JP6735072B2 - Led光源装置およびプロジェクター - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1では、図20に示す光学構成のプロジェクターが提案されている。符号10Rは赤色光用のLEDであり、符号10Gは緑色光用のLEDであり、符号10Bは青色光用のLEDであり、各LEDからの光はコリメーターレンズ12により平行化された後、各液晶ライトバルブ100に入射し、変調され、ダイクロイックプリズム14に入射する。ダイクロイックプリズム14で合成された光は、ズームリング17を有する投射レンズ16からスクリーンに投射される。
第2の発明は、第1の発明において、前記配線層の上層として反射層として機能する第二の絶縁層が、前記配線層を露出させる露出部を残すように形成されていることを特徴とする。
第3の発明は、第2の発明において、前記第二の導電層が、銀ペーストを印刷し、加熱して形成されること、前記第二の絶縁層が、ナノ粒子化されたSiO2及び白色無機顔料を含む液材を塗布し、160〜250℃で加熱してなる多孔質の無機系白色絶縁層により構成されることを特徴とする。
第4の発明は、第2または3の発明において、前記マイクロリフレクターの上部開口が、底部開口に対し70〜85°で拡径されており、底部開口と上部開口との距離が4〜8mmであることを特徴とする。
第5の発明は、第4の発明において、前記マイクロリフレクターが千鳥配置されていることを特徴とする。
第6の発明は、第2ないし5のいずれかの発明において、配光角度が30度以下であり、全光束値が500ルーメン以上であり、かつ、プロジェクター用であることを特徴とする。
第8の発明は、第7の発明において、前記リフレクターブロックが一体成形された樹脂材料により構成され、前記マイクロリフレクターの内周面に、金属材料からなる反射層が形成されていることを特徴とする。
第9の発明は、第7の発明において、前記リフレクターブロックの心材に金属、外周部に樹脂が一体成形され、前記マイクロリフレクターの内周面に、金属材料からなる反射層が形成されていることを特徴とする。
第10の発明は、第6ないし9のいずれかの発明において、前記マイクロリフレクターが、上部開口と、前記LEDチップが近傍に配置される底部開口と、反射面とを備え、前記反射面が、底部開口側に位置し、前記LEDチップからの照射光を中心軸側に集光するよう作用する第一の内周面と、第一の内周面よりも上部開口側に位置し且つ中心軸に対する角度が狭い第二の内周面と、第二の内周面よりも上部開口側に位置し且つ中心軸に対する角度が狭い第三の内周面とを備えて構成されることを特徴とする。
第11の発明は、第10の発明において、前記各内周面の断面形状が、直線状であることを特徴とする。
第12の発明は、赤色光用LED光源装置と、前記赤色光用LED光源装置から射出される光を変調する赤色光用透過型液晶パネルと、緑色光用LED光源装置と、前記緑色光用LED光源装置から射出される光を変調する緑色光用透過型液晶パネルと、青色光用LED光源装置と、前記赤色光用LED光源装置から射出される光を変調する赤色光用透過型液晶パネルと、赤色光、緑色光および青色光を合成するダイクロイックプリズムと、ダイクロイックプリズムからの合成光を投写する投写光学系と、を備えたプロジェクターにおいて、前記赤色光用LED光源装置、前記緑色光用LED光源装置および前記青色光用LED光源装置が、第2ないし11のいずれかの発明のLED光源装置により構成されることを特徴とするプロジェクターである。
第13の発明は、第12の発明において、前記赤色光用LED光源装置、前記緑色光用LED光源装置および前記青色光用LED光源装置の全光束値が、2000ルーメン以上であることを特徴とする。
第14の発明は、第12または13の発明において、前記マイクロリフレクターが構成する照射面が、前記各液晶パネルと比べ一回り大きく構成されていることを特徴とする。
第15の発明は、第1ないし5の発明において、前記多数個のLEDチップが、紫外光を発光することを特徴とする。
第16の発明は、第15の発明において、前記白色無機顔料が、アルミナであることを特徴とする。
第17の発明は、第15または16の発明にかかるLED光源装置を複数個連設してなる光源を有するUVインク硬化用装置。
第18の発明は、第15または16の発明にかかるLED光源装置を複数個連設してなる光源を有するUV殺菌用装置。
第19の発明は、第1ないし6の発明において、前記多数個のLEDチップが、赤外光を発光することを特徴とする。
《第一実施形態》
<構成>
図1は、第一実施形態に係るプロジェクター1の構成図である。
本実施形態のLED光源装置は、3つのLED光源装置21と、3つのコリメーターレンズ22と、3つの液晶ライトバルブ23と、ダイクロイックプリズム31と、投写光学系32とを備えて構成される。
LED光源装置21Rからの赤色光(R光)は、コリメーターレンズ22Rで平行化され、液晶ライトバルブ23Rで光変調される。液晶ライトバルブ23Rは、マトリクス状に配置された透過型の液晶パネル(HTPS液晶パネル)であって、R光を映像信号に応じて画素毎に変調する公知の光変調器である。LED光源装置21Gからの緑色光(G光)およびLED光源装置21Bからの青色光(B光)も同様であり、コリメーターレンズ22G,22Bで平行化され、公知の液晶ライトバルブ23G,23Bで光変調される。
LED光源装置21は、実装基板41と、実装基板41の上面に塗布された無機系白色絶縁層42と、無機系白色絶縁層42の上面に塗布形成された配線層43と、絶縁層44と、載置部45と、LEDチップ46と、透光性樹脂層47と、リフレクターブロック50とを備えている。
この際、白色絶縁層の放熱性能を向上させるために、上述した液材(白色無機インク)に無機材料からなる高熱伝導フィラー(例えば炭化ケイ素(SiC)にnmサイズのアルミナ膜をコートしたもの)を混入させても良い。
[表1]
透光性樹脂層47の上面に、透明の樹脂(例えばエポキシ系やシリコーン系樹脂)により形成され、LEDチップ46からの発光を集束させる表面が球形(側面視弓形)の凸レンズ(マイクロレンズ)を設けてもよい。この凸レンズを設けることにより、配光角を目標値以内(例えば10〜30度)とすることが容易に実現できる。
リフレクターブロック50は、20個のマイクロリフレクター51と、マイクロリフレクター51の内周面に形成された反射層(反射面)52とを備えて構成される。板状のリフレクターブロック50は一体成形されており、第一実施形態では有機系樹脂を射出成形することにより作製した。高精度な表面を形成することができれば、リフレクターブロック50の製造は射出成形に限定されず、樹脂や金属を切削することにより作製してもよい。出願時の技術水準では難しいが、将来的には3Dプリンタにより作製することも可能になると考えられる。
またリフレクターブロック50は、心材に金属(例えば42アロイや銅)を用いて外周部を有機系樹脂で覆い、表面に反射材処理を施こした構造としても良い。
プロジェクター用のマイクロリフレクター51の底部はLEDチップ辺比で1.5〜3倍(好ましくは1.5〜2倍)かつ3mm以下の直径を有し、高さはLEDチップ辺比で2〜10倍(好ましくは2〜5倍)の高さを有し、上端部はLEDチップ辺比で3〜6倍(好ましくは4〜5倍)の直径を有するようにする。マイクロリフレクター51の配置ピッチは、縦横共に6mm以下とすることが好ましく、5mm以下とすることがより好ましい。別の観点からは、LEDチップが、12.25mm2あたり1個以上の密度(好ましくは9mm2あたり1個以上の密度)でLEDチップを配置できるように、マイクロリフレクター51の配置ピッチを決定する。ただし、所望の光束分布を得るためには、各マイクロリフレクター51は、相互に重なり合うことが無いように(独立した上部開口を有するように)設けることが好ましい。
なお、図3では、マイクロリフレクター51を20個設ける態様を例示しているが、マイクロリフレクター51の個数はこれに限定されず、例えば、8個〜100個(好ましくは12個〜100個、より好ましくは16個〜50個でもよい。
リフレクターブロック50は、図4に示すように、液晶ライトバルブ23よりも一回り大きい(例えば、面積比で1.21倍以上、好ましくは1.44倍以上、より好ましくは1.69倍以上)照射面を構成する大きさとすることが好ましい。別の観点からは、照射面の外縁を構成する各マイクロリフレクター51に液晶ライトバルブ23が完全に囲繞される(最も外側に位置する各マイクロリフレクター51に液晶ライトバルブ23が重ならない)ように照射面を構成することが好ましい。このような構成とすることにより、高出力且つ均一性に優れた照射光をダイクロックプリズム31に入射することができるからである。このような照射面をコンパクトに構成するためには、後述する変形例のように、マイクロリフレクター51を千鳥配置ないしハニカム配置することが好ましい。
図5は、42個のマイクロリフレクター51を備えるリフクレター50の変形例の平面図と側面図である。このリフレクターブロック50は、左右一対の外枠部53と、図示上方に3本および図示下方に2本設けられた仕切枠54とを備えている。マイクロリフレクター51の内周面にアルミの電解研磨あるいはアルミ蒸着による反射層52が設けられている点は、図3と同様である。
図5のリフレクターブロック50の外形寸法は24mm×24mmであり、LEDチップ46は左右方向に2.6mmピッチ、上下方向に3.0mmピッチで配置されており、各列は上下方向に半ピッチ分、交互にずらして配置されている。図5のリフレクターブロック50は、マイクロリフレクター51が千鳥配置ないしハニカム配置することにより、マイクロリフレクター中心間のピッチを狭め集積度を高めている。すなわち、互いに接する3個のマイクロリフレクター51の上部開口の中心が、正三角形の頂点をなすように配置されている。マイクロリフレクター51の上面視形状は図示の円形に限定されず、例えば六角形以上の正多角形としてもよい。この場合、底部開口と上部開口は相似形かつ同心とすることが好ましい。
図6に、図5のリフレクターブロック50を備えるLED光源装置21の斜視図を示す。リフクレター50のマイクロリフレクター51、仕切枠に囲まれた切り欠き部および外枠部53の外側部分には、無機系白色層42が露出している。
<A.最大照度および受光束>
第一実施形態のリフレクターブロック50の性能を検証すべく、下記の条件でシミュレーションを実施した。ここで用いたリフレクターブロック50Aは、図3(b)と同じ形状のマイクロリフレクター51(すなわち、底部の直径2mm、上端部の直径3.05mm、高さ4mm、拡径角度7.5°)を有しており、レンズ無しのモデルである。
(1)20個のLEDチップを図3(a)に示すごとく、縦方向3mmピッチ、横方向3mmピッチで5行×4列に配置した。なお、マイクロレンズは置かないものとする。
(2)LEDチップ1個あたり10000本の光線と仮定し、20個のLEDチップで20万本の光線とする。
(3)LEDチップ1個あたり光束1ルーメンと仮定し、20個のLEDチップの全光束を20ルーメンとする。
(4)下記の検知器を受光面として設定する。
100mm先 25mm角検知器(200×200分割)
[表2]
図7は、表2とは異なる配光角シミュレーション解析結果例を示す図である。
図7中、(a)はリフレクター無しの場合、(b)はリフレクターブロック50A(レンズ無し)を使用した場合、(c)はリフレクターブロック50B(レンズ有り)を使用した場合を示している。(a1)は(a)の要部拡大図、(b1)は(b)の要部拡大図である。解析ソフトは、FRED(Photon Engineering LLC)を使用した。
解析の結果、受光面積25mm角、距離100mmで(a)では照度が524,922(lx)、広がり角が75°となり、(b)では照度が1,552,104(lx)、広がり角が30°(集光部(線の濃い部分)では10°)以下となり、(c)では照度が2,734,062(lx)、広がり角が30°(集光部は(b)に比べてさらに濃い)以下となった。
図8は第二実施形態のマイクロリフレクター61の形状示す側面模式図である。マイクロリフレクター61は、LEDチップ46が中心に配置される底部開口62と、小径胴63と、反射面(64,65,66,67)と、上部開口68とを備えて構成される。底部開口62の直径は1.8mmであり、上部開口68の直径は4.0mmであり、底部開口62から上部開口68までの距離(高さ)は5.0mmである。円筒状の小径胴63は、下端が底部開口62を構成し、上端が反射面(第一内周面64)に連続する。
矩形のリフレクターブロック60は、4直列、5並列に縦横それぞれ4mmピッチで配置された20個のリフレクター61を備えている。リフレクターブロック60の構造は、第一実施形態と同様である。
円形のリフレクターブロック71は、4直列、4並列に縦横それぞれ4mmピッチで配置された16個のリフレクター72を備えている。リフレクターブロック71の構造は、第一および第二実施形態と同様である。このLED光源装置70は、高さ30mmの外部リフレクター73を備えている。外部リフレクター73はリフレクターブロック71を囲む内周面に反射構造を有し、上方向かって拡径された形状である。
このように第二実施形態のリフレクターブロックであれば、レンズを用いなくても集光効果が5倍以上得られることが確認できた。また、外部リフレクター73を備える第三実施形態に係るLED光源装置70によれば、さらに集光効果が得られることが確認できた。
図11は第四実施形態のマイクロリフレクター91a〜91cの形状を示す側面模式図である。第四実施形態のマイクロリフレクター91a〜91cは、第一ないし第三実施形態と同様であり、リフレクターブロックにアレイ状に20個配置されている(図10(a)参照)。
図12は、第四実施形態に係るマイクロリフレクター91aの内周面形状を説明するための側面図である。同図中の点で示す箇所は屈曲点であり、二つの点で挟まれた箇所(内周面)は直線状となっている。すなわち、マイクロリフレクター91aは角度の異なる七つの内周面により反射面が構成される。
このように、反射層を断面が直線状の多数の内周面から構成することにより、中心部分に光線密度が最も高い部分を一定面積確保することを可能としている。換言すれば、プロジェクター用光源においては、中心部分のみの光線密度を高めること(すなわち、光線密度の高い部分の面積が小さくなりすぎること)は好ましくない。この点、リフレクターの反射層を滑らかな周面(スムーズな曲面)により構成すると、光線密度の高い部分の面積が小さくなりすぎる傾向がある。
角度の異なる断面が直線状の多数の内周面を有するマイクロリフレクター91aでは、(a2)に示すように、指向性データの先端部が潰れており、光線密度が高い部分を一定面積確保できることが分かる。
スムーズな曲面からなる反射面を有する比較例1では、(b2)に示すように、指向性データの先端が尖っており、光を中心に集中させやすい反面、光線密度が高い部分を一定面積確保することが難しいことが分かる。
以上より、角度の異なる断面が直線状の多数の内周面を有するマイクロリフレクターの方が、スムーズな曲面からなる反射面を有するリフレクターと比べ光線の均一分布の点では優れているといえる。
なお、マイクロリフレクター91bについては、光束量、光束分布および指向性のシミュレーションを実施しており、この結果は第五実施形態の箇所で後述する。
第五実施形態では、1つのLEDチップと1つのリフレクターを備えるLED光源装置100を開示する。
図14は、第五実施形態に係るLED光源装置100の平面図である。本実施形態のLED光源装置100は、リフレクターブロック101と、リフレクター102と、LEDチップ103とを備えている。
矩形のリフレクターブロック101は、中心部に1個のリフレクター102を備えている点を除くと、基本構造は第一ないし第三実施形態と同様である。LEDチップ103は、大きさが3.0×3.0×0.45mm、出力が20lm、配向角が150度である。
なお、第五実施形態では、第四実施形態と同様、便宜上出力を20lmとしているが、LEDチップを高出力のものに変えることにより3個の光源からの全光束値を2000lmまたは3000lm以上とすることが可能である。
第五実施形態の性能のシミュレーションに際しては、次の比較例についてのシミュレーションも同時に実施した。
比較例2は、図16に示すように、二枚の集光レンズ111、112を備える公知のLED光源装置110である。このLED光源装置110は、集光レンズ111、112と、LEDチップ113が実装された実装基板114とを備えている。
集光レンズ111は、両凸レンズであり、LEDチップ113と反対側(液晶ライトバルブ側)にある凸レンズ111aと、LEDチップ113側にある111cと、111aと111cに挟まれる円盤状の胴部111bとで構成される。凸レンズ111aは、直径27mm、厚み7.5mm、曲率は0.0555である。胴部111bは、直径27mm、高さ2.5mmである。凸レンズ111cは、直径27mm、厚み0.5mm、曲率は0.188である。集光レンズ111の透過率は90%である。
集光レンズ112の中心下方に、3.5mm×2.8m角のLEDチップ113が配置される。LEDチップ113は、実装基板114に設けられた配線パターンと電気的に接続されている。
比較例3は、第五実施形態のLED光源装置100から、リフレクターブロック101を取り外した光源装置である(図17(c)参照)。換言すると、比較例3のLEDチップは、第五実施形態と同じものであることから出力は同じ(20lm)であるが、リフレクターブロック101を備えないことから広がり角および拘束の点で相違する。
以下、各LED光源装置についてのシミュレーションの結果を示す。図17では、第五実施形態、比較例2および比較例3を比較し、図18では、第五実施形態、比較例2および第四実施形態(マイクロリフレクター91b)を比較している。なお、シミュレーションによる比較のため、各LED光源装置の全光束は、いずれも20lmに設定した。
図17に、第五実施形態、比較例2および比較例3の各LED光源装置について行った配向角のシミュレーションの結果を示す。図17中、(a)は第五実施形態に係るLED光源装置100、(b)は比較例2に係るLED光源装置110、(c)は比較例3に係るLED光源装置の結果を示している。なお、同図では、光線を見やすくするために光線数を100本に削減した上で図示している。
図17(a)から、第五実施形態に係るLED光源装置100の照射光の配向角が小さく、中心部の光線密度が同図中で最も高いことが分かる。
図17(b)から、比較例2に係るLED光源装置110の照射光の配向角は図17(c)と比べると小さく、光線密度は図17(a)と比べると均一に分布していることが分かる。
図17(c)から、リフレクターを備えない比較例3では光線がランダムに広がっていることが分かる。
25mm角検知器80に到達した光束量はそれぞれ、(a)第五実施形態が19.17lm、(b)比較例2が7.76lm、(c)第四実施形態(マイクロリフレクター91b)が15.26lmであった。
図18に、第五実施形態、比較例2および第四実施形態(マイクロリフレクター91b)の各LED光源装置について行った光束量および光束分布のシミュレーションの結果を示す。図18中、(a)は第五実施形態に係るLED光源装置100、(b)は比較例2に係るLED光源装置110、(c)は第四実施形態(マイクロリフレクター91b)に係るLED光源装置の結果を示している。
図18(a)から、第五実施形態に係るLED光源装置100は、中心部の光線密度が最も高い(最も明るい)が、別の観点からは、光束が25mm角検知器80の中心部に集まり、25mm角検知器80の周辺部が暗くなって明るさにムラが生じてしまうことが分かる。
図18(b)から、比較例2に係るLED光源装置110は、照射光の配向角は広く、光線密度は図18(a)および(c)と比べ広い面積に光束が分布していることが分かる。
図18(c)から、第四実施形態(マイクロリフレクター91b)に係るLED光源装置は、図18(a)に比べ中心部の光線密度の点では劣るが、光線の均一分布の点では優れていることが分かる。特に、中心部分に光線密度が最も高い部分を一定面積確保する点において、第五実施形態および比較例2と比べて優れている。
図19に、第五実施形態、比較例2および第四実施形態(マイクロリフレクター91b)の各LED光源装置について行った指向性のシミュレーションの結果を示す。図19(a)および(c)では、先端がフラットになっており、均一性が良好であることが分かる。
第六実施形態のLED光源装置121は、主として配線層143が二層から構成される点と無機系白色絶縁層144を備える点とで第一実施形態のLED光源装置21と相違する。以下では、相違点を中心に説明し、共通する構成については説明を割愛する。
図21を参照しながら、LED光源装置121の構成を詳細に説明する。なお、図21は構造を説明するための模式図であり、本実施形態におけるLEDチップ146の配置を正確に示したものではない。
LED光源装置121は、実装基板141と、実装基板141の上面に塗布された無機系白色絶縁層142と、無機系白色絶縁層142の上面に塗布形成された配線層143と、無機系白色絶縁層144と、配線露出部145と、LEDチップ146と、透光性樹脂層147と、リフレクターブロック150とを備えている。
無機系白色絶縁層142は、白色無機顔料を除く組成は第一実施形態と同様であるが、反射効率向上のため、白色無機顔料に酸化チタン(TiO2)を用いている。
第一の配線層1431は、無機系白色絶縁層142との密着性が良好な材料(例えば、導電性樹脂組成物)からなる配線層である。より詳細には、第一の配線層1431は、例えば、金ペーストや、導電性フィラーとして機能する金属粒子およびバインダー樹脂を含む金属ペーストを印刷等により無機系白色絶縁層142上に配線パターンをなして設け、加熱することで形成される。この金属ペーストに含まれる金属粒子は、通常の印刷回路、導電膜に使用されている材料が使用されるが、最も一般的なものは銀(Ag)の粒子である。金属粒子は、ナノサイズ金属粒子とミクロンサイズ金属粒子とを混合し、ミクロンサイズ金属粒子間の隅間をナノサイズ粒子が埋めることで抵抗値を下げるようにしてもよい。この金属ペーストに含まれるバインダー樹脂としては、例えば、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂が開示される。第一の配線層1431を構成するバインダー樹脂は、多孔質の無機系白色絶縁層142に浸み込み、硬化することによりアンカー効果が奏される。
第七実施形態のLED光源装置221は、リフレクターブロック250が、透光性樹脂層247の上に配置される点で第六実施形態のLED光源装置121と相違する。以下では、相違点を中心に説明し、共通する構成については説明を割愛する。
図23を参照しながら、LED光源装置221の構成を詳細に説明する。なお、図23は構造を説明するための模式図であり、本実施形態におけるLEDチップ246の配置を正確に示したものではない。
LED光源装置221は、実装基板241と、実装基板241の上面に塗布された無機系白色絶縁層242と、無機系白色絶縁層242の上面に塗布形成された配線層243と、無機系白色絶縁層244と、LEDチップ246と、透光性樹脂層247と、ダム材248と、リフレクターブロック250とを備えている。
無機系白色絶縁層242は、第六実施形態の無機系白色絶縁層142と同じものであり、無機系白色絶縁層244は、第六実施形態の無機系白色絶縁層144と同じものである。
図24(a)のマイクロブロック250は、25個のマイクロリフレクター251が、縦方向に3.5mm、横方向に3.05mmのピッチで千鳥状に5×5個設けられており、外形サイズは22×26×t4.8mmである。
図25(a)のマイクロブロック250は、42個のマイクロリフレクター251が、縦方向に3.5mm、横方向に3.05mmのピッチで千鳥状に7×6個設けられており、外形サイズは22×26×t4.8mmである。
各マイクロリフレクター251は、図24(a)および図25(a)のいずれも同一であり、それぞれ直径1.48mmの円の底部開口および直径3.1mmの円の上部開口を有している。
第八実施形態のLED光源装置321は、LEDチップ346が、配線層343にフリップチップ接合される点で第六実施形態のLED光源装置121と相違する。以下では、相違点を中心に説明し、共通する構成については説明を割愛する。
図26を参照しながら、LED光源装置321の構成を詳細に説明する。なお、図26は構造を説明するための模式図であり、本実施形態におけるLEDチップ346の配置を正確に示したものではない。
第九実施形態のLED光源装置は、UV硬化型インク硬化用やUV殺菌用の紫外光を発するLED光源装置に関する。第九実施形態のLED光源装置は、複数のCOBを複数個一列に並べて構成される。
第九実施形態のLED光源装置は、図27に示す実装基板441にLEDチップやリフレクターブロック等を実装して1つの単位光源421とし、図28のようにモジュール基板460上に10個の単位光源421a〜jを並べて構成される。なお、図28において、10個の単位光源421a〜jに実装したLEDチップやリフレクターブロック等は省略されており、実装基板およびモジュール基板460のみが図示されている。
無機系白色絶縁層は、白色無機顔料を除く組成は第一実施形態と同様であるが、紫外線に対する反射率の高さから、白色無機顔料にアルミナを用いている。
配線層は、第六実施形態の配線層143と同様、実装基板側に形成された第一の配線層と、第一の配線層の上に形成された第二の配線層とからなる。
配線層上にある無機系白色絶縁層は、図27に示す電源電極4431、配線露出部4432、4433を除いた領域に塗布され、第六実施形態と同様、配線層の絶縁およびLEDチップからの発光を反射する反射層として機能する。
電源電極4431は、外部の電源装置に接続され単位光源に電源を供給する。
配線露出部4432には、LEDチップがマウントされる。第六実施形態と同様にLEDチップの裏面(配線層側)に電極を設け、フリップチップ接合することによって、LEDチップと配線層を電気接続することもできる。
配線開口部4433は、配線層がLEDチップとワイヤボンド接続される箇所である。
第九実施形態のLED光源装置は、10個の単位光源421a〜jで構成されるため、用いられるLEDチップの総数は1000個である。
解析する光線数は1つのLEDチップあたり10万本(合計で1億本)とし、受光面のサイズは250×500mmとした。
(1)UV硬化型インクの硬化用途の対象である印刷紙は、大型の場合、たわみが生じやすく、受光面を離して照射する必要がある。
(2)UV殺菌用途としては、対象物に汎用性を持たせるために受光面を離して照射する必要がある。
このため、受光面の距離を40〜85mmの間で変えた条件にてシミュレーションを実施し、紫外線強度を検証した。
リフレクターブロックがある場合、ない場合に比べて紫外線が受光面中心に集中し、紫外線の分布が狭くなる傾向は(b)、(c)においても同様であった。
リフレクターブロックがない場合に対するリフレクターブロックがある場合のピークの比率は、(b)が2.2倍程度、(c)が2.5倍程度であった。
更に、赤外線照明で本モジュールを適用した場合は、今まで実現できなかった高出力で小型化(ハンディ)も可能となり、個人ユースのセキュリティ装置(例えば、携帯電話に簡単に取り付け、暗闇での周囲の観察チェックが可能となる)や、車載取付用としての利用も可能になる。
22 コリメーターレンズ
23 液晶ライトバルブ
31 ダイクロイックプリズム
32 投射光学系
41 実装基板
42 無機系白色絶縁層(基板反射層)
43 配線層
44 絶縁層
45 載置部
46 LEDチップ
47 透光性樹脂層
48 マイクロレンズ
50 リフレクターブロック
51 マイクロリフレクター
52 反射層(反射面)
53 外枠部
54 仕切枠
60 リフレクターブロック
61 マイクロリフレクター
62 底部開口
63 小径胴部
64 第一内周面
65 第二内周面
66 第三内周面
67 第四内周面
68 上部開口
71 LED光源装置
72 リフレクターブロック
73 マイクロリフレクター
74 外部リフレクター
80 25mm角検知器
91 マイクロリフレクター(第四実施形態)
92 マイクロリフレクター(比較例1)
100 リフレクター
110 公知のLED光源装置
111 集光レンズ
111a 凸レンズ
111b 胴部
111c 凸レンズ
112 集光レンズ
112a 凸レンズ
112b 胴部
113 LEDチップ
114 実装基板
121 LED光源装置
141 実装基板
142 無機系白色絶縁層(基板反射層)
143 配線層
1431 第一の配線層
1432 第二の配線層
144 絶縁層
146 LEDチップ
147 透光性樹脂層
150 リフレクターブロック
151 マイクロリフレクター
221 LED光源装置
241 実装基板
242 無機系白色絶縁層(基板反射層)
243 配線層
244 絶縁層
246 LEDチップ
247 透光性樹脂層
248 ダム材
250 リフレクターブロック
251 マイクロリフレクター
251a マイクロリフレクター壁
321 LED光源装置
341 実装基板
342 無機系白色絶縁層(基板反射層)
343 配線層
344 絶縁層
346 LEDチップ
346A 表面
346B 裏面
347 透光性樹脂層
349 バンプ
350 リフレクターブロック
351 マイクロリフレクター
441 実装基板
421 単位光源
421a〜j 単位光源
460 モジュール基板
L 投射光
Claims (19)
- 少なくとも表面が金属である実装基板と、
前記実装基板の表面に形成された第一の絶縁層と、
前記第一の絶縁層の上層として形成された配線層と、
実装基板上にマトリックス状に表面実装された、同一仕様である多数個のLEDチップと、を備えたLED光源装置において、
前記LEDチップと同数のマイクロリフレクターを有するリフレクターブロックを備え、
前記マイクロリフレクターが、底部開口と底部開口よりも大径の上部開口とを有し、
前記第一の絶縁層が、ナノ粒子化されたSiO2及び白色無機顔料を含む液材を塗布し、加熱してなる多孔質の無機系白色絶縁層により構成されること、
前記配線層が、前記多孔質の無機系白色絶縁層に染み込み硬化する樹脂および金属粉末を含有する金属ペーストを塗布し、加熱して形成された第一の導電層と、第一の導電層の上面に印刷により配線パターンをなして設け、加熱して形成された第一の導電層よりも肉厚かつ低抵抗の材料からなる第二の導電層とを備えて構成されていることを特徴とするLED光源装置。 - 前記配線層の上層として反射層として機能する第二の絶縁層が、前記配線層を露出させる露出部を残すように形成されていることを特徴とする請求項1に記載のLED光源装置。
- 前記第二の導電層が、銀ペーストを印刷し、加熱して形成されること、
前記第二の絶縁層が、ナノ粒子化されたSiO2及び白色無機顔料を含む液材を塗布し、加熱してなる多孔質の無機系白色絶縁層により構成されることを特徴とする請求項2に記載のLED光源装置。 - 前記マイクロリフレクターの上部開口が、底部開口に対し70〜85°で拡径されており、底部開口と上部開口との距離が4〜8mmであることを特徴とする請求項2または3に記載のLED光源装置。
- 前記マイクロリフレクターが千鳥配置されていることを特徴とする請求項4に記載のLED光源装置。
- 配光角度が30度以下であり、全光束値が500ルーメン以上であり、かつ、プロジェクター用であることを特徴とする請求項2ないし5のいずれかに記載のLED光源装置。
- 前記LEDチップの上面視形状が実質正方形であり、最大定格電流300mA以上であることを特徴とする請求項6に記載のLED光源装置。
- 前記リフレクターブロックが一体成形された樹脂材料により構成され、
前記マイクロリフレクターの内周面に、金属材料からなる反射層が形成されていることを特徴とする請求項7に記載のLED光源装置。 - 前記リフレクターブロックの心材に金属、外周部に樹脂が一体成形され、前記マイクロリフレクターの内周面に、金属材料からなる反射層が形成されていることを特徴とする請求項7に記載のLED光源装置。
- 前記マイクロリフレクターが、上部開口と、前記LEDチップが近傍に配置される底部開口と、反射面とを備え、
前記反射面が、底部開口側に位置し、前記LEDチップからの照射光を中心軸側に集光するよう作用する第一の内周面と、第一の内周面よりも上部開口側に位置し且つ中心軸に対する角度が狭い第二の内周面と、第二の内周面よりも上部開口側に位置し且つ中心軸に対する角度が狭い第三の内周面とを備えて構成されることを特徴とする請求項6ないし9のいずれかに記載のLED光源装置。 - 前記各内周面の断面形状が、直線状であることを特徴とする請求項10に記載のLED光源装置。
- 赤色光用LED光源装置と、前記赤色光用LED光源装置から射出される光を変調する赤色光用透過型液晶パネルと、
緑色光用LED光源装置と、前記緑色光用LED光源装置から射出される光を変調する緑色光用透過型液晶パネルと、
青色光用LED光源装置と、前記赤色光用LED光源装置から射出される光を変調する赤色光用透過型液晶パネルと、
赤色光、緑色光および青色光を合成するダイクロイックプリズムと、
ダイクロイックプリズムからの合成光を投写する投写光学系と、を備えたプロジェクターにおいて、
前記赤色光用LED光源装置、前記緑色光用LED光源装置および前記青色光用LED光源装置が、請求項2ないし11のいずれかに記載のLED光源装置により構成されることを特徴とするプロジェクター。 - 前記赤色光用LED光源装置、前記緑色光用LED光源装置および前記青色光用LED光源装置の全光束値が、2000ルーメン以上であることを特徴とする請求項12に記載のプロジェクター。
- 前記マイクロリフレクターが構成する照射面が、前記各液晶パネルと比べ一回り大きく構成されていることを特徴とする請求項12または13に記載のプロジェクター。
- 前記多数個のLEDチップが、紫外光を発光することを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のLED光源装置。
- 前記白色無機顔料が、アルミナであることを特徴とする請求項15に記載のLED光源装置。
- 請求項15または16に記載のLED光源装置を複数個連設してなる光源を有するUVインク硬化用装置。
- 請求項15または16に記載のLED光源装置を複数個連設してなる光源を有するUV殺菌用装置。
- 前記多数個のLEDチップが、赤外光を発光することを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のLED光源装置。
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