JP5586119B2 - Optical component and illumination device using the same - Google Patents

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Description

本発明は、発光ダイオード等の光源からの発光を集光して前方に照射するためのレンズと反射鏡を具えた光学部品、並びに、その光学部品を用いた照明装置に関する。   The present invention relates to an optical component including a lens and a reflecting mirror for condensing light emitted from a light source such as a light emitting diode and irradiating it forward, and an illumination device using the optical component.

発光ダイオード等の発光を効率良く集光して前方へ照射するために、適当なコリメートレンズを先端に形成した構造がよく用いられる。例えば、図16Aに示す照明装置1’は、金属から成るキャップ5とレンズ7を備えている。リード兼ステム18aの上には発光ダイオードチップ20が固定され、他方のリード18bと接続されている。そして発光ダイオードチップ20の発光を、ガラス製のレンズ7によって集光し、平行光線にして出射している(特許文献1)。   In order to efficiently collect light emitted from a light emitting diode or the like and irradiate it forward, a structure in which an appropriate collimating lens is formed at the tip is often used. For example, the illumination device 1 ′ shown in FIG. 16A includes a cap 5 and a lens 7 made of metal. A light emitting diode chip 20 is fixed on the lead / stem 18a and connected to the other lead 18b. The light emitted from the light-emitting diode chip 20 is collected by a glass lens 7 and emitted as parallel rays (Patent Document 1).

しかし、図16Aに示すような構造の照明装置1’では、平行光線となるように照射される光束の有効利用範囲θが広くないため、発光ダイオードチップ20から放出される発光のかなりの部分を前面方向に導出できない、という問題があった。そこで、図16Bに示す例では、別の形状の光学部品2’を用いている。この光学部品2’は、前面が平坦で周側面が曲面を呈する略椀形の全体形状を有し、後面中央部に凹部が設けられ、凹部内に発光ダイオードチップ20が収まるように配設されている。凹部の底面は放物曲面状に盛り上がってレンズ3’を構成しており、光学部品2’の周面は発光ダイオードチップ20からの放射光線を反射させる反射鏡4’となっている。このような光学部品2’を用いれば発光ダイオードチップ20から放射される光束のうち、レンズ3’に取り込まれなかった部分も反射鏡4’で反射されて、前面から平行光線として放射される。   However, in the illuminating device 1 ′ having the structure as shown in FIG. 16A, since the effective use range θ of the light beam irradiated so as to be parallel rays is not wide, a considerable part of the light emitted from the light emitting diode chip 20 is obtained. There was a problem that it could not be derived in the front direction. Therefore, in the example shown in FIG. 16B, an optical component 2 'having a different shape is used. This optical component 2 ′ has a generally bowl-shaped overall shape with a flat front surface and a curved peripheral side surface, a recess is provided in the center of the rear surface, and the light emitting diode chip 20 is disposed in the recess. ing. The bottom surface of the concave portion rises in a parabolic shape to form a lens 3 ′, and the peripheral surface of the optical component 2 ′ is a reflecting mirror 4 ′ that reflects the radiation beam from the light emitting diode chip 20. If such an optical component 2 ′ is used, a portion of the luminous flux emitted from the light emitting diode chip 20 that has not been taken in by the lens 3 ′ is reflected by the reflecting mirror 4 ′ and emitted as parallel rays from the front surface.

特開昭61−147585号公報JP-A 61-147585

しかしながら、図16A及びBに示したような照明装置1’では、被照射物に光を照射した際に、光源である発光ダイオードチップ20の電極パターン等が写る、という問題があった。この問題について、発光ダイオードチップ20が絶縁性基板上に形成された場合を例に説明する。   However, in the illumination device 1 ′ as shown in FIGS. 16A and 16B, there is a problem that an electrode pattern or the like of the light-emitting diode chip 20 that is a light source appears when the object is irradiated with light. This problem will be described by taking a case where the light emitting diode chip 20 is formed on an insulating substrate as an example.

例えば、窒化ガリウム系発光ダイオードチップなどの発光素子では、半導体を結晶性良く成長できる導電性基板が少ないため、サファイア等の絶縁性基板上に半導体を結晶成長させる場合が多い。図17は、そのような発光ダイオードチップ20の一例を示す平面図である。サファイア等の絶縁性基板(図示せず)の上面にn型窒化物半導体層30が形成され、さらにp型窒化物半導体層31が形成されている。p型窒化物半導体層31が除去された部分のn型窒化物半導体層30にnパッド電極36が形成されている。一方、p型窒化物半導体層34のほぼ全面に透光性電極34が形成され、その上にpパッド電極32が形成されている。nパッド電極36及びpパッド電極32の上には金線などのワイヤ24がボンディングされており、ボンディングした際にボンディングボール25が形成される。この発光ダイオードチップは、上面全面から発光するが、発光状態は均一ではない。即ち、透光性電極34上は電流が多く流れるため発光強度が強い一方で、nパッド電極36、pパッド電極32、ワイヤ24及びボンディングボール25は光を透過しないため、これらの部分の発光強度は非常に低くなる。   For example, in a light-emitting element such as a gallium nitride-based light-emitting diode chip, since there are few conductive substrates on which a semiconductor can be grown with good crystallinity, the semiconductor is often grown on an insulating substrate such as sapphire. FIG. 17 is a plan view showing an example of such a light-emitting diode chip 20. An n-type nitride semiconductor layer 30 is formed on an upper surface of an insulating substrate (not shown) such as sapphire, and a p-type nitride semiconductor layer 31 is further formed. An n-pad electrode 36 is formed on the n-type nitride semiconductor layer 30 where the p-type nitride semiconductor layer 31 is removed. On the other hand, a translucent electrode 34 is formed on almost the entire surface of the p-type nitride semiconductor layer 34, and a p-pad electrode 32 is formed thereon. A wire 24 such as a gold wire is bonded on the n pad electrode 36 and the p pad electrode 32, and a bonding ball 25 is formed when bonded. This light emitting diode chip emits light from the entire upper surface, but the light emission state is not uniform. That is, since a large amount of current flows on the translucent electrode 34, the light emission intensity is strong. On the other hand, the n pad electrode 36, the p pad electrode 32, the wire 24, and the bonding ball 25 do not transmit light. Is very low.

ところが図16A及びBに示すような照明装置1’では、コリメートレンズ7や光学部品2の焦点を発光ダイオードチップ20に合わせて集光し、平行光線にして前方へ照射するため、上記のような発光ダイオードチップの発光パターンが被照射物にそのまま投影されてしまう。従って、例えば図18に示すように、図17に示した発光ダイオードチップ20を図16A又はBに示した照明装置1’に組み込んでスクリーン44に照射すると、照射によって形成されたスポット46内に発光ダイオードチップ20の電極パターン等が投影されてしまう。こうした現象は、照明装置の照射光源としての品質を低下させると共に、使用できる用途も限定してしまう。   However, in the illuminating device 1 ′ as shown in FIGS. 16A and 16B, the collimating lens 7 and the optical component 2 are focused on the light emitting diode chip 20 so as to be collimated and irradiated in the forward direction. The light emitting pattern of the light emitting diode chip is projected as it is onto the irradiated object. Therefore, for example, as shown in FIG. 18, when the light emitting diode chip 20 shown in FIG. 17 is incorporated in the illumination device 1 ′ shown in FIG. 16A or B and irradiated onto the screen 44, light is emitted in the spots 46 formed by the irradiation. The electrode pattern or the like of the diode chip 20 is projected. Such a phenomenon lowers the quality of the illumination device as an irradiation light source and also limits the applications that can be used.

そこで本件発明は、高い光利用率を維持しながら、発光ダイオード等の光源のパターンが照射像に現れることを防止し、ほぼ等方的で明るい照射像が得られる光学部品及び照明装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides an optical component and an illumination device that can prevent a pattern of a light source such as a light emitting diode from appearing in an irradiation image while maintaining a high light utilization rate, and obtain a substantially isotropic and bright irradiation image. For the purpose.

上記課題を解決するために、本発明の光学部品は、レンズと回転曲面状の反射鏡とを具え、前記レンズの後方に配置される光源の出射光を前記レンズと前記反射鏡で集光して前方に出射する光学部品であって、前記レンズの焦点は前記反射鏡の焦点から前方にずれていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, an optical component of the present invention includes a lens and a reflecting mirror having a rotating curved surface, and condenses emitted light from a light source disposed behind the lens by the lens and the reflecting mirror. And the focal point of the lens is deviated forward from the focal point of the reflecting mirror.

また、本発明の照明装置は、本発明の光学部品と光源とを備えた照明装置であって、前記反射鏡の焦点は前記光源上にあるのに対し、前記レンズの焦点は前記光源から前方に位置することを特徴とする。   The illuminating device of the present invention is an illuminating device including the optical component of the present invention and a light source, and the focal point of the reflecting mirror is on the light source, while the focal point of the lens is in front of the light source. It is located in.

本件発明の光学部品及び照明装置の特徴は、反射鏡の焦点が光源の上にあるのに対し、レンズの焦点は反射鏡の焦点よりも前方に位置する点にある。これによって、光源の発光を高効率に取り込みながら、光源の発光パターンが被照射物にそのまま投影されることを防止できる。これは、レンズと反射鏡の光学特性の違いを利用するものである。即ち、レンズは焦点位置にある光源の像を反転してスクリーン上に投影する性質を有する一方、回転曲面状の反射鏡は焦点位置にある光源の像を無限分割して回転しながらスクリーン上に投影する性質を有する。従って、光源の発光パターンが被照射物にそのまま投影されることを防止するには、レンズの焦点位置を光源からずらせば良く、反射鏡の焦点は光源に一致させても構わない。そして、反射鏡の焦点を光源に一致させることによって、反射鏡による集光率を高め、光源の光利用率の低下を抑制することができる。従って、本件発明の光学部品及び照明装置によれば、光源の発光を高効率に取り込みながら、光源のパターンが被照射物に投影されることを防止でき、ほぼ等方的で明るい照射像が得られる。   The optical component and the illumination device according to the present invention are characterized in that the focal point of the reflecting mirror is on the light source, while the focal point of the lens is located in front of the focal point of the reflecting mirror. Accordingly, it is possible to prevent the light emission pattern of the light source from being projected onto the irradiated object as it is while capturing the light emission of the light source with high efficiency. This utilizes the difference in optical characteristics between the lens and the reflecting mirror. In other words, the lens has the property of inverting the image of the light source at the focal position and projecting it on the screen, while the rotating curved reflector reflects the image of the light source at the focal position on the screen while rotating infinitely. Has the property of projecting. Accordingly, in order to prevent the light emission pattern of the light source from being projected onto the irradiated object as it is, the focal position of the lens may be shifted from the light source, and the focal point of the reflecting mirror may coincide with the light source. And by making the focus of a reflective mirror correspond to a light source, the condensing rate by a reflective mirror can be raised and the fall of the light utilization factor of a light source can be suppressed. Therefore, according to the optical component and the illumination device of the present invention, it is possible to prevent the light source pattern from being projected onto the irradiated object while capturing the light emission of the light source with high efficiency, and to obtain a substantially isotropic and bright irradiation image. It is done.

本件発明に用いる光学部品は、種々の形態を取り得るが、例えば、後方に突出すると共に突端に光源が配置されるべき凹部が形成された突出部を有し、レンズは凹部の底面に形成され、反射鏡は突出部の周面に形成されていることが好ましい。このような形態であることにより、光学部品を一体に成形することが可能となる。光学部品を一体に成形できれば、光学部品の取り付けや調整が容易となる。また、光学部品は、ガラス又は樹脂により一体に形成されていることが好ましい。   The optical component used in the present invention can take various forms.For example, the optical component protrudes rearward and has a protrusion in which a light source is to be disposed at the protrusion, and the lens is formed on the bottom surface of the recess. The reflecting mirror is preferably formed on the peripheral surface of the protruding portion. With such a configuration, the optical component can be molded integrally. If the optical component can be molded integrally, the mounting and adjustment of the optical component becomes easy. Moreover, it is preferable that the optical component is integrally formed of glass or resin.

また、このような構成の光学部品では、突出部の周面にAl(アルミ)、Ag(銀)等の反射率の高い材料から成る反射膜を形成することが好ましい。これによって、反射鏡の反射率を高め、一層明るい照射像を得ることができる。   Further, in the optical component having such a configuration, it is preferable to form a reflective film made of a material having high reflectivity such as Al (aluminum), Ag (silver) or the like on the peripheral surface of the protruding portion. Thereby, the reflectance of the reflecting mirror can be increased and a brighter irradiation image can be obtained.

また、本件発明における光源は、発光ダイオード、電球、蛍光灯ランプ、HIDランプ等の種々の光源とすることができる。中でも、発光ダイオードであることが好ましい。発光ダイオードは、小型で高輝度の発光が可能であり、しかも長寿命であるため、小型、高輝度、長寿命の優れた照明装置とすることができる。尚、本件明細書において、単に発光ダイオードと称したときは、発光ダイオードチップと発光ダイオードチップが搭載された発光装置の両方を含む。発光ダイオードチップとは、半導体チップ形状の発光ダイオードを指し、発光装置とは、発光ダイオードチップをリード付パッケージに組み込んだものを指す。光源が発光装置の場合、光学部品内のレンズや反射鏡の焦点と光源との位置関係は、発光装置内の発光ダイオードチップを基準に考える。また、発光装置などのパッケージには、レンズなどの適当な光学系が形成されていても良い。   Moreover, the light source in this invention can be various light sources, such as a light emitting diode, a light bulb, a fluorescent lamp, and an HID lamp. Among these, a light emitting diode is preferable. Since the light emitting diode is small, can emit light with high luminance, and has a long lifetime, the light emitting diode can be a small, high luminance, and long-life lighting device. In this specification, when simply referred to as a light emitting diode, it includes both a light emitting diode chip and a light emitting device on which the light emitting diode chip is mounted. A light emitting diode chip refers to a light emitting diode in the form of a semiconductor chip, and a light emitting device refers to a light emitting diode chip incorporated in a package with leads. When the light source is a light emitting device, the positional relationship between the focal point of the lens or reflecting mirror in the optical component and the light source is considered based on the light emitting diode chip in the light emitting device. Further, an appropriate optical system such as a lens may be formed in a package such as a light emitting device.

また、本件発明の光源は、発光素子と、その発光素子上に形成された透光性のドーム状部材と、を備えることが好ましい。発光素子とは、光源中で発光機能を担う素子であり、上記発光装置中では発光ダイオードチップが発光素子に該当する。透光性のドーム状部材を形成することにより、光源の光取り出し効率を高め、レンズの焦点を光源からずらすことによる集光率の低下を補うことができる。即ち、ドーム状部材を形成すれば、光源内の発光素子から出射した光がドーム状部材と空気の界面に入射する入射角が小さくなるため、反射によって光源内部に戻る光の割合が減少する。このため光源の光取り出し率を向上することができる。   Moreover, it is preferable that the light source of this invention is equipped with a light emitting element and the translucent dome-shaped member formed on the light emitting element. A light emitting element is an element that takes on a light emitting function in a light source. In the light emitting device, a light emitting diode chip corresponds to a light emitting element. By forming the translucent dome-shaped member, it is possible to increase the light extraction efficiency of the light source and to compensate for the decrease in the light collection rate caused by shifting the focal point of the lens from the light source. That is, when the dome-shaped member is formed, the incident angle at which the light emitted from the light emitting element in the light source is incident on the interface between the dome-shaped member and the air becomes small, so the ratio of the light returning to the inside of the light source by reflection is reduced. For this reason, the light extraction rate of the light source can be improved.

尚、本件明細書において、反射鏡の焦点が光源上に位置するとは、焦点と光源が厳密に一致している場合だけでなく、焦点と光源のずれが集光率の低下が実用上問題にならない程度である場合も含む。一方、レンズの焦点が反射鏡の焦点に対して前方に位置するとは、レンズ自身の集光率が有意に変化する程度にずれていることを指す。   In the present specification, the focal point of the reflecting mirror is positioned on the light source, not only when the focal point and the light source are exactly coincident, but also when the focal point and the light source are shifted, a decrease in the light collection rate is a practical problem. Including the case where it is insignificant. On the other hand, the fact that the focal point of the lens is located in front of the focal point of the reflecting mirror means that the condensing rate of the lens itself is deviated to a significant degree.

また、本件明細書において、「前方」又は「前面」といった場合、光の出射側に向かう方向又は出射側の面を指し、「後方」又は「後面」といった場合、光の入射側に向かう方向又は入射側の面を指す。   Further, in this specification, “front” or “front” refers to the direction toward the light exit side or the surface on the exit side, and “rear” or “rear surface” refers to the direction toward the light incident side or The surface on the incident side.

本件明細書において、ある部材が「透光性」であるとは、少なくともその部材を通じて光源の発光が観測可能な程度に光を透過可能であることを指し、必ずしも無色透明である必要はない。例えば、拡散材などを含んで不透明であっても、光源の発光を透過可能であれば「透光性」となる。   In this specification, that a certain member is “translucent” means that light can be transmitted through the member to such an extent that light emission can be observed, and is not necessarily transparent and colorless. For example, even if it is opaque including a diffusing material, it is “translucent” if it can transmit light emitted from a light source.

以上のように、本件発明の光学部品及び照明装置によれば、高い光利用率を維持しながら、発光ダイオード等の光源のパターンが照射像に現れることを防止し、ほぼ等方的で明るい照射像が得られる光学部品及び照明装置を提供することができる。   As described above, according to the optical component and the illumination device of the present invention, while maintaining a high light utilization rate, a pattern of a light source such as a light emitting diode is prevented from appearing in an irradiation image, and isotropic and bright irradiation An optical component and an illuminating device from which an image can be obtained can be provided.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
実施の形態1.
図1Aは、本発明の実施の形態1に係る照明装置を示す斜視図であり、図1Bは、そのB−B’断面における断面図である。また、図2は、図1Aに示す照明装置1の分解斜視図である。図2に示すように、照明装置1は、光学部品2、ホルダ5及び発光ユニット8の3つの部分から成る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1A is a perspective view showing the lighting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB ′. 2 is an exploded perspective view of the lighting device 1 shown in FIG. 1A. As shown in FIG. 2, the illuminating device 1 includes three parts: an optical component 2, a holder 5, and a light emitting unit 8.

発光ユニット8は、図2に示すように、アルミニウム等の熱伝導率の良好な金属から成る基板9の上に発光装置6(光源)を備えている。基板9の内部には配線パターンが形成されており(図示せず)、この配線パターンは、発光装置6の底面に露出した正極及び負極と、外部リード線14a及び14bとを電気的に接続している。また、図1A及び図1Bに示すように、発光ユニット8は、ビス12などの適当な固定部材を用いて放熱板(ヒートシンク)10に固定することができる。発光装置6から発生した熱は、基板9を通じて放熱板10に伝わり、外部に放出される。
As shown in FIG. 2, the light emitting unit 8 includes a light emitting device 6 (light source) on a substrate 9 made of a metal having good thermal conductivity such as aluminum. A wiring pattern is formed inside the substrate 9 (not shown). The wiring pattern electrically connects the positive electrode and the negative electrode exposed on the bottom surface of the light emitting device 6 to the external lead wires 14a and 14b. ing. 1A and 1B, the light emitting unit 8 can be fixed to the heat radiating plate (heat sink) 10 using an appropriate fixing member such as a screw 12. The heat generated from the light emitting device 6 is transmitted to the heat radiating plate 10 through the substrate 9 and released to the outside.

発光ユニット8に実装された発光装置6は、例えば、図3に示すような構造を有する。即ち、発光素子としての発光ダイオードチップ20がパッケージ16の凹状開口部16a内に載置されており、パッケージ16に埋め込まれた正及び負のリード電極18a及び18bと金線などのワイヤ24によって接続されている。この発光ダイオードチップ20は、例えば、図17に示したような構造の窒化ガリウム系発光ダイオードチップとすることができる。また、発光ダイオードチップ20は、エポキシやシリコーン等の透光性の封止樹脂22によって封止されている。   The light emitting device 6 mounted on the light emitting unit 8 has a structure as shown in FIG. 3, for example. That is, the light emitting diode chip 20 as a light emitting element is placed in the concave opening 16a of the package 16, and is connected to the positive and negative lead electrodes 18a and 18b embedded in the package 16 by wires 24 such as gold wires. Has been. The light emitting diode chip 20 can be, for example, a gallium nitride light emitting diode chip having a structure as shown in FIG. The light emitting diode chip 20 is sealed with a light-transmitting sealing resin 22 such as epoxy or silicone.

ホルダ5は、図1A及びBに示すように、発光ユニット8の上面に光学部品2を固定する役割を果たす。本実施の形態のホルダ5は、プラスチックや樹脂などの可撓性のある材料から成り、上面及び下面に形成された爪部によって光学部品2を発光ユニット8に対して着脱自在に固定できる。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the holder 5 serves to fix the optical component 2 to the upper surface of the light emitting unit 8. The holder 5 of the present embodiment is made of a flexible material such as plastic or resin, and the optical component 2 can be detachably fixed to the light emitting unit 8 by claw portions formed on the upper surface and the lower surface.

光学部品2は、図4に示すように、全体が略椀系の全体形状を有しており、前面2aが平坦である一方、後面には山型の突出部2bが形成されている。この山型突出部2bの先端には発光装置6を配置するために凹部2cが形成されている。凹部2cの底面は、適当なレンズ効果を発揮可能な曲面、好ましくは凸状の非球面形状、より好ましくは自由曲面やコーニック面(たとえば放物面)を有しており、レンズ3を構成している。また、山型突出部2bの周面は適当な回転曲面、好ましくは回転放物面から成り、反射鏡4を構成している。   As shown in FIG. 4, the optical component 2 has an overall shape of a substantially saddle system, and the front surface 2a is flat, while the rear surface is formed with a mountain-shaped protrusion 2b. A concave portion 2c is formed at the tip of the mountain-shaped protruding portion 2b in order to place the light emitting device 6. The bottom surface of the recess 2 c has a curved surface capable of exhibiting an appropriate lens effect, preferably a convex aspherical shape, more preferably a free curved surface or a conic surface (for example, a parabolic surface). ing. Further, the peripheral surface of the mountain-shaped projecting portion 2 b is formed of a suitable rotating curved surface, preferably a rotating paraboloid, and constitutes the reflecting mirror 4.

この光学部品2は、図1Bに示すように、後面の凹部2c内に発光装置6が位置するように、ホルダ5によって固定される。このとき凹部2cの底面に形成されたレンズ3の光軸が発光装置6の発光面に対して垂直となり、発光面の中心を通過することが好ましい。発光装置6から出射された光は、図1Bに示すように、一部はレンズ3によって集光され、平行光線となって光学部品の前面2aから出射される。レンズ3によって集光されなかった残りの光の大部分は、凹部2cの側壁を通過する際に若干屈折した後、山型突出部2bの周面4(=反射鏡4)で反射され、やはり平行光線となって光学部品2の前面2aから出射される。   As shown in FIG. 1B, the optical component 2 is fixed by the holder 5 so that the light emitting device 6 is positioned in the concave portion 2c on the rear surface. At this time, the optical axis of the lens 3 formed on the bottom surface of the recess 2c is preferably perpendicular to the light emitting surface of the light emitting device 6 and passes through the center of the light emitting surface. As shown in FIG. 1B, a part of the light emitted from the light emitting device 6 is condensed by the lens 3 and is emitted from the front surface 2a of the optical component as a parallel light beam. Most of the remaining light that is not collected by the lens 3 is slightly refracted when passing through the side wall of the recess 2c, and then reflected by the peripheral surface 4 (= reflecting mirror 4) of the mountain-shaped protrusion 2b. Parallel rays are emitted from the front surface 2 a of the optical component 2.

本件発明の光学部品2の特徴は、山型突出部2bの周面に形成された反射鏡4の焦点が発光装置6の上、より詳細には、発光装置6内の発光ダイオードチップ20の上にあるのに対し、凹部2cの底面に形成されたレンズ3の焦点は反射鏡4の焦点よりも前方にずれている点にある。これによって、発光ダイオードチップ20の発光を高効率に取り込みながら、発光ダイオードチップ20の発光パターンが被照射物にそのまま投影されることを防止できる。   The feature of the optical component 2 of the present invention is that the focal point of the reflecting mirror 4 formed on the peripheral surface of the mountain-shaped protrusion 2b is on the light emitting device 6, more specifically, on the light emitting diode chip 20 in the light emitting device 6. In contrast, the focal point of the lens 3 formed on the bottom surface of the recess 2 c is shifted forward from the focal point of the reflecting mirror 4. Thereby, it is possible to prevent the light emission pattern of the light emitting diode chip 20 from being projected onto the irradiated object as it is while capturing light emitted from the light emitting diode chip 20 with high efficiency.

この技術的効果は、レンズ3と反射鏡4の光学特性の違いを利用するものである。即ち、レンズ3は焦点位置にある光源の像を反転してスクリーン上に投影する性質を有する一方、回転曲面状の反射鏡4は焦点位置にある光源の像を無限分割して回転しながらスクリーン上に投影する性質を有する。このような回転曲面状の反射鏡4の性質は、例えば4枚の反射鏡を正方形に配列して投影したときに、光源の像が90度ずつ回転しながら重なって形成されることと原理的に同様である。従って、光源の発光強度分布が被照射物に投影されることを防止するには、レンズ3の焦点位置を光源からずらせば良く、反射鏡4の焦点は光源に一致させても構わない。そして、反射鏡4の焦点を光源に一致させることによって、反射鏡4による集光率を高め、光源の光利用率の低下を抑制することができる。従って、本件発明の光学部品2によれば、光源の発光を高効率に取り込みながら、光源のパターンが被照射物に投影されることを防止できる、という優れた効果が得られる。   This technical effect utilizes the difference in optical characteristics between the lens 3 and the reflecting mirror 4. That is, the lens 3 has the property of inverting the image of the light source at the focal position and projecting it onto the screen, while the rotating curved reflector 4 rotates the screen while rotating the infinitely divided image of the light source at the focal position. It has the property of projecting on top. For example, when the four reflecting mirrors are arranged in a square and projected, the properties of the rotating curved reflector 4 are in principle formed by overlapping the light source images while rotating by 90 degrees. The same as above. Therefore, in order to prevent the emission intensity distribution of the light source from being projected onto the irradiated object, the focal position of the lens 3 may be shifted from the light source, and the focal point of the reflecting mirror 4 may be coincident with the light source. Then, by making the focal point of the reflecting mirror 4 coincide with the light source, it is possible to increase the light collection rate by the reflecting mirror 4 and suppress the decrease in the light utilization rate of the light source. Therefore, according to the optical component 2 of the present invention, it is possible to obtain an excellent effect that the pattern of the light source can be prevented from being projected onto the irradiation object while capturing the light emission of the light source with high efficiency.

以下、この点について、図5乃至10を参照しながらさらに詳細に説明する。
図5は、本実施の形態における光学部品2の焦点と発光ダイオードチップ20の位置関係を示す模式図である。まず、凹部2cの底面に形成されたレンズ3の焦点は、発光ダイオードチップ20から前方にずれており、凹部2cの内部にある。一方、光学部品2の山型突出部2bの周面に形成された反射鏡4の焦点は、発光ダイオードチップ20の上にある。これに対して図8は、本発明の実施形態ではなく、比較形態における光学部品2’の焦点と発光ダイオードチップ20の関係を示している。図8に示す光学部品2’では、レンズ3’及び反射鏡4’の焦点は、いずれも発光ダイオードチップ20の上にある。
Hereinafter, this point will be described in more detail with reference to FIGS.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the positional relationship between the focal point of the optical component 2 and the light-emitting diode chip 20 in the present embodiment. First, the focal point of the lens 3 formed on the bottom surface of the recess 2c is shifted forward from the light emitting diode chip 20 and is inside the recess 2c. On the other hand, the focal point of the reflecting mirror 4 formed on the peripheral surface of the mountain-shaped protrusion 2 b of the optical component 2 is on the light emitting diode chip 20. On the other hand, FIG. 8 shows the relationship between the focal point of the optical component 2 ′ and the light emitting diode chip 20 in the comparative embodiment, not the embodiment of the present invention. In the optical component 2 ′ shown in FIG. 8, the focal points of the lens 3 ′ and the reflecting mirror 4 ′ are both on the light emitting diode chip 20.

本実施の形態の光学部品2を用いて、1m離れたスクリーンを照射した場合のスクリーン上に形成されるスポット像を図6A〜Cに、比較形態の光学部品2’を用いて照射したときのスポット像を図9A〜Cに示す。図6A及び図9Aは、反射鏡4及び4’がつくる像を示し、図6B及び図9Bは、レンズ3及び3’がつくる像を示し、図6C及び図9Cは、それらが合成された像を示す。従って、現実のスクリーン上には図6C及び図9Cに示されたような像が現れることになる。   The spot images formed on the screen when irradiated with a screen 1 m away using the optical component 2 of the present embodiment are shown in FIGS. 6A to 6C when irradiated with the optical component 2 ′ of the comparative embodiment. Spot images are shown in FIGS. 6A and 9A show images formed by the reflecting mirrors 4 and 4 ′, FIGS. 6B and 9B show images formed by the lenses 3 and 3 ′, and FIGS. 6C and 9C show images obtained by combining them. Indicates. Therefore, an image as shown in FIGS. 6C and 9C appears on the actual screen.

また、本実施の形態の光学部品2を用いて、スクリーンを照射した場合のスクリーン上の照度分布グラフを図7に、比較形態の光学部品2’を用いて照射したときのスクリーン上の照度分布グラフを図10に示す。図7及び10において、符号38及び38’は反射鏡4及び4’のつくる像、符号40及び40’はレンズ3及び3’のつくる像、符号42及び42’はそれらの合成された像の照度分布グラフを示す。尚、図6〜7及び図9〜10では、図面の簡単のために発光ダイオードチップ20の表面の発光分布は均一である前提で分布を表している。   Further, FIG. 7 shows an illuminance distribution graph on the screen when the screen is irradiated using the optical component 2 of the present embodiment, and the illuminance distribution on the screen when irradiated using the optical component 2 ′ of the comparative embodiment. A graph is shown in FIG. 7 and 10, reference numerals 38 and 38 ′ are images formed by the reflecting mirrors 4 and 4 ′, reference numerals 40 and 40 ′ are images formed by the lenses 3 and 3 ′, and reference numerals 42 and 42 ′ are the combined images. An illuminance distribution graph is shown. 6 to 7 and FIGS. 9 to 10 show the distribution on the premise that the light emission distribution on the surface of the light-emitting diode chip 20 is uniform for the sake of simplicity of the drawings.

まず、反射鏡4及び4’がスクリーン上につくる像に着目する。反射鏡4及び4’の焦点位置は、いずれの形態でも同様に、発光ダイオードチップ20の上にある。従って、本実施の形態の反射鏡4のつくる像と比較形態の反射鏡4’のつくる像は同一である。前述の通り、回転曲面状の反射鏡4及び4’は焦点位置にある光源の像を無限分割して回転しながらスクリーン上に投影する性質を有する。従って、図6A及び図9Aに示すように、反射鏡4及び4’によってスクリーン上につくられた像には、同心円状の強度分布が形成されるだけで、発光ダイオードチップ20のパターンは現れない。また、図7のグラフ38及び図10のグラフ38’に示すように、反射鏡4及び4’のつくる像は、ややブロードな照度分布をもつ。   First, attention is focused on the image formed on the screen by the reflecting mirrors 4 and 4 '. The focal positions of the reflecting mirrors 4 and 4 ′ are on the light emitting diode chip 20 in any form. Accordingly, the image formed by the reflecting mirror 4 of the present embodiment is the same as the image formed by the reflecting mirror 4 'of the comparative embodiment. As described above, the rotationally curved reflecting mirrors 4 and 4 'have a property of projecting the image of the light source at the focal position onto the screen while rotating infinitely. Accordingly, as shown in FIGS. 6A and 9A, only the concentric intensity distribution is formed on the image formed on the screen by the reflecting mirrors 4 and 4 ′, and the pattern of the light emitting diode chip 20 does not appear. . Further, as shown in the graph 38 in FIG. 7 and the graph 38 ′ in FIG. 10, the images formed by the reflecting mirrors 4 and 4 ′ have a somewhat broad illuminance distribution.

次に、レンズ3及び3’がスクリーン上につくる像に着目する。図8に示す比較形態では、レンズ3’の焦点が発光ダイオードチップ20の上に位置している。このためレンズ3’は、図9Aに示すように発光ダイオードチップ20の矩形形状をそのままスクリーン上に投影する。また図10に示すように、反射鏡4’のつくる像(グラフ38’)に比べて、レンズ3’の作る像(グラフ40’)は中心に強く分布しており、中心付近の照度もかなり強い。このため、図9Cに示すように、レンズ3’の像と反射鏡4’の像を合成した像にも、発光ダイオードチップ20の矩形形状が強く現れている。前述の通り、現実の発光ダイオードチップ2’には図17に示したような電極パターンがあり、その電極パターンに従った発光強度分布を有する。従って、比較形態のような光学部品2’では、スクリーン上に図18に模式的に示したような電極パターンが現れてしまう。   Next, attention is focused on the image formed by the lenses 3 and 3 'on the screen. In the comparative form shown in FIG. 8, the focal point of the lens 3 ′ is located on the light emitting diode chip 20. Therefore, the lens 3 'projects the rectangular shape of the light emitting diode chip 20 onto the screen as it is as shown in FIG. 9A. Further, as shown in FIG. 10, the image (graph 40 ') formed by the lens 3' is more strongly distributed in the center than the image (graph 38 ') formed by the reflecting mirror 4', and the illuminance near the center is also considerably high. strong. For this reason, as shown in FIG. 9C, the rectangular shape of the light-emitting diode chip 20 also appears strongly in the image obtained by combining the image of the lens 3 ′ and the image of the reflecting mirror 4 ′. As described above, the actual light emitting diode chip 2 ′ has an electrode pattern as shown in FIG. 17 and has a light emission intensity distribution according to the electrode pattern. Therefore, in the optical component 2 ′ as in the comparative example, an electrode pattern as schematically shown in FIG. 18 appears on the screen.

これに対し、図5に示す本実施の形態の光学部品2では、レンズ3の焦点が発光ダイオードチップ20の手前に位置している。このため図7に示すように、反射鏡4のつくる像(グラフ38)と異なり、レンズ3の作る像(グラフ40)はほぼ矩形の照度分布を有し、全範囲に渡ってほぼ均一である。また、図6Aに示すように、レンズ3がスクリーン上に作る像には発光ダイオードチップ20のパターンは殆ど現れない。このため図6Cに示すように、反射鏡4の像との合成後の像にも、発光ダイオードチップ20のパターンが殆ど投影されない。従って、図17に示したような電極パターンを有する発光ダイオードチップ20であっても、電極パターンに従った発光強度分布はスクリーン上に現れず、等方的な高品質の照射像を得ることができる。   On the other hand, in the optical component 2 of the present embodiment shown in FIG. 5, the focal point of the lens 3 is located in front of the light emitting diode chip 20. For this reason, as shown in FIG. 7, unlike the image formed by the reflecting mirror 4 (graph 38), the image formed by the lens 3 (graph 40) has a substantially rectangular illuminance distribution and is substantially uniform over the entire range. . Further, as shown in FIG. 6A, the pattern of the light emitting diode chip 20 hardly appears in the image formed by the lens 3 on the screen. For this reason, as shown in FIG. 6C, the pattern of the light emitting diode chip 20 is hardly projected on the image after the synthesis with the image of the reflecting mirror 4. Therefore, even in the light-emitting diode chip 20 having the electrode pattern as shown in FIG. 17, the emission intensity distribution according to the electrode pattern does not appear on the screen, and an isotropic high-quality irradiation image can be obtained. it can.

次に、本実施の形態に係る照明装置の各構成について詳細に説明する。
(1)光学部品2
本件発明における光学部品2は、後面に配置される光源の出射光をレンズと反射鏡で集光して前面から出射する光学部品であって、反射鏡の焦点が光源を配置可能な位置にあり、レンズの焦点が反射鏡の焦点から前方にずれているものであれば良い。従って、図4に示した形態のものに限らず、種々の形態が可能である。例えば、反射鏡とレンズが分離可能なものであっても良い。但し、製造コスト、組み立ての容易などの観点からは、光学部品2の全体が一体に成形されたものであることが好ましい。光学部品2は、例えば、ガラス、PMMA(ポリメタクレート)樹脂やPC(ポリカーボネート)樹脂等の、光源の発光に対して透光性を有する材料を用いて製造することが好ましい。
Next, each configuration of the illumination device according to the present embodiment will be described in detail.
(1) Optical component 2
The optical component 2 in the present invention is an optical component that condenses the emitted light of the light source disposed on the rear surface by the lens and the reflecting mirror and emits the light from the front surface, and the focal point of the reflecting mirror is at a position where the light source can be disposed. Any lens may be used as long as the focal point of the lens is shifted forward from the focal point of the reflecting mirror. Therefore, various forms are possible without being limited to the form shown in FIG. For example, the reflector and the lens may be separable. However, from the viewpoint of manufacturing cost, easy assembly, etc., the entire optical component 2 is preferably integrally molded. The optical component 2 is preferably manufactured using a material having translucency with respect to light emission of a light source, such as glass, PMMA (polymethacrylate) resin, and PC (polycarbonate) resin.

(レンズ3)
図4に示した例では、凹部2c内に自由曲面状の凸レンズ3を形成し、光学部品2の前面2aは平坦にしている。これによって、レンズ3は平行光を出射するコリメートレンズとして機能する。しかしながら、レンズ3は、光源よりも手前に焦点を持つものであれば良く、図4に示したような自由曲面状の凸レンズ3には限定されない。例えば、光学部品の前面2aを曲面にし、凹部2cの底面に形成した曲面との組合せによって所望のレンズ効果を発揮しても良い。また、レンズ3は、平行光をつくるコリメートレンズに限られず、目的に応じて所望の光学特性を持つレンズにすることができる。
(Lens 3)
In the example shown in FIG. 4, a free-form convex lens 3 is formed in the concave portion 2c, and the front surface 2a of the optical component 2 is flat. Thus, the lens 3 functions as a collimating lens that emits parallel light. However, the lens 3 only needs to have a focal point in front of the light source, and is not limited to the free-form convex lens 3 as shown in FIG. For example, a desired lens effect may be exhibited by combining the front surface 2a of the optical component with a curved surface and a curved surface formed on the bottom surface of the recess 2c. The lens 3 is not limited to a collimating lens that produces parallel light, and can be a lens having desired optical characteristics depending on the purpose.

レンズ3の焦点位置は、反射鏡4の焦点位置よりも前方に置くが、レンズ3の焦点位置と反射鏡4の焦点位置とのずれ量は、用いる光源の種類により、調整することができる。   The focal position of the lens 3 is placed in front of the focal position of the reflecting mirror 4, but the amount of deviation between the focal position of the lens 3 and the focal position of the reflecting mirror 4 can be adjusted depending on the type of light source used.

(反射鏡4)
図4に示した例では、山型突出部の周面を回転放物面とし、その周面を反射鏡4として機能させている。これによって、反射鏡4の焦点にある光源から発した光は平行光となって光学部品の前面2aから出射する。尚、反射鏡4は、回転曲面状であって、焦点が光源上にあれば良く、種々の形状とすることができる。例えば、目的に応じて、平行光以外の光線をつくるような曲面であっても良い。また、反射鏡4の焦点位置は、凹部2cの開口近傍、より好ましは凹部2cの開口からやや内側に配置ことが好ましい。これによって光源の出射光が漏れなく反射鏡4に入射できるようになり、取り込み効率が向上する。
(Reflector 4)
In the example shown in FIG. 4, the peripheral surface of the mountain-shaped projecting portion is a paraboloid and the peripheral surface functions as the reflecting mirror 4. Thereby, the light emitted from the light source at the focal point of the reflecting mirror 4 becomes parallel light and is emitted from the front surface 2a of the optical component. Note that the reflecting mirror 4 has a rotating curved surface, and it is sufficient that the focal point is on the light source, and various shapes can be employed. For example, a curved surface that generates light other than parallel light may be used depending on the purpose. Further, the focal position of the reflecting mirror 4 is preferably arranged in the vicinity of the opening of the recess 2c, more preferably slightly inside from the opening of the recess 2c. As a result, the light emitted from the light source can be incident on the reflecting mirror 4 without leakage, and the capture efficiency is improved.

また、光学部品2に形成した山型突出部2bの周面を反射鏡4とする場合、山型突出部2bの周面と空気の界面をそのまま反射鏡4としても良いし、山型突出部2bの周面に光源の光に対して反射率の高い材料から成る反射膜を製膜しても良い。この反射膜は、例えば、Al(アルミ)、Ag(銀)などであることが好ましい。   Further, when the peripheral surface of the mountain-shaped protrusion 2b formed on the optical component 2 is the reflecting mirror 4, the interface between the peripheral surface of the mountain-shaped protrusion 2b and the air may be used as it is, or the mountain-shaped protrusion A reflective film made of a material having a high reflectivity with respect to light from the light source may be formed on the peripheral surface of 2b. For example, the reflective film is preferably made of Al (aluminum), Ag (silver), or the like.

(2)ホルダ5
ホルダ5は、発光ユニット8の上に光学部品2を固定できるものであれば良く、図1Aや図2に示したものには限定されない。材料も、金属、プラスチック、ゴム、樹脂などの種々の材料とすることが可能である。中でも、プラスチックやゴムなどの可撓性のある材料から形成することが好ましい。また、図2に示すように、上面及び/又は下面に爪部を形成すれば、ネジ等を用いなくても、光学部品2や発光ユニット8に対して着脱自在とすることができ好ましい。
(2) Holder 5
The holder 5 only needs to be able to fix the optical component 2 on the light emitting unit 8, and is not limited to the one shown in FIG. 1A or FIG. The material can also be various materials such as metal, plastic, rubber, and resin. Among these, it is preferable to form from a flexible material such as plastic or rubber. In addition, as shown in FIG. 2, it is preferable to form claw portions on the upper surface and / or the lower surface because it can be detachably attached to the optical component 2 and the light emitting unit 8 without using screws or the like.

(3)発光ユニット8
(基板9)
光源としての発光装置6を固定する基板9は、Al(アルミニウム)、Cu(銅)等の熱伝導率の高い材料で形成することが好ましい。これによって、基板9の下側に固定するヒートシンクへの熱伝導を良好にして、発光装置6の放熱効率を高めることができる。また、基板9は、発光装置6に外部電力を供給するリードの機能を兼用しても良い。その場合には適当な絶縁層を介した多層構造にする等して、配線パターンを形成することが好ましい。
(3) Light emitting unit 8
(Substrate 9)
The substrate 9 for fixing the light emitting device 6 as a light source is preferably formed of a material having high thermal conductivity such as Al (aluminum), Cu (copper) or the like. Thereby, the heat conduction to the heat sink fixed to the lower side of the substrate 9 can be improved, and the heat dissipation efficiency of the light emitting device 6 can be improved. The substrate 9 may also serve as a lead for supplying external power to the light emitting device 6. In that case, it is preferable to form a wiring pattern by forming a multilayer structure through an appropriate insulating layer.

(光源:発光装置6)
本実施の形態では、光源6が図3に示すような発光装置である場合を例に説明したが、光源はこれに限られず、電球、蛍光灯ランプ、HIDランプ等の種々のものを用いることができる。発光面がある程度の面積を有し、発光強度の面内分布がある光源に対して、本件発明は特に有効である。
(Light source: light emitting device 6)
In this embodiment, the case where the light source 6 is a light emitting device as shown in FIG. 3 has been described as an example. However, the light source is not limited to this, and various light sources such as a light bulb, a fluorescent lamp, and an HID lamp are used. Can do. The present invention is particularly effective for a light source having a certain area of light emitting surface and an in-plane distribution of light emission intensity.

尚、光源としては図3に示したような発光装置6が小型、高輝度の照明装置とできるため好ましい。発光装置6は、発光素子を支持する支持体(図3ではパッケージ16)、発光素子(図3では発光ダイオードチップ20)、透光性部材(図3では封止樹脂22)、接続用導体(図3ではワイヤ24)などを備えることが好ましい。さらに、発光素子20の発光の一部を波長変換する波長変換部材(図示せず)を備えることが好ましい。また、支持体16には、発光素子20とともに、受光素子、およびそれらの半導体素子を過電圧による破壊から守る保護素子(例えば、ツェナーダイオードやコンデンサー)、あるいはそれらを組み合わせたものを搭載することができる。   As the light source, the light emitting device 6 as shown in FIG. 3 is preferable because it can be a small and high-luminance lighting device. The light-emitting device 6 includes a support (a package 16 in FIG. 3), a light-emitting element (a light-emitting diode chip 20 in FIG. 3), a translucent member (a sealing resin 22 in FIG. 3), and a connection conductor (in FIG. 3). In FIG. 3, it is preferable to provide a wire 24) and the like. Furthermore, it is preferable to include a wavelength conversion member (not shown) that converts the wavelength of part of the light emitted from the light emitting element 20. In addition to the light emitting element 20, the support 16 can be mounted with a light receiving element and a protective element (for example, a Zener diode or a capacitor) that protects these semiconductor elements from destruction due to overvoltage, or a combination thereof. .

−支持板16
支持板16は、発光素子20を搭載する凹部を有する支持板であり、光反射壁や導体配線としての金属層を配置することができる部材である。図3に示すように、支持板16は、アルミ、鉄入り銅を主な材料とするリードフレームを樹脂にインサート成型させたパッケージ16とすることができる。また、このようなパッケージ16に代えて、ガラスエポキシ樹脂、セラミックスあるいはガラスなどから成る支持板16を用いることもできる。特に、支持体16の材料をセラミックスとすることにより、耐熱性の高い支持体とすることができる。
-Support plate 16
The support plate 16 is a support plate having a recess in which the light emitting element 20 is mounted, and is a member on which a metal layer as a light reflection wall or a conductor wiring can be disposed. As shown in FIG. 3, the support plate 16 can be a package 16 in which a lead frame mainly made of aluminum or iron-containing copper is insert-molded in a resin. Further, instead of the package 16, a support plate 16 made of glass epoxy resin, ceramics, glass, or the like can be used. In particular, when the material of the support 16 is ceramic, a support having high heat resistance can be obtained.

セラミックスとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト、炭化ケイ素あるいは窒化ケイ素などが好ましい。セラミックスの粉体と、バインダー樹脂を混合して得られる材料をシート状に成型して得られるセラミックスグリーンシートを積層させて焼成することにより、板状の支持体16とすることができる。あるいは、セラミックスグリーンシートに種々の大きさのスルーホールを形成して積層することにより、凹部を有する支持体とすることができる。このような支持体に配される第一の金属の下地層は、未焼成のセラミックスグリーンシートの段階で、タングステン、モリブデンのような高融点金属の微粒子を含む導体ペーストを所定のパターンに塗布したものを焼成することにより得ることができる。さらに、セラミックスグリーンシートを焼成した後、予め形成させておいた下地層に、ニッケル、金あるいは銀を順に鍍金して凹部の側面に配される金属層や導体配線とすることができる。   As the ceramic, alumina, aluminum nitride, mullite, silicon carbide, silicon nitride or the like is preferable. A plate-like support 16 can be obtained by laminating and firing ceramic green sheets obtained by molding a ceramic powder and a material obtained by mixing a binder resin into a sheet. Or it can be set as the support body which has a recessed part by forming and laminating | stacking through-hole of various magnitude | sizes in a ceramic green sheet. The first metal underlayer disposed on such a support was coated with a predetermined pattern of conductive paste containing fine particles of a refractory metal such as tungsten or molybdenum at the stage of an unfired ceramic green sheet. It can be obtained by firing. Furthermore, after firing the ceramic green sheet, nickel, gold, or silver can be plated in order on the pre-formed base layer to form a metal layer or conductor wiring disposed on the side surface of the recess.

なお、セラミックスを材料とする支持体は、上述のように、導体配線と絶縁部を一体的に形成する他、予め焼成されたセラミックスの板材に、導体配線を配置することにより形成することもできる。また、セラミックスから成る支持体16の場合、凹部の側壁面に露出されるセラミックス素地面は、銀、アルミニウム、ロジウムから選択された少なくとも一種の金属を含む金属層により被覆されていることが好ましい。このような反射率の高い金属を含有する金属層とすることにより、多孔質なセラミックスを透過する光を抑制して発光装置からの光取り出し効率を向上させ、さらに高輝度な発光装置とすることができる。特に本件発明においては、反射鏡4によって支持板16の表面で反射した光も前方に照射可能であるため、上記のような金属層の形成が効果的である。   As described above, the support made of ceramic material can be formed by arranging the conductor wiring on a pre-fired ceramic plate in addition to integrally forming the conductor wiring and the insulating portion. . In the case of the support 16 made of ceramic, the ceramic base exposed on the side wall surface of the recess is preferably covered with a metal layer containing at least one metal selected from silver, aluminum, and rhodium. By using such a metal layer containing a highly reflective metal, light passing through porous ceramics is suppressed to improve light extraction efficiency from the light emitting device, and a light emitting device with higher brightness can be obtained. Can do. In particular, in the present invention, since the light reflected on the surface of the support plate 16 by the reflecting mirror 4 can be irradiated forward, the formation of the metal layer as described above is effective.

−発光素子20
発光素子20は、発光ダイオードチップやレーザダイオードチップなど、発光装置の光源となり得るものである。発光ダイオードチップを構成する半導体発光素子としては、ZnSeやGaNなど種々の半導体を使用したものを挙げることができるが、蛍光物質を有する発光装置とする場合には、その蛍光物質を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体(InAlGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)が好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。例えば、LEDチップは、可視光領域の光だけでなく、紫外線や赤外線を出力する発光素子とすることができる。
-Light emitting element 20
The light emitting element 20 can be a light source of a light emitting device, such as a light emitting diode chip or a laser diode chip. Examples of the semiconductor light-emitting element constituting the light-emitting diode chip include those using various semiconductors such as ZnSe and GaN. In the case of a light-emitting device having a fluorescent material, the fluorescent material can be excited efficiently. Preferred examples include nitride semiconductors capable of emitting short wavelengths (In X Al Y Ga 1-XY N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1). Various emission wavelengths can be selected depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal. For example, the LED chip can be a light emitting element that outputs not only visible light but also ultraviolet rays and infrared rays.

−接続用導体24
発光素子20の電極は、ワイヤなどの接続用導体24により支持体16の凹部16aに形成されたリード電極18aおよび18bと接続されていることが好ましい。また、凹部16aの外側にリード電極を形成しても良い。ワイヤは実装が容易である反面、発光面の一部を遮って照射像に暗部を形成するという問題がある。しかし本件発明では、ワイヤなどの影が照射像に現れること防止できるため、ワイヤを用いることによる照射像品質の低下という問題を解消できる。尚、接続用導体24は、ワイヤの代わりに、ハンダバンプや共晶層であっても良いことは言うまでもない。
-Connecting conductor 24
The electrodes of the light emitting element 20 are preferably connected to lead electrodes 18a and 18b formed in the recess 16a of the support 16 by a connecting conductor 24 such as a wire. Further, a lead electrode may be formed outside the recess 16a. While the wire is easy to mount, there is a problem that a dark part is formed in the irradiated image by blocking a part of the light emitting surface. However, in the present invention, it is possible to prevent the shadow of the wire or the like from appearing in the irradiation image, so that the problem of deterioration of the irradiation image quality due to the use of the wire can be solved. Needless to say, the connecting conductor 24 may be a solder bump or a eutectic layer instead of a wire.

−透光性部材22
また発光装置6は、発光素子20を被覆する透光性部材22をさらに備えていることが好ましい。透光性部材22の材料は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの透光性樹脂やガラスのような透光性無機部材から選択することができる。また、透光性部材22は、それらを材料として、圧縮成型、射出成型あるいはトランスファーモールドなどの種々の成型方法により形成することができる。透光性部材22を設けることにより、凹部の外側に露出された導電性ワイヤを、透光性部材により外部環境から保護して、信頼性の高い発光装置とすることができる。また、上記透光性部材を、発光観測方向に凸な形状を有することにより、凹部からの出射光を集光させ、高輝度な発光装置とすることができる。また、後述するように透光性部材22をドーム状にすれば、光取り出し効率を一層高めることができる。
-Translucent member 22
The light emitting device 6 preferably further includes a light transmissive member 22 that covers the light emitting element 20. The material of the translucent member 22 can be selected from translucent resins such as epoxy resin and silicone resin, and translucent inorganic members such as glass. Moreover, the translucent member 22 can be formed by various molding methods such as compression molding, injection molding, or transfer molding using these as materials. By providing the translucent member 22, the conductive wire exposed outside the recess can be protected from the external environment by the translucent member, and a highly reliable light-emitting device can be obtained. In addition, since the translucent member has a convex shape in the light emission observation direction, the light emitted from the concave portion can be condensed and a light emitting device with high luminance can be obtained. Moreover, if the translucent member 22 is formed in a dome shape as will be described later, the light extraction efficiency can be further increased.

−波長変換部材
波長変換部材は、発光素子20からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長を有する光を発する蛍光物質を含有する部材である。このような波長変換部材は、蛍光物質と、その蛍光物質を固着させるための結着剤となるエポキシ樹脂やシリコーン樹脂のような透光性樹脂、ガラスなどの透光性無機部材とともに支持体の凹部内に充填され成型されて波長変換部材とすることが好ましい。
-Wavelength conversion member The wavelength conversion member is a member containing a fluorescent material that emits light having different wavelengths by absorbing at least part of the light from the light emitting element 20. Such a wavelength conversion member includes a fluorescent substance, a transparent resin such as an epoxy resin or a silicone resin, which is a binder for fixing the fluorescent substance, and a transparent inorganic member such as glass. It is preferable that the wavelength conversion member is filled and molded in the recess.

蛍光物質は、発光素子の光を変換させるものであり、発光素子20からの光をより長波長に変換させるものの方が効率がよい。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、アルミニウム酸化物系蛍光体の一種であるセリウム付活アルミニウム・ガーネット(例えばYAG:Ce)が好適に用いられる。特に、YAG:Ce蛍光体は、その含有量によってLEDチップからの青色系の光を一部吸収して補色となる黄色系の光を発するため、白色系の混色光を発する高出力な発光ダイオードを、比較的簡単に形成することができる。なお、蛍光物質は、波長変換部材に含有されるものの他、導電性ワイヤを被覆する透光性部材に含有させることもできる。   The fluorescent substance converts light of the light emitting element, and it is more efficient to convert the light from the light emitting element 20 to a longer wavelength. In the case where the light from the light-emitting element is high-energy short-wavelength visible light, cerium-activated aluminum garnet (for example, YAG: Ce), which is a kind of aluminum oxide phosphor, is preferably used. In particular, the YAG: Ce phosphor absorbs part of the blue light from the LED chip depending on its content and emits yellow light that is a complementary color. Can be formed relatively easily. Note that the fluorescent material can be contained in a translucent member covering the conductive wire in addition to those contained in the wavelength conversion member.

実施の形態2.
図11は、本発明の実施の形態2に係る照明装置を示す断面図である。本実施の形態では、光源である発光装置6の光出射面に透光性のドーム状部材23を形成している。その他の点は実施の形態1と同様である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 11: is sectional drawing which shows the illuminating device which concerns on Embodiment 2 of this invention. In the present embodiment, a translucent dome-like member 23 is formed on the light emitting surface of the light emitting device 6 that is a light source. The other points are the same as in the first embodiment.

図12は、本実施の形態で用いる発光装置6を模式的に示す断面図である。本実施の形態では、発光ダイオードチップ20を封止する封止樹脂22の表面が略半球面状に加工されて透光性のドーム状部材23を構成している。尚、透光性のドーム状部材23は、発光ダイオードチップ20を封止する封止樹脂22自身をドーム状に加工したものであっても良いし、封止樹脂22の上に別の透光性材料から成るドームを固定したものであっても良い。透光性のドーム状部材23を構成する材料は、発光ダイオード20の発光を透過する材料であれば特に限定されないが、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などであることが好ましい。   FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing the light emitting device 6 used in the present embodiment. In the present embodiment, the surface of the sealing resin 22 that seals the light emitting diode chip 20 is processed into a substantially hemispherical shape to constitute a translucent dome-shaped member 23. The translucent dome-shaped member 23 may be formed by processing the sealing resin 22 itself that seals the light-emitting diode chip 20 into a dome shape. A dome made of a material may be fixed. Although the material which comprises the translucent dome-shaped member 23 will not be specifically limited if it is the material which permeate | transmits light emission of the light emitting diode 20, It is preferable that they are a silicone resin, an epoxy resin, etc.

本実施に形態においても、光学部品2内のレンズ3と反射鏡4の焦点位置は、実施の形態1と同様に設定する。即ち、図13に示すように、凹部2cの底面に形成されたレンズ3の焦点は、発光ダイオードチップ20から前方にずれており、一方、光学部品2の山型突出部2bの周面に形成された反射鏡4の焦点は、発光ダイオードチップ20の上にある。尚、この例ではレンズ3の焦点は、透光性のドーム状部材23の内部にある。ドーム状部材23の内側に焦点位置を置く事で、ケーラー光学系の形状に近づけることができ、リング状のムラを抑制できる。   Also in the present embodiment, the focal positions of the lens 3 and the reflecting mirror 4 in the optical component 2 are set in the same manner as in the first embodiment. That is, as shown in FIG. 13, the focal point of the lens 3 formed on the bottom surface of the recess 2 c is shifted forward from the light emitting diode chip 20, while it is formed on the peripheral surface of the mountain-shaped protrusion 2 b of the optical component 2. The focal point of the reflected mirror 4 is on the light emitting diode chip 20. In this example, the focal point of the lens 3 is inside the translucent dome-shaped member 23. By placing the focal position inside the dome-shaped member 23, it can be brought close to the shape of the Kohler optical system, and ring-shaped unevenness can be suppressed.

透光性のドーム状部材23を形成することにより、発光ダイオードチップ20の光取り出し効率を高め、レンズ3の焦点を発光ダイオードチップ20からずらすことによる集光率の低下を補うことができる。即ち、ドーム状部材23が形成されていない図3のような発光装置6の場合、発光ダイオードチップ20から出射した光は封止樹脂22の表面を通過して外部に取り出される。封止樹脂22の表面は平らであるため、発光ダイオードチップ20から封止樹脂22と空気の界面に斜めに入射した光の一部は反射してランプ6の内部に戻る。特に、入射角(界面法線と入射光線のなす角)が臨界角を越えた部分については全反射してランプ6内に戻ってしまう。そしてランプ6内に戻った光は、ランプ6内で反射を繰り返す間にチップ20や封止樹脂22で吸収されて減衰する。これに対して、図12に示すように、ドーム状部材23をランプ6の表面に形成した場合、発光ダイオードチップ20から出射した光がドーム状部材23と空気の界面に入射する入射角が小さくなるため、反射によってランプ6内部に戻る割合が減少する。このため発光ダイオードチップ20の光取り出し率を向上することができる。実施の形態1で説明したように、レンズ3の焦点位置を光源から手前にずらすと、レンズ3自身による集光率は低下するが、光源の発光面にドーム状部材を形成することによって、レンズ3による集光率の低下を補い、発光強度と均一性に優れた照射像を得ることができる。   By forming the light-transmitting dome-shaped member 23, the light extraction efficiency of the light-emitting diode chip 20 can be increased, and the reduction in the light collection rate due to shifting the focus of the lens 3 from the light-emitting diode chip 20 can be compensated. That is, in the case of the light emitting device 6 as shown in FIG. 3 in which the dome-shaped member 23 is not formed, the light emitted from the light emitting diode chip 20 passes through the surface of the sealing resin 22 and is extracted outside. Since the surface of the sealing resin 22 is flat, a part of the light incident obliquely on the interface between the sealing resin 22 and the air from the light emitting diode chip 20 is reflected and returns to the inside of the lamp 6. In particular, the portion where the incident angle (the angle formed by the interface normal and the incident light ray) exceeds the critical angle is totally reflected and returns to the lamp 6. The light returning to the lamp 6 is absorbed and attenuated by the chip 20 and the sealing resin 22 while being repeatedly reflected in the lamp 6. On the other hand, as shown in FIG. 12, when the dome-shaped member 23 is formed on the surface of the lamp 6, the incident angle at which the light emitted from the light-emitting diode chip 20 enters the interface between the dome-shaped member 23 and the air is small. Therefore, the ratio of returning to the inside of the lamp 6 due to reflection decreases. For this reason, the light extraction rate of the light emitting diode chip 20 can be improved. As described in the first embodiment, when the focal position of the lens 3 is shifted from the light source to the near side, the light collection rate by the lens 3 itself decreases, but by forming a dome-shaped member on the light emitting surface of the light source, the lens 3 is compensated for, and an irradiation image excellent in emission intensity and uniformity can be obtained.

また、透光性ドーム23中に適当な拡散材を分散させることも好ましい。これによって発光ダイオードチップ20の輝度分布が照射像に現れる問題を一層効果的に抑制できる。拡散材としては、例えば、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、二酸化珪素、炭酸カルシウム、およびそれらの混合物などを用いることができる。   It is also preferable to disperse an appropriate diffusing material in the translucent dome 23. Thereby, the problem that the luminance distribution of the light emitting diode chip 20 appears in the irradiation image can be more effectively suppressed. As the diffusion material, for example, barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, silicon dioxide, calcium carbonate, and a mixture thereof can be used.

発光ダイオードチップ20の発光の取り出し効率の観点からは、透光性ドーム23が半球面であり、その球中心に発光ダイオードチップ20が位置している場合に最も取り出し効率が高くなる。即ち、発光ダイオードチップ20から出射した光がドーム状部材23と空気の界面に入射する角度が常に0°になるため、理論上、反射によってランプ6内部に戻る成分はなくなる。   From the viewpoint of the light extraction efficiency of the light emitting diode chip 20, the light extraction diode 23 has a hemispherical surface, and the light extraction diode chip 20 is located at the center of the sphere so that the extraction efficiency is highest. That is, the angle at which the light emitted from the light emitting diode chip 20 is incident on the interface between the dome-shaped member 23 and the air is always 0 °, so that theoretically there is no component that returns to the inside of the lamp 6 due to reflection.

一方、透光性のドーム状部材23に所望のレンズ効果を持たせても良い。例えば、透光性ドーム状部材23の表面が略球面である場合、球中心(或いはドーム状部材23の表面を球面近似したときの球中心)からずらした位置、例えば、透光性ドーム23が構成する球面レンズの近軸焦点に該当する位置やその前後に発光ダイオードチップ20を配置すれば、透光性のドーム状部材23によるレンズ効果が得られる。また、透光性のドーム状部材23の表面形状を、所望のレンズ効果が得られるような非球面としても良い。尚、透光性ドーム23に何らかのレンズ効果を持たせた場合であっても、封止樹脂22の表面が平坦である場合に比べて、発光の取り出し効率が高まるという効果は失われない。   On the other hand, the translucent dome-shaped member 23 may have a desired lens effect. For example, when the surface of the translucent dome-shaped member 23 is substantially spherical, the position shifted from the center of the sphere (or the center of the sphere when the surface of the dome-shaped member 23 is approximated to a spherical surface), for example, the translucent dome 23 is If the light-emitting diode chip 20 is arranged at a position corresponding to the paraxial focal point of the spherical lens to be formed or before and after the position, the lens effect by the translucent dome-shaped member 23 can be obtained. Further, the surface shape of the translucent dome-shaped member 23 may be an aspherical surface capable of obtaining a desired lens effect. Even when the translucent dome 23 has some lens effect, the effect of increasing the light extraction efficiency is not lost compared to the case where the surface of the sealing resin 22 is flat.

また、透光性のドーム状部材23がレンズ効果を有することによって、発光ダイオードチップ20の像が被照射物にさらに投影されにくくなる。即ち、ドーム状部材23にレンズ効果を持たせ、レンズ3への取り込み光量を減らすことにより、レンズ3によるスポット像を緩和する事ができる。また、反射鏡4への光量を増やすことにより、集光率を良くすることもでき、Lambertianの配光特性から±60°付近にピーク特性をもつ配光特性にすることも可能である。例えば、図15は、半球状のドーム状部材23の球中心と近軸焦点の間に発光ダイオードチップ20を配置した場合におけるスクリーン上の照度分布を示すグラフである。図15中の符号の意味は、図7と同様である。   Further, since the translucent dome-shaped member 23 has a lens effect, the image of the light-emitting diode chip 20 is further hardly projected on the irradiation object. That is, by giving the dome-shaped member 23 a lens effect and reducing the amount of light taken into the lens 3, the spot image by the lens 3 can be relaxed. Further, by increasing the amount of light to the reflecting mirror 4, the light collection rate can be improved, and the light distribution characteristic having a peak characteristic in the vicinity of ± 60 ° from the Lambertian light distribution characteristic is also possible. For example, FIG. 15 is a graph showing the illuminance distribution on the screen when the light-emitting diode chip 20 is disposed between the spherical center of the hemispherical dome-shaped member 23 and the paraxial focus. The meanings of the symbols in FIG. 15 are the same as those in FIG.

また、図14A〜Cは、図15と同じ条件のドーム状部材23を用いたときの、スクリーン上での各照射像を示す。本実施の形態における図14A〜Cを実施形態1における図6A〜Cと対比すると、反射鏡4のつくる像(図6A、図14A)に大きな変化はないが、レンズ3のつくる像(図6B、図14B)の等方性が改善されていることがわかる。即ち、図6Bに示した実施の形態1のレンズ3のスポット像では回転方向に90°毎に繰り返す照度分布が存在していたが、図14Bに示すレンズ3のスポット像ではそのような周期パターンは見られず、ほぼ等方的なスポット像となっている。   FIGS. 14A to 14C show irradiation images on the screen when the dome-shaped member 23 having the same conditions as in FIG. 15 is used. 14A to 14C in the present embodiment are compared with FIGS. 6A to 6C in the first embodiment, the image formed by the reflecting mirror 4 (FIGS. 6A and 14A) is not significantly changed, but the image formed by the lens 3 (FIG. 6B). 14B) shows that the isotropic property is improved. That is, in the spot image of the lens 3 according to Embodiment 1 shown in FIG. 6B, there is an illuminance distribution that repeats every 90 ° in the rotation direction, but in the spot image of the lens 3 shown in FIG. Is not seen, and the spot image is almost isotropic.

このように透光性のドーム状部材23にレンズ効果を持たせれば、光源のパターンが被照射物にさらに投影されにくくなる、という効果が得られる。   Thus, if the translucent dome-shaped member 23 has a lens effect, an effect that the pattern of the light source is more difficult to be projected onto the irradiated object can be obtained.

図5に示す光学部品2について、光学部品2から1m離れたスクリーン上においてレンズ3のつくる像、反射鏡4のつくる像、及びそれらの合成像についてシミュレーションを行った。より具体的には、以下の条件でシミュレーションを行った。   For the optical component 2 shown in FIG. 5, a simulation was performed on an image formed by the lens 3, an image formed by the reflecting mirror 4, and a composite image thereof on a screen 1 m away from the optical component 2. More specifically, the simulation was performed under the following conditions.

まず、光学部品2の屈折率は1.49とした。レンズ3は、φ5mmで焦点距離約3mmの自由曲面(非球面)レンズとして、焦点をチップの前方約1mmの位置とした。一方、反射鏡4は、有効レンズ径15mmで焦点が発光ダイオードチップ20上にある自由曲面(非球面形状)とした。凹部2cは、深さ(レンズ3の先端までの深さ)を2mmとした。発光装置6は、上面が一辺が約600μmの正方形からなる青色発光ダイオードチップ20と、前記青色発光ダイオードチップ20からの光の少なくとも一部を吸収して黄色光を発光する蛍光物質が含有された波長変換部材と、を有し、白色光を発光する。また、計算の簡単のため、発光ダイオードチップ20の上面内の輝度分布は均一とした。   First, the refractive index of the optical component 2 was 1.49. The lens 3 was a free-form surface (aspherical) lens having a diameter of 5 mm and a focal length of about 3 mm, and the focal point was set at a position of about 1 mm in front of the chip. On the other hand, the reflecting mirror 4 is a free-form surface (aspherical shape) having an effective lens diameter of 15 mm and a focal point on the light-emitting diode chip 20. The recess 2c has a depth (depth to the tip of the lens 3) of 2 mm. The light emitting device 6 contains a blue light emitting diode chip 20 having a square whose upper surface is approximately 600 μm on a side, and a fluorescent material that emits yellow light by absorbing at least part of the light from the blue light emitting diode chip 20. A wavelength conversion member, and emits white light. In order to simplify the calculation, the luminance distribution in the upper surface of the light emitting diode chip 20 is uniform.

その結果、図6A〜C、図7に示すような照度分布となった。図6Cに示すように、発光ダイオードチップ20の形状が投影されていない、等方的な照射像が得られた。   As a result, the illuminance distribution as shown in FIGS. As shown in FIG. 6C, an isotropic irradiation image in which the shape of the light-emitting diode chip 20 was not projected was obtained.

[比較例1]
図8に示す光学部品2’について、光学部品2’から1m離れたスクリーン上においてレンズ3’のつくる像、反射鏡4’のつくる像、及びそれらの合成像についてシミュレーションを行った。尚、レンズ3’の焦点位置を発光ダイオードチップ20の表面に一致させる他は実施例1と同様にしてシミュレーションを行った。
[Comparative Example 1]
For the optical component 2 ′ shown in FIG. 8, a simulation was performed on an image formed by the lens 3 ′, an image formed by the reflecting mirror 4 ′, and a composite image thereof on a screen 1 m away from the optical component 2 ′. The simulation was performed in the same manner as in Example 1 except that the focal position of the lens 3 ′ was matched with the surface of the light emitting diode chip 20.

その結果、図9A〜C、図10に示すような照度分布が得られた。図9Cに示すように、スクリーン上の照射像には発光ダイオードチップ20の矩形形状が強く現れた。   As a result, illuminance distributions as shown in FIGS. 9A to 9C and FIG. 10 were obtained. As shown in FIG. 9C, the rectangular shape of the light emitting diode chip 20 appeared strongly in the irradiation image on the screen.

図13に示す光学部品2について、光学部品2から1m離れたスクリーン上においてレンズ3のつくる像、反射鏡4のつくる像、及びそれらの合成像についてシミュレーションを行った。尚、発光ダイオードチップ20の発光面に透光性ドーム23を配置した他は実施例1と同様にしてシミュレーションを行った。   For the optical component 2 shown in FIG. 13, a simulation was performed on an image formed by the lens 3, an image formed by the reflecting mirror 4, and a composite image thereof on a screen 1 m away from the optical component 2. The simulation was performed in the same manner as in Example 1 except that the translucent dome 23 was disposed on the light emitting surface of the light emitting diode chip 20.

具体的には、透光性ドーム23の屈折率は1.41、径は約φ3mm、表面の形状は半径約1.3mmの球面、発光ダイオード20の位置は光学部品2の最下端にあわせた。   Specifically, the refractive index of the translucent dome 23 is 1.41, the diameter is about φ3 mm, the surface shape is a spherical surface having a radius of about 1.3 mm, and the position of the light emitting diode 20 is adjusted to the lowermost end of the optical component 2. .

その結果、図14A〜C、図15に示すような照度分布となった。図14Cに示すように、実施例1よりも一層等方的な照射像が得られた。また、実施例1と比較すると、中心照度が1.13倍に向上し、総合的な発光の取り出し効率も1.85倍に向上していた。   As a result, the illuminance distribution as shown in FIGS. As shown in FIG. 14C, a more isotropic irradiation image than that in Example 1 was obtained. Compared with Example 1, the central illuminance was improved by 1.13 times, and the overall light emission extraction efficiency was improved by 1.85 times.

図1Aは、本発明の照明装置の一例を示す斜視図である。FIG. 1A is a perspective view showing an example of a lighting device of the present invention. 図1Bは、図1Aに示す照明装置のB―B’断面を示す模式断面図である。FIG. 1B is a schematic cross-sectional view showing a B-B ′ cross section of the illumination device shown in FIG. 1A. 図2は、図1Aに示す照明装置の分解斜視図である。2 is an exploded perspective view of the lighting device shown in FIG. 1A. 図3は、発光装置の一例を示す模式断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a light emitting device. 図4は、光学部品の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of an optical component. 図5は、実施の形態1における光学部品と発光ダイオードチップの関係を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the optical component and the light-emitting diode chip in the first embodiment. 図6Aは、図5に示す光学部品の反射鏡がつくる像を示す模式図である。FIG. 6A is a schematic diagram showing an image formed by the reflecting mirror of the optical component shown in FIG. 図6Bは、図5に示す光学部品のレンズがつくる像を示す模式図である。FIG. 6B is a schematic diagram showing an image formed by the lens of the optical component shown in FIG. 図6Cは、図5に示す光学部品がつくる像を示す模式図である。FIG. 6C is a schematic diagram showing an image formed by the optical component shown in FIG. 図7は、図5に示す光学部品の反射鏡、レンズ、光学部品がつくる像の照度分布を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the illuminance distribution of the image formed by the reflecting mirror, lens, and optical component of the optical component shown in FIG. 図8は、比較形態における光学部品と発光ダイオードチップの関係を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing the relationship between the optical component and the light-emitting diode chip in the comparative embodiment. 図9Aは、図8に示す光学部品の反射鏡がつくる像を示す模式図である。FIG. 9A is a schematic diagram showing an image formed by the reflecting mirror of the optical component shown in FIG. 図9Bは、図8に示す光学部品のレンズがつくる像を示す模式図である。FIG. 9B is a schematic diagram showing an image formed by the lens of the optical component shown in FIG. 図9Cは、図8に示す光学部品がつくる像を示す模式図である。FIG. 9C is a schematic diagram showing an image formed by the optical component shown in FIG. 図10は、図8に示す光学部品の反射鏡、レンズ、光学部品がつくる像の照度分布を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the illuminance distribution of an image formed by the reflecting mirror, lens, and optical component of the optical component shown in FIG. 図11は、実施の形態2のおける照明装置を示す模式断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the lighting apparatus in the second embodiment. 図12は、発光装置の別の一例を示す模式断面図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the light emitting device. 図13は、実施の形態2における光学部品と発光ダイオードチップの関係を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing the relationship between the optical component and the light-emitting diode chip in the second embodiment. 図14Aは、図13に示す光学部品の反射鏡がつくる像を示す模式図である。FIG. 14A is a schematic diagram showing an image formed by the reflecting mirror of the optical component shown in FIG. 図14Bは、図13に示す光学部品のレンズがつくる像を示す模式図である。FIG. 14B is a schematic diagram showing an image formed by the lens of the optical component shown in FIG. 図14Cは、図13に示す光学部品がつくる像を示す模式図である。FIG. 14C is a schematic diagram showing an image formed by the optical component shown in FIG. 図15は、図13に示す光学部品の反射鏡、レンズ、光学部品がつくる像の照度分布を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing the illuminance distribution of the image formed by the reflecting mirror, lens, and optical component of the optical component shown in FIG. 図16Aは、従来の照明装置の一例を示す模式断面図である。FIG. 16A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a conventional lighting device. 図16Bは、従来の照明装置の別の一例を示す模式断面図である。FIG. 16B is a schematic cross-sectional view illustrating another example of a conventional lighting device. 図17は、発光ダイオードチップの一例を示す平面図である。FIG. 17 is a plan view showing an example of a light emitting diode chip. 図18は、従来の照明装置でスクリーンを投影したときのスポット像を示す模式図である。FIG. 18 is a schematic diagram showing a spot image when a screen is projected by a conventional illumination device.

符号の説明Explanation of symbols

1 照明装置、
2 光学部品、
3 レンズ、
4 反射鏡、
5 ホルダ、
6 発光装置、
7 コリメートレンズ、
8 発光ユニット、
9 基板、
10 放熱版、
12 固定部材(ビス)、
20 発光ダイオードチップ


1 lighting device,
2 optical components,
3 lenses,
4 Reflector,
5 holder,
6 Light emitting device,
7 Collimating lens,
8 Light emitting unit,
9 substrate,
10 Heat dissipation plate,
12 Fixing member (screw),
20 Light emitting diode chip


Claims (4)

レンズと回転曲面状の反射鏡とを具え、前記レンズの後方に配置される光源の出射光を前記レンズと前記反射鏡で集光して前方に出射する光学部品と、前記光源としての発光面に電極パターンを有する発光ダイオードチップと、を有する照明装置であって、
前記レンズは、その焦点にある点光源から発した光を平行光にするコリメートレンズであり、
前記反射鏡は、その焦点にある点光源から発した光を平行光にするものであり、
前記レンズおよび前記反射鏡は、ガラス又は樹脂により一体に形成されており、
前記レンズの焦点は前記発光ダイオードチップから前方にずれており、かつ、前記反射鏡の焦点は前記発光ダイオードチップ上にあることを特徴とする照明装置。
An optical component that includes a lens and a rotating curved reflecting mirror, and condenses light emitted from a light source disposed behind the lens by the lens and the reflecting mirror and emits the light forward; and a light emitting surface as the light source A light emitting diode chip having an electrode pattern on the lighting device,
The lens is a collimating lens that collimates light emitted from a point light source at its focal point,
The reflecting mirror makes the light emitted from the point light source at the focal point parallel light,
The lens and the reflecting mirror are integrally formed of glass or resin,
The illumination device characterized in that the focal point of the lens is shifted forward from the light emitting diode chip, and the focal point of the reflecting mirror is on the light emitting diode chip.
前記光学部品は、後方に突出すると共に突端に前記発光ダイオードチップが配置されるべき凹部が形成された突出部を有し、前記レンズは前記凹部の底面に形成され、前記反射鏡は前記突出部の周面に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。   The optical component has a protrusion that protrudes rearward and has a protrusion in which the light emitting diode chip is to be disposed at the protrusion, the lens is formed on the bottom surface of the recess, and the reflector is the protrusion. The lighting device according to claim 1, wherein the lighting device is formed on a peripheral surface of the lighting device. 前記反射鏡の表面に、反射膜が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載
の照明装置。
The illumination device according to claim 1, wherein a reflection film is formed on a surface of the reflection mirror.
前記発光ダイオードチップ上に形成された透光性ドーム部材が形成されたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の照明装置。   The illuminating device according to claim 1, wherein a translucent dome member formed on the light emitting diode chip is formed.
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