WO2010110287A1 - 光源ユニット - Google Patents

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忠博 久野
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    • F21LIGHTING
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    • H01L33/483Containers

Definitions

  • the present invention relates to a light source unit using a reflective LED.
  • a surveillance camera is often equipped with a light source unit together with the surveillance camera to illuminate the surveillance direction of the camera for night imaging.
  • a light source unit an LED that can take advantage of low power consumption is used.
  • the LED used in such a light source unit is generally a bullet-type LED.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a light source unit using a reflective LED, which can emit light with high brightness and a wide irradiation angle.
  • the present invention includes a support body having a concave reflection surface inside, and a light emitting element supported so as to emit light toward the reflection surface by a lead at an upper central portion of the reflection surface of the support.
  • the light source unit may contain the reflective LED and fly-eye lens in a unit case.
  • the light source unit may be accommodated in the unit case so that a plurality of sets of the reflective LEDs are arranged in parallel.
  • the reflection type LED and the fly-eye lens arranged on the light exit surface portion are used.
  • the light can be converted into light that spreads with uniform brightness over the entire light exit surface to be emitted, and bright light that spreads in front of the light exit direction can be irradiated.
  • FIG. 1 is a perspective view of a light source unit according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of the light source unit of the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the light source unit of the above embodiment taken along line AA in FIG.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the light source unit of the embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view of a reflective LED used in the above embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a reflective LED used in the above embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a light source unit according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of an irradiation area by the light source unit of the embodiment.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of an irradiation area of a light source unit composed of a plurality of reflective LEDs not fitted with the fly-eye lens of Comparative Example 1.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of an irradiation area of a light source unit constituted by a conventional bullet-type LED of Comparative Example 2.
  • FIG. 11 is a graph of light distribution characteristics of the light source unit of Comparative Example 1 and the example.
  • 12A is a photograph of the irradiation area of the reflective LED of Comparative Example 1.
  • FIG. FIG. 12B is a photograph of an irradiation area by the light source unit according to the embodiment of the present invention.
  • the light source unit 1 As shown in FIGS. 1 to 4, the light source unit 1 according to the first embodiment of the present invention has a reflective LED 2 mounted on a substrate 3, and the reflective LED 2 and the substrate 3 are mounted on a unit case 4 on a lower surface opening.
  • the fly-eye lens 5 is fitted and attached to the upper opening surface of the unit case 4.
  • the fly-eye lens 5 has one engaging claw 51 on one side and two engaging claws 52 on the opposite side, and is provided with locking pieces 41 and 42 provided on one side and the opposite side of the unit case 4. It is locked and fixed by elastically press-fitting into each hole.
  • a clearance of, for example, about 5 mm is provided between the reflective LED 2 and the fly-eye lens 5, so that the shade of the structure of the reflective LED 2 is shaded by the emitted light. To prevent it from appearing.
  • the reflective LED 2 used in the light source unit 1 has a structure shown in FIGS. That is, the upper surface portion has a parabolic concave reflecting surface 20, a groove 40 is formed at the upper center of one side of the surrounding wall portion 30, and grooves 51, 52, 53 are formed at the upper three portions of the opposite side.
  • a rectangular parallelepiped support 60 and the upper surface of the reflection surface 20 of the support 60 are traversed from one wall surface to the other wall surface so as to follow both wall side surfaces and the bottom surface of the support body 60.
  • the element mount side lead 70 in which the pieces 71a and 71b, the wide vertical pieces 72a and 72b, and the wide lower pieces 73a and 73b are formed in a U-shape, and the element mount side lead 70 are opposed to each other and similarly narrow.
  • a wire connecting side lead 80 in which a wide upper piece 81, a wide vertical piece 82, and a wide lower piece 83 are formed in a U-shape, and the central connecting portion of the upper pieces 71a and 71b of the element mounting side lead 70 Mounted on the formed element mount 74 And a light emitting element 90..
  • One end of the wire 10 is connected to the light emitting element 90, and the other end of the wire 10 is connected to the tip of the upper piece 81 of the wire connection side lead 80.
  • the narrow upper pieces 71 a and 71 b of the element mount side lead 70 have a straight shape extending linearly along the center line of the upper surface of the support 60.
  • a wide vertical piece 72a continuous to one side of the element mount side lead 70 and the narrow upper piece 71a is formed with a sub-piece 75 extending in parallel with the upper piece 71a.
  • the tip of the sub-piece 75 is a bulging portion 76.
  • the upper piece 81 of the wire connection side lead 80 is bent and extended toward the upper center portion of the reflecting surface 2 with the tip thereof being inclined from the root portion parallel to the longitudinal center line of the element mount side lead 70,
  • the distal end portion is shaped to be located at a position close to the element mount portion 74 at the center of the element mount side lead 70.
  • the bent base portion of the narrow upper piece 71a and the sub-piece 75 on one side of the element mount side lead 70 is fitted into the groove 51 at the upper central position and the groove 52 at the lateral position on one side of the support 60, respectively.
  • a wide vertical piece 72 a is along the side surface of the support 60, and a wide lower piece 73 a is in contact with the bottom surface of the support 60.
  • the bent base portion of the narrow upper piece 71b on the opposite side of the element mount side lead 70 is fitted into the groove 40 at the upper center position on the opposite side of the support 60, and a wide vertical piece outside the groove 40 of the support 60.
  • 72 b is along the side surface of the support body 60, and the wide lower piece 73 b is in contact with the bottom surface of the support body 60.
  • bent base portion of the bent upper piece 81 of the other wire connection side lead 80 is fitted into a groove 53 at a side position on one side of the support 60, and a wide vertical piece 82 is supported outside the groove 53 of the support 60.
  • a wide lower piece 83 is in contact with the bottom surface of the support body 60 along the side surface of the body 60.
  • the support body 60 is formed from the upper surface side of the fitting portion of the upper pieces 71a, 71b and 81 of the pair of leads 70 and 80 and the fitting portion of the sub-piece 75.
  • the step portion is filled with a small UV curable resin so as to block the step up to the upper edge surface and cured to form the weirs 11, 121, 122, 123.
  • the upper pieces 71a, 71b, 81 of the leads 70, 80 respectively.
  • the bending base of the sub-piece 75 is fixed.
  • a transparent epoxy resin such as a cationic polymerization type transparent epoxy resin described in Japanese Patent No.
  • a transparent resin 13 such as a transparent silicon resin is placed on the support 60 in the recess of the support 60.
  • a transparent resin 13 such as a transparent silicon resin
  • the reflective LED 2 having the above configuration is placed on the substrate 3, and the lower pieces 73a and 83 of the leads 70 and 80 on both sides of the bottom are connected to the plus terminal 31 and the minus terminal 32 by soldering. And fix.
  • the positive terminal 31 and the negative terminal 32 are energized, whereby the light emitting element 90 is energized through both leads 70 and 80 to emit light.
  • most of the light from the light emitting element 90 goes down and is reflected by the reflecting surface 20 having a parabolic curved surface, and is emitted from the upper surface of the support 60 as almost parallel rays. .
  • the reflection type LED 2 of the present embodiment can obtain light having a high luminance with a uniform direction of light (light with a narrow irradiation angle), and therefore, high-brightness light.
  • the reflective LED 2 used in the present invention is not limited to the type of the above embodiment.
  • the light distribution characteristics of the light source unit 1 having the above configuration will be described.
  • substantially parallel light with a narrow irradiation angle of the reflection type LED 2 is incident on the fly-eye lens 5, it is divided into a grid pattern by the characteristics of the fly-eye lens 5, and then each lens once forms a condensed spot.
  • the light beam that has spread again is projected onto the irradiation surface in a superimposed manner, so that the light can be efficiently guided to the irradiation surface and the light intensity on the irradiation surface can be made uniform. For this reason, it is possible to uniformly illuminate an irradiation surface that is wider than the irradiation angle of a reflective LED that does not use the fly-eye lens 5.
  • the light source unit 1A of the present embodiment accommodates a plurality of, in this case, four, reflective LEDs 2 mounted on the substrate 3A in the unit case 4A from the lower surface opening, and the upper surface opening of the unit case 4A.
  • a fly-eye lens 5A having an area covering four reflective LEDs 2 is fitted and fixed.
  • the light source unit 1A of the present embodiment since a plurality of reflective LEDs 2 are used, it is brighter and wider than the light source unit 1 using the reflective LED alone of the first embodiment. Can be irradiated.
  • FIG. 8 shows the light distribution characteristics of the light source unit of the second embodiment (light source unit using four reflective LEDs having the structure shown in FIG. 7—the light source unit of the example).
  • the entire irradiation region PL1 is irradiated on a large area almost uniformly.
  • FIG. 9 shows the light distribution characteristics of Comparative Example 1 of the light source unit in which the fly-eye lens is removed with only four reflective LEDs.
  • a double-drawn inner irradiation area PL21 indicates a high illuminance area
  • an outer irradiation area PL22 indicates a low illuminance area.
  • the inner irradiation area PL31 drawn in a double manner indicates a relatively high illuminance area
  • the outer irradiation area PL32 indicates a low illuminance area
  • the light distribution characteristic of the light source unit by the four reflective LEDs of Comparative Example 1 that does not use the fly-eye lens shown in FIG. 9 is larger than the light distribution characteristic of the ten bullet-type LEDs of Comparative Example 2 shown in FIG. It can irradiate with high brightness.
  • the light distribution characteristics of the light source unit of four reflective LEDs adopting the fly-eye lens of the embodiment of the present invention shown in FIG. 8 are the comparative example 1 in which the brightness at the center does not use the fly-eye lens. Although it is lower than the light source unit of four reflective LEDs, the irradiation area is expanded until almost the entire irradiation target can be irradiated.
  • the graph of FIG. 11 shows measured values of the light distribution characteristics of the light source unit of Comparative Example 1 using a reflective LED when no fly-eye lens is used, and the light distribution characteristics of the light source unit of the embodiment when a fly-eye lens is used. The measured value is shown. In both cases, the reflective LED was caused to emit light by passing a current of 500 mA.
  • the light distribution angle at a position 70% from the peak was ⁇ 12.0 °, but in the example, the light distribution angle was ⁇ 28.5 °. .
  • the peak light intensity of the light source unit of the example is lower than that of the light source unit of Comparative Example 1.
  • Illuminance in the example can irradiate the required distance range sufficiently brightly and is practical.

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Abstract

 本発明は、反射型LEDを利用した光源ユニットであって、広い面積を均一に高輝度に照射が可能な光源ユニットを提供することを目的とし、内部に凹面状の反射面20を有する支持体60と、支持の反射面の上方中央部にリード70,80にて当該反射面に向けて発光するように支持された発光素子90とを備えた反射型LED2に対して、反射型LED2の出光面部分にフライアイレンズ5を設置した光源ユニット1を特徴とする。

Description

光源ユニット
 本発明は、反射型LEDを利用した光源ユニットに関する。
 従来、例えば、監視カメラには夜間撮像のためにカメラの監視方向を照射するために監視カメラと共に光源ユニットが装備されている場合が多い。このような光源ユニットには、低消費電力であるメリットが活かせるLEDが利用されている。そして、このような光源ユニットに利用されるLEDは、砲弾型LEDが一般的である。
 砲弾型LEDの場合、その照射角が広いために撮像方向に光を集めて照射するためにはコリメートレンズをLEDの光出射方向の前方に設置していた。ところが、砲弾型LEDの前方にコリメートレンズを設置した光源ユニットの場合、LEDチップからコリメートメンズまでの間に距離があり、その間に光がロスしてしまい、輝度の高い光の放射ができない問題点があった。
特開2004-172579号公報 特開2006-093435号公報
 本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、反射型LEDを利用した光源ユニットであって、高輝度で照射角も広く照射が可能な光源ユニットを提供することを目的とする。
 本発明は、内部に凹面状の反射面を有する支持体と、前記支持の前記反射面の上方中央部にリードにて当該反射面に向けて発光するように支持された発光素子とを備えた反射型LEDに対して、前記反射型LEDの出光面部分にフライアイレンズを設置した光源ユニットを特徴とする。
 上記光源ユニットは、前記反射型LEDとフライアイレンズをユニットケース内に収容したものとすることができる。
 また、上記光源ユニットは、前記ユニットケースに前記反射型LEDを複数組並列するように収容したものとすることができる。
 本発明の光源ユニットによれば、反射型LEDとその出光面部分に配置されたフライアイレンズにて構成したので、本来高輝度発光ができる反射型LEDの高輝度な光をフライアイレンズにて出光面全体に均一な輝度で広がる光に変換して出光させることができ、出光方向の前方に広がりのある明るい光を照射できる。
図1は、本発明の第1の実施の形態の光源ユニットの斜視図。 図2は、上記実施の形態の光源ユニットの正面図。 図3は、上記実施の形態の光源ユニットの図2におけるA-A線断面図。 図4は、上記実施の形態の光源ユニットの分解斜視図。 図5は、上記実施の形態に利用する反射型LEDの斜視図。 図6は、上記実施の形態に利用する反射型LEDの断面図。 図7は、本発明の第2の実施の形態の光源ユニットの断面図。 図8は、上記実施の形態の光源ユニットによる照射域の説明図。 図9は、比較例1のフライアイレンズを装着しない複数の反射型LEDにて構成した光源ユニットの照射域の説明図。 図10は、比較例2の従来の砲弾型LEDで構成した光源ユニットの照射域の説明図。 図11は、比較例1の光源ユニットと実施例との配光特性のグラフ。 図12Aは、比較例1の反射型LEDの照射域の写真。 図12Bは、本発明の実施例の光源ユニットによる照射域の写真。
 以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
 (第1の実施の形態)
 図1~図4に示すように、本発明の第1の実施の形態の光源ユニット1は、反射型LED2を基板3に実装し、この反射型LED2と基板3をユニットケース4に下面開口部から収容し、ユニットケース4の上部開口面にフライアイレンズ5を嵌め込んで取り付けた構成である。フライアイレンズ5は一側面に1個の係爪51を持ち、反対側面に2個の係爪52を持っていて、ユニットケース4の一側面と反対側面に設けた係止め片41,42の穴それぞれに弾性的に圧入することで係止、固定されている。
 図3にて分かるように、反射型LED2とフライアイレンズ5との間にはある程度、例えば5mm程度のクリアランスが設けてあり、これによって反射型LED2の構造物の陰が出射光に陰となって表れないようにしてある。
 この光源ユニット1に利用される反射型LED2は、図5、図6に示す構造である。すなわち、上面部に放物凹面状の反射面20を有し、周囲の壁部30の一辺の上部中央に溝40が形成され、対向辺の上部3箇所に溝51,52,53が形成された直方体状の支持体60と、この支持体60の反射面20の上方を一方の壁面から他方の壁面まで横切り、当該支持体60の両方の壁側面及び底面に沿うように、狭幅の上片71a,71b、広幅の垂直片72a,72b、広幅の下片73a,73bがコの字状に形成されている素子マウント側リード70と、この素子マウント側リード70と対置され、同様に狭幅の上片81、広幅の垂直片82、広幅の下片83がコの字状に形成されているワイヤ接続側リード80と、素子マウント側リード70の上片71a,71bの中央接続部に形成された素子マウント部74に搭載された発光素子90とから構成されている。発光素子90にはワイヤ10の一端が接続され、ワイヤ10の他端はワイヤ接続側リード80の上片81の先端部に接続されている。
 素子マウント側リード70の幅狭の上片71a,71bは、支持体60の上面の中心線に沿い直線状に延びるストレートな形状である。そして、素子マウント側リード70の片側、狭幅の上片71aに連続している広幅の垂直片72aには、この上片71aに平行にして水平に伸びる副片75が形成してある。また副片75の先端は膨出部76としてある。
 他方、ワイヤ接続側リード80の上片81は、素子マウント側リード70の長手方向の中心線に平行な根本部分から先が斜めにして反射面2の上方中央部に向かって屈曲して延び、その先端部分が素子マウント側リード70の中心部の素子マウント部74に対して近接する位置に位置する形状にしてある。
 素子マウント側リード70の片側の狭幅の上片71aと副片75との折り曲げ基部が支持体60の一辺の上部中央位置の溝51と側方位置の溝52とのそれぞれに嵌合され、支持体60の溝51,52の外部で広幅の垂直片72aが支持体60の側面に沿い、かつ広幅の下片73aが支持体60の底面に接している。
 素子マウント側リード70の反対側の狭幅の上片71bの折り曲げ基部が支持体60の対向辺の上部中央位置の溝40に嵌合され、支持体60の溝40の外部で広幅の垂直片72bが支持体60の側面に沿い、かつ広幅の下片73bが支持体60の底面に接している。
 他方のワイヤ接続側リード80の屈曲した上片81の折り曲げ基部が支持体60の一辺の側方位置の溝53に嵌合され、支持体60の溝53の外部で広幅の垂直片82が支持体60の側面に沿い、かつ広幅の下片83が支持体60の底面に接している。
 支持体60の溝40,51~53それぞれにおいて、1対のリード70,80それぞれの上片71a,71b,81の嵌合部分、また副片75の嵌合部分の上面側から支持体60の上縁面までの段差を塞ぐようにその段差部分に小さなUV硬化性樹脂を詰めて硬化させて堰止め11,121,122,123とし、同時にリード70,80それぞれの上片71a,71b,81と副片75の折り曲げ基部を固定している。そして、支持体60の凹部内に、例えば、特許第4001347号公報に記載されているカチオン重合型透明エポキシ樹脂のような透明エポキシ樹脂もしくは透明シリコン樹脂のような透明樹脂13を支持体60の上縁面に達する深さに充填して硬化させることで、1対のリード70,80の上片71a,71b,81と副片75の部分や発光素子90、ワイヤ10を透明樹脂13の中に埋没させた状態で固定している。
 図4に示すように、上記構成の反射型LED2は、基板3上に載置し、底部両側のリード70,80の下片73a,83それぞれを半田にてプラス端子31、マイナス端子32に接続して固定する。このマウント状態で、それらのプラス端子31、マイナス端子32に通電することで発光素子90に両リード70,80を通じて通電して発光させる。発光素子90からの光は、図6において矢印線で示すように大部分が下方に出て放物曲面の反射面20にて反射され、ほぼ平行光線となって支持体60の上面から出光する。このため、本実施の形態の反射型LED2は光の向きが揃い指向性が強い光(照射角が狭い光)、したがって光が当たるところでは輝度の高い光を得ることができる。尚、本発明に用いる反射型LED2は上記実施の形態のタイプに限定されるものではない。
 上記構成の光源ユニット1の配光特性について説明する。上記の反射型LED2の照射角の狭いほぼ平行光がフライアイレンズ5に入射すると、フライアイレンズ5の特性により碁盤の目状に分割された後、各々のレンズがいったん集光スポットを形成し、再び広がった光束が照射面に重畳的に投影されるようになり、光を効率良く照射面に導くと共に照射面での光強度を均一にすることができる。このため、フライアイレンズ5を用いない反射型LED単体の照射角よりも広い照射面を均一に照らすことができる。
 (第2の実施の形態)
 本発明の第2の実施の形態の光源ユニットを図7を用いて説明する。本実施の形態の光源ユニット1Aは、ユニットケース4A内に複数個、ここでは4個の反射型LED2を基板3A上に実装したものを下面開口部から収容し、ユニットケース4Aの上面開口部に反射型LED2の4個分をカバーする面積のフライアイレンズ5Aを嵌め込んで固定して構成している。
 本実施の形態の光源ユニット1Aによれば、複数個の反射型LED2を用いているので、第1の実施の形態の反射型LED単体を用いる光源ユニット1に対して、より明るく、より広い範囲の照射が可能である。
 図8は上記の第2の実施の形態の光源ユニット(図7に示す構造の4個の反射型LEDを用いた光源ユニット―実施例の光源ユニット)による配光特性を示している。照射領域PL1の全体がほぼ均一に広い面積に照射されている。図9は4個の反射型LEDのみでフライアイレンズを除去した光源ユニットの比較例1による配光特性を示している。二重に描いた内側の照射領域PL21は高照度の領域を示し、外側の照射領域PL22は低照度の領域を示している。図10は、全電力消費量が図8の実施例の光源ユニットとほぼ同じである砲弾型LED10個を用いた比較例2の光源ユニットの配光特性を示している。ここでも二重に描いた内側の照射領域PL31は比較的高照度の領域を示し、外側の照射領域PL32は低照度の領域を示している。
 図9に示したフライアイレンズを用いていない比較例1の反射型LED4個による光源ユニットの配光特性は、図10に示した比較例2の砲弾型LED10個による配光特性よりも広い面積で高輝度に照射できている。これに対して、図8に示した本発明の実施例のフライアイレンズを採用した反射型LED4個の光源ユニットの配光特性は、中心部での輝度はフライアイレンズを用いない比較例1の反射型LED4個の光源ユニットに比べれば低下しているが、照射対象のほぼ全体を照射できるまでに照射面積が拡大している。
 さらに、図11のグラフ、図12A、図12Bの写真を用いて実施例と比較例1との配向特性について説明する。図11のグラフは、フライアイレンズを用いない場合の反射型LEDによる比較例1の光源ユニットの配光特性の測定値と、フライアイレンズを用いた場合の実施例の光源ユニットの配光特性の測定値を示している。共に反射型LEDには500mAの電流を流して発光させた。このグラフより明らかなように、比較例1ではピークから70%の位置の配光角は±12.0°であったが、実施例ではその配光角として±28.5°が得られた。また、図12Aの比較例1の光源ユニットの配光特性の写真、図12Bの実施例の光源ユニットの配光特性の写真より、実施例の光源ユニットが広範囲に明るく照射できることが確認できた。
 尚、図11のグラフにおいては、比較例1の光源ユニットよりも実施例の光源ユニットの方がピークの照度が低いが、例えば監視カメラ用の照明として実施例の光源ユニットを用いる場合、この実施例の照度で必要距離範囲内を十分に明るく照射でき、実用性がある。
 (他の実施の形態)
 本発明は第1、第2の実施の形態によって記載したが、反射型LEDとして実施の形態のものに採用が限定されるわけではなく、一般的な反射型LEDを広く使用することができ、また、フライアイレンズも特に図示のものに限定されるわけではなく、一般的な特性のものを採用することができる。
 このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

Claims (3)

  1.  内部に凹面状の反射面を有する支持体と、前記支持の前記反射面の上方中央部にリードにて当該反射面に向けて発光するように支持された発光素子とを備えた反射型LEDに対して、
     前記反射型LEDの出光面部分にフライアイレンズを設置したことを特徴とする光源ユニット。
  2.  前記反射型LEDとフライアイレンズをユニットケース内に収容して成る請求項1に記載の光源ユニット。
  3.  前記ユニットケースに前記反射型LEDを複数組並列するように収容したことを特徴とする請求項2に記載の光源ユニット。
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