JP5536021B2 - レンズ体 - Google Patents
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かかる問題に対して適切な解決方法が見いだされていないため、上記のようなレンズ体においては、レンズ体の材料の劣化および光のロスのいずれもがないレンズ体を作製することができないのが現状である。
また、発光素子の大きさや基板に設置された発光素子の高さのバラツキに影響されることなく効率よく設置できる発光素子用のレンズ体であり、振動などの機械的外力に対しても安定な設置状態が維持できる発光デバイスを製造することができる発光素子用のレンズ体を提供することを目的とする。
(1)レンズ部と該レンズ部を支持する支持部とを具備する発光素子用のレンズ体であって、該支持部は、前記レンズ部の底面および/または側面に接合する天板部および該天板部に結合し、発光素子基板に嵌合する嵌合部を有する脚部からなり、前記レンズ部の発光素子と対向するレンズ部の底面および/または前記天板部には、発光素子とレンズ部の底面および/または前記天板部との間の空気層による光のロスを排除するための透光性を有する低硬度材料からなる緩衝部を具備する前記レンズ体。
(2)低硬度材料が、ゴム類およびゲル類からの1種または2種以上である、前記レンズ体。
(3)ゲル類が、フッ素樹脂のゲルまたはシリコーン樹脂のゲルから選択される1種または2種以上である、前記レンズ体。
(4)レンズ部がレンズ部がエポキシ樹脂、フッ素樹脂、ガラス、COC樹脂およびシリコーン樹脂のいずれかからなる、前記レンズ体。
(5)レンズ部がシリコーン樹脂からなり、緩衝部がシリコーンゴムからなる、前記レンズ体。
(6)前記いずれかの記載のレンズ体と発光素子とを備えた発光デバイス。
(7)下記工程を含む、前記(1)に記載のレンズ体を製造する方法で、
(a)レンズ部と支持部とを具備するレンズ体を成形する工程、および
(b)前記支持部の天板部に緩衝部を設ける工程。
(2)本発明のうち、低硬度材料が、ゴム類およびゲル類からの1種または2種以上であるものによれば、好ましい弾性による反発力により、発光素子の表面に低硬度材料が密着し、光のロスがさらに少なくなると同時に、振動に対しても安定した構造の発光デバイスが維持され、発光素子の表面も保護されるレンズ体が提供される。
(3)本発明のうち、ゲル類が、フッ素樹脂のゲルまたはシリコーン樹脂のゲルから選択される1種または2種以上であるものによれば、耐熱性が高まり、劣化のないレンズ体が提供される。
(4)本発明のうち、レンズ部がエポキシ樹脂、フッ素樹脂、ガラス、COC樹脂およびシリコーン樹脂のいずれかからなるものによれば、耐熱性があり、レンズ特性がよく、取り扱いに優れたレンズ体が提供される。
(5)本発明のうち、レンズ部がシリコーン樹脂からなり、緩衝部がシリコーンゴムからなるものによれば、さらに取り扱いに優れたレンズ体が提供される。
(6)本発明の上記いずれかのレンズ体と発光素子とを備えた発光デバイスによれば、レンズ部と発光素子との間で、発光素子から出た光がレンズ表面で反射することによる光のロスがなく、レンズ部の材料の劣化も従来のものと同等以下に抑えられる発光デバイスが提供される。また、発光素子の大きさや基板に設置された発光素子の高さのバラツキに影響されることなく効率よくレンズ体が基板に設置されて、振動などの機械的外力に対しても安定な設置状態を好ましく維持することができる。
(7)本発明のレンズ体の製造方法によれば、レンズ部の材料の劣化を防止し、発光素子の光のロスを、従来のレンズ体より小さいかまたは実質的になくすことができ、発光素子の基板への設置のバラツキがあっても安定した設置ができるレンズ体を効率よく製造することができる。
従来のレンズ体およびかかるレンズ体を用いる発光デバイスの例を図1に、本発明のレンズ体および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2〜9に示した。
図2〜9に示されるように、本発明のレンズ体1は、レンズ部2およびレンズ部2に結合した支持部9を具備する発光素子用のレンズ体であって、支持部9はレンズ部2のレンズ底面10または側面に接合する天板部3および天板部3に結合する脚部8からなる。レンズ底面10と発光素子5との間には透光性を有する低硬度材料からなる緩衝部4が実質的に空気層のない状態で具備される。
また、本発明のレンズ体1における脚部8は、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を包含する有色とし、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特に好ましい。
緩衝部4の最大厚みは、特に限定されないが、適度に圧縮された状態で、レンズ底面と発光素子基板の間に設置できる厚さであることが好ましい。
また、緩衝部4の材料としてレンズ部の材料より屈折率が高いものは、発光素子5から発せられた光を反射することなく、より効率的にレンズ部2の方向に集光せしめることができるため好ましい。
ゲル類としてはシリコーンゲルが好ましい。シリコーンゲルの例としては、東レ・ダウコーニング株式会社製のSE1880(商品名)、SE1886(商品名)、CY52−276(商品名)が挙げられ、これらのうちCY52−276は接点障害となる低分子シロキサン対策品のため、電子部品の使用に適している。
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、本発明における低硬度材料を得てもよい。
また、本発明の弾性体として、熱可塑性エラストマーも好適に用いられる。
また、上記低硬度の材料には、ガラスファイバー、ガラスビーズ等の充填材、YAG蛍光体などの無機蛍光顔料やペリレン系などの有機蛍光剤、紫外線防止剤、可塑剤、着色料、顔料等の補助剤を低硬度性および透光性を損なわない範囲で適宜添加して用いることができる。
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、アル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、シクロオレフィン共重合体樹脂(COC樹脂(単一重合のシクロオレフィンポリマーも含む))、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(シリコーンレジン)、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、合成樹脂が加工のし易さの観点から好ましく、透光性、耐熱性の観点からフッ素樹脂、シリコーン樹脂、またはCOC樹脂がより好ましく、耐熱性、透光性、加工性の点からシリコーン樹脂は更に好ましい。とくに、低硬度材料がシリコーンゴムまたはシリコーンゲルの場合はその組み合わせにおいて加工性が極めて良好である。シリコーン樹脂の中でも、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。
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。
本発明におけるレンズ部の形状としては、とくに限定されない。凸レンズ、凹レンズ、またはこれらのフレネルレンズ、かまぼこ型レンズであってもよい。材質に樹脂を用いる場合は、フレネルレンズ、かまぼこ型レンズ等異形レンズとの組み合わせにおいて好ましい。
(a)レンズ部の材料を成形型に仕込み、レンズ部を成形する工程、
(b)脚部の材料を成形型に仕込み、脚部を成形する工程、
(c)前記レンズ部と脚部とを接着する工程、および
(d)緩衝部を設ける工程。
(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、支持部を成形する成形型に入れ替える工程、
(c)支持部を成形するための材料を前記支持部を成形する成形型に仕込み、前記支持部をレンズ部と一体的に成形する工程、
(d)支持部の天板部に緩衝部を設ける工程。
また、上記脚部の材料には、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。
上下2枚型のうち、下型にレンズ部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部を成形した。次に、下型からレンズ部を取り出さずに、上型を支持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成形した。架橋接着によりシリコーンレジンレンズ部と支持部とを接着した。続いて、ポッティングにより、支持部に緩衝部を設けた。
上記レンズ体は、シリコーンレジンをレンズ部に、シリコーンゴムを緩衝部に使用することにより、エポキシ樹脂やCOC樹脂より耐熱、耐紫外線性に優れるのみならず、緩衝部を設けることによってさらに耐久性が高められ、かつ空気層を排除したため表面反射ロスが小さいレンズ体である。
また、発光素子とレンズ部との間の低硬度材料からなる緩衝部を具備することおよびレンズ部に接合された、嵌合部を有する脚部を有する支持部を有することにより、該嵌合部が発光素子基板に嵌合することにより脚部が基板に固定され、レンズ部と発光素子基板との距離が一定となり、一方で緩衝部の弾性との間で脚部に抗力が発生して、本発明の発光素子用レンズ体は振動などの外力に対しても安定した発光デバイスを提供することができるレンズ体である。
さらに、発光素子に圧着する材料は、低硬度材料であるので、発光素子を傷つけない。
また、発光素子とレンズ部は緩衝部を隔てて隔離されているため、従来の発光素子用レンズと同程度以上にレンズ部の劣化を防止することができる。
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。
2 レンズ部
3 天板部
4 緩衝部
5 発光素子
6 基板
7 嵌合部
8 脚部
9 支持部
10 レンズ底面
Claims (7)
- レンズ部と該レンズ部を支持する支持部とを具備する発光素子用のレンズ体であって、該支持部は、前記レンズ部の底面および/または側面に接合する天板部および該天板部に結合し、発光素子を設置する基板に嵌合する嵌合部を有する脚部からなり、前記レンズ部の底面または前記天板部には、発光素子とレンズ部の底面または前記天板部との間の空気層による光のロスを排除するための透光性および弾性を有する低硬度材料からなる緩衝部が結合され、前記嵌合部の嵌合および前記緩衝部の弾性により脚部に抗力を発生させることのできる、前記レンズ体。
- 低硬度材料が、ゴム類およびゲル類からの1種または2種以上である、請求項1に記載のレンズ体。
- 低硬度材料が、フッ素樹脂のゲル、フッ素ゴム、シリコーンゲルおよびシリコーンゴムから選択される1種または2種以上である、請求項2に記載のレンズ体。
- レンズ部がエポキシ樹脂、フッ素樹脂、ガラス、シクロオレフィン共重合体樹脂、シリコーン樹脂およびシリコーンゴムのいずれかからなる、請求項1〜3のいずれかに記載のレンズ体。
- レンズ部がシリコーン樹脂またはシリコーンゴムからなり、緩衝部がシリコーンゴムからなる、請求項1に記載のレンズ体。
- 請求項1〜5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。
- 下記工程を含む、請求項1に記載のレンズ体の製造方法。
(a)レンズ部と支持部とを具備するレンズ体の一部を成形する工程、および
(b)前記レンズ部の底面または前記支持部の天板部に緩衝部を設ける工程。
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