観点から好ましい。また、架橋接着剤として接着用未加硫ゴムまたは、プライマー、過酸化物、カップリング材が挙げられるが、シリコーンとの相性からシランカップリング材が好ましい。

本発明の製造方法のうち、精密定量吐出によりレンズ部材料を定量充填するものにおいては、レンズ寸法が安定するのみならず、余分な材料の使用を避けることにより材料歩留まりがよくなるため好ましい。例として、図８にレンズ材料の吐出機２１を用いた本発明の製造方法を模式的に示した。
本発明の製造方法においては、無理抜き部分を含む位置合わせ部品単品を金型にセットし連続で成形することも可能であるし、複数の前記位置合わせ部品を繋ぎ合わせて一度に金型にセットし、レンズ部を成形し後に繋ぎ部分をカットすることにより成形することもできる。図８にはかかる本発明の製造方法も模式的に示した。すなわち、繋ぎ部分２０によって相互に連結されたホルダー部２２（無理抜き部分（脚部）３および応力集中部分（発光素子基板嵌合部）４を含む）をレンズキャビ部を有する金型１８にセットした後、レンズキャビ部１９にレンズ材料２３を充填する。繋ぎ部分２０をレンズ部の成形後にカットすることにより、単一のレンズ体が複数製造されることとなる。かかる複数の前記位置合わせ部品を繋ぎ合わせる本発明の製造方法は、レンズ体の生産効率が高いため好ましい。

以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
上下２枚型のうち、下型にレンズ体キャビティ部を有する金型を用いてシリコーンレジンレンズ体を成形した。次に、下型からレンズ体を取り出さずに、上型を無理抜き部分を含む位置合わせ部を成形する金型に入れ替え、シリコーンゴムを金型に仕込み、コンプレッション成形によりレンズ部と位置合わせ部とが一体的に成形されたレンズ体が得られた。
位置合わせ部はゴムであるため、無理抜き部分を含め容易に金型から取り出すことができた。したがって、本実施例のレンズ体は、製品を金型から取り出す際の製品の欠けによる不良を無くすことができ、歩留まり向上が達成された。
また、上記レンズ体は、シリコーンレジンをレンズ部に、シリコーンゴムを位置合わせ部に使用することにより、耐熱、耐紫外線性に優れるのみならず、レンズ部にゴミが付着しにくい、ＬＥＤ等の発光素子に好適に用いられるレンズ体である。

（実施例２）
予め成形した（デュポン ゼナイト７１３０Ｌ製）液晶ポリマーの無理抜き部分を含む位置合わせ部品をプライマー処理し、レンズ金型にセットした後、インサート成形により（信越化学製 ＫＪＲ６３２）シリコーンレジンを、レンズ部に注入し、１７０℃×３０分で加熱硬化させ、レンズ部と位置合わせ部が一体的に成形されたレンズ体を得た。

（実施例３）
予め成形した（信越化学 ＫＪＲ６３２製）シリコーンレジンレンズと、
予め成形した（デュポン ゼナイト６１３０Ｌ製）液晶ポリマーの無理抜き部分を含む位置合わせ部品をプライマー処理し、シリコーン系接着剤を用いて接着させ、レンズ部と位置合わせ部が一体的に成形されたレンズ体を得た。

（実施例４）
低融点ガラスを用いて予め成形したガラスレンズを金型にセットし、（信越化学製 ＫＥ１９５０−７０）シリコーンゴムに酸化チタンを１０部添加し白色に着色しＬＩＭ成形により１７０℃×５分で成形し、ガラスレンズとシリコーンゴム製の応力集中部分を有するホルダー一体レンズ体を得た。このレンズ体は、ホルダー部が光を反射しよりレンズ部へ光を集めることができる。

（実施例５）
（信越化学製 ＫＥ９８１Ｕ）シリコーンゴムコンパウンドに過酸化物架橋剤Ｃ−８Ｂを０．５部添加した材料に、ＹＡＧ蛍光体を１０部添加し、無理抜き部分を含む位置合わせ部品を金型を用いてコンプレッション成形した。この成形品は金型に残し、上型だけレンズ部を有する金型に入れ替え、（信越化学製 ＫＪＲ６３２）シリコーンレジンを用いて、トランスファー成形によりシリコーンレジンレンズを成形し、レンズ部と蛍光体を含む位置合わせ部が一体に成形されたレンズ体を得た。このレンズ体は、位置合わせが容易であると共に、蛍光体による波長変換機能も有する。

（実施例６）
予め成形した（デュポン ゼナイト７１３０Ｌ製）液晶ポリマーの無理抜き部分を含む位置合わせ部品をプライマー処理し、レンズ金型へセットした後、シリコーンレジン材料を精密２液混合吐出機を用いて定量充填し、上金型を用いずに１７０℃×３０分の加熱条件でポッティング成形した。
本実施例のように、無理抜き部分を含む位置合わせ部品を複数繋ぎ合わせて一度に金型にセットし、レンズ部を成形し後に繋ぎ部分をカットすることによって、レンズ体をより高い効率において成形することができる。

本発明によれば、複雑な形状のレンズ体や、薄肉部があるドーム型レンズ体、嵌合部を有し応力の集中する部分があるはめ込みレンズ体のような、成形時に破損しやすいため、従来は製造することが不可能であったレンズ体が提供される。したがって、本発明は、レンズ体産業、照明装置産業および関連産業の発展に貢献するところ大である。

発光素子（ＬＥＤ）を具備する基板を、本発明のレンズ体に装着した状態を示す側面図である。 発光素子（ＬＥＤ）を具備する基板を、本発明のレンズ体からはずした状態を示す側面図である。 本発明のレンズ体のうち穴部を具備するフランジ部を備えたものを示した平面図である。 本発明のレンズ体のうち窪み部を備えたものに、発光素子（ＬＥＤ）を具備する基板を装着した状態を示す側面図である。 本発明のレンズ体のうち窪み部を備えたものから、発光素子（ＬＥＤ）を具備する基板をはずした状態を示す側面図である。 本発明のレンズ体のうちボスを備えたものを示す側面図である。 本発明のレンズ体のうち２個以上のレンズ部を備えたものを示す側面図である。 本発明のレンズ体のうち２個以上のレンズ部を備えたものを示す平面図である。 本発明のレンズ体のうち、フランジ部、封止材注入孔および位置決め部を備えたものを示す平面図である。 本発明のレンズ体のうち、フランジ部、封止材注入孔および位置決め部を備えたものを示す側面図である。 本発明のレンズ体のうち、フランジ部、封止材注入孔および位置決め部を備えたものに発光素子（ＬＥＤ）を具備する基板を装着した状態を示す側面図である。 本発明のレンズ体のうち、フランジ部および封止材注入孔を備えたものを示す平面図である。 本発明のレンズ体のうち、フランジ部および封止材注入孔を備えたものを示す側面図である。 本発明のレンズ体のうち、フランジ部および封止材注入孔を備えたものに発光素子（ＬＥＤ）を具備する基板を装着した状態を示す側面図である。 本発明の製造方法のうち、複数の繋ぎ合わせられた位置合わせ部品に対してレンズ部を成型する工程を含むものを模式的に示す図である。

符号の説明

１ レンズ体
２ レンズ部
３ 無理抜き部分（脚部）
４ 応力集中部分（発光素子基板嵌合部）
５ 基板
６ 発光素子（例えばＬＥＤ）
７ 穴部
８ フランジ部（薄肉部分）
９ レンズ面対向部
１０ 窪み部
１１ 無理抜き部分（ボス）
１２ 位置決め部（ボス）
１３ 位置決め部の応力集中部分
１４ レンズ間の応力集中部分
１５ 封止材注入孔
１６ 位置決め部
１７ ボス
１８ レンズキャビ部を有する金型
１９ レンズキャビ部
２０ 繋ぎ部分
２１ レンズ材料の吐出機
２２ ホルダー部
２３ レンズ材料

Claims (12)

1. レンズ部および該レンズ部と結合した前記レンズ部を位置合わせする位置合わせ部を含むレンズ体であって、レンズ部はエポキシ樹脂、フッ素樹脂、ＣＯＣ樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ガラス、シリコーンレジンのいずれかからなり、位置合わせ部は無理抜き部を有する形状であって、無理抜き可能な弾性を有するゴム類からなる、ＬＥＤ用レンズ体。
2. 位置合わせ部が、レンズ体に装着される発光素子をレンズ部に対して位置合わせをする部材である、請求項１に記載のレンズ体。
3. 位置合わせ部が、レンズ部を裏面から支持し、かつ発光素子基板嵌合部を具備する脚部を有する、請求項１に記載のレンズ体。
4. 位置合わせ部が、充填剤、可塑剤、着色料、顔料または蛍光顔料である補助剤を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレンズ体。
5. 位置合わせ部が、レンズ部に接している部分を透明としたものである、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレンズ体。
6. レンズ部がシリコーンレジンからなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレンズ体。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のレンズ体と発光素子を備えた発光デバイス。
8. 前記発光素子が発光ダイオードである、請求項７に記載の発光デバイス。
9. 請求項１に記載のレンズ体を製造する方法であって、無理抜き可能な弾性を有しレンズ部と異なる材料であるゴム類材料を用いて位置合わせ部を作成する工程と、レンズ部と位置合わせ部を一体化する工程とを含む、前記方法。
10. ゴム類材料がレンズ部の材料に対し、架橋接着する材料である、請求項９に記載の方法。
11. レンズ部の材料がシリコーンレジンからなり、ゴム類材料が、シリコーンゴムである請求項９に記載の方法。
12. 複数の繋ぎ合わせられた位置合わせ部品に対してレンズ部を成形する工程をさらに含む、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法。

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