(57)【要約】【課題】  発光素子からの出射光の損失を低減させることによって集光及び拡散の自由度を向上させることができる光源装置を提供する。【解決手段】  表面に電極配線パターン２及びこの電極配線パターン２に接続された外部接続用電極端子３を有する回路基板１と、この回路基板１の電極配線パターン２上に電気的に接続されて実装された複数の青色発光の発光ダイオード４ｂと、これらの青色発光ダイオード４ｂ上に形成されたＹＡＧ蛍光体膜５と、この蛍光体膜５に対して空気層８を介して設置され、回路基板１上に接合されたインナーレンズ面６ｉ及びアウターレンズ面６ｏを有するレンズ６とから構成することにより、空気層８とレンズ６との屈折力に起因してレンズの二面性による最大限のレンズ効果による白色色が得られる。【選択図】  図１
2006190723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に電極配線パターン及び前記電極配線パターンに接続された外部接続用電極端子を有する絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の前記電極配線パターン上に電気的に接続されて実装された複数色発光の有機発光素子と、
前記有機発光素子に対して空気層を介して設置され、且つ前記絶縁性基板上に固定されたインナーレンズ面及びアウターレンズ面を有するレンズと、
を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
表面に電極配線パターン及び前記電極配線パターンに接続された外部接続用電極端子を有する絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の前記電極配線パターン上に電気的に接続されて実装された複数色発光の有機発光素子と、
前記絶縁性基板上に前記有機発光素子に対して空気層を介して設置されたインナーレンズ面及びアウターレンズ面を有する少なくとも１枚のレンズと、
前記レンズを前記絶縁性基板上に支持固定するレンズ支持体と、
を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項３】
前記有機発光素子は、赤色発光素子と、緑色発光素子と、青色発光素子と、白色発光素子とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
表面に電極配線パターン及び前記電極配線パターンに接続された外部接続用電極端子を有する絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の前記電極配線パターン上に電気的に接続されて実装された少なくとも１つの青色発光素子と、
前記青色発光素子の外周面に被覆された蛍光体と、
前記絶縁性基板上に前記青色発光素子に対して空気層を介して設置されたインナーレンズ面及びアウターレンズ面を有する少なくとも１枚のレンズと、
を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項５】
表面に電極配線パターン及び前記電極配線パターンに接続された外部接続用電極端子を有する絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の前記電極配線パターン上に電気的に接続されて実装された少なくとも１つの青色発光素子と、
前記青色発光素子の外周面に被覆された蛍光体と、
前記絶縁性基板上に前記青色発光素子に対して空気層を介して設置されたインナーレンズ面及びアウターレンズ面を有する少なくとも１枚のレンズと、
前記レンズを前記絶縁性基板上に支持固定するレンズ支持体と、
を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項６】
前記蛍光体は、ＹＡＧ蛍光体としたことを特徴とする請求項４または請求項５のいずれかに記載の光源装置。
【請求項７】
前記レンズは、非球面レンズとすることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の光源装置。
【請求項８】
前記レンズは、球面レンズとすることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の光源装置。
【請求項９】
前記レンズは、耐熱性樹脂材の成型体により形成されたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記レンズは、前記絶縁性基板にシール剤を介して支持固定されたことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れかに記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、光源装置に係り、特に有機発光素子からの出射光を被写体に投射させる照明手段に適用して好適な光源装置に係わり、特に携帯電話機等に搭載されるカメラのフラッシュ光源として好適な光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  近年、この種の光源装置では、例えば、電気信号を光信号に変換する手段として回路基板上に発光素子を実装し、この回路基板上の発光素子の全面を覆うように半球型レンズ部を有する透光性の封止樹脂で封止して構成された光素子モジュール構造が提案されている。【０００３】  なお、この種の従来技術に関しては、例えば下記特許文献１を挙げることができる。
【特許文献１】  特開２００４−１８６５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、このように構成された光源装置では、発光素子上に封止樹脂にてレンズを構成しているので、発光素子とレンズとの間に空気層が存在しないことから、アウターレンズのみのレンズ効果しか得られない。つまり、レンズ１面のみの効果しか得られないので、照光面に届く発光光を十分にコントロールすることができず、発光素子の発光した光を損失してしまうことになる。換言すれば、照光面の照度が低下する。また、照光面における各ポイントでの照度バラツキが発生するという課題があった。さらに、発光面に対しての光拡散性及び光集光性の自由度が低下するという課題があった。【０００５】  また、このように構成された光源装置では、回路基板上に発光素子をパッケージした後、レンズを上方から搭載して構成されるので、部品点数及び組立工数が向上し、生産コストが高価となる課題があった。【０００６】  したがって、本発明は前述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、発光素子からの出射光の損失を低減させることによって集光及び拡散の自由度を向上させることができる光源装置を提供することにある。【０００７】  また、本発明の他の目的は、レンズ効果を向上させることによってレンズの性能向上及び組立て工数の削減を実現可能とする光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  このような目的を達成するために本発明による光源装置は、表面に電極配線パターン及び前記電極配線パターンに接続された外部接続用電極端子を有する絶縁性基板と、この絶縁性基板の電極配線パターン上に電気的に接続されて実装された複数色発光の有機発光素子と、これらの有機発光素子に対して空気層を介して設置され、且つ絶縁性基板上に接合されたインナーレンズ面及びアウターレンズ面を有するレンズとから構成することにより、空気層とレンズとの屈折率に起因するレンズの二面性による最大限のレンズ効果が得られるので、背景技術の課題を解決することができる。【０００９】  また、本発明による他の光源装置は、表面に電極配線パターン及び前記電極配線パターンに接続された外部接続用電極端子を有する絶縁性基板と、この絶縁性基板の電極配線パターン上に電気的に接続されて実装された複数色発光の有機発光素子と、絶縁性基板上に有機発光素子に対して空気層を介して設置されたインナーレンズ面及びアウターレンズ面を有する少なくとも１枚のレンズと、このレンズを絶縁性基板上に支持固定するレンズ支持体とから構成することにより、空気層とレンズとの屈折率に起因するレンズの二面性による最大限のレンズ効果が得られるので、背景技術の課題を解決することができる。【００１０】  また、本発明による他の光源装置は、表面に電極配線パターン及び電極配線パターンに接続された外部接続用電極端子を有する絶縁性基板と、この絶縁性基板の電極配線パターン上に電気的に接続されて実装された少なくとも１つの青色発光素子と、青色発光素子の外周面に被覆された蛍光体と、青色発光素子に対して空気層を介して設置され、且つ絶縁性基板上に接合されたインナーレンズ面及びアウターレンズ面を有するレンズとから構成することにより、青色発光素子から出射する出射光を十分に活用できるので、集光性及び拡散性の自由度を大幅に向上させることができるので、背景技術の課題を解決することができる。【００１１】  また、本発明による他の光源装置は、表面に電極配線パターン及び前記電極配線パターンに接続された外部接続用電極端子を有する絶縁性基板と、この絶縁性基板の電極配線パターン上に電気的に接続されて実装された少なくとも１つの青色発光素子と、青色発光素子の外周面に被覆された蛍光体と、絶縁性基板上に青色発光素子に対して空気層を介して設置されたインナーレンズ面及びアウターレンズ面を有する少なくとも１枚のレンズと、このレンズを絶縁性基板上に支持固定するレンズ支持体とから構成することにより、青色発光素子から出射する出射光を十分に活用できるので、集光性及び拡散性の自由度を大幅に向上させることができるので、背景技術の課題を解決することができる。【００１２】  なお、本発明は、前述した各構成及び後述する実施の形態に記載される構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【発明の効果】
【００１３】  本発明による光源装置によれば、有機発光素子とインナーレンズ面及びアウターレンズ面を有するレンズとの間に空気層を介して設置することにより、空気層とレンズとの屈折力に起因してレンズの二面性による最大限のレンズ効果が得られるので、レンズ性能の向上及び組立て工数の削減効果が同時に得られるという極めて優れた効果を有する。【００１４】  また、本発明による光源装置によれば、空気層よりレンズの二面ともレンズ効果を持たせることができるので、有機発光素子からの出射光を最大限に引き出すことが可能となり、出射光の損失を低減させ、集光性及び拡散性の自由度を大幅に向上させることができるとともに、レンズの有効エリア外の光も同時に集光及び拡散することできる等の極めて優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  以下、本発明の具体的な実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】  図１は、本発明による光源装置の実施例１による構成を説明する図であり、図１（ａ）は上方から見た平面図を、図１（ｂ）は図１（ａ）の要部断面図をそれぞれ示している。図１において、１は絶縁性基板としての例えばガラスエポキシ樹脂材からなる回路基板であり、この回路基板１の表面には、図２（ａ）に要部平面図で示すようにほぼ中央部分に導電性部材として例えば金等の金属性厚膜または薄膜などからなる複数組の電極配線パターン２及び図示しない共通電極パターンが所定の間隔を有して形成されており、さらにその両端部には各電極配線パターン２及び共通電極パターンに電気的に接続された外部接続用電極端子３が同一金属膜により一体的に形成されている。なお、この回路基板１は、ガラスエポキシ基板に代えてセラミックス基板を用いても良い。【００１７】  また、この回路基板１上の中央部分に形成された複数組の電極配線パターン２及び共通電極パターン上には、３個の有機発光素子としての青色発光ダイオード４ｂがそれぞれ電極端子を電気的に接続されて実装されている。また、これらの青色発光ダイオード４ｂが搭載された回路基板１上には、図２（ｂ）に要部断面図で示すようにＹＡＧ蛍光体を有機溶剤に含有させた蛍光体ペーストをスクリーン印刷法または滴下法などの手段により塗布し、青色発光ダイオード４ｂの全面を覆うように被覆させてＹＡＧ蛍光体膜５が形成されている。【００１８】  また、この蛍光体膜５が形成された回路基板１上には、３個の青色発光ダイオード４ｂを覆ってインナーレンズ面６ｉ及びアウターレンズ面６ｏを有するレンズ６がその周縁端をエポキシ樹脂系の封着剤７により接合されて固定配置されている。したがって、蛍光体膜５とレンズ６のインナーレンズ面６ｉとの間には空気層８が形成される構造となっている。なお、このレンズ６は、透光性及び耐熱性を有する熱硬化性樹脂材の成型体により形成されている。また、このレンズ６は、そのインナーレンズ面６ｉ及びアウターレンズ面６ｏが球面状または非球面状に形成されていても良い。【００１９】  このように構成された光源装置は、図３に要部ブロック図で示すように３個の青色発光ダイオード４ｂが電源ライン９とそのドライブ回路１０との間に並列接続されて駆動され、ドライブ回路１０の制御により、３個の青色発光ダイオード４ｂが同時に点灯されて使用される。【００２０】  このような構成において、３個の青色発光ダイオード４ｂから射出された出射光は、ＹＡＧ蛍光体膜５を透過して白色光として空気層８内に出射する。この白色光はレンズ６のインナーレンズ面６ｉにより屈折されてレンズ６の内部に入射し、光伝播しながら、内部を透過する。内部を透過した白色光はアウターレンズ６ｏにより異なる屈折率で再屈折されて図４に要部斜視図で示すように照光面１１に向かってほぼ筒状の白色光の光束１２として投射される。【００２１】  このような構成によれば、３個の青色発光ダイオード４ｂとレンズ６との間に空気層８が形成されることにより、この空気層８とインナーレンズ面６ｉ及びアウターレンズ面６ｏを有するレンズ６との屈折率の差により、レンズ６の二面性による最大限のレンズ効果を持たせることができるので、青色発光ダイオード４ｂからの光量の損失を低減させ、発光光量を最大限に引き出させることができので、照光面１１に対して高効率の白色光束１２が付与される。【００２２】  また、このような構成によれば、３個の青色発光ダイオード４ｂとレンズ６との間に空気層８が形成されることにより、この空気層８とインナーレンズ面６ｉ及びアウターレンズ面６ｏを有するレンズ６との屈折率の差により、集光性及び拡散性の自由度を向上させることができる。また、レンズ６のレンズ有効エリア外（レンズ６の周縁部）を使用して青色発光ダイオード４ｂから発光したレンズ有効外の光も集光及び拡散させることができる。【００２３】  さらに、このような構成によれば、レンズ６が耐熱性を有する熱硬化性樹脂材料から形成され、回路基板１が耐熱性を有するガラスエポキシ樹脂基板またはセラミックス基板により形成されているので、高温度雰囲気中で行われる部品実装装置にて各構成部材が実装可能となるので、実装コスト及び組立てコストを低減させることができる。
【実施例２】
【００２４】  図５は、本発明による光源装置の実施例２による構成を説明する図であり、図５（ａ）は上方から見た平面図を、図５（ｂ）は図５（ａ）の要部断面図をそれぞれ示しており、前述の図とほぼ同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図５において、図１と異なる点は、回路基板１の表面に所定の間隔に等配されて形成された複数組の電極配線パターン２及び共通電極パターン上には複数色発光の有機発光素子としてそれぞれ赤色発光ダイオード４ｒ，緑色発光ダイオード４ｇ及び青色発光ダイオード４ｂがそれぞれの電極端子を電気的に接続されて実装されている。なお、この構成においては、赤色発光ダイオード４ｒ，緑色発光ダイオード４ｇ及び青色発光ダイオード４ｂ上には蛍光体膜が形成されない構造となっている。【００２５】  このように構成された光源装置は、図６に要部ブロック図で示すように赤色発光ダイオード４ｒ，緑色発光ダイオード４ｇ及び青色発光ダイオード４ｂが電源ライン９とそのドライブ回路１０との間に並列接続されて駆動され、ドライブ回路１０により各発光ダイオードがほぼ同等の発光輝度となるように電流値などが制御されて３色の赤色発光ダイオード４ｒ，緑色発光ダイオード４ｇ及び青色発光ダイオード４ｂが同時に点灯されて使用される。【００２６】  このような構成において、赤色発光ダイオード４ｒ，緑色発光ダイオード４ｇ及び青色発光ダイオード４ｂから射出された各色光は、空気層８内に出射され、この空気層８内で混色されて白色光となる。この白色光はレンズ６のインナーレンズ面６ｉにより屈折されてレンズ６の内部に入射し、光伝播しながら、内部を透過する。内部を透過した白色光はアウターレンズ６ｏにより異なる屈折率で再屈折されて図４に要部斜視図で示すように照光面１１に向かってほぼ筒状の白色光の光束１２として投射される。【００２７】  このような構成においても、３色発光の発光ダイオード４ｒ，４ｇ，４ｂとレンズ６との間に空気層８が形成されることにより、上述と同様にこの空気層８とインナーレンズ面６ｉ及びアウターレンズ面６ｏを有するレンズ６との屈折率の差により、レンズ６の二面性による最大限のレンズ効果を持たせることができるので、各配色からの光量の損失を低減させ、発光光量を最大限に引き出させることができので、照光面１１に対して高効率の白色光束１２が付与される。【００２８】  また、このような構成においても、上述と同様に３色発光の発光ダイオード４ｒ，４ｇ，４ｂとレンズ６との間に空気層８が形成されることにより、この空気層８とインナーレンズ面６ｉ及びアウターレンズ面６ｏを有するレンズ６との屈折率の差により、集光性及び拡散性の自由度を向上させることができる。また、レンズ６のレンズ有効エリア外（レンズ６の周縁部）を使用して３色の発光ダイオード４ｒ，４ｇ，４ｂから発光したレンズ有効外の光も集光及び拡散させることができる。【００２９】  なお、上述した実施例２においては、回路基板１上に赤色発光ダイオード４ｒ，緑色発光ダイオード４ｇ及び青色発光ダイオード４ｂを搭載した場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、３色発光の発光ダイオード４ｒ，４ｇ，４ｂに加えて白色発光ダイオードを同一面上に搭載させても良い。これによってレンズ６から外部に出射する白色光量を増大させることができる。
【実施例３】
【００３０】  図７は、本発明による光源装置の実施例３による構成を説明する要部断面図であり、前述した図１とほぼ同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図７において、図１と異なる点は、複数の青色発光ダイオード４ｂを覆って蛍光体膜５が形成された回路基板１と、インナーレンズ面６ｉ及びアウターレンズ面６ｏを有するレンズ６Ａとの間には、内壁面に球面１３ａを有するホルダー１３が封着材７により接合されて固定配置されている。【００３１】  この場合も、蛍光体膜５とレンズ６Ａのインナーレンズ面６ｉとの間に空気層８が形成され、レンズ６Ａのインナーレンズ面６ｉとアウターレンズ面６ｏとでレンズ効果を有している。なお、このレンズ６Ａも透光性及び耐熱性を有する熱硬化性樹脂材の成型体により形成されている。また、このホルダー１３は、内壁面の球面１３ａで高い光反射性及び耐熱性を有する例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂材の成型体により形成されている。また、このホルダー１３の内壁面に形成される球面１３ａは非球面状に形成されていても良い。【００３２】  このような構成において、回路基板１とレンズ６Ａとの間に内壁面に球面１３ａを形成したホルダー１３を介在させたことにより、複数の青色発光ダイオード４ｂからの光量の損失を低減させて複数の青色発光ダイオード４ｂの発光した光を最大限に引き出させ、レンズ６Ａの有効外の光をさらに集光させることができるので、光源装置の性能を向上させることができる。【００３３】  また、このような構成において、レンズ６Ａ及びホルダー１３は、耐熱性樹脂材で形成されているので、マウンターでの実装及びリフローが可能となるので、実装コスト及び組立てコストが低減でき、生産性を向上させることができる。
【実施例４】
【００３４】  図８は、本発明による光源装置の実施例４による構成を説明する要部断面図であり、前述した図１とほぼ同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図８において、図１と異なる点は、青色発光ダイオード４ｂを覆って蛍光体膜５が形成された回路基板１上には、インナーレンズ面６ｉ及びアウターレンズ面６ｏを有し、外周縁部に凹状の係合溝６ｋを有する内側レンズ６Ｂが封着材７により接合されて固定配置され、さらにこの内側レンズ６Ｂの上方にはインナーレンズ面６ｉ及びアウターレンズ面６ｏを有し、外周縁部に凸状の係合爪６ｌを有する外側レンズ６Ｃが配置され、この外側レンズ６Ｃがその係合爪６ｌを内側レンズ６Ｂの係合溝６ｋ内に勘合させて搭載されている。【００３５】  したがって、複数の青色発光ダイオード４ｂを覆って蛍光体膜５が形成された回路基板１と、インナーレンズ面６ｉ及びアウターレンズ面６ｏを有する内側レンズ６Ｂとの間には第１の空気層８ａが形成され、内側レンズ６Ｂと外側レンズ６Ｃとの間には第２の空気層８ｂが形成される構造となっている。なお、この内側レンズ６Ｂは、透光性の耐熱性樹脂材で形成されているので、マウンターでの実装及びリフローが可能となるので、実装コスト及び組立てコストが低減でき、生産性を向上させることができる。【００３６】  このような構成において、複数の青色発光ダイオード４ｂが配設された回路基板１上に内側レンズ６Ｂと、外側レンズ６Ｃとをそれぞれ第１の空気層８ａと第２の空気層８ｂとを介して積層させて搭載させたことにより、内側レンズ６Ｂ及び外側レンズ６Ｃに４面のレンズ効果を持たせることができるので、１枚レンズでは改善が困難であった色収差などの光学特性の改善を図ることができるとともに、１枚レンズよりもさらに拡散及び集光の自由度を向上させることができる。また、外側レンズ６Ｃは、その外周縁部に凸状の係合爪６ｌを形成したことにより、状況に応じて取り外しが可能となる。【００３７】  なお、上述した各実施例においては、回路基板１上の各電極配線パターン２と図示しない共通電極パターンとの間に各色発光ダイオード４ｒ，４ｇ，４ｂの電極端子に電気的に接続する手段としてワイヤボンディング法またはフリップチップ法等の何れの方式を用いることができる。【００３８】  また、上述した各実施例においては、複数の青色発光ダイオード４ｂ上に蛍光体膜５を塗布して形成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、青色発光ダイオード４ｂの表面に予め蛍光体膜が被着形成された青色発光ダイオードを用いても良いことは勿論である、この場合、図１に示したように蛍光体膜５を形成しなくても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】  本発明による光源装置の実施例１の構成を示す図である。
【図２】  図１に示す光源装置の回路基板上の構成を示す図である。
【図３】  本発明の実施例１による光源装置の駆動回路を示すブロック図である。
【図４】  本発明による光源装置による光束を示す図である。
【図５】  本発明による光源装置の実施例２の構成を示す図である。
【図６】  本発明の実施例２による光源装置の駆動回路を示すブロック図である。
【図７】  本発明による光源装置の実施例３による構成を示す要部断面図である。
【図８】  本発明による光源装置の実施例４による構成を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００４０】  １・・・回路基板、２・・・電極配線パターン、３・・・外部接続用電極端子、４ｒ・・・赤色発光ダイオード、４ｇ・・・緑色発光ダイオード、４ｂ・・・青色発光ダイオード、５・・・蛍光体膜、６・・・レンズ、６Ａ・・・レンズ、６Ｂ・・・レンズ、６Ｃ・・・レンズ、６ｉ・・・インナーレンズ面、６ｏ・・・アウターレンズ面、７・・・封着剤、８・・・空気層、９・・・電源ライン、１０・・・ドライブ回路、１１・・・照光面、１２・・・光束、１３・・・ホルダー、１３ａ・・・球面。
【図１】
2006190723.tif 000003
【図２】
2006190723.tif 000004
【図３】
2006190723.tif 000005
【図４】
2006190723.tif 000006
【図５】
2006190723.tif 000007
【図６】
2006190723.tif 000008
【図７】
2006190723.tif 000009
【図８】
2006190723.tif 000010