WO2005122291A1 - 発光デバイス、発光デバイスの製造方法、発光デバイスを用いた照明装置、及び、プロジェクタ - Google Patents

発光デバイス、発光デバイスの製造方法、発光デバイスを用いた照明装置、及び、プロジェクタ Download PDF

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Definitions

  • Light emitting device method for manufacturing light emitting device, lighting device using light emitting device, and projector
  • the present invention relates to a light emitting device, a method for manufacturing the light emitting device, a lighting device using the light emitting device, and a projector including the lighting device.
  • FIG. 1 In order to use a light-emitting element that emits diffused light, such as an LED, for lighting purposes, a technique for efficiently illuminating the light emitted from the light-emitting element with directivity, for example, as shown in FIG.
  • a light-emitting element 1 in which a reflection surface 2 is arranged near the upper surface 1A, and light from the light-emitting element 1 is emitted to the light-guiding-portion-side incident end face 3 via a sealing resin (transparent body) 31.
  • Patent Document 1 JP 2003-101077 A
  • Patent Document 2 JP-A-10-84137
  • Patent Document 3 JP-A-7-98416
  • An object of the present invention is to provide a light emitting device capable of realizing a small emission area, high directivity, and low loss, a method of manufacturing the same, and a lighting device and a projector using the light emitting device. I do. Means for solving the problem
  • the present invention employs the following solutions.
  • the light-emitting device includes at least one light-emitting element having a light-emitting unit that emits illumination light, a substrate for fixing the light-emitting element, and the illumination light emitted from the light-emitting element.
  • a spacer having a reflecting mirror surface, an incident end surface on which the illumination light is incident, a total reflection surface for totally reflecting the illumination light incident from the incident end surface, and an area larger than the incident end surface, At least one columnar light guide portion having an emission end surface for emitting the illumination light totally reflected by the reflection surface, and the spacer is provided with a concave portion or an opening portion having at least an upper surface opened.
  • the light-emitting element is positioned with respect to the bottom surface of the concave portion or with respect to the opening and the lower surface of the spacer, and the one surface of the mirror is positioned on the inner surface of the concave portion or the opening.
  • the surface area or the open area of the spacer upper surface side is larger than the open area of the spacer lower surface side of the opening, and the concave portion or the upper surface of the spacer of the opening is less in the upper surface.
  • the incident end face of one of the columnar light guides is located.
  • the light emitting device includes at least one light emitting element having a light emitting unit for emitting illumination light, a substrate for fixing the light emitting element, and the light emitting element emitted from the light emitting element.
  • a spacer having a mirror surface for reflecting the illumination light, an incident end surface on which the illumination light is incident, a total reflection surface for totally reflecting the illumination light incident from the incident end surface, and an area larger than the incident end surface.
  • At least one columnar light guide section having an emission end face for emitting the illumination light totally reflected by the total reflection surface, and the spacer has at least a concave or open top opening.
  • the mirror surface is formed on the inner surface of the concave portion or the opening, and a position of the mirror surface closest to the lower surface of the spacer; Close to and in front
  • the recess or the upper surface force of the opening of the spacer is located at substantially the same position in the depth direction, and the light emitting element is positioned on the bottom surface of the recess of the spacer or the lower surface of the spacer.
  • the spacer upper surface open area is larger than the bottom surface area of the concave portion or the open area of the spacer lower surface side of the opening, and the concave portion or the concave portion
  • the incident end face of at least one of the columnar light guides is provided on the upper surface of the spacer in the opening. Is located.
  • the incident end face of at least one of the columnar light guides and the upper surface of the spacer may be arranged at positions substantially coincident with each other.
  • the incident end face of at least one of the columnar light guides may be the concave part or the concave part in a state where a peripheral edge of the incident end face is in contact with the mirror surface. , May be inserted into the opening.
  • the concave portion or the opening is filled with a transparent material having a lower refractive index than the refractive index of the columnar light guide portion.
  • the light emitting unit may be shielded from the air by the transparent body.
  • the light emitting element is connected to the substrate by a bonding wire, and a bottom surface of the concave portion or a lower surface of the spacer.
  • the distance to the incident end face may be substantially equal to the distance from the upper surface force of the substrate to the maximum separation position of the bonding wire.
  • an electrode is provided on a surface of the light emitting element facing the substrate, and the electrode is directly connected to the substrate, and the bottom surface of the concave portion or the spacer is formed.
  • Lower surface force A distance between the columnar light guide and the incident end surface may be substantially equal to a distance between the upper surface force of the substrate and the upper surface of the light emitting element.
  • an electrode is provided on the spacer, and the light emitting element is directly connected to the substrate via the electrode, and the bottom surface of the concave portion or the spacer is connected to the substrate.
  • a lower surface force of the substrate may be greater than a distance of the columnar light guide portion to the incident end surface than an upper surface force of the substrate to the electrode.
  • the upper surface side open area of the spacer in the concave portion or the opening is set to ml, and the bottom surface area of the concave portion or the space of the opening is set.
  • the open area of the lower surface side is m2
  • the area of the output end face of the columnar light guide is nl
  • the area of the incident end face of the columnar light guide is n2, nl> n2 ⁇ ml> m2.
  • the upper surface side open area of the spacer in the concave portion or the opening portion is ml
  • the bottom surface area of the concave portion or the opening is
  • the open area on the lower surface side of the spacer is m2
  • the area of the exit end face of the columnar light guide is nl
  • the area of the incident end face of the columnar light guide is n2
  • the inner size of the concave portion or the opening surrounded by the mirror surface in the spacer upper surface direction is from the lower surface of the spacer to the upper surface of the spacer.
  • the inner size of the columnar light guide portion which is gradually enlarged by the total reflection surface in the direction of the incident end face may be gradually enlarged from the incident end face toward the emission end face.
  • the light emitting device two light emitting elements are provided, one end of a bonding wire is connected to each of the two light emitting elements, and the bonding is performed to one pad provided on the substrate.
  • the other end of the wire may be connected.
  • the pad may be arranged between two light emitting elements.
  • two columnar light guides may be arranged corresponding to the respective light emitting elements.
  • one of the columnar light guides may be arranged corresponding to the two light emitting elements.
  • the light emitting device may include a rod holding portion formed integrally with the spacer and holding at least one columnar light guide. ,.
  • the rod holding portion may hold a distance between the emission end face of at least one of the columnar light guides and the upper surface of the spacer at a constant value. Is also good.
  • the rod holding portion may hold at least one of the columnar light guide portions on the emission end face side.
  • the rod holding portion may include a heat radiating portion that radiates heat generated from the light emitting element.
  • a lighting device is a lighting device including a plurality of light emitting devices according to the present invention, wherein the normal line of the emission end face of the columnar light guide has a certain range within an intersection area.
  • the light emitting devices are arranged on a circumference centered on the intersection area so as to intersect.
  • the lighting device according to the present invention is a lighting device including a plurality of light emitting devices according to the present invention, wherein a normal line of the emission end face of the columnar light guide section has a predetermined area within an intersection area.
  • the light-emitting devices are arranged so that the emission end faces are adjacent to each other on a circumference centered on the intersection area so that the two light-emitting elements are arranged in a direction substantially orthogonal to the circumference. It is arranged in.
  • a projector according to the present invention is a projector including the lighting device according to the present invention, wherein the spatial modulator modulates illumination light emitted by the lighting device in accordance with input image information; Projection optical means for projecting the illumination light modulated by the modulation element onto a screen.
  • a method for manufacturing a light emitting device according to the present invention is the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention, wherein the bottom surface of the recess of the spacer or the lower surface of the spacer is provided with respect to the substrate.
  • a transparent body having a lower refractive index than the refractive index of the columnar light guide is provided in the recessed portion or the opening closed by the substrate and the incident end face, and an air layer is provided on the incident end face.
  • a third step of filling so that the transparent body does not adhere to the side surface constituting the total reflection surface of the columnar light guide portion.
  • the method for manufacturing a light-emitting device according to the present invention is the method for manufacturing a light-emitting device according to the present invention, wherein the bottom surface of the recess of the spacer or the space is formed with respect to the substrate.
  • a first step of positioning the lower surface of the substrate, and a transparent member having a lower refractive index than the refractive index of the columnar light guide portion is provided in the concave portion or in the opening whose bottom surface is closed by the substrate.
  • the invention's effect it is possible to increase the directivity by suppressing an increase in the emission area of the illumination light of the light emitting element power, and it is possible to reduce the loss at that time. Therefore, a highly efficient light emitting device, a lighting device including the same, and a projector can be provided.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a main part of a configuration of a projector and a lighting device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a main part of the lighting device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a sectional view showing a light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is a perspective view showing an assembled state of each component of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing a light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A is a sectional view of a key part showing a light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6B is a sectional view of a key part showing a light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6C is a perspective view showing an assembled state of each component of the light emitting device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a sectional view of a key part showing a light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is a sectional view showing a light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a sectional view showing a light emitting device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A is a sectional view of a key part showing a light emitting device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9B is a sectional view showing a light emitting device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A is a perspective view showing an assembled state of each component of a light emitting device according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10B is a perspective view showing a light emitting device according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10C is a sectional view showing a light emitting device according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a main part of a lighting device according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a light emitting device according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a perspective view showing a rod support of a light emitting device according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a sectional view showing a light emitting device according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15A is a perspective view showing an assembled state of each component of a light emitting device according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15B is a sectional view showing a light emitting device according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16A is an explanatory diagram showing a connection state between an LED and a substrate for each type of LED.
  • FIG. 16B is an explanatory diagram showing the connection state between the LED and the substrate for each type of LED.
  • FIG. 16C is an explanatory diagram showing a connection state between the LED and the substrate for each type of LED.
  • FIG. 17 is a flowchart showing a method for manufacturing a light emitting device according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram showing effects of the light emitting device according to the ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19A is a perspective view showing an assembled state of each component of a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 19B is a sectional view showing a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a perspective view showing a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a perspective view showing a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a perspective view showing a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 24A is a perspective view showing a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 24B is a perspective view showing a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view showing a conventional light emitting device.
  • a projector 10 according to the present embodiment is provided with an illumination device 11 that emits illumination light in accordance with input image information, and a device-side emission end face 18C of the illumination device 11 which will be described later.
  • a light beam shape conversion diffuser 12 for converting a light beam shape into a desired shape, a light modulation element 13 for modulating illumination light passing through the light beam shape conversion diffuser 12 to a desired state, and a device-side emission end face 18C of the illumination device 11 are imagined.
  • An illumination lens 15 is provided on the light modulation element 13 to constitute a Koehler illumination optical system that forms an optical pupil when used as a light source.
  • the illuminating device 11 is arranged on a circle centered on the intersection area so that a normal line of a device-side emission end face 28C described later intersects at substantially one point.
  • a plurality of light emitting devices 16 arranged, light emitting device control means 17 for sequentially emitting light in a time series for each light emitting device 16, and a device-side incident end face 18A on which illumination light from the light emitting device 16 is incident.
  • Two rectangular light guide rod members (collection means) 18 having an L-shaped total reflection surface 18B that collects light while performing total reflection, and a device-side emission end surface 18C that emits the collected light as illumination light 18
  • a rod holder 20 that supports the rectangular light guide rod member 18, and a drive unit 22 that rotates the rod holder 20 about a rotation axis 21 that passes through the central position of the light emitting device 16.
  • the light-emitting device 16 includes an LED 25 which is a rectangular light-emitting element having a light-emitting portion 23 for emitting illumination light, a substrate 26 for fixing the LED 25, and a LED 25.
  • 27 having a mirror surface 27A for reflecting the illumination light emitted from the light source, a device-side incident end surface (incident end surface) 28A on which the illumination light is incident, and a device-side incident end surface 28A.
  • a tapered rod side surface 28B which is a total reflection surface for totally reflecting bright light
  • a device side emission end surface (an emission end surface) 28C which has an area larger than the device side incidence end surface 28A and emits illumination light totally reflected by the tapered rod side surface 28B.
  • a tapered rod (columnar light guide) 28 having
  • the spacer 27 is formed in a rectangular shape, and an opening 30 opened in a rectangular shape is provided on the upper surface 27B. In this opening 30, the LED 25 is positioned with respect to the opening 30 and the lower surface 27C of the spacer 27!
  • the mirror surface 27A is formed on the inner surface of the opening 30.
  • the opening area of the opening 30 and the area of the device-side incident end face 28A of the taper rod 28 are substantially the same size, and the device-side incident end face 28A of the taper rod 28 matches the upper surface 27B of the spacer 27.
  • the taper rod 28 is arranged in the opening 30 in this manner.
  • the tapered rod 28 is formed in a square shape, and both the device-side incident end face 28A and the device-side output end face 28C are formed in a rectangular shape.
  • the opening 30 of the spacer 27 is filled with a sealing resin (transparent body) 31 having a lower refractive index than that of the tapered rod 28, and the light emitting portion 23 of the LED 25 is separated from the air by the sealing resin 31. Blocked.
  • the opening 30 of the spacer 27 has an opening area on the upper surface 27B side of the spacer 27 larger than an opening area on the lower surface 27C side of the spacer 27, and has an area of the mirror surface 27A. Is gradually enlarged from the lower surface 27C of the spacer 27 toward the upper surface 27B of the spacer 27, and the area of the tapered rod side surface 28B of the taper rod 28 is changed from the device-side incident end surface 28A to the device-side exit end surface 28C. It is gradually expanded and formed.
  • the opening area on the upper surface 27 B side of the spacer 27 is ml
  • the opening area on the lower surface 27 C side of the spacer 27 in the opening 30 is m 2
  • the condition may be nl>n2 ⁇ ml> m2.
  • Electrodes 32A and 32B are arranged between the lower surface of LED 25 and substrate 26.
  • the efficiency of the rectangular light guide rod member 18 can be improved by making the device-side emission end face 28C of the light-emitting device 16 rectangular, and by making the incident end face 18A close to the device-side emission end face 28C.
  • the L-shaped square light guide rod member 18 may be manufactured by integral molding or may be formed by joining the respective surfaces.
  • the light beam shape conversion diffuser 12 converts the angular intensity distribution of the light beam emitted from the rectangular light guide rod member 18 into a position intensity distribution in the illumination area.
  • the light emitting device control means 17 includes a light amount monitor 35 for monitoring the amount of emitted light emitted from the device side emission end face 18C, and a device side emission end face 18C for guiding a part of the emitted light to the light amount monitor 35.
  • a light guide plate 36 disposed in the vicinity, an LED drive circuit 37 for feedback-controlling a drive current of the LED 25 so as to optimize the light amount in accordance with an increase and decrease of the emitted light monitored by the light amount monitor 35, and an LED drive circuit 37 for turning on the LED 25;
  • a rotation sensor 38 disposed at 20 to detect the rotation position of the rod holder 20, and a light emission timing control circuit for controlling the light emission timing of the LED 25 based on the rotation position of the rod holder 20 detected by the rotation sensor 38. 40 is provided.
  • the drive unit 22 includes a motor 41 connected to the rotating shaft 21 and a motor drive circuit 42 for driving the motor 41.
  • the first step (SOC) of positioning the lower surface 27C of the spacer 27 with respect to the substrate 26 is performed.
  • a second step (S02) of positioning the device-side incident end face 28A of the tapered rod 28 with respect to the opening 30 of the upper surface 27B of the spacer 27, and the substrate 26 and the device-side incident end face 28A are closed.
  • the sealing resin 31 is placed in the opened opening 30 on the tapered rod side surface 28B which does not leave an air layer on the device-side incident end face 28A and forms the total reflection surface of the tapered rod 28.
  • the light emission timing control circuit 40 sequentially switches the light emission timing of the plurality of light emitting devices 16 to emit pulse light.
  • the drive unit 22 is driven to take in the emitted light from the device-side emission end face 28C, and the device-side emission end face 28C of the light emitting device 16 in which the device-side incidence end face 18A of the rectangular light guide rod member 18 emits light.
  • the rod holder 20 is rotated so as to face.
  • the light emitted from the LED 25 is incident on the device-side incident end face 28 A while passing through the sealing resin 31 directly or reflected on the mirror surface 27 A.
  • the incident illumination light reaches the device-side emission end surface 28C while being totally reflected by the tapered rod side surface 28B of the tapered rod 28, and is emitted.
  • the illumination light transmitted through the illumination lens 15 forms an optical pupil having no illumination unevenness on the light modulation element 13.
  • the device-side incident end face 28A of the tapered rod 28 is inserted into the opening 43 while the peripheral edge 28D of the device-side incident end face 28A is in contact with the mirror surface 27A. Is also good. In this case, even if there is a thermal expansion or a manufacturing error of the resin constituting the taper rod 28 or the spacer 27, a gap is generated at the boundary between the device-side incident end surface 28A of the taper rod 28 and the mirror surface 27A. When the light reflected by the mirror surface 27A is incident on the teno rod 28, the light can be surely incident on the device-side incident end surface 28A.
  • the force on the substrate 26 is also directed toward the tapered rod 28, and the mirror is moved. Since the area of one surface 27A is enlarged, the illumination light emitted from the LED 25 is efficiently reflected by the mirror surface 27A of the spacer 27, and the leakage when entering the taper rod 28 is suppressed more appropriately, so that the device-side incident end surface 28A can be incident. Further, since no air layer is interposed between the sealing resin 31 and the tapered rod incident end face 28A, it is possible to make the light reflected on the tapered rod incident end face 28A efficiently enter the tapered rod.
  • the mirror surface 27A of the spacer 27 and the taper rod side surface 28B of the taper rod 28 are formed so as to expand in a tapered shape from the incident side to the emission side, and the rate of expansion of the mirror surface 27A at that time is the taper rod side surface 28B. Therefore, the illumination light from the LED 25, which is emitted at a relatively wide angle, can be guided to the device-side emission end face 28C in accordance with the desired directivity while changing the incident angle. Directivity can be suitably increased.
  • the device-side emitting end surfaces 28C of the plurality of tapered rods 28 also emit highly directional illuminating light and collect a large amount of light in the intersection area. Can light.
  • the light emitting device control means 17 by suppressing the variation in the amount of illumination light of the LED 25 of the light emitting device 16 within a predetermined range by the light emitting device control means 17, it is possible to condense the light on the rectangular light guide rod member 18 while suppressing the unevenness of the light, thereby achieving a stable light.
  • the illuminated area can be illuminated with the amount of light.
  • the projector 10 including the illumination device 11 it is possible to configure a Koehler illumination optical system using the device-side emission end face 18C as a virtual light source while minimizing the loss of light amount from the LED 25.
  • An optical image having a uniform illuminance distribution can be formed.
  • the difference between the second embodiment and the first embodiment is that, in the light emitting device 50 according to the present embodiment, the LED 51 is connected to the power board 26 from the upper surface 51A of the LED 51 by the bonding wire 52. At this time, the distance from the lower surface 53C of the spacer 53 to the device-side incident end surface 28A of the taper rod 28 L The upper surface 26A of the substrate 26 The force is also the distance to the maximum height (maximum separation position) of the bonding wire 52! And abbreviations.
  • the space for filling the sealing resin 31 and the space for setting the bonding wires 52 are sufficient.
  • the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained in the state where the distance is secured.
  • the difference between the third embodiment and the second embodiment is that a part of the electrodes 57A and 57B is arranged on a part of the mirror surface 56A of the spacer 56 of the light emitting device 55 according to the present embodiment. This is a point where the LED 51 and the bonding wire 52 are connected.
  • the same operation and effect as described above can be obtained, and even when a bonding wire is required, the LED 51 can be surrounded by four reflecting surfaces as in FIGS. 3A and 3B. The light can be efficiently guided to the tapered rod. Further, the length of the bonding wire 52 can be reduced.
  • a light emitting device 60 has electrodes 62A and 62B disposed inside a spacer 61, and an LED 63 has electrodes 62A and 62B.
  • L force The upper surface 26A force of the substrate 26 is also the distance between the electrodes 62A and 62B! 'Is greater than'.
  • the LED 63 can be surrounded by four reflecting surfaces as in Figs. 3A and 3B even when the normal bonding wire 52 is required, and the electrodes 62A and 62B are provided. By reducing the space in the height direction, the tapered rod 28 can be made closer to the LED 63. Further, it is possible to cope with a case where the substrate is formed of an insulator.
  • the light emitting device 65 includes a spacer 66 and electrodes 67A and 67B integrally formed, and a substrate for the LED 68.
  • the electrodes 67A and 67B are arranged on the surface facing the substrate 26, and the electrodes 67A and 67B are directly connected to the substrate 26.
  • the lower surface 65C of the spacer 65 also has a distance from the taper rod 28 to the device-side incident end surface 28A of the taper rod 28. Distance from the upper surface 26A of the LED to the upper surface 68A of the LED68! This is a point that is assumed to be approximately equal to ⁇ .
  • the LED 68 has a flip-chip structure, it is not necessary to provide a space for providing an electrode on the upper surface 68A side of the LED 68.
  • the sealing resin 31 When filling the sealing resin 31, only the LED 68 is covered at a minimum. Only the height of the fat.
  • the distance L between the LED 68 and the device-side incident end face 28A of the tapered rod 28 can be minimized.
  • the light emitting device 70 has two tapered rods 71 and two LEDs 51 as shown in FIGS. 10A, 10B and IOC. And one pad 74 connected to the other end 73b of a bonding wire 73 connected to one end 73a of each of the LEDs 51, and two spacers 75 formed integrally with the spacer 75. The point is that a rod holding portion 76 for holding the tapered rod 71 is provided.
  • the nod 74 is disposed between the two LEDs 51, and the tapered rods 71 are disposed corresponding to each of the LEDs 51.
  • the device-side incident end faces 71A of the two tapered rods 71 are spaced apart corresponding to the respective tapered rods 71, but the device-side exit end faces 71C are formed as a common surface.
  • the mirror surface 75A of the spacer 75 is formed so that light emitted from the two LEDs 51 can be incident on the respective device-side incident end surfaces 71A.
  • the rod holding section 76 holds the device-side emission end face 71C of the taper rod 71, and reduces the distance between the device-side emission end face 71C of the taper rod 71 and the upper surface 75B of the spacer 75.
  • the spacer 75 is erected on the upper surface 75B of the spacer 75 while being held at a constant level.
  • a common electrode 77A is connected to the back surface of each of the two LEDs 51 connected to the pad 74 by the bonding wire 73. Then, the pad 74 is connected to the electrode 77B in the substrate 72 as shown in FIG. 10C.
  • the lighting device 78 is configured such that each of the light emitting devices 70
  • the light-emitting device 70 is arranged such that the device-side emission end face 71C is adjacent to the circumference centered on the one point so that the normals of 1C intersect at substantially one point (intersection area).
  • the two LEDs 51 are configured such that the light emitting devices 70 are arranged side by side in a direction substantially orthogonal to a circumferential direction that is an adjacent direction.
  • the sealing resin 31 flows into and fills the opening 79 at the position where the pad 74 is provided.
  • the light emitting device 70 can also obtain the same effect by the same operation method and operation as in the above embodiment.
  • one electrode of each of the two LEDs 51 can be shared as the pad 74, and the area of the substrate 72 can be reduced, and the size can be reduced. Further, the number of electrodes of the entire light emitting device 70 can be reduced.
  • each LED 51 corresponds to the tapered rod 71, the power of each LED 51 can be made to face each tapered rod 71 to emit illumination light.
  • the taper rod 71 can be positioned more stably with respect to the spacer 75 by the rod holding portion 76.
  • the device-side emission end face 71C is supported, even if the taper rod 71 thermally expands, the relative position between the upper surface 75B of the spacer 75 and the device-side emission end face 71C is not changed.
  • the device-side incident end face 71A can be inserted into the opening 79 of the spacer 75, The thermal expansion and the manufacturing error of the resin constituting the spacer 75 and the rod holding portion 76 can be more appropriately absorbed.
  • this illuminating device 78 since device-side emitting end face 71C is small, it is possible to reduce the size of illuminating device 78 when light emitting devices 70 are circumferentially arranged as shown in FIG. Since the position of the emission end face 71C of the light emitting device 70 and the substrate 72 are apart from each other, the area of the substrate 72 corresponding to the outer peripheral part of the circumference is larger than the area of the emission end face 71C corresponding to the inner peripheral part of the circumference. Therefore, a heat radiation surface can be secured even if the size is reduced.
  • the rod holding portion 81 of the light emitting device 80 according to the present embodiment includes a heat radiating portion 82 for radiating heat generated from the LED. It is a point that did.
  • the heat dissipating portion 82 includes a plurality of heat dissipating fins 83 protruding outwardly of the rod support portion 81 and arranged.
  • the LEDs can be generated not only from the substrate side but also from the rod holding part 81 by the force radiating part 82 that can obtain the same operation and effect as the sixth embodiment. Heat can be dissipated, and illumination light can be emitted more stably.
  • the difference between the eighth embodiment and the other embodiments is that the light emitting device 85 according to the present embodiment includes one tapered rod 87 for two LEDs 86.
  • two LEDs 86 are arranged to face one device-side incident end face 87A.
  • the light emitting device 85 the light emitted from the two LEDs 86 is transmitted to one device side. Even when the light is incident on the incident end face 87A, the same effect can be obtained by the same operation as in the sixth embodiment.
  • the number of tapered rods can be reduced as compared with the case of the sixth embodiment, and the light emitting device 85 can be manufactured at lower cost.
  • the difference between the ninth embodiment and the sixth embodiment is that, as shown in FIGS. 15A and 15B, in the spacer 91 of the light emitting device 90 according to the present embodiment, the space of the mirror surface 91A is different.
  • the position of the lower surface 91C of the sensor 91, the position closest to the substrate 93 in the light emitting portion 23 of the LED 92 and the force The upper surface 91B of the spacer 91 in the opening 94
  • the force is substantially the same position in the depth direction, and the LED 92 is The point is that the spacer 91 is positioned with respect to the lower surface 91C of the spacer 91.
  • the substrate 93 is provided with a concave portion 95 for mounting the LED 92.
  • the depth of the concave portion 95 is a suitable depth for satisfying the above relationship.
  • LEDs can be largely classified into the following three types mainly in terms of structural strength.
  • FIG. 16A there is a case where the LED substrate 97 of the LED 96 itself transmits light, which is located on the upper surface 96A side of the light emitting unit 23 LED 96.
  • the second is a case in which the LED substrate 100 is of a type that transmits light, as shown in FIG.
  • the light emitting part 23 is on the upper surface 92A side of the LED 92 and the reflection surface is formed below the light emitting part 23, or the LED substrate 101 absorbs light.
  • the light emitting device 90 is compatible with such an LED 92.
  • the method for manufacturing the light emitting device 90 includes a first step of positioning the lower surface 91 C of the spacer 91 with respect to the substrate 93 after mounting the LED 92 on the substrate 93 (S 1). 1), the second step (S12) of injecting the sealing resin 31 into the opening 94 whose bottom is closed by the substrate 93, and the open portion of the upper surface 91B of the spacer 91, The device-side incident end face 71A of the taper rod 71 is moved so that no air layer remains on the device-side incident end face 71A and the sealing resin 31 does not adhere to the tapered rod side face 71B constituting the total reflection surface of the taper rod 71. And the third step of positioning (S13)!
  • the second step and the third step are interchanged with those in the first embodiment.
  • the sealing resin 31 is filled until it overflows from the opening 94, so that it is necessary and sufficient to efficiently expel air in the opening 94. It can be assembled with an appropriate amount of sealing resin 31.
  • the light emitting device 90 even when the inclination of the mirror surface 91A is the same as the other embodiments described above, when the lower surface 91C of the spacer 91 is located below the LED 92 (dotted line).
  • the opening 94 of the upper surface 91B of the spacer 91 should be made smaller than that in the state). (As shown in Fig. 18, it can be reduced on one side by the distance p). As a result, the area of the input end 28A of the tapered rod 28 can be reduced, so that the output end face 28C of the tapered rod 28 can be used. Can be increased.
  • the force on the substrate 93 is also directed toward the tapered rod 71, and the upper surface 91 B of the spacer is pressed.
  • the inside diameter of the opening surrounded by the mirror surface 91A is enlarged, so that the illumination light emitted from the LED 92 is efficiently reflected by the mirror surface 91A of the spacer 91, and the taper rod 71 leaks as much as possible.
  • the light can be incident on the device-side incident end face 91A.
  • only the light emitting section 23 can be arranged in the mirror surface 91A, and the illumination light can be more efficiently incident on the device-side incident end surface 91A.
  • a recess having an opening on the upper surface of the spacer and an LED mounted in the recess may be used instead of the force opening that disposes the opening in the spacer. I don't know.
  • the force device-side incident end face 71A which makes the device-side incident end face 71A of the tapered rod 71 and the upper surface 91B of the spacer 91 coplanar, slightly sinks into the opening 94. Positioning may be performed. This makes it possible to more reliably prevent air from being mixed even when manufacturing tolerances (for example, variations in the amount of the sealing resin 31 to be filled and variations in the dimensions of the tapered rod 71) are large.
  • the spacer 103 is provided with a sealing resin.
  • a resin inlet 104 for filling the resin 31 and a resin outlet 105 for pushing out the sealing resin 31 may be provided.
  • the sealing resin 31 is inserted from the resin inlet 104 until the resin overflows from the resin outlet 105. Inject and fill. Then, when positioning the tapered rod 28 in the third step (S13), the positioning is performed while the resin is further escaped from the resin outlet 105.
  • the inflow and outflow paths of the resin can be secured, so that the intrusion of air can be further prevented.
  • the positioning can be performed accurately, and the inflow of air between the taper rod 28 and the LED 102 can be cut off.
  • the device-side incident end face 110A and the device-side exit end face 110C may be both conical tapered rods 110 having a circular shape.
  • the opening 112 of the spacer 111 is also conical.
  • a tapered rod 116 having a device-side incident end face 116A partially formed with a concave portion 115 may be used.
  • the bonding wire 52 when connecting with the bonding wire 52, the bonding wire 52 can be assembled with a part of the bonding wire 52 housed in the recess 115.
  • the rod supporting portion 117 may support the tapered rod side surface 71B on the device-side emission end surface 71C side.
  • the number of tapered rods and LEDs provided in one spacer and the substrate is not limited to one or two. As shown in FIG. It does not matter.
  • the lower part of the spacer is illustrated as if it is in contact with the LED.
  • the efficiency is not limited to this, but an efficient light-emitting device can be realized if the power is as close as possible in manufacturing.
  • the open area of the upper surface of the spacer is ml
  • the area of the bottom surface of the concave portion of the spacer or the open area of the lower surface of the spacer at the opening is m 2
  • the taper rod is
  • the configuration may be such that nl> ml> n2> m2.
  • the LED light beam in the inner (narrow emission angle) region of the emitted light beam Can be incident on the tapered rod incident end face.
  • the area of the entrance end face of the tapered rod can be made smaller than the case where nl> ml ⁇ n2> m2 in Figs. 3A and 3B, and as a result, the area ratio between the entrance end and the exit end can be increased. As a result, it is possible to further enhance the directivity of the emitted light. This is useful when illuminating a modulation element such as an LCD that has a limited angle of incidence of illumination light.
  • the spacer and the substrate may be formed as a spacer 125 integrally formed so as to surround the electrodes as shown in FIGS. 24A and 24B.
  • the light emitting element when the light emitting element is arranged on the spacer side when the light emitting element is mounted on the substrate, only the light emitting part, not the entire light emitting element, can be arranged in the mirror surface, Illumination light can be more efficiently incident on the incident end face of the columnar light guide.
  • the light emitting device is the light emitting device, wherein the incident end face of at least one of the columnar light guides and the upper surface of the spacer are arranged at positions substantially coincident with each other. It is.
  • This light emitting device can suppress leakage of illumination light from between the incident end face of the columnar light guide and the upper surface of the spacer.
  • the light emitting device is the light emitting device, wherein the incident end face of at least one of the columnar light guides has a periphery of the incident end face in contact with the mirror surface. In the recess or the opening.
  • the light emitting device is the light emitting device, wherein the concave portion or the opening is filled with a transparent body having a lower refractive index than the refractive index of the columnar light guide. At least the light emitting section of the light emitting element is shielded from air by the transparent body.
  • This light-emitting device guides light into the columnar light guide by suppressing reflected light due to air and suppressing loss of light reflected by the mirror surface when the illumination light enters the incident end face of the columnar light guide. be able to.
  • the light emitting device is the light emitting device, wherein the light emitting element is connected to the substrate by a bonding wire, and is connected to a bottom surface of the concave portion or a lower surface of the spacer.
  • a distance between the columnar light guide and the incident end face is substantially equal to a distance between the upper surface force of the substrate and a maximum separation position of the bonding wire.
  • the columnar light guide when connecting the light emitting element and the substrate with the bonding wire, can be positioned with a space for installing the bonding wire secured.
  • the light emitting device is the light emitting device, wherein an electrode is disposed on a surface of the light emitting element facing the substrate, the electrode is directly connected to the substrate, Alternatively, the distance from the lower surface force of the spacer to the incident end face of the columnar light guide is substantially equal to the distance from the upper surface of the substrate to the upper surface of the light emitting element.
  • this light emitting device by connecting a light emitting element and a substrate, a space for an electrode is formed on the upper surface.
  • a space for an electrode is formed on the upper surface.
  • the light emitting device is the light emitting device, wherein an electrode is arranged on the spacer, the light emitting element is directly connected to the substrate via the electrode, and Alternatively, the distance from the lower surface force of the spacer to the incident end face of the columnar light guide is greater than the distance from the upper surface of the substrate to the electrode.
  • any side surface of the light emitting element can be opposed to the mirror surface. Therefore, it is possible to further increase the amount of light that can be incident on the columnar light guide.
  • the light emitting device is the light emitting device, wherein the upper surface side open area of the spacer in the concave portion or the opening is ml, and the bottom surface area of the concave portion or When the open area of the lower surface side of the spacer of the opening is m2, the area of the emission end face of the columnar light guide is nl, and the area of the incident end face of the columnar light guide is n2, nl> n2 ⁇ ml> m2.
  • the light emitting device is the light emitting device, wherein the upper surface side open area of the spacer in the concave portion or the opening is ml, and the bottom surface area of the concave portion or When the open area of the lower surface side of the spacer of the opening is m2, the area of the emission end face of the columnar light guide is nl, and the area of the incident end face of the columnar light guide is n2, nl> ml> n2> m2.
  • the light emitting device is the light emitting device, wherein the inner size of a concave portion or an opening surrounded by the mirror surface in the upper surface direction of the spacer is smaller than the lower surface of the spacer.
  • the inner size of the columnar light guide section which is gradually enlarged toward the upper surface of the spacer and surrounded by the total reflection surface in the direction of the incident end face is gradually enlarged from the incident end face toward the emission end face. .
  • This light-emitting device can guide illumination light from a light-emitting element that emits light at a wide angle in each case while changing the incident angle in accordance with the desired directivity. Can be increased.
  • the light emitting device is the light emitting device, comprising two light emitting elements, one end of a bonding wire connected to each of the two light emitting elements, The other end of the bonding wire is connected to one nod provided on the substrate.
  • this light emitting device When this light emitting device is provided with two light emitting elements, the electrodes of the two light emitting elements can be shared, and the substrate area can be reduced as compared with the case where two LEDs are simply arranged. Further, the number of electrodes of the entire light emitting device can be reduced.
  • the light-emitting device according to the present invention is the light-emitting device, wherein the pad is disposed between the two light-emitting elements.
  • the light emitting device is the light emitting device, and two columnar light guide portions are provided corresponding to the respective light emitting elements.
  • This light emitting device can emit illumination light by facing the columnar light guide portion for each light emitting element, and can further improve the directivity of each light emitting element.
  • the light emitting device according to the present invention is the light emitting device, wherein the columnar light guide portion is provided one for each of the two light emitting elements.
  • This light emitting device can be manufactured at lower cost without increasing the number of columnar light guides.
  • the light emitting device is the light emitting device, further comprising a rod holding portion formed integrally with the spacer and holding at least one columnar light guide.
  • This light emitting device can position the columnar light guide in a more stable state with respect to the spacer.
  • the rod holding portion may maintain a distance between the emission end surface of at least one of the columnar light guide portions and the upper surface of the spacer. Holding.
  • the rod holding portion holds at least one of the columnar light guide portions on the emission end face side.
  • the light emitting device is the light emitting device, wherein the rod holding unit includes a heat radiating unit that radiates heat generated from the light emitting element.
  • This light emitting device can radiate heat not only on the substrate side but also on the rod holding part side, and can emit illumination light more stably.
  • a lighting device is a lighting device including a plurality of light emitting devices according to the present invention, wherein a normal line of the emission end face of the columnar light guide intersects in an intersection region having a certain range. As described above, the light emitting devices are arranged on a circumference centered on the intersection area.
  • this illumination device includes the light emitting device according to the present invention, the exit end surface forces of the plurality of columnar light guides emit illumination light with high directivity and collect a large amount of light in the intersection area. be able to.
  • the lighting device according to the present invention is a lighting device including a plurality of light emitting devices according to the present invention, wherein the normal line of the emission end face of the columnar light guide has a predetermined range.
  • the light-emitting devices are arranged so that the emission end faces are adjacent to each other on a circumference centered on the intersection area so that the two light-emitting elements are arranged in a direction substantially orthogonal to the circumference. It is arranged in.
  • this light emitting device has a small emission end face, the light emitting device can be downsized when the light emitting devices are arranged in a circle.
  • the emitting end face of the light emitting device and the substrate are separated from each other, an area on the substrate side can be secured, and a heat radiation surface can be secured even if the size is reduced.
  • a projector according to the present invention is a projector including the lighting device according to the present invention, wherein the spatial light modulator modulates illumination light emitted by the lighting device according to input image information; Projection optical means for projecting the illumination light modulated by the modulation element onto a screen.
  • This projector can constitute an illumination optical system (for example, a Koehler illumination optical system) using the emission end face of the columnar light guide as a virtual light source while minimizing the light amount loss of the light emitting element power.
  • An optical image obtained by modulating the distribution of illumination light by the spatial modulation means can be formed on a screen.
  • the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention is the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention, wherein the bottom surface of the concave portion of the spacer or the lower surface of the spacer is provided with respect to the substrate.
  • a transparent body having a lower refractive index than the refractive index of the columnar light guide is provided in the recessed portion or the opening closed by the substrate and the incident end face, and an air layer is provided on the incident end face.
  • the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention is the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention, wherein the bottom surface of the concave portion of the spacer or the space A first step of positioning the lower surface of the substrate, and a transparent member having a lower refractive index than the refractive index of the columnar light guide portion is provided in the concave portion or in the opening whose bottom surface is closed by the substrate.
  • the positioning of the columnar light guide is performed by filling a transparent body. So that the optical element and the incident end face can be accurately positioned c

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Abstract

　小射出面積、高い指向性、及び、低損失を実現できる発光デバイス及びその製造方法、及び、この発光デバイスを用いた照明装置、及び、プロジェクタを提供する。発光デバイス１６は、照明光を射出する発光部２３を有する矩形状のＬＥＤ（発光素子）２５と、ＬＥＤ２５を固定する基板２６と、ＬＥＤ２５から射出された照明光を反射するミラー面２７Ａを有するスペーサ２７と、照明光が入射するデバイス側入射端面（入射端面）２８Ａと、デバイス側入射端面２８Ａから入射した照明光を全反射させる全反射面とされたテーパロッド側面２８Ｂと、デバイス側入射端面２８Ａよりも大きな面積とされテーパロッド側面２８Ｂで全反射した照明光を出射するデバイス側出射端面（出射端面）２８Ｃとを有するテーパロッド（柱状導光部）２８とを備えている。

Description

明 細 書
発光デバイス、発光デバイスの製造方法、発光デバイスを用いた照明装 置、及び、プロジェクタ
技術分野
[0001] 本発明は、発光デバイス、この発光デバイスの製造方法、発光デバイスを用いた照 明装置、及び、この照明装置を備えるプロジェクタに関する。
本願は、 2004年 6月 10日に出願された特願 2004— 172457号に対し優先権を 主張し、その内容をここに援用する。
背景技術
[0002] LEDなどの拡散光を発する発光素子を照明用途に利用するため、発光素子から 放出する光に指向性を持たせて効率良く照明させる技術として、例えば、図 25に示 すように、発光素子 1の上面 1A近傍に反射面 2を配置して、発光素子 1からの光を封 止榭脂 (透明体) 31を介して導光部側入射端面 3に放出させるものがある。
このような技術の具体例として、発光素子を、屈折率差による反射面、またはミラー 反射面で覆い、光ファイバに効率良く光を供給するものが提案されている（例えば、 特許文献 1、 2参照。）。
また、開口部がある反射箱で光源を覆い、開口部から射出した光をテーパ状の導 光体を介して射出させて指向性を高めるものが提案されている。（例えば、特許文献 3参照。）。
特許文献 1 :特開 2003— 101077号公報
特許文献 2：特開平 10— 84137号公報
特許文献 3：特開平 7— 98416号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] 本発明は、小射出面積、高い指向性、及び、低損失を実現できる発光デバイス及 びその製造方法、及び、この発光デバイスを用いた照明装置、及び、プロジェクタを 提供することを目的とする。 課題を解決するための手段
[0004] 本発明は、以下の手段を採用する。
本発明の第 1態様に係る発光デバイスは、照明光を射出する発光部を有する少な くとも 1つの発光素子と、該発光素子を固定する基板と、前記発光素子から射出され た前記照明光を反射するミラー面を有するスぺーサと、前記照明光が入射する入射 端面と、該入射端面から入射した前記照明光を全反射させる全反射面と、前記入射 端面よりも大きな面積とされ前記全反射面で全反射した前記照明光を出射する出射 端面とを有する少なくとも 1つの柱状導光部とを備え、前記スぺーサには少なくとも上 面が開放された凹部、又は、開口部が配され、前記発光素子が、前記凹部の底面に 対して、又は、前記開口部と前記スぺーサの下面とに対して位置決めされ、前記ミラ 一面が、前記凹部、又は、前記開口部の内側面に形成され、前記凹部の底面面積、 又は、前記開口部の前記スぺーサ下面側開放面積よりも前記スぺーサ上面側開放 面積の方が大きくされ、前記凹部、又は、前記開口部の前記スぺーサ上面に、少なく とも 1つの前記柱状導光部の前記入射端面が位置されて 、る。
[0005] また、本発明の第 2態様に係る発光デバイスは、照明光を射出する発光部を有する 少なくとも 1つの発光素子と、該発光素子を固定する基板と、前記発光素子から射出 された前記照明光を反射するミラー面を有するスぺーサと、前記照明光が入射する 入射端面と、該入射端面から入射した前記照明光を全反射させる全反射面と、前記 入射端面よりも大きな面積とされ前記全反射面で全反射した前記照明光を出射する 出射端面とを有する少なくとも 1つの柱状導光部とを備え、前記スぺーサには少なく とも上面が開放された凹部、又は、開口部が配され、前記ミラー面が、前記凹部、又 は、前記開口部の内側面に形成され、前記ミラー面のうち最も前記スぺーサの下面 に近い位置と、前記発光部のうち最も前記基板に近い位置とが、前記凹部、又は、 前記開口部の前記スぺーサ上面力 深さ方向に略同一位置とされて、前記発光素 子が前記スぺーサの前記凹部底面に対して、又は、前記スぺーサの下面に対して位 置決めされ、前記凹部の底面面積、又は、前記開口部の前記スぺーサ下面側開放 面積よりも前記スぺーサ上面側開放面積の方が大きくされ、前記凹部、又は、前記 開口部の前記スぺーサ上面に、少なくとも 1つの前記柱状導光部の前記入射端面が 位置されている。
[0006] また、本発明に係る発光デバイスにおいて、少なくとも 1つの前記柱状導光部の前 記入射端面と前記スぺーサ上面とが、略一致する位置に配されていても良い。
[0007] また、本発明に係る発光デバイスにおいて、少なくとも 1つの前記柱状導光部の前 記入射端面が、前記入射端面の周縁部を前記ミラー面に当接させた状態で前記凹 部、又は、前記開口部内に挿入されていても良い。
[0008] また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記凹部、又は、前記開口部には、前 記柱状導光部の屈折率よりも低屈折率の透明体が充填され、前記発光素子の少なく とも前記発光部が、前記透明体によって空気から遮断されていても良い。
[0009] また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記発光素子が、前記基板に対して ボンディングワイヤによって結線され、前記凹部の底面、又は、前記スぺーサの下面 力 前記柱状導光部の前記入射端面までの距離が、前記基板の上面力 前記ボン デイングワイヤの最大離間位置までの距離と略等しくとも良い。
[0010] また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記発光素子の前記基板に対向する 面に電極が配され、該電極が前記基板に直接結線され、前記凹部底面、又は、前記 スぺーサの下面力 前記柱状導光部の前記入射端面までの距離が、前記基板の上 面力も前記発光素子の上面までの距離と略等しくとも良い。
[0011] また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記スぺーサに電極が配され、前記発 光素子が、前記電極を介して前記基板に直接結線され、前記凹部底面、又は、前記 スぺーサの下面力 前記柱状導光部の前記入射端面までの距離が、前記基板の上 面力 前記電極までの距離よりも大きくとも良い。
[0012] また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記凹部、又は、前記開口部における 、前記スぺーサ上面側開放面積を mlとし、前記凹部の底面面積、又は、前記開口 部の前記スぺーサ下面側開放面積を m2とし、前記柱状導光部の前記出射端面の 面積を nlとし、前記柱状導光部の前記入射端面の面積を n2としたとき、 nl >n2≥ ml >m2とされて!/ヽても良!、。
[0013] また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記凹部、又は、前記開口部における 、前記スぺーサ上面側開放面積を mlとし、前記凹部の底面面積、又は、前記開口 部の前記スぺーサ下面側開放面積を m2とし、前記柱状導光部の前記出射端面の 面積を nlとし、前記柱状導光部の前記入射端面の面積を n2としたとき、 nl >ml > n2 >m2とされて!/ヽても良!、。
[0014] また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記スぺーサ上面方向における前記ミ ラー面で囲まれた凹部または開口部の内寸が、前記スぺーサ下面から前記スぺーサ 上面に向かって漸次拡大され、前記入射端面方向における前記全反射面で囲まれ た柱状導光部の内寸が、前記入射端面から前記出射端面に向かって漸次拡大され ていても良い。
[0015] また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記発光素子を二つ備え、二つの前 記発光素子にそれぞれボンディングワイヤの一端が結線され、前記基板上に配され た一つのパッドに前記ボンディングワイヤの他端が結線されていても良い。
[0016] また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記パッドが、二つの前記発光素子の 間に配されていても良い。
[0017] また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記柱状導光部が、前記発光素子に それぞれ対応して二つ配されて 、ても良 、。
[0018] また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記柱状導光部が、二つの前記発光 素子に対応して一つ配されて 、ても良 、。
[0019] また、本発明に係る発光デバイスにお ヽて、前記スぺーサと一体に形成され、少な くとも一つの前記柱状導光部を保持するロッド保持部を備えて ヽても良!、。
[0020] また、本発明に係る発光デバイスにお ヽて、前記ロッド保持部が、少なくとも一つの 前記柱状導光部の前記出射端面と前記スぺーサ上面との距離を一定に保持してい ても良い。
また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記ロッド保持部が、少なくとも 1つの 前記柱状導光部を前記出射端面側で保持して!/、ても良 、。
[0021] また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記ロッド保持部が、前記発光素子か ら生じた熱を放熱する放熱部を備えて 、ても良 、。
[0022] 本発明に係る照明装置は、本発明に係る発光デバイスを複数備える照明装置であ つて、前記柱状導光部の前記出射端面の法線が一定の範囲を有する交差領域内で 交差するように、前記発光デバイスが前記交差領域を中心とする円周上に配されて いる。
[0023] また、本発明に係る照明装置は、本発明に係る発光デバイスを複数備える照明装 置であって、前記柱状導光部の前記出射端面の法線が所定の範囲を有する交差領 域内で交差するように、前記発光デバイスが前記交差領域を中心とする円周上に前 記出射端面が隣接して配され、二つの前記発光素子が、前記円周と略直交する方 向に並んで配されている。
[0024] 本発明に係るプロジェクタは、本発明に係る照明装置を備えるプロジェクタであって 、入力される画像情報に応じて前記照明装置が射出した照明光を変調する空間変 調素子と、前記空間変調素子で変調された照明光をスクリーンに対して投影する投 影光学手段とを備えている。
[0025] 本発明に係る発光デバイスの製造方法は、本発明に係る発光デバイスの製造方法 であって、前記基板に対して前記スぺーサの前記凹部の底面、又は、前記スぺーサ の下面を位置決めする第一のステップと、前記スぺーサ上面の開放部分に対して少 なくとも一つの前記柱状導光部の前記入射端面を位置決めする第二のステップと、 前記入射端面で略塞がれた前記凹部内、又は、前記基板と前記入射端面とで塞が れた前記開口部内に、前記柱状導光部の屈折率よりも低屈折率の透明体を、前記 入射端面上に空気層を残さず、かつ、前記柱状導光部の前記全反射面を構成する 側面に前記透明体を付着させな 、ように充填する第三のステップとを備えて 、る。
[0026] また、本発明に係る発光デバイスの製造方法は、本発明に係る発光デバイスの製 造方法であって、前記基板に対して前記スぺーサの前記凹部の底面、又は、前記ス ぺーサの下面を位置決めする第一のステップと、前記凹部内、又は、前記基板で底 面が塞がれた前記開口部内に、前記柱状導光部の屈折率よりも低屈折率の透明体 を注入する第二のステップと、前記スぺーサ上面の開放部分に少なくとも一つの前 記柱状導光部の前記入射端面を、前記入射端面上に空気層を残さず、かつ、前記 柱状導光部の前記全反射面を構成する側面に前記透明体を付着させな 、ように移 動して位置決めする第三のステップとを備えて 、る。
発明の効果 [0027] 本発明によれば、発光素子力 の照明光の射出面積の拡大を抑えて指向性を高 めることができ、その際の損失を少なくすることができる。したがって、高効率な発光 デバイスや、これを備える照明装置、及び、プロジェクタを提供することができる。 図面の簡単な説明
[0028] [図 1]本発明の第 1の実施形態に係るプロジェクタ及び照明装置の構成の要部を示 す説明図である。
[図 2]本発明の第 1の実施形態に係る照明装置の要部を示す斜視図である。
[図 3A]本発明の第 1の実施形態に係る発光デバイスを示す断面図である。
[図 3B]本発明の第 1の実施形態に係る発光デバイスの各構成部品の組立て状態を 示す斜視図である。
[図 4]本発明の第 1の実施形態に係る発光デバイスの製造方法を示すフロー図であ る。
[図 5]本発明の第 1の実施形態に係る発光デバイスの他の例を示す断面図である。
[図 6A]本発明の第 2の実施形態に係る発光デバイスを示す要部断面図である。
[図 6B]本発明の第 2の実施形態に係る発光デバイスを示す要部断面図である。
[図 6C]本発明の第 2の実施形態に係る発光デバイスの各構成部品の組立て状態を 示す斜視図である。
[図 7A]本発明の第 3の実施形態に係る発光デバイスを示す要部断面図である。
[図 7B]本発明の第 3の実施形態に係る発光デバイスを示す断面図である。
[図 8]本発明の第 4の実施形態に係る発光デバイスを示す断面図である。
[図 9A]本発明の第 5の実施形態に係る発光デバイスを示す要部断面図である。
[図 9B]本発明の第 5の実施形態に係る発光デバイスを示す断面図である。
[図 10A]本発明の第 6の実施形態に係る発光デバイスの各構成部品の組立て状態を 示す斜視図である。
[図 10B]本発明の第 6の実施形態に係る発光デバイスを示す斜視図である。
[図 10C]本発明の第 6の実施形態に係る発光デバイスを示す断面図である。
[図 11]本発明の第 6の実施形態に係る照明装置の要部を示す斜視図である。
[図 12]本発明の第 6の実施形態に係る発光デバイスを示す斜視図である。 [図 13]本発明の第 7の実施形態に係る発光デバイスのロッド支持部を示す斜視図で ある。
[図 14]本発明の第 8の実施形態に係る発光デバイスを示す断面図である。
[図 15A]本発明の第 9の実施形態に係る発光デバイスの各構成部品の組立て状態を 示す斜視図である。
[図 15B]本発明の第 9の実施形態に係る発光デバイスを示す断面図である。
[図 16A]LEDと基板との結線状態を LEDの種類別に示す説明図である。
[図 16B]LEDと基板との結線状態を LEDの種類別に示す説明図である。
[図 16C]LEDと基板との結線状態を LEDの種類別に示す説明図である。
[図 17]本発明の第 9の実施形態に係る発光デバイスの製造方法を示すフロー図であ る。
[図 18]本発明の第 9の実施形態に係る発光デバイスの効果を示す説明図である。
[図 19A]本発明の他の実施形態に係る発光デバイスの各構成部品の組立て状態を 示す斜視図である。
[図 19B]本発明の他の実施形態に係る発光デバイスを示す断面図である。
[図 20]本発明の他の実施形態に係る発光デバイスを示す斜視図である。
[図 21]本発明の他の実施形態に係る発光デバイスを示す断面図である。
[図 22]本発明の他の実施形態に係る発光デバイスを示す斜視図である。
[図 23]本発明の他の実施形態に係る発光デバイスを示す斜視図である。
[図 24A]本発明の他の実施形態に係る発光デバイスを示す斜視図である。
[図 24B]本発明の他の実施形態に係る発光デバイスを示す斜視図である。
[図 25]従来の発光デバイスを示す断面図である。
符号の説明
10 · · -プロジェクタ、 11、 78 · ·…照明装置、 16、 50、 55、 60、 65、 70、 80、 85、 9 0、 120 · · · '発光デバイス、 17 · · · ·発光デバイス制御手段、 18 · · · '角型導光ロッド 部材 (集光手段）、 23 · · - '発光部、 25、 51、 68、 86、 92、 96、 98、 102 · - - -LED ( 発光素子）、 26、 72、 93 · · · ·基板、 27、 56、 61、 66、 75、 91、 103、 111 · · - -スぺ ーサ、 27Α、 56Α、 61Α、 75Α、 91Α· · · ·ミラー面、 28、 71、 87、 110、 116 · · · -テ ーパロッド (柱状導光部）、 28A、 71A、 87A、 11 OA, 116A- · · 'デバイス側入射端 面 (入射端面）、 28Β、 71Β · · · ·テーパロッド側面 (全反射面）、 28C、 71C、 HOC - - - ·デバイス側出射端面（出射端面）、 30、 79、 94、 112 · · · ·開口部、 31 · · · ·封止 榭脂（透明体）、 52、 73 · · - 'ボンディングワイヤ、 74 · · · 'ノッド、 76、 81、 117 · · · · ロッド保持部、 82 · · · ·放熱部
発明を実施するための最良の形態
[0030] 以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について説明する。
本発明に係る第 1の実施形態について、図 1から図 5を参照して説明する。 本実施形態に係るプロジェクタ 10は、図 1に示すように、入力される画像情報に応 じて照明光を射出する照明装置 11と、照明装置 11の後述する装置側出射端面 18C 近傍に配され光束形状を所望の形状に変換する光束形状変換ディフューザ 12と、 光束形状変換ディフューザ 12を通過した照明光を所望の状態に変調させる光変調 素子 13と、照明装置 11の装置側出射端面 18Cを仮想光源とした場合に、光変調素 子 13上に光学瞳を作るケーラー照明光学系を構成させる照明レンズ 15とを備えて いる。
[0031] 照明装置 11は、図 1及び図 2に示すように、後述するデバイス側出射端面 28Cの 法線が略 1点で交差するように、この交差領域を中心点とする円周上に配された複 数の発光デバイス 16と、発光デバイス 16毎に時系列に順次発光させる発光デバィ ス制御手段 17と、発光デバイス 16からの照明光が入射する装置側入射端面 18Aと 入射した光を全反射させながら集光する L字状の全反射面 18Bと集光した光を照明 光として射出する装置側出射端面 18Cとを有する 2本の角型導光ロッド部材 (集光手 段） 18と、角型導光ロッド部材 18を支持するロッドホルダ 20と、発光デバイス 16の配 設中心位置を通る回動軸 21回りにロッドホルダ 20を回動させる駆動部 22とを備えて いる。
[0032] 発光デバイス 16は、図 3A、図 3に示すように、照明光を射出する発光部 23を有す る矩形状の発光素子である LED25と、 LED25を固定する基板 26と、 LED25力ら 射出された照明光を反射するミラー面 27Aを有するスぺーサ 27と、照明光が入射す るデバイス側入射端面 (入射端面） 28Aと、デバイス側入射端面 28Aカゝら入射した照 明光を全反射させる全反射面とされたテーパロッド側面 28Bと、デバイス側入射端面 28Aよりも大きな面積とされテーパロッド側面 28Bで全反射した照明光を出射するデ バイス側出射端面（出射端面） 28Cとを有するテーパロッド (柱状導光部） 28とを備え ている。
[0033] スぺーサ 27は矩形状に形成されており、上面 27Bには矩形状に開放された開口 部 30が配されている。この開口部 30に、 LED25が開口部 30とスぺーサ 27の下面 2 7Cとに対して位置決めされて!、る。
ミラー面 27Aは、開口部 30の内側面に形成されている。
開口部 30の開口面積とテーパロッド 28のデバイス側入射端面 28Aの面積とは略 同一の大きさとされており、テーパロッド 28のデバイス側入射端面 28Aと、スぺーサ 2 7の上面 27Bとが一致するようにして開口部 30にテーパロッド 28が配されて!、る。 テーパロッド 28は角形に形成されており、デバイス側入射端面 28A及びデバイス 側出射端面 28Cがともに矩形に形成されている。
スぺーサ 27の開口部 30には、テーパロッド 28の屈折率よりも低屈折率の封止榭脂 (透明体） 31が充填され、 LED25の発光部 23が、封止榭脂 31によって空気から遮 断されている。
[0034] スぺーサ 27の開口部 30は、スぺーサ 27の下面 27C側の開放面積よりもスぺーサ 27の上面 27B側の開放面積の方が大きくされており、ミラー面 27Aの面積は、スぺ ーサ 27の下面 27Cからスぺーサ 27の上面 27Bに向かって漸次拡大され、テーパロ ッド 28のテーパロッド側面 28Bの面積が、デバイス側入射端面 28Aからデバイス側 出射端面 28Cに向力つて漸次拡大されて形成されて 、る。
[0035] すなわち、開口部 30において、スぺーサ 27の上面 27B側の開放面積を mlとし、 開口部 30のスぺーサ 27の下面 27C側の開放面積を m2とし、テーパロッド 28のデバ イス側出射端面 28Cの面積を nlとし、テーパロッド 28のデバイス側入射端面 28Aの 面積を n2としたとき、 nl >n2=ml >m2とされている。ここで、条件としては nl >n2 ≥ml >m2であれば良い。すなわち、この条件が成立していれば、スぺーサ 27の上 面 27B側の開放部分から、テーパロッド 28のデバイス側入射端面 28A外に光が漏 れに《なり、ロスの少ない発光デバイスが実現できる。 LED25の下面と基板 26との間には電極 32A、 32Bが配されている。
[0036] 角型導光ロッド部材 18は、発光デバイス 16のデバイス側出射端面 28Cを矩形とし 、さらに入射端面 18Aをデバイス側出射端面 28Cに近接させることで効率を高めるこ とがでさる。
なお、この L字状の角型導光ロッド部材 18は、一体成形で製作しても良ぐ各面を 接合して形成しても良い。
光束形状変換ディフューザ 12は、角型導光ロッド部材 18から射出される光束の角 度強度分布を照明領域における位置強度分布に変換するものとされている。
[0037] 発光デバイス制御手段 17は、装置側出射端面 18Cから出射した射出光の光量を モニタする光量モニタ 35と、射出光の一部を光量モニタ 35に導光するため装置側出 射端面 18C付近に配された導光板 36と、光量モニタ 35でモニタした射出光の増減 に応じて光量が最適となるよう LED25の駆動電流をフィードバック制御して LED25 を点灯させる LED駆動回路 37と、ロッドホルダ 20に配されロッドホルダ 20の回転位 置を検出する回転センサ 38と、回転センサ 38で検出したロッドホルダ 20の回転位置 に基づ!/、て、 LED25の発光タイミングを制御する発光タイミング制御回路 40とを備 えている。
駆動部 22は、回動軸 21と接続されたモータ 41と、モータ 41を駆動させるモータ駆 動回路 42とを備えている。
[0038] この発光デバイス 16の製造方法は、図 4に示すように、基板 26に LED25を実装し た後、基板 26に対してスぺーサ 27の下面 27Cを位置決めする第一のステップ（SO 1 )と、スぺーサ 27の上面 27Bの開口部 30に対してテーパロッド 28のデバイス側入射 端面 28Aを位置決めする第二のステップ (S02)と、基板 26とデバイス側入射端面 2 8Aとで塞がれた開口部 30内に、封止榭脂 31を、デバイス側入射端面 28A上に空 気層を残さず、かつ、テーパロッド 28の全反射面を構成するテーパロッド側面 28Bに 封止榭脂 31を付着させな!/ヽように充填する第三のステップ (S03)とを備えて!/ヽる。 このようにして発光デバイス 16を複数製造した後、照明装置 11を構成してプロジェ クタ 10内に組み込む。
[0039] 次に、本実施形態に係る発光デバイス 16、照明装置 11、及び、プロジェクタ 10の 操作方法、及び、作用 ·効果について説明する。
まず、発光タイミング制御回路 40によって、複数の発光デバイス 16の発光タイミン グを順次切り替えてパルス発光させる。同時に、デバイス側出射端面 28Cからの放 射光を取込むために駆動部 22を駆動して、角型導光ロッド部材 18の装置側入射端 面 18Aが発光した発光デバイス 16のデバイス側出射端面 28Cと対向するようにロッ ドホルダ 20を回転させる。
[0040] LED25から出射した光は、直接又はミラー面 27Aに反射して封止榭脂 31内を透 過しながらデバイス側入射端面 28Aに入射する。
入射した照明光は、テーパロッド 28のテーパロッド側面 28Bで全反射しながらデバ イス側出射端面 28Cに到達して出射する。
角型導光ロッド部材 18の装置側入射端面 18Aから入射した光は、テーパロッド 28 内と同様に角型導光ロッド部材 18内を全反射しながら進行し、装置側出射端面 18C 力 出射される。
この際、角型導光ロッド部材 18が変移しても、角型導光ロッド部材 18から射出され る光束の角度強度分布は変化しない。したがって、照明レンズ 15を透過した照明光 は光変調素子 13上で照明ムラのない光学瞳を形成する。
[0041] なお、図 5に示すように、テーパロッド 28のデバイス側入射端面 28A力 デバイス側 入射端面 28Aの周縁部 28Dをミラー面 27Aに当接させた状態で開口部 43内に挿 入させてもよい。この場合、テーパロッド 28、又は、スぺーサ 27を構成する榭脂の熱 膨張や製造誤差があっても、テーパロッド 28のデバイス側入射端面 28Aとミラー面 2 7Aとの境界に隙間が生じるのを抑えることができ、ミラー面 27Aで反射した光がテー ノロッド 28に入射する際に、デバイス側入射端面 28Aにより確実に入射させることが できる。
[0042] この発光デバイス 16によれば、基板 26上で LED25を開口部 30とスぺーサ 27の下 面 27Cとに対して位置決めした際に、基板 26側力もテーパロッド 28側に向力つてミラ 一面 27Aの面積が拡大されているので、 LED25から射出した照明光をスぺーサ 27 のミラー面 27Aで効率良く反射させ、テーパロッド 28に入射する際の漏れをより好適 に抑えてデバイス側入射端面 28Aに入射させることができる。 [0043] また、封止榭脂 31とテーパロッド入射端面 28Aの間に空気層を介さないので、テ ーパロッド入射端面 28Aで反射する光がなぐ効率良くテーパロッドに入射させること ができる。
さらに、スぺーサ 27のミラー面 27A及びテーパロッド 28のテーパロッド側面 28Bが 、入射側から出射側に向けてテーパ状に拡大して形成され、その際のミラー面 27A の拡大する割合がテーパロッド側面 28Bの拡大する割合よりも大きいため、比較的広 角度で出射する LED25からの照明光を、入射角度を変化させながら所望の指向性 に合わせてデバイス側出射端面 28Cに導光することができ、より好適に指向性を高 めることができる。
[0044] また、この発光デバイス 16を備える照明装置 11によれば、複数のテーパロッド 28 のデバイス側出射端面 28C力も指向性の高い照明光を出射して、交差領域内に多 光量の光を集光することができる。
また、発光デバイス制御手段 17にて発光デバイス 16の LED25の照明光量の変動 を所定範囲内に抑えることによって、角型導光ロッド部材 18に照明ムラを抑えて集光 させることができ、安定した光量で被照明領域を照明することができる。
[0045] また、この照明装置 11を備えるプロジェクタ 10によれば、 LED25からの光量損失 を最小限にした状態で装置側出射端面 18Cを仮想光源とするケーラー照明光学系 を構成することができ、均一な照度分布の光学像を結像させることができる。
[0046] 次に、第 2の実施形態について図 6A、図 6B、図 6Cを参照しながら説明する。
なお、上述した第 1の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説 明を省略する。
第 2の実施形態と第 1の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る発光デバイス 50において、 LED51力 基板 26に対して LED51の上面 51Aからボンディングワイ ャ 52によって結線されているとし、その際に、スぺーサ 53の下面 53Cからテーパロッ ド 28のデバイス側入射端面 28Aまでの距離 L力 基板 26の上面 26A力もボンディン グワイヤ 52の最大高さ (最大離間位置)までの距離！ と略等 、とされた点である。
[0047] この発光デバイス 50によれば、 LED51と基板 26とをボンディングワイヤ 52で結線 する際に、封止榭脂 31の充填スペースやボンディングワイヤ 52の設置スペースを十 分に確保した状態で、上記第 1の実施形態と同様の作用 ·効果を得ることができる。
[0048] 次に、第 3の実施形態について図 7A、図 7Bを参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明 を省略する。
第 3の実施形態と第 2の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る発光デバイス 55に係るスぺーサ 56のミラー面 56Aの一部に電極 57A、 57Bの一部を配して LED 51とボンディングワイヤ 52にて結線させた点である。
この発光デバイス 55によれば、上述と同様の作用 ·効果を得ることができる上、ボン デイングワイヤが必要な場合においても LED51を図 3A、図 3Bと同様に 4つの反射 面で囲うことができ、テーパロッドに効率良く導光することができる。さらに、ボンディン グワイヤ 52の長さを短くすることができる。
[0049] 次に、第 4の実施形態について図 8を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明 を省略する。
第 4の実施形態と第 3の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る発光デバイス 60は、スぺーサ 61の内部に電極 62A、 62Bが配され、 LED63が、電極 62A、 62B を介して基板 26に直接結線され、スぺーサ 61の下面 61Cからテーパロッド 28のデ バイス側入射端面 28Aまでの距離 L力 基板 26の上面 26A力も電極 62A、 62Bま での距離！ 'よりも大きいとされた点である。
[0050] この発光デバイス 60によれば、通常ボンディングワイヤ 52が必要な場合においても LED63を図 3A、図 3Bと同様に 4つの反射面で囲うことができ、さらに、電極 62A、 6 2Bを設ける高さ方向のスペースを減らすことで、テーパロッド 28を LED63により近づ けられる。また、基板が絶縁体で形成されている場合も対応できる。
[0051] 次に、第 5の実施形態について図 9A、図 9Bを参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明 を省略する。
第 5の実施形態と上記他の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る発光デバ イス 65は、スぺーサ 66と電極 67A、 67Bとが一体に形成されており、 LED68の基板 26に対向する面に電極 67A、 67Bが配されて電極 67A、 67Bが基板 26に直接結 線され、スぺーサ 65の下面 65C力もテーパロッド 28のデバイス側入射端面 28Aまで の距離 L力 基板 26の上面 26Aから LED68の上面 68Aまでの距離！ ~と略等しい とされた点である。
[0052] LED68がフリップチップ構造とされる場合には、 LED68の上面 68A側に電極を設 けるためのスペースを設ける必要がなぐ封止榭脂 31を充填する際に LED68を最 低限覆うだけの榭脂高さ分で済む。
したがって、この発光デバイス 65によれば、 LED68と基板 26とを結線しても、 LED 68とテーパロッド 28のデバイス側入射端面 28Aとの距離 Lを最小限にすることができ る。
[0053] 次に、第 6の実施形態について図 10Aから図 12を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明 を省略する。
第 6の実施形態と上記他の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る発光デバ イス 70が、図 10A、図 10B、図 IOCに示すように、二つのテーパロッド 71と、二つの LED51と、基板 72上に配され、 LED51のそれぞれに一端 73aが結線されたボンデ イングワイヤ 73の他端 73bが結線された一つのパッド 74と、スぺーサ 75と一体に形 成されて二つのテーパロッド 71を保持するロッド保持部 76を備えているとした点であ る。
[0054] ノッド 74は、二つの LED51の間に配されており、テーパロッド 71は、 LED51のそ れぞれに対応して配されて 、る。
二つのテーパロッド 71のデバイス側入射端面 71 Aはそれぞれのテーパロッド 71に 対応して離間して配されているが、デバイス側出射端面 71Cは共通の面として形成 されている。
スぺーサ 75のミラー面 75Aは、二つの LED51から射出した光をそれぞれのデバイ ス側入射端面 71 Aに入射可能に形成されている。
ロッド保持部 76は、テーパロッド 71のデバイス側出射端面 71C側を保持しており、 テーパロッド 71のデバイス側出射端面 71Cとスぺーサ 75の上面 75Bとの距離を一 定に保持した状態でスぺーサ 75の上面 75Bに立設されている。
ボンディングワイヤ 73でパッド 74に結線された二つの LED51のそれぞれの裏面側 には、両者に共通の電極 77Aが接続している。そして、パッド 74は図 10Cに示すよう に基板 72内で電極 77Bと接続して 、る。
[0055] 照明装置 78は、図 11に示すように、各発光デバイス 70が、デバイス側出射端面 7
1Cの法線が略 1点（交差領域)で交差するように、発光デバイス 70がこの 1点を中心 とする円周上にデバイス側出射端面 71Cが隣接した状態で配されている。このとき、 二つの LED51は、各発光デバイス 70が隣接する方向となる円周方向と略直交する 方向に並んで配されて構成されて 、る。
[0056] 発光デバイス 70を製造する場合には、図 12に示すように、パッド 74の配設位置部 分の開口部 79内に封止榭脂 31を流入して充填させる。
この発光デバイス 70も、上記実施形態と同様の操作方法、及び、作用によって、同 様の効果を得ることができる。
その際、ボンディングワイヤ 73によって二つの LED51を結線する際、ボンディング ワイヤ 73の結線方向を対向させることによって、スぺーサ 75のために LED51の近傍 を覆うことができな 、領域を共通化することができ、発光効率の低下を抑えることがで きる。
したがって、二つの LED51のそれぞれ一方の電極をパッド 74として共通化するこ とができ、基板 72の面積を縮小して小型化することができる。また、発光デバイス 70 全体の電極数を減らすことができる。
[0057] また、各 LED51にテーパロッド 71をそれぞれ対応させることによって、各 LED51 力も各テーパロッド 71に対向させてそれぞれ照明光を出射させることができ、各 LED
51の指向性をより高めることができる。
この際、ロッド保持部 76によって、テーパロッド 71をスぺーサ 75に対してより安定し た状態で位置決めさせることができる。
[0058] さらに、デバイス側出射端面 71C側を支持するので、テーパロッド 71が熱膨張して も、スぺーサ 75の上面 75Bとデバイス側出射端面 71Cとの相対位置は変化させずに
、デバイス側入射端面 71Aをスぺーサ 75の開口部 79内に入り込ませることができ、 スぺーサ 75やロッド保持部 76を構成する榭脂の熱膨張や製造誤差をより好適に吸 収させることができる。
[0059] また、この照明装置 78によれば、デバイス側出射端面 71Cが小さいため、発光デ バイス 70を図 2のように円周状に配した際に、照明装置 78を小型にすることができる そして、発光デバイス 70の出射端面 71Cと基板 72との位置が離れているため、円周 の外周部にあたる基板 72の面積は、円周の内周部にあたる出射端面 71Cの面積よ り広くすることができ、小型化しても放熱面を確保することができる。
[0060] 次に、第 7の実施形態について図 13を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明 を省略する。
第 7の実施形態と上記第 6の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る発光デ バイス 80のロッド保持部 81が、 LEDから生じた熱を放熱する放熱部 82を備えている とした点である。
放熱部 82は、ロッド支持部 81の外方に向力つて突出して配された複数の放熱フィ ン 83を備えている。
[0061] この発光デバイス 80によれば、上記第 6の実施形態と同様の作用'効果を得ること ができる力 放熱部 82によって、基板側だけでなくロッド保持部 81側からも LEDから 発生する熱を放熱させることができ、より安定して照明光を出射させることができる。
[0062] 次に、第 8の実施形態について図 14を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明 を省略する。
第 8の実施形態と上記他の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る発光デバ イス 85が、二つの LED86に対して一つのテーパロッド 87を備えているとした点であ る。
すなわち、二つの LED86がーつのデバイス側入射端面 87Aに対向して配されて いる。
[0063] この発光デバイス 85によれば、二つの LED86からの出射光を一つのデバイス側 入射端面 87Aに入射させても、上記第 6の実施形態と同様の作用によって、同様の 効果を得ることができる。
この際、上記第 6の実施形態の場合よりもテーパロッドの数を減らすことができ、より 低コストで発光デバイス 85を製作することができる。
[0064] 次に、第 9の実施形態について図 15Aから図 18を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明 を省略する。
第 9の実施形態と上記第 6の実施形態との異なる点は、図 15A、図 15Bに示すよう に、本実施形態に係る発光デバイス 90のスぺーサ 91において、ミラー面 91Aのスぺ ーサ 91の下面 91Cの位置と、 LED92の発光部 23のうち最も基板 93に近い位置と 力 開口部 94のスぺーサ 91の上面 91B力 深さ方向に略同一位置とされて、 LED 92がスぺーサ 91の下面 91Cに対して位置決めされているとした点である。
基板 93には、 LED92を載置するための凹部 95が配されている。凹部 95の深さは 、上記の関係を成立させるのに好適な深さとされている。
[0065] ここで、 LEDは主に構造面力も次の 3種類に大きく分けることができる。
まず一つめは、図 16Aに示すように、発光部 23力LED96の上面 96A側にあり、 L ED96自身の LED基板 97が光を透過するタイプの場合である。二つめは、図 16B に示すように、発光部 23力 SLED98の下面 98B側にあり、 LED基板 100が光を透過 するタイプの場合である。三つめは、図 16Cに示すように、発光部 23が LED92の上 面 92A側にあり、発光部 23の下側に反射面が形成されている力 又は、 LED基板 1 01が光を吸収するタイプのものである。
LED96、 98の場合は、 LED全体からの発光とされるので、スぺーサ 91の下面 91 Cは、基板 93に対して位置決めする必要がある。しかし、 LED92の場合は、上述の ような位置決めによるものに限らず、ミラー面 91Aの下端を発光部 23の下面 23Aに 一致させることができる。したがって、本実施形態に係る発光デバイス 90は、このよう な LED92に対応したものである。
[0066] この発光デバイス 90の製造方法は、図 17に示すように、基板 93に LED92を実装 した後、基板 93に対してスぺーサ 91の下面 91Cを位置決めする第一のステップ（S1 1)と、基板 93で底面が塞がれた開口部 94内に、封止榭脂 31を注入する第二のステ ップ（S12)と、スぺーサ 91の上面 91Bの開放部分に、テーパロッド 71のデバイス側 入射端面 71Aを、デバイス側入射端面 71A上に空気層を残さず、かつ、テーパロッ ド 71の全反射面を構成するテーパロッド側面 71Bに封止榭脂 31を付着させないよう に移動して位置決めする第三のステップ (S 13)とを備えて!/、る。
すなわち、本実施形態において、第二のステップと第三のステップとが、第 1の実施 形態の場合と入れ替えたものとされて 、る。
[0067] この製造方法は、テーパロッド 71を開口部 94に位置決めした後、開口部 94から溢 れるまで封止榭脂 31を充填するので、開口部 94内の空気を効率良く追い出すのに 必要十分な量の封止榭脂 31にて組立てることができる。
この発光デバイス 90によれば、図 18に示すように、ミラー面 91Aの勾配が上記他 の実施形態と同じ場合でも、スぺーサ 91の下面 91Cが LED92の下側に位置する時 (点線の状態）に比べ、スぺーサ 91の下面 91Cが LED92の発光部 23の下側に位 置する時 (実線の状態）の方力 スぺーサ 91の上面 91Bの開口部 94をより小さくする ことができ（図 18に示すように距離 pだけ片側で小さくすることができ)、結果、テーパ ロッド 28の入射端 28Aの面積を小さくできるので、テーパロッド 28の出射端面 28C 力 射出する光の指向性を高めることができる。
[0068] また、基板 93上で LED92を開口部 94とスぺーサ 91の下面 91Cとに対して位置決 めした際に、基板 93側力もテーパロッド 71側に向力つて、スぺーサ上面 91Bの方向 におけるミラー面 91 Aで囲まれた開口部の内寸が拡大されているので、 LED92から 射出した照明光をスぺーサ 91のミラー面 91Aで効率良く反射させ、テーパロッド 71 力もの漏れを抑えてデバイス側入射端面 91Aに入射させることができる。この際、発 光部 23のみをミラー面 91A内に配することができ、より効率良くデバイス側入射端面 91Aに照明光を入射させることができる。
[0069] なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなぐ本発明の 趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、スぺーサに開口部を配している力 開口部の代わりに 、スぺーサの上面に開放部を有する凹部とし、凹部内に LEDを載置したものでも構 わない。
また、図 15Bにおいては、テーパロッド 71のデバイス側入射端面 71Aとスぺーサ 9 1の上面 91Bとを同一平面上にしている力 デバイス側入射端面 71Aが開口部 94内 にわずかに沈み込む位置で位置決めするようにしても良い。このようにすることで、製 造上の公差 (例えば、充填する封止榭脂 31の量やテーパロッド 71の寸法のばらつき )が大きい場合でも、より確実に空気の混入を防ぐことができる。
[0070] また、発光部 23が上面側に配された LED102に対して一つのテーパロッド 28を備 える場合には、図 19A、図 19Bに示すように、スぺーサ 103に、封止榭脂 31を充填 するための榭脂注入口 104と、封止榭脂 31を押し出すための榭脂脱出口 105とを配 したものとしても構わな 、。
この製造方法の場合、第一のステップ (S 11)の後、第二のステップ（S 12)において 、榭脂脱出口 105から一部が溢れるまで榭脂注入口 104から封止榭脂 31を注入し て充填する。そして、第三のステップ (S13)にてテーパロッド 28を位置決めする際、 さらに榭脂脱出口 105から榭脂を脱出させながら行う。
この発光デバイス 106の製造方法によれば、榭脂の流入および流出路を確保でき るので、空気の混入を更に防止することができる。位置決めを正確に行うとともに、テ ーパロッド 28と LED102との間で空気の流入を遮断することができる。
[0071] さら〖こ、図 20に示すように、デバイス側入射端面 110A及びデバイス側出射端面 1 10Cがともに円形状とされた円錐状のテーパロッド 110としても構わない。この場合、 スぺーサ 111の開口部 112も円錐状とされる。
また、デバイス側入射端面を平面形状ではなぐ図 21に示すように、一部に凹部 1 15が形成されたデバイス側入射端面 116 Aを有するテーパロッド 116としても構わな い。この場合、例えば、ボンディングワイヤ 52で結線する際に、ボンディングワイヤ 52 の一部を凹部 115内に収納した状態で組立てることができる。
[0072] また、ロッド支持部 117は、図 22に示すように、デバイス側出射端面 71C側のテー パロッド側面 71Bを支持するものとしても構わない。
また、一つのスぺーサ及び基板内に配するテーパロッド及び LEDは、一つ又は二 つに限らず、図 23に示すように、それぞれ三つ以上を並設させた発光デバイス 120 としても構わない。
また、スぺーサ下部は LEDに接触しているように図示してきた力 これに限定される わけではなぐ製作上可能な力ぎり近づければ効率の良い発光デバイスを実現でき る。
[0073] 更に、図 24A、図 24Bに示すように、スぺーサ上面側開放面積を mlとし、スぺーサ の凹部の底面面積または開口部のスぺーサ下面側開放面積を m2とし、テーパロッド 出射端面の面積を nlとし、テーパロッド入射端面の面積を n2としたとき、 nl >ml > n2>m2となるような構成にしても良い。このような条件とすることで、図 3A、図 3Bの nl >ml≥n2>m2のような場合に比べて、 LED力 射出する光線の光束のうち内 側 (射出角度が狭い)領域の光線をテーパロッド入射端面に入射させることができる。 加えて、テーパロッド入射端面の面積を図 3A、図 3Bの nl >ml≥n2>m2のような 場合に比べて小さくすることができ、結果、入射端と出射端の面積比を大きくすること ができるので、テーパロッド出射端面力 射出する光の指向性を更に高めることがで きる。照明光が入射する角度に制限がある LCD等の変調素子を照明する際には有 益である。
また、スぺーサと基板とは図 24A、図 24Bのように電極を包み込むように一体成形 されたスぺーサ 125とされて ヽても構わな 、。このように一体成型することによって部 品点数が減るので生産が比較的容易となる。
[0074] この発光デバイスは、基板上で発光素子を凹部の底面、又は、開口部とスぺーサ 下面とに対して位置決めした際に、基板側力も柱状導光部側に向力つてミラー面の 面積が拡大されているので、発光素子から射出した照明光をスぺーサのミラー面で 効率良く反射させ、柱状導光部に入射させる際の漏れを抑えて入射端面に入射させ ることがでさる。
[0075] また、発光素子を基板上に実装した際に発光部がスぺーサ側に配されている場合 には、発光素子全体でなく発光部のみをミラー面内に配することができ、より効率良く 柱状導光部の入射端面に照明光を入射させることができる。
[0076] また、本発明に係る発光デバイスは、前記発光デバイスであって、少なくとも 1つの 前記柱状導光部の前記入射端面と前記スぺーサ上面とが、略一致する位置に配さ れている。
この発光デバイスは、柱状導光部の入射端面とスぺーサ上面との間からの照明光 の漏れを抑えることができる。
[0077] また、本発明に係る発光デバイスは、前記発光デバイスであって、少なくとも 1つの 前記柱状導光部の前記入射端面が、前記入射端面の周縁部を前記ミラー面に当接 させた状態で前記凹部、又は、前記開口部内に挿入されている。
この発光デバイスは、柱状導光部、又は、スぺーサを構成する榭脂の熱膨張や製 造誤差があっても、柱状導光部の入射端面とミラー面との境界に隙間が生じるのを抑 えることができる。
[0078] また、本発明に係る発光デバイスは、前記発光デバイスであって、前記凹部、又は 、前記開口部には、前記柱状導光部の屈折率よりも低屈折率の透明体が充填され、 前記発光素子の少なくとも前記発光部が、前記透明体によって空気から遮断されて いる。
この発光デバイスは、照明光が柱状導光部の入射端面に入射する際に、空気によ る反射光を抑えてミラー面で反射させた光の損失を抑えて柱状導光部内に導光する ことができる。
[0079] また、本発明に係る発光デバイスは、前記発光デバイスであって、前記発光素子が 、前記基板に対してボンディングワイヤによって結線され、前記凹部の底面、又は、 前記スぺーサの下面から前記柱状導光部の前記入射端面までの距離が、前記基板 の上面力 前記ボンディングワイヤの最大離間位置までの距離と略等しい。
この発光デバイスは、発光素子と基板とをボンディングワイヤで結線する際に、ボン デイングワイヤの設置スペースを確保した状態で柱状導光部を位置決めすることがで きる。
[0080] また、本発明に係る発光デバイスは、前記発光デバイスであって、前記発光素子の 前記基板に対向する面に電極が配され、該電極が前記基板に直接結線され、前記 凹部底面、又は、前記スぺーサの下面力 前記柱状導光部の前記入射端面までの 距離が、前記基板の上面から前記発光素子の上面までの距離と略等しい。
この発光デバイスは、発光素子と基板とを結線することで、上面に電極用のスぺー スが不要な発光素子の場合、発光素子と柱状導光部の入射端面との距離を最小限 にでき、全反射で導光できる光を多くすることができる。
[0081] また、本発明に係る発光デバイスは、前記発光デバイスであって、前記スぺーサに 電極が配され、前記発光素子が、前記電極を介して前記基板に直接結線され、前記 凹部底面、又は、前記スぺーサの下面力 前記柱状導光部の前記入射端面までの 距離が、前記基板の上面カゝら前記電極までの距離よりも大きい。
この発光デバイスは、発光素子の何れの側面もミラー面と対向させることができる。 したがって、柱状導光部に入射できる光をさらに多くすることができる。
[0082] また、本発明に係る発光デバイスは、前記発光デバイスであって、前記凹部、又は 、前記開口部における、前記スぺーサ上面側開放面積を mlとし、前記凹部の底面 面積、又は、前記開口部の前記スぺーサ下面側開放面積を m2とし、前記柱状導光 部の前記出射端面の面積を nlとし、前記柱状導光部の前記入射端面の面積を n2と したとき、 nl >n2≥ml >m2とされている。
[0083] また、本発明に係る発光デバイスは、前記発光デバイスであって、前記凹部、又は 、前記開口部における、前記スぺーサ上面側開放面積を mlとし、前記凹部の底面 面積、又は、前記開口部の前記スぺーサ下面側開放面積を m2とし、前記柱状導光 部の前記出射端面の面積を nlとし、前記柱状導光部の前記入射端面の面積を n2と したとき、 nl >ml >n2>m2とされている。
[0084] また、本発明に係る発光デバイスは、前記発光デバイスであって、前記スぺーサ上 面方向における前記ミラー面で囲まれた凹部または開口部の内寸カ 前記スぺーサ 下面から前記スぺーサ上面に向かって漸次拡大され、前記入射端面方向における 前記全反射面で囲まれた柱状導光部の内寸が、前記入射端面から前記出射端面に 向力つて漸次拡大されて 、る。
[0085] この発光デバイスは、何れの場合も広角度で出射する発光素子からの照明光を、 所望の指向性に合わせて入射角度を変化させながら導光することができ、より好適に 指向性を高めることができる。
[0086] また、本発明に係る発光デバイスは、前記発光デバイスであって、前記発光素子を 二つ備え、二つの前記発光素子にそれぞれボンディングワイヤの一端が結線され、 前記基板上に配された一つのノッドに前記ボンディングワイヤの他端が結線されて いる。
この発光デバイスは、発光素子を二つ備える場合、二つの発光素子の電極を共通 化することができ、単純に二つの LEDを並べた場合に比べて基板面積を縮小するこ とができる。また、発光デバイス全体の電極数を減らすことができる。
[0087] また、本発明に係る発光デバイスは、前記発光デバイスであって、前記パッドが、二 つの前記発光素子の間に配されている。
この発光デバイスは、ボンディングワイヤによって二つの発光素子を結線する際、ヮ ィャ結線方向を対向させることによって、スぺーサのために発光素子近傍を覆うこと ができな!/、領域を共通化することができ、発光効率の低下を抑えることができる。
[0088] また、本発明に係る発光デバイスは、前記発光デバイスであって、前記柱状導光部 力 前記発光素子にそれぞれ対応して二つ配されている。
この発光デバイスは、発光素子別に柱状導光部に対向させてそれぞれ照明光を出 射させることができ、各発光素子の指向性をより高めることができる。
[0089] また、本発明に係る発光デバイスは、前記発光デバイスであって、前記柱状導光部 力 二つの前記発光素子に対応して一つ配されている。
この発光デバイスは、柱状導光部の数を増やさなくても、より低コストで製作すること ができる。
[0090] また、本発明に係る発光デバイスは、前記発光デバイスであって、前記スぺーサと 一体に形成され、少なくとも一つの前記柱状導光部を保持するロッド保持部を備えて いる。
この発光デバイスは、柱状導光部をスぺーサに対してより安定した状態で位置決め させることがでさる。
[0091] また、本発明に係る発光デバイスは、前記発光デバイスであって、前記ロッド保持 部が、少なくとも一つの前記柱状導光部の前記出射端面と前記スぺーサ上面との距 離を一定に保持している。
また、本発明に係る発光デバイスは、前記発光デバイスであって、前記ロッド保持 部が、少なくとも 1つの前記柱状導光部を前記出射端面側で保持して 、る。 [0092] この発光デバイスは、柱状導光部が熱膨張しても、スぺーサ上面と出射端面との相 対位置を変化させずに、柱状導光部の入射端面側をスぺーサの凹部又は開口部内 に入り込ませることができ、構成する榭脂の熱膨張や製造誤差をより好適に吸収させ ることがでさる。
[0093] また、本発明に係る発光デバイスは、前記発光デバイスであって、前記ロッド保持 部が、前記発光素子から生じた熱を放熱する放熱部を備えている。
この発光デバイスは、基板側だけでなくロッド保持部側カゝらも放熱させることができ 、より安定して照明光を出射させることができる。
[0094] 本発明に係る照明装置は、本発明に係る発光デバイスを複数備える照明装置であ つて、前記柱状導光部の前記出射端面の法線が一定の範囲を有する交差領域内で 交差するように、前記発光デバイスが前記交差領域を中心とする円周上に配されて いる。
この照明装置は、本発明に係る発光デバイスを備えているので、複数の柱状導光 部の出射端面力 指向性の高い照明光を出射して、交差領域内に多光量の光を集 光することができる。
[0095] また、本発明に係る照明装置は、本発明に係る発光デバイスを複数備える照明装 置であって、前記柱状導光部の前記出射端面の法線が所定の範囲を有する交差領 域内で交差するように、前記発光デバイスが前記交差領域を中心とする円周上に前 記出射端面が隣接して配され、二つの前記発光素子が、前記円周と略直交する方 向に並んで配されている。
[0096] この照明装置は、構成する発光デバイスの出射端面が小さいため、発光デバイスを 円周状に配した際に、照明装置を小型にすることができる。また、発光デバイスの出 射端面と基板の位置が離れているため、基板側の面積を確保することができ、小型 化しても放熱面を確保することができる。
[0097] この照明装置は、発光デバイスの発光素子に配向特性があっても、発光デバイス 制御手段にて発光デバイスの照明光量の変動を所定範囲内に抑えることによって集 光手段に照明ムラを抑えて集光させることができ、安定した光量で被照明領域を照 明することができる。 [0098] 本発明に係るプロジェクタは、本発明に係る照明装置を備えるプロジェクタであって 、入力される画像情報に応じて前記照明装置が射出した照明光を変調する空間変 調素子と、前記空間変調素子で変調された照明光をスクリーンに対して投影する投 影光学手段とを備えている。
このプロジェクタは、発光素子力 の光量損失を最小限にした状態で柱状導光部 の出射端面を仮想光源とする照明光学系（例えばケーラー照明光学系）を構成する ことができ、この均一な照度分布の照明光を空間変調手段で変調した光学像をスクリ 一ンに結像させることができる。
[0099] 本発明に係る発光デバイスの製造方法は、本発明に係る発光デバイスの製造方法 であって、前記基板に対して前記スぺーサの前記凹部の底面、又は、前記スぺーサ の下面を位置決めする第一のステップと、前記スぺーサ上面の開放部分に対して少 なくとも一つの前記柱状導光部の前記入射端面を位置決めする第二のステップと、 前記入射端面で略塞がれた前記凹部内、又は、前記基板と前記入射端面とで塞が れた前記開口部内に、前記柱状導光部の屈折率よりも低屈折率の透明体を、前記 入射端面上に空気層を残さず、かつ、前記柱状導光部の前記全反射面を構成する 側面に前記透明体を付着させな 、ように充填する第三のステップとを備えて 、る。 この発光デバイスの製造方法は、柱状導光部を位置決めして力 透明体を充填す るので、凹部、又は、開口部内の空気を効率良く追い出すのに必要十分な量の透明 体を充填しながら組立てることができる。
[0100] また、本発明に係る発光デバイスの製造方法は、本発明に係る発光デバイスの製 造方法であって、前記基板に対して前記スぺーサの前記凹部の底面、又は、前記ス ぺーサの下面を位置決めする第一のステップと、前記凹部内、又は、前記基板で底 面が塞がれた前記開口部内に、前記柱状導光部の屈折率よりも低屈折率の透明体 を注入する第二のステップと、前記スぺーサ上面の開放部分に少なくとも一つの前 記柱状導光部の前記入射端面を、前記入射端面上に空気層を残さず、かつ、前記 柱状導光部の前記全反射面を構成する側面に前記透明体を付着させな 、ように移 動して位置決めする第三のステップとを備えて 、る。
この発光デバイスの製造方法は、透明体を充填して力 柱状導光部の位置決めを 行うので、光学素子と入射端面とを正確に位置決めすることができる c

Claims

請求の範囲
[1] 照明光を射出する発光部を有する少なくとも 1つの発光素子と、
該発光素子を固定する基板と、
前記発光素子から射出された前記照明光を反射するミラー面を有するスぺーサと、 前記照明光が入射する入射端面と、該入射端面から入射した前記照明光を全反 射させる全反射面と、前記入射端面よりも大きな面積とされ前記全反射面で全反射し た前記照明光を出射する出射端面とを有する少なくとも 1つの柱状導光部とを備え、 前記スぺーサには少なくとも上面が開放された凹部、又は、開口部が配され、 前記発光素子が、前記凹部の底面に対して、又は、前記開口部と前記スぺーサの 下面とに対して位置決めされ、
前記ミラー面が、前記凹部、又は、前記開口部の内側面に形成され、
前記凹部の底面面積、又は、前記開口部の前記スぺーサ下面側開放面積よりも前 記スぺーサ上面側開放面積の方が大きくされ、
前記凹部、又は、前記開口部の前記スぺーサ上面に、少なくとも 1つの前記柱状導 光部の前記入射端面が位置されている、発光デバイス。
[2] 照明光を射出する発光部を有する少なくとも 1つの発光素子と、
該発光素子を固定する基板と、
前記発光素子から射出された前記照明光を反射するミラー面を有するスぺーサと、 前記照明光が入射する入射端面と、該入射端面から入射した前記照明光を全反 射させる全反射面と、前記入射端面よりも大きな面積とされ前記全反射面で全反射し た前記照明光を出射する出射端面とを有する少なくとも 1つの柱状導光部とを備え、 前記スぺーサには少なくとも上面が開放された凹部、又は、開口部が配され、 前記ミラー面が、前記凹部、又は、前記開口部の内側面に形成され、
前記ミラー面のうち最も前記スぺーサの下面に近い位置と、前記発光部のうち最も 前記基板に近い位置とが、前記凹部、又は、前記開口部の前記スぺーサ上面から深 さ方向に略同一位置とされて、前記発光素子が前記スぺーサの前記凹部底面に対 して、又は、前記スぺーサの下面に対して位置決めされ、
前記凹部の底面面積、又は、前記開口部の前記スぺーサ下面側開放面積よりも前 記スぺーサ上面側開放面積の方が大きくされ、
前記凹部、又は、前記開口部の前記スぺーサ上面に、少なくとも 1つの前記柱状導 光部の前記入射端面が位置されている、発光デバイス。
[3] 少なくとも 1つの前記柱状導光部の前記入射端面と前記スぺーサ上面とが、略一 致する位置に配されている、請求項 1又は 2に記載の発光デバイス。
[4] 少なくとも 1つの前記柱状導光部の前記入射端面が、前記入射端面の周縁部を前 記ミラー面に当接させた状態で前記凹部、又は、前記開口部内に挿入されている、 請求項 1又は 2に記載の発光デバイス。
[5] 前記凹部、又は、前記開口部には、前記柱状導光部の屈折率よりも低屈折率の透 明体が充填され、
前記発光素子の少なくとも前記発光部が、前記透明体によって空気から遮断され ている、請求項 1又は 2に記載の発光デバイス。
[6] 前記発光素子が、前記基板に対してボンディングワイヤによって結線され、
前記凹部の底面、又は、前記スぺーサの下面から前記柱状導光部の前記入射端 面までの距離力 前記基板の上面力 前記ボンディングワイヤの最大離間位置まで の距離と略等しい、請求項 1又は 2に記載の発光デバイス。
[7] 前記発光素子の前記基板に対向する面に電極が配され、
該電極が前記基板に直接結線され、
前記凹部底面、又は、前記スぺーサの下面から前記柱状導光部の前記入射端面 までの距離が、前記基板の上面から前記発光素子の上面までの距離と略等しい、請 求項 1又は 2に記載の発光デバイス。
[8] 前記スぺーサに電極が配され、
前記発光素子が、前記電極を介して前記基板に直接結線され、
前記凹部底面、又は、前記スぺーサの下面から前記柱状導光部の前記入射端面 までの距離が、前記基板の上面力も前記電極までの距離よりも大きい、請求項 1又は 2に記載の発光デバイス。
[9] 前記凹部、又は、前記開口部における、前記スぺーサ上面側開放面積を mlとし、 前記凹部の底面面積、又は、前記開口部の前記スぺーサ下面側開放面積を m2と し、
前記柱状導光部の前記出射端面の面積を nlとし、前記柱状導光部の前記入射端 面の面積を n2としたとき、
nl >n2≥ml >m2
とされている、請求項 1又は 2に記載の発光デバイス。
[10] 前記凹部、又は、前記開口部における、前記スぺーサ上面側開放面積を mlとし、 前記凹部の底面面積、又は、前記開口部の前記スぺーサ下面側開放面積を m2と し、
前記柱状導光部の前記出射端面の面積を nlとし、前記柱状導光部の前記入射端 面の面積を n2としたとき、
nl >ml >n2>m2
とされている、請求項 1又は 2に記載の発光デバイス。
[11] 前記スぺーサ上面方向における前記ミラー面で囲まれた凹部または開口部の内寸 力 前記スぺーサ下面力 前記スぺーサ上面に向かって漸次拡大され、
前記入射端面方向における前記全反射面で囲まれた柱状導光部の内寸が、前記 入射端面力 前記出射端面に向かって漸次拡大されている、請求項 9に記載の発光 デバイス。
[12] 前記発光素子を二つ備え、
二つの前記発光素子にそれぞれボンディングワイヤの一端が結線され、前記基板 上に配された一つのパッドに前記ボンディングワイヤの他端が結線されている、請求 項 1又は 2に記載の発光デバイス。
[13] 前記パッドが、二つの前記発光素子の間に配されている、請求項 12に記載の発光 デバイス。
[14] 前記柱状導光部が、前記発光素子にそれぞれ対応して二つ配されている、請求項
12に記載の発光デバイス。
[15] 前記柱状導光部が、二つの前記発光素子に対応して一つ配されている、請求項 1
2に記載の発光デバイス。
[16] 前記スぺーサと一体に形成され、少なくとも一つの前記柱状導光部を保持するロッ ド保持部を備えている、請求項 1又は 2に記載の発光デバイス。
[17] 前記ロッド保持部が、少なくとも一つの前記柱状導光部の前記出射端面と前記スぺ ーサ上面との距離を一定に保持している、請求項 16に記載の発光デバイス。
[18] 前記ロッド保持部が、少なくとも 1つの前記柱状導光部を前記出射端面側で保持し ていることを特徴とする請求項 17に記載の発光デバイス。
[19] 前記ロッド保持部が、前記発光素子から生じた熱を放熱する放熱部を備えている、 請求項 16に記載の発光デバイス。
[20] 請求項 1又は 2に記載の発光デバイスを複数備える照明装置であって、
前記柱状導光部の前記出射端面の法線が一定の範囲を有する交差領域内で交 差するように、前記発光デバイスが前記交差領域を中心とする円周上に配されてい ることを特徴とする照明装置。
[21] 請求項 1又は 2に記載の発光デバイスを複数備える照明装置であって、
前記柱状導光部の前記出射端面の法線が所定の範囲を有する交差領域内で交 差するように、前記発光デバイスが前記交差領域を中心とする円周上に前記出射端 面が隣接して配され、
二つの前記発光素子力 前記円周と略直交する方向に並んで配されていることを 特徴とする照明装置。
[22] 前記発光デバイス毎に前記発光素子を時系列に順次発光させる発光デバイス制 御手段と、
前記各発光デバイスからの前記照明光を集光して被照明領域を照明する集光手 段とを備え、
前記発光デバイス制御手段が、前記被照明領域における照明光量の変動を所定 範囲内に抑えることを特徴とする請求項 20に記載の照明装置。
[23] 前記発光デバイス毎に前記発光素子を時系列に順次発光させる発光デバイス制 御手段と、
前記各発光デバイスからの前記照明光を集光して被照明領域を照明する集光手 段とを備え、
前記発光デバイス制御手段が、前記被照明領域における照明光量の変動を所定 範囲内に抑えることを特徴とする請求項 21に記載の照明装置。
[24] 入力される画像情報に応じて照明光を射出する請求項 20に記載の照明装置を備 えるプロジェクタであって、
入力される画像情報に応じて前記照明装置が射出した照明光を変調する空間変 調素子と、
前記空間変調素子で変調された照明光をスクリーンに対して投影する投影光学手 段とを備えて ヽることを特徴とするプロジェクタ。
[25] 入力される画像情報に応じて照明光を射出する請求項 21に記載の照明装置を備 えるプロジェクタであって、
入力される画像情報に応じて前記照明装置が射出した照明光を変調する空間変 調素子と、
前記空間変調素子で変調された照明光をスクリーンに対して投影する投影光学手 段とを備えて ヽることを特徴とするプロジェクタ。
[26] 請求項 1又は 2に記載の発光デバイスの製造方法であって、
前記基板に対して前記スぺーサの前記凹部の底面、又は、前記スぺーサの下面を 位置決めする第一のステップと、
前記スぺーサ上面の開放部分に対して少なくとも一つの前記柱状導光部の前記入 射端面を位置決めする第二のステップと、
前記入射端面で略塞がれた前記凹部内、又は、前記基板と前記入射端面とで塞 がれた前記開口部内に、前記柱状導光部の屈折率よりも低屈折率の透明体を、前 記入射端面上に空気層を残さず、かつ、前記柱状導光部の前記全反射面を構成す る側面に前記透明体を付着させな 、ように充填する第三のステップとを備えて 、るこ とを特徴とする発光デバイスの製造方法。
[27] 請求項 1又は 2に記載の発光デバイスの製造方法であって、
前記基板に対して前記スぺーサの前記凹部の底面、又は、前記スぺーサの下面を 位置決めする第一のステップと、
前記凹部内、又は、前記基板で底面が塞がれた前記開口部内に、前記柱状導光 部の屈折率よりも低屈折率の透明体を注入する第二のステップと、 前記スぺーサ上面の開放部分に少なくとも一つの前記柱状導光部の前記入射端 面を、前記入射端面上に空気層を残さず、かつ、前記柱状導光部の前記全反射面 を構成する側面に前記透明体を付着させないように移動して位置決めする第三のス テツプとを備えていることを特徴とする発光デバイスの製造方法。
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