JP6735072B2 - LED light source device and projector - Google Patents

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Description

本発明は、LED光源装置およびプロジェクターに関し、例えば、光束分布および指向性に優れ、3個の光源からの全光束値が2000ルーメン(lm)以上(好ましくは3000lm以上)であるプロジェクター用LED光源装置および同光源装置を備えるプロジェクターに関する。 The present invention relates to an LED light source device and a projector, for example, an LED light source device for a projector having excellent luminous flux distribution and directivity, and a total luminous flux value from three light sources being 2000 lumens (lm) or more (preferably 3000 lm or more). And a projector including the light source device.

近年、発光部をLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)に代替した照明器具が多数提案されており、プロジェクターにおいても超高圧水銀ランプに代わるLED光源が提案されている。
例えば、特許文献1では、図20に示す光学構成のプロジェクターが提案されている。符号10Rは赤色光用のLEDであり、符号10Gは緑色光用のLEDであり、符号10Bは青色光用のLEDであり、各LEDからの光はコリメーターレンズ12により平行化された後、各液晶ライトバルブ100に入射し、変調され、ダイクロイックプリズム14に入射する。ダイクロイックプリズム14で合成された光は、ズームリング17を有する投射レンズ16からスクリーンに投射される。
In recent years, many lighting fixtures have been proposed in which the light emitting unit is replaced with an LED (Light Emitting Diode), and an LED light source that replaces an ultra-high pressure mercury lamp has also been proposed for a projector.
For example, Patent Document 1 proposes a projector having an optical configuration shown in FIG. Reference numeral 10R is an LED for red light, reference numeral 10G is an LED for green light, reference numeral 10B is an LED for blue light, and the light from each LED is collimated by the collimator lens 12, The light enters each liquid crystal light valve 100, is modulated, and then enters the dichroic prism 14. The light combined by the dichroic prism 14 is projected on a screen from a projection lens 16 having a zoom ring 17.

しかしながら、単一のLEDからの発光によっては、水銀ランプ同等の明るいプロジェクターを提供することはできない。そこで、特許文献2では、対向する入光端面と出光端面との面積が被照射体における表示領域の面積よりも相対的に大きい面積を有する導光体と、前記導光体の前記入光端面側に配置され該入光端面の面積と略等しい発光面積を有する光源と、を備え、前記導光体の前記出光端面には、前記被照射体の前記表示領域の面積と略等しい面積の第1の開口が形成されているとともに、前記第1の開口以外の領域に出光側反射部材が設けられ、前記導光体の入光側には、前記光源からの光軸方向において前記出光側反射部材と対向する入光側反射部材が設けられている照明装置が提案されている。 However, it is not possible to provide a bright projector equivalent to a mercury lamp by emitting light from a single LED. Therefore, in Patent Document 2, a light guide body having an area in which the light incident end surface and the light exit end surface facing each other are relatively larger than the area of the display region in the irradiated body, and the light incident end surface of the light guide body. A light source having a light emitting area substantially equal to the area of the light incident end surface, and the light emitting end surface of the light guide has an area substantially equal to the area of the display region of the irradiated body. No. 1 opening is formed, and a light exit side reflection member is provided in a region other than the first opening, and the light exit side reflection member is provided on the light entrance side of the light guide in the optical axis direction from the light source. An illuminating device is proposed in which a light-incident-side reflecting member facing the member is provided.

しかしながら、特許文献2の光学構造では、プロジェクター本体の大きさが巨大にならざるを得ない。他方でLED素子の集積度を高めると、放熱性の悪くなる発光中心部の光量が特に低下するドーナツ化現象が生じるという課題がある。そこで、出願人等は、特許文献3において、少なくとも表面が金属である基板の表面に平均粒径が数nm〜数百nmであるSiO粒子及び白色無機顔料を含む液材を塗布し、焼成することにより、白色絶縁層と金属層の積層構造を形成することにより、ドーナツ化現象を解決することができる半導体装置を提案した。 However, with the optical structure of Patent Document 2, the size of the projector main body must be enormous. On the other hand, if the integration degree of the LED elements is increased, there is a problem that a donut phenomenon occurs in which the light amount at the emission center portion where the heat dissipation is deteriorated is particularly reduced. Therefore, in Patent Document 3, the applicants apply a liquid material containing SiO 2 particles having an average particle diameter of several nanometers to several hundred nanometers and a white inorganic pigment to the surface of a substrate having at least a metal surface in Patent Document 3 and calcining. As a result, a semiconductor device that can solve the donut phenomenon by forming a laminated structure of a white insulating layer and a metal layer was proposed.

特開2012−155049号公報JP2012-155049A 特開2014−187026号公報JP, 2014-187026, A 特許第5456209号公報Patent No. 5456209

本発明は、配光角が30度以下(好ましくは26度以下、より好ましくは20度以下)であり、光束分布および指向性に優れたLED光源装置および同光源装置を備える卓上型のプロジェクターを提供することを目的とする。また、本発明は、全光束値が2000ルーメン(lm)以上のLED光源装置および同光源装置を備える卓上型のプロジェクターを提供することを目的とする。 The present invention relates to an LED light source device having a light distribution angle of 30 degrees or less (preferably 26 degrees or less, more preferably 20 degrees or less) and excellent in light flux distribution and directivity, and a desktop projector including the light source device. The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide an LED light source device having a total luminous flux value of 2000 lumens (lm) or more, and a table-top projector including the LED light source device.

第1の発明は、少なくとも表面が金属である実装基板と、前記実装基板の表面に形成された第一の絶縁層と、前記第一の絶縁層の上層として形成された配線層と、実装基板上にマトリックス状に表面実装された、同一仕様である多数個のLEDチップと、を備えたLED光源装置において、前記LEDチップと同数のマイクロリフレクターを有するリフレクターブロックを備え、前記マイクロリフレクターが、底部開口と底部開口よりも大径の上部開口とを有し、前記第一の絶縁層が、ナノ粒子化されたSiO 及び白色無機顔料を含む液材を塗布し、160〜250℃で加熱してなる多孔質の無機系白色絶縁層により構成されること、前記配線層が、前記多孔質の無機系白色絶縁層に染み込み硬化する樹脂および金属粉末を含有する金属ペーストを塗布し、加熱して形成され第一の導電層と、第一の導電層の上面に印刷により配線パターンをなして設け、加熱して形成された第一の導電層よりも肉厚かつ低抵抗の材料からなる第二の導電層とを備えて構成されていることを特徴とするLED光源装置である。
第2の発明は、第1の発明において、前記配線層の上層として反射層として機能する第二の絶縁層が、前記配線層を露出させる露出部を残すように形成されていることを特徴とする。
の発明は、第の発明において、前記第二の導電層が、銀ペーストを印刷し、加熱して形成されること、前記第二の絶縁層が、ナノ粒子化されたSiO及び白色無機顔料を含む液材を塗布し、160〜250℃で加熱してなる多孔質の無機系白色絶縁層により構成されることを特徴とする。
の発明は、第2または3の発明において、前記マイクロリフレクターの上部開口が、底部開口に対し70〜85°で拡径されており、底部開口と上部開口との距離が4〜8mmであることを特徴とする。
の発明は、第の発明において、前記マイクロリフレクターが千鳥配置されていることを特徴とする。
の発明は、第2ないしのいずれかの発明において、配光角度が30度以下であり、全光束値が500ルーメン以上であり、かつ、プロジェクター用であることを特徴とする。
A first aspect of the present invention is a mounting substrate having at least a metal surface, a first insulating layer formed on the surface of the mounting substrate, a wiring layer formed as an upper layer of the first insulating layer, and a mounting substrate. An LED light source device comprising a plurality of LED chips having the same specifications, which are surface-mounted in a matrix in the above, and a reflector block having the same number of micro-reflectors as the LED chips is provided, and the micro-reflector has a bottom portion. It has an opening and an upper opening having a diameter larger than that of the bottom opening, and the first insulating layer applies a liquid material containing nano-particled SiO 2 and a white inorganic pigment, and heats it at 160 to 250° C. The wiring layer is composed of a porous inorganic white insulating layer formed by applying a metal paste containing a resin and a metal powder soaked and hardened into the porous inorganic white insulating layer and heated. a first conductive layer formed, provided no wiring pattern by printing on the upper surface of the first conductive layer, a thickness and a low resistance material than the first conductive layer formed by heating the It is an LED light source device characterized by comprising two conductive layers.
A second invention is characterized in that, in the first invention, the second insulating layer functioning as a reflection layer as an upper layer of the wiring layer is formed so as to leave an exposed portion for exposing the wiring layer. To do.
The third invention is the second invention, the second conductive layer, a silver paste was printed, to be formed by heating, the second insulating layer, SiO 2 and is nanoparticulate It is characterized in that it is composed of a porous inorganic white insulating layer formed by applying a liquid material containing a white inorganic pigment and heating it at 160 to 250°C.
4th invention is a 2nd or 3rd invention, The upper opening of the said micro reflector is expanded by 70-85 degrees with respect to a bottom opening, and the distance between a bottom opening and an upper opening is 4-8 mm. It is characterized by
According to a fifth invention, in the fourth invention, the micro-reflector is characterized in that it is staggered.
A sixth invention is characterized in that, in any of the second to fifth inventions, a light distribution angle is 30 degrees or less, a total luminous flux value is 500 lumens or more, and the projector is used.

の発明は、第の発明において、前記LEDチップの上面視形状が実質正方形であり、最大定格電流300mA以上であることを特徴とする。
の発明は、第の発明において、前記リフレクターブロックが一体成形された樹脂材料により構成され、前記マイクロリフレクターの内周面に、金属材料からなる反射層が形成されていることを特徴とする。
の発明は、第の発明において、前記リフレクターブロックの心材に金属、外周部に樹脂が一体成形され、前記マイクロリフレクターの内周面に、金属材料からなる反射層が形成されていることを特徴とする。
10の発明は、第ないしのいずれかの発明において、前記マイクロリフレクターが、上部開口と、前記LEDチップが近傍に配置される底部開口と、反射面とを備え、前記反射面が、底部開口側に位置し、前記LEDチップからの照射光を中心軸側に集光するよう作用する第一の内周面と、第一の内周面よりも上部開口側に位置し且つ中心軸に対する角度が狭い第二の内周面と、第二の内周面よりも上部開口側に位置し且つ中心軸に対する角度が狭い第三の内周面とを備えて構成されることを特徴とする。
11の発明は、第10の発明において、前記各内周面の断面形状が、直線状であることを特徴とする。
12の発明は、赤色光用LED光源装置と、前記赤色光用LED光源装置から射出される光を変調する赤色光用透過型液晶パネルと、緑色光用LED光源装置と、前記緑色光用LED光源装置から射出される光を変調する緑色光用透過型液晶パネルと、青色光用LED光源装置と、前記赤色光用LED光源装置から射出される光を変調する赤色光用透過型液晶パネルと、赤色光、緑色光および青色光を合成するダイクロイックプリズムと、ダイクロイックプリズムからの合成光を投写する投写光学系と、を備えたプロジェクターにおいて、前記赤色光用LED光源装置、前記緑色光用LED光源装置および前記青色光用LED光源装置が、第2ないし11のいずれかの発明のLED光源装置により構成されることを特徴とするプロジェクターである。
13の発明は、第12の発明において、前記赤色光用LED光源装置、前記緑色光用LED光源装置および前記青色光用LED光源装置の全光束値が、2000ルーメン以上であることを特徴とする。
14の発明は、第12または13の発明において、前記マイクロリフレクターが構成する照射面が、前記各液晶パネルと比べ一回り大きく構成されていることを特徴とする。
15の発明は、第1ないし5の発明において、前記多数個のLEDチップが、紫外光を発光することを特徴とする。
第16の発明は、第15の発明において、前記白色無機顔料が、アルミナであることを特徴とする。
17の発明は、第15または16の発明にかかるLED光源装置を複数個連設してなる光源を有するUVインク硬化用装置。
18の発明は、第15または16の発明にかかるLED光源装置を複数個連設してなる光源を有するUV殺菌用装置。
19の発明は、第1ないしの発明において、前記多数個のLEDチップが、赤外光を発光することを特徴とする。
A seventh invention is characterized in that, in the sixth invention, the LED chip has a substantially square top view shape and a maximum rated current of 300 mA or more.
An eighth invention is characterized in that, in the seventh invention, the reflector block is made of a resin material integrally molded, and a reflective layer made of a metal material is formed on an inner peripheral surface of the micro reflector. To do.
In a ninth aspect based on the seventh aspect, a metal is integrally formed on a core material of the reflector block and a resin is formed on an outer peripheral portion of the reflector block, and a reflective layer made of a metal material is formed on an inner peripheral surface of the micro reflector. Is characterized by.
In a tenth aspect based on any one of the sixth to ninth aspects, the micro-reflector includes a top opening, a bottom opening in which the LED chip is disposed in the vicinity, and a reflecting surface, and the reflecting surface comprises: A first inner peripheral surface positioned on the bottom opening side and acting to collect irradiation light from the LED chip on the central axis side; and a central axis positioned on the upper opening side with respect to the first inner peripheral surface. A second inner peripheral surface having a narrow angle with respect to the second inner peripheral surface, and a third inner peripheral surface located closer to the upper opening than the second inner peripheral surface and having a narrow angle with respect to the central axis. To do.
An eleventh invention is characterized in that, in the tenth invention, a cross-sectional shape of each of the inner peripheral surfaces is linear.
A twelfth invention is an LED light source device for red light, a transmissive liquid crystal panel for red light for modulating light emitted from the LED light source device for red light, an LED light source device for green light, and the green light. Transmissive liquid crystal panel for green light that modulates light emitted from the LED light source device, LED light source device for blue light, and transmissive liquid crystal panel for red light that modulates light emitted from the red light LED light source device. And a dichroic prism that combines red light, green light, and blue light, and a projection optical system that projects combined light from the dichroic prism, wherein the LED light source device for red light and the LED for green light are provided. The projector is characterized in that the light source device and the LED light source device for blue light are constituted by the LED light source device according to any one of the second to eleventh inventions.
According to a thirteenth invention, in the twelfth invention, the total light flux value of the LED light source device for red light, the LED light source device for green light, and the LED light source device for blue light is 2000 lumens or more. To do.
A fourteenth invention is characterized in that, in the twelfth or thirteenth invention, an irradiation surface formed by the micro-reflector is slightly larger than each of the liquid crystal panels.
A fifteenth invention is characterized in that, in the first to fifth inventions, the plurality of LED chips emit ultraviolet light.
A sixteenth invention is characterized in that, in the fifteenth invention, the white inorganic pigment is alumina.
A seventeenth invention is a UV ink curing device having a light source formed by connecting a plurality of LED light source devices according to the fifteenth or sixteenth invention.
An eighteenth invention is a UV sterilization apparatus having a light source in which a plurality of LED light source devices according to the fifteenth or sixteenth invention are arranged in series.
A nineteenth invention is characterized in that, in the first to sixth inventions, the plurality of LED chips emit infrared light.

本発明によれば、配光角が30度以下であり、光束分布および指向性に優れた、全光束値が2000ルーメン(lm)以上のLED光源装置および同光源装置を備える卓上型のプロジェクターを提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the light distribution angle is 30 degrees or less, the luminous flux distribution and the directivity, and the total luminous flux value is 2000 lumen (lm) or more LED light source device and the tabletop projector provided with the same light source device. It becomes possible to provide.

第一実施形態に係るプロジェクターの構成図である。It is a block diagram of the projector which concerns on 1st embodiment. 第一実施形態に係るLED光源装置の構成側面図である。It is a structure side view of the LED light source device which concerns on 1st embodiment. (a)第一実施形態に係るリフレクターブロックの平面図と、(b)マイクロリフレクターの模式図である。(A) A plan view of a reflector block according to the first embodiment, and (b) a schematic view of a micro-reflector. マイクロリフレクターと液晶ライトバルブの大小関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the magnitude relationship between a micro reflector and a liquid crystal light valve. リフレクターブロックの変形例の平面図と側面図である。It is a top view and a side view of a modification of a reflector block. 図5のリフレクターブロックを備えるLED光源装置の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of an LED light source device including the reflector block of FIG. 5. 第一実施形態に係るリフレクターブロックの配光角のシミュレーション結果である。(a)はリフレクター無し、(b)はリフレクター有り(レンズ無し)、(b)はリフレクター有り(レンズ有り)の場合を示している。(a1)は(a)の要部拡大図、(b1)は(b)の要部拡大図である。It is a simulation result of the light distribution angle of the reflector block according to the first embodiment. (A) shows a case without a reflector, (b) shows a case with a reflector (without a lens), and (b) shows a case with a reflector (with a lens). (A1) is an enlarged view of a main part of (a), and (b1) is an enlarged view of a main part of (b). 第二実施形態に係るマイクロリフレクターの形状を示す側面模式図である。It is a side surface schematic diagram which shows the shape of the micro reflector which concerns on 2nd embodiment. 第二実施形態に係るマイクロリフレクターの光学特性を説明するための側面模式図である。It is a side surface schematic diagram for demonstrating the optical characteristic of the micro reflector which concerns on 2nd embodiment. (a)第二実施形態に係るリフレクターブロックの平面図と、(b)第三実施形態に係るLED光源装置の平面図である。(A) A plan view of a reflector block according to a second embodiment and (b) a plan view of an LED light source device according to a third embodiment. 第四実施形態に係るマイクロリフレクターの形状を示す側面模式図であり、(a)はマイクロリフレクター91a、(b)はマイクロリフレクター91b、(c)はマイクロリフレクター91cである。It is a side surface schematic diagram which shows the shape of the micro reflector which concerns on 4th embodiment, (a) is the micro reflector 91a, (b) is the micro reflector 91b, (c) is the micro reflector 91c. 第四実施形態に係るマイクロリフレクター91aの内周面形状を説明するための側面図である。It is a side view for demonstrating the inner peripheral surface shape of the micro reflector 91a which concerns on 4th embodiment. (a1)は第四実施形態に係るマイクロリフレクター91aの形状を示す側面模式図、(b1)は比較例1に係るマイクロリフレクター92の形状を示す側面模式図、(a2)は第四実施形態(マイクロリフレクター91a)に係るLED光源装置の指向性のシミュレーション結果であり、(b2)は比較例1に係るLED光源装置の指向性のシミュレーション結果である。(A1) is a schematic side view showing the shape of the micro-reflector 91a according to the fourth embodiment, (b1) is a schematic side view showing the shape of the micro-reflector 92 according to Comparative Example 1, and (a2) is the fourth embodiment ( The directivity simulation result of the LED light source device according to the micro reflector 91a) is shown, and (b2) is the directivity simulation result of the LED light source device according to the first comparative example. 第五実施形態に係るLED光源装置の平面図である。It is a top view of the LED light source device which concerns on 5th embodiment. 第五実施形態に係るマイクロリフレクターの形状を示す側面模式図である。It is a side surface schematic diagram which shows the shape of the micro reflector which concerns on 5th embodiment. 公知のLED光源装置である比較例2の構成側面図である。It is a structure side view of the comparative example 2 which is a well-known LED light source device. LED光源装置の配光角のシミュレーション結果であり、(a)は第五実施形態に係るLED光源装置、(b)は比較例2に係るLED光源装置、(c)は比較例3に係るLED光源装置の結果を示している。It is a simulation result of the light distribution angle of an LED light source device, (a) is the LED light source device according to the fifth embodiment, (b) is the LED light source device according to Comparative Example 2, and (c) is the LED according to Comparative Example 3. The result of the light source device is shown. LED光源装置の光束量および光束分布のシミュレーション結果であり、(a)は第五実施形態に係るLED光源装置、(b)は比較例2に係るLED光源装置、(c)は第四実施形態(マイクロリフレクター91b)に係るLED光源装置の結果を示している。It is the simulation result of the luminous flux quantity and luminous flux distribution of the LED light source device, (a) the LED light source device which relates to 5th execution form, (b) the LED light source device which relates to relative example 2, (c) 4th execution form. The result of the LED light source device concerning (micro-reflector 91b) is shown. LED光源装置の指向性のシミュレーション結果であり、(a)は第五実施形態に係るLED光源装置、(b)は比較例2に係るLED光源装置、(c)は第四実施形態(マイクロリフレクター91b)に係るLED光源装置の結果を示している。It is a directivity simulation result of an LED light source device, (a) is the LED light source device according to the fifth embodiment, (b) is the LED light source device according to Comparative Example 2, and (c) is the fourth embodiment (micro reflector). 91b) shows the results of the LED light source device. 従来のプロジェクターの構成図である。It is a block diagram of the conventional projector. 第六実施形態に係るLED光源装置の構成側面図である。It is a structure side view of the LED light source device which concerns on 6th embodiment. 配線層の断面構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross-section of a wiring layer. 第七実施形態に係るLED光源装置の構成側面図である。It is a structure side view of the LED light source device which concerns on 7th embodiment. マイクロリフレクターが5×5個の千鳥状に配置されたリフレクターブロックにおける、(a)平面図、(b)マイクロリフレクターの範囲を示している。FIG. 4A is a plan view of a reflector block in which 5×5 micro-reflectors are arranged in a staggered pattern, and FIG. マイクロリフレクターが7×6個の千鳥状に配置されたリフレクターブロックにおける、(a)平面図、(b)マイクロリフレクターの範囲を示している。FIG. 7A is a plan view and FIG. 8B is a range of microreflectors in a reflector block in which microreflectors are arranged in a 7×6 staggered pattern. 第八実施形態に係るLED光源装置の構成側面図である。It is a structure side view of the LED light source device which concerns on 8th embodiment. 第九実施形態に係る実装基板の平面図である。It is a top view of the mounting board concerning a ninth embodiment. 第九実施形態に係るモジュール基板の平面図である。It is a top view of the module board concerning a 9th embodiment. 第七実施形態に係るLED光源装置の紫外線分布のシミュレーション結果であり、(a)は受光面の距離が40mm、(b)は受光面の距離が60mm、(c)は受光面の距離が85mmにおける結果を示している。It is a simulation result of the ultraviolet distribution of the LED light source device which concerns on 7th embodiment, (a) the distance of a light-receiving surface is 40 mm, (b) the distance of a light-receiving surface is 60 mm, (c) the distance of a light-receiving surface is 85 mm. The result in is shown.

以下、例示に基づき本発明を説明する。
《第一実施形態》
<構成>
図1は、第一実施形態に係るプロジェクター1の構成図である。
本実施形態のLED光源装置は、3つのLED光源装置21と、3つのコリメーターレンズ22と、3つの液晶ライトバルブ23と、ダイクロイックプリズム31と、投写光学系32とを備えて構成される。
Hereinafter, the present invention will be described based on examples.
<<First embodiment>>
<Structure>
FIG. 1 is a configuration diagram of a projector 1 according to the first embodiment.
The LED light source device according to the present embodiment includes three LED light source devices 21, three collimator lenses 22, three liquid crystal light valves 23, a dichroic prism 31, and a projection optical system 32.

LED光源装置21、コリメーターレンズ22および液晶ライトバルブ23は、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)の光をダイクロイックプリズム31へ出射するためのものである。
LED光源装置21Rからの赤色光(R光)は、コリメーターレンズ22Rで平行化され、液晶ライトバルブ23Rで光変調される。液晶ライトバルブ23Rは、マトリクス状に配置された透過型の液晶パネル(HTPS液晶パネル)であって、R光を映像信号に応じて画素毎に変調する公知の光変調器である。LED光源装置21Gからの緑色光(G光)およびLED光源装置21Bからの青色光(B光)も同様であり、コリメーターレンズ22G,22Bで平行化され、公知の液晶ライトバルブ23G,23Bで光変調される。
The LED light source device 21, the collimator lens 22, and the liquid crystal light valve 23 are for emitting R (red), G (green), and B (blue) light to the dichroic prism 31.
The red light (R light) from the LED light source device 21R is collimated by the collimator lens 22R and optically modulated by the liquid crystal light valve 23R. The liquid crystal light valve 23R is a transmissive liquid crystal panel (HTPS liquid crystal panel) arranged in a matrix, and is a known light modulator that modulates R light for each pixel according to a video signal. The same applies to the green light (G light) from the LED light source device 21G and the blue light (B light) from the LED light source device 21B, which are collimated by the collimator lenses 22G and 22B, and the known liquid crystal light valves 23G and 23B. Light modulated.

ダイクロイックプリズム31は、互いに直交するように配置された2つのダイクロイック膜を有して、一方のダイクロイック膜14はR光を反射するが、R光以外のG光およびB光を透過し、他方のダイクロイック膜14はB光を反射するが、B光以外のR光およびG光を透過させる。投射光学系32は、ダイクロイックプリズム31で合成された光が入射する複数の投写レンズと、複数の投写レンズを収容する投写レンズ筐体とを備え、投射光Lを出射してカラー画像をスクリーンに拡大投写する。 The dichroic prism 31 has two dichroic films arranged so as to be orthogonal to each other, and one of the dichroic films 14 reflects R light, but transmits G light and B light other than R light and transmits the other dichroic film. The dichroic film 14 reflects B light but transmits R light and G light other than B light. The projection optical system 32 includes a plurality of projection lenses into which the light combined by the dichroic prism 31 enters and a projection lens housing that houses the plurality of projection lenses, and emits the projection light L to display a color image on the screen. Enlarge and project.

図2を参照しながら、LED光源装置21の構成を詳細に説明する。なお、図2は構造を説明するための模式図であり、本実施形態におけるLEDチップ46の配置を正確に示したものではない。
LED光源装置21は、実装基板41と、実装基板41の上面に塗布された無機系白色絶縁層42と、無機系白色絶縁層42の上面に塗布形成された配線層43と、絶縁層44と、載置部45と、LEDチップ46と、透光性樹脂層47と、リフレクターブロック50とを備えている。
The configuration of the LED light source device 21 will be described in detail with reference to FIG. Note that FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the structure, and does not accurately show the arrangement of the LED chips 46 in the present embodiment.
The LED light source device 21 includes a mounting substrate 41, an inorganic white insulating layer 42 applied on the upper surface of the mounting substrate 41, a wiring layer 43 applied on the upper surface of the inorganic white insulating layer 42, and an insulating layer 44. The mounting portion 45, the LED chip 46, the translucent resin layer 47, and the reflector block 50 are provided.

実装基板41は、熱伝導性および電気特性に優れる表面が金属からなる板材であり、例えば表面が銅からなる水冷構造のヒートスプレッダ(上板、中板、下板の3種類の銅板からなる積層構造体)や銅板(例えば、0.5〜1.00mm厚)により構成される。ガラスエポキシ樹脂のような熱伝導性が低い材料は、特に放熱性の悪くなる発光中心部の光量が特に低下するドーナツ化現象が生じることとなるので採用できない。 The mounting board 41 is a plate material having a metal surface having excellent thermal conductivity and electrical characteristics, and for example, a water-cooled heat spreader having a surface made of copper (a laminated structure including three types of copper plates: an upper plate, a middle plate, and a lower plate). Body) and a copper plate (for example, 0.5 to 1.00 mm thick). A material having low thermal conductivity such as a glass epoxy resin cannot be adopted because it causes a donut phenomenon in which the light amount at the emission center portion, which particularly deteriorates the heat dissipation, is particularly reduced.

実装基板41の表面には、反射材としての役割をも奏する無機系白色絶縁層42が設けられている。無機系白色絶縁層42は、可視光の波長域で平均反射率が70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましい。無機系白色絶縁層42は、白色無機粉末(白色無機顔料)と二酸化珪素(SiO)を主要な成分とし、有機リン酸を含むジエチレングリコールモノブチルエーテルの溶剤でこれらを混ぜたインク(以下、「白色無機インク」という場合がある)を塗布、焼成(例えば、160〜250℃で加熱)して形成される。 On the surface of the mounting substrate 41, an inorganic white insulating layer 42 that also plays a role as a reflecting material is provided. The inorganic white insulating layer 42 preferably has an average reflectance of 70% or more, more preferably 80% or more in the visible light wavelength range. The inorganic white insulating layer 42 contains white inorganic powder (white inorganic pigment) and silicon dioxide (SiO 2 ) as main components, and is an ink obtained by mixing these with a solvent of diethylene glycol monobutyl ether containing organic phosphoric acid (hereinafter, referred to as “white It is formed by applying and baking (for example, heating at 160 to 250° C.) an inorganic ink).

無機系白色絶縁層42の厚さは、放熱特性の観点からは、薄いほうが望ましいが、耐電圧と引き裂き強度の観点からは、ある程度の厚さが要求される。白色無機粉末と二酸化珪素の配合割合にもよるが、LED搭載に要求される絶縁膜の耐電圧は一般的には1.5〜5kVであり、白色無機絶縁体は1KV/10μm程度であるところ、15μm以上の厚さとすることが好ましい。他方で、無機系白色絶縁層42により放熱性能が低下するのを防ぐためには、無機系白色絶縁層42を一定の厚さ以下とすることが好ましい。すなわち、無機系白色絶縁層42の厚さは、例えば10〜80μmの範囲で設定され、好ましく25〜50μmの範囲で設定する。 The thickness of the inorganic white insulating layer 42 is preferably thin from the viewpoint of heat dissipation characteristics, but a certain thickness is required from the viewpoint of withstand voltage and tear strength. Depending on the blending ratio of white inorganic powder and silicon dioxide, the withstand voltage of the insulating film required for mounting the LED is generally 1.5 to 5 kV, and the white inorganic insulator is about 1 KV/10 μm. It is preferable that the thickness is 15 μm or more. On the other hand, in order to prevent the heat dissipation performance from being deteriorated by the inorganic white insulating layer 42, it is preferable that the inorganic white insulating layer 42 has a certain thickness or less. That is, the thickness of the inorganic white insulating layer 42 is set, for example, in the range of 10 to 80 μm, preferably 25 to 50 μm.

白色無機顔料は、例えば、酸化チタン(TiO)、酸化亜鉛、アルミナのいずれか、或いはこれらを組み合わせたものが用いられる。成膜された白色絶縁層中の白色無機顔料の含有率は、要求される反射率等により適宜調整されるが、好ましくは40〜70重量%、より好ましくは、50〜65重量%とする。40重量%以上とすることで十分な反射効果が得られ、70重量%以下ならば均一な膜を形成するために必要なインクの流動性を確保できるからである。 As the white inorganic pigment, for example, any one of titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide, alumina, or a combination thereof is used. The content of the white inorganic pigment in the formed white insulating layer is appropriately adjusted depending on the required reflectance and the like, but is preferably 40 to 70% by weight, and more preferably 50 to 65% by weight. This is because when the amount is 40% by weight or more, a sufficient reflection effect can be obtained, and when the amount is 70% by weight or less, the fluidity of the ink necessary for forming a uniform film can be secured.

白色無機粉末は、平均粒径が100μm以下のものを用いることが好ましく、平均粒径が50μm以下のものを用いることがより好ましい。かかる粒径の白色無機粉末は、スクリーン印刷、インクジェット法、ディスペンサー法またはスプレーコート法による塗布に好適である。
この際、白色絶縁層の放熱性能を向上させるために、上述した液材(白色無機インク)に無機材料からなる高熱伝導フィラー(例えば炭化ケイ素(SiC)にnmサイズのアルミナ膜をコートしたもの)を混入させても良い。
The white inorganic powder preferably has an average particle size of 100 μm or less, more preferably 50 μm or less. The white inorganic powder having such a particle size is suitable for coating by screen printing, an inkjet method, a dispenser method, or a spray coating method.
At this time, in order to improve the heat dissipation performance of the white insulating layer, the liquid material (white inorganic ink) described above has a high thermal conductive filler made of an inorganic material (for example, silicon carbide (SiC) coated with a nm-sized alumina film). May be mixed.

このような絶縁材料からなる白色無機インクを金属板上に塗布し、例えば、160〜250℃で加熱することで、溶剤中に分散したナノサイズ絶縁粒子が基材表面の凹凸に倣って配列すると共に、溶剤が蒸発して緻密な白色絶縁層(膜)が形成される。すなわち、ナノサイズセラミックスの混合粉末を金属表面に直接接触させたまま大気圧下で加熱し、その場で焼結させ、ナノサイズ効果による拡散状態を利用して接合界面で金属表面接合し、無機系白色絶縁層の少なくとも一部が金属層との積層構造を形成する。 By coating the white inorganic ink made of such an insulating material on a metal plate and heating it at 160 to 250° C., for example, the nano-sized insulating particles dispersed in the solvent are arranged according to the irregularities on the surface of the base material. At the same time, the solvent evaporates to form a dense white insulating layer (film). That is, the mixed powder of nano-sized ceramics is heated at atmospheric pressure while being in direct contact with the metal surface, sintered in situ, and bonded to the metal surface at the bonding interface by utilizing the diffusion state due to the nano-size effect. At least a part of the system white insulating layer forms a laminated structure with the metal layer.

無機系白色絶縁層42は、例えば、ガラスエポキシと比べて一桁程度熱伝導性に優れるため放熱性能は高く、同様の構成のPLCC(Plastic leaded chip carrier)と比べると2〜5倍の放熱性能を有すると試算される。さらには、無機系白色絶縁層42により基板上の金属面を覆うことにより硫化現象を抑制することができる。 The inorganic white insulating layer 42 has a high heat dissipation performance because it has an excellent thermal conductivity of about one digit as compared with glass epoxy, for example, and has a heat dissipation performance that is 2 to 5 times higher than that of a PLCC (Plastic leaded chip carrier) having a similar configuration. Estimated to have. Furthermore, the sulfuration phenomenon can be suppressed by covering the metal surface on the substrate with the inorganic white insulating layer 42.

無機系白色絶縁層42上の必要位置に、配線層43を描画形成する。配線層43は、導電性金属インク(例えば、銀インクや銀と銅を混合したハイブリッドインク)をスクリーン印刷やインクジェット法やディスペンサー法などで描画塗布した後、焼成して金属化させることにより形成する。なお、プライマー処理を施してから配線層43を描画形成してもよい。 The wiring layer 43 is drawn and formed at a necessary position on the inorganic white insulating layer 42. The wiring layer 43 is formed by applying a conductive metal ink (for example, silver ink or a hybrid ink in which silver and copper are mixed) by drawing by screen printing, an inkjet method, a dispenser method, or the like, and then baking and metallizing. .. The wiring layer 43 may be formed by drawing after the primer treatment.

絶縁層44は、無機系白色絶縁層42と同じ組成で構成してもよいし、有機系樹脂(例えば、ポリイミド系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、およびこれらの混合物もしくは変性物から選択される1種以上の樹脂)を用いて構成してもよい。絶縁層44の厚さは、絶縁性と熱伝導性の調和から決せられ、例えば、10〜60μm、好ましくは10〜30μmとする。 The insulating layer 44 may have the same composition as the inorganic white insulating layer 42, or may be selected from organic resins (for example, polyimide resins, olefin resins, polyester resins, and mixtures or modified products thereof). One or more types of resin) may be used. The thickness of the insulating layer 44 is determined by the balance between the insulating property and the thermal conductivity, and is, for example, 10 to 60 μm, preferably 10 to 30 μm.

前記ポリイミド系樹脂としては、例えば、イミド環構造を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド等を挙げることができる。前記オレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、シクロオレフィン系樹脂、これらの樹脂の共重合体等が挙げられる。前記ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、液晶ポリエステル等を挙げることができる。 Examples of the polyimide resin include polyimide having an imide ring structure, polyamide imide, and polyester imide. Examples of the olefin resin include polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polybutadiene, polyisoprene, cycloolefin resin, and copolymers of these resins. Examples of the polyester resin include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and liquid crystal polyester.

載置部45は、配線材料と同じ材料、あるいは熱伝導性に優れた部材により構成され、例えば、銅ペースト、銀ペースト、半田ペースト等の金属ペースト材料を塗布、焼成することにより形成しても良い。載置部45を設けず、無機系白色絶縁層42または実装基板41の上面を露出させるようにしてもよい。 The mounting portion 45 is made of the same material as the wiring material or a member having excellent thermal conductivity, and may be formed by applying and firing a metal paste material such as copper paste, silver paste, or solder paste. good. The mounting portion 45 may not be provided, and the upper surface of the inorganic white insulating layer 42 or the mounting substrate 41 may be exposed.

LEDチップ46は、例えば窒化ガリウム系(GaN、AlGaN、InGaN)、リン化ガリウム系(GaP、GaAsP)、ヒ素化ガリウム系(GaAs、AlGaAs、AlGaInP)、酸化亜鉛系(ZnO)の中から発光色に応じて選択される表面実装型LEDベアチップである。多数個のLEDチップ3がリフレクターブロック内でn行×m列(例えば、6直列×7並列、4直列×4並列)にマトリックス状に配置され、所謂COB(Chip On Board)実装される。高輝度を実現するために、LEDチップ46は、例えば最大定格電流300mA以上、好ましくは最大定格電流400mA以上、さらに好ましくは最大定格電流500mA以上のLEDチップを使用する。LEDチップ46の大きさは、3〜4mm四方以下(好ましくは1.5mm四方以下)であり、発光色単位で全て同一の仕様である。第一実施形態では1.0×1.0×0.15mm、配光角度150度のLEDチップを使用した。 The LED chip 46 is, for example, gallium nitride-based (GaN, AlGaN, InGaN), gallium phosphide-based (GaP, GaAsP), gallium arsenide-based (GaAs, AlGaAs, AlGaInP), or zinc oxide-based (ZnO). The surface-mounted LED bare chip is selected according to A large number of LED chips 3 are arranged in a matrix in n rows×m columns (for example, 6 series×7 parallels, 4 series×4 parallels) in a reflector block, and what is called COB (Chip On Board) mounting. In order to realize high brightness, the LED chip 46 uses, for example, an LED chip having a maximum rated current of 300 mA or more, preferably a maximum rated current of 400 mA or more, and more preferably a maximum rated current of 500 mA or more. The size of the LED chip 46 is 3 to 4 mm square or less (preferably 1.5 mm square or less), and all have the same specifications for each emission color unit. In the first embodiment, an LED chip with a 1.0×1.0×0.15 mm and a light distribution angle of 150 degrees was used.

下記表1に、3000lm、4000lmおよび5000lmを実現するためのLEDチップの配置例を示す。表1における外形サイズとは、LEDチップが実装される実装基板の大きさ(またはLEDチップが搭載される実装領域)のことを指すものとする。
[表1]
Table 1 below shows an example of the arrangement of LED chips for realizing 3000 lm, 4000 lm and 5000 lm. The outer size in Table 1 refers to the size of the mounting board on which the LED chip is mounted (or the mounting area on which the LED chip is mounted).
[Table 1]

透光性樹脂層47は、例えば、エポキシ系やシリコーン系樹脂からなる透明の樹脂層であるが、所望のR光、G光、B光を射出するために、赤色、緑色および/または青色の蛍光体が混入される場合がある。
透光性樹脂層47の上面に、透明の樹脂(例えばエポキシ系やシリコーン系樹脂)により形成され、LEDチップ46からの発光を集束させる表面が球形(側面視弓形)の凸レンズ(マイクロレンズ)を設けてもよい。この凸レンズを設けることにより、配光角を目標値以内(例えば10〜30度)とすることが容易に実現できる。
The translucent resin layer 47 is a transparent resin layer made of, for example, an epoxy-based or silicone-based resin, but in order to emit desired R light, G light, and B light, red, green, and/or blue light is emitted. The phosphor may be mixed in.
On the upper surface of the translucent resin layer 47, a convex lens (microlens) formed of a transparent resin (for example, epoxy resin or silicone resin) and having a spherical surface (bow shape in side view) for focusing the light emitted from the LED chip 46 is formed. It may be provided. By providing this convex lens, it is possible to easily realize that the light distribution angle is within the target value (for example, 10 to 30 degrees).

図3を参照しながら、リフレクターブロック50の構成を詳細に説明する。
リフレクターブロック50は、20個のマイクロリフレクター51と、マイクロリフレクター51の内周面に形成された反射層(反射面)52とを備えて構成される。板状のリフレクターブロック50は一体成形されており、第一実施形態では有機系樹脂を射出成形することにより作製した。高精度な表面を形成することができれば、リフレクターブロック50の製造は射出成形に限定されず、樹脂や金属を切削することにより作製してもよい。出願時の技術水準では難しいが、将来的には3Dプリンタにより作製することも可能になると考えられる。
またリフレクターブロック50は、心材に金属(例えば42アロイや銅)を用いて外周部を有機系樹脂で覆い、表面に反射材処理を施こした構造としても良い。
The configuration of the reflector block 50 will be described in detail with reference to FIG.
The reflector block 50 includes 20 micro reflectors 51 and a reflection layer (reflection surface) 52 formed on the inner peripheral surface of the micro reflector 51. The plate-shaped reflector block 50 is integrally molded, and in the first embodiment, it is manufactured by injection molding an organic resin. As long as a highly accurate surface can be formed, the reflector block 50 is not limited to being manufactured by injection molding, but may be manufactured by cutting resin or metal. Although it is difficult with the technical level at the time of application, it is thought that it will be possible to manufacture with a 3D printer in the future.
Further, the reflector block 50 may have a structure in which a metal (for example, 42 alloy or copper) is used for the core material, the outer peripheral portion is covered with an organic resin, and the surface is treated with a reflective material.

20個のマイクロリフレクター51は、図3(a)に示すごとく、縦方向3mmピッチ、横方向3mmピッチで5行×4列に配置されている。マイクロリフレクター51は底部から上端部(出射側)に向けて拡径された円錐台状の空間であって(図3(b)参照)、底部の直径2mm、上端部の直径3.05mm、高さ4mm、拡径角度7.5°であり、直線傾斜の反射層(内周面)52を有する。マイクロリフレクター51の内周面には、アルミの電解研磨あるいはアルミ蒸着による反射層52が形成されている。
プロジェクター用のマイクロリフレクター51の底部はLEDチップ辺比で1.5〜3倍(好ましくは1.5〜2倍)かつ3mm以下の直径を有し、高さはLEDチップ辺比で2〜10倍(好ましくは2〜5倍)の高さを有し、上端部はLEDチップ辺比で3〜6倍(好ましくは4〜5倍)の直径を有するようにする。マイクロリフレクター51の配置ピッチは、縦横共に6mm以下とすることが好ましく、5mm以下とすることがより好ましい。別の観点からは、LEDチップが、12.25mmあたり1個以上の密度(好ましくは9mmあたり1個以上の密度)でLEDチップを配置できるように、マイクロリフレクター51の配置ピッチを決定する。ただし、所望の光束分布を得るためには、各マイクロリフレクター51は、相互に重なり合うことが無いように(独立した上部開口を有するように)設けることが好ましい。
As shown in FIG. 3A, the 20 micro-reflectors 51 are arranged in 5 rows×4 columns at a pitch of 3 mm in the vertical direction and a pitch of 3 mm in the horizontal direction. The micro-reflector 51 is a frustoconical space whose diameter is expanded from the bottom to the upper end (emission side) (see FIG. 3B). The bottom has a diameter of 2 mm, the upper end has a diameter of 3.05 mm, and the height is high. The thickness is 4 mm, the diameter expansion angle is 7.5°, and the linearly inclined reflection layer (inner peripheral surface) 52 is provided. On the inner peripheral surface of the micro-reflector 51, a reflective layer 52 is formed by electrolytic polishing of aluminum or vapor deposition of aluminum.
The bottom portion of the micro-reflector 51 for a projector has a diameter of 1.5 to 3 times (preferably 1.5 to 2 times) the LED chip side ratio and a diameter of 3 mm or less, and the height is 2 to 10 the LED chip side ratio. The height is doubled (preferably 2 to 5 times), and the upper end portion has a diameter which is 3 to 6 times (preferably 4 to 5 times) the LED chip side ratio. The arrangement pitch of the micro reflectors 51 is preferably 6 mm or less in both length and width, and more preferably 5 mm or less. From another aspect, LED chip, so that it can position the LED chips with one or more density per 12.25mm 2 (preferably one or more density per 9 mm 2), determines the arrangement pitch of the micro reflectors 51 .. However, in order to obtain a desired luminous flux distribution, it is preferable that the micro-reflectors 51 are provided so as not to overlap each other (having independent upper openings).

各マイクロリフレクター51の底部中央には、LEDチップ46が配置されている。図3の上下に延びる4本の直線上に並ぶ5個のマイクロリフレクター51に配置されるLEDチップ46が直列に接続されており、直列に接続された5個のLEDチップ群は並列に接続されている(5直列×4並列)。マトリックス状に配置された20個のLEDチップ46がなす配光角度は30度以下であることが好ましく、更に好ましくは5〜20度または10〜15度とする。
なお、図3では、マイクロリフレクター51を20個設ける態様を例示しているが、マイクロリフレクター51の個数はこれに限定されず、例えば、8個〜100個(好ましくは12個〜100個、より好ましくは16個〜50個でもよい。
リフレクターブロック50は、図4に示すように、液晶ライトバルブ23よりも一回り大きい(例えば、面積比で1.21倍以上、好ましくは1.44倍以上、より好ましくは1.69倍以上)照射面を構成する大きさとすることが好ましい。別の観点からは、照射面の外縁を構成する各マイクロリフレクター51に液晶ライトバルブ23が完全に囲繞される(最も外側に位置する各マイクロリフレクター51に液晶ライトバルブ23が重ならない)ように照射面を構成することが好ましい。このような構成とすることにより、高出力且つ均一性に優れた照射光をダイクロックプリズム31に入射することができるからである。このような照射面をコンパクトに構成するためには、後述する変形例のように、マイクロリフレクター51を千鳥配置ないしハニカム配置することが好ましい。
An LED chip 46 is arranged at the center of the bottom of each micro reflector 51. The LED chips 46 arranged on the five micro-reflectors 51 arranged on four straight lines extending vertically in FIG. 3 are connected in series, and the five LED chip groups connected in series are connected in parallel. (5 series x 4 parallel). The light distribution angle formed by the 20 LED chips 46 arranged in a matrix is preferably 30 degrees or less, more preferably 5 to 20 degrees or 10 to 15 degrees.
Although FIG. 3 illustrates a mode in which 20 microreflectors 51 are provided, the number of microreflectors 51 is not limited to this. For example, 8 to 100 (preferably 12 to 100, It may be preferably 16 to 50.
As shown in FIG. 4, the reflector block 50 is one size larger than the liquid crystal light valve 23 (for example, the area ratio is 1.21 times or more, preferably 1.44 times or more, more preferably 1.69 times or more). It is preferable that the irradiation surface has a size that constitutes the irradiation surface. From another viewpoint, irradiation is performed so that the liquid crystal light valves 23 are completely surrounded by the respective micro reflectors 51 forming the outer edge of the irradiation surface (the liquid crystal light valves 23 do not overlap the outermost micro reflectors 51). It is preferable to configure the surface. With such a configuration, irradiation light with high output and excellent uniformity can be incident on the dichroic prism 31. In order to make such an irradiation surface compact, it is preferable to arrange the micro-reflectors 51 in a staggered arrangement or a honeycomb arrangement as in a modification described later.

<変形例>
図5は、42個のマイクロリフレクター51を備えるリフクレター50の変形例の平面図と側面図である。このリフレクターブロック50は、左右一対の外枠部53と、図示上方に3本および図示下方に2本設けられた仕切枠54とを備えている。マイクロリフレクター51の内周面にアルミの電解研磨あるいはアルミ蒸着による反射層52が設けられている点は、図3と同様である。
図5のリフレクターブロック50の外形寸法は24mm×24mmであり、LEDチップ46は左右方向に2.6mmピッチ、上下方向に3.0mmピッチで配置されており、各列は上下方向に半ピッチ分、交互にずらして配置されている。図5のリフレクターブロック50は、マイクロリフレクター51が千鳥配置ないしハニカム配置することにより、マイクロリフレクター中心間のピッチを狭め集積度を高めている。すなわち、互いに接する3個のマイクロリフレクター51の上部開口の中心が、正三角形の頂点をなすように配置されている。マイクロリフレクター51の上面視形状は図示の円形に限定されず、例えば六角形以上の正多角形としてもよい。この場合、底部開口と上部開口は相似形かつ同心とすることが好ましい。
図6に、図5のリフレクターブロック50を備えるLED光源装置21の斜視図を示す。リフクレター50のマイクロリフレクター51、仕切枠に囲まれた切り欠き部および外枠部53の外側部分には、無機系白色層42が露出している。
<Modification>
FIG. 5 is a plan view and a side view of a modified example of the reflector 50 having 42 micro-reflectors 51. The reflector block 50 includes a pair of left and right outer frame portions 53, and three partition frames 54 provided on the upper side in the figure and two on the lower side in the figure. Similar to FIG. 3, the inner surface of the micro-reflector 51 is provided with a reflective layer 52 formed by electrolytic polishing of aluminum or vapor deposition of aluminum.
The outer dimensions of the reflector block 50 of FIG. 5 are 24 mm×24 mm, the LED chips 46 are arranged at a 2.6 mm pitch in the horizontal direction and at a 3.0 mm pitch in the vertical direction, and each row corresponds to a half pitch in the vertical direction. , Are staggered alternately. In the reflector block 50 of FIG. 5, the micro-reflectors 51 are arranged in a staggered arrangement or a honeycomb arrangement to narrow the pitch between the centers of the micro-reflectors and increase the integration degree. That is, the centers of the upper openings of the three micro-reflectors 51 in contact with each other are arranged so as to form the vertices of an equilateral triangle. The top view shape of the micro-reflector 51 is not limited to the illustrated circle, and may be, for example, a regular polygon having a hexagonal shape or more. In this case, the bottom opening and the top opening are preferably similar and concentric.
FIG. 6 shows a perspective view of an LED light source device 21 including the reflector block 50 of FIG. The inorganic white layer 42 is exposed on the micro-reflector 51 of the reflector 50, the cutout portion surrounded by the partition frame, and the outer portion of the outer frame portion 53.

以上に説明したLED光源装置21は、同一仕様のものが三つ設けられ、赤色光(R光)、緑色光(G光)および青色光(B光)を発光するための光源として利用される。 The LED light source device 21 described above is provided with three of the same specifications, and is used as a light source for emitting red light (R light), green light (G light) and blue light (B light). ..

<シミュレーション>
<A.最大照度および受光束>
第一実施形態のリフレクターブロック50の性能を検証すべく、下記の条件でシミュレーションを実施した。ここで用いたリフレクターブロック50Aは、図3(b)と同じ形状のマイクロリフレクター51(すなわち、底部の直径2mm、上端部の直径3.05mm、高さ4mm、拡径角度7.5°)を有しており、レンズ無しのモデルである。
(1)20個のLEDチップを図3(a)に示すごとく、縦方向3mmピッチ、横方向3mmピッチで5行×4列に配置した。なお、マイクロレンズは置かないものとする。
(2)LEDチップ1個あたり10000本の光線と仮定し、20個のLEDチップで20万本の光線とする。
(3)LEDチップ1個あたり光束1ルーメンと仮定し、20個のLEDチップの全光束を20ルーメンとする。
(4)下記の検知器を受光面として設定する。
100mm先 25mm角検知器(200×200分割)
<Simulation>
<A. Maximum illuminance and received light flux>
In order to verify the performance of the reflector block 50 of the first embodiment, a simulation was carried out under the following conditions. The reflector block 50A used here is a micro-reflector 51 having the same shape as that of FIG. 3B (that is, the diameter of the bottom portion is 2 mm, the diameter of the upper end portion is 3.05 mm, the height is 4 mm, and the diverging angle is 7.5°). It has and has no lens.
(1) As shown in FIG. 3A, 20 LED chips were arranged in 5 rows×4 columns with a vertical pitch of 3 mm and a horizontal pitch of 3 mm. No microlenses are placed.
(2) It is assumed that one LED chip has 10,000 light rays, and 20 LED chips have 200,000 light rays.
(3) It is assumed that the luminous flux is 1 lumen per LED chip, and the total luminous flux of 20 LED chips is 20 lumens.
(4) The following detector is set as the light receiving surface.
100mm ahead 25mm square detector (200×200 division)

リフレクターブロック50を配置した場合と配置しない場合とで、最大照度および受光束の違いを検証したところ、下記表2の結果のとおりとなった。
[表2]
When the difference between the maximum illuminance and the received light flux was examined with and without the reflector block 50, the results are shown in Table 2 below.
[Table 2]

シミュレーション結果(表2)から、図6に示す直線傾斜の反射層52を有するリフレクターブロック50を配置した場合は、リフレクター無の場合に比べ光束が4.82倍も向上しているのが分かる。 From the simulation results (Table 2), it can be seen that when the reflector block 50 having the linearly inclined reflecting layer 52 shown in FIG. 6 is arranged, the luminous flux is improved by 4.82 times as compared with the case without the reflector.

<B.配光角>
図7は、表2とは異なる配光角シミュレーション解析結果例を示す図である。
図7中、(a)はリフレクター無しの場合、(b)はリフレクターブロック50A(レンズ無し)を使用した場合、(c)はリフレクターブロック50B(レンズ有り)を使用した場合を示している。(a1)は(a)の要部拡大図、(b1)は(b)の要部拡大図である。解析ソフトは、FRED(Photon Engineering LLC)を使用した。
解析の結果、受光面積25mm角、距離100mmで(a)では照度が524,922(lx)、広がり角が75°となり、(b)では照度が1,552,104(lx)、広がり角が30°(集光部(線の濃い部分)では10°)以下となり、(c)では照度が2,734,062(lx)、広がり角が30°(集光部は(b)に比べてさらに濃い)以下となった。
<B. Light distribution angle>
FIG. 7 is a diagram showing an example of a light distribution angle simulation analysis result different from that in Table 2.
In FIG. 7, (a) shows a case without a reflector, (b) shows a case where a reflector block 50A (without a lens) is used, and (c) shows a case where a reflector block 50B (with a lens) is used. (A1) is an enlarged view of a main part of (a), and (b1) is an enlarged view of a main part of (b). FRED (Photon Engineering LLC) was used as the analysis software.
As a result of the analysis, when the light receiving area is 25 mm square and the distance is 100 mm, the illuminance is 524,922 (lx) and the spread angle is 75° in (a), and the illuminance is 1,552,104 (lx) and the spread angle is (b) in FIG. It becomes less than 30° (10° at the light condensing part (dark part of the line)), the illuminance is 2,734,062 (lx) and the spread angle is 30° at (c) (compared to (b) at the light condensing part). It became less).

《第二・第三実施形態》
図8は第二実施形態のマイクロリフレクター61の形状示す側面模式図である。マイクロリフレクター61は、LEDチップ46が中心に配置される底部開口62と、小径胴63と、反射面(64,65,66,67)と、上部開口68とを備えて構成される。底部開口62の直径は1.8mmであり、上部開口68の直径は4.0mmであり、底部開口62から上部開口68までの距離(高さ)は5.0mmである。円筒状の小径胴63は、下端が底部開口62を構成し、上端が反射面(第一内周面64)に連続する。
<<Second and third embodiments>>
FIG. 8 is a schematic side view showing the shape of the micro reflector 61 of the second embodiment. The micro-reflector 61 includes a bottom opening 62 in which the LED chip 46 is arranged in the center, a small diameter barrel 63, reflecting surfaces (64, 65, 66, 67), and an upper opening 68. The diameter of the bottom opening 62 is 1.8 mm, the diameter of the upper opening 68 is 4.0 mm, and the distance (height) from the bottom opening 62 to the upper opening 68 is 5.0 mm. The lower end of the cylindrical small-diameter cylinder 63 constitutes the bottom opening 62, and the upper end thereof is continuous with the reflecting surface (first inner peripheral surface 64).

反射面は、第一ないし第四内周面(64,65,66,67)から構成され、中心軸に対する角度を段階的に狭くしながら上方へ向けて拡径された構造を有している。すなわち、第一内周面64は60°、第二内周面65は65°、第三内周面66は70°、第四内周面67は85°で拡径しており、底部開口62から上部開口68に向けて中心軸に対する角度が段階的に狭くなっている。第一ないし第四内周面(64,65,66,67)は、いずれもLEDチップ46からの照射光をマイクロリフレクター61の中心軸側に集光するよう作用する。本実施形態とは異なり、反射面を角度の異なる三つまたは五つの内周面により構成してもよく、この場合も、例えば60°〜85°の範囲で中心軸に対する角度を段階的に狭くしながら上方へ向けて拡径された構造とする。 The reflecting surface is composed of the first to fourth inner peripheral surfaces (64, 65, 66, 67), and has a structure in which the diameter is increased upward while gradually narrowing the angle with respect to the central axis. .. That is, the first inner peripheral surface 64 is expanded by 60°, the second inner peripheral surface 65 is expanded by 65°, the third inner peripheral surface 66 is expanded by 70°, and the fourth inner peripheral surface 67 is expanded by 85°. The angle with respect to the central axis gradually decreases from 62 toward the upper opening 68. Each of the first to fourth inner peripheral surfaces (64, 65, 66, 67) acts so as to collect the irradiation light from the LED chip 46 on the central axis side of the micro reflector 61. Unlike the present embodiment, the reflecting surface may be composed of three or five inner peripheral surfaces having different angles, and in this case also, the angle with respect to the central axis is narrowed stepwise in the range of 60° to 85°, for example. However, the structure is such that the diameter is increased upward.

図9はマイクロリフレクター61で、光がLEDチップの左端部(a)、中央(b)、右端部(c)から放射された場合のリフレクター効果を図示したものである。図9(b)から分かるように、LEDチップの中央からの放出光線は、リフレクター61の内周面に反射し、光線の大部分が平行光線となる。 FIG. 9 is a micro-reflector 61, which illustrates the reflector effect when light is emitted from the left end (a), the center (b) and the right end (c) of the LED chip. As can be seen from FIG. 9B, the light rays emitted from the center of the LED chip are reflected by the inner peripheral surface of the reflector 61, and most of the light rays are parallel rays.

図10(a)は、第二実施形態に係るリフレクターブロック60の平面図である。
矩形のリフレクターブロック60は、4直列、5並列に縦横それぞれ4mmピッチで配置された20個のリフレクター61を備えている。リフレクターブロック60の構造は、第一実施形態と同様である。
FIG. 10A is a plan view of the reflector block 60 according to the second embodiment.
The rectangular reflector block 60 includes 20 reflectors 61 arranged in 4 series and 5 parallel at a pitch of 4 mm in each length and width. The structure of the reflector block 60 is similar to that of the first embodiment.

図10(b)は、第三実施形態に係るLED光源装置70の平面図である。
円形のリフレクターブロック71は、4直列、4並列に縦横それぞれ4mmピッチで配置された16個のリフレクター72を備えている。リフレクターブロック71の構造は、第一および第二実施形態と同様である。このLED光源装置70は、高さ30mmの外部リフレクター73を備えている。外部リフレクター73はリフレクターブロック71を囲む内周面に反射構造を有し、上方向かって拡径された形状である。
FIG. 10B is a plan view of the LED light source device 70 according to the third embodiment.
The circular reflector block 71 is provided with 16 reflectors 72 arranged in 4 series and 4 parallel at a pitch of 4 mm in each length and width. The structure of the reflector block 71 is similar to that of the first and second embodiments. The LED light source device 70 includes an external reflector 73 having a height of 30 mm. The outer reflector 73 has a reflection structure on the inner peripheral surface surrounding the reflector block 71, and has a shape whose diameter is expanded upward.

第二実施形態に係るリフレクターブロック60の性能を検証すべく、リフレクターブロック60の各開口に20個のLEDチップを配置した光源部と、当該光源部からリフレクターブロック60を取り外した光源部について、シミュレーションを実施した。また、外部リフレクター73を備える第三実施形態に係るLED光源装置70についてもシミュレーションを実施した。これらのシミュレーションは、25mm角検知器80を、30mmの距離に配置するとの条件で実施した。シミュレーション結果を表3に示す。 In order to verify the performance of the reflector block 60 according to the second embodiment, a simulation is performed on a light source unit in which 20 LED chips are arranged in each opening of the reflector block 60 and a light source unit in which the reflector block 60 is removed from the light source unit. Was carried out. Further, the simulation was also performed on the LED light source device 70 according to the third embodiment including the external reflector 73. These simulations were performed under the condition that the 25 mm square detector 80 was placed at a distance of 30 mm. Table 3 shows the simulation results.

[表3]
[Table 3]

表3の結果から、リフレクター無の場合は受光面での光束が13.4%しかないのに比べて、リフレクター有(内部)では70.5%(5.26倍)まで向上しているのが分かる。
このように第二実施形態のリフレクターブロックであれば、レンズを用いなくても集光効果が5倍以上得られることが確認できた。また、外部リフレクター73を備える第三実施形態に係るLED光源装置70によれば、さらに集光効果が得られることが確認できた。
From the results shown in Table 3, the luminous flux on the light-receiving surface is only 13.4% when the reflector is not provided, but is improved to 70.5% (5.26 times) when the reflector is provided (inside). I understand.
As described above, it was confirmed that the reflector block of the second embodiment can obtain a light collecting effect of 5 times or more without using a lens. Further, it was confirmed that the LED light source device 70 including the external reflector 73 according to the third embodiment can further obtain the light condensing effect.

《第四実施形態》
図11は第四実施形態のマイクロリフレクター91a〜91cの形状を示す側面模式図である。第四実施形態のマイクロリフレクター91a〜91cは、第一ないし第三実施形態と同様であり、リフレクターブロックにアレイ状に20個配置されている(図10(a)参照)。
<<Fourth Embodiment>>
FIG. 11 is a schematic side view showing the shapes of the micro reflectors 91a to 91c of the fourth embodiment. The micro reflectors 91a to 91c of the fourth embodiment are the same as those of the first to third embodiments, and 20 micro reflectors 91a to 91c are arranged in an array on the reflector block (see FIG. 10A).

マイクロリフレクター91a〜91cの性能を検証すべく、マイクロリフレクター91a〜91cを配置した光源部と、当該光源部からマイクロリフレクター91a〜91cを取り外した光源部について、シミュレーションを実施した。これらのシミュレーションは、25mm角検知器を、30mmの距離に配置するとの条件で実施した。表4にシミュレーションの前提となる光源部の仕様を、表5にシミュレーションの結果を示す。 In order to verify the performance of the micro-reflectors 91a to 91c, a simulation was performed on a light source section in which the micro-reflectors 91a to 91c are arranged and a light source section in which the micro-reflectors 91a to 91c are removed from the light source section. These simulations were performed under the condition that a 25 mm square detector was placed at a distance of 30 mm. Table 4 shows the specifications of the light source, which is a prerequisite for the simulation, and Table 5 shows the results of the simulation.

なお、第四実施形態では、LEDチップの出力を便宜上1lmとしているが、同等サイズで250〜2600lmの出力を有するLEDチップが市販されており、このLEDチップを実装することにより、3個の光源からの全光束値を2000lmまたは3000lm以上とすることが可能である。 In addition, in the fourth embodiment, the output of the LED chip is set to 1 lm for convenience, but an LED chip having an output of 250 to 2600 lm with the same size is commercially available. By mounting this LED chip, three light sources are provided. It is possible to make the total luminous flux value from 2000 lm or 3000 lm or more.

[表4]
[Table 4]

[表5]
[Table 5]

表5の結果から、リフレクターありの場合はなしの場合と比べ5倍以上の光束(lm)を得られることが確認された。
図12は、第四実施形態に係るマイクロリフレクター91aの内周面形状を説明するための側面図である。同図中の点で示す箇所は屈曲点であり、二つの点で挟まれた箇所(内周面)は直線状となっている。すなわち、マイクロリフレクター91aは角度の異なる七つの内周面により反射面が構成される。
このように、反射層を断面が直線状の多数の内周面から構成することにより、中心部分に光線密度が最も高い部分を一定面積確保することを可能としている。換言すれば、プロジェクター用光源においては、中心部分のみの光線密度を高めること(すなわち、光線密度の高い部分の面積が小さくなりすぎること)は好ましくない。この点、リフレクターの反射層を滑らかな周面(スムーズな曲面)により構成すると、光線密度の高い部分の面積が小さくなりすぎる傾向がある。
From the results shown in Table 5, it was confirmed that the luminous flux (lm) of 5 times or more can be obtained with and without the reflector.
FIG. 12 is a side view for explaining the inner peripheral surface shape of the micro reflector 91a according to the fourth embodiment. The points indicated by points in the figure are bending points, and the points sandwiched between the two points (inner peripheral surface) are linear. That is, the reflecting surface of the micro-reflector 91a is composed of seven inner peripheral surfaces having different angles.
As described above, by forming the reflective layer from a large number of inner peripheral surfaces having a straight cross section, it is possible to secure a certain area in the central portion where the light beam density is highest. In other words, in the light source for a projector, it is not preferable to increase the light density of only the central portion (that is, the area of the high light density portion becomes too small). In this respect, if the reflecting layer of the reflector is formed by a smooth peripheral surface (smooth curved surface), the area of a portion having a high light density tends to be too small.

図13(a1)は第四実施形態に係るマイクロリフレクター91aの形状を示す側面模式図、(b1)は比較例1に係るマイクロリフレクター92の形状を示す側面模式図、(a2)は第四実施形態(マイクロリフレクター91a)に係るLED光源装置の指向性のシミュレーション結果であり、(b2)は比較例1に係るLED光源装置の指向性のシミュレーション結果である。
角度の異なる断面が直線状の多数の内周面を有するマイクロリフレクター91aでは、(a2)に示すように、指向性データの先端部が潰れており、光線密度が高い部分を一定面積確保できることが分かる。
スムーズな曲面からなる反射面を有する比較例1では、(b2)に示すように、指向性データの先端が尖っており、光を中心に集中させやすい反面、光線密度が高い部分を一定面積確保することが難しいことが分かる。
以上より、角度の異なる断面が直線状の多数の内周面を有するマイクロリフレクターの方が、スムーズな曲面からなる反射面を有するリフレクターと比べ光線の均一分布の点では優れているといえる。
なお、マイクロリフレクター91bについては、光束量、光束分布および指向性のシミュレーションを実施しており、この結果は第五実施形態の箇所で後述する。
FIG. 13(a1) is a schematic side view showing the shape of the micro-reflector 91a according to the fourth embodiment, (b1) is a schematic side view showing the shape of the micro-reflector 92 according to Comparative Example 1, and (a2) is the fourth embodiment. The directivity simulation result of the LED light source device according to the mode (micro reflector 91a) is shown, and (b2) is the directivity simulation result of the LED light source device according to Comparative Example 1.
In the micro-reflector 91a having a large number of inner peripheral surfaces having straight sections with different angles, as shown in (a2), the tip of the directivity data is crushed, and it is possible to secure a certain area for a portion having a high light density. I understand.
In Comparative Example 1 having a reflecting surface composed of a smooth curved surface, as shown in (b2), the tip of the directivity data is sharp, and it is easy to concentrate light on the center, but a certain area is secured for a portion with high light density. I find it difficult to do.
From the above, it can be said that the micro-reflector having a large number of inner peripheral surfaces having straight cross sections with different angles is superior in terms of uniform distribution of light rays to the reflector having a reflecting surface formed of a smooth curved surface.
With respect to the micro-reflector 91b, a simulation of the luminous flux amount, luminous flux distribution and directivity is carried out, and the results will be described later in the fifth embodiment.

《第五実施形態》
第五実施形態では、1つのLEDチップと1つのリフレクターを備えるLED光源装置100を開示する。
図14は、第五実施形態に係るLED光源装置100の平面図である。本実施形態のLED光源装置100は、リフレクターブロック101と、リフレクター102と、LEDチップ103とを備えている。
矩形のリフレクターブロック101は、中心部に1個のリフレクター102を備えている点を除くと、基本構造は第一ないし第三実施形態と同様である。LEDチップ103は、大きさが3.0×3.0×0.45mm、出力が20lm、配向角が150度である。
なお、第五実施形態では、第四実施形態と同様、便宜上出力を20lmとしているが、LEDチップを高出力のものに変えることにより3個の光源からの全光束値を2000lmまたは3000lm以上とすることが可能である。
<<Fifth Embodiment>>
The fifth embodiment discloses an LED light source device 100 including one LED chip and one reflector.
FIG. 14 is a plan view of the LED light source device 100 according to the fifth embodiment. The LED light source device 100 of the present embodiment includes a reflector block 101, a reflector 102, and an LED chip 103.
The rectangular reflector block 101 has the same basic structure as that of the first to third embodiments, except that one reflector 102 is provided at the center. The LED chip 103 has a size of 3.0×3.0×0.45 mm, an output of 20 lm, and an orientation angle of 150 degrees.
In the fifth embodiment, as in the fourth embodiment, the output is set to 20 lm for convenience, but the total luminous flux value from the three light sources is set to 2000 lm or 3000 lm or more by changing the LED chip to a high output one. It is possible.

図15は、リフレクター102の形状を示す側面模式図である。リフレクター102の各寸法は、第四実施形態に係るマイクロリフレクター91bの対応する各寸法の3倍である。リフレクター102の内周面には、第一ないし第三実施形態と同様の反射材処理が施こされている。 FIG. 15 is a schematic side view showing the shape of the reflector 102. Each dimension of the reflector 102 is three times the corresponding dimension of the micro reflector 91b according to the fourth embodiment. The inner peripheral surface of the reflector 102 is treated with the same reflector as in the first to third embodiments.

第五実施形態に係るLED光源装置100の性能を検証すべく、シミュレーションで光線および光束を解析した。このシミュレーションでは、25mm角検知器80を、30mmの距離に配置するとの条件で実施した。
第五実施形態の性能のシミュレーションに際しては、次の比較例についてのシミュレーションも同時に実施した。
In order to verify the performance of the LED light source device 100 according to the fifth embodiment, light rays and light fluxes were analyzed by simulation. This simulation was performed under the condition that the 25 mm square detector 80 was placed at a distance of 30 mm.
When performing the performance simulation of the fifth embodiment, the simulation of the following comparative example was also performed at the same time.

[比較例2]
比較例2は、図16に示すように、二枚の集光レンズ111、112を備える公知のLED光源装置110である。このLED光源装置110は、集光レンズ111、112と、LEDチップ113が実装された実装基板114とを備えている。
集光レンズ111は、両凸レンズであり、LEDチップ113と反対側(液晶ライトバルブ側)にある凸レンズ111aと、LEDチップ113側にある111cと、111aと111cに挟まれる円盤状の胴部111bとで構成される。凸レンズ111aは、直径27mm、厚み7.5mm、曲率は0.0555である。胴部111bは、直径27mm、高さ2.5mmである。凸レンズ111cは、直径27mm、厚み0.5mm、曲率は0.188である。集光レンズ111の透過率は90%である。
[Comparative example 2]
Comparative example 2 is a known LED light source device 110 including two condenser lenses 111 and 112 as shown in FIG. The LED light source device 110 includes condenser lenses 111 and 112 and a mounting substrate 114 on which an LED chip 113 is mounted.
The condenser lens 111 is a biconvex lens, and has a convex lens 111a on the side opposite to the LED chip 113 (on the liquid crystal light valve side), 111c on the side of the LED chip 113, and a disk-shaped body 111b sandwiched between 111a and 111c. Composed of and. The convex lens 111a has a diameter of 27 mm, a thickness of 7.5 mm, and a curvature of 0.0555. The body portion 111b has a diameter of 27 mm and a height of 2.5 mm. The convex lens 111c has a diameter of 27 mm, a thickness of 0.5 mm, and a curvature of 0.188. The transmittance of the condenser lens 111 is 90%.

集光レンズ112は、平凸レンズであり、LEDチップ113と反対側(液晶ライトバルブ側)にある凸レンズ112aとLEDチップ113側にある胴部112bとで構成される。凸レンズ112aは、直径16mm、厚み5mm、曲率は0.1である。円筒部112bは、直径16mm、高さ4.2mmである。集光レンズ112の透過率は90%である。
集光レンズ112の中心下方に、3.5mm×2.8m角のLEDチップ113が配置される。LEDチップ113は、実装基板114に設けられた配線パターンと電気的に接続されている。
The condenser lens 112 is a plano-convex lens, and is composed of a convex lens 112a on the side opposite to the LED chip 113 (on the liquid crystal light valve side) and a body portion 112b on the LED chip 113 side. The convex lens 112a has a diameter of 16 mm, a thickness of 5 mm, and a curvature of 0.1. The cylindrical portion 112b has a diameter of 16 mm and a height of 4.2 mm. The transmittance of the condenser lens 112 is 90%.
A 3.5 mm×2.8 m square LED chip 113 is arranged below the center of the condenser lens 112. The LED chip 113 is electrically connected to the wiring pattern provided on the mounting substrate 114.

[比較例3]
比較例3は、第五実施形態のLED光源装置100から、リフレクターブロック101を取り外した光源装置である(図17(c)参照)。換言すると、比較例3のLEDチップは、第五実施形態と同じものであることから出力は同じ(20lm)であるが、リフレクターブロック101を備えないことから広がり角および拘束の点で相違する。
[Comparative Example 3]
Comparative Example 3 is a light source device in which the reflector block 101 is removed from the LED light source device 100 of the fifth embodiment (see FIG. 17(c)). In other words, the LED chip of Comparative Example 3 has the same output (20 lm) because it is the same as that of the fifth embodiment, but differs in the divergence angle and the constraint because it does not include the reflector block 101.

[シミュレーション結果]
以下、各LED光源装置についてのシミュレーションの結果を示す。図17では、第五実施形態、比較例2および比較例3を比較し、図18では、第五実施形態、比較例2および第四実施形態(マイクロリフレクター91b)を比較している。なお、シミュレーションによる比較のため、各LED光源装置の全光束は、いずれも20lmに設定した。
[simulation result]
Below, the result of the simulation about each LED light source device is shown. FIG. 17 compares the fifth embodiment, Comparative Example 2 and Comparative Example 3, and FIG. 18 compares the fifth embodiment, Comparative Example 2 and the fourth embodiment (micro reflector 91b). For comparison by simulation, the total luminous flux of each LED light source device was set to 20 lm.

<光配向>
図17に、第五実施形態、比較例2および比較例3の各LED光源装置について行った配向角のシミュレーションの結果を示す。図17中、(a)は第五実施形態に係るLED光源装置100、(b)は比較例2に係るLED光源装置110、(c)は比較例3に係るLED光源装置の結果を示している。なお、同図では、光線を見やすくするために光線数を100本に削減した上で図示している。
図17(a)から、第五実施形態に係るLED光源装置100の照射光の配向角が小さく、中心部の光線密度が同図中で最も高いことが分かる。
図17(b)から、比較例2に係るLED光源装置110の照射光の配向角は図17(c)と比べると小さく、光線密度は図17(a)と比べると均一に分布していることが分かる。
図17(c)から、リフレクターを備えない比較例3では光線がランダムに広がっていることが分かる。
<Optical alignment>
FIG. 17 shows the results of orientation angle simulations performed for the LED light source devices of the fifth embodiment, Comparative Example 2 and Comparative Example 3. In FIG. 17, (a) shows the results of the LED light source device 100 according to the fifth embodiment, (b) shows the results of the LED light source device 110 according to Comparative Example 2, and (c) shows the results of the LED light source device according to Comparative Example 3. There is. In the figure, the number of light rays is reduced to 100 in order to make the light rays easy to see.
From FIG. 17A, it can be seen that the orientation angle of the irradiation light of the LED light source device 100 according to the fifth embodiment is small and the light density of the central portion is the highest in the drawing.
From FIG. 17B, the orientation angle of the irradiation light of the LED light source device 110 according to Comparative Example 2 is smaller than that in FIG. 17C, and the light density is evenly distributed as compared to FIG. 17A. I understand.
From FIG. 17C, it can be seen that in Comparative Example 3 in which the reflector is not provided, the light rays spread randomly.

<光束量および光束分布>
25mm角検知器80に到達した光束量はそれぞれ、(a)第五実施形態が19.17lm、(b)比較例2が7.76lm、(c)第四実施形態(マイクロリフレクター91b)が15.26lmであった。
図18に、第五実施形態、比較例2および第四実施形態(マイクロリフレクター91b)の各LED光源装置について行った光束量および光束分布のシミュレーションの結果を示す。図18中、(a)は第五実施形態に係るLED光源装置100、(b)は比較例2に係るLED光源装置110、(c)は第四実施形態(マイクロリフレクター91b)に係るLED光源装置の結果を示している。
図18(a)から、第五実施形態に係るLED光源装置100は、中心部の光線密度が最も高い(最も明るい)が、別の観点からは、光束が25mm角検知器80の中心部に集まり、25mm角検知器80の周辺部が暗くなって明るさにムラが生じてしまうことが分かる。
図18(b)から、比較例2に係るLED光源装置110は、照射光の配向角は広く、光線密度は図18(a)および(c)と比べ広い面積に光束が分布していることが分かる。
図18(c)から、第四実施形態(マイクロリフレクター91b)に係るLED光源装置は、図18(a)に比べ中心部の光線密度の点では劣るが、光線の均一分布の点では優れていることが分かる。特に、中心部分に光線密度が最も高い部分を一定面積確保する点において、第五実施形態および比較例2と比べて優れている。
図19に、第五実施形態、比較例2および第四実施形態(マイクロリフレクター91b)の各LED光源装置について行った指向性のシミュレーションの結果を示す。図19(a)および(c)では、先端がフラットになっており、均一性が良好であることが分かる。
<Light flux amount and light flux distribution>
The amount of light flux that has reached the 25 mm square detector 80 is (a) 19.17 lm in the fifth embodiment, (b) 7.76 lm in Comparative Example 2, and (c) 15 in the fourth embodiment (microreflector 91b). It was 0.26 lm.
FIG. 18 shows the result of simulation of the luminous flux amount and luminous flux distribution performed for each of the LED light source devices of the fifth embodiment, the comparative example 2 and the fourth embodiment (micro reflector 91b). In FIG. 18, (a) is the LED light source device 100 according to the fifth embodiment, (b) is the LED light source device 110 according to Comparative Example 2, and (c) is the LED light source according to the fourth embodiment (micro reflector 91b). The results of the device are shown.
From FIG. 18(a), the LED light source device 100 according to the fifth embodiment has the highest (brightest) light beam density in the central part, but from another perspective, the light flux is in the central part of the 25 mm square detector 80. It can be seen that, when gathered, the peripheral portion of the 25 mm square detector 80 becomes dark and uneven brightness occurs.
From FIG. 18B, in the LED light source device 110 according to the second comparative example, the orientation angle of the irradiation light is wide, and the luminous flux is distributed over a wider area than in FIGS. 18A and 18C. I understand.
From FIG. 18(c), the LED light source device according to the fourth embodiment (micro reflector 91b) is inferior to that in FIG. 18(a) in the light density of the central portion, but is excellent in the uniform distribution of light rays. I know that In particular, it is superior to the fifth embodiment and the comparative example 2 in that a certain area is secured in the central portion where the light ray density is highest.
FIG. 19 shows the results of directivity simulations performed for the LED light source devices of the fifth embodiment, comparative example 2 and fourth embodiment (micro reflector 91b). 19(a) and 19(c), it can be seen that the tip is flat and the uniformity is good.

以上、シミュレーションの結果より、第五実施形態に係るLED光源装置100は、配向角が小さく光線密度が高いという特徴を持つことが分かった。第五実施形態との比較の結果、プロジェクター用光源としては第四実施形態(マイクロリフレクター91b)に係るLED光源装置が最も評価が高いことが確認された。 As described above, from the result of the simulation, it was found that the LED light source device 100 according to the fifth embodiment has a characteristic that the orientation angle is small and the light beam density is high. As a result of comparison with the fifth embodiment, it has been confirmed that the LED light source device according to the fourth embodiment (micro reflector 91b) has the highest evaluation as the projector light source.

《第六実施形態》
第六実施形態のLED光源装置121は、主として配線層143が二層から構成される点と無機系白色絶縁層144を備える点とで第一実施形態のLED光源装置21と相違する。以下では、相違点を中心に説明し、共通する構成については説明を割愛する。
図21を参照しながら、LED光源装置121の構成を詳細に説明する。なお、図21は構造を説明するための模式図であり、本実施形態におけるLEDチップ146の配置を正確に示したものではない。
LED光源装置121は、実装基板141と、実装基板141の上面に塗布された無機系白色絶縁層142と、無機系白色絶縁層142の上面に塗布形成された配線層143と、無機系白色絶縁層144と、配線露出部145と、LEDチップ146と、透光性樹脂層147と、リフレクターブロック150とを備えている。
<<6th embodiment>>
The LED light source device 121 of the sixth embodiment differs from the LED light source device 21 of the first embodiment mainly in that the wiring layer 143 is composed of two layers and that the inorganic white insulating layer 144 is provided. Below, it demonstrates centering around difference, and abbreviate|omits description about a common structure.
The configuration of the LED light source device 121 will be described in detail with reference to FIG. Note that FIG. 21 is a schematic diagram for explaining the structure and does not accurately show the arrangement of the LED chips 146 in the present embodiment.
The LED light source device 121 includes a mounting substrate 141, an inorganic white insulating layer 142 coated on the upper surface of the mounting substrate 141, a wiring layer 143 coated on the upper surface of the inorganic white insulating layer 142, and an inorganic white insulating layer. The layer 144, the wiring exposed portion 145, the LED chip 146, the translucent resin layer 147, and the reflector block 150 are provided.

実装基板141は、第一実施形態の実装基板41と同じものである。
無機系白色絶縁層142は、白色無機顔料を除く組成は第一実施形態と同様であるが、反射効率向上のため、白色無機顔料に酸化チタン(TiO)を用いている。
The mounting board 141 is the same as the mounting board 41 of the first embodiment.
The composition of the inorganic white insulating layer 142 is the same as that of the first embodiment except for the white inorganic pigment, but titanium oxide (TiO 2 ) is used as the white inorganic pigment in order to improve the reflection efficiency.

配線層143は、図22に示すように、実装基板側に形成された第一の配線層1431と、第一の配線層1431の上に形成された第二の配線層1432とからなる。
第一の配線層1431は、無機系白色絶縁層142との密着性が良好な材料(例えば、導電性樹脂組成物)からなる配線層である。より詳細には、第一の配線層1431は、例えば、金ペーストや、導電性フィラーとして機能する金属粒子およびバインダー樹脂を含む金属ペーストを印刷等により無機系白色絶縁層142上に配線パターンをなして設け、加熱することで形成される。この金属ペーストに含まれる金属粒子は、通常の印刷回路、導電膜に使用されている材料が使用されるが、最も一般的なものは銀(Ag)の粒子である。金属粒子は、ナノサイズ金属粒子とミクロンサイズ金属粒子とを混合し、ミクロンサイズ金属粒子間の隅間をナノサイズ粒子が埋めることで抵抗値を下げるようにしてもよい。この金属ペーストに含まれるバインダー樹脂としては、例えば、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂が開示される。第一の配線層1431を構成するバインダー樹脂は、多孔質の無機系白色絶縁層142に浸み込み、硬化することによりアンカー効果が奏される。
As shown in FIG. 22, the wiring layer 143 includes a first wiring layer 1431 formed on the mounting substrate side and a second wiring layer 1432 formed on the first wiring layer 1431.
The first wiring layer 1431 is a wiring layer made of a material (for example, a conductive resin composition) having good adhesion to the inorganic white insulating layer 142. More specifically, the first wiring layer 1431 forms a wiring pattern on the inorganic white insulating layer 142 by, for example, printing a gold paste or a metal paste containing metal particles functioning as a conductive filler and a binder resin. It is formed by providing and heating. As the metal particles contained in this metal paste, the materials used for ordinary printed circuits and conductive films are used, but the most common one is silver (Ag) particles. The metal particles may be prepared by mixing nano-sized metal particles and micron-sized metal particles and filling the spaces between the micron-sized metal particles with the nano-sized particles to reduce the resistance value. As the binder resin contained in this metal paste, for example, a dicyclopentadiene type epoxy resin is disclosed. The binder resin forming the first wiring layer 1431 soaks into the porous inorganic white insulating layer 142 and is cured, so that an anchor effect is achieved.

第二の配線層1432は、第一の配線層1431よりも低抵抗の材料からなる配線層であり、例えば、ナノサイズ銀粒子を含む銀ペーストを印刷等により第一の配線層1431上に同じ配線パターンをなして設け、加熱することで形成される。第二の配線層1432を複数層により形成してもよい。 The second wiring layer 1432 is a wiring layer made of a material having a resistance lower than that of the first wiring layer 1431, and is the same on the first wiring layer 1431 by printing silver paste containing nano-sized silver particles, for example. It is formed by providing a wiring pattern and heating. The second wiring layer 1432 may be formed of a plurality of layers.

無機系白色絶縁層144は、配線層143の上に形成され、LEDチップ146からの発光を反射する反射層として機能する。無機系白色絶縁層144は、無機系白色絶縁層142と同様、白色無機顔料に酸化チタン(TiO)を用いた白色無機インクを第二の配線層1432の上に塗布、焼成して形成される。ソルダーレジスト層としても機能する無機系白色絶縁層144は、配線露出部145を露出するように塗布される。配線露出部145は、LEDチップ146のマウント部分およびワイヤボンド領域である。 The inorganic white insulating layer 144 is formed on the wiring layer 143 and functions as a reflective layer that reflects light emitted from the LED chip 146. Like the inorganic white insulating layer 142, the inorganic white insulating layer 144 is formed by applying a white inorganic ink using titanium oxide (TiO 2 ) as a white inorganic pigment on the second wiring layer 1432 and firing it. It The inorganic white insulating layer 144 which also functions as a solder resist layer is applied so as to expose the wiring exposed portion 145. The wiring exposed portion 145 is a mount portion of the LED chip 146 and a wire bond region.

LEDチップ146は、第一実施形態と同様のLEDベアチップであるが、一方の電極が裏面に設けられる構造を有する点で相違する。第一実施形態と同様、各LEDチップ146は各マイクロリフレクター151の範囲内に収まるように配置されるが、ワイヤボンディング領域が1箇所であるため、ワイヤボンディング領域が2箇所である第一実施形態と比べ、マイクロリフレクター151の底部開口(および上部開口)をより小径とすることが可能である。すなわち、第六実施形態では、第一実施形態と比べLEDチップ146の集積度を高めることが可能である。なお、両方の電極をフリップチップ接合することで、よりLEDチップの集積度を高める態様については、第八実施形態で後述する。 The LED chip 146 is an LED bare chip similar to that of the first embodiment, but is different in that it has a structure in which one electrode is provided on the back surface. Similar to the first embodiment, each LED chip 146 is arranged so as to fit within the range of each micro-reflector 151, but since there is one wire bonding area, there are two wire bonding areas. It is possible to make the bottom opening (and the top opening) of the micro-reflector 151 smaller than the above. That is, in the sixth embodiment, the integration degree of the LED chips 146 can be increased as compared with the first embodiment. A mode in which both electrodes are flip-chip bonded to increase the integration degree of the LED chip will be described later in the eighth embodiment.

透光性樹脂層147は、第一実施形態と同様であり、透明または蛍光体が混入された樹脂層である。 The translucent resin layer 147 is the same as in the first embodiment and is a resin layer in which transparent or phosphor is mixed.

以上に説明した第六実施形態のLED光源装置121によれば、第一実施形態と比べLEDチップ146の集積度を高めること、マイクロリフレクター151の底部開口および上部開口をより小径とすることが可能である。LEDチップ146の集積度を高めた場合には絶縁層の放熱性が問題となるが、第一実施形態で述べたとおり、無機系白色絶縁層142は肉薄に構成することができるので、ドーナツ化現象の問題は生じない。なお、無機系白色絶縁層142の放熱性能を向上させるために、上述した液材(白色無機インク)に無機材料からなる高熱伝導フィラー(例えば炭化ケイ素(SiC)にnmサイズのアルミナ膜をコートしたもの)を混入させてもよい。 According to the LED light source device 121 of the sixth embodiment described above, it is possible to increase the integration degree of the LED chips 146 and to make the bottom opening and the top opening of the micro-reflector 151 smaller than those of the first embodiment. Is. When the integration degree of the LED chips 146 is increased, the heat dissipation of the insulating layer becomes a problem, but as described in the first embodiment, since the inorganic white insulating layer 142 can be made thin, it becomes a donut. The problem of the phenomenon does not occur. In addition, in order to improve the heat dissipation performance of the inorganic white insulating layer 142, the above-mentioned liquid material (white inorganic ink) is coated with a high thermal conductive filler (for example, silicon carbide (SiC) with an alumina film of nm size. Stuff) may be mixed.

また、第六実施形態のLED光源装置121によれば、配線層143の二層配線構造により、多孔質である無機系白色絶縁層144との密着性を向上させ、LEDチップ146の発熱による高温環境下においても長期にわたり耐久性を確保することが可能である。さらに、配線層143の上にも無機系白色絶縁層144を設けているため、LEDチップ146から発せられた光の反射率が高まり、光量を高めることが可能である。 Further, according to the LED light source device 121 of the sixth embodiment, the two-layer wiring structure of the wiring layer 143 improves the adhesiveness with the porous inorganic white insulating layer 144, and the high temperature due to the heat generation of the LED chip 146. It is possible to ensure durability for a long period of time even in an environment. Furthermore, since the inorganic white insulating layer 144 is also provided on the wiring layer 143, the reflectance of the light emitted from the LED chip 146 is increased, and the light amount can be increased.

《第七実施形態》
第七実施形態のLED光源装置221は、リフレクターブロック250が、透光性樹脂層247の上に配置される点で第六実施形態のLED光源装置121と相違する。以下では、相違点を中心に説明し、共通する構成については説明を割愛する。
図23を参照しながら、LED光源装置221の構成を詳細に説明する。なお、図23は構造を説明するための模式図であり、本実施形態におけるLEDチップ246の配置を正確に示したものではない。
LED光源装置221は、実装基板241と、実装基板241の上面に塗布された無機系白色絶縁層242と、無機系白色絶縁層242の上面に塗布形成された配線層243と、無機系白色絶縁層244と、LEDチップ246と、透光性樹脂層247と、ダム材248と、リフレクターブロック250とを備えている。
<<Seventh Embodiment>>
The LED light source device 221 of the seventh embodiment is different from the LED light source device 121 of the sixth embodiment in that the reflector block 250 is arranged on the translucent resin layer 247. Below, it demonstrates centering around difference, and abbreviate|omits description about a common structure.
The configuration of the LED light source device 221 will be described in detail with reference to FIG. Note that FIG. 23 is a schematic diagram for explaining the structure, and does not accurately show the arrangement of the LED chips 246 in the present embodiment.
The LED light source device 221 includes a mounting substrate 241, an inorganic white insulating layer 242 applied on the upper surface of the mounting substrate 241, a wiring layer 243 applied on the upper surface of the inorganic white insulating layer 242, and an inorganic white insulating layer. The layer 244, the LED chip 246, the translucent resin layer 247, the dam material 248, and the reflector block 250 are provided.

実装基板241は、第六実施形態の実装基板141と同じものである。
無機系白色絶縁層242は、第六実施形態の無機系白色絶縁層142と同じものであり、無機系白色絶縁層244は、第六実施形態の無機系白色絶縁層144と同じものである。
The mounting board 241 is the same as the mounting board 141 of the sixth embodiment.
The inorganic white insulating layer 242 is the same as the inorganic white insulating layer 142 of the sixth embodiment, and the inorganic white insulating layer 244 is the same as the inorganic white insulating layer 144 of the sixth embodiment.

配線層243は、第六実施形態と同様、実装基板側に形成された第一の配線層と、第一の配線層の上に形成された第二の配線層とからなる。 The wiring layer 243 is composed of a first wiring layer formed on the mounting substrate side and a second wiring layer formed on the first wiring layer, as in the sixth embodiment.

LEDチップ246は、第六実施形態と同様のLEDベアチップであるが、一方の電極が裏面に設けられる構造を有している。ワイヤボンディング領域が1箇所であるため、ワイヤボンディング領域が2箇所である第一実施形態と比べ、マイクロリフレクター151の底部開口(および上部開口)をより小径とすることが可能である。 The LED chip 246 is an LED bare chip similar to that of the sixth embodiment, but has a structure in which one electrode is provided on the back surface. Since there is one wire bonding region, the bottom opening (and top opening) of the micro-reflector 151 can be made smaller in diameter than in the first embodiment in which there are two wire bonding regions.

ダム材248は、LEDチップ246の実装領域の外周を囲んで形成され、例えば、白色フィラー含有樹脂により構成される。ダム材248の表面には光反射性が付与され、LEDチップ246より発された光を反射する。 The dam material 248 is formed so as to surround the outer periphery of the mounting region of the LED chip 246, and is made of, for example, a white filler-containing resin. The surface of the dam material 248 is provided with light reflectivity and reflects the light emitted from the LED chip 246.

リフレクターブロック250は、マイクロリフレクター251の底部開口の中心がLEDチップ246の中心の真上にくるように配置される。なお、図23では、リフレクターブロック250が、ダム材248および透光性樹脂層247を覆うように配置されているが、透光性樹脂層247の上部にリフレクターブロック250を配置するようにしてもよい。 The reflector block 250 is arranged such that the center of the bottom opening of the micro-reflector 251 is directly above the center of the LED chip 246. In FIG. 23, the reflector block 250 is arranged so as to cover the dam material 248 and the transparent resin layer 247. However, even if the reflector block 250 is arranged above the transparent resin layer 247. Good.

第七実施形態では、マイクロリフレクター251が透光性樹脂層247の上方に配置されるため、LEDチップ246の配線の自由度が高く、LEDチップ246の集積度を高めることが可能である。すなわち、マイクロリフレクター251のピッチ直径とする円の範囲内(以下、「配線可能領域」という場合がある)でワイヤボンディング領域を設定できるので、LEDチップ246の集積度を高めることが可能である。 In the seventh embodiment, since the micro-reflector 251 is arranged above the translucent resin layer 247, the flexibility of wiring of the LED chip 246 is high and the integration degree of the LED chip 246 can be increased. That is, since the wire bonding region can be set within the range of the circle having the pitch diameter of the micro reflector 251 (hereinafter, may be referred to as “wiring possible region”), the integration degree of the LED chips 246 can be increased.

マイクロリフレクター251の上部開口の間隔が大きくなるほど配線可能領域の直径は大きくなる。図23の例では、配線可能領域は、マイクロリフレクター壁251aの中心を通る二本の鉛直線A―A'の範囲となる。 The larger the distance between the upper openings of the micro reflectors 251, the larger the diameter of the wirable region. In the example of FIG. 23, the wirable region is a range of two vertical lines AA′ passing through the center of the micro reflector wall 251a.

図24(a)、図25(a)はマイクロブロック250の構成例である。
図24(a)のマイクロブロック250は、25個のマイクロリフレクター251が、縦方向に3.5mm、横方向に3.05mmのピッチで千鳥状に5×5個設けられており、外形サイズは22×26×t4.8mmである。
図25(a)のマイクロブロック250は、42個のマイクロリフレクター251が、縦方向に3.5mm、横方向に3.05mmのピッチで千鳥状に7×6個設けられており、外形サイズは22×26×t4.8mmである。
各マイクロリフレクター251は、図24(a)および図25(a)のいずれも同一であり、それぞれ直径1.48mmの円の底部開口および直径3.1mmの円の上部開口を有している。
24A and 25A are examples of the configuration of the microblock 250.
In the microblock 250 of FIG. 24A, 25 microreflectors 251 are provided in a staggered pattern of 5×5 at a pitch of 3.5 mm in the vertical direction and 3.05 mm in the horizontal direction, and the external size is 22. It is ×26×t4.8 mm.
In the microblock 250 of FIG. 25A, 42 microreflectors 251 are provided in a staggered 7×6 pattern with a pitch of 3.5 mm in the vertical direction and 3.05 mm in the horizontal direction, and the external size is 22. It is ×26×t4.8 mm.
Each micro-reflector 251 is the same in both FIG. 24A and FIG. 25A, and has a circular bottom opening with a diameter of 1.48 mm and a circular top opening with a diameter of 3.1 mm, respectively.

図24(a)のマイクロブロックの250場合、各配線可能領域の和は、図24(b)の斜線でハッチングした領域であり、マイクロリフレクター251の上部開口の和よりも広い。図25(a)のマイクロブロック250も同様である。このように、同一形状のマイクロリフレクターが等ピッチで配置されている場合、各配線可能領域は互いに外接する同一サイズの円となる。 In the case of the microblock 250 of FIG. 24A, the sum of the wirable areas is the hatched area in FIG. 24B, which is wider than the sum of the upper openings of the micro reflector 251. The same applies to the microblock 250 shown in FIG. In this way, when the micro-reflectors having the same shape are arranged at equal pitches, the wirable areas are circles of the same size that circumscribe each other.

LEDチップ246と配線層243の電気接続は、配線可能領域内でワイヤボンド接続によって行うことができる。ここで、ワイヤが、マイクロリフレクターの上部開口の範囲を越え、マイクロリフレクター壁の下方で電気接続されると、ワイヤが隣接するLEDチップ246の光を遮光したりする恐れがあるため、ワイヤボンドはマイクロリフレクターの上部開口の範囲内で行うことが好ましい。言い換えれば、LEDチップ246と配線層243は、当該LEDチップ246が配置されるマイクロリフレクター251の上部開口の範囲内で結線されることが好ましく、当該LEDチップ246が配置されるマイクロリフレクター251の底部開口の範囲内で結線されることが更に好ましい。図23の例では、二本の鉛直線B−B'の範囲がマイクロリフレクター251の底部開口の範囲内となる。 The electrical connection between the LED chip 246 and the wiring layer 243 can be made by wire bond connection within the wirable area. Here, if the wire exceeds the range of the upper opening of the micro-reflector and is electrically connected below the wall of the micro-reflector, the wire may block the light of the adjacent LED chip 246. Preference is given to working within the upper opening of the micro-reflector. In other words, the LED chip 246 and the wiring layer 243 are preferably connected within the range of the upper opening of the micro-reflector 251 in which the LED chip 246 is arranged, and the bottom of the micro-reflector 251 in which the LED chip 246 is arranged. It is more preferable that the wires are connected within the range of the opening. In the example of FIG. 23, the range of the two vertical lines BB′ is within the range of the bottom opening of the micro reflector 251.

第七実施形態のLED光源装置221によれば、リフレクターブロック250が、透光性樹脂層247を形成した後に取り付けられるため、製造が容易となる。また、配線可能領域が広いので、マイクロリフレクター251を小型化・高密度化することができ、ひいてはリフレクターブロック250を小型化することが可能となる。 According to the LED light source device 221 of the seventh embodiment, the reflector block 250 is attached after the translucent resin layer 247 is formed, which facilitates manufacturing. Further, since the wirable area is wide, the micro reflector 251 can be downsized and the density can be increased, and the reflector block 250 can be downsized.

《第八実施形態》
第八実施形態のLED光源装置321は、LEDチップ346が、配線層343にフリップチップ接合される点で第六実施形態のLED光源装置121と相違する。以下では、相違点を中心に説明し、共通する構成については説明を割愛する。
図26を参照しながら、LED光源装置321の構成を詳細に説明する。なお、図26は構造を説明するための模式図であり、本実施形態におけるLEDチップ346の配置を正確に示したものではない。
<<Eighth Embodiment>>
The LED light source device 321 of the eighth embodiment differs from the LED light source device 121 of the sixth embodiment in that the LED chip 346 is flip-chip bonded to the wiring layer 343. Below, it demonstrates centering around difference, and abbreviate|omits description about a common structure.
The configuration of the LED light source device 321 will be described in detail with reference to FIG. Note that FIG. 26 is a schematic diagram for explaining the structure, and does not accurately show the arrangement of the LED chips 346 in this embodiment.

LEDチップ346と配線層343は、例えば金や銀を主成分とするバンプ349でフリップチップ接合され、あるいは異方性導電フィルム(通称:ACF)を用いて接続される。これにより、ワイヤボンドのための領域を必要としないため、LEDチップ346を高密度に実装することができる。フリップチップ接合は、例えば、メッキ等によりLEDチップ346上にバンプ349を形成し、配線層343にマウントした後、裏面346B側からLEDチップ346を熱圧着することにより行われる。 The LED chip 346 and the wiring layer 343 are flip-chip bonded by, for example, bumps 349 containing gold or silver as a main component, or are connected by using an anisotropic conductive film (common name: ACF). As a result, the area for wire bonding is not required, so that the LED chips 346 can be mounted at high density. The flip chip bonding is performed, for example, by forming bumps 349 on the LED chips 346 by plating, mounting the bumps 349 on the wiring layer 343, and then thermocompression bonding the LED chips 346 from the back surface 346B side.

LEDチップ346は上面が発光面となっているため、フリップチップ接合に用いられるバンプ349を補強するため、バンプ349の周囲にはエポキシ材料等のアンダーフィル材を用いてもよい。なお、上述のACFを用いる場合は、ACF自体がアンダーフィル材の役割を奏するので、アンダーフィルは不要である。 Since the upper surface of the LED chip 346 is a light emitting surface, an underfill material such as an epoxy material may be used around the bumps 349 to reinforce the bumps 349 used for flip chip bonding. When the above-mentioned ACF is used, the ACF itself plays the role of an underfill material, so that underfilling is unnecessary.

第八実施形態のLED光源装置321によれば、ワイヤボンドのための領域が不要となるので、マイクロリフレクター351を小型化・高密度化することができ、ひいてはリフレクターブロック350を小型化することが可能となる。 According to the LED light source device 321 of the eighth embodiment, the area for wire bonding is unnecessary, so that the micro-reflector 351 can be miniaturized and densified, and consequently the reflector block 350 can be miniaturized. It will be possible.

《第九実施形態》
第九実施形態のLED光源装置は、UV硬化型インク硬化用やUV殺菌用の紫外光を発するLED光源装置に関する。第九実施形態のLED光源装置は、複数のCOBを複数個一列に並べて構成される。
第九実施形態のLED光源装置は、図27に示す実装基板441にLEDチップやリフレクターブロック等を実装して1つの単位光源421とし、図28のようにモジュール基板460上に10個の単位光源421a〜jを並べて構成される。なお、図28において、10個の単位光源421a〜jに実装したLEDチップやリフレクターブロック等は省略されており、実装基板およびモジュール基板460のみが図示されている。
<<Ninth Embodiment>>
The LED light source device of the ninth embodiment relates to an LED light source device that emits ultraviolet light for curing UV curable ink and UV sterilization. The LED light source device of the ninth embodiment is configured by arranging a plurality of COBs in a line.
In the LED light source device of the ninth embodiment, an LED chip, a reflector block, etc. are mounted on a mounting substrate 441 shown in FIG. 27 to form one unit light source 421, and as shown in FIG. 28, ten unit light sources are arranged on a module substrate 460. 421a-j are arranged side by side. Note that, in FIG. 28, the LED chips, the reflector blocks, and the like mounted on the ten unit light sources 421a to 421j are omitted, and only the mounting substrate and the module substrate 460 are illustrated.

第九実施形態のLED光源装置に用いられる単位光源421は、LEDチップおよび無機系白色絶縁層に用いられる白色無機顔料と透明樹脂層を除き、第六実施形態のLED光源装置121と同様の構成をなしている。以下では、相違点を中心に説明し、共通する構成については説明を割愛する。 The unit light source 421 used in the LED light source device of the ninth embodiment has the same configuration as the LED light source device 121 of the sixth embodiment except for the white inorganic pigment and the transparent resin layer used in the LED chip and the inorganic white insulating layer. Is playing. Below, it demonstrates centering around difference, and abbreviate|omits description about a common structure.

第九実施形態の単位光源421の構成を詳細に説明する。単位光源421の構成は図26と同様であり、実装基板441と、実装基板441の上面に塗布された無機系白色絶縁層と、無機系白色絶縁層の上面に塗布形成された配線層と、配線層上に形成された無機系白色絶縁層と、LEDチップと、リフレクターブロックとを備えている。ダム材あるいは石英ガラス封止のための接着枠は図示していないが、これらの材料として反射材として用いているアルミナの白色無機顔料を用いても良い。また第九実施形態では第六実施形態と異なり、透明樹脂層は設け無くても良いが、チップを保護するためにモジュール全体を一括して、石英ガラス等でカバーすることが好ましい。単位光源のサイズは50×30mmであり、モジュール基板460上に単位光源421a〜jの長辺を隣り合うように10個並べたときのサイズは50×300mmである。 The configuration of the unit light source 421 of the ninth embodiment will be described in detail. The configuration of the unit light source 421 is the same as that of FIG. 26, and includes a mounting substrate 441, an inorganic white insulating layer applied on the upper surface of the mounting substrate 441, and a wiring layer applied on the upper surface of the inorganic white insulating layer. It includes an inorganic white insulating layer formed on the wiring layer, an LED chip, and a reflector block. Although a dam material or an adhesive frame for sealing quartz glass is not shown, a white inorganic pigment of alumina used as a reflecting material may be used as these materials. Further, unlike the sixth embodiment, the transparent resin layer may not be provided in the ninth embodiment, but it is preferable that the entire module is collectively covered with quartz glass or the like to protect the chip. The size of the unit light source is 50×30 mm, and the size when 10 long sides of the unit light sources 421a to 421a are arranged adjacent to each other on the module substrate 460 is 50×300 mm.

実装基板441は、第六実施形態の実装基板141と同じものである。
無機系白色絶縁層は、白色無機顔料を除く組成は第一実施形態と同様であるが、紫外線に対する反射率の高さから、白色無機顔料にアルミナを用いている。
配線層は、第六実施形態の配線層143と同様、実装基板側に形成された第一の配線層と、第一の配線層の上に形成された第二の配線層とからなる。
配線層上にある無機系白色絶縁層は、図27に示す電源電極4431、配線露出部4432、4433を除いた領域に塗布され、第六実施形態と同様、配線層の絶縁およびLEDチップからの発光を反射する反射層として機能する。
電源電極4431は、外部の電源装置に接続され単位光源に電源を供給する。
配線露出部4432には、LEDチップがマウントされる。第六実施形態と同様にLEDチップの裏面(配線層側)に電極を設け、フリップチップ接合することによって、LEDチップと配線層を電気接続することもできる。
配線開口部4433は、配線層がLEDチップとワイヤボンド接続される箇所である。
The mounting board 441 is the same as the mounting board 141 of the sixth embodiment.
The composition of the inorganic white insulating layer is the same as that of the first embodiment except for the white inorganic pigment, but alumina is used as the white inorganic pigment because of its high reflectance against ultraviolet rays.
Similar to the wiring layer 143 of the sixth embodiment, the wiring layer includes a first wiring layer formed on the mounting substrate side and a second wiring layer formed on the first wiring layer.
The inorganic white insulating layer on the wiring layer is applied to the region excluding the power electrode 4431 and the wiring exposed portions 4432 and 4433 shown in FIG. 27, and the insulation of the wiring layer and the LED chip from the LED chip are performed as in the sixth embodiment. It functions as a reflective layer that reflects emitted light.
The power supply electrode 4431 is connected to an external power supply device and supplies power to the unit light source.
An LED chip is mounted on the wiring exposed portion 4432. It is also possible to electrically connect the LED chip and the wiring layer by providing an electrode on the back surface (wiring layer side) of the LED chip and performing flip-chip bonding as in the sixth embodiment.
The wiring opening 4433 is a portion where the wiring layer is wire-bonded to the LED chip.

LEDチップは、第六実施形態と同様、ワイヤボンディングと裏面配線を使用するタイプのLEDベアチップであり、例えば、窒化ガリウム系のLEDチップであり、UV領域に発光波長を有する。詳細な発光波長の領域としては、UV硬化型インク硬化用にはUV−A領域、UV殺菌用にはUV−C領域が開示される。具体的な波長は、例えば、UV硬化型インク硬化用として365nm、UV殺菌用として260nmの波長が開示される。LEDチップの出力角度は、例えば、配向150°Lambertianである。 Similar to the sixth embodiment, the LED chip is an LED bare chip of a type that uses wire bonding and back wiring, for example, a gallium nitride-based LED chip, and has an emission wavelength in the UV region. As a detailed emission wavelength region, a UV-A region is disclosed for curing a UV curable ink, and a UV-C region is disclosed for UV sterilization. As specific wavelengths, for example, a wavelength of 365 nm for UV curable ink curing and a wavelength of 260 nm for UV sterilization are disclosed. The output angle of the LED chip is, for example, an orientation of 150° Lambertian.

LEDチップは、1つの単位光源421に対し、100個実装される。100個のLEDチップは、図27に示す配線開口部4432の位置に、縦3.8mm、横3mmのピッチで10×10個の千鳥配置状に実装される。LEDチップのサイズは、1.05×1.05×0.11mmである。UV光源の場合は、所望の紫外線強度を実現するべく、縦5mm、横5mmピッチ以下とすることが好ましく、更に好ましくは、縦4.25mm、横3.7mmピッチ以下とする。紫外線強度の観点からはピッチは狭いほど好ましいが、最終的には、縦横5mmピッチ以下を満たす範囲で、リフレクターブロックの製造容易性とのトレードオフで最適なピッチを決定する。
第九実施形態のLED光源装置は、10個の単位光源421a〜jで構成されるため、用いられるLEDチップの総数は1000個である。
100 LED chips are mounted on one unit light source 421. The 100 LED chips are mounted in a staggered arrangement of 10×10 at a pitch of 3.8 mm long and 3 mm wide at the position of the wiring opening 4432 shown in FIG. The size of the LED chip is 1.05×1.05×0.11 mm. In the case of a UV light source, in order to achieve a desired ultraviolet intensity, the vertical pitch is preferably 5 mm and the horizontal pitch is 5 mm or less, more preferably the vertical pitch is 4.25 mm and the horizontal pitch is 3.7 mm or less. From the viewpoint of ultraviolet intensity, the narrower the pitch, the more preferable. However, finally, the optimum pitch is determined in the range of satisfying the pitch of 5 mm or less in the vertical and horizontal directions in consideration of the ease of manufacturing the reflector block.
Since the LED light source device of the ninth embodiment is composed of 10 unit light sources 421a to 421j, the total number of LED chips used is 1000.

リフレクターブロックは、第六実施形態のリフレクターブロック150と同様の構成であり、マイクロリフレクターの配列は、図24(a)の5×5の千鳥状配列を10×10の千鳥状配列に拡張したものとなっている。マイクロリフレクターの大きさは、上部開口がφ3.9mm、底部開口がφ1.5mm、高さが3.7mmである。 The reflector block has the same configuration as the reflector block 150 of the sixth embodiment, and the array of the micro reflectors is obtained by expanding the 5×5 staggered array of FIG. 24(a) to a 10×10 staggered array. Has become. The size of the micro-reflector is such that the top opening is 3.9 mm, the bottom opening is 1.5 mm, and the height is 3.7 mm.

リフレクターブロックに透光性樹脂層は通常は設けないが、透光性樹脂層で封入する場合は、UV領域の波長に適した蛍光体を適宜選択する。 The translucent resin layer is not usually provided on the reflector block, but when encapsulating with the translucent resin layer, a phosphor suitable for the wavelength in the UV region is appropriately selected.

第九実施形態のLED光源装置の性能を検証すべく、リフレクターブロックの有無における、受光面の紫外光の分布を求めるシミュレーションを実施した。
解析する光線数は1つのLEDチップあたり10万本(合計で1億本)とし、受光面のサイズは250×500mmとした。
In order to verify the performance of the LED light source device of the ninth embodiment, a simulation for obtaining the distribution of ultraviolet light on the light receiving surface with or without the reflector block was performed.
The number of rays to be analyzed was 100,000 per LED chip (100 million in total), and the size of the light receiving surface was 250×500 mm.

ところで、紫外線照射としてのLED光源装置に対し、下記の理由等から、受光面との距離が離れていても紫外線強度を維持したいというニーズが存在する。
(1)UV硬化型インクの硬化用途の対象である印刷紙は、大型の場合、たわみが生じやすく、受光面を離して照射する必要がある。
(2)UV殺菌用途としては、対象物に汎用性を持たせるために受光面を離して照射する必要がある。
このため、受光面の距離を40〜85mmの間で変えた条件にてシミュレーションを実施し、紫外線強度を検証した。
By the way, there is a need for an LED light source device for ultraviolet ray irradiation to maintain the ultraviolet ray intensity even if the distance from the light receiving surface is large, for the following reasons.
(1) When the printing paper, which is a target for curing the UV curable ink, is large in size, it is likely to be bent, and it is necessary to irradiate the light receiving surface with the light receiving surface separated.
(2) For UV sterilization, it is necessary to separate the light-receiving surfaces for irradiation in order to make the object versatile.
Therefore, the simulation was performed under the condition that the distance of the light receiving surface was changed within the range of 40 to 85 mm to verify the ultraviolet intensity.

図29は、受光面の距離が(a)40mm、(b)60mm、(c)85mmにおける紫外線強度分布のシミュレーションの結果である。(a)、(b)、(c)それぞれの表において真ん中の列は第九実施形態のLED光源装置からリフレクターブロックを除いたモデル(表中、「リフレクタなし」と記載)の結果を、右側の列は第九実施形態のLED光源装置のモデル(表中、「リフレクタあり」と記載)の結果を示す。結果の項目は、受光面における紫外線強度分布(表中、「面分布」と記載)、受光面の中心線に沿った紫外線強度のプロット(表中、「断面」と記載)、受光面全体の照度(表中、「照度」と記載)である。 FIG. 29 shows the results of the simulation of the ultraviolet intensity distribution when the light receiving surface distances are (a) 40 mm, (b) 60 mm, and (c) 85 mm. In each of the tables (a), (b), and (c), the middle column shows the result of the model in which the reflector block is removed from the LED light source device of the ninth embodiment (in the table, described as "no reflector") on the right side. The column of shows the result of the model of the LED light source device of the ninth embodiment (described as "with reflector" in the table). The items of the result are the ultraviolet intensity distribution on the light receiving surface (indicated as "area distribution" in the table), the plot of ultraviolet intensity along the center line of the light receiving surface (indicated as "cross section" in the table), and Illuminance (indicated as "illuminance" in the table).

(a)の「面分布」と「断面」の行を見ると分かるように、リフレクターブロックがある場合は、ない場合に比べて紫外線が受光面中心に集中し、紫外線の分布が狭くなり、ピークが2倍程度になっていることが分かる。
リフレクターブロックがある場合、ない場合に比べて紫外線が受光面中心に集中し、紫外線の分布が狭くなる傾向は(b)、(c)においても同様であった。
リフレクターブロックがない場合に対するリフレクターブロックがある場合のピークの比率は、(b)が2.2倍程度、(c)が2.5倍程度であった。
As you can see from the lines of “Area distribution” and “Cross section” in (a), when there is a reflector block, ultraviolet rays are concentrated at the center of the light receiving surface, and the distribution of ultraviolet rays becomes narrower than when there is no reflector block. It can be seen that is about double.
In the cases where the reflector block was provided, the tendency that the ultraviolet rays were concentrated at the center of the light receiving surface and the distribution of the ultraviolet rays was narrower was the same in the cases (b) and (c) as compared with the case without the reflector block.
The peak ratios in the case where the reflector block was provided to the case where the reflector block was not provided were about 2.2 times in (b) and about 2.5 times in (c).

(a)〜(c)のシミュレーション結果から、リフレクターブロックがある場合では、リフレクターブロックがない場合に対して、紫外線の分布が狭くなり、2〜2.5倍のピーク強度が得られることが確認された。また、受光面の距離が長くなるほど、リフレクターブロックがない場合に対するリフレクターブロックがある場合のピーク強度の比率は大きくなることが確認された。 From the simulation results of (a) to (c), it was confirmed that in the case where the reflector block was provided, the distribution of ultraviolet rays became narrower and a peak intensity of 2 to 2.5 times was obtained as compared with the case where the reflector block was not provided. Was done. It was also confirmed that the longer the distance of the light receiving surface, the larger the ratio of the peak intensity in the case where the reflector block is present to the case where the reflector block is not present.

第九実施形態のLED光源装置によれば、リフレクターブロックを用いているため、光源と受光面の距離が離れていても紫外線強度を維持することができ、光源から離して使用するUV硬化やUV殺菌の用途に適しているといえる。 According to the LED light source device of the ninth embodiment, since the reflector block is used, the UV intensity can be maintained even if the distance between the light source and the light receiving surface is large, and UV curing or UV that is used away from the light source can be used. It can be said that it is suitable for sterilization applications.

以上、本開示にて幾つかの実施形態を単に例示として詳細に説明したが、本発明の新規な教示及び有利な効果から実質的に逸脱せずに、その実施の形態には多くの改変例が可能である。 While some embodiments have been described in detail in the present disclosure as merely examples, many modifications of the embodiments are possible without substantially departing from the novel teachings and advantageous effects of the invention. Is possible.

本発明のLED光源装置は、遠くまで出力を有効に使いたい赤外線照明(例えば、赤外線カメラ用)、UV印刷/UV硬化/UV露光用光源、ヘッドランプに好適である。特に離れた対象物に、より多くの出力を与えたい赤外線照明やUV硬化(紫外線硬化型シート等の効果作業等)の用途において効果が大きい(これらのモジュール構成については、第九実施形態を参照)。
更に、赤外線照明で本モジュールを適用した場合は、今まで実現できなかった高出力で小型化(ハンディ)も可能となり、個人ユースのセキュリティ装置(例えば、携帯電話に簡単に取り付け、暗闇での周囲の観察チェックが可能となる)や、車載取付用としての利用も可能になる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The LED light source device of the present invention is suitable for infrared illumination (for infrared cameras, for example), a UV printing/UV curing/UV exposure light source, and a headlamp, for which output can be effectively used to a long distance. Especially, the effect is great in the application of infrared illumination or UV curing (effect work such as UV curing type sheet etc.) where it is desired to give more output to a distant object. (For these module configurations, refer to the ninth embodiment. ).
Furthermore, if this module is applied to infrared lighting, it will be possible to achieve high output and downsizing (handy) that could not be realized until now, and security devices for personal use (for example, easy attachment to mobile phones, surrounding in the dark). It is also possible to use it for on-vehicle installation.

21 LED光源装置
22 コリメーターレンズ
23 液晶ライトバルブ
31 ダイクロイックプリズム
32 投射光学系
41 実装基板
42 無機系白色絶縁層(基板反射層)
43 配線層
44 絶縁層
45 載置部
46 LEDチップ
47 透光性樹脂層
48 マイクロレンズ
50 リフレクターブロック
51 マイクロリフレクター
52 反射層(反射面)
53 外枠部
54 仕切枠
60 リフレクターブロック
61 マイクロリフレクター
62 底部開口
63 小径胴部
64 第一内周面
65 第二内周面
66 第三内周面
67 第四内周面
68 上部開口
71 LED光源装置
72 リフレクターブロック
73 マイクロリフレクター
74 外部リフレクター
80 25mm角検知器
91 マイクロリフレクター(第四実施形態)
92 マイクロリフレクター(比較例1)
100 リフレクター
110 公知のLED光源装置
111 集光レンズ
111a 凸レンズ
111b 胴部
111c 凸レンズ
112 集光レンズ
112a 凸レンズ
112b 胴部
113 LEDチップ
114 実装基板
121 LED光源装置
141 実装基板
142 無機系白色絶縁層(基板反射層)
143 配線層
1431 第一の配線層
1432 第二の配線層
144 絶縁層
146 LEDチップ
147 透光性樹脂層
150 リフレクターブロック
151 マイクロリフレクター
221 LED光源装置
241 実装基板
242 無機系白色絶縁層(基板反射層)
243 配線層
244 絶縁層
246 LEDチップ
247 透光性樹脂層
248 ダム材
250 リフレクターブロック
251 マイクロリフレクター
251a マイクロリフレクター壁
321 LED光源装置
341 実装基板
342 無機系白色絶縁層(基板反射層)
343 配線層
344 絶縁層
346 LEDチップ
346A 表面
346B 裏面
347 透光性樹脂層
349 バンプ
350 リフレクターブロック
351 マイクロリフレクター
441 実装基板
421 単位光源
421a〜j 単位光源
460 モジュール基板
L 投射光
21 LED Light Source Device 22 Collimator Lens 23 Liquid Crystal Light Valve 31 Dichroic Prism 32 Projection Optical System 41 Mounting Substrate 42 Inorganic White Insulating Layer (Substrate Reflecting Layer)
43 wiring layer 44 insulating layer 45 mounting portion 46 LED chip 47 translucent resin layer 48 microlens 50 reflector block 51 microreflector 52 reflection layer (reflection surface)
53 Outer Frame 54 Partition Frame 60 Reflector Block 61 Micro Reflector 62 Bottom Opening 63 Small Diameter Body 64 First Inner Surface 65 Second Inner Surface 66 Third Inner Surface 67 Fourth Inner Surface 68 Upper Opening 71 LED Light Source Device 72 Reflector block 73 Micro reflector 74 External reflector 80 25 mm square detector 91 Micro reflector (fourth embodiment)
92 Micro Reflector (Comparative Example 1)
100 reflector 110 publicly known LED light source device 111 condensing lens 111a convex lens 111b barrel 111c convex lens 112 condensing lens 112a convex lens 112b barrel 113 LED chip 114 mounting substrate 121 LED light source device 141 mounting substrate 142 inorganic white insulating layer (substrate reflection) layer)
143 wiring layer 1431 first wiring layer 1432 second wiring layer 144 insulating layer 146 LED chip 147 translucent resin layer 150 reflector block 151 micro reflector 221 LED light source device 241 mounting substrate 242 inorganic white insulating layer (substrate reflecting layer) )
243 Wiring layer 244 Insulating layer 246 LED chip 247 Translucent resin layer 248 Dam material 250 Reflector block 251 Micro reflector 251a Micro reflector wall 321 LED light source device 341 Mounting substrate 342 Inorganic white insulating layer (substrate reflecting layer)
343 Wiring layer 344 Insulating layer 346 LED chip 346A Front surface 346B Back surface 347 Translucent resin layer 349 Bump 350 Reflector block 351 Micro reflector 441 Mounting board 421 Unit light source 421a-j Unit light source 460 Module board L Projected light

Claims (19)

少なくとも表面が金属である実装基板と、
前記実装基板の表面に形成された第一の絶縁層と、
前記第一の絶縁層の上層として形成された配線層と、
実装基板上にマトリックス状に表面実装された、同一仕様である多数個のLEDチップと、を備えたLED光源装置において、
前記LEDチップと同数のマイクロリフレクターを有するリフレクターブロックを備え、
前記マイクロリフレクターが、底部開口と底部開口よりも大径の上部開口とを有し、
前記第一の絶縁層が、ナノ粒子化されたSiO及び白色無機顔料を含む液材を塗布し、加熱してなる多孔質の無機系白色絶縁層により構成されること、
前記配線層が、前記多孔質の無機系白色絶縁層に染み込み硬化する樹脂および金属粉末を含有する金属ペーストを塗布し、加熱して形成された第一の導電層と、第一の導電層の上面に印刷により配線パターンをなして設け、加熱して形成された第一の導電層よりも肉厚かつ低抵抗の材料からなる第二の導電層とを備えて構成されていることを特徴とするLED光源装置。
A mounting board whose surface is at least a metal;
A first insulating layer formed on the surface of the mounting substrate,
A wiring layer formed as an upper layer of the first insulating layer,
An LED light source device comprising a plurality of LED chips of the same specifications, which are surface-mounted in a matrix on a mounting substrate,
A reflector block having the same number of micro-reflectors as the LED chips,
The micro-reflector has a bottom opening and an upper opening having a diameter larger than that of the bottom opening,
The first insulating layer is composed of a porous inorganic white insulating layer formed by applying a liquid material containing nanoparticulate SiO 2 and a white inorganic pigment and heating the same.
The wiring layer, a first conductive layer formed by applying a metal paste containing a resin and a metal powder that is impregnated and cured into the porous inorganic white insulating layer and heated, and a first conductive layer A wiring pattern is formed on the upper surface by printing, and a second conductive layer made of a material having a thickness and a resistance lower than that of the first conductive layer formed by heating is provided. LED light source device.
前記配線層の上層として反射層として機能する第二の絶縁層が、前記配線層を露出させる露出部を残すように形成されていることを特徴とする請求項1に記載のLED光源装置。 The LED light source device according to claim 1, wherein a second insulating layer that functions as a reflection layer as an upper layer of the wiring layer is formed so as to leave an exposed portion that exposes the wiring layer. 前記第二の導電層が、銀ペーストを印刷し、加熱して形成されること、
前記第二の絶縁層が、ナノ粒子化されたSiO及び白色無機顔料を含む液材を塗布し、加熱してなる多孔質の無機系白色絶縁層により構成されることを特徴とする請求項2に記載のLED光源装置。
The second conductive layer is formed by printing a silver paste and heating it.
The second insulating layer is composed of a porous inorganic white insulating layer formed by applying a liquid material containing nano-sized SiO 2 and a white inorganic pigment and heating the liquid material. 2. The LED light source device according to item 2.
前記マイクロリフレクターの上部開口が、底部開口に対し70〜85°で拡径されており、底部開口と上部開口との距離が4〜8mmであることを特徴とする請求項2または3に記載のLED光源装置。 The upper opening of the micro-reflector is expanded by 70 to 85° with respect to the bottom opening, and the distance between the bottom opening and the top opening is 4 to 8 mm. LED light source device. 前記マイクロリフレクターが千鳥配置されていることを特徴とする請求項4に記載のLED光源装置。 LED light source device according to claim 4, wherein said micro-reflectors are arranged in a zigzag manner. 配光角度が30度以下であり、全光束値が500ルーメン以上であり、かつ、プロジェクター用であることを特徴とする請求項2ないしのいずれかに記載のLED光源装置。 Light distribution angle is 30 degrees, and the total flux value of 500 lumens or more, and, LED light source device according to any one of claims 2 to 5, characterized in that a projector. 前記LEDチップの上面視形状が実質正方形であり、最大定格電流300mA以上であることを特徴とする請求項に記載のLED光源装置。 The LED light source device according to claim 6 , wherein the LED chip has a substantially square top view shape and a maximum rated current of 300 mA or more. 前記リフレクターブロックが一体成形された樹脂材料により構成され、
前記マイクロリフレクターの内周面に、金属材料からなる反射層が形成されていることを特徴とする請求項に記載のLED光源装置。
The reflector block is made of an integrally molded resin material,
The LED light source device according to claim 7 , wherein a reflective layer made of a metal material is formed on an inner peripheral surface of the micro reflector.
前記リフレクターブロックの心材に金属、外周部に樹脂が一体成形され、前記マイクロリフレクターの内周面に、金属材料からなる反射層が形成されていることを特徴とする請求項に記載のLED光源装置。 8. The LED light source according to claim 7 , wherein the core material of the reflector block is integrally formed of metal and the outer peripheral portion of the resin is integrally molded, and the reflective layer made of a metal material is formed on the inner peripheral surface of the micro reflector. apparatus. 前記マイクロリフレクターが、上部開口と、前記LEDチップが近傍に配置される底部開口と、反射面とを備え、
前記反射面が、底部開口側に位置し、前記LEDチップからの照射光を中心軸側に集光するよう作用する第一の内周面と、第一の内周面よりも上部開口側に位置し且つ中心軸に対する角度が狭い第二の内周面と、第二の内周面よりも上部開口側に位置し且つ中心軸に対する角度が狭い第三の内周面とを備えて構成されることを特徴とする請求項ないしのいずれかに記載のLED光源装置。
The micro-reflector includes a top opening, a bottom opening in which the LED chip is disposed in the vicinity, and a reflecting surface,
The reflection surface is located on the bottom opening side, and is located on the upper opening side with respect to the first inner peripheral surface that acts to collect the irradiation light from the LED chip on the central axis side. A second inner peripheral surface that is located and has a narrow angle to the central axis; and a third inner peripheral surface that is located closer to the upper opening than the second inner peripheral surface and that has a narrow angle to the central axis. 6 claims, characterized in Rukoto to LED light source device according to any one of 9.
前記各内周面の断面形状が、直線状であることを特徴とする請求項10に記載のLED光源装置。 The LED light source device according to claim 10 , wherein the cross-sectional shape of each inner peripheral surface is linear. 赤色光用LED光源装置と、前記赤色光用LED光源装置から射出される光を変調する赤色光用透過型液晶パネルと、
緑色光用LED光源装置と、前記緑色光用LED光源装置から射出される光を変調する緑色光用透過型液晶パネルと、
青色光用LED光源装置と、前記赤色光用LED光源装置から射出される光を変調する赤色光用透過型液晶パネルと、
赤色光、緑色光および青色光を合成するダイクロイックプリズムと、
ダイクロイックプリズムからの合成光を投写する投写光学系と、を備えたプロジェクターにおいて、
前記赤色光用LED光源装置、前記緑色光用LED光源装置および前記青色光用LED光源装置が、請求項2ないし11のいずれかに記載のLED光源装置により構成されることを特徴とするプロジェクター。
An LED light source device for red light; a transmissive liquid crystal panel for red light for modulating light emitted from the LED light source device for red light;
An LED light source device for green light; a transmissive liquid crystal panel for green light for modulating light emitted from the LED light source device for green light;
An LED light source device for blue light; a transmissive liquid crystal panel for red light for modulating light emitted from the LED light source device for red light;
A dichroic prism that combines red light, green light, and blue light,
In a projector equipped with a projection optical system for projecting combined light from a dichroic prism,
A projector comprising the LED light source device for red light, the LED light source device for green light, and the LED light source device for blue light configured by the LED light source device according to any one of claims 2 to 11 .
前記赤色光用LED光源装置、前記緑色光用LED光源装置および前記青色光用LED光源装置の全光束値が、2000ルーメン以上であることを特徴とする請求項12に記載のプロジェクター。 13. The projector according to claim 12 , wherein a total luminous flux value of the LED light source device for red light, the LED light source device for green light, and the LED light source device for blue light is 2000 lumens or more. 前記マイクロリフレクターが構成する照射面が、前記各液晶パネルと比べ一回り大きく構成されていることを特徴とする請求項12または13に記載のプロジェクター。 The irradiation surface micro reflectors constitute the projector according to claim 12 or 13, characterized in that said is larger configured slightly compared to the respective liquid crystal panels. 前記多数個のLEDチップが、紫外光を発光することを特徴とする請求項1ないしのいずれかに記載のLED光源装置。 It said plurality of LED chips, LED light source device according to any one of 5 claims 1, characterized in that emit ultraviolet light. 前記白色無機顔料が、アルミナであることを特徴とする請求項15に記載のLED光源装置。The LED light source device according to claim 15, wherein the white inorganic pigment is alumina. 請求項15または16に記載のLED光源装置を複数個連設してなる光源を有するUVインク硬化用装置。 A UV ink curing device having a light source comprising a plurality of the LED light source devices according to claim 15 or 16. 請求項15または16に記載のLED光源装置を複数個連設してなる光源を有するUV殺菌用装置。 An apparatus for UV sterilization, comprising a light source comprising a plurality of LED light source devices according to claim 15 or 16. 前記多数個のLEDチップが、赤外光を発光することを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のLED光源装置。 7. The LED light source device according to claim 1, wherein the plurality of LED chips emit infrared light.
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