(57)【要約】【課題】レンズ間の寸法を正確に形成でき、光半導体素子との位置ずれを防止することのできるレンズ部材及びそれを用いた照明装置を提供する。【解決手段】複数の光半導体素子３が素子基板１に配置される照明装置の、素子基板１に対向して設けられ、光半導体素子３毎に対応する複数のレンズ５を金属材からなるレンズ基板４に有してなり、レンズ基板３はレンズ５が設けられる位置に貫通孔２０を有し、レンズ５は貫通孔２０の位置にアウトサート成形されて、周縁部がレンズ基板４の両面を挟持してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光半導体素子が素子基板に配置される照明装置の、前記素子基板に対向して設けられ、前記光半導体素子毎に対応する複数のレンズを金属材からなるレンズ基板に有してなるレンズ部材において、
前記レンズ基板は前記レンズが設けられる位置に貫通孔を有し、前記レンズは前記貫通孔の位置にアウトサート成形されて、周縁部が前記レンズ基板の両面を挟持してなることを特徴とするレンズ部材。
【請求項２】
前記レンズ基板には、位置決め孔が貫通状に形成されることを特徴とする請求項１記載のレンズ部材。
【請求項３】
前記位置決め孔には、略円筒状の固定ボスが前記レンズ基板の両面に渡るようにアウトサート成形されることを特徴とする請求項２記載のレンズ部材。
【請求項４】
前記レンズ基板は、表面に前記レンズを成形する際に形成されるゲート跡部及びランナー跡部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズ部材。
【請求項５】
前記ランナー跡部は前記ゲート跡部とレンズの間で少なくとも１回屈曲してなることを特徴とする請求項４記載のレンズ部材。
【請求項６】
金属材からなる素子基板上に複数の光半導体素子を配置し、該光半導体素子毎にレンズが対向配置される照明装置において、
前記レンズは金属材からなるレンズ基板に形成されてレンズ部材を構成し、前記レンズ基板は前記レンズが設けられる位置に貫通孔を有し、該貫通孔の位置に前記レンズがアウトサート成形されて、前記レンズの周縁部が前記レンズ基板の両面を挟持し、
前記レンズ部材は前記素子基板と離隔して対向配置されることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光半導体素子を発光させる照明装置に用いられ、光半導体素子の光を拡散させるレンズを複数備えてなるレンズ部材及びそれを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤなどの光半導体素子を用いた照明装置が知られている。光半導体素子からの光は、点光源であって発光角度が広い。この光を照明光として用いるためには、所定の発光角度にコントロールすると共に、拡散させる必要があり、そのため照明装置内には光半導体素子に対向するようにレンズが設けられる。また、光半導体素子は、高出力化すると発光効率が低下する現象が起きるため、照明装置には必要に応じた複数の光半導体素子を配置し、それによって全体としての出力を確保するようにしている。このため、照明装置内には、各光半導体素子に対応してレンズを複数配置するようにしている。
【０００３】
レンズを複数配置するための構成としては、複数のレンズをそれぞれ光半導体素子に取付けるものもあるが、レンズを個々に形成した上で光半導体素子との位置決めを行いつつ取付を行うには、多くの工数が必要となり、製造効率が悪いと共に、コストもかかるという欠点がある。また、樹脂材等からなるレンズで光半導体素子を覆うようにして一体化した場合、光半導体素子から放熱しにくくなり、光半導体素子の寿命を短くしてしまうという問題もある。
【０００４】
一方、レンズを１枚の板状に複数形成してアレイ状とすることも考えられる。この場合には、複数のレンズを有したレンズ部材を射出成形等により形成し、レンズ部材を照明装置内に位置決め固定することで、それぞれのレンズが光半導体素子に対向するように配置することができるので、工数を大幅に削減し、コストダウンを図ることができる。このような照明装置に用いられるレンズ部材としては、例えば特許文献１に挙げるようなものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６２−９２５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光半導体素子からの光を確実に集光・拡散するためには、レンズ部材においてレンズ間の寸法が正確に形成されて、光半導体素子とレンズがそれぞれ正確に対応することが必要がある。しかし、従来のレンズ部材は、樹脂材によって形成されており、樹脂材の線膨張係数は大きいため、射出成形による加工時にレンズ間の寸法を正確に形成するのが困難である。
【０００７】
また、照明装置において光半導体素子は、放熱性を良好にするため、金属板からなる素子基板に配置される。一方で、従来のレンズ部材は、樹脂材によって形成されているため、温度変化による伸び量が異なり、このことも光半導体素子とレンズ間の位置関係がずれる要因となっていた。
【０００８】
本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、レンズ間の寸法を正確に形成でき、光半導体素子との位置ずれを防止することのできるレンズ部材及びそれを用いた照明装置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】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明に係るレンズ部材は、複数の光半導体素子が素子基板に配置される照明装置の、前記素子基板に対向して設けられ、前記光半導体素子毎に対応する複数のレンズを金属材からなるレンズ基板に有してなるレンズ部材において、
前記レンズ基板は前記レンズが設けられる位置に貫通孔を有し、前記レンズは前記貫通孔の位置にアウトサート成形されて、周縁部が前記レンズ基板の両面を挟持してなることを特徴として構成されている。
【００１０】
また、本発明に係るレンズ部材は、前記レンズ基板には、位置決め孔が貫通状に形成されることを特徴として構成されている。
【００１１】
さらに、本発明に係るレンズ部材は、前記位置決め孔には、略円筒状の固定ボスが前記レンズ基板の両面に渡るようにアウトサート成形されることを特徴として構成されている。
【００１２】
さらにまた、本発明に係るレンズ部材は、前記レンズ基板は、表面に前記レンズを成形する際に形成されるゲート跡部及びランナー跡部を有することを特徴として構成されている。
【００１３】
そして、本発明に係るレンズ部材は、前記ランナー跡部は前記ゲート跡部とレンズの間で少なくとも１回屈曲してなることを特徴として構成されている。
【００１４】
また、本発明に係る照明装置は、金属材からなる素子基板上に複数の光半導体素子を配置し、該光半導体素子毎にレンズが対向配置される照明装置において、
前記レンズは金属材からなるレンズ基板に形成されてレンズ部材を構成し、前記レンズ基板は前記レンズが設けられる位置に貫通孔を有し、該貫通孔の位置に前記レンズがアウトサート成形されて、前記レンズの周縁部が前記レンズ基板の両面を挟持し、
前記レンズ部材は前記素子基板と離隔して対向配置されることを特徴として構成されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るレンズ部材によれば、金属板からなるレンズ基板はレンズが設けられる位置に貫通孔を有し、レンズは貫通孔の位置にアウトサート成形されて、周縁部がレンズ基板の両面を挟持してなることにより、レンズ基板の素材を素子基板の素材と合わせて、熱膨張によるレンズと光半導体素子のずれを防止することができると共に、複数のレンズを一括形成できるので、レンズ間の寸法を正確にすることができる。
【００１６】
また、本発明に係るレンズ部材によれば、レンズ基板には、位置決め孔が貫通状に形成されることにより、レンズ部材と素子基板とを対向させて容易に位置決め固定することができる。
【００１７】
さらに、本発明に係るレンズ部材によれば、位置決め孔には、略円筒状の固定ボスがレンズ基板の両面に渡るようにアウトサート成形されることにより、レンズ部材と素子基板との間隔を容易に設定でき、より簡単に照明装置を製造することができる。
【００１８】
さらにまた、本発明に係るレンズ部材によれば、レンズ基板は、表面にレンズを成形する際に形成されるゲート跡部及びランナー跡部を有することにより、レンズを多数個取りの射出成形の手法を用いて容易に形成することができる。
【００１９】
そして、本発明に係るレンズ部材によれば、ランナー跡部はゲート跡部とレンズの間で少なくとも１回屈曲してなることにより、射出成形後にランナー跡部が収縮しても、レンズに影響を与えないようにすることができ、ランナー跡部を除去しなくてもよいので、製造の工数を減らしてより低コスト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態における照明装置の断面図である。
【図２】レンズ部材の平面図である。
【図３】レンズ部材の射出成形時の概念的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図１には、本実施形態における照明装置の断面図を示している。この図に示すように、本実施形態における照明装置は、複数の光半導体素子３を配置した素子基板１と、各光半導体素子３に対応して設けられる複数のレンズ５を設けてなるレンズ部材２とが、対向配置されて構成されている。光半導体素子３から出射される各々の光は発散光であって、それぞれレンズ部材２のレンズ５によって、所定の角度で広がるように集光される。
【００２２】
素子基板１は、アルミニウム、銅、鉄のいずれかからなる金属板によって構成されている。素子基板１の表面には、各光半導体素子３を絶縁すると共に、電力供給等をなす回路部１０が形成されている。光半導体素子３は、ＬＥＤからなり、素子基板１に対して垂直方向に向かって、１点から所定角度で広がるように光を出射する。なお、図１には、光半導体素子３が一列状にしか表れていないが、手前側または奥側には、同様の配列で複数の光半導体素子３が配置されている。すなわち、光半導体素子３は素子基板１においてマトリックス状に配列されている。
【００２３】
レンズ部材２は、アルミニウム、銅、鉄のいずれかからなる金属板からなるレンズ基板４に、対向する素子基板１の各光半導体素子３に対応するようにレンズ５を設けている。レンズ基板４の素材は、素子基板１の素材と同じであることが望ましい。レンズ基板４には、光半導体素子３からの光を透過させるための貫通孔２０が、素子基板１と所定の対向状態となったときに各光半導体素子３の直下となる位置に、それぞれ形成されている。これらの貫通孔２０を塞ぐように、レンズ５がアウトサート成形により各々形成されている。
【００２４】
レンズ５は、光半導体素子３と対向する側の面が平面状の入射面５ａとされており、出射側の面が凸状のレンズ面５ｂとされている。光半導体素子３から出射される発散光は、レンズ５によって所定の角度で広がるように調整される。
【００２５】
レンズ５は、樹脂材料からなり、レンズ基板４に対してアウトサート成形により形成されているので、その周縁部がレンズ基板４に形成される貫通孔２０の周りを挟持した形となっている。また、レンズ基板４は、射出成形によりレンズ５を形成する際にできるゲート跡部２２及びランナー跡部２３を光の出射側の表面に有している。
【００２６】
図２には、レンズ部材２の平面図を示している。この図は、レンズ部材２を光の出射側の面から見ている。図２に示すように、レンズ５は光半導体素子３の配置に合わせて、一列に４つ設けられると共に、その列が２列形成されて、合計８つが設けられている。ゲート跡部２２は、射出成形時において、図中右側４つのレンズ５に対して樹脂材料を供給するゲートと、図中左側４つのレンズ５に対して樹脂材料を供給するゲートに対応した２つに加えて、後述する固定ボス２４を形成するための１つの、合計３つが設けられている。
【００２７】
樹脂材料を供給するゲートに対応したゲート跡部２２とレンズ５または固定ボス２４との間には、それぞれ射出成形時のランナーに対応してランナー跡部２３が形成されている。ランナー跡部２３は、ゲート跡部２２とレンズ５または固定ボス２４との間で、少なくとも１回屈曲するように形成されている。本実施形態では、ゲート跡部２２とレンズ５を繋ぐランナー跡部２３は、１回屈曲しており、ゲート跡部２２と固定ボス２４を繋ぐランナー跡部２３は、２回屈曲している。
【００２８】
このように、ランナー跡部２３が屈曲しているということは、射出成形時のランナーが屈曲しているということを意味する。ランナー跡部２３は、射出成形後に収縮するため、成形後においてレンズ５の位置に誤差を生じさせる原因ともなるが、ランナーを屈曲させていることにより、収縮が起きてもレンズ５に影響を与えないようにすることができる。したがって、ランナー跡部２３を成形後に取り除く必要もなく、工数を減らしてコストダウンを図ることができる。
【００２９】
レンズ基板４には、図１に示すように貫通孔２０の他に位置決めをなすための位置決め孔２１が貫通状に形成されている。素子基板１には、レンズ部材２との位置決めのために中空状の固定部１１が形成されており、この固定部１１に対応してレンズ基板４の位置決め孔２１が配置されている。
【００３０】
レンズ基板４のうち中央部の位置決め孔２１には、周囲を取り囲むように円筒状の固定ボス２４が樹脂材により形成されている。固定ボス２４は、レンズ５と共にアウトサート成形により形成される。固定ボス２４の中空内部と固定部１１の中空内部は連通状となっており、ここにビス２５が螺合される。
【００３１】
また、レンズ基板４のうち両側の位置決め孔２１には、固定ボス２４は形成されておらず、素子基板１の固定部１１との間に円筒状のスペーサー２６が設けられる。位置決め孔２１とスペーサー２６の中空内部及び固定部１１の中空内部は連通状となっており、ここにビス２５が螺合される。これらのビス２５によって、素子基板１とレンズ部材２が位置決め固定される。
【００３２】
なお、本実施形態では、素子基板１とレンズ部材２を固定するために、レンズ基板４に設けられる位置決め孔２１に対し、一部には固定ボス２４を形成し、一部はそのままとしてスペーサー２６を介し固定をなすようにしているが、いずれか一方のみの構造で位置決め固定をなしてもよいことはいうまでもない。
【００３３】
図３には、レンズ部材２の射出成形時の概念的な断面図を示している。射出成形に用いられる金型は、上金型３１と下金型３２からなり、上金型３１は表面にレンズ成形部３１ａ及び固定ボス成形部３１ｂを備え、下金型３２も表面にレンズ成形部３２ａ及び固定ボス成形部３２ｂを備えている。
【００３４】
上金型３１と下金型３２の間には、レンズ基板４が挿入されており、上下のレンズ成形部３１ａ、３２ａはレンズ基板４の貫通孔２０の位置に配置され、上下の固定ボス成形部３１ｂ、３２ｂはレンズ基板４の位置決め孔２１の位置に配置されて、それぞれレンズ５と固定ボス２４の形状を有する空間部を形成する。空間部は、レンズ基板４の貫通孔２０や位置決め孔２１の周りの部分と重なり合っており、この部分で樹脂材がレンズ基板４を挟持することとなる。また、上金型３１にはゲート３３とランナー３４が形成されている。
【００３５】
上金型３１にはノズル装置３０が挿入されており、ノズル装置３０の先端はゲート３３と連通している。レンズ５や固定ボス２４を構成する樹脂材料は、ノズル装置３０からゲート３３を介して金型内に注入され、ランナー３４を介して金型間の空間部を充填し、レンズ５や固定ボス２４が形成される。ゲート３３からは複数の方向にランナー３４が伸びており、射出成形における多数個取りの手法が用いられている。一方で、成形されたレンズ５や固定ボス２４は、ランナー跡部２３から切り離す必要がなく、簡易に一括してレンズ部材２を形成することができる。なお、ゲート３３やランナー３４の配置については、図２に示されるものには限られず、レンズ部材２の反対側の面に形成されてもよいし、また両面に設けてもよい。
【００３６】
このようにして形成されたレンズ部材２は、レンズ基板４が素子基板１と同じく金属板で構成されているため、温度変化による伸縮を同程度とすることができ、光半導体素子３とレンズ５の位置ずれを防止することができる。また、レンズ５や固定ボス２４をアウトサート成形により一括的に形成しているので、これらの位置関係を正確にして、光半導体素子３からの光を確実に集光させることができる。さらに、レンズ部材２は素子基板１と離隔して対向配置されているため、光半導体素子３からの放熱性を良好にすることができ、光半導体素子３の寿命を長くすることができる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。例えば、素子基板１における光半導体素子３の数と配置及びレンズ部材２におけるレンズ５の数と配置は、本実施形態には限られず、必要に応じて適宜設定される。
【符号の説明】
【００３８】
１    素子基板
２    レンズ部材
３    光半導体素子
４    レンズ基板
５    レンズ
１０    回路部
１１    固定部
２０    貫通孔
２１    位置決め孔
２２    ゲート跡部
２３    ランナー跡部
２４    固定ボス
２５    ビス
２６    スペーサー
【図１】
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【図２】
2011048220.tif 000004
【図３】
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