JPH04127667U - Ｌｅｄ発光体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】明るい場所でも良好なコントラストと鋭い指向
性が得られ、屋外用途に使用した場合の実用視野位置で
の実用上、充分耐えられる視認性が得られるＬＥＤ発光
体の提供を目的とする。 【構成】ＬＥＤ発光素子２が配設された配線基板１にマ
スク板４を重ね合わせて各透孔３を透光性樹脂５にて樹
脂封止し、近接して配置された４箇所の透孔３の表面に
凸レンズ体７を配置してそれぞれ一つの発光部６を構成
し、該発光部６を中央部分及び同心円状の６箇所に設け
てそれぞれに凸レンズ体７を配設したもので、該凸レン
ズ体７の端面７ａの端面積Ｓ1 を各発光部６を構成する
各透孔３の開口表面積Ｓ2 の総和の５倍以上とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、複数のＬＥＤ発光素子を用いたＬＥＤ発光体に関する。

【０００２】

【従来の技術】

多数のＬＥＤ発光素子を用いて構成されるＬＥＤ発光体としては、例えば、図 ４に示すような構造のものが知られている。即ち、このＬＥＤ発光体は、配線基 板１上に多数のＬＥＤ発光素子２を配設配線して点灯・消灯する点灯制御回路を 構成し、その上に多数の円形すり鉢状の透孔３を形成したマスク板４を接合して 各透孔３内にＬＥＤ発光素子２を収容すると共に、各透孔３内を透光性樹脂５で 封止して複数の発光部６を形成したものである。

【０００３】 このようなＬＥＤ発光体は、それぞれの発光部６が一つの発光ドットとして機 能するもので、発光部６を選択的に点灯制御して所望の文字、図形、記号等の表 示パターンを点灯表示して用いるものである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記ＬＥＤ発光体では、発光部６がそれぞれ一つの発光ドット として機能するため大型ドット用途には不向きであり且つ各発光部６のＬＥＤ発 光素子２から発っせられる光が円形すり鉢状の各透孔３の傾斜面によって反射さ れて周囲に発散放出されるので、屋外の壁面等に配置して点灯制御した場合、周 囲の明るさに対して表示が不明瞭となり、しかも指向性やコントラストが低下し 、所望の文字、図形、記号等の表示パターンの実用視野位置での視認性が低下す る問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本考案のＬＥＤ発光体は、ＬＥＤ発光素子を多数配 設した配線基板上に、多数の透孔を形成し該透孔以外の表面を光無反射面とした マスク板を重ね合わせ、前記各透孔内に各ＬＥＤ発光素子を収容してなるＬＥＤ 発光体において、上記マスク板に形成された透孔の１から複数個に対応してその 表面に前記各透孔の開口表面積総和の５倍以上の端面積を有する凸レンズ体を配 置したことを特徴とする。

【０００６】

【作用】

上記構成のＬＥＤ発光体では、ＬＥＤ発光素子がそれぞれ収容配置されたマス ク板の透孔により発光部分が構成され、各発光部分を構成する透孔内のＬＥＤ発 光素子の発した光がそれぞれの透孔によってムダなく有効に導出されてこの凸レ ンズ体内を屈折、収束されてビーム状に放出されるようになる。これにより、周 囲に光が散乱し難く、明るくて鋭い指向性を有するようになり、且つ、本考案の ＬＥＤ発光体自身が一つの発光ドットとして機能する大型のＬＥＤ発光体として 利用できる。しかもマスク板表面に配置された凸レンズ体の端面積が、対応する 発光部分の各透孔の開口表面積総和の少なくとも５倍以上となっているので、点 灯時と消灯時のコントラストが極めて良好なものとなる。

【０００７】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の一実施例を説明する。

【０００８】 図１は本考案の一実施例に係るＬＥＤ発光体の平面図であり、図２は図１のＡ −Ａ線に沿った概略断面図である。

【０００９】 この実施例は、ＬＥＤ発光素子２が配設された円形の配線基板１に同じく円形 のマスク板４を重ね合わせて各透孔３を透光性樹脂５にて樹脂封止し、近接して 配置された４箇所の透孔３の表面に凸レンズ体７を配置してそれぞれ一つの発光 部６を構成し、該発光部６を中央部分及び同心円状の６箇所に設けて集合発光体 としたものである。

【００１０】 上記配線基板１は、ガラスエポキシや紙フェノール等を基材とした銅張積層板 の表面に例えば、導電パターン８ａ（例えばカソード側）と導電パターン８ｂ（ 例えばアノード側）をエッチング加工等の手段で形成してある。そして、各導電 パターン８ｂ上にＬＥＤ発光素子２を銀ペースト等の導電ペーストで固着し、ボ ンディングワイヤ１０で基板表面の対応する導電パターン８ａと接続し、例えば 、同一発光色同士のＬＥＤ発光素子をそれぞれ並列（又は直列）パターン接続と し、配線基板裏面側に外部接続用電極リードを設けて発光色毎に点灯・消灯でき る回路（不図示）を構成している。

【００１１】 この配線基板１の表面には、上広がりのすり鉢状透孔３を４個を一組として近 接させた状態として、中心部分及びその周りの同心円状に６組形成したシリコー ンゴム等のゴム弾性体成形品によるマスク板４が接合され、それぞれの透孔３の 内部に上記した各ＬＥＤ発光素子２がそれぞれ収容されている。そして、該ＬＥ Ｄ発光素子２を収容した各透孔３内はシリコーンゴム等の透光性樹脂５により気 密的に封止されている。このマスク板４の表面４ａは黒色又は灰色系の光無反射 面を呈しており、各透孔３の内周面３ａは白色系の光反射面となっている。この マスク板４の厚みは、配線基板１上に配設されたＬＥＤ発光素子２とボンディン グワイヤ１０が封止できるだけの高さがあれば良く、実用上、ＬＥＤ発光素子２ の高さの２〜５倍程度となる。また、このマスク板４の透孔３の開口はＬＥＤ発 光素子２とボンディングワイヤ１０の配設配線が可能な大きさであれば良い。

【００１２】 尚、マスク板４及び各透孔３内の透光性樹脂５をゴム弾性体とすることにより 、本ＬＥＤ発光体の使用時の熱応力が吸収されるため、極めて信頼性の高いもの となる。

【００１３】 各発光部６を構成するマスク板４の各４箇所の透孔３に対応して表面にそれぞ れ配設される凸レンズ体７は、例えば、各透孔３内に充填される透光性樹脂５と 同様に弾性を有する透明のシリコーンゴム等で縦断面楕円状に成形されて凸レン ズの役目を果たす樹脂成形品であり、その略中心線が発光部６の中心線Ｌとした 状態でマスク板上に密着一体となっている。この場合、凸レンズ体７は内部のマ スク板４の黒色表面が透けて見えるように透明となっている。そして、この凸レ ンズ体７の端面７ａの発光部６の各透孔３上のマスク板４に接触する端面積Ｓ1 と各透孔３の開口表面積Ｓ2 との関係は、少なくともＳ1 ≧５×（４×Ｓ2 ）の 関係式を満足したものとなっている。即ち、各発光部６を構成する各透孔３の開 口表面積Ｓ2 の総和の５倍以上の端面積Ｓ1 を有する凸レンズ体７がその中心線 と略一致した状態でマスク板４上に配置されている。

【００１４】 上記構成のＬＥＤ発光体では、各発光部６において、ＬＥＤ発光素子２からの 発せられた光が、マスク板４の透孔３内部で横方向の光も内周面３ａにより反射 させて表面に向けて有効に放出し、対応して配設された凸レンズ体７内をそれぞ れ屈折して収束して鋭いビーム状に放出されるようになる。従って、本考案のＬ ＥＤ発光体では、発光部６を構成する４個のＬＥＤ発光素子２から発せられる光 が無駄なく有効に前面に放出され、しかも凸レンズ体７によって鋭いものとなり 、輝度の向上と鋭い指向性が得られる。このとき、マスク板４の表面が黒系の光 無反射面となっているため、明るい場所でも点灯時と消灯時のコントラストも極 めて良好となる。

【００１５】 このようなＬＥＤ発光体は、前方が開口した円筒状のフードカバー付きのケー ス枠体（不図示）に収容され、例えば、それぞれのＬＥＤ発光体を一つの発光ド ットして多数個を屋外のビル壁面等に縦横に配列し、所望の文字、記号、図形等 の点灯表示に利用される。この場合、それぞれの発光ドットとなるＬＥＤ発光体 が明るくて均一な指向性を有し、且つ、周囲の明るい場所でも表示のコントラス トが良好となって、実用視野位置での視認性が向上した屋外用途の実用に充分耐 え得る大型のＬＥＤ発光表示体の発光画素として使用できる。

【００１６】 尚、発光部６を構成する各透孔３の開口表面積Ｓ2 の総和に対する凸レンズ体 ７の端面７ａの端面積Ｓ1 が５倍以上でより大きくなるほど表示面の光無反射面 積比率が高まって点灯・消灯時のコントラストが向上する。しかし、凸レンズ体 ７の端面７ａの端面積Ｓ1 が発光部６を構成する各透孔３の開口表面積Ｓ2 の総 和より極めて大きくなると、それぞれ透孔３の開口表面積Ｓ2 が一定であれば、 凸レンズ体７自体が大きくなり過ぎるか、隣接する発光部６の間隔が広くなり過 ぎ、各発光部６の点灯・消灯による表示の画質が低下するといった問題が生じる ので、実用上、凸レンズ体７の端面７ａの端面積Ｓ1 は発光部６を構成する各透 孔３の開口表面積Ｓ2 の総和のほぼ３０倍程度までとするのが好ましい。

【００１７】 また、各発光部６を構成するそれぞれの透孔３を発光部６の中心線、即ち凸レ ンズ体７の中心線Ｌにできるだけ近接配置すると、より各透孔３の発した光が凸 レンズ体７の略中心線Ｌにほぼ沿った状態で収束して前面真正面に向けてビーム 状に放出され、各発光部６の集合体としてのＬＥＤ発光体として均一で鋭い指向 性のものとなる。

【００１８】 一方、この透孔３が凸レンズ体７の中心線Ｌとずれているとそのずれに応じて それぞれの透孔３からの光の収束とビームの放出方向の角度がずれることになり 、このことはＬＥＤ発光体としての指向性を用途目的に合わせて自由に設計でき る利点となる。即ち、本考案のＬＥＤ発光体では、輝度半値角度で±６０°〜± ３°程度の範囲で所望の指向特性となるように各発光部６毎に凸レンズ体７の形 状や透孔３の配置を自由に設計することが可能であり、この場合、発光部６の数 が多い程自由度は大きい。また、特に、輝度半値角度で±１０°〜±３°程度の 狭角のものとすることも容易となる特徴を有する。

【００１９】 さらに、各発光部６は１から複数個の透孔３で構成可能であるが、あまり多す ぎると凸レンズ体７自体が大型になるので、１０箇所程度までの透孔３で発光部 ６を構成するのが好適である。そして、一つの透孔３に対して１個のＬＥＤ発光 素子２を配設配置したものを示したが、各透孔３内に発光色の異なる２個乃至３ 個程度のＬＥＤ発光素子２を配設配線して収容したものであってもよい。

【００２０】 尚、図３に一部を断面で示すように、凸レンズ体７を予め各発光部６の位置に 合わせて一体に成形して凸レンズ一体成形品７０を構成し、該凸レンズ一体成形 品７０をマスク板４の表面に載置するようにしてもよい。この場合、凸レンズ一 体成形品７０をマスク板４に載置するだけですむので取り付けが簡単になるとい った特徴がある。さらに、この凸レンズ体７を耐熱性の優れた透明プラスチック 成形品としても良い。

【００２１】 また、実施例のＬＥＤ発光体は円形の例を示したが、矩形状であっても良いこ とはいうまでもなく、さらに、各透孔３が矩形状であっても複数の透孔３の開口 表面積の総和の５倍以上の端面積をもった凸レンズ体７を配置すればよい。尚、 本考案のＬＥＤ発光体は、外径サイズが１５φ以上（矩形状であっては一片が１ ５ｍｍ以上）、好ましくは、５０φ以上（矩形状であっては一片が４０ｍｍ以上 ）の大型に好適であり、この場合、発光部６の数は少なくとも３個以上、実用的 には、５個〜１００個程度の集合体とするのが好ましい。また、このときの各発 光部６の凸レンズ体７のサイズは最大部分での直径で３ｍｍ以上３０ｍｍ程度の 範囲で設計するのが適している。

【００２２】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案のＬＥＤ発光体では、発光部の各透孔 内のＬＥＤ発光素子の発した光がそれぞれ有効に表面に放射され且つそれぞれの 光が凸レンズ体内を屈折して発光部の略中心線上にほぼ収束されビーム状にまっ すぐに放出されて輝度の向上と鋭い指向性が得られ、しかも周囲の明るい所でも 点灯・消灯時のコントラストが良好に保たれたものとなる。従って、例えば、屋 外等に多数配列してそれぞれを一つの発光ドットとして所望の表示パターンを点 灯表示した場合でも、実用視野位置でのコントラストが良好で、明るく視認性が 向上した表示体を構成でき、屋外用途の実用に充分耐え得るＬＥＤ発光体を提供 できるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係るＬＥＤ発光体の概略平
面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った概略断面図。

【図３】本考案の他の実施例に係るドットマトリクスＬ
ＥＤ発光体の概略断面図。

【図４】従来のドットマトリクスＬＥＤ発光体の概略断
面図。

【符号の説明】

１ 配線基板 ２ ＬＥＤ発光素子 ３ 透孔 ４ マスク板 ６ 発光部 ７ 凸レンズ体 Ｌ 中心線 Ｓ1 凸レンズ体の端面積 Ｓ2 透孔の開口表面積

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ＬＥＤ発光素子を多数配設した配線基板上
   に、多数の透孔を形成し該透孔以外の表面を光無反射面
   としたマスク板を重ね合わせ、前記各透孔内に各ＬＥＤ
   発光素子を収容してなるＬＥＤ発光体において、上記マ
   スク板に形成された透孔の１から複数個に対応してその
   表面に前記各透孔の開口表面積総和の５倍以上の端面積
   を有する凸レンズ体を配置したことを特徴とするＬＥＤ
   発光体。