(57)【要約】【課題】複数のＬＥＤがマトリックス状に配列されたＬＥＤ基板に対して一括して位置決めされた複数の光ファイバから光を供給することができる発光モジュール及びそれに用いる樹脂構造体を提供する。【解決手段】発光モジュール１によれば、複数のＬＥＤ１２がマトリックス状に配列されて実装されるＬＥＤ基板１０と、複数の光ファイバ５０と、各ＬＥＤ１２の光軸と同軸的に配列された複数のマイクロレンズ３３ｂ，３４ｂを有し且つ各ＬＥＤ１２に対向する側とは反対側に各マイクロレンズ３３ｂ，３４ｂの光軸と同軸的に設けられて各光ファイバ５０の端部が挿入される挿入穴３４ａをもつ複数のファイバ挿入部３４を有する透光性の樹脂構造体３０と、を備えている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤ（１２）がマトリックス状に配列されて実装されるＬＥＤ基板（１０）と、
複数の光ファイバ（５０）と、
前記各ＬＥＤ（１２）の光軸と同軸的に配列された複数のマイクロレンズ（３３ｂ，３４ｂ）を有し且つ前記各ＬＥＤに対向する側とは反対側に前記各マイクロレンズの光軸と同軸的に設けられて前記各光ファイバの端部が挿入される挿入穴（３４ａ）をもつ複数のファイバ挿入部（３４）を有する透光性の樹脂構造体（３０）と、
を備えた発光モジュール。
【請求項２】
前記樹脂構造体は、前記各ファイバ挿入部の底部に前記各マイクロレンズ（３４ｂ）が形成されている請求項１又は２に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記樹脂構造体は、前記ファイバ挿入部の前記挿入穴が開口側から奥側に向かって内径が縮小するテーパ形状を有する請求項１又は２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記ＬＥＤ基板は、表面に複数の凹部（１１ａ）が形成され、前記各凹部内に前記各ＬＥＤが実装されたものであり、
前記樹脂構造体は、前記各凹部に対応する複数の凸部（３３）を有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記樹脂構造体は、シリコーンからなる請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光モジュール。
【請求項６】
複数のＬＥＤ（１２）がマトリックス状に配列されて実装されるＬＥＤ基板（１０）と、複数の光ファイバ（５０）とを光学的に接続するために用いる透光性の樹脂からなる樹脂構造体であって、
前記各ＬＥＤ（１２）の光軸と同軸的に配列された複数のマイクロレンズ（３３ｂ，３４ｂ）と、
前記各ＬＥＤに対向する側とは反対側に前記各マイクロレンズの光軸と同軸的に設けられて前記各光ファイバの端部が挿入される挿入穴（３４ａ）をもつ複数のファイバ挿入部（３４）と、
を備えた樹脂構造体（３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤと光ファイバとを有する発光モジュール及びそれに用いる樹脂構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤより発せられた光を、光ファイバを介して所望の位置へ導いて照明を行うように構成された照明装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、光ファイバ群を構成する複数の光ファイバと、ＬＥＤと、光ファイバの一端とＬＥＤとをそれぞれ互いに光学的に接続するフォトユニットとを備える光配給ユニットが提案されている。光ファイバ群は、照明位置に設けられる照明ユニットへ延びており、ＬＥＤからの光は光ファイバ群を介して照明ユニットに送られて照明光として照射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１３７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の従来技術においては、各光ファイバの一端と各ＬＥＤとは、基板上にそれぞれ実装され且つ各ＬＥＤがマウントされる各フォトユニットを介して光学的に接続する構成となっており、光ファイバ毎にフォトユニットによって位置決めを図る必要があるという課題がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、複数のＬＥＤがマトリックス状に配列されたＬＥＤ基板に対して一括して位置決めされた複数の光ファイバから光を供給することができる発光モジュール及びそれに用いる樹脂構造体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】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、発光モジュール（１）であって、複数のＬＥＤ（１２）がマトリックス状に配列されて実装されるＬＥＤ基板（１０）と、複数の光ファイバ（５０）と、前記各ＬＥＤ（１２）の光軸と同軸的に配列された複数のマイクロレンズ（３３ｂ，３４ｂ）を有し且つ前記各ＬＥＤに対向する側とは反対側に前記各マイクロレンズの光軸と同軸的に設けられて前記各光ファイバの端部が挿入される複数のファイバ挿入部（３４）を有する透光性の樹脂構造体（３０）と、を備えている。
【０００８】
この構成によれば、ＬＥＤ基板にマトリックス状に配列されて実装される複数のＬＥＤから発生された光は、透光性の樹脂構造体において各ＬＥＤの光軸と同軸的に配列された各マイクロレンズによって集光され、各ファイバ挿入部に端部が挿入された各光ファイバへ入射されて導光される。よって、複数のＬＥＤがマトリックス状に配列されたＬＥＤ基板に対して一括して位置決めされた複数の光ファイバから光を供給することができるという効果を奏する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記樹脂構造体は、前記各ファイバ挿入部の底部に前記各マイクロレンズ（３４ｂ）が形成されている。
【００１０】
この構成によれば、樹脂構造体において各ファイバ挿入部の底部に形成された各マイクロレンズによって、各ＬＥＤからの光を集光して光ファイバへ入射することができるという効果を奏する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記樹脂構造体は、前記ファイバ挿入部の前記挿入穴が開口側から奥側に向かって内径が縮小するテーパ形状を有する。
【００１２】
この構成によれば、光ファイバをファイバ挿入部に挿入する際に、開口側では挿入が容易であり、奥へ深く挿入することで光ファイバが挿入穴内周面によって確実に固定されるという効果を奏する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記ＬＥＤ基板は、表面に複数の凹部（１１ａ）が形成され、前記各凹部内に前記各ＬＥＤが実装されたものであり、前記樹脂構造体は、前記各凹部に対応する複数の凸部（３３）を有する。
【００１４】
この構成によれば、ＬＥＤ基板側の凹部と樹脂構造体側の凸部との嵌り合いによって、各ＬＥＤが各マイクロレンズ及び各光ファイバへ確実に位置決めされるという効果を奏する。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記樹脂構造体はシリコーンからなる。
【００１６】
この構成によれば、樹脂構造体がシリコーンからなるので、高い透明性を確保してＬＥＤから光ファイバへ光を供給することができるという効果を奏する。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、複数のＬＥＤ（１２）がマトリックス状に配列されて実装されるＬＥＤ基板（１０）と、複数の光ファイバ（５０）とを光学的に接続するために用いる透光性の樹脂からなる樹脂構造体（３０）であって、前記各ＬＥＤ（１２）の光軸と同軸的に配列された複数のマイクロレンズ（３３ｂ，３４ｂ）と、前記各ＬＥＤに対向する側とは反対側に前記各マイクロレンズの光軸と同軸的に設けられて前記各光ファイバの端部が挿入される挿入穴（３４ａ）をもつ複数のファイバ挿入部（３４）と、を備えている。
【００１８】
この構成によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態の発光モジュールを示す側面図である。
【図２】実施形態の発光モジュールを示す平面図である。
【図３】発光モジュールの構成部品を分解して示す分解側面図である。
【図４】ＬＥＤ基板を示す平面図である。
【図５】発光モジュールの拡大断面図である。
【図６】変形例の発光モジュールの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した光モジュールの一実施形態について説明する。
【００２１】
まず、本実施形態の光モジュール１の構成について、図１乃至図５を参照しつつ説明する。図１は本実施形態の発光モジュール１を示す側面図、図２は平面図、図３は発光モジュール１の構成部品を分解して示す分解側面図、図４はＬＥＤ基板１０を示す平面図、図５は発光モジュール１の拡大断面図である。
【００２２】
発光モジュール１は、ＬＥＤ基板１０と、樹脂構造体３０と、複数の光ファイバ５０とを備えて構成される。
【００２３】
ＬＥＤ基板１０は、図４に示すように、基板１１上に、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）１２がマトリックス状に配列されて実装されたものである。本実施形態では、８列×８行のマトリックスを形成する合計６４個のＬＥＤ１２が実装されている。
【００２４】
基板１１は、ガラスエポキシ樹脂等からなる基板に図示しないプリント配線を施したプリント配線基板である。基板１１は、表面に複数の円形状の凹部１１ａがマトリックス状に配列形成され、各凹部１１ａは開口側から底部の円形領域に向かって内径が縮小するテーパ状となっている。
【００２５】
ＬＥＤ１２は、半導体素子であるＬＥＤチップを電極に搭載して樹脂で封止してなるＬＥＤパッケージとしてのチップ型ＬＥＤである。ＬＥＤ１２は、例えば５ｍｍ角の平面視正方形状であり、隣り合うＬＥＤ１２間のピッチＰは、例えば２ｍｍに設定される。各ＬＥＤ１２は、基板１１上の各凹部１１ａ内の底部の円形領域に半田１３によって実装されている。
【００２６】
樹脂構造体３０は、ＬＥＤ基板１０の表面を覆うように取り付けられると共に、複数の光ファイバ５０が接続される樹脂製の構造体である。樹脂構造体３０は、透明性の高い樹脂材料、例えば、シリコーンを成形することによって製造されたものである。
【００２７】
樹脂構造体３０は、本体部３１と、枠部３２と、複数の凸部３３と、複数のファイバ挿入部３４とを備えて構成される。
【００２８】
本体部３１は、ＬＥＤ基板１０の外形に略整合する長方形板状部分であり、ＬＥＤ基板１０に対向する側の面であって枠部３２に周囲が囲まれた内面３１aと、光ファイバ５０が接続される側の面であって内面３１ａとは反対側の外面３１ｂとを有している。
【００２９】
枠部３２は、本体部３１外周からＬＥＤ基板１０側へ延設されて矩形フレーム状をなす部分である。樹脂構造体３０をＬＥＤ基板１０に取り付けた状態で、枠部３２の内側の面が基板１１外周を取り囲み当接する。
【００３０】
凸部３３は、本体部３１の内面３１ａにおいて突出する円錐台状の突起であって、ＬＥＤ基板１０の各ＬＥＤ１２に対応してマトリックス状に複数（本実施形態では６４個）設けられている。各凸部３３は、ＬＥＤ基板１０の各凹部１１ａに嵌ることで位置決めされるようになっている。各凸部３３は、内側が凹部３３ａとなっており、凹部３３ａの底には凸状のマイクロレンズ３３ｂが形成されている
【００３１】
ファイバ挿入部３４は、本体部３１の外面３１ｂにおいて各光ファイバ５０が挿入される有底円筒状の突出部分であって、ＬＥＤ基板１０上の各ＬＥＤ１２に対応してマトリックス状に複数（本実施形態では６４個）設けられている。ファイバ挿入部３４は、光ファイバ５０が挿入される挿入穴３４ａを有している。挿入穴３４ａは、開口から底に向かうに従って内径が縮小するテーパ状に形成されている。挿入穴３４ａの内径は、開口近くでは光ファイバ５０の外径よりも大きく且つ底部近くでは光ファイバ５０の外径よりも小さく設定されている。また、挿入穴３４ａの底には凸状のマイクロレンズ３４ｂが形成されている。
【００３２】
次に、上述した構成を有する発光モジュール１の組み付け方法について、図３を参照しつつ説明する。
【００３３】
まず、ＬＥＤ１２が実装されたＬＥＤ基板１０に、樹脂構造体３０の内面３１ａ側を向けて重ねるように配置し、ＬＥＤ基板１０外周に枠部３２を嵌める。これにより、樹脂構造体３０がＬＥＤ基板１０に取り付けられて一体化される。この時、樹脂構造体３３の内面３１ａに形成された各凸部３３は、ＬＥＤ基板１０の各凹部１１ａに嵌ることで位置決めされている。
【００３４】
次に、樹脂構造体３３において、各ファイバ挿入部３４の挿入穴３４ａに光ファイバ５０の端部を挿入して接続する。各ファイバ挿入部３４の挿入穴３４ａは、開口側から奥側に向かって内径が縮小するテーパ形状を有するので、光ファイバ５０を挿入穴３４ａに挿入する際に、開口側では挿入が容易であり、奥へ深く挿入することで内周面によって確実に固定される。
【００３５】
次に、発光モジュール１において発光を行う際の各部の作用について、図５を参照しつつ説明する。図５において、破線はＬＥＤ１２から発せられて光ファイバ５０へ入射される光の流れを示している。
【００３６】
ＬＥＤ基板１０上のＬＥＤ１２から発せられた光は、マイクロレンズ３３ｂによって平行光とされて本体部３１内を内面３１ａから外面３１ｂに向かって進み、マイクロレンズ３４ｂによって集光され、ファイバ挿入部３４の挿入穴３４ａに挿入された光ファイバ５０の一端へ入射される。光ファイバ５０の一端へ入射された光は、光ファイバ５０内を導光されて、図示しない他端から出射される。例えば、発光モジュール１を車両に搭載し、光ファイバ５０の他端を当該車両の前面部に配置して前照灯として機能するように構成してもよい。
【００３７】
以上詳述したことから明らかなように、発光モジュール１によれば、複数のＬＥＤ１２がマトリックス状に配列されて実装されるＬＥＤ基板１０と、複数の光ファイバ５０と、各ＬＥＤ１２の光軸と同軸的に配列された複数のマイクロレンズ３３ｂ，３４ｂを有し且つ各ＬＥＤ１２に対向する側とは反対側に各マイクロレンズ３３ｂ，３４ｂの光軸と同軸的に設けられて各光ファイバ５０の端部が挿入される挿入穴３４ａをもつ複数のファイバ挿入部３４を有する透光性の樹脂構造体３０と、を備えている。
【００３８】
この構成によれば、ＬＥＤ基板１０にマトリックス状に配列されて実装される複数のＬＥＤ１２から発生された光は、透光性の樹脂構造体３０において各ＬＥＤ１２の光軸と同軸的に配列された各マイクロレンズ３３ｂ，３４ｂによって集光され、各ファイバ挿入部３４の挿入穴３４ａに端部が挿入された各光ファイバ５０へ入射されて導光される。よって、複数のＬＥＤ１２をマトリックス状に配列してなるＬＥＤ基板１０に対して一括して位置決めされた複数の光ファイバ５０を介して光を供給することができるという効果を奏する。
【００３９】
また、樹脂構造体３０は、各ファイバ挿入部３４の底部に各マイクロレンズ３４ｂが形成されている。
【００４０】
この構成によれば、樹脂構造体３０において各ファイバ挿入部３４の底部に形成された各マイクロレンズ３４ｂによって、各ＬＥＤ１２からの光を集光して光ファイバ５０へ入射することができるという効果を奏する。
【００４１】
また、樹脂構造体３０は、ファイバ挿入部３４の挿入穴３４ａが開口側から奥側に向かって内径が縮小するテーパ形状を有する。
【００４２】
この構成によれば、光ファイバ５０をファイバ挿入部３４の挿入穴３４ａに挿入する際に、開口側では挿入が容易であり、奥へ深く挿入することで光ファイバ５０が挿入穴３４ａ内周面によって確実に固定されるという効果を奏する。
【００４３】
また、ＬＥＤ基板１０は、表面に複数の凹部１１ａが形成され、各凹部１１ａ内に各ＬＥＤ１２が実装されたものであり、樹脂構造体３０は、各凹部１１ａに対応する複数の凸部３３を有する。
【００４４】
この構成によれば、ＬＥＤ基板１０側の凹部１１ａと樹脂構造体３０側の凸部３３との嵌り合いによって、各ＬＥＤ１２が各マイクロレンズ３３ｂ，３４ｂ及び各光ファイバ５０へ確実に位置決めされるという効果を奏する。
【００４５】
また、樹脂構造体３０がシリコーンからなるので、高い透明性を確保してＬＥＤ１２から光ファイバ５０へ光を供給することができるという効果を奏する。
【００４６】
尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変更を施すことが可能である。以下に示す各変形例において、上記実施形態と同一部材には同一符号を付し、それらについての詳細な説明を省略する。
【００４７】
上記実施形態では、ＬＥＤ基板１０の表面に複数の凹部１１ａが形成され、各凹部１１ａ内に各ＬＥＤ１２が実装された例を示したが、これに限られるものではない。例えば、図６に示す変形例のように、ＬＥＤ基板１０に凹部１１ａを設けず、基板１１の平坦な表面上にＬＥＤ１２を実装する構成としてもよい。この場合、樹脂構造体３０は、ＬＥＤ１２の実装位置に対応して凹部３３ａを設け、その底部にマイクロレンズ３３ｂを設けるようにしてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、発光モジュールを例として説明したが、本発明は樹脂構造体の発明、すなわち「複数のＬＥＤ（１２）がマトリックス状に配列されて実装されるＬＥＤ基板（１０）と、複数の光ファイバ（５０）とを光学的に接続するために用いる透光性の樹脂からなる樹脂構造体であって、前記各ＬＥＤ（１２）の光軸と同軸的に配列された複数のマイクロレンズ（３３ｂ，３４ｂ）と、前記各ＬＥＤに対向する側とは反対側に前記各マイクロレンズの光軸と同軸的に設けられて前記各光ファイバの端部が挿入される挿入穴（３４ａ）をもつ複数のファイバ挿入部（３４）と、を備えた樹脂構造体（３０）。」として把握することもできる。上記樹脂構造体の発明においても、上述した十形態と同様の効果を奏する。
【００４９】
また、上記実施形態では、樹脂構造体３３の本体部３１の内面３１ａ側と外面３１ｂ側とにマイクロレンズ３３ｂ，３４ｂを設ける構成としたが、ＬＥＤ１２の光を光ファイバ５０へ集光して入射可能であれば、いずれか一方にのみマイクロレンズを設ける構成としてもよい。例えば、外面３１ｂ側のマイクロレンズ３４ｂのみを設ける構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１    発光モジュール
１０    ＬＥＤ基板
１１ａ  凹部
１２    ＬＥＤ
３０    樹脂構造体
３３    凸部
３３ｂ  マイクロレンズ
３４    ファイバ挿入部
３４ａ  挿入穴
３４ｂ  マイクロレンズ
５０    光ファイバ
【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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