(57)【要約】【課題】本発明は、装置を小型化して汎用性を高めた面発光装置を提供することを目的とする。【解決手段】光を周回させる周回光路を内部に形成した環状の導光板と、周回光路内に配置された半導体発光装置とを備えたことを特徴とする面発光装置としたものであり、周回光路の外側に半導体発光装置を配置しないので装置が小型化され、また、導光板の外周面を異形に形成しなくてもよくなり、さらに、半導体発光装置を保持するホルダを省略できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を周回させる周回光路を内部に形成した環状の導光板と、前記周回光路内に配置された半導体発光装置とを備えたことを特徴とする面発光装置。
【請求項２】
前記導光板には、環状の光取り出し面と、この光取り出し面の逆側に形成された乱反射面が形成され、前記乱反射面には、前記半導体発光装置を装入可能な凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
【請求項３】
前記半導体発光装置は表面実装型で、前記凹部の壁面は、前記半導体発光装置から取り出された光を、前記導光板の周方向に反射させるように傾斜していることを特徴とする請求項２に記載の面発光装置。
【請求項４】
前記凹部の壁面は、それぞれ逆側に傾斜した２つの傾斜面を備えていることを特徴とする請求項３に記載の面発光装置。
【請求項５】
前記半導体発光装置は、複数の半導体発光素子を備えていることを特徴とする請求項２から４のいずれかの項に記載の面発光装置。
【請求項６】
前記半導体発光装置に設けられた前記半導体発光素子は、それぞれ異なる色に発光するように形成され、前記導光板の周方向に直交する方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項５に記載の面発光装置。
【請求項７】
前記半導体発光装置は、前記周回光路の複数箇所に配置され、各前記半導体発光装置の各前記半導体発光素子は前記導光板の周方向に並べて配置されているとともに、隣接する他の半導体発光素子とは、それぞれ異なる色に発光するように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リング状に発光する面発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リング状に発光する面発光装置は、例えば、自動車のエアコン等のロータリースイッチの外周に設けられ、照明として用いられている。
【０００３】
従来のリング状に発光する面発光装置は、リング状の導光板の外側に、前記導光板および複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を保持するホルダを設け、また、導光板の軸方向の一面にリング状拡散部材を設けている（特許文献１参照）。
【０００４】
導光板は、光が周回する光路と、外周面に形成されて発光ダイオードの光を入射させるための凹部とを有している。発光ダイオードは、導光板の半径方向外側に配置され、導光板の外周面から周方向に光を入射している。導光板に入射した光は、光路の周方向に沿って反射しながら進み、その一部の光がリング状拡散部材に入射して乱反射することにより、この光が外側から視認される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１１８４６３号公報  （第２−４頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の面発光装置は、発光ダイオードを導光板の外周面より外側に配置するので、外形が大きくなり、小形化が要求される電子機器等に用いることができないという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、装置を小型化して汎用性を高めた面発光装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の面発光装置においては、環状の導光板の周回光路内に半導体発光装置を配置したものである。
【０００９】
この発明によれば、装置を小型化して汎用性を高めた面発光装置が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、光を周回させる周回光路を内部に形成した環状の導光板と、前記周回光路内に配置された半導体発光装置とを備えたことを特徴とする面発光装置としたものであり、周回光路内に半導体発光装置を配置するので、外形を小さくでき、また、半導体発光装置を保持するためのホルダを省略できる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記導光板には、環状の光取り出し面と、この光取り出し面の逆側に形成された乱反射面が形成され、前記乱反射面には、前記半導体発光装置を装入可能な凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置としたものであり、半導体発光装置を凹部に装入するだけで位置決めを行うことができ、発光強度のばらつきが少なくなる。また、半導体発光装置が凹部内に収納されるので、破損や断線等が防止される。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記半導体発光装置は表面実装型で、前記凹部の壁面は、前記半導体発光装置から取り出された光を、前記導光板の周方向に反射させるように傾斜していることを特徴とする請求項２に記載の面発光装置としたものであり、表面実装型の半導体発光装置を用いるので、凹部が形成される導光板を小さく形成することができ、また、光を周方向に反射させるので、周回光路内の光の減衰を防止できる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記凹部の壁面は、それぞれ逆側に傾斜した２つの傾斜面を備えていることを特徴とする請求項３に記載の面発光装置としたものであり、半導体発光装置から出た光を周回光路の両方向に反射させることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記半導体発光装置は、複数の半導体発光素子を備えていることを特徴とする請求項２から４のいずれかの項に記載の面発光装置としたものであり、半導体発光素子の数を増やしても半導体発光装置のパッケージ内に半導体発光素子を封止できる限りはパッケージの大きさは変わらないので、装置の大きさを変えずに輝度を増すことができる。また、複数の色の半導体発光素子を設けることにより発光色を切り替えたり、同時に発光させて混合色を発生させたりすることが可能になる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記半導体発光装置に設けられた前記半導体発光素子は、それぞれ異なる色に発光するように形成され、前記導光板の周方向に直交する方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項５に記載の面発光装置としたものであり、各半導体発光素子から導光板の周方向に向かう光は、他の半導体発光素子に邪魔されないので、一方の光の輝度だけが大きくなることがなく、色混ざりの良い光が得られる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、前記半導体発光装置は、前記周回光路の複数箇所に配置され、各前記半導体発光装置の各前記半導体発光素子は前記導光板の周方向に並べて配置されているとともに、隣接する他の半導体発光素子とは、それぞれ異なる色に発光するように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の面発光装置としたものであり、周回光路には、両側の半導体発光装置から２色の光が入射するので、光の色混ざりを良くすることができる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態の面発光装置の平面図、図２は面発光装置の凹部の部分正断面図である。図１に示すように、本発明の第１の実施の形態の面発光装置１は、光を周回させる周回光路２を内部に形成した環状の導光板３と、周回光路２内に配置された半導体発光装置４とを備えている。
【００１９】
導光板３は、外周部の断面が矩形に形成され、全体が円環状に形成されている。導光板３の上面側（一方）には円環状の光取り出し面５が形成され、下面側（他方）には円環状の乱反射面６が形成されている。乱反射面６は、例えば、表面に粗面加工を施したり、Ｖ字状の溝を形成したり、微細な凹凸形状を形成したり、また、円、三角形等の幾何学模様を表面に印刷したりすることにより形成することができる。
【００２０】
また、導光板３の外周面７と内周面８は円筒面状に形成され、周回光路内を周方向に進行する光を反射させる反射面を形成している。反射面は、表面を平滑に仕上げることにより光を反射させることができるが、さらに表面に反射剤を塗布して反射効率をよくすることも可能である。
【００２１】
乱反射面６の１８０°おきの２箇所には、半導体発光装置４を装入可能な矩形の凹部９がそれぞれ形成されている。
【００２２】
半導体発光装置４は、表面実装型で、内部に、例えば赤および緑の半導体発光素子１０，１１を並べて配置しており、半導体発光素子１０，１１の外側は、まとめて直方体状の樹脂モールド１２で覆われている。
【００２３】
半導体発光装置４は、半導体発光素子１０，１１が導光板３の周方向に直交する方向、すなわち半径方向に並ぶように凹部９に装入する。
【００２４】
半導体発光装置４は、基板１４上に導通可能な状態で実装されており、基板１４の上面を導光板３の乱反射面６に当接させることにより高さ方向の位置決めがされている。
【００２５】
図１、図２に示すように、凹部９の大きさは、半導体発光装置４の大きさより少し大きく形成されているので、半導体発光装置４を凹部９に装入することにより半導体発光装置４の側方への位置決めが同時に行われる。
【００２６】
半導体発光装置４と導光板３とは、例えば基板１４と導光板３の乱反射面６とを、両面テープや接着剤等を用いて接合することにより固定することができる。
【００２７】
面発光装置１の基板１４に通電すると半導体発光素子１０，１１が発光し、赤および緑の光が発生する。
【００２８】
半導体発光素子１０，１１が半径方向に並べて配置されているので、半導体発光素子１０，１１から周方向に出た光は、互いに邪魔されることなく、凹部９の壁面から導光板３の周方向に形成された周回光路２内に入射する。周回光路２内に入射した赤と緑の光は、導光板３の外周面７、内周面８および光取り出し面５で反射しながら周方向に進行して混合され、黄色になる。そして、乱反射面６に当たって乱反射し、光取り出し面５から外側に取り出され、視認される。
【００２９】
（第２の実施の形態）
図３は、第２の実施の形態の面発光装置の導光板の凹部を示す部分正断面図である。
【００３０】
第２の実施の形態の面発光装置は、半導体発光素子１０，１１の光取り出し面５に対向する凹部１５内の壁面１６を導光板の周方向に傾斜させている。
【００３１】
かかる構成によって、半導体発光素子１０，１１から上方に出た光を、導光板３の周方向に反射させ、周回光路に沿って入射させることができるので、導光板３の明るさを均一にすることができる。
【００３２】
（第３の実施の形態）
図４は、第３の実施の形態の面発光装置の導光板の凹部を示す部分正断面図である。
【００３３】
第３の実施の形態の面発光装置は、第２の実施の形態の壁面１６に対応する部分に、それぞれ逆側に傾斜したＶ字状の２つの傾斜面１７，１８を形成している。傾斜面１７，１８の接続部分は、下方に突出している。また、凹部１９に装入された半導体発光装置の半導体発光素子１０，１１は、導光板３の周方向に並べて配置されている。かかる構成によって、半導体発光素子１０から上方に出た光は、傾斜面１７に当たって導光板３の周方向の一方側に反射し、半導体発光素子１１から上方に出た光は、傾斜面１８に当たって導光板３の周方向の他方側に反射する。
【００３４】
図５は、面発光装置の平面図である。
【００３５】
各半導体発光素子１０，１１は、隣接する他の半導体発光素子１１，１０とはそれぞれ異なる色に発光する。すなわち２つの半導体発光装置によって２分割された周回光路２には、両側からそれぞれ異なる色（赤および緑）が入射するので色混ざりが良くなる。
【００３６】
図６は、図５に示す導光板の凹部の部分平面図である。
【００３７】
導光板３の凹部１９の半径方向外側面には傾斜面２０，２１が、半径方向内側面には傾斜面２２，２３がそれぞれＶ字状に形成されている。外側面と内側面の中央部は、それぞれ半導体発光装置４側に突出している。かかる構成によって、半導体発光素子１０，１１から半径方向外側および内側に出た光は、傾斜面２０〜２３に当たって、導光板３の周方向の一方側および他方側にそれぞれ反射する。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、導光板の周回光路内に配置された半導体発光装置を有しているので、周回光路の外側に半導体発光装置が配置されず、装置を小型化して汎用性を高めた面発光装置が得られる。
【００３９】
また、乱反射面に、前記半導体発光装置を装入可能な凹部を形成すると、半導体発光装置を凹部に装入するだけで位置決めを行うことができ、発光強度のばらつきが少なくなる。また、外装面となる光取り出し面側には半導体発光装置が突出しないので、破損や断線等が防止され、装置の信頼性が向上する。
【００４０】
また、半導体発光装置を、上面が平面状の表面実装型に形成し、凹部の壁面を、半導体発光装置から取り出された光を、導光板の周方向に反射させるように傾斜させると、凹部および凹部が形成される導光板を小さく形成することができ、装置が小型化することができ、また、光を周方向に反射させるので、周回光路内の光の減衰を防止して、均一に発光させることができる。
【００４１】
また、凹部の壁面に、それぞれ逆側に傾斜した２つの傾斜面を形成すると、半導体発光装置から周回光路の両方向に発光させることができ、発光を均一化することができる。
【００４２】
また、半導体発光装置に複数の半導体発光素子を設けると、装置の大きさを変えずに輝度を増すことができる。
【００４３】
また、複数の前記半導体発光素子をそれぞれ異なる色に発光するように形成し、導光板の周方向に直交する方向に並べて配置すると、半導体発光素子から出て導光板の周方向に向かう光は、他の半導体発光素子に邪魔されないので、色混ざりが良くなり、全体の色度を均一にすることができる。
【００４４】
また、半導体発光装置を複数箇所に配置し、各半導体発光素子を導光板の周方向に並べて配置し、各半導体発光素子を、隣接する他の半導体発光素子とは、それぞれ異なる色に発光させるように形成すると、周回光路の半導体発光装置間の部分には、両側から２色の光が入射するので、光の色混ざりを良くして、全体の色度を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の面発光装置の平面図
【図２】面発光装置の凹部の部分正断面図
【図３】第２の実施の形態の面発光装置の導光板の凹部を示す部分正断面図
【図４】第３の実施の形態の面発光装置の導光板の凹部を示す部分正断面図
【図５】導光板の凹部の部分平面図
【図６】面発光装置の平面図
【符号の説明】
１  面発光装置
２  周回光路
３  導光板
４  半導体発光装置
５  光取り出し面
６  乱反射面
７  外周面
８  内周面
９  凹部
１０  半導体発光素子（赤）
１１  半導体発光素子（緑）
１２  樹脂モールド
１４  基板
１５  凹部
１６  壁面
１７  傾斜面
１８  傾斜面
１９  凹部
２０〜２３  傾斜面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004296311.tif 000006
【図５】
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【図６】
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