| 【発明の名称】 |
ＬＥＤ及びこれを用いた照明装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】米田 賢治
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| 【要約】 |
【課題】狭窄型ＬＥＤに有効な利用用途を提供するとともに、組立が極めて簡単でかつ正確に行えるとともに、コンパクト化や高性能化が可能な照明装置を実現する。
【解決手段】発光面２１を有したＬＥＤ素子２を透明体３内に埋設してなるＬＥＤ１から射出される光を、光ファイバ４の光導入端４１から導入し、光導出端４２から導出して照明に利用するようにしたものであって、ＬＥＤ素子２にその発光面２１の略一点が発光する狭窄型のものを用いるとともに、光ファイバ４を挿入可能なファイバ挿入穴５を、その底面５１がＬＥＤ素子２の発光面２１に近接するように、前記透明体３に設け、光ファイバ４を前記ファイバ挿入穴５に挿入して固定するようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】発光面を有したＬＥＤ素子を透明体内に埋設してなるものであって、前記ＬＥＤ素子に、前記発光面の略一点が発光する狭窄型のものを用いるとともに、前記透明体に、光ファイバを挿入可能なファイバ挿入穴を、その底面がＬＥＤ素子の発光面に近接するように設けたことを特徴とするＬＥＤ。
【請求項２】請求項１記載のＬＥＤに設けられたファイバ挿入穴に光ファイバの光導入端を挿入し、該ＬＥＤから射出される光を前記光ファイバの光導出端から導出して照明に利用するようにしたことを特徴とする照明装置。
【請求項３】ＬＥＤ素子の発光面と光ファイバの光導入端との間に、ＬＥＤ素子から射出される光を屈折させる光屈折部を設けてなることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項４】光屈折部が、ファイバ挿入穴の底面を凸状に膨出した曲面状に形成してなるものであることを特徴とする請求項３記載の照明装置。
【請求項５】複数のＬＥＤを基板上に敷き詰め、各ＬＥＤにそれぞれ光ファイバを配設していることを特徴とする請求項２、３または４記載の照明装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、狭窄型のＬＥＤ素子を具備するＬＥＤ、および工場での製品検査等に用いられる照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の照明装置として、多数のＬＥＤを基板に敷き詰め、各ＬＥＤに光ファイバをそれぞれ取り付けるとともに、これら光ファイバを束ねて光ファイバ束とし、この光ファイバ束の他端から光を射出可能に構成したものを、本願発明者は開発している。係る照明装置は、コンパクトで長寿命等、数々の利点を有するものである。
【０００３】しかして、従来、この種の照明装置を組み立てる際には、各ＬＥＤの表面に光ファイバを１本毎に樹脂接着剤等を用いて取り付けていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような方法で光ファイバを取り付けるためには、多大な労力と時間が必要となり、組み立てコストが嵩むだけでなく、１本１本の光ファイバをＬＥＤに取り付ける際の取付位置精度にばらつきが生じて、ＬＥＤから射出される光を効率的に光ファイバに導くことが難しいという問題点があった。
【０００５】また、従来のＬＥＤは発光面積がある程度大きく、光ファイバを細径のものにすると、ＬＥＤと光ファイバとの間での光量ロスが増大するため、光ファイバに細径のものを用い難かった。したがって、照明光度を高めるためにＬＥＤの数を増やすと、光ファイバ束の径が大きくなるため、上記組み立てコストの増大とあいまって、一定以上に照明光度を高められないという問題点が生じ得た。
【０００６】一方、近時、狭窄型ＬＥＤと称され、図８、図９に示すように、ＬＥＤ素子２を構成するチップに電流阻止層２２を形成し、この電流阻止層２２の形成されていない部位のみを発光させるようにしたものが開発されている。このものは、電流阻止層２２の形状により、発光面２１のうち、例えば径が５０μｍという極めて小さな部分２４から発光させることが可能で、ほとんど点光源とみなせるような発光状態を具現化し得るものである。なお同図中符号２３は電流供給のための配線である。しかして、このような狭窄型ＬＥＤの有効な使用方法について模索が行われていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、係る問題点を解決すべくなされたものであって、ＬＥＤを構成する透明体に光ファイバを挿入できるファイバ挿入穴を設けておくことによって、光ファイバを極めて簡単にかつ正確に取り付けられるようにするとともに、点発光するという狭窄型のＬＥＤ素子の特徴を生かし、該ＬＥＤ素子から射出される光を、細径の光ファイバに効率よく導き得るようにすることを主たる目的としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】すなわち、本発明に係るＬＥＤは、発光面を有したＬＥＤ素子を透明体内に埋設してなるものであって、前記ＬＥＤ素子に、発光面の略一点が発光する狭窄型のものを用いるとともに、前記透明体に、光ファイバを挿入可能なファイバ挿入穴を、その底面がＬＥＤ素子の発光面に近接するように設けたことを特徴とする。
【０００９】このようなものであれば、狭窄型のものの特徴である点発光できるという点を有効に利用して、射出した光を、細径の光ファイバに効率よく導入できるようになる。したがって、例えば多数のＬＥＤにそれぞれ光ファイバを取り付けこれら光ファイバの光導出端を束ねた場合に、単位面積あたりの光量を増大させて光をより集中させることができるようになる。また、かかる場合には、光ファイバの取付位置決めを正確に行わなければならないが、透明体にファイバ挿入穴が形成されているので、光ファイバを簡単かつ正確に位置合わせして取り付けることが可能となる。したがって組立作業の軽減にも寄与し得る。
【００１０】係るＬＥＤを有効に利用した実施態様としては、ＬＥＤに設けられたファイバ挿入穴に光ファイバの光導入端を挿入し、該ＬＥＤから射出される光を前記光ファイバの光導出端から導出して照明に利用するようにした照明装置が挙げられる。狭窄型のＬＥＤが点発光源とみなせることを利用して、より効率的にＬＥＤ射出光を光ファイバ内に導くには、ＬＥＤ素子の発光面と光ファイバの光導入端との間に、ＬＥＤ素子から射出される光を屈曲させる光屈折部を配設してなるものが好ましい。点発光源であれば、ＬＥＤ素子から射出される光の大半を、例えば凸レンズのような簡単な構成の光屈折部で、非常に細径の平行光とすることができ、ファイバ内部に導入される光量を大幅に増大させることができるからである。この場合に光屈折部はできるだけＬＥＤ素子の発光面に近接させることが光量ロスを軽減する上で好ましい。
【００１１】光屈折部を簡単に形成できる具体的実施態様としては、光屈折部が、ファイバ挿入穴の底面を凸状に膨出させてなるものであることが望ましい。照明装置のコンパクト化等を実現するには、複数のＬＥＤを基板上に敷き詰め、各ＬＥＤにそれぞれ光ファイバを配設しているものが好適である。
【００１２】
【実施例】以下本発明の一実施例を、図１から図９を参照して説明する。本実施例による照明装置は、工場の製品検査等に用いられるものであり、図１に示すように、光源Ｌを内蔵する装置本体８と、被検査物に光を照射するための照明用部材９と、装置本体８及び照明用部材９間を連結し、光源Ｌから射出された光を照明用部材９に導くための光ファイバ束１０とを具備してなる。
【００１３】光源Ｌは、図２に示すように、複数のＬＥＤ１をプリント基板７上に敷き詰めるように実装してなるものである。実装されるＬＥＤ１の数は、要求される照明光度により変わることはいうまでもないが、例えば本実施例ではその数を２００程度に設定している。プリント基板７には、各ＬＥＤ１に電源を供給するための図示しない電源ラインが敷設されている。また、放熱のために、図１に示すように、プリント基板７の裏側にはヒートシンク１１が貼着してあり、装置本体８内に外気を強制的に導入循環させるためのファン１２を取り付けてある。さらに、この装置本体８内には、図示しないが、この他に、電源装置や、この電源供給をオン／オフするためのスイッチ等が内蔵されている。また、本実施例では、ＬＥＤ１の光量調整を、電源をパルス化してそのオン／オフ時間の比を変えて調整するといういわゆるＰＷＭ方式により行っている。
【００１４】ＬＥＤ１は表面実装型と称されるもので、図３に示すように、発光面２１を有するＬＥＤ素子２を透明体３に封入してなるものである。ＬＥＤ素子２は、先に説明したが、図８、図９に示すようにその発光面２１が極めて小さい狭窄型チップを主体として構成されているものである。透明体３は、例えば直方体形状のエポキシ樹脂製のものである。しかして、この透明体３の底部中央にＬＥＤ素子２は埋設されている。
【００１５】光ファイバ束１０は、光ファイバ４を束ねてなるものである。光ファイバ４は、例えばその径ｈ１が０．２５ｍｍの細径タイプのもので、その素材としてはプラスティックやガラス等の一般的なものを用いている。係る光ファイバ４は、光導入端４１に導入される光のうち、ファイバ軸に対して所定角度範囲（例えば６０度）内の光のみしか伝達できない特性を有するしかして、本実施例では、この透明体３の表面中央部に開口し、底面５１をＬＥＤ素子２の直上近傍に位置させたファイバ挿入穴５を設けている。このファイバ挿入穴５は、ＬＥＤ素子２の発光面２１に対し略垂直に形成されたものであって、光ファイバ４を略隙間なく挿入できるように、その径ｈ２が略０．２５ｍｍ程度に設定してある。また、その底面５１は、中央が盛り上がるように膨出する曲面形状にしてあり、凸レンズ作用を営む光屈折部６が構成されるようにしている。そして、ＬＥＤ素子２から射出される光（図４中点線で示す）がこの光屈折部６において屈折して略平行光となるように設定されている。光ファイバ４は、図４に示すようにその光導入端４１が、ファイバ挿入穴５の底面５１に略接触するまで、このファイバ挿入穴５に挿入されて接着剤ＡＴ等で固定される。
【００１６】このような構成であれば、点発光が可能な狭窄型のＬＥＤ１を用い、かつ光屈折部６を可及的にＬＥＤ素子２の発光面２１に近接させているので、ＬＥＤ素子２から射出される光の大半を、簡単な構成の光屈折部６で、非常に細径の略平行光とすることができる。したがって、光ファイバ４に従来より細径（０．２５ｍｍ径）のものを採用しても、この光ファイバ４に、ＬＥＤ射出光を極めて効率良く導入することができる。したがって、光導出端４２から射出される光の単位面積当たりの光量を増大できることとなり、ＬＥＤ１の数を増やしても、光ファイバ束１０の径を大きくすることなく照明光度を高めることができるようになる。逆に、ＬＥＤ１の数が同数であれば、従来の装置に比べ光ファイバ束１０の径をより小さくすることができるようになる。
【００１７】さらに、このような構成であると、光ファイバ４をＬＥＤ１に取り付けるための位置精度が悪いと、取付部分での光量ロスが大きくなり、致命的な問題点となるが、ＬＥＤ１を構成される透明体３に、ファイバ挿入穴５が形成されているので、ＬＥＤ１に光ファイバ４を簡単かつ正確に位置合わせして取り付けることが可能であり、組立工程の削減を図りつつ、ＬＥＤ素子２と光ファイバ４の光導入端４１との間で生じる光量ロスを大きく低減することができる。
【００１８】なお、本発明は上記実施例に限られるものではない。例えば、光屈折部を別体に形成した凸レンズとし、ファイバ挿入穴の底面と、光ファイバの光導入端の間に挟み込ませるように配設しても構わない。また、光量的には十分である場合など、光ファイバ４の光導入端４１とＬＥＤ素子２との間でのロスが問題にならない場合は、図５、図６に示すようにファイバ挿入穴５の底面５１を平面にし、光屈折部を設けないようにしたものでも構わない。
【００１９】ＬＥＤは、例えばラジアルタイプと称される砲弾型のものや、その他種々の形状のものを適用可能で、ファイバ挿入穴を形成することにより、上記実施例と同様の効果を奏し得る。加えて、図７に示すように、ＬＥＤ１を、複数のＬＥＤ素子２を一の透明体３によりモールドし、各ＬＥＤ素子２に対応させてファイバ挿入穴５を設けてなるものとしてもよい。
【００２０】さらに言えば、係るＬＥＤは照明装置のみならず、センサ等にも好適に適用しうる。その他、各部の構成は図示例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、狭窄型のものの特徴である点発光できるという点を有効に利用して、ＬＥＤから射出した光を、従来では用いることができなかった細径の光ファイバに効率よく導入できるようになる。したがって、例えば多数のＬＥＤにそれぞれ光ファイバを取り付けこれら光ファイバの光導出端を束ねた場合に、単位面積あたりの光量を増大させて光をより集中させることができるようになる。また、かかる場合には、光ファイバの取付位置決めを正確に行わなければならないが、透明体にファイバ挿入穴が形成されているので、光ファイバを簡単かつ正確に位置合わせして取り付けることが可能となる。したがって光ファイバの取付作業の軽減にも寄与し得る。
【００２２】また、係るＬＥＤに設けられたファイバ挿入穴に光ファイバの光導入端を挿入し、該ＬＥＤから射出される光を前記光ファイバの光導出端から導出して照明に利用するようにした照明装置であれば、上述した利点を有効に活用できる。すなわち、多数の光ファイバを束ねて光ファイバ束とし、光ファイバ束の光導出端から光を導出して照明するような場合に、従来と同一径の光ファイバ束とするのであれば、照明光度を無理なく増大させることができ、従来と同一の照明光度を維持するのであれば光ファイバ束の径をより小さくできるようになる。また、組立作業を簡単化できることから、コストダウンも可能になる。
【００２３】ＬＥＤ素子の発光面と光ファイバの光導入端との間に、ＬＥＤ素子から射出される光を屈曲させる光屈折部を配設してなるものであれば、狭窄型のＬＥＤが点発光源とみなせることを有効に利用して、より効率的にＬＥＤ射出光を光ファイバ内に導くことができる。点発光であれば、ＬＥＤ素子から射出される光の大半を、例えば凸レンズのような簡単な構成の光屈折部で、非常に細径の平行光とすることができ、ファイバ内部に導入される光量を増大させることができるからである。この場合に光屈折部はできるだけＬＥＤ素子の発光面に近接させることが光量ロスを軽減する上で好ましい。
【００２４】光屈折部が、ファイバ挿入穴の底面を凸状に膨出させてなるものであれば、光屈折部を、専用のレンズ等を用いることなく簡単に形成することができ、また、光屈折部をＬＥＤ素子の発光面に可及的に近づけることが容易にできる。さらに、コスト的にも有利であるという効果も奏する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９６０９９４４６
【氏名又は名称】シーシーエス株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１１月１１日（１９９８．１１．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８５３３８
【弁理士】
【氏名又は名称】赤澤 一博
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１４９６０８（Ｐ２０００−１４９６０８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年５月３０日（２０００．５．３０） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３２０１４５ |
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