(57)【要約】【課題】発光源となるＬＥＤ素子が実装された基材の該ＬＥＤ素子近傍の光反射を抑制し、ＬＥＤ素子を点光源として設計した場合に光学系の設計値と実際値の差異を少なく抑えることが可能なＬＥＤ光源装置を提供することにある。【解決手段】基材１上に実装されたＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの両側の該ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄ近傍に、吸収軸Ｘの方向がＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの配置方向と略同一方向となるように直線偏光子７を貼付した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材上に実装された１つの矩形状のＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子の少なくも一辺側の前記ＬＥＤ素子の近傍に配設された偏光子とを有し、
前記偏光子はその吸収軸の方向が前記ＬＥＤ素子の前記偏光子が配設された側の辺と略同一方向であることを特徴とするＬＥＤ光源ユニット。
【請求項２】
基材と、
前記基材上に略直線状に実装された複数のＬＥＤ素子からなるＬＥＤ素子列と、
前記ＬＥＤ素子列の一方の側又は両側の前記ＬＥＤ素子列の近傍に該ＬＥＤ素子列に沿って並設された偏光子とを有し、
前記偏光子はその吸収軸の方向が前記ＬＥＤ素子列と略同一方向であることを特徴とするＬＥＤ光源ユニット。
【請求項３】
前記偏光子は直線偏光子又は楕円偏光子のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載のＬＥＤ光源ユニット。
【請求項４】
基材と、
前記基材上に実装された１つの矩形状のＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子の少なくも一辺側の前記ＬＥＤ素子の近傍に配設された２枚重ねの偏光子とを有し、
前記２枚重ねの偏光子が互いの吸収軸の方向を略９０°とすると共にいずれかの吸収軸の方向が前記ＬＥＤ素子の前記偏光子が配設された側の辺と略同一方向であることを特徴とするＬＥＤ光源ユニット。
【請求項５】
前記２枚重ねの偏光子のうち、上側に位置する偏光子がその吸収軸の方向を前記ＬＥＤ素子の前記偏光子が配設された側の辺と略同一方向とすることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ光源ユニット。
【請求項６】
基材と、
前記基材上に略直線状に実装された複数のＬＥＤ素子からなるＬＥＤ素子列と、
前記ＬＥＤ素子列の一方の側又は両側の前記ＬＥＤ素子列の近傍に該ＬＥＤ素子列に沿って並設された２枚重ねの偏光子とを有し、
前記２枚重ねの偏光子が互いの吸収軸の方向を略９０°とすると共にいずれかの吸収軸の方向が前記ＬＥＤ素子列と略同一方向であることを特徴とするＬＥＤ光源ユニット。
【請求項７】
前記２枚重ねの偏光子のうち、上側に位置する偏光子がその吸収軸の方向を前記ＬＥＤ素子列と略同一方向とすることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ光源ユニット。
【請求項８】
前記２枚重ねの偏光子はいずれも直線偏光子又は楕円偏光子のいずれかであることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載のＬＥＤ光源ユニット。
【請求項９】
前記ＬＥＤ素子は少なくとも上面の光出射面に該光出射面を覆うように、透光性樹脂に１種又は複数種の蛍光体を分散してなる蛍光体樹脂が配設されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のＬＥＤ光源ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ光源ユニットに関するものであり、詳しくは、光学系において発光源となるＬＥＤ素子を点光源として取り扱うＬＥＤ光源ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ光源ユニットの発光源となるＬＥＤ素子は、電球や蛍光灯等の他の光源と比較して長寿命、低消費電力、高速応答等の優れた特徴を有すると共に、外形寸法が小さいために光学系においては点光源として取り扱われることが多い。
【０００３】
ところで、ＬＥＤ素子は単独で使用されることはなく、必ず基材上に設けられた導体パターン（ダイボンディングパッド）上に載置され、該ＬＥＤ素子の電極が同様に基材上に設けられた導体パターン（ワイヤボンディングパッド）を介して外部電源と電気的に接続される。その場合、基材や導体パターンが光反射性を有すると、ＬＥＤ素子から出射された直射光と同時にＬＥＤ素子から出射されて基材や導体パターンで反射された反射光も光学系に取り込まれる。その結果、実質的にＬＥＤ素子の発光面積が増大することになり点光源として取り扱うには無理が生じる。
【０００４】
具体的には、例えば車両用灯具の光源として使用する場合、灯具の配光制御に係るリフレクタや遮蔽板等の形状や配置位置を厳密な光学設計に基づいて算出したとしても、光学設計に盛り込むことが難しい、基材や導体パターンによる反射光が漏れ光や迷光となって灯具としての光学特性を著しく損なうことになる。つまり、基材や導体パターンによる反射光が光学系に存在すると該光学系を構成する諸部材に係る光学設計の精度が低下し、所望する配光特性を得ることが難しくなる。
【０００５】
そこで、このような問題を解決するために、基材や導体パターンによる光反射を防止することが考えられるが、その具体例として、目的は異なるが図２２に示すような方法が考えられる。
【０００６】
それは、受光素子５０により環境光の輝度を高精度に測定するために、受光素子５０が実装された基板５１の、受光素子５０の外周側面に例えば緑黒色のソルダーレジスト材からなる光吸収部材５２を設け、外乱光をこの光吸収部材５２に吸収させて外乱光が受光素子５０に侵入するのを防止するものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
このときの受光素子５０をＬＥＤ素子に置き換えると、図示しないがＬＥＤ素子から基板５１方向に向かって出射された光は緑黒色のソルダーレジスト材からなる光吸収部材５２に吸収されて基板５１による反射が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２３５９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
但し、基板の、ＬＥＤ素子が実装された外周側面に緑黒色のソルダーレジスト材からなる光吸収部材を設けたとしても、該光吸収材の表面での反射が依然として存在し、光学設計に際しては光吸収部材による反射光を無視することはできない。
【００１０】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、発光源となるＬＥＤ素子が実装された基材の該ＬＥＤ素子近傍の光反射を抑制し、ＬＥＤ素子を点光源として光学設計した場合に光学系の設計値と実際値の差異を少なく抑えることが可能なＬＥＤ光源ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、基材と、前記基材上に実装された１つの矩形状のＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子の少なくも一辺側の前記ＬＥＤ素子の近傍に配設された偏光子とを有し、前記偏光子はその吸収軸の方向が前記ＬＥＤ素子の前記偏光子が配設された側の辺と略同一方向であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、基材と、前記基材上に略直線状に実装された複数のＬＥＤ素子からなるＬＥＤ素子列と、前記ＬＥＤ素子列の一方の側又は両側の前記ＬＥＤ素子列の近傍に該ＬＥＤ素子列に沿って並設された偏光子とを有し、前記偏光子はその吸収軸の方向が前記ＬＥＤ素子列と略同一方向であることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は２のいずれか１項において、前記偏光子は直線偏光子又は楕円偏光子のいずれかであることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項４に記載された発明は、基材と、前記基材上に実装された１つの矩形状のＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子の少なくも一辺側の前記ＬＥＤ素子の近傍に配設された２枚重ねの偏光子とを有し、前記２枚重ねの偏光子が互いの吸収軸の方向を略９０°とすると共にいずれかの吸収軸の方向が前記ＬＥＤ素子の前記偏光子が配設された側の辺と略同一方向であることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項５に記載された発明は、請求項４において、前記２枚重ねの偏光子のうち、上側に位置する偏光子がその吸収軸の方向を前記ＬＥＤ素子の前記偏光子が配設された側の辺と略同一方向とすることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の請求項６に記載された発明は、基材と、前記基材上に略直線状に実装された複数のＬＥＤ素子からなるＬＥＤ素子列と、前記ＬＥＤ素子列の一方の側又は両側の前記ＬＥＤ素子列の近傍に該ＬＥＤ素子列に沿って並設された２枚重ねの偏光子とを有し、前記２枚重ねの偏光子が互いの吸収軸の方向を略９０°とすると共にいずれかの吸収軸の方向が前記ＬＥＤ素子列と略同一方向であることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の請求項７に記載された発明は、請求項６において、前記２枚重ねの偏光子のうち、上側に位置する偏光子がその吸収軸の方向を前記ＬＥＤ素子列と略同一方向とすることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の請求項８に記載された発明は、請求項４〜７のいずれか１項において、前記２枚重ねの偏光子はいずれも直線偏光子又は楕円偏光子のいずれかであることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の請求項９に記載された発明は、請求項１〜８のいずれか１項において、前記ＬＥＤ素子は少なくとも上面の光出射面に該光出射面を覆うように、透光性樹脂に１種又は複数種の蛍光体を分散してなる蛍光体樹脂が配設されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のＬＥＤ光源ユニットは、基材上に略直線状に実装された複数のＬＥＤ素子の一方の側又は両側の該ＬＥＤ素子の近傍に、吸収軸の方向がＬＥＤ素子の配置方向と略平行となるように偏光子を貼付した。
【００２１】
その結果、反射光の少ないＬＥＤ光源ユニットが実現され、それによってＬＥＤ素子を点光源として設計した場合に光学系の設計値と実際値の差異が少なくなって設計精度が向上し、最適な光学系を構成することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１の上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】反射特性の図である。
【図４】偏光子の光学特性の説明図である。
【図５】実施例２の上面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】指向特性の図である。
【図８】指向特性の図である。
【図９】指向特性の図である。
【図１０】指向特性の図である。
【図１１】比較例１の上面図である。
【図１２】比較例２の上面図である。
【図１３】指向特性の測定方法の説明図である。
【図１４】実施例３の上面図である。
【図１５】図１４のＣ−Ｃ断面図である。
【図１６】実施例４の上面図である。
【図１７】図１６のＥ−Ｅ断面図である。
【図１８】実施例５の上面図である。
【図１９】図１８のＦ−Ｆ断面図である。
【図２０】他の実施形態の上面図である。
【図２１】図２０のＤ−Ｄ断面図である。
【図２２】従来例の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図２１を参照しながら、詳細に説明する。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【実施例１】
【００２４】
図１は本発明のＬＥＤ光源ユニットに係る実施例１の上面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、ＬＥＤ光源ユニット２０は以下に説明する構成とされている。
【００２５】
基材１（例えば、セラミック基板）上に互いに電気的に分離独立した複数の導体パターン２ａ〜２ｄが略直線状に配設され、同様に基材１の前記導体パターン２ａ〜２ｄが配設された面と同一面上に前記導体パターン２ａ〜２ｄの一方の側に該導体パターン２ａ〜２ｄと略平行に、互いに電気的に分離独立した複数の導体パターン３ａ〜３ｅが略直線状に並設されている。
【００２６】
導体パターン２ａ〜２ｄ及び導体パターン３ａ〜３ｅはいずれも、銅（Ｃｕ）箔からなる導体層上にニッケル（Ｎｉ）からなる下地メッキ層が設けられ、更にその上に金（Ａｕ）からなる表面メッキ層が設けられている。導体パターン２ａ〜２ｄ及び導体パターン３ａ〜３ｅの夫々の全体の厚みは、例えば約８０μｍとされている。
【００２７】
導体パターン２ａ〜２ｄはダイボンディングパッドとして用いられ、各導体パターン２ａ〜２ｄ上には、夫々一対の電極（図示しないが、アノード電極及びカソード電極）を上部に有するＬＥＤ素子４ａ〜４ｄが金錫（ＡｕＳｎ）を介して略直線状に接合固定されている。ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの厚みは、例えば約１００μｍとされている。
【００２８】
一方、導体パターン３ａ〜３ｅはワイヤボンディングパッドとして用いられ、ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄのうち、ＬＥＤ素子４ａのアノード電極は金（Ａｕ）のボンディングワイヤ５を介して導体パターン３ａに接続され、カソード電極はボンディングワイヤ５を介して導体パターン３ｂに接続されている。以下同様にＬＥＤ素子４ｂのアノード電極はボンディングワイヤ５を介して導体パターン３ｂに、カソード電極は同じくボンディングワイヤ５を介して導体パターン３ｃに接続され、ＬＥＤ素子４ｃのアノード電極はボンディングワイヤ５を介して導体パターン３ｃに、カソード電極は同じくボンディングワイヤ５を介して導体パターン３ｄに接続され、ＬＥＤ素子４ｄのアノード電極はボンディングワイヤ５を介して導体パターン３ｄに、カソード電極は同じくボンディングワイヤ５を介して導体パターン３ｅに接続されている。
【００２９】
つまり、４個のＬＥＤ素子４ａ〜４ｄは導体パターン３ａをアノード側電極端子、導体パターン３ｅをカソード側電極端子とする直列接続で結線されており、導体パターン３ａと導体パターン３ｅの間に所定の電圧を印加することにより全てのＬＥＤ素子４ａ〜４ｄが同一の電流値で通電されるようになっている。
【００３０】
各ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの上面（主光出射面）には該上面及びボンディングワイヤ５の一部を覆うように透光性樹脂に蛍光体を分散した封止樹脂６が配置されている。封止樹脂６は、例えば厚さが最高位置で約３００μｍとされている。
【００３１】
透光性樹脂はシリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂からなり、蛍光体は一種又は複数種の蛍光体が混在する混合蛍光体からなる。これにより、ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄから出射した光が蛍光体を励起して該蛍光体からは励起光とは異なるスペクトル分布を有する光が放出され、封止樹脂６を介してＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの光源光とは異なる色調の光（例えば、白色光）を得ることができる。
【００３２】
基材１の、ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄを挟んで導体パターン３ａ〜３ｅと反対側の、前記ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄが実装された面と同一面上の該ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの近傍に偏光子７が貼付されている。
【００３３】
偏光子７は直線偏光子であり、ヨウ素又は二色性染料等により染色されたポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムを一方向に延伸して分子の配向を一定方向に揃えることで光学異方性を持たせたものである。また、直線偏光子７は、その吸収軸ＸがＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの配置方向と略同一方向となるように配置されている。
【００３４】
これにより、各ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄで発光して夫々のＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの上面に位置する封止樹脂６を介して外部に出射される光のうち一部は偏光子７に向かって照射される。このとき、偏光子７の上面に至った光は様々な方向に振動する偏光を含んでおり、それらの偏光は入射面（入射光と反射光がつくる平面）に平行な成分（ｐ偏光）と入射面に垂直な成分（ｓ偏光）の、２つの偏光成分に分けることができる。
【００３５】
ところで、空気中から屈折率ｎ（例えばｎ＝１．５２）の物質（例えばガラス）に光が入射するときに、入射角θに対するｐ偏光及びｓ偏光の偏光成分の反射率の変化は図３のようになる。図３より、ｓ偏光は空気中からガラス内に入射する入射角が０°から約２０°までは４％程度の反射率を保つが、それ以上の角度になると反射率は急激に上昇して界面すれすれの入射角（９０°付近）で１００％に達する。
【００３６】
一方、ｐ偏光は入射角が０°から約２０°まではｓ偏光と同様に４％程度の反射率を保つが、それ以上の角度になると反射率は徐々に下降して５６°３９′（ブリュースター角（θＢ））でｐ偏光の反射が０となり、反射光はｓ偏光成分のみとなる。その後入射角がブリュースター角（θＢ）以上になると反射率は急激に上昇して界面すれすれの入射角（９０°付近）で１００％に達する。
【００３７】
ｐ偏光とｓ偏光の反射率を比較した場合、ｐ偏光がｓ偏光を超えることはなく、入射角が０°付近又は９０°付近以外はｐ偏光よりもｓ偏光の方が反射率が大きい。
【００３８】
そこで、上記図３で表わす物質の反射特性と偏光子７の光学異方性とに基づいてＬＥＤ素子４ａ〜４ｄから出射されて本実施例の偏光子７に到達した光の様態を考察すると、ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄから出射されて偏光子７の上面に至った光の偏光成分のうち、ｐ偏光はその一部が偏光子７の上面で反射されて反射光Ｌ１となると共に一部が偏光子７内に入射して該偏光子７で吸収されることなく偏光子７内を基材１に向けて導光され、該偏光子７の下方に位置する基材１で反射されて夫々反射光となって再度偏光子７内を上面に向けて導光され、上面に至った各反射光が偏光子７の上面から出射光Ｌ２として外部に出射される（図４ａ参照）。
【００３９】
一方、ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄから出射されて偏光子７の上面に至ったｓ偏光は、その偏光方向が偏光子７の吸収軸Ｘの方向と同一であるため偏光子７で吸収される（図４ｂ参照）。
【００４０】
その結果、ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄから偏光子７に向けて出射された光は、偏光子７の上面による反射光Ｌ１及び偏光子７に入射して反射後に該偏光７から外部に出射される出射光Ｌ２のいずれもｐ偏光のみとなる。
【００４１】
このように、基材１上に略直線状に実装されたＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの近傍に該ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの配置方向と略同一方向を吸収軸Ｘ方向とする直線偏光子を配設することにより、ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄからの出射光の一部のｓ偏光成分の反射をなくすことが可能となり、反射光の少ないＬＥＤ光源ユニットを実現することができる。
【００４２】
ところで、上記実施例１は直線偏光子７を基材１上のＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの片側にのみ貼付しており、ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄを挟んで反対側の導体パターン３ａ〜３ｅによる反射が依然として残る。
【実施例２】
【００４３】
そこで、実施例２として、図５（上面図）及び図６（図５のＢ−Ｂ断面図）に示す構成のＬＥＤ光源ユニット２０が提案される。本実施例は上記実施例１が直線偏光子７を基材１上のＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの片側にのみ貼付しているのに対し、ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄを挟んだ両側に直線偏光子７ａ、７ｂを貼付した構成となっている。各偏光子７ａ、７ｂは、その吸収軸ＸがＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの配置方向と略同一方向となるように配置されている。
【００４４】
特に、導体パターン３ａ〜３ｅ側に貼付された偏光子７ｂは、ワイヤボンディング部８近傍を除く導体パターン３ａ〜３ｅ及びその隙間に位置する基材１を覆うように配置されている。これにより、ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄからの出射光のうちｓ偏光成分の反射をほぼなくすことが可能となり、実施例１よりも更に反射光の少ないＬＥＤ光源ユニットを実現することが可能となる。
【００４５】
図７〜図１０は本発明のＬＥＤ光源ユニットの指向特性と、本発明と異なる構成からなるＬＥＤ光源ユニットの指向特性を比較したものである。この場合、本発明を実施例とし、その構成を上記実施例２（図５−図６参照）のものとした。また、実施例と異なる構成のもの４つを比較例１−４とした。
【００４６】
比較例１は、図１１のように基材１及び導体パターン３ａ〜３ｅが剥き出しのままのもの、比較例２は、図１２のようにＬＥＤ素子４ａ〜４ｄを挟んだ両側に吸収軸ＹがＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの配置方向と略垂直方向となるように直線偏光子９ａ、９ｂを貼付したもの、比較例３はＬＥＤ素子４ａ〜４ｄを挟んだ両側に黒色つや消し塗装を施したもの（図示せず）、比較例４はＬＥＤ素子４ａ〜４ｄを挟んだ両側に黒色樹脂を塗装したもの（図示せず）である。
【００４７】
指向特性の測定方法は図１３に示すように、ＬＥＤ光源ユニット２０の光軸Ｘ方向を０°とし、受光器１０を−９０°の位置から０°、０°から９０°へと移動させながら光度を測定し、最高光度値を１００％とする相対光度で表わす。測定は暗室で行われ、測定角度が−９０°付近及び９０°付近における測定値の増大が反射光量を示すものと認められる。
【００４８】
そこで、  実施例と比較例１の指向特性を示す図７より、比較例１の指向特性において測定角度が−９０°付近と９０°付近において相対光度が高くなっており、−９０°付近は主に導体パターン３ａ〜３ｅによる反射光によるもの、９０°付近は基材１による反射光によるものである。それに対し、実施例は測定角度が−９０°付近及び９０°付近においても相対光度の上昇はほとんど認められず、偏光子７ａ、７ｂの光吸収効果による反射光量の低減が検証された。
【００４９】
次に、実施例と比較例２の指向特性を示す図８より、比較例２は実施例に対して測定角度−７０°から−９０°の範囲及び測定角度６０°から９０°の範囲で相対光度の上昇が認められる。そのうち、−７０°から−９０°の範囲は、ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄから出射された光のうち偏光子９ａの表面で反射されたｓ偏光と、偏光子９ａ内に入射して導体パターン３ａ〜３ｅで反射されてその反射光が偏光子９ａから外部に出射されたｓ偏光とによるものであり、６０°から９０°の範囲はＬＥＤ素子４ａ〜４ｄから出射された光のうち偏光子９ｂの表面で反射されたｓ偏光と、偏光子９ｂ内に入射して基材１で反射されてその反射光が偏光子９ｂから外部に出射されたｓ偏光とによるものである。
【００５０】
ところで、屈折率の異なる２種類の物質をＡとＢとすると、物質Ａ側から物質Ａと物質Ｂの界面に達した光はその界面による反射光と、界面から物質Ｂに入射して下方に位置する部材で反射されてその反射光が物質Ｂから物質Ａに出射される出射光とに分かれる。そこで、光をｐ偏光とｓ偏光の偏光成分に分けた場合、界面での反射率及び界面から物質Ｂに入射して下方に位置する部材で反射する反射率は、物質Ａを空気とし物質Ｂをガラスとする図３の反射特性により、いずれもｐ偏光よりもｓ偏光の方が大きいことがわかる。そのため、ＬＥＤ素子の近傍にｐ偏光を吸収する直線偏光子を配設するよりもｓ偏光を吸収する直線偏光子を配置した方がＬＥＤ素子からの光の反射を抑制することができる。
【００５１】
そこで、図８の指向特性においては、ｐ偏光を吸収する直線偏光子を配設したものが比較例２、ｓ偏光を吸収する直線偏光子を配設したものが実施例であり、実施例が比較例２よりも反射光量が少なくなっている。このことからも、直線偏光子によりｓ偏光を吸収することが反射光量の低減に大いに寄与することが実証されている。
【００５２】
次に、実施例と比較例３の指向特性を示す図９において、ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄを挟んだ両側に黒色つや消し塗装を施した構成の比較例３は、測定角度が−９０°付近及び９０°付近において相対光度の上昇が認められる。これは、黒色つや消し塗料の素材となるカーボン微粒子等を固定する樹脂による反射光によるものである。従って、略直線状に実装されたＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの近傍に該ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの配置方向と略同一方向を吸収軸Ｘとする直線偏光子を配設した構造の本発明は、ＬＥＤ素子の近傍に黒色つや消し塗装を施した比較例３よりもＬＥＤ素子からの光の反射を低減できることがわかる。
【００５３】
また、実施例と比較例４の指向特性を示す図１０において、比較例４はＬＥＤ素子４ａ〜４ｄを挟んだ両側に製造工程の後工程のボンディングワイヤの保護やリング固定に使用される黒色樹脂を塗装した構成とされるが、測定角度が−９０°付近及び９０°付近において相対光度の上昇が認められる。これは、黒色樹脂の表面反射による反射光に起因するものである。従って、略直線状に実装されたＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの近傍に該ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの配置方向と略同一方向を吸収軸Ｘとする直線偏光子を配設した構造の本発明は、ＬＥＤ素子の近傍に黒色樹脂を塗装した比較例４よりもＬＥＤ素子からの光の反射を低減できることがわかる。
【００５４】
以上の結果より、偏光子の貼付はＬＥＤ素子の片側でも反射防止効果を発揮するが、ＬＥＤ素子を挟んだ両側に貼付することにより更なる反射防止効果を得ることができ、ＬＥＤ素子近傍の基材上に黒色つや消し塗装あるいは黒色樹脂塗装を施した場合よりも、ＬＥＤ素子からの出射光の反射を低減することが可能であることがわかる。そして、このように反射光の少ないＬＥＤ光源ユニットの実現によりＬＥＤ素子を点光源として設計した場合に光学系の設計値と実際値の差異が少なくなって設計精度が向上し、最適な光学系を形成することが可能となる。
【実施例３】
【００５５】
本実施例は実施例２よりも更なる反射光の低減を図った構成とするものである。図１４はその上面図、図１５は図１４のＣ−Ｃ断面図である。
【００５６】
本実施例は、実施例１が１枚の直線偏光子７を基材１上のＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの片側にのみ貼付し、実施例２が直線偏光子７ａ、７ｂをＬＥＤ素子４ａ〜４ｄを挟んだ両側に１枚ずつ貼付した構成としているのに対し、２枚重ねの偏光子をＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの片側又はＬＥＤ素子４ａ〜４ｄを挟んだ両側に貼付した構成としている。
【００５７】
図１４及び図１５は、ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄを挟んだ両側に夫々２枚重ねの直線偏光子１１ａ、１２ａ及び１１ｂ、１２ｂを貼付した構成を示している。
【００５８】
このとき、２枚重ねの直線偏光子１１ａ、１２ａは互いの吸収軸Ｘ、Ｙの方向が９０°の角度をなし、同様に２枚重ねの直線偏光子１１ｂ、１２ｂは互いの吸収軸Ｘ、Ｙの方向が９０°の角度をなしている。それと同時に、２枚重ねの直線偏光子１１ａ、１２ａのうちのいずれか１枚、及び２枚重ねの直線偏光子１１ｂ、１２ｂのうちのいずれか１枚はその吸収軸がＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの配置方向と略同一方向となるように配置されている。
【００５９】
更に、好ましくは、上側に位置する偏光子が表面反射率が大きいｓ偏光を吸収するように、その吸収軸ＸがＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの配置方向と略同一方向となるように配置する。本実施例においては、上側に位置する偏光子１１ａ、１１ｂをその吸収軸ＸがＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの配置方向と略同一方向となるように配置した。
【００６０】
これにより、ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄから出射された光のｐ偏光成分及びｓ偏光成分のほとんどが２枚重ねの直線偏光子で吸収され、反射光のほとんどないＬＥＤ光源ユニットを実現することができる。その結果、実施例２以上に反射防止効果を得ることができ、更なる光学設計精度の向上により理想的な光学系を形成することが可能となった。
【実施例４】
【００６１】
本実施例は、略直線状に配置された複数のＬＥＤ素子からなるＬＥＤ素子群が複数列略平行に並設実装されてなる基材上に偏光子を配置した構成とするものである。図１６はその上面図、図１７は図１６のＥ−Ｅ断面図である。
【００６２】
本実施例は、略直線状に配置された４個のＬＥＤ素子３０ａ〜３０ｄからなるＬＥＤ素子群３０と略直線状に配置された４個のＬＥＤ素子３１ａ〜３１ｄからなるＬＥＤ素子群３１が基材１上に互いに略平行に並設実装され、ＬＥＤ素子群３０とＬＥＤ素子群３１の間及び各ＬＥＤ素子群３０、３１の夫々の外側に直線偏光子３２ａ、３２ｂ、３２ｃが貼付されている。
【００６３】
このとき、各偏光子３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、その吸収軸Ｘが互いに並設実装されたＬＥＤ素子３０ａ〜３０ｄ及びＬＥＤ素子３１ａ〜３１ｄの配置方向と略同一方向となるように配置されている。
【００６４】
これにより、発光源となるＬＥＤ素子を増やしてＬＥＤ光源ユニット２０の高光度化を図ったとしても基材１による反射光が増加するわけではなく、高い設計精度による最適な光学系を有する高光度のＬＥＤ光源ユニットを実現することができる。
【００６５】
なお、本実施例においては、各ＬＥＤ素子群を４個のＬＥＤ素子により構成したが必ずしも４個に限られるものではなく、複数個であればよい。また、並設実装されるＬＥＤ素子群の数を２列としたが必ずしも２列に限られるものではなく、３列以上であればよい。更に、偏光子を並設実装されるＬＥＤ素子群の間及びＬＥＤ素子群の両側としたが、必ずしもこれに限られるものではなく、ＬＥＤ素子群の間のみ又はＬＥＤ素子群の両側のみに貼付してもよい。
【００６６】
ところで、本実施例においては貼付される偏光子は１枚であったが、２枚重ねの偏光子を貼付することも可能である。その場合、図示しないが、２枚重ねの偏光子は互いの吸収軸の方向が９０°の角度をなし、それと同時に、２枚重ねの偏光子のうちのいずれか１枚がその吸収軸の方向が互いに並設実装されたＬＥＤ素子３０ａ〜３０ｄ及びＬＥＤ素子３１ａ〜３１ｄの配置方向と略同一方向となるように配置する。
【００６７】
更に、好ましくは、上側に位置する偏光子が表面反射率が大きいｓ偏光を吸収するように、その吸収軸の方向が互いに並設実装されたＬＥＤ素子３０ａ〜３０ｄ及びＬＥＤ素子３１ａ〜３１ｄの配置方向と略同一方向となるように配置する。
【００６８】
これにより、ＬＥＤ素子３０ａ〜３０ｄ、３１ａ〜３１ｄから出射された光のｐ偏光成分及びｓ偏光成分のほとんどが２枚重ねの直線偏光子で吸収され、反射光のほとんどないＬＥＤ光源ユニットを実現することができる。その結果、更なる反射防止効果を得ることができ、更なる光学設計精度の向上により理想的な光学系を形成することが可能となった。
【実施例５】
【００６９】
本実施例は、基材１上に実装された１つの矩形状のＬＥＤ素子の少なくも一辺側の前記ＬＥＤ素子の近傍に偏光子を配置した構成とするものである。図１８はその上面図、図１９は図１８のＦ−Ｆ断面図である。
【００７０】
本実施例は、基材１上に実装された１つの矩形状のＬＥＤ素子３５挟んだ両側に直線偏光子３６ａ、３６ｂが貼付されている。このとき、各偏光子３６ａ、３６ｂは、その吸収軸の方向がＬＥＤ素子の前記偏光子が配設された側の辺と略同一方向となるように配置されている。
【００７１】
なお、偏光子を貼付する位置は、矩形状のＬＥＤ素子の少なくも一辺側のＬＥＤ素子の近傍であればよいが、貼付する箇所が多いほど反射防止効果が大きく、ＬＥＤ素子の全ての辺の近傍の４箇所に配置することにより反射防止の効果が最大となる。
【００７２】
更に、本実施例においては貼付される偏光子は１枚であったが、２枚重ねの偏光子を貼付することも可能である。その場合、図示しないが、２枚重ねの偏光子は互いの吸収軸の方向が９０°の角度をなし、それと同時に、２枚重ねの偏光子のうちのいずれか１枚がその吸収軸の方向がＬＥＤ素子の前記偏光子が配設された側の辺と略同一方向となるように配置する。
【００７３】
好ましくは、上側に位置する偏光子が表面反射率が大きいｓ偏光を吸収するように、その吸収軸の方向がＬＥＤ素子の前記偏光子が配設された側の辺と略同一方向となるように配置する。
【００７４】
これにより、ＬＥＤ素子３５から出射された光のｐ偏光成分及びｓ偏光成分のほとんどが２枚重ねの直線偏光子で吸収され、反射光のほとんどないＬＥＤ光源ユニットを実現することができる。その結果、更なる反射防止効果を得ることができ、更なる光学設計精度の向上により理想的な光学系を形成することが可能となった。
【００７５】
ところで、以上の説明では、ＬＥＤ素子が導体パターンとの間でボンディングワイヤを介して電気的に接続される電極構造を有するものであったが、導体パターンにバンプを介して接続される電極構造を有するフリップチップタイプのＬＥＤ素子を用いることができる。
【００７６】
その場合、図２０（上面図）及び図２１（図２０のＤ−Ｄ断面図）ように、ワイヤボンディングパッドとなる導体パターンが不要となるため、ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの両側に配設される偏光子７ａ、７ｂはいずれも直接基材１上に貼付されると共にＬＥＤ素子４ａ〜４ｄに近づけて配置することができる。
【００７７】
なお、偏光子は上述したような直線偏光子が最も好ましいが、楕円偏光子を用いても反射防止効果を得ることができる。その場合、偏光子は直線偏光子と同様に偏光子が１枚のときは吸収軸がＬＥＤ素子の配置方向と平行となるように貼付し、偏光子が２枚重ねのときは互いの吸収軸が９０°の角度をなし且ついずれか１枚の吸収軸がＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの配置方向と略同一方向となるように配置される。
【００７８】
この場合でも、好ましくは、上側に位置する偏光子が表面反射率が大きいｓ偏光を吸収するように、その吸収軸がＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの配置方向と略同一方向となるように配置する。
【００７９】
また、基材１に対するＬＥＤ素子４ａ〜４ｄの発光層（ジャンクション）の高さは偏光子の最上面の高さよりも高いことが好ましい。これにより、ＬＥＤ素子４ａ〜４ｄからの出射光を効率よく偏光子で吸収することができ、反射光の低減を良好に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００８０】
１  基材
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  導体パターン
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ  導体パターン
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  ＬＥＤ素子
５  ボンディングワイヤ
６  封止樹脂
７  偏光子
７ａ、７ｂ  偏光子
８  ワイヤボンディング部
９  偏光子
９ａ、９ｂ  偏光子
１０  受光器
１１  偏光子
１１ａ、１１ｂ  偏光子
１２偏光子
１２ａ、１２ｂ  偏光子
２０  ＬＥＤ光源ユニット
３０  ＬＥＤ素子群
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ  ＬＥＤ素子
３１  ＬＥＤ素子群
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ  ＬＥＤ素子
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ  偏光子
３５  ＬＥＤ素子
３６ａ、３６ｂ  偏光子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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