(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、（ａ）凹面に放物面を有するトラフ形の第１ミラーと、（ｂ）該第１ミラーの長手方向両端にそれぞれ傾斜して配置されて該第１ミラーの凹面を開放するように一対に設けられた凹面に放物面を有するトラフ形の第２ミラーと、（ｃ）前記第１ミラーの中央に配置されて該第１ミラーの凹面を分断するように設けられた凸面に放物面を有するトラフ形の第３のミラーと、（ｄ）前記トラフ形の第２ミラーにそれぞれ対向して配置された光通信用の２個の発光素子と、（ｅ）該発光素子のそれぞれの位置に配設されて前記トラフ形ミラーに光を反射するように設けられた小さな平面ミラーと、を備えているランプ装置からなることを特徴とする光通信用ランプ装置。
【請求項２】
少なくとも、（ａ）凹面に放物面を有し、該放物面の焦点距離Ａが２.１±０.１ｍｍでありかつトラフの縦横比が１：１.３〜１：１５.７の範囲内にあるトラフ形の第１ミラーと、（ｂ）該第１ミラーの長手方向両端にそれぞれ傾斜して配置されて該トラフ形第１ミラーを左右に分ける中心軸線１Ｃからの距離Ｂが６.７４±０.１ｍｍで前記第１ミラーの内底からの高さＣが０.０±０.１ｍｍである位置に中心が配置されると共に、前記第１ミラーの内底に対する角度Ｄが８０±１度で前記第１ミラーの凹面を開放するようにして一対に配置された、焦点距離Ｅが０.７５±０.０５ｍｍとなる放物面を凹面に有するトラフ形の第２ミラーと、（ｃ）前記トラフ形の第１ミラーの中央で前記第１ミラーの内底からの高さＦが１.０±０.１ｍｍである位置に、該第１ミラーの凹面を分断するように中心が配置されて設けられ、焦点距離Ｇが１.０±０.１ｍｍとなる放物面を凸面に有するトラフ形の第３のミラーと、（ｄ）前記トラフ形の第２ミラーにそれぞれ対向して配置され、前記第１ミラーを左右に分ける中心軸線１Ｃからの距離Ｈが６.３５±０.１ｍｍで、活性層が前記第１ミラーの内底からの高さＡに位置するようにそれぞれ配設された光通信用の２個の発光素子と、（ｅ）該発光素子のそれぞれの位置に配設されて前記トラフ形ミラーに光を反射するように設けられた小さな平面ミラーと、を備えているランプ装置からなることを特徴とする光通信用ランプ装置。
【請求項３】
前記ランプ装置が、凹面を有する前記第１ミラーと凹面を有する一対の前記第２ミラーによって形成される角形リング状の開口縁部に配設される長幅Ｊが１３.４±１ｍｍで短幅Ｋが８.８±０.５ｍｍである楕円形の開口部を有すると共に厚さＩが０.１〜５ｍｍであるリードフレームを備えていることを特徴とする請求項２記載の光通信用ランプ装置。
【請求項４】
前記ランプ装置が、前記焦点距離Ａと前記距離Ｂと前記高さＣと前記焦点距離Ｅと前記距離Ｈの各寸法が、一定の比率で拡大または縮小された寸法を各対応部分の寸法として有する相似形のランプ装置であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光通信用ランプ装置。
【請求項５】
前記ランプ装置が、前記高さＦと前記焦点距離Ｇの各寸法が一定の比率で拡大または縮小された寸法を各対応部分の寸法として有する相似形のランプ装置であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の光通信用ランプ装置。
【請求項６】
前記ランプ装置が、前記長幅Ｊと前記短幅Ｋと前記厚さＩの各寸法が一定の比率で拡大または縮小された寸法を各対応部分の寸法として有する相似形のリードフレームを備えるランプ装置であることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の光通信用ランプ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の光通信用ランプ装置を用いたことを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放物面トラフ型ミラーを有する光通信用のランプ装置に関し、特に、直線上に配置されている光通信用の受信装置に対して光通信用の光信号を発するためのランプ装置およびそのランプ装置を用いた光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より例えば図１０に示すように、室内におけるローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、壁に向かって配置されたランゲッジ・ラボラトリ（ＬＬ）学習施設、パチンコなどの遊戯施設、スーパー・マーケットのキャッシュ・レジスターなどにおいて、左右数ｍの直線上に配置された電気通信用受発信装置１１１、１１２、１１３、１１４と受発信装置１１０間においてデーターのやり取りを行う場合には、専用の配線１２１、１２２を用いて行われていた。
【０００３】
しかしながら、前記受発信装置１１１、１１２、１１３、１１４の配置替えや、新規な受発信装置１１５、１１６、１１７の設置を行う場合には、天井１３１や壁１３２や床１３３などの配線工事も同時に行わなければならず、多くの費用と時間がかかっていた。また、複雑な配線作業を複数の受発信装置について行わなければならないため、多くの労力がかかっていた。
【０００４】
一方、赤外線による光通信を利用すると、図１１に示すように、データを空間に送ることができるため、前記の専用の配線１２１、１２２は不要になる。
従来の光通信用の前記受発信装置１１０としては、左右の広範囲に光を放出するために、図１２に示すような発光素子４を備えるランプ５１１を、図１３のように複数個角度を変えて組み合わせて配置したランプ装置６１１を用いていた。しかし、この場合、配光パターンを示す図１４のように、領域４２において配光パターン７１１は水平方向を広くできても鉛直方向８１１に広がる不要な光を抑制できず、電力が無駄に使われるという問題があった。
【０００５】
そのため、本発明者は、先に、図１５に示すような凹面に反射面を有するトラフ形の主ミラー８１とこの主ミラー８１の両端にそれぞれ傾斜して配置されて当該主ミラー８１の凹面を開放するように設けられた平面ミラー８２と、これら平面ミラー８２にそれぞれ対向して設置されて前記平面ミラー８２に発光素子４からの光を反射するように設けられた深い皿形の小ミラー８３とを備えた光通信用ランプ装置に係る発明を提案した（特開平１０−７０５１１号）。なお、図において、発光素子４は取付けのために設けた桟橋１０の一部を切り欠いて示している。６は角形リング状をなすリードフレームであり、１１は光を取り出すための窓である。
【０００６】
図１８の配光分布図は上記の従来発明の効果を示すもので、光源から４ｍ先方における水平方向±１０ｍ、鉛直方向±１０ｍの領域４２における配光分布を示す図である。配光分布測定は、２０ｃｍ間隔で行われ、合計10,000点の測定点からなっている。光量が十分あり、通信が可能な領域（黒色部分）４０は水平方向に±７ｍ、鉛直方向に±０．２５ｍの範囲である。すなわち、このランプ装置により、光源から４ｍ先方の直線上にして左右それぞれ約７ｍの範囲内に光を放出することができたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の配光分布図における水平方向±７ｍの範囲外の配光分布を見ると、光量が不十分であるため通信が不安定な領域（斜線部分）４１は鉛直方向±２ｍに広がっている。前記配光分布を詳細に調査したところ、この不安定な領域４１の広がりを生んでいる原因は、平面ミラー８２に反射した光の一部８４にあり（図１５）、この反射光８４は小ミラー８３から平面ミラー８２の側方部分に投射された光によるもので、ノイズの原因になっていた。換言すると、トラフ形の主ミラーを有する前記従来発明においては、鉛直方向には無駄な光が漏れて広がっており、４ｍ先方の水平方向には±７ｍまでしか光を飛ばすことができないという問題があった。また、この従来発明では、リードフレーム６の桟橋１０に彫り込んで製した深い皿状の小ミラー８３内に発光素子４を取り付けて、このランプ装置における鉛直方向の光の散乱を抑えるようにしているので、作製に手間がかかるという問題もあった。
【０００８】
また、広範囲な水平方向の光パターンを実現し、遠くの距離まで光を飛ばすために、前記のように、ランプを複数個組み合わせたものは従来から見られるが、前記の従来発明にあっても、前記トラフ形主ミラーを有するランプ装置を複数個使用しなければならず、組立の手間がかかり、システムが大きくなり、費用もかかるという問題があった。すなわち、現状では、４ｍ先方の直線上にして左右それぞれ約１０ｍというさらに広い範囲において通信したいという市場の新しい要求にはそのまま対応できないという問題があった。
【０００９】
上記の状況に鑑み、本発明の目的とするところは、１個の光通信用ランプ装置において、配光パターンにおける水平方向の両端部で起こる鉛直方向への光の漏れを防ぎ、例えば、４ｍ先方において両側１０ｍというような水平方向に拡大された広い範囲での光通信が可能で、またさらには、このような広い水平方向範囲において光量不足部をなくしたランプ装置の提供、および、上記ランプ装置を利用した経済性の高い光通信システムの提供にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、かかる課題を解決するために鋭意研究したところ、図１５に示す従来型ランプ装置においては、その平面ミラーの角度を変えると反射光は広範囲に広がるが、中心の光の強度が弱くなり、直線上で一様な光強度を得ることができず、光をさらに水平方向に広げて連続性のある直線状の光を得るには限界があることがわかった。そのため、さらに、ミラー形状の変更を行ない、さらに新たな補助ミラーを追加し、これらを組み合わせることにより、直線状光ビームの更なる広範囲化が可能になることを見出して本発明に至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、第１に、少なくとも、凹面に放物面を有するトラフ形の第１ミラーと、この第１ミラーの長手方向両端にそれぞれ傾斜して配置されて該第１ミラーの凹面を開放するように一対に設けられた凹面に放物面を有するトラフ形の第２ミラーと、該トラフ形の第２ミラーにそれぞれ対向して配置された光通信用の２個の発光素子と、該発光素子のそれぞれの位置に配設されて前記の各トラフ形のミラーに光を反射するように設けられた小さな平面ミラーとを備えているランプ装置からなる光通信用ランプ装置であり、第２に、前記ランプ装置が、前記第１ミラーの中央に配置されて該第１ミラーの凹面を分断するように設けられた凸面に放物面を有するトラフ形の第３のミラーを備えている前記第１記載の光通信用ランプ装置であり、また、本発明は、第３に、少なくとも、凹面に放物面を有し、該放物面の焦点距離Ａが２．１±０．１ｍｍでありかつトラフの縦横比が１：１．３〜１：１５．７の範囲内となるトラフ形の第１ミラーと、該トラフ形の第１ミラーを左右に分ける中心軸線１Ｃからの距離Ｂが６．７４±０．１ｍｍで前記第１ミラーの内底からの高さＣが０．０±０．１ｍｍである位置に中心が配置されると共に、前記第１ミラーの内底に対する角度Ｄが８０±１度で前記第１ミラーの凹面を開放するようにして一対に配置された、焦点距離Ｅが０．７５±０．０５ｍｍとなる放物面を凹面に有するトラフ形の第２のミラーと、前記第１ミラーを左右に分ける中心軸線１Ｃからの距離Ｈが６．３５±０．１ｍｍで、活性層が前記第１ミラーの内底からの高さＡに位置するようにそれぞれ配設された光通信用の２個の発光素子と、該発光素子の位置にそれぞれ配置されると共に前記トラフ形ミラーに光を反射するように設けられた小さな平面ミラーとを備えているランプ装置からなる光通信のランプ装置であり、第４に、前記ランプ装置が、前記トラフ形の第１ミラーの中央で前記第１ミラーの内底からの高さＦが１．０±０．１ｍｍである位置に、第１ミラーの凹面を分断するように中心が配置された、焦点距離Ｇが１．０±０．１ｍｍとなる放物面を凸面に有するトラフ形の第３のミラーを備えている前記第３に記載の光通信用ランプ装置であり、さらに、本発明は、第５に、前記ランプ装置が、凹面を有する前記第１ミラーと凹面を有する一対の前記第２ミラーによって形成される角形リング状の開口縁部に配設される長幅Ｊが１３．４±１ｍｍで短幅Ｋが８．８±０．５ｍｍである楕円形の開口部を有すると共に厚さＩが０．１〜５ｍｍであるリードフレームを備えている前記第３または第４に記載の光通信用のランプ装置であり、第６に、前記ランプ装置が、前記焦点距離Ａと前記距離Ｂと前記高さＣと前記焦点距離Ｅと前記距離Ｈの各寸法が、一定の比率で拡大または縮小された寸法を各対応部分の寸法として有する相似形のランプ装置である前記第３〜第５のいずれかに記載の光通信用ランプ装置であり、第７に、前記ランプ装置が、前記高さＦと前記焦点距離Ｇの各寸法が一定の比率で拡大または縮小された寸法を各対応部分の寸法として有する相似形のランプ装置である前記第３〜第６のいずれかに記載の光通信用ランプ装置であり、さらに、第８に、前記ランプ装置が、前記長幅Ｊと前記短���Ｋと前記厚さＩの各寸法が一定の比率で拡大または縮小された寸法を各対応部分の寸法として有する相似形のリードフレームを備えるランプ装置である前記第３〜第７のいずれかに記載の光通信用ランプ装置であり、そして、第９に、前記第１〜第８のいずれかに記載の光通信用ランプ装置を用いたことを特徴とする光通信システムである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の光通信用ランプ装置は、実施例１を示す図１のように（以下、実質的に同一部材または同一相当部材については、従来技術の場合を含めて同一符号を用いて説明する）、放物面をなす凹面によるトラフ形の第１ミラー１の両端に、それぞれ傾斜した一対の放物面をなす凹面に形成したトラフ形の第２のミラー２とが組み合わせることにより一体のミラー装置に形成し、該ミラー装置の全縁をリードフレーム６で支持し、該リードフレーム６の第１のミラー１の長手方向両端側の背面に小さい平面ミラー８を設け、該平面ミラー８の中心にＬＥＤ発光素子４を配してなるものである。
【００１３】
ＬＥＤ発光素子４は、光源となるその活性層（発光層）が、前記第１ミラー１と第２ミラー２の焦点位置になるように配置されており、この活性層からの光は、第１のミラー１に反射し、平行に、垂直方向に散乱することなく水平方向に投光されると共に、第２のミラー２に反射し、垂直方向に散乱することなく水平方向に広がりをもって投射されることにより、特に水平方向の両端で起こる鉛直方向への光の漏れを防ぎ、かつ広範囲な水平方向の配光パターンを得ることができる。
【００１４】
また、本発明の光通信用ランプ装置３０は、好ましくは、実施例２を示す図７のように、実施例１の場合のトラフ形の第１のミラー１と第２のミラー２に加えて、前記第１ミラー１の中央に、放物面をなす凸面に形成した第３のミラー３を設ける。この第３のミラー３は、長手方向の第１ミラー１を分断するように配置され、両端部の第２ミラー２からの反射光を水平方向中心部に投光させることにより、配光パターンの中心部の光量不足を補うことができる。
【００１５】
放物面のトラフ形ミラーを有する光通信用のランプ装置において、発光素子から放出された光には大きく分けて２通りの進み方がある。
発光素子４から放出された光には、図１のランプ装置の正面断面模式図を示す図３のように、第１ミラー１に反射して外へ飛び出す第１の経路７１、７４と、傾斜した第２ミラー２に反射して外へ飛び出す第２の経路７２がある。まず、第１の経路における鉛直方向への光の広がりを抑えるために、図１のランプ装置の側面断面模式図を示す図４のように、ＬＥＤなどの発光素子４を、凹面が放物面のトラフ形になる第１ミラーの焦点位置におくことにより、光が平行な光線になるようにする。
【００１６】
次に、水平方向に光を広げるために設置した第２ミラーの反射を経由する光の第２の経路における鉛直方向への光の広がりを抑えるために、図１のａ−ａ線に沿う断面を示す図２に示すように、ＬＥＤなどの発光素子４を、トラフ形の第１ミラー１の焦点距離Ａにおくと共に、凹面が放物面のトラフ形になる第２ミラー２の焦点位置Ｅにおくことにより、光が水平方向に平行な光線になるようにする。
【００１７】
さらに、第１ミラー１に図７のランプ装置の正面断面模式図を示す図９のように、凸面が放物面のトラフ形の第３ミラー３を、第１ミラー１の中央に置くことにより、第１ミラー１で反射する光の方向を調節し、配光パターンの中央部での光量不足を補うことができる。
【００１８】
さらに詳しく説明すると、図１のランプ装置のａ−ａ線に沿う断面を示す図２のように、焦点距離Ａが２．１±０．１ｍｍとなるような凹面が放物面の、やや長手のトラフ形の第１ミラー１の長手方向両端に、この第１ミラーを左右に分ける中心軸線１Ｃからの距離Ｂが６．７４±０．１ｍｍである左右対称位置にそれぞれ、中心が配置されるとともに、前記第１ミラー１の内底に対する角度Ｄを、８０±１度に傾けて、焦点距離Ｅが０．７５±０．０５ｍｍとなる凹面が放物面のトラフ形の第２ミラー２をそれぞれ配置する。前記トラフ形の第１ミラーのトラフの縦横比は１：１．３〜１：１５．７の範囲内において適宜選定が可能である。この縦横比が１：１．３より短い場合は水平方向±５．５ｍ付近の位置で光が弱くなり、一方、１：１５．７より長い場合は、中央の位置付近で光が弱くなり、いずれの場合も好ましくない。
【００１９】
さらに、トラフ形の第３ミラー３を設ける場合は、図７のランプ装置のａ−ａ線に沿う断面図を示す図８のように、焦点距離Ｇが１．０±０．１ｍｍとなるような凸面が放物面のトラフ形の第３ミラー３を、第１ミラー１の中心軸線１Ｃ上でかつ第１ミラー１の内底からの高さＦ（この場合焦点距離Ｇに同じ）が１．０±０．１ｍｍである位置に配置する。
【００２０】
さらに、ＬＥＤなどの発光素子４からの光を、前述した第１ミラー１、第２ミラー２および第３ミラー３に導くために、図２および図８に示すように、リードフレーム６の第２ミラー２を臨む部分に小さな平面ミラー８を設ける。すなわち、放物面トラフ形の第１ミラー１の中心軸線１Ｃから左右の距離Ｈが６．３５±０．１ｍｍであり、第１ミラー１の内底からの高さＭが２．２±０．０５ｍｍである位置に、小さな平面ミラー８を設置する。
【００２１】
さらに、図１のランプ装置の部分側面断面図を示す図５のように、活性層２０の高さＬが０．１±０．０３ｍｍであるＬＥＤなどの発光素子４を前記小さな平面ミラー８の中心部分１Ｂに接着する。
以上の方法により、発光素子４の活性層２０を、トラフ形の第１ミラー１の焦点距離Ａおよびトラフ形の第２ミラー２の焦点距離Ｅに設置したランプ装置３０を作製することができる。
【００２２】
加えて、図１および図７のランプ装置においては、各ミラーで反射した光が遮られずに外部空間に出られるよう、リードフレーム６として、図６のリードフレームの背面斜視図に示されるように、大きな楕円形の開口部５を有するほぼ角形リング状のものを用いる。なお、このリードフレーム６は、楕円形の開口部５の長幅Ｊが１３．４±１ｍｍで短幅Ｋが８．８±０．５ｍｍであり、厚さＩは０．１〜５ｍｍ、好ましくは０．５〜３ｍｍである。
【００２３】
リードフレームの厚さＩを上記のように選定することが好ましい理由は、次ぎの通りである。
（１）リードフレームの厚さが５ｍｍを越える場合、リードフレームの側面に光が当り、特に水平方向の光の広がりを遮ることになる。
（２）リードフレームの厚さが０．１ｍｍを下回る場合、リードフレームの断面積が狭くなるため、動作中のチップで発生した熱を早く外に伝えることができなくなる。さらに、ミラー装置の重みを支えきれず、撓んでしまいランプの取付けができなくなるばかりか、長時間の使用によってリードフレームの根元が折れることも予想される。
（３）リードフレームの側面による遮光性、熱伝導性、機械的強度を考慮すると、リードフレームの厚さは０．５ｍｍから３ｍｍまでが好ましい範囲といえる。
【００２４】
前記のように構成された本発明のランプ装置の構成は、前記第１ミラー１の焦点距離Ａ、前記第２ミラー２の配置位置を示す距離Ｂと高さＣ、該第２ミラー２の焦点距離Ｅおよび前記発光素子４の配置位置を示す距離Ｈの各寸法を、一定比率で拡大または縮小した相似形の装置においても適用されるものであり、同一の作用効果を付与する。
また、前記の第３ミラー３を備える本発明のランプ装置にあっても、該第３ミラー３の焦点距離Ｇおよび配置位置を示す高さＦの各寸法が一定比率で拡大または縮小した相似形の装置においても適用されるものであり、同一の作用効果を付与する。
さらに、前記リードフレームを備える本発明のランプ装置は、前記長幅Ｊと前記短幅Ｋの開口部を有し、厚さがＩのリードフレームの各寸法が、一定比率で拡大または縮小された相似形のリードフレームを備えるランプ装置にも適用されるものであり、同一の作用効果を付与する。
【００２５】
【実施例１】
以下に本発明の実施例１について、添付の図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施例１による光通信用のランプ装置を示す斜視図であり、図２は、図１のａ−ａ線に沿う断面図である。
図１において、ランプ装置３０は、凹面に放物面を有するトラフ形第１ミラー１の長手方向の両端部を凹面に放物面を有するトラフ形の第２のミラー２で斜めに塞ぎ、両ミラーで形成される四角リング状の全開口縁部を、大きな楕円形の開口部５を有する厚みのあるリードフレーム６で縁取りするように支持し、さらに、透明板で形成された平らな窓１１で補強したものとしてある。
【００２６】
トラフ形の第２のミラー２を臨むリードフレーム６部分には張出し部すなわち桟橋１０を設け、その桟橋１０の背面（ミラー側）には小さな平面ミラー８を設け、この小さな平面ミラー８の中心に、光源であるＬＥＤ発光素子４を前記第２のミラー２に向けて配置すると共に、隣合う桟橋１０間には配線９を配するようにしてある。
【００２７】
図２の断面図により、光源となるＬＥＤ発光素子４の取付け位置についてさらに説明する。まず、放物面ミラーの焦点距離に無指向性の光源を置くとミラーから反射した光の進み方が平行となることを利用し、鉛直方向の光の広がりを押さえる目的で、凹面に放物面を有するトラフ形の第１ミラー１の焦点距離Ａに、活性層（発光層）が位置するように、ＬＥＤ発光素子４を取り付ける。すなわち、焦点距離Ａに位置する発光素子４からの放出光のうち、図３に示したような第１ミラー１に反射して外に飛び出す第１の経路７１、７４の光は、図４のように平行な光線となるので、散乱が抑えられる。
【００２８】
さらに説明すると、光源から４ｍ先方における水平方向±７ｍを超える距離においても、鉛直方向の光の広がりを押さえるため、図２に示すように、放物面を有するトラフ形第１ミラー１の中心軸線１Ｃから、両端側への距離Ｈに、前記ＬＥＤ発光素子４を一対に配置し、中心軸線１Ｃからの距離Ｂ、第１ミラーの内底からの高さＣの位置に、放物面を有するトラフ形の第２ミラー２の中心を位置するように角度Ｄをもって、第２ミラー２をそれぞれ配置する。これにより、図３に示したような第２ミラー２に反射して外に飛び出す第２の経路７２の光は、水平方向の広がりを持つ平行な光線となり、散乱が抑えられる。
【００２９】
これらトラフ形ミラーに光を多く当てるために、小さな平面ミラー８をリードフレーム６の第２ミラー２の両端部をそれぞれ臨む位置に一対に設ける。すなわち平面ミラー８は、図２および図５に示すように、トラフ形の第１ミラー１の焦点距離Ａの位置にＬＥＤ発光素子４の活性層２０の高さＬを加えた高さＭの、左右の距離Ｈのそれぞれに配置する。なお、この小さな平面ミラー８は、リードフレーム６の一部を研磨や研磨されたパンチで押し潰すなどによって作成する。なお、前記ＬＥＤ発光素子４は、小さな平面ミラー８の中央１Ｂに接着し、通電ができるように配線９をしておく。
【００３０】
リードフレーム６は、図６の背面図にも示したように、厚さをＩとし、放物面を有するトラフ形の第１ミラー１並びに第２ミラー２からの光を遮ることのないように、長幅Ｊ、短幅Ｋの楕円形の開口部５を設ける。開口部５の両端には、ＬＥＤ発光素子４の取付け、および配線９のための小さな桟橋１０が作られるが、長さ、幅ともに０．６ｍｍ程度であるため、配光パターンが乱れることはない。
【００３１】
さらに楕円形の開口部５には、図１と図２に示されるように、厚さＴが１ｍｍの透明で平らな窓１１を取り付ける。この窓は、リードフレーム６を、ミラー装置と平らな窓１１とで挟み込むことになるため、結果として、リードフレーム６がミラー装置を支える構造を、補強していることになる。なお、この平らな窓１１を取り付けたことによる配光パターンへの影響はない。
【００３２】
本発明の実施例１について、さらに具体的に説明する。まず、リードフレーム６は、厚さ１．０ｍｍ、長幅１７ｍｍ、短幅１５ｍｍの銅板を用いて、幅１ｍｍの２個のリード７を、長さ５ｍｍ飛び出すような形状にした。
さらに、リードフレーム６には、長幅Ｊが１３．４ｍｍ、短幅Ｋが８．８ｍｍの楕円形の開口部５を設け、開口部５の長幅方向の両端には、ＬＥＤ発光素子４の取付けと配線９の施工のため、先端が直径０．６ｍｍの円形状の小さな桟橋１０を２．０ｍｍの中心間隔をあけて、それぞれ飛び出させた。
桟橋１０の間隔は配線９を施すことが可能であれば、どのような距離でも構わないが、ＬＥＤ発光素子４を取り付けるための桟橋１０は、リードフレーム６の長幅Ｊ方向の中心軸線上に設定する。
【００３３】
さらに、ＬＥＤ発光素子４を取り付けるためのリードフレーム６の両端に張出した桟橋１０において、リードフレーム６の中心軸線、すなわち、第１ミラー１（トラフの縦横比１：１．６５）の中心軸線１Ｃからの距離Ｈが６．３５ｍｍの左右位置において研磨し、直径０．６ｍｍの円形平面ミラー８を形成した。従って、このリードフレーム６は、図６に示すように、３つの部分から成り立っている。第１の部分１２は、第１のＬＥＤ発光素子を取り付けるための小さな平面ミラー８を形成した桟橋１０とリード７を含む部分であり、第２の部分１３は、第１のＬＥＤ発光素子４に配線９を施すための桟橋１０と、第２のＬＥＤ発光素子４を取り付けるための小さな平面ミラー８を形成した桟橋１０を含む部分であり、第３の部分１４は、第２のＬＥＤ発光素子４に配線９を施すための桟橋１０と、リード７を含む部分から成り立っている。さらに、各種の装置に容易にネジで固定できるように、直径２．３ｍｍの穴に相当する切欠き１５を２つ設けた。
【００３４】
そして、リードフレーム６には、光を反射させる目的で、下地厚さ1μｍのニ ッケルメッキ、その上に、厚さ2μｍの銀めっきを全面に施して使用した。
また、ＬＥＤ発光素子４には、発光波長８８０ｎｍ、応答周波数が１２ＭＨｚ、光出力が直流２０ｍＡで４ｍｗの、赤外発光ダイオードを２個用いた。ＬＥＤ発光素子４の寸法は、図示を省略したが、１辺が３７０μｍの角形で、高さ１６０μｍであり、ＬＥＤ発光素子４の上部に、直径１４０μｍの金電極が付いており、直径３０μｍの金線にて配線９を施してある。
【００３５】
また、ＬＥＤ発光素子４の発光位置である活性層２０の高さＬは、ＬＥＤ発光素子４の底面から０．１ｍｍの距離である。
図２で示した各寸法は、Ａ＝２．１±０．１ｍｍ、Ｂ＝６．７４±０．１ｍｍ、Ｃ＝０．０±０．１ｍｍ、Ｄ＝８０±１度、Ｅ＝０．７５±０．０５ｍｍ、Ｈ＝６．３５±０．１ｍｍとなるようにして、図１に示すランプ装置３０を作製した。
【００３６】
以上の構成のランプ装置の作製手順は次ぎのようにした。
第１ミラー１に相似形で、放物面トラフ両端の所定の位置を、所定の角度で第２ミラー２に相似形な放物面トラフで切り取った形の、凹型の金型（図示略）と、平らな窓１１を形成するための、凹型の金型（図示略）との間に、ＬＥＤ発光素子４が取り付けられたリードフレーム６を、ＬＥＤ発光素子４がトラフ型ミラー２に向くように挟み込み、この金型の一部に開口したゲートから、透明エポキシ樹脂を注入し、所定の温度と時間とで硬化させた後、これらを金型から取り出した。第１および第２ミラーは、金型から取り出した樹脂部分に、銀を蒸着する方法によって作成した。さらに、これらのミラー面に傷が付かないように、アクリル樹脂をスプレーによりコーティングした。
なお、銀を蒸着する際、リードフレーム６とミラー界面とで、電気的なショートが起こらないように、リードフレーム６から間隔０．１ｍｍの距離までマスクを施し、銀が蒸着されない部分を設けた。
【００３７】
作製した図１のランプ装置３０について配光パターンを測定したところ、図１６に示す配光分布図が得られた。なお図１６は、ランプ装置の４ｍ先方における水平方向±１０ｍ、鉛直方向±１０ｍの領域４２における配光分布を示している。配光パターンの両端部に光量不足領域（斜線部分）４１が粗く分布しているが、光量が十分あって通信が可能な領域（黒色部分）４０は水平方向に±１０ｍ、鉛直方向に±０．２５ｍの範囲に及んでいる。しかし、ランプ装置正面である水平方向=０ｍ、鉛直方向=０ｍ付近の配光分布を見ると、±４ｍに比べ若干光が弱くなっている。従ってこの実施例１のランプ装置では、水平方向±１０ｍの範囲でほぼ通信可能であるが、送信装置の正面に受光装置を設置しないか、もしくは感度の高い受光装置を設置するなど、使用条件に配慮することが望ましい。
【００３８】
【実施例２】
以下に本発明の実施例２について、添付の図面を参照して説明する。
図７は、本発明の実施例２による光通信用のランプ装置を示す斜視図であり、図８は、図７のａ−ａ線に沿う断面図である。
図７において、ランプ装置３０は、実施例１の第１ミラー１および第２ミラー２に加え、第１ミラー１の中央で前記第１ミラー１の凹面を分断するように凸面に放物面を有するトラフ形の第３ミラー３を配置したものとしてある。
【００３９】
第３ミラー３は、図３で示すようにこのような第３ミラーを有しない場合の発光素子４からの光が第１ミラー１の中央１Ｃより外側で反射して外へ飛びだす経路７４を遮る作用をする。従って、第１ミラー１に図９の水平方向断面概略図に示すような凸面が放物面のトラフ形の第３ミラー３を第１ミラー１の中央部１Ｃに所定の高さに置くことで、第１ミラー１に入射する光の一部の方向を第３の経路７３をとるように調節し、配光パターンの中心部での光量不足を補うことができるものである。
なお、後記のように、第３ミラー３の焦点距離Ｇは１．０±０．１ｍｍ、設置高さＦは第１ミラー１の内底から１．０±０．１ｍｍとするのが望ましい。
【００４０】
図８を用いて、発光素子４の取付け位置について更に詳しく説明する。まず、凹面に放物面を有するトラフ形第１ミラーの焦点距離Ａに、活性層２０が位置するように、光源であるＬＥＤの発光素子４を取り付ける。更に、光源から４ｍ先方における水平方向±１０ｍにおいても光を直線状に広げるため、放物面を有するトラフ形第１ミラー１の中心軸線１Ｃから、各端の距離Ｈに、前記のＬＥＤ発光素子４を配置し、その真下位置すなわち、中心軸線１Ｃからの距離Ｂ、第１ミラーの内底からの高さＣの位置に、放物面を有するトラフ形の第２ミラー２の中心を位置するように角度Ｄを傾けて、ミラー２をそれぞれ配置する。さらに光の進む方向を調整することによってランプ装置正面での光量不足を補うため、凸面に放物面を有するトラフ形の第３ミラー３を、第１ミラー１中央部１Ｃの高さＦの位置に置く。
【００４１】
これらトラフ型ミラーに光を多く当てるために、図５に示すように、小さな平面ミラー８を、トラフ形第１ミラー１の焦点距離ＡにＬＥＤ発光素子４の活性層２０高さＬを加えた高さＭ、左右の距離Ｈのそれぞれに配置する。なお、小さな平面ミラー８は、リードフレーム６の一部を研磨や研磨されたパンチで押し潰すどによって作成する。また、ＬＥＤ発光素子４は、小さな平面ミラー８の中央部１Ｂに接着し、通電ができるように配線９をしておく。
【００４２】
図８で示した各寸法、Ａ＝２．１±０．１ｍｍ、Ｂ＝６．７４±０．１ｍｍ、Ｃ＝０．０±０．１ｍｍ、Ｄ＝８０±１度、Ｅ＝０．７５±０．０５ｍｍ、Ｆ＝１．０±０．１ｍｍ、Ｇ＝１．０±０．１ｍｍ、Ｈ＝６．３５±０．１ｍｍとなるようにして、図７に示すランプ装置３０を作製した。
【００４３】
前記のランプ装置３０の作製手順は、次ぎの通りである。リードフレーム６や、ＬＥＤ発光素子４は、実施例１と同じものを用いた。
第１ミラー１に相似形の、放物面トラフ両端の所定の位置を所定の角度で第２ミラー２に相似形な放物面トラフで切り取り、第１ミラー中央部の所定の位置を第３ミラー３に相似形な放物面トラフで切り取った形の、凹型の金型（図示略）と、平らな窓１１を形成するための、凹型の金型（図示略）との間に、ＬＥＤ発光素子４が取り付けられたリードフレーム６を、ＬＥＤ発光素子４がトラフ型ミラー２に向くように挟み込み、この金型の一部に開口したゲートから、透明エポキシ樹脂を注入し、所定の温度と時間とで硬化させた後、これらを金型から取り出した。第１、第２および第３ミラーは、金型から取り出した樹脂部分に、銀を蒸着する方法によって作成した。さらに、これらのミラー面に傷が付かない様に、アクリル樹脂をスプレーによりコーティングした。
なお、銀を蒸着する際、リードフレーム６とミラー界面とで、電気的なショートが起こらない様に、リードフレーム６から間隔０．１ｍｍの距離までマスクを施し、銀が蒸着されない部分を設けた。
【００４４】
その配光パターンを測定したところ、図１７に示す配光分布が得られた。なお図１７は、ランプ装置から４ｍ先方における水平方向±１０ｍ、鉛直方向±１０ｍの領域４２における配光分布を示している。配光パターンの両端部における光量不足領域（斜線部分）４１は縮小され、光量が十分あって通信が可能な領域（黒色部分）４０は水平方向に±１０ｍ、鉛直方向に±０．２５ｍの範囲に及んでおり、通信可能な領域はランプ装置正面である水平方向=０ｍ、鉛直方向=０ｍ付近も含めて、水平方向±１０ｍの直線上にほぼ一様に分布している。
【００４５】
以上のように、従来の場合、複数個のランプを組み合わせて使用していたが、本発明によると、一つのランプ装置３０で、４ｍ先方の左右それぞれ約１０ｍの広い範囲の水平な光を飛ばすことができた。
【００４６】
本発明では、第２ミラーの形状を、従来の平面ミラー８２からトラフ形の第２ミラー２に変更し、発光素子４を傾斜したトラフ型のミラー２の焦点距離付近に位置させるようにしたため、発光素子のどの角度から飛び出す光もほぼ平行光になり、外に広がるノイズ光を小さくできた。そのため、リードフレーム６に深い皿形の小ミラー８３を作る必要がなくなり、小さな平面ミラー８の加工をするだけでよくなり、製作が容易になった。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、反射ミラーならびにリードフレームを、所定の形状、サイズ、位置、角度で組み合わせることによって、一個のランプ装置であっても、４ｍ先方の左右それぞれ約１０ｍの水平距離について、直線上の送信が可能になるという、大きな効果が得られることになる。
また、本発明によるランプ装置は、複数個のランプを組み合わせることがなく、有用な配光パターンと光出力が得られるため、コンパクトな装置が得られるという大きな効果がある。
さらに、上記の本発明のランプ装置を使用し、従来の手法で配置することにより、４ｍ先方の左右それぞれ約１０ｍの水平距離について光通信を可能とするコンパクトで経済性の高い光通信システムが得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１によるランプ装置の斜視図である。
【図２】図１のａ−ａ線に沿う断面図である。
【図３】図１のランプ装置の正面断面模式図である。
【図４】図１のランプ装置の側面断面模式図である。
【図５】図１のランプ装置の部分側面断面図である。
【図６】図１のランプ装置におけるリードフレームの背面斜視図である。
【図７】本発明の実施例２によるランプ装置の斜視図である。
【図８】図７のａ−ａ線に沿う断面図である。
【図９】図７のランプ装置の正面断面模式図である。
【図１０】従来の電気通信による受発信設備を示す斜視図である。
【図１１】従来の光通信による受発信設備を示す斜視図である。
【図１２】図１１の受発信設備における発光素子によるランプ装置を示す斜視図である。
【図１３】図１１の受発信設備におけるランプ装置の配置例を示す斜視図である。
【図１４】図１３のランプ装置の配置例における配光パターンを示す斜視図である。
【図１５】従来例による光通信用ランプ装置の斜視図である。
【図１６】図１のランプ装置における配光分布図である。
【図１７】図７のランプ装置における配光分布図である。
【図１８】図１５のランプ装置における配光分布図である。
【符号の説明】
１      トラフ形の第１ミラー
２      トラフ形の第２ミラー
３      トラフ形の第３ミラー
４      発光素子
５      開口部
６      リードフレーム
７      リード
８      小さな平面ミラー
９      配線
１０      桟橋
１１      窓
１２      第１の部分
１３      第２の部分
１４      第３の部分
１５      切欠き
２０      活性層
３０      ランプ装置
４０      領域
４１      領域
４２      領域
７１      第１の経路
７２      第２の経路
７３      第３の経路
７４      第１の経路
１Ｃ      中心軸線
１Ｂ      中心軸線
【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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