TWI421444B - Light emitting diode light emitting device - Google Patents

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Kiyoyuki Kabuki
Hiroshige Hata
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Ushio Electric Inc
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Description

發光二極體光放射裝置
本發明是關於發光二極體光放射裝置，更詳述地說明，是關於將來自發光二極體(LED：Light-Emitting Diode)的光經由光學構件對於所定方向及範圍進行放射的發光二極體光放射裝置。
習知，將發光元件(LED)使用作為光源，而將來自該光源的光使用如透鏡等的光學構件朝所定方向放射，而藉由該光學構件進行配光控制的構成的發光二極體光放射裝置廣泛地被使用(例如，參照專利文獻1)。
在此種構成的發光二極體光放射裝置，為了有效地利用來自作為光源的光學構件(LED)的光，具備為了將光學元件的光之中的未能到達光學構件的光導入至該光學構件的反射鏡所構成者被提案(例如，參照專利文獻2)。
具體地說明，如第11圖所示地，在專利文獻2揭示著：一種發光二極體光放射裝置，具備：作為光源的發光元件(LED)21，及具有如鋁蒸鍍膜等所成的反射面108A的反射鏡108，作為光學構件103設有：透光性樹脂所成，將來自設於基板101上的發光元件(LED)21的光予以折射而對於Z軸方向朝垂直方向放射的第1光學部104，及將來自發光元件21的光予以聚光而朝Z軸方向放射的第2光學部105，及將來自發光元件21的光依據全反 射朝Z軸方向放射的第3光學部106者所構成。
在該發光二極體光放射裝置的光學構件103，成為利用第1光學部104，來自發光元件21的光中的該發光元件21的開度半角(對於發光元件21的中心軸(在第11圖的Z軸)的角度)60~90度的範圍方向的光被折射，而對於Z軸方向朝垂直方向被放射，利用第2光學部105，來自發光元件21的光中的該發光元件21的開度半角35度以內的範圍方向的光被聚光而朝Z軸方向被放射，利用第3光學部106，來自發光元件21的光中的該發光元件的開度半角35~60度的範圍方向的光被全放射而朝Z軸方向被放射。
在第11圖中，基板101是絕緣層101B被積層於基材101A上，而配線圖案101C被形成於該絕緣層101B上所成者。又，在同圖中，107是線，L5是入射於第2光學部105而從半球狀的光放射面105A所放射的光的光路，L6是入射於第3光學部106而藉由反射面106B所反射，由圓盤狀光放射面106A被放射的光的光路，L7是入射於第1光學部104而被射出，藉由反射鏡108被反射的光的光路。
依照此種構成發光二極體光放射裝置，藉由光學構件103可控制來自發光元件21的光的大部分，亦即，藉由反射鏡108的作用可減低被導入至光學構件103的光量。因此，作為反射鏡，因不必使用大型者，因此可防止隨著設置反射鏡而有大型化裝置的情形，結果，可得到發光二極 體光放射裝置本體的小型化。
然而，在此種發光二極體光放射裝置中，在反射鏡108被反射而成為被放射的光(具體為藉由經第1光學部104被放射的光)，是成為藉由經複數境界面(具體為例如存在於光學構件103，及該光學構件103的周圍的空氣層之境界面)被放射之故，因而起因於該境界面所產生的折射等而使得境界反射或反射損失的發生率變大，結果，成為無法得到高的光利用率，而且為了將放射光作成良好者必須考慮到此些境界面的折射的設計，而有其設計本體成為很難者的問題。
又，在該發光二極體光放射裝置中，雖將利用高角度的光(例如，發光元件21的開度半角超過60度的範圍方向的光)作為目的而設有反射鏡108，惟該高角度的光是光度比低角度的光還要低。所以，在從該發光二極體光放射裝置所放射的光所照射的被照射面中，成為被反射鏡108反射之光所照射的周邊領域的照度，比中央領域的照度還要更低之故，因而有很難以高照度又均勻地照射該被照射面的問題。所以，此種構成的發光二極體光放射裝置，尤其是不適用於具有面積的被照射面的光照射。亦即，發光二極體光放射裝置是為了對於具有廣泛面積的被照射面照射光，具備發光元件與光學構件所成的複數LED封裝，而在此些複數LED封裝作成配置於共通基板上所成的構成的情形，也無法將光均勻地照射於被照射面，而且也無法得到充分的照度。
專利文獻1：日本特開平8-107235號公報
專利文獻2：日本特開2004-281605號公報
本發明是依據以上事項而發明者，其目的是在於提供一種以高效率可利用來自發光元件的光，而且設計的自由度大，又對於被照射面以高照度均勻地可照射光的發光二極體光放射裝置。
本發明的一種發光二極體光放射裝置，其特徵為：具備：發光元件，及透光性導光構件，上述透光性導光構件是具有：中央凸透鏡部分，及形成於該中央凸透鏡部分的外周的第1筒狀導光部分，及形成於該第1筒狀導光部分的外周的第2筒狀導光部分所成，在第1筒狀導光部分的外周面，及第2筒狀導光部分的內周面之間形成有空氣層，該第1筒狀導光部分的外周面，及第2筒狀導光部分的外周面為都具有同一焦點的旋轉2次曲面，藉由此些的旋轉2次曲面各個，使來自發光元件的光沿著該透光性導光構件的光軸朝著光放射方向被反射。
在本發明的發光二極體光放射裝置，構成透光性導光構件的第2筒狀導光部分的內周面，為朝外方擴展的推拔狀成為遮住在該第2筒狀導光部分的外周面上被反射的光的一部分較佳。
在本發明的發光二極體光放射裝置，透光性導光構件是折射率1.4以上的材料所構成者較佳。
在本發明的發光二極體光放射裝置，複數的發光元件是設於共通的基板上，而設有透光性導光構件成為對應於該複數發光元件的每一元件較佳。
在本發明的發光二極體光放射裝置，透光性導光構件是具有：中央凸透鏡部分，以及複數的筒狀導光部分，具體地說明，具有第1筒狀導光部分及第2筒狀導光部分，而藉由具有第1筒狀導光部分的外周面及第2筒狀導光部分的外周面所成的同一焦點的旋轉2次曲面的各個，使得來自發光元件的光具有沿著該透光性導光構件的光軸朝著光放射方向被放射的構成者，因此，在構成該透光性導光構件的中央凸透鏡部分，第1筒狀導光部分及第2筒狀導光部分的任一構成部分，也將來自入射的發光元件的光，不會對於其他的構成部分射出，而在其內部，沿著光軸朝光放射方向導光，而可從該透光性導光構件被放射之故，因而依該透光性導光構件的來自發光元件的光的配光控制成為容易，又可防止發生境界反射，而且不必經由反射鏡等的其他構件，就可將來自發光元件的光藉由透光性導光構件進行導光使之放射，又在透光性導光構件本體，若在各個構成部分內形成導光路，就不必將複數構成部分形成通過境界所成的導光路，而可得到較大的設計自由度。
又，在透光性導光構件，藉由在其外周成為存在著空氣層的第1筒狀導光部分的外周面，第2筒狀導光部分的內周面及外周面，可將光予以全反射之故，因而可抑制發生反射損失。
因此，依照本發明的發光二極體光放射裝置，以高效率可利用來自發光元件的光，而且可得到較大的設計自由度，而可將光以高照度均勻地照射到被照射面。
以下，針對於本發明的實施形態加以詳細地說明。
第1圖是表示本發明的發光二極體光放射裝置的構成的一例子的說明用斷面圖，第2圖是表示第1圖的發光二極體光放射裝置的光放射面的說明圖，第3圖是表示構成第1圖的發光二極體光放射裝置的LED封裝的構成的說明圖，第4圖是表示第3圖的LED封裝的前視圖，第5圖是擴大表示第1圖的發光二極體光放射裝置的主要部分的說明用擴大斷面圖，第6圖是表示構成第1圖的發光二極體光放射裝置的透光性導光構件的構造的說明用分解圖。
該發光二極體光放射裝置是作為光源具備發光元件(LED：Light-Emitting Diode)21，該發光元件21，及作為光學構件的透光性導光構件30所成的LED封裝20設於基板11上所成的構成者。
構成LED封裝20的發光元件21，是絕緣層11B積層於基材11A上，而在配線圖案(未圖示)形成於該絕緣層11B上的基板11上，配設於基材11A露出所成的發光元件配置部，被電性地連接於形成在該絕緣層11B上的配線圖案。
在該圖的例子中，發光元件21是藉由如聚矽氧樹脂等的耐熱性的透明樹脂所成的半球狀模塑構件13被模塑。
作為發光元件21，可使用放射紫外線者，或是放射可視光者的任一者，可適用使用依照如COS原則來表示配光的LED(以下也稱為「COS配光LED」)。
又，構成LED封裝20的透光性導光構件30，是其全體形狀具有圓柱狀部及連續於該圓柱狀部的碗形狀部的大約碗形狀者，圓柱狀部是藉由大約圓筒狀的筒狀基端部分31所構成，一方面，碗形狀部是具有大約圓柱狀的中央凸透鏡部分41、及被形成於該中央凸透鏡部分41的外周的大約圓筒狀的第1筒狀導光部分51，及被形成於該第1筒狀導光部分51的外周的大約圓筒狀的第2筒狀導光部分61。在該透光性導光構件30中，藉由在碗形狀部的構成部分的各個所形成的光放射面，具體來說明，藉由中央凸透鏡部分41的半球面狀的光放射面49，第1筒狀導光部分51的圓盤狀光放射面59及第2筒狀導光部分61的圓盤狀光放射面69，形成有光放射面39。
又，在透光性導光構件30，半球狀的發光元件收容空間32藉由圓柱狀部的筒狀基端部分31形成於相對於光放射面39的位置。
在該圖的例子中，模塑發光元件21的模塑構件13，及透光性導光構件30，是藉由光學接合將模塑構件13的外周面與區劃透光性導光構件30的發光元件收容空間32 的內周面進行接合。藉此，在模塑構件13與透光性導光構件30的境界面，利用抑制發生光的折射及反射，使來自發光元件21的光以高效率經由模塑構件13射入透光性導光構件30。
在透光性導光構件30，有筒狀的間隙形成於第1筒狀導光部分51的外周面52，及第2筒狀導光部分61的內周面63之間成為圍繞著第1筒狀導光部分51，而利用該間隙，形成有被圍繞於第1筒狀導光部分51與第2筒狀導光部分61的空氣層H1。
區劃該空氣層H1的第1筒狀導光部分51的外周面52，是其形狀與在外周存在有空氣層的第2筒狀導光部分61的外周面62一起作為旋轉2次曲面，而此些第1筒狀導光部分51的外周面52所成的旋轉2次曲面，與第2筒狀導光部分61的外周面62所成的旋轉2次曲面，是作為具有同一焦點的形狀。
在此些第1筒狀導光部分51的外周面52及第2筒狀導光部分61的外周面62，空氣層分別存在於其外周之故，因而成為射入於第1筒狀導光部分51的光會藉由外周面52被全反射，或是射入於第2筒狀導光部分61的光會藉由外周面62被全反射。然後，此些反射光朝向依照各個旋轉2次曲面(外周面52及外周面62)構成的所定方向上被反射，並沿著光軸C向位於放射方向(第1圖的右方)的光放射面59或光放射面69被導光。
在該圖的例子中，第1筒狀導光部分51的外周面52 所成的旋轉2次曲面，及第2筒狀導光部分61的外周面62所成的旋轉2次曲面，都是旋轉拋物面，又，該外周面52及外周面62的反射光，是分別成為朝向平行於透光性導光構件30的光軸C的方向的平行光。
又，區劃空氣層H1的第2筒狀導光部分61的內周面63，是作為射入於該第2筒狀導光部分61，而可將藉由外周面62所成的旋轉2次曲面(旋轉拋物面)所反射的光朝光放射面69予以導光的形狀。
具體地說明，第2筒狀導光部分61的內周面63是作成不會妨礙到來自第2筒狀導光部分61的外周面62的反射光一直到光放射面69為止的光路(以下，也稱為「反射光路」)而與該反射光路平行也可以，惟作成遮住該反射光路的一部分而朝外方擴展的推拔狀較佳。
將第2筒狀導光部分61的內周面63作成朝外方擴展的推拔狀，而利用遮住來自外周面62的反射光的一部分，在藉由該內周面63被反射在外周面62的光中的第2筒狀導光部分61內，形成有將朝直線地可到達至光放射面69的方向以外的方向的光予以反射所用的反射面，而在該反射面，空氣層H1存在於其外周之故，因而被射入的光成為被全反射。
如第5圖所詳示，在該圖的例子中，第2筒狀導光部分61的內周面63，是藉由第1推拔面63A，及具有比該第1推拔面63A還要小的傾斜角度的第2推拔面63B所構成，而藉由此些中的第2推拔面63B形成有反射面。
藉由第2筒狀導光部分61的內周面63的第2推拔面63B所形成的反射面，是其傾斜角度α為從該第2筒狀導光部分61的光放射面69所放射的光，具體地說明，藉由該第2推拔面63B所成的反射面朝光放射面69使用與假想線(A)所成的角度β(=2α)被反射，而從該光放射面69所放射的光與假想線(A)所成的角度γ成為20度以下的方式，而滿足下述的式(1)的條件較佳。在該式(1)中，n是構成透光性導光構件30的材料的折射率。
在此，假想線(A)是平行於在第2筒狀導光部分61的外周面62被反射的光的反射光路的線段，而在該圖的例子中，成為平行於透光性導光構件30的光軸C。
〔數1〕式(1)α≦Arc Sin(Sin(20°)/n)/2
又，在透光性導光構件30中，第1筒狀導光部分51的內周面53是作成不會妨礙到從該第1筒狀導光部分51的光放射面59，及中央凸透鏡部分41的光放射面49所放射的光的光路的形狀。
在該圖的例子中，第1筒狀導光部分51的內周面53是作成平行於光軸C，被區劃有用以通過藉由該內周面53從中央凸透鏡部分41的光放射面49所放射的光的圓柱狀空間。
此種構成的透光性導光構件30是例如藉由組合形成筒狀基端部分31與第2筒狀導光部分61所用的第1構造 體70，及形成中央凸透鏡部分41與第1筒狀導光部分51所用的第2構造體80而予以接合就可以製作。
形成透光性導光構件30所用的第1構造體70，是全體形狀為大約碗形狀的碗形狀體，具有筒狀基端部分31與第2筒狀導光部分61，而在內部收容第2構造體80，而且形成有發光元件收容空間32及形成空氣層H1所用的柱狀內部空間71所成者。
該第1構造體70的內部空間71，是藉由區劃發光元件收容空間32所用的曲狀形成面71A，及與連續於該曲狀形成面71A的第2構造體80的接合面及形成第2筒狀導光部分61的內周面63的第1推拔面63A所用的推拔狀形成面71B，及連續於該推拔狀形成面71B的第2筒狀導光部分61的內周面63的第2推拔面63B被區劃。
在此，構成推拔狀形成面71B的推拔面，是射入於第2筒狀導光部分61的光在一直到外周面62為止的任一導光路上，不會有第1構造體70與第2構造體80之境界面(具體地說明，藉由第1構造體70的推拔狀形成面71B，及下述的第2構造體80的接合面82所形成的境界面)的方式，亦即，以不會有導光路與境界面交叉的方式，設定其傾斜角度。
具體地說明，沿著形成於一直到第2筒狀導光部分61的外周面62的光的導光路中的最中心側的導光路(為與假想線(a)(參照第5圖)所成的角度變最小的光的導光路，而有關於在第3圖以L3所表示的光的光路的導光 路)的方式，設定有推拔狀形成面71B的傾斜角度。
又，第2構造體80是其外觀形狀大約為碗形狀的筒狀體，具有中央凸透鏡部分41與第1筒狀導光部分51者。
該第2構造體80是利用其底面，形成有用以區劃發光元件收容空間32的發光元件收容空間區劃用面81，又，其外周面是藉由形成與第1構造體70的接合面所用的推拔面所成的接合面82，及具有比該接合面82還要小的傾斜角度的推拔面所成的第1筒狀導光部分51的外周面52所構成。
又，構成接合面82的推拔面，是具有與成為接合的第1構造體70的推拔狀形成面71B同樣的傾斜角度。
具體地說明，透光性導光構件30是準備第1構造體70，及第2構造體80，在第1構造體70的內部空間71內，插入第2構造體80，而在將軸成為一致的狀態下，將第2構造體80的接合面82抵接於形成第1構造體70的推拔狀形成面71B的接合面所用的部分(在第6圖中，左側部分)而藉由點接合形成接合部S1加以固定，而且藉由點接合第2構造體80的外周面52的光放射面59側的緣部(在第6圖中，右端緣部)，及第1構造體70的第2推拔面63B的光放射面69側的緣部(在第6圖中，右端緣部)形成接合部S2加以固定，由此，透光性導光構件30被製作。
此種構成的透光性導光構件30是折射率1.4以上的 材料所成者較佳，具體地說明，例舉有透明丙烯(PMMA：聚異丁烯酸甲酯)樹脂及聚碳酸酯樹脂等。
又，在透光性導光構件30的筒狀基端部分31，設有光吸收層15於其外周面較佳。
作為光吸收層15的材質，例如有黑色薄膜及黑色塗料等。
作為發光二極體光放射裝置的具體構成的一例，作為發光元件21使用COS配光LED，而作為透光性導光構件30，使用折射率1.485的PMMA樹脂所成者，又，其尺寸為如下，發光元件21是外徑為1mm四方，透光性導光構件30是中央凸透鏡部分41的光放射面49的外徑M1為3.6mm，第1筒狀導光部分51的光放射面59的外徑M2為6.2mm，而第2筒狀導光部分61的光放射面69的外徑M3為11mm者。
具有如以上構成的發光二極體光放射裝置，藉由光源的發光元件21被發光，來自該發光元件21的光成為經由模塑構件13被射入於透光性導光構件30，藉由該透光性導光構件30被導光而從光放射面39被放射。
又，在該發光二極體光放射裝置中，透光性導光構件30具有，中央凸透鏡部分41，以及複數的筒狀導光部分，具體地說明，具有第1筒狀導光部分51及第2筒狀導光部分61，而藉由具有第1筒狀導光部分51的外周面52及第2筒狀導光部分61的外周面62所成的同一焦點的旋轉拋物面的各個，使得來自發光元件21的光具有沿著 光軸朝著光放射方向被放射的構成者，由此，經由模塑構件13來自被射入於透光性導光構件30的發光元件21的光，是藉由構成該透光性導光構件30的光放射面39的各構成部分，具體來說明，藉由光放射面49的中央凸透鏡部分41，光放射面59的第1筒狀導光部分51及光放射面69的第2筒狀導光部分61的任一被導光而從光放射面39所放射。
具體地說明，來自發光元件21的光中的該發光元件21的開度半角(對於發光元件21的中心軸的角度)20度以下的範圍方向的光是如以光路L1所示地，射入於中央凸透鏡部分41，而朝光放射面49被直線地引導，成為從該光放射面49被放射的情形。
又，來自發光元件21的光中的該發光元件21的開度半角超過20度而70度以下的範圍方向的光，其一部分是如以光路L2所示地，射入於第1筒狀導光部分51，藉由被反射於旋轉拋物面所成的外周面52而朝光放射面59被引導，而從該光放射面59被放射。又剩餘的一部分，是以光路L3所示地，射入於第2筒狀導光部分61，被反射於旋轉拋物面所成的外周面62，其反射光的一部分(例如，第1圖的光路L3-1)是朝光放射面69被引導，而其他的一部分(例如，第1圖的光路L3-2)是藉由被反射於第2推拔面63B而朝光放射面69被引導，任一方都成為從該光放射面69被放射的情形。
在此，在該發光二極體光放射裝置中，來自發光元件 21的光中的該發光元件21的開度半角70度以下的範圍方向的光被導光至透光性導光構件30而成為從光放射面39被放射，惟作為發光元件21使用COS配光LED，該COS配光LED所成的發光元件21是被放射於超過開度半角70度的範圍方向的光的比率(光量)較小者之故，因而可將來自發光元件21的光以80%的高利用率予以利用。
如此地，在構成透光性導光構件30的中央凸透鏡部分41，第1筒狀導光部分51及第2筒狀導光部分61的任何構成部分，也不會將來自射入的發光元件21的光射出於其他部分，而在其內部，沿著該透光性導光構件30的光軸C朝光放射方向導光，而可從光放射面進行放射之故，因而來自依該透光性導光構件30的發光元件21的光的配光控制成為容易，又可防止發生境界反射。而且，也不必經由反射鏡等的其他構件，而可將來自發光元件21的光藉由透光性導光構件30被導光而予以放射，又在透光性導光構件30本體，能在各個構成部分內形成導光路，就不必形成將複數構成部分通過境界面所成的導光路，就可得到較大的設計自由度。
又，在透光性導光構件30中，藉由在其外周成為存在著空氣層的第1筒狀導光部分51的外周面52，第2筒狀導光部分61的內周面63的第2推拔面63B及外周面62可將光予以全反射之故，因而可抑制發生反射損失。
又，來自發光元件21的光中的光度小的高角度的光的利用比低角度的光還要被抑制之故，因而在成為從光放 射面39所放射的光被照射的被照射面，可得到高照度及照度的均勻性。
因此，依照該發光二極體光放射裝置，就可以以高效率地利用來自發光元件的光，而且可得到較大的設計自由度，又在從LED封裝20所放射的光可得到高均勻性之故，因而可將光以高照度均勻地照射至被照射面。
又，在該發光二極體光放射裝置中，光吸收層15設於筒狀基端部分31的外周面，可將來自發光元件21的光中射入於透光性導光構件30者不會從光放射面39放射的光，具體來說明，可將未超過發光元件21的開度角度70度的範圍方向的光，藉由該光吸收層15予以吸收之故，因而可防止發生起因於來自筒狀基端部分31所放射出的光的迷光。
又，在該發光二極體光放射裝置中，透光性導光構件30是組合第1構造體70，第2構造體80所成者，惟第1構造體70為具有筒狀基端部分31及第2筒狀導光部分61者，一方面，第2構造體80為具有中央凸透鏡部分41及第1筒狀導光部分51者，而藉由組合此些所形成的境界面，為與形成於透光性導光構件30內的導光路不會交叉的方式，作成沿著該導光路者之故，因而不必光接合該第1構造體70與第2構造體80的境界面全域，而可將接合部S1，S2作為點狀，由此，其製造為極容易，又，沿著導光路就形成第1構造體70與第2構造體80之境界面，由此，此些構造體的設計也成為容易。
具有此種構成的本發明的發光二極體光放射裝置，尤其是可使用於適用在對於具有廣泛面積的被照射面照射光所用的裝置，具體地說明，可使用於適用作為光阻照射用光源裝置等。
具體地說明，有如第7圖及第8圖所示地，具備由發光元件21與透光性導光構件30所成的複數〔在第7圖及第8圖的例子，為((2×30)+29)個〕LED封裝20，此些複數LED封裝20具有配置於共通基板11上所成的構成，而將設於該共通基板11上的複數發光元件21作為面狀(帶狀)光源所成者。
在第7圖中，17是多物鏡，18是聚光透鏡，19是準直透鏡。又，在同圖中，基板11未被圖示。
在具備此種複數LED封裝20的發光二極體光放射裝置，從該複數LED封裝20的各個所放射的光可得到高均勻性，由此對於具有廣泛面積的被照射面可均勻地照射光，而且在該被照射面可得到高照度。
又，藉由在筒狀基端部分31設有光吸收層15，對於由該筒狀基端部分31鄰接的其他LED封裝20照射著光，而藉由該光的照射就可防止LED封裝20被過熱的情形，由此，可抑制藉由隨著複數發光元件21發光所產生的熱而使裝置本體被過熱的情形。
以下，針對於本發明的發光二極體光放射裝置加以具體地說明，惟本發明是不被限定於以上的例子者，而可做各種變更。
例如，透光性導光構件是第1筒狀導光部分的外周面與第2筒狀導光部分的外周面具有同一焦點的旋轉2次曲面，若此些旋轉2次曲面的各個具有可將來自發光元件的光沿著該透光性導光構件的光軸朝著光放射方向反射的構成者，則該旋轉2次曲面，是並不限定於第1圖的透光性導光構件30所具有的旋轉拋物面，而如第9圖所示地，為旋轉橢圓面也可以。
在此，第9圖的發光二極體光放射裝置，是作為旋轉2次曲面除了具備具旋轉橢圓面的透光性導光構件90以外，為具有與第1圖的發光二極體光放射裝置同樣構成者，該透光性導光構件90是除了第1筒狀導光部分91的外周面91A，與第2筒狀導光部分92的外周面92A卻具有同一焦點的旋轉橢圓面者以外，為具有與第1圖的透光性導光構件30同樣的構成者。
在第9圖中，L1是射入於中央凸透鏡部分41而從光放射面49所放射的光的光路，而L2是射入於第1筒狀導光部分91而藉由外周面91A被反射再從光放射面91B被放射的光的光路，L3是射入於第2筒狀導光部分92而藉由外周面92A被反射再從光放射面92B被放射的光的光路。又，曲線(a)是延長第1筒狀導光部分91的外周面91A的旋轉2次曲面(旋轉橢圓面)的假想線，而曲線(b)是延長第2筒狀導光部分92的外周面92A的旋轉2次曲面(旋轉橢圓面)的假想線。
藉由具備此種構成的透光性導光構件90的發光二極 體光放射裝置，也與第1圖的發光二極體光放射裝置同樣，以高效率可利用來自發光元件21的光，而且可得到較大的設計自由度，而可將光以高照度均勻地照射於被照射面。
又，透光性導光構件是具有中央凸透鏡部分，第1筒狀導光部分及第2筒狀導光部分者就可以，此些構成部分之外，也可具有其他構成部分，例如第10圖所示地，在第2筒狀導光部分61的外周，具有形成有第3筒狀導光部分96所成的構成者也可以。
在此，第10圖的發光二極體光放射裝置是除了具備具第3筒狀導光部分96的透光性導光構件95，及在筒狀基端部分31的外周面未設有光吸收層15以外，為具有與第1圖的發光二極體光放射裝置同樣的構成者，而該透光性導光構件95是除了具有第3筒狀導光部分96者以外，具有與第1圖有關的透光性導光構件30同樣的構成者。
在該透光性導光構件95中，基本上，第3筒狀導光部分96是具有與第2筒狀導光部分61同樣的構造。
具體地說明，在透光性導光構件95中，空氣層H1形成於第1筒狀導光部分51與第2筒狀導光部分61之間，而且筒狀間隙形成於第2筒狀導光部分61的外周面62與第3筒狀導光部分96的內周面97B之間，成為圍繞著第2筒狀導光部分61，藉由該間隙，形成有被圍繞於第2筒狀導光部分61與第3筒狀導光部分96所成的空氣層H2。
又，區劃空氣層H2的第3筒狀導光部分96的內周面97B，是作成朝外方擴展的推拔狀，藉由該內周面97B，形成有在該第3筒狀導光部分96的外周面97A被反射的光中的該第3筒狀導光部分96內用以全反射朝著直線地可一直到光放射面99的方向以外的方向的光的反射面。還有，作為空氣層存在於其外周的第3筒狀導光部分96的外周面97A是作為旋轉2次曲面(在圖的例子中，為旋轉拋物面)，該第3筒狀導光部分96的外周面97A所成的旋轉2次曲面，是與第1筒狀導光部分51的外周面52所成的旋轉2次曲面及第2筒狀導光部分61的外周面62所成的旋轉2次曲面具有同一焦點，作成將來自發光元件21的光沿著透光性導光構件95的光軸可反射於光放射方向的形狀。
在第10圖中，L1是射入於中央凸透鏡部分41而從光放射面49所放射的光的光路，而L2是射入於第1筒狀導光部分51而藉由外周面52被反射再從光放射面59被放射的光的光路，L3是射入於第2筒狀導光部分61而藉由外周面62被反射再從光放射面69被放射的光的光路，L4是射入於第3筒狀導光部分96而藉由外周面97A被反射，視需要藉由內周面97B被反射而從光放射面99所放射的光的光路。
藉由具備此種構成的透光性導光構件95的發光二極體光放射裝置，也與第1圖的發光二極體光放射裝置同樣，以高效率可利用來自發光元件21的光，而且可得到 較大的設計自由度，而可將光以高照度均勻地照射於被照射面。
又，在透光性導光構件中，第1筒狀導光部分的內周面的形狀是如上述地，若未具有阻礙從該第1筒狀導光部分的光放射面，及中央凸透鏡部分的光放射面所放射的光的光路的形狀者並未特定加以限定者，例如為階段狀也可以。
又，如第1圖所示地，發光二極體光放射裝置是並不限定於具有發光元件21藉由模塑構件13被模塑，該模塑構件13與透光性導光構件30被光接合所成的構成者，例如作為發光元件使用發熱量大者的情形，則考量透光性導光構件的耐熱性，透光性導光構件為具有與發光元件經由一定空間(空氣層)配置所成的構成者也可以。
11‧‧‧基板
11A‧‧‧基材
11B‧‧‧絕緣層
13‧‧‧模塑構件
15‧‧‧光吸收層
17‧‧‧多物鏡
18‧‧‧聚光透鏡
19‧‧‧準直透鏡
20‧‧‧LED封裝
21‧‧‧發光元件
30‧‧‧透光性導光構件
31‧‧‧筒狀基端部分
32‧‧‧發光元件收容空間
39‧‧‧光放射面
41‧‧‧中央凸透鏡部分
49‧‧‧光放射面
51‧‧‧第1筒狀導光部分
52‧‧‧外周面
53‧‧‧內周面
59‧‧‧光放射面
61‧‧‧第2筒狀導光部分
62‧‧‧外周面
63‧‧‧內周面
63A‧‧‧第1推拔面
63B‧‧‧第2推拔面
69‧‧‧光放射面
70‧‧‧第1構造體
71‧‧‧內部空間
71A‧‧‧曲狀形成面
71B‧‧‧推拔狀形成面
80‧‧‧第2構造體
81‧‧‧發光元件收容空間區劃用面
82‧‧‧接合面
90‧‧‧透光性導光構件
91‧‧‧第1筒狀導光部分
91A‧‧‧外周面
91B‧‧‧光放射面
92‧‧‧第2筒狀導光部分
92A‧‧‧外周面
92B‧‧‧光放射面
95‧‧‧透光性導光構件
96‧‧‧第3筒狀導光部分
97A‧‧‧外周面
97B‧‧‧內周面
99‧‧‧光放射面
101‧‧‧基板
101A‧‧‧基材
101B‧‧‧絕緣層
101C‧‧‧配線圖案
103‧‧‧光學構件
104‧‧‧第1光學部
105‧‧‧第2光學部
105A‧‧‧光放射面
106‧‧‧第3光學部
106A‧‧‧光放射面
106B‧‧‧反射面
107‧‧‧線
108‧‧‧反射鏡
108A‧‧‧反射面
H1、H2‧‧‧空氣層
S1、S2‧‧‧接合部
L1、L2、L3、L3-1、L3-2、L4‧‧‧光路
C‧‧‧光軸
第1圖是表示本發明的發光二極體光放射裝置的構成的一例子的說明用斷面圖。
第2圖是表示第1圖的發光二極體光放射裝置的光放射面的說明圖。
第3圖是表示構成第1圖的發光二極體光放射裝置的LED封裝的構成的說明圖。
第4圖是表示第3圖的LED封裝的前視圖。
第5圖是擴大表示第1圖的發光二極體光放射裝置的主要部分的說明用擴大斷面圖。
第6圖是表示構成第1圖的發光二極體光放射裝置的透光性導光構件的構造的說明用分解圖。
第7圖是表示將本發明的發光二極體光放射裝置使用作為光阻照射用光源裝置時的構成的一例子的說明用立體圖。
第8圖是表示第7圖的發光二極體光放射裝置的前視圖。
第9圖是表示本發明的發光二極體光放射裝置的構成的其他例的說明用斷面圖。
第10圖是表示本發明的發光二極體光放射裝置的構成的另一例的說明用斷面圖。
第11圖是表示習知的發光二極體光放射裝置的構成的說明用斷面圖。
11‧‧‧基板
11A‧‧‧基材
11B‧‧‧絕緣層
13‧‧‧模塑構件
15‧‧‧光吸收層
20‧‧‧LED封裝
21‧‧‧發光元件
30‧‧‧透光性導光構件
31‧‧‧筒狀基端部分
32‧‧‧發光元件收容空間
39‧‧‧光放射面
41‧‧‧中央凸透鏡部分
49‧‧‧光放射面
51‧‧‧第1筒狀導光部分
52、62‧‧‧外周面
53、63‧‧‧內周面
59‧‧‧光放射面
61‧‧‧第2筒狀導光部分
63A‧‧‧第1推拔面
63B‧‧‧第2推拔面
69‧‧‧光放射面
H1‧‧‧空氣層
L1、L2、L3、L3-1、L3-2‧‧‧光路
C‧‧‧光軸

Claims (4)

  1. 一種發光二極體光放射裝置，其特徵為：具備：發光元件，及透光性導光構件，上述發光元件是藉由模塑構件而被模塑，該模塑構件與上述透光性導光構件是藉由光學接合而被接合，上述透光性導光構件是具有：中央凸透鏡部分，及形成於該中央凸透鏡部分的外周的第1筒狀導光部分，及在該第1筒狀導光部分的外周與該第1筒狀導光部分疊合而形成的第2筒狀導光部分所成，上述第1筒狀導光部分的外周面，及上述第2筒狀導光部分的外周面為都具有同一焦點的旋轉2次曲面，藉由上述第1筒狀導光部分及第2筒狀導光部分的旋轉2次曲面各個，使來自發光元件的光沿著該透光性導光構件的光軸朝著光放射方向被反射，將該第1筒狀導光部分構成為，自上述發光元件射入上述第1筒狀導光部分及第2筒狀導光部分的光當中，開度半角較小的光會在第1筒狀導光部分的外周面反射；且將第2筒狀導光部分構成為，比在第1筒狀導光部分的外周面反射的光具有更大的開度半角的光，會在第2筒狀導光部分的外周面反射。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體光放射裝置，其中，在上述第1筒狀導光部分的外周面，及上述第2筒狀導光部分的內周面之間形成有空氣層。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的發光二極 體光放射裝置，其中，上述透光性導光構件是具有，將形成第2筒狀導光部分的第1構造體及形成中央凸透鏡部分與第1筒狀導光部分的第2構造體組合而予以接合之構造。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體光放射裝置，其中，構成透光性導光構件的第2筒狀導光部分的內周面，為朝外方擴展的推拔狀成為遮住在該第2筒狀導光部分的外周面上被反射的光的一部分。
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