JPH03188685A - 発光素子を光源とした灯具 - Google Patents

発光素子を光源とした灯具

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JPH03188685A
JPH03188685A JP1328870A JP32887089A JPH03188685A JP H03188685 A JPH03188685 A JP H03188685A JP 1328870 A JP1328870 A JP 1328870A JP 32887089 A JP32887089 A JP 32887089A JP H03188685 A JPH03188685 A JP H03188685A
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light emitting
lens
light
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emitting elements
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JP1328870A
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Kunio Mizutani
水谷　邦男
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Kusumoto Chemicals Ltd
Original Assignee
Kusumoto Chemicals Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は配線板上に実装された複数個の発光素子を光源
として用いる各種信号灯または表示灯等の灯具に係り、
車輌用灯具、交通信号及び交通規制用信号等、多色デイ
スプレィとして利用できる発光素子を光源とした灯具に
関する。
〔従来技術とその課題〕
自動車の灯具の光源としては、従来、フィラメントを用
いた電球を光源としていたが、このようなものは消費電
力が比較的大きく、発熱量も大きいので断線しやすかっ
た。
このような課題の電球に代わって、光源として発光ダイ
オード素子を多数個用いることが行われ、灯具の大きさ
を小型化している（特開昭６３−３２９７２号、同６１
−２８６８７８号、同６１−２１８５号、同６１−１７
９００３号、同６１−１８８０２号、特公昭６３−２３
６０４号、実開昭６０−２６７０３号、同６０−１５８
６０４号、同６０−１５８６０５号。
同６１−３９８０３号、同６０−４２２０２号、同６３
−２２００５号。
実開平１−１３７４８号、同１−１３７５１号、実公昭
６３−−２３６０４号）。
これら灯具は、発光ダイオード素子１の光出力を放散す
るレンズと集光レンズが別個の独立部品であり（特開昭
６２−２３５７８７号、同６３−６７０２号）、僅かの
組立誤差が複雑に計算された曲面形状効果を大きく削減
する。この組立精度を維持するために組立工程に美大な
費用と時間を必要とする。
よって、第６図（ａ）および（ｂ）に示すように基板上
に導電パターンを印刷した配線板（３）上に発光ダイオ
ード素子（１）を多数実装した配線板（３）を、発光ダ
イオード素子（１）に対応したレンズカットを施した外
囲器（ケーシング）４で保護し、配線板３上の発光ダイ
オード素子１と外囲器４間に空間部１０を設けた構造の
ものが主流となっている。
これらの灯具は、発光ダイオード素子より発光された光
を外部に放散させるレンズを備える外囲器４と配線板３
との間に空間部１０を有するので外囲器４の表面に過大
な押圧がかけられたとき破損しやすい。また、発光ダイ
オード素子１の光の放散を十分に行うために実開昭６０
−１５８６０４号、同６０−１５８６０５号、同６１−
３９８０３号、同６１−４２００２号、同６３−７９０
０５号等の公報に見受けられるように外囲器４のレンズ
カットを複雑な形状としている。
本発明の第１目的は、レンズ加工が容易な外囲器を備え
、この外囲器に多大の抑圧がかかっても破損せず、高精
度の光が得られる発光素子を光源とした灯具を得ること
である。
本発明の第２目的は、同一レンズの両面にそれぞれ集光
面と放散面を共有し高度精密組立工程を省略することが
可能となり、理想形状に極めて近似な球面半径を与える
計算方法を与えることによるレンズの制作の高精度化と
低コスト化の実現と相俟って、高効率の灯具の多量生産
手段を提供することである。
本発明の第３目的は、赤色発光素子、緑色発光素子およ
び青色発光素子の３色の発光素子を多数用いた灯具にお
いて発光素子の配線を簡略化した灯具を提供することで
ある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の第１灯具は上記の課題を解決し、上記の第１．
第２目的を達成するため、複数個の発光素子１が表面に
規則正しく実装された配線板３と、発光素子１に対応す
る裏面にそれぞれ凹状球面５を有し、この各凹状球面５
に対応した表面に、それぞれ裏面の各凹状球面５の曲率
より大きい曲率の凸状球面６が形成されたレンズ４とを
、このレンズ４の屈折率より大きい屈折率を有する液状
注型樹脂接着剤２で一体化してなる構成としたものであ
る。
本発明の第２灯具は上記の課題を解決し、上記の第１〜
第３目的を達成するため、第１灯具において複数個の発
光素子１は、それぞれ発光素子１Ｒと、緑色発光素子１
Ｇと、青色発光素子１Ｂを１群として構成し、各群を三
角形鱗模様に、しかも隣接する発光素子１．　ｌ、　１
において同色の発光素子１Ｒと１Ｒと１Ｒ，１Ｇと１Ｇ
と１Ｇ、　　１Ｂと１Ｂと１Ｂがそれぞれ隣接するよう
に配線板３上に配列実装し、この隣接した同色の発光素
子３個を１組として１個のマイナス端子１８Ｒ，１８Ｇ
、　１８Ｂとプラス端子１９Ｒ，１９Ｇ、　１９Ｂにそ
れぞれ配線してなる構成としたものである。
〔作　用〕
第１灯具において各発光素子１の光はレンズ４の屈折率
より大きい屈折率を有する硬化した接着剤２が別のレン
ズを形成することになるため、この接着剤２によるレン
ズにより集光され、次いでレンズ４の裏面に設けられた
凹状球面５を放散面として放散され、更にレンズ４の表
面に設けられた凸状球面６を集光面として集光され、放
射される光の輝度が高められ、高効率化が図れることに
なる。
また配線板３とレンズ４による外囲器との間にはレンズ
作用をなす接着剤２硬化物が設けられており空間部は存
在しないため、外囲器に多大の押圧がかかっても破損す
ることはない。
更にレンズ４の両面にそれぞれ放散面と集光面を有しそ
の放散面側と配線板３との間をレンズ作用をなす硬化性
接着剤２により接着するだけで灯具が得られるので、高
度精密組立工程が不要であり、レンズ４の両面の凹状球
面５と凸状球面６が、理想形状に極めて近似な球面半径
を与えることにより容易に得られ、延いてはレンズ４の
制作の高精度化、量産化及び低コスト化が図れることに
なる。
第２灯具において各群の赤色、緑色、青色の発光素子１
Ｒ，１Ｇ、　１Ｂより発する赤色光、緑色光、青色光は
、群毎にレンズ４の屈折率より大きい屈折率を有する接
着剤２硬化物が別のレンズを形成することになるため、
レンズ４とこの界面において反射混合されて合成光とな
り、且つこの界面５が群の中心１３を中心とする球面で
あるため、高効率で放散され、更にレンズ４の表面に設
けられた凸状球面６を集光面として集光され、放射され
る合成光の輝度が高められ、高効率化が図れることにな
る。
この場合、各群が三角形鱗模様に、しかも隣接する発光
素子１において同色の発光素子１Ｒと１Ｒと１Ｒ，１Ｇ
と１Ｇと１Ｇ、　１Ｂと１Ｂと１Ｂがそれぞれ隣接する
ように配線板３上に配列実装されマイナス端子１８Ｒ９
１８Ｇ、　１８Ｂに接続されており、この隣接した同色
の発光素子３個が１組として各プラス端子１９Ｒ，１９
Ｇ。
１９Ｂにそれぞれ接続されているため、各群の発光素子
１Ｒ，１Ｇ、　１Ｂの配線が簡略化されると共に各群の
赤色発光素子１Ｒ，緑色発光素子１Ｇ、青色発光素子１
Ｂへの電力を調整することにより、多色光が容易に得ら
れることになる。
その他の作用については上記第１灯具と同様である。
〔実施例〕
以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
第１図（ａ）は本発明灯具の第１実施例の構成を示す平
面図、第１図ら）は第１図（ａ）の断面図である。
まず、第１実施例の構成を説明する。
この第１実施例は、第１図（ａ）　、　（ｂ）示のよう
に多数個の発光ダイオード１が表面に規則正しく実装さ
れた配線板３と、エポキシ樹脂配合物（２５℃の屈折率
１．４５〜１．５５）の精密注型により各発光ダイオー
ド１に対応する裏面にそれぞれ凹状球面５を有し、この
各凹状球面５に対応した表面に、裏面の各凹状球面５０
曲率より大きい曲率の凸状球面６が形成された外囲器で
あるレンズ４とがこのレンズ４の屈折率ｎ、　（２５℃
の屈折率１．４５〜１．５５）より大きい光屈折率ｎ１
（２５℃の屈折率１．５５〜１．６５）を有するエポキ
シ樹脂２で接着硬化され、この硬化した接着剤２でも発
光ダイオード１に対応した別のレンズが形成されている
。
レンズ４はポリカーボネート樹脂（２５℃の屈折率１．
５９）の射出成型により形成されたものでもよい。
また、注型硬化型接着剤２としては、不飽和ポリエステ
ル樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂等を用いことも
できる。
次にこのような構成の第１実施例の作用を説明する。
第１灯具において各発光素子１の光はレンズ４の屈折率
（１，４５〜１．５５）より大きい屈折率（１，５５〜
１．６５）を有する接着剤２が別のレンズを形成するこ
とになるため、この接着剤２の硬化物によるレンズ内に
おいて反射混合されると共に、レンズ４の裏面に設けら
れた凹状球面５を放散面として放散され、更にレンズ４
の表面に設けられた凸状球面６を集光面として集光され
、放射される光の輝度が高められ、高効率化が図れるこ
とになる。
また配線板３とレンズ４による外囲器との間にはレンズ
作用をなす接着剤２の硬化物が設けられており空間部は
存在しないため、外囲器に多大の押圧がかかっても破損
することはない。
更にレンズ４の両面にそれぞれ放散面と集光面を有しそ
の放散面側と配線板３との間をレンズ作用をなす接着剤
２により接着するだけで灯具が得られるので、高度精密
組立工程が不要であり、レンズ４の両面の凹状球面５と
凸状球面６が、理想形状に極めて近似な球面半径を与え
ることにより容易に得られ、延いてはレンズ４の制作の
高精度化、量産化及び低コスト化が図れることになる。
第２図（ａ）は本発明灯具の第２実施例における発光素
子のモジュールユニットの第１例を示す平面図、第３図
（ａ）は第２図（ａ）の一部の説明用拡大断面図、第３
図（ｂ）はその説明用拡大配線図、第４図は第２実施例
の全体の回路図である。
第２図（ａ）、第３図（ａ）、ら）及び第４図について
第２実施例の構成を説明する。
この第２実施例は第１実施例において多数個の発光ダイ
オード１がそれぞれ赤色発光ダイオード１Ｒと緑色発光
ダイオード１Ｇと青色発光ダイオード１Ｂを１群として
構成され中心点１３を中心にして１２０度ずつ回転した
配線の位置に各群の発光ダイオード１Ｒ，１Ｇ、　１Ｂ
が実装されている。プリント基板３の表裏面には各発光
ダイオード１Ｒ，１Ｇ、　１Ｂの表側光。
緑、青用プラス配線７Ｒ，７Ｇ、　７Ｂ及びマイナス配
線８Ｒ。
８Ｇ、　８Ｂと、裏側赤、緑、青用プラス配線７ｒ、　
７ｇ、　７ｂ及びマイナス配線８ｒ、　８ｇ、　８ｂと
がスルーホール１１２Ｒ。
１２Ｇ、　１２Ｂと１２ｒ、　１２ｇ、　１２ｂを介し
て形成されている。
各発光ダイオード１Ｒ，１Ｇ、　１８カソードは配線板
３の表側赤、緑、青用マイナス配線８Ｒ，８Ｇ、　８Ｂ
に導電性クリームハンダを用いてチップオンボンディン
グされており、それぞれのγノードは配線板３の表側赤
、縁、青用プラス配線７Ｒ，７Ｇ、　８Ｂに赤、緑、青
用金ワイヤ１５Ｒ，１５Ｇ、　１５Ｂを用いてワイヤボ
ンディングにより接続され、配線板３を貫通する赤、緑
。
青用プラススルーホール部１２Ｒ，１２Ｇ、　１２Ｂ及
び赤。
緑、青用マイナススルーホール部１２ｒ、　１２ｇ、　
１２ｂにより裏側の各配線８ｒ、　８ｇ、　８ｂ及び７
ｒ、　７ｇ、　７ｂに導かれている。
配線板３の実装側の表面側には必要により赤。
緑、青の各発光ダイオード１Ｒ，１Ｇ、　１８部分を除
いて絶縁層１６が接着剤１４により接着され、この絶縁
層１６上に金属製の反射層９が蒸着によりあるいは接着
剤により被覆されて各発光ダイオード１Ｒ，１Ｇ、　１
Ｂの発光時の熱の発散除去を容易としてもよい。
この場合、絶縁層１６としてポリエステル、ポリカーボ
ネート等の絶縁フィルムが用いられ、光反射層９として
金、銀、ニッケル、アルミ、亜鉛。
錫等の箔が用いられる。
更に配線板３の裏面側に、必要に応じて絶縁膜等の保護
層１７を介して導電金属箔等の放熱層１１が接着され、
放熱を容易としてもよい。
各群の赤、緑、青の発光ダイオード１Ｒ，１Ｇ、　１８
の表側あるいは裏側の赤、緑、青用マイナス配線８Ｒ。
８Ｇ、　８Ｂまたは８ｒ、　８ｇ、　８ｂにマイナス端
子１８Ｒ，１８８゜１８Ｇが接続され、各表側または裏
側赤、緑、青用プラス配線７Ｒ，７Ｇ、　７Ｂまたは７
ｒ、　７ｇ、　７ｂにそれぞれ赤。
緑、青用プラス端子１９Ｒ，１９Ｇ、　１９Ｂが接続さ
れている。
第２実施例におけるレンズ４の素材としては、エポキシ
樹脂等の熱硬化製樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレ
ンテレフタレート等の熱可塑性樹脂等の耐熱性のある樹
脂が利用できる。
またレンズ４による外囲器の裏面の凹状球面５側と配線
板３とを硬化一体化する注型可能な液状硬化型樹脂接着
剤２としては、その硬化物の光屈折率（ｎ２）が、レン
ズ４による外囲器の光屈折率（ｎ、）よりも大きい値を
示すものが選択され、レンズ４がポリカーボネートのと
きは、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレ
タンアクリレート樹脂等の化学反応硬化型あるいは紫外
線硬化型、電子硬化型の接着剤が用いられる。
レンズ４の光屈折率（ｎ、）よりも、硬化樹脂接着剤の
光屈折率（ｎ、）を大きくすることにより、各発光ダイ
オード１Ｒ，１Ｇ、　１Ｂより発する光を、先ず硬化樹
脂接着剤２によるレンズで高効率に放散した光を、外囲
器によるレンズ４により、より平行に光が進行できるよ
うにすることができ、輝度を高くすることができる。更
に、配線板３の表面側に光反射層９が設けられていると
きはより輝度が向上する。
３色の発光ダイオード１Ｒ，１Ｇ、　１Ｂの配列は第２
図（ａ）、第３図（ａ）及び第４図（ａ）示のように赤
色発光ダイオード１Ｒ，緑色発光ダイオード１Ｇ及び青
色発光ダイオード１Ｂを一群（モジュールユニット）と
して各群が正三角形鱗模様に、しかも隣接する発光ダイ
オードにおいて同色の発光ダイオード１Ｒと１Ｒと１Ｒ
，１Ｇと１Ｇと１Ｇ、　１Ｂと１８と１Ｂとが隣接する
ように配線板３上に配列実装されている。各群の発光ダ
イオード１Ｒ，１Ｇ、　１Ｂのカソード　（マイナス極
）は第４図示のようにマイナス端子１８Ｒ，１８Ｇ、　
１８Ｂに接続され、それらのアノード　（プラス極）は
各プラス端子１９Ｒ，１９Ｇ、　１９Ｂに接続されてい
る。
このように同一発光ダイオードを同一三角形内に取り込
むことによりプラス配線及びマイナス配線を従来の１／
３に減少できる。
第３図ら）示の一群の発光ダイオード１Ｒ，１Ｇ、　１
Ｂの配列は中心点１３を中心とする発光ダイオード１Ｒ
１１Ｇ、１Ｂの内接円の半径を１１発光ダイオードの一
辺の長さを！、他辺の長さをβ′とすると、となるよう
に配置する。
このとき、中心点１３からの発光ダイオードの外周円の
半径Ｒは Ｒ＝　（ｒ十β’）”＋（÷）２　・・・・・・・旧・
・（２）従って、 （Ｉ！’　＋２　３／Ｔ）２＋（−ｆ−）”≧Ｒ≧（ｚ
’　＋＾）２＋　　（４−）” ・・・・・・・・・・・・（３） となる。
発光ダイオードが２辺の長さＡ、　　Ｉ２’とも０．３
胴の正方形状のとき、ｆｌ　＝ｊ！’　＝ＯＪ　ｍｍを
（２）式に代入すると、外周円の半径Ｒは１．３４７ｍ
ｍ≧Ｒ≧０．４１５ｍｍと算出される。
配線板３の発光ダイオードの実装側には既述したように
放熱１反射をよくするために発光ダイオード素子面を除
いて反射層９で被覆することが行われる。第３図（ａ）
では、アルミニウム蒸着層９、ポリエチレンフィルム１
６を穿孔した場合を示す。
本孔径Ｒ′は第３図（ａ）　、　（ｂ）を参照してＲ’
　＝Ｒ＋Δｔ＝ｒて丙７〒覆Ｔ　＋Δｔ・・・・・・−
・・・・・・・・・・・（４）Δｔは発光ダイオードチ
ップと反射層９の絶縁を確保するための隙間で、０，１
胴以上、望ましくは０．２ｍｍ以上が望まれる。この隙
間を大きくとり過ぎると反射効率を害することになる。
このような構成の第２実施例の作用を説明する。
第２灯具において各群の赤色、緑色、青色の発光ダイオ
ード１Ｒ，１Ｇ、　１Ｂより発する赤色光、緑色光、青
色光は、群毎にレンズ４の屈折率より太きい屈折率を有
する接着剤２の硬化物が別のレンズを形成することにな
るため、この接着剤２硬化物によるレンズとレンズ４の
裏面に設けられ凹状球面５の界面で反射混合されると同
時に高効率に放散され、更にレンズ４の表面に設けられ
た凸状球面６を集光面として集光され、放射される合成
光の輝度が高められ、高効率化が図れることになる。
この場合、各群が三角形鱗模様に、しかも隣接する発光
ダイオード１において同色の発光ダイオード１Ｒと１Ｒ
と１Ｒ，１Ｇと１Ｇと１Ｇ、　１Ｂと１Ｂと１Ｂがそれ
ぞれ隣接するように配線板３上に配列実装されマイナス
端子１８Ｒ，１８Ｇ、　１８Ｂに接続されており、この
隣接した同色の発光ダイオード３個が１組とダイオード
各プラス端子１９Ｒ，１９Ｇ、　１９Ｂにそれぞれ接続
されているため、各群の発光ダイオード１Ｒ，１Ｇ、　
１Ｂの配線が簡略化されると共に各群の赤色発光ダイオ
ード１Ｒ，緑色発光ダイオード１Ｇ、青色発光ダイオー
ド１Ｂへの電力を調整することにより、多色光が容易に
得られることになる。
その他の作用については上記第１実施例と同様である。
第５図（ａ）は本発明による第１実施例の灯具を得るた
めの説明図、第５図（ｂ）はその要部の解析説明図、第
５図（Ｃ）は同じく第１実施例の灯具の設計例を示す説
明図である。
レンズ体の界面が凸状曲面６′の集光面で光源りが点光
源の場合、レンズの屈折率をｎ、光源りから集光面頂点
０までの距離をＦとすると、光源りから出た光が集光面
で屈折して無限遠点で焦点を結ぶための集光面６′の形
は ｙ＝　　２　（１−弄）　　Ｆｘ　−（１−ｉ）ｘ２＝
（５）で与えられる楕円である。
この楕円の焦点と頂点０との距離をｆ、焦点に立てた垂
線が界面６と交わる点ｐ、ｐ’のｙ座標をｐとすると、 今、頂点とｐ　、　ｐ’を通る円でこの楕円を近似する
とこの近似円の半径ｈｅは １ となる。この半径を持ち、頂点とｐ、ｐ’を通る円はＸ
の成る範囲内できわめて良好な楕円との一致を示す。
光源に半径ｍの拡りを考慮した場合、（８）式よりｆ が良好な近似円を与える。
ここに　ｒ＋Ｉｌ≧ｍ≧ｒ　　・・・・旧・団・・・・
・・・σＱ従って 望ましくは　ｍ＝ｒ十子 ｐ＝　±　（１−−Ａ−）Ｆ　　　　　・・・・・・・
・・・・・・・・（７）で高効率が得られる。
レンズ４の凸状球面６による集光面の球冠の底面の半径
をｒｅとすると、群単位の発光ダイオード素子の配列ピ
ッチｐｕを ｐｕ＝４ｒｃ　　・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・０とすると各群単位の発光
ダイオード素子の軸上に中心をもつ球冠を維持しながら
、レンズ４０表面を半径ｒｃの球冠で稠密充填すること
ができる。
このような構成としたときはレンズ４が球状であるので
、レンズ成形用金型の研磨が容易になると共に、１つの
レンズ部品にレンズが放散面である凹状球面５と集光面
である凸状球面６の２つが共有されるので、高精度組立
工程が省略でき、高効率に灯具を多量生産できるという
効果を奏する。
群単位発光ダイオードユニットの配列は第２図（ａ）示
の場合、球冠の六方稠密構造を許す正三角形鱗模様の頂
点に位置させる配列になっており、矩形状の横の長さＭ
、縦の長さＮ、各行１列の発光ダイオードユニットの数
をｆｌ　８．　ｊ！　２とすると、Ｍ＝４ｉ　＋　ｒｅ
　、　Ｎ　＝２　Ｆｌｉ　ｚｒ、となり、１２　＋、　
１２２は３の倍数であることが望ましい。必ずしもこの
ような配列でなくてもよく、第２図ら〕示のような配列
でもよい。第２図の）の配列は第２図（ａ）において１
行置きに発光ダイオードユニットの位置を２ピツチ移動
させ、かつ発光ダイオード１Ｒ，１Ｇ、　１Ｂの配列を
適切にすることにより得られる。この配列では第２図（
ａ）の正三角形に替えて斜線を施した直角三角形が基準
三角形を構成し、この三角形の直角の頂点を結ぶ線（点
線で図示）を、各群の発光ダイオード１Ｒ，１Ｇ、　１
Ｂの配線方向にとると、第２図（ａ）と全く同様の考え
方が適用できる。この第２図（ｂ）の場合、Ｍ＝（４ｊ
２１−１）ｒ、　、　Ｎ＝　２Ｊ丁Ｉｔ　２ｒ。
となり、Ｍ、Ｎを３の倍数にとる最小単位はＭ＝Ｎ＝３
で、発光ダイオードユニット９個で構成されるユニット
は応用範囲の広いランプモジュールユニットを構成する
。
次に本発明灯具の設計例について記述する。
レンズ４の材質をポリカーボネート（屈折率ｎ１＝　１
．５９）、接着剤２としてエポキシ樹脂系配合物（例え
ば、油化シェルエポキシ■製、エピコート８２８（商品
名）十エボメートＢＯＯ２（商品名））を採用し、Ｆ＝
３ｍｍ、　　Ｌ　＝１ｍｍ　（Ｒ，；凹状球面５の半径
）と設定する。
反射面加工において、単位発光ダイオード素子部との絶
縁をＲ’　＝　Ｒ，を半径とする円孔で逃げるものとす
ると、−群単位の発光ダイオード１Ｒ。
１Ｇ、　１Ｂの外接円半径Ｒは反射面加工部との絶縁を
考慮して、Ｒ＝　Ｒ’　−０，２＝０．８　ｍｍ　　以
下が望ましい。
Ｒ＝０．８ｍの場合、内接円半径ｒは上記（２）式より
得られる　Ｒ’＝　　（ｊ’＋ｒ）’＋　（４１！／２
）２＝−・−・＝ＱＱより、ｌ＝０．３市とおくとｒ＝
０．４８６となる。
発光ダイオードチップの中心を通る円の半径Ｒはαつ式
より　０．４８６　＋　０．１５　′−、０．６４　ｍ
ｍ　　となる。
この計算表を第１表に示す。
球冠の底面半径ｒ６は第１表ではｙ座標に相当する（楕
円のｙ座標をＹ＋、近似円のｙ座標をＹ２）近似円の誤
差）’＋　　３’２は底面半径のありうる値ｒ０≦１．
７ｍｍで近似の有効な範囲０．６≧Ｘ≧０．１でＹ＋　
　’１２≦０．０２１であり充分工作誤差の範囲内にあ
る。
ここで、ｐ＝ＥＰ＝１．１１．　　ｆ＝ＥＥ＝０．６８
３とすると、近似円半径ｈｅは（８）式よりｆｆｃ　＝
　Ｋ　Ｒ＝２．２４６ ｈｅ自２．２　　とおくと 計算結果は第２表となり精度は殆ど落ちない。
０．６≧Ｘ≧０．１ １．７≧ｙ、≧１．１ ｙｌ　　Ｙ２≦０．０２７ 組立時、接着剤２が０．Ｉｎ＋ｍの厚みを持った場合の
計算結果は第３表となる。
０．６≧Ｘ≧０．１ １．７１≧ｙｌ≧１．１ ｙ＋−ｙ２≦０．０４１ 第１表ｙｌ　　７２が約２倍になっているが、絶対値が
０．０４１ｍｍ以下は充分工作誤差の範囲内である。
第 表 但しこの計算では中心部の誤差を改良するため近似円の
先端をＦ＝３．０ｍｍ面より０．２ｍｍ前方へ進めであ
る。
球冠の高さｈ　＝０．２　＋０．６　＝０．８　ｍｍの
とき、底面半径ｒ−＝１．６９７　ｍｍとなるので設計
値としてｒ、＝１．７ ｐｎ＝６．８ Ｒｇｃ＝２．２ を採用する。
接着剤２０の厚みを０．０５ｍｍとおくと第５図（Ｃ）
の如く設計できる。
即ち、ｒ＠　＝１．７．　　ｐｈ　＝６．８　、　　Ｒ
ｌｃ＝２．２とすると、第２図（ａ）の場合、１．＝ｉ
１２＝６．　ユニット総数＊＋ｘｚ、＝３６　　のとき
、Ｍ　＝　４０．８ｍｍ。
Ｎ　＝　３５．３ｍｍとなる。
第２図（６）の場合、ｉ７＋　＝ｌｘ　＝６．　７　ｌ
Ｘ１２＝３６のとき、Ｍ＝３９．１ｍｍ、　　Ｎ＝３５
Ｊｍｍとなる。
〔発明の効果〕
上述のように本発明の第１灯具によれば、■、複数個の
発光素子１の光は接着剤２によるレンズにより集光され
、レンズ４の表裏面の凹状。
凸状球面５．６により放散、集光されるので、放射され
る光の輝度を高めることができ、高効率化を図ることが
できる。
■、配線板３とレンズ４による外囲器との間にはレンズ
作用をなす接着剤２が設けられており、空間部は存在し
ないため外囲器に多大の抑圧がかかっても破損するおそ
れはない。
■、レンズ４の両面にそれぞれ凹状、凸状球面５．６に
よる放散面、集光面を有し、その放散面である凹状球面
５と配線板３との間がレンズ作用をなす接着剤２により
接着されているだけで灯具が得られるので、高度精密組
立工程が不要であり、レンズ４の両面の凹状、凸状球面
５．６が理想形状に極めて近似な球面半径を与えること
により容易に得られ、延いてはレンズ４の制作の高精度
化。
量産化及び低コスト化を図ることができる。
また第２灯具によれば■〜■の効果を奏するだけでなく
、■、各群の発光素子１Ｒ，１Ｇ、　１Ｂが三角形鱗模
様に、しかも隣接する発光素子において同色の発光素子
１Ｒと１Ｒと１Ｒ，１Ｇと１Ｇと１Ｇ、　　１Ｂと１Ｂ
と１Ｂが隣接するように配線板３上に実装されマイナス
端子１８Ｒ，１８Ｇ、　１８Ｂに接続されており、この
隣接した同色の発光素子３個が１組として各プラス端子
１９Ｒ，１９Ｇ、　１９Ｂにそれぞれ接続されているた
め各群の発光素子１Ｒ，１Ｇ、　１Ｂの配線を簡易化で
きると共に各群の赤色、緑色、青色の各発光素子１Ｒ。
１Ｇ、　１Ｂへの電力を調整することにより多色光を容
易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）は本発明灯具の第１実施例の構成を示す平
面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の断面図、第２図（
ａ）は本発明灯具の第２実施例における発光素子のモジ
ュールユニットの第１例を示す平面図、第２図ら）はそ
の第２例を示す平面図、第３図（ａ）は第２図（ａ）の
一部の説明用拡大断面図、第３図ら）はその説明用拡大
配線図、第４図は第２実施例の全体の回路図、第５図（
ａ）は本発明による第１実施例の灯具を得るための説明
図、第５図ら）はその要部の解析説明図、第５図（Ｃ）
は同じく第１実施例の灯具の設計例を示す説明図、第６
図（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ従来灯具の一例の構成を
示す斜視図及びその断面図である。 １・・・・・・発光素子（発光ダイオード’）　、１Ｒ
，１Ｇ、　１Ｂ・・・・・・赤、縁、青の３色光を発す
る発光素子、２・・・・・・（液状）注型（硬化型）樹
脂接着剤、３・・・・・・配線板、４・・・・・・レン
ズ（外囲器）、５・・・・・・凹状球面、６・・・・・
・凸状球面、７Ｒ，７Ｇ、　７Ｂ・・・・・・表側、赤
、緑、青用プラス配線、７ｒ、　７ｇ、　７ｂ・・・・
・・裏側界、縁、青用プラス配線、８Ｒ，８Ｇ、　８Ｂ
・・・・・・表側界、緑、青用マイナス配線、８ｒ、　
８ｇ、　８ｂ・・・・・・裏側界、緑、青用マイナス配
線、９・・・・・・反射層、１１・・・・・・放熱層、
１２Ｒ，１２Ｇ、　１２Ｂ・・・・・・赤、緑、青用プ
ラススルーホール部、１２ｒ、　１２ｇ。 １２ｂ・・・・・・赤、縁、青用マイナススルーホール
部、１３・・・・・・中心点、１４・・・・・・接着剤
、１６・・・・・・絶縁層、１７・・・・・・Ｎ１層、
１８Ｒ，１８Ｇ、　１８Ｂ・・・・・・マイナス端子、
１９Ｒ，１９Ｇ、　１９Ｂ・・・・・・赤、縁、青用プ
ラス端子。 喜２０ （ａ） 箋５２ ５目 （ｂ） 答θ圏 （ａ） （ｂ）

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）複数個の発光素子（１）が表面に規則正しく実装
    された配線板（３）と、発光素子（１）に対応する裏面
    にそれぞれ凹状球面（５）を有し、この各凹状球面（５
    ）に対応した表面に、それぞれ裏面の各凹状球面（５）
    の曲率より大きい曲率の凸状球面（６）が形成されたレ
    ンズ（４）とを、このレンズ（４）の屈折率より大きい
    屈折率を有する液状注型樹脂接着剤（２）で一体化して
    なる発光素子を光源とした灯具。
  2. （２）レンズ（４）の各凸状球面（６）を、次式で与え
    られる半径Ｒ＿ｌ＿ｃを持つ球面とし、これらを稠密配
    列してなるレンズを構成要素とする請求項第１項記載の
    発光素子を光源とした灯具。 Ｒ＿ｌ＿ｃ＝（ｍ＋ｐ）＾２＋ｆ＾２／２ｆここに、Ｒ
    ＿ｌ＿ｃ；レンズ凸状面半径 ｍは次式で与えられる数。 ｒ＋ｌ≧ｍ≧ｒ ここに、ｒ；３色光源発光素子チップ配置 における内接円半径。 ｌ；発光素子チップの一辺の長さ。 ｎ；レンズ４の屈折率 Ｆ；点光源から楕円の頂点０までの距離 ｐ；楕円の一つ焦点に立てた垂線が楕円 と交わる点のｙ座標 ｆ；楕円の焦点と頂点０との距離 とするとき、 ｐ＝（１−（１／ｎ））Ｆ ｆ＝（１−（１／ｎ））＾２／｛１−（１／ｎ＾２）｝
    Ｆ（３）複数個の発光素子（１）は、それぞれ赤色発光
    素子（１Ｒ）と、緑色発光素子（１Ｇ）と、青色発光素
    子（１Ｂ）を１群として構成し、各群が三角形鱗模様に
    、しかも隣接する発光素子（１、１、１）において同色
    の発光素子（１Ｒと１Ｒと１Ｒ）、（１Ｇと１Ｇと１Ｇ
    ）、（１Ｂと１Ｂと１Ｂ）がそれぞれ隣接するように配
    線板３上に配列実装し、この隣接した同色の発光素子３
    個を１組として１個のマイナス端子（１８Ｒ、１８Ｇ、
    １８Ｂ）と１個のプラス端子（１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂ
    ）にそれぞれ配線してなる請求項第１項記載の発光素子
    を光源とした灯具。
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