CN1828958A

CN1828958A - 发光二极管

Info

Publication number: CN1828958A
Application number: CNA2006100549300A
Authority: CN
Inventors: 上村精也; 筱原淳
Original assignee: DUOZHI Co Ltd
Current assignee: DUOZHI Co Ltd
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2026-02-20
Also published as: JP4143074B2; US7332747B2; CN100414729C; JP2006237321A; US20060202218A1

Abstract

本发明提供一种适合于装饰用途的发光二极管。发光二极管(10)包括：发光体(12)；向发光体(12)供电的引线框(16)；以及覆盖发光体(12)和部分引线框(16)的透光树脂(14)，透光树脂(14)的上表面(18)在满足使发光体(12)产生的部分发射光进行全反射的条件的位置上形成平面形状，在满足部分发射光向低于倾斜面(20)的垂直线下方方向折射的条件的位置形成倾斜面(20)。

Description

发光二极管

技术领域

本发明有关发光二极管，特别是有关用于装饰用途的发光二极管。

背景技术

图1为表示现有发光二极管的示意图。图1中箭头表示发出的光的方向。迄今为止，发光二极管主要用作电子设备等的指示器。因此只要确保正面方向(在图1中为发光二极管的上方方向)的目视辨认特性即可，发光二极管在正面方向上具有较强的方向性。

近些年里，随着发光二极管性能的提高，用于电光告示板或信号设备等的情况越来越多。对于这种用途，因为不仅要能从正面方向，而且还要能从斜向目视辨认光线，所以通过采用改变方向设置多个发光二极管，或在发光二极管的前方设置光漫散板或光漫散膜等方法，从而拓宽方向性。专利文献1提出了一种通过在发光二极管的凸透镜顶部设置平面而拓宽方向性的方法。

另外，最近在树木灯饰等装饰用途的照明上，也提出使用发光二极管的方案。发光二极管与现有装饰用途所用的白炽灯相比，虽然具有功耗小、寿命长等优点，但因方向性窄，本来不适合于装饰用途。因此，曾提出一种将发光二极管的透光性树脂表面形成磨砂玻璃状以提高方向性的方法(专利文献2)。

专利文献1实用昭62-73563号公报

专利文献2特开2000-58927号公报

在树木灯饰等装饰用途上，大多数的情况是在设置时不知道向哪个方向设置，希望能从任何方向都能看到光。另外，在面板照明的用途上，特别是面板用铝板等金属材料构成时，不仅有直接从发光二极管发出的光，而且还利用安装发光二极管的面板来反射光，通过这样，能提高面板照明的装饰效果。由此，希望发光二极管发出的光不仅在发光二极管的上方方向，而且在下方方向或横向上也具有方向性。

另外，在装饰用途上经常大量使用为数众多的发光二极管。因此希望能降低生产成本，但根据专利文献2，需要将发光二极管的头部表面蚀刻成磨砂玻璃状的工序，增加了生产成本。

因而，本发明之目的在于提供一种适用于装饰用途的发光二极管。

发明内容

为解决上述问题，本发明的某种方式的发光二极管，包括：发光体；给发光体供电的引线框；以及覆盖发光体和部分引线框的透光树脂，在这种发光二极管中，透光树脂的上表面在满足使发光体产生的部分发射光进行全反射的条件的位置形成平面形状，从透光树脂上表面边缘起，在和透光树脂的侧面之间形成倾斜面。

根据这一方式，因发光体发出的部分发射光能从形成平面形状的透光树脂的上面全反射，所以能生成向发光二极管下方方向发射的光，提高装饰效果。另外，因在透光树脂上设倾斜面，所以与不设倾斜面的情况相比，能扩大可目视辨认发光体的多个虚像的范围，提高目视辨认特性，能提供适合于装饰用途的发光二极管。

透光树脂的倾斜面也可以形成在满足使所述发光体产生的部分发射光向低于所述倾斜面的垂直线下方方向折射的条件的位置。这时，能使发射光向低于倾斜面的垂直线下方方向折射，与不设倾斜面的情况相比，发光二极管能增加向其横向发出的发出光，能提供适合于装饰用途的发光二极管。

发光体也可以位于用透光树脂侧面包围的区域中。由此，能使倾斜面位于发光体的上部，能增加向横向发出的发出光。

发光体的上表面也可位于透光树脂的倾斜面和侧面间的边界面上。由此，向横向发出光的同时，还能增加向下方方向的反射光，能提高发光二极管的装饰效果。

透光树脂的倾斜面也可以形成凸透镜形状。此时，能调整射入凸透镜的发射光的折射方向。

附图说明

图1为表示现有发光二极管用的示意图。

图2为表示将多个本发明的实施方式涉及的发光二极管连接成的装饰用照明灯具的示意图。

图3为表示本发明的实施方式涉及的发光二极管的纵断面示意图。

图4为说明全反射用的图。

图5为表示用上表面对部分发射光进行全反射的条件用的图。

图6为对因设置倾斜面而产生的光路变化进行说明用的图。

图7为表示发射光射入倾斜面的条件用的图。

图8为表示射入倾斜面的发射光向低于倾斜面的垂直线的下方方向折射的条件用的图。

图9为表示发光二极管的方向特性用的图。

图10为对能目视辨认虚像的范围进行说明用的图。

图11为表示发光体位于用透光树脂的侧面包围的区域中的发光二极管用的图。

图12为表示发光体的上表面位于透光树脂的倾斜面和侧面的边界面上的发光二极管用的图。

图13为表示将倾斜面形成凸透镜形状的发光二极管用的图。

标号说明

10发光二极管、12发光体、14透光树脂、16引线框、18上表面、20倾斜面、22侧面

具体实施方式

图2为表示将多个本发明的实施方式涉及的发光二极管连接成的装饰用照明灯具的示意图。图2中的箭头表示发出光的方向。本发明的实施方式涉及的发光二极管不仅能向发光二极管上方方向发出光，而且还能向下方方向及/或横向发出光，所以适合于装饰用途。还有，所谓发光二极管的上方方向系指从光源开始向着覆盖光源的树脂的上面或上面附近的方向。同样，所谓发光二极管的下方方向系指从光源开始向着树脂下面的方向。以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式涉及的发光二极管。

图3为表示本发明的实施方式涉及的发光二极管的纵断面示意图。发光体12由研钵状的反射体24构成其侧面及下表面。LED芯片28设置在反射体24内部，荧光体26充填在其周围。最好LED芯片28设置在反射体24的中心位置，能对荧光体26沿中心轴方向有较强的相对强度来发出光。荧光体26充填至反射体24的开口边缘。在发光体12的上表面露出荧光体26。

LED芯片28通过引线框16供电。引线框16的一侧与反射体24连接，和LED芯片28电气连接。引线框16的另一侧通过导线(图中未示出)与LED芯片28电气连接。用透光树脂14覆盖发光体12及部分引线框16。透光树脂14可以是环氧树脂。透光树脂14的折射率为比空气的折射率大的值，例如为1.3～1.5。

在本实施方式的发光二极管10中，透光树脂14的上表面18在满足使发光体12发射的光的一部分全反射的条件的位置形成平面形状，从上表面18的周围边缘开始在和透光树脂14的侧面22之间形成倾斜面20。这里，所谓的发射光为从发光体12射出后一次都没有反射或折射的光。

通过在上表面18使发射光的一部分全反射，从而能生成向发光二极管10的下方方向的发出光，从而能提高装饰效果。

还有，如前所述，虽然在发光体12的上表面，荧光体26有一定的面积露出，发光体12是面发光的光源，但LED芯片28设在反射体24的中心，故实际上可视作点光源。在以后的叙述中，将发光体12作为点光源进行说明。

从光源出发，光以各种发射角θ发射。发射角θ为从光源发出的发射光相对于向上表面18的垂直线所夹的角度。最大的发射角θm取决于LED芯片28、反射体24、荧光体26、及透光树脂14等，本实施方式的发光二极管10中，因在透光树脂14的表面18上使发射光全反射，所以以最大发射角θm大于临界角θc为前提。还有，由于荧光体12的侧面被反射体24覆盖，向下方方向的发射受限制，故θm的最大值为90度。

光在质地均匀的物质中几乎直线前进，在不同物质间的界面上发生反射和折射。在光从折射率高(n₁)的物质射入折射率低(n₂)的物质时，以大于由折射率n₁和n₂决定的临界角θc的入射角射入的光不产生折射，全部被反射(全反射)。根据反射定律，反射角和入射角相同。

图4为说明全反射用的图。以下将发光体12作为点光源30进行说明。从光源30出发，以大于临界角θc的发射角θ₁发射，以入射角θ₁射入上表面18的发射光31按反射角θ₁全反射。反射光的一部分在侧面22或倾斜面20上折射，向空气中发出。

图5为表示上表面处部分发射光全反射的条件用的图。设从光源30至上表面18的距离为d，设从光源30开始沿临界角θc的方向延伸的直线与上表面18和倾斜面20的边界线32相交时的d为d₁。在d大于d₁时(图5的d₂)，发射角θ大于临界角θc的发射光33因射入倾斜面20或侧面22，所以没有发射光在上表面18全反射。另一方面，在d小于d₁时(图5的d₃)，发射角θ大于临界角θc、并射入上表面18的发射光35在上表面18全反射。

根据图5，设从光源30向上表面18的垂直线34至边界线32的距离为a，则部分发射光进行全反射的条件可用下式(1)表示。

d＜a/tanθc (1)

如上所述，通过将d设定成满足式(1)的值，从而能使发射光在上表面18全反射，光向发光二极管10的下方方向发出。

另外，如以上所述，本实施方式的发光二极管10中，从上表面18的边缘开始在和侧面22之间形成倾斜面20。通过设置倾斜面20，能生成向着发光二极管10横向的发出光，提高装饰效果。

图6为对因设置倾斜面而产生的光路变化进行说明用的图。首先，对不设置倾斜面20时发出光的光路进行说明。从光源30以发射角θ发射，射入侧面22的发射光42折射后，从侧面48向空气中发出(发出光44)。根据斯涅耳定律，因发射光42的折射角变得比入射角大，故若设发出光44的发出角为θ_d，则发出角θ_d变得比发出光的发射角θ小，因发射角θ通常小于90度，所以发出光44就朝向发光二极管的上方方向。

另一方面，在设置图6中用虚线表示的倾斜面20的情况下，以发射角θ从光源发射，并射入倾斜面20的发射光42如以虚线示出的发出光46那样，在倾斜面20处折射后，向空气中发出。这样，通过设置倾斜面20，从而能使发射光向低于倾斜面20的垂直线下方方向折射，与不设倾斜面的情况相比，能增加向发光二极管10横向发出的发出光。还有，所谓向低于垂直线下方方向的发射光折射，其意义为：发射光进行折射，使得折射光和侧面的夹角小于垂直线和侧面的夹角。

图7为表示发射光射入倾斜面的条件用的图。图7中，设从光源30开始沿最大发射角θm的方向延伸的直线与边界线32相交时的d为d₄，则在d大于d₄时，发射光射入倾斜面20。

根据图7，发射光的一部分射入倾斜面20的条件可以下式表示。

d＞a/tanθm (2)

图8为表示射入倾斜面的发射光向低于倾斜面的垂直线的下方方向折射的条件用的图。设倾斜面的倾斜角为φ，则射入倾斜面20的发射角θ的发射光的入射角能用θ-φ的绝对值表示。

如图8所示，在倾斜角φ大于最大发射角θm时(θm₁)，发射光66向高于倾斜面20的垂直线的上方方向折射，向空气中发出(发出光68)。另一方面，在倾斜角φ小于最大发射角θm时(θm₃)，发射光62向低于倾斜面20的垂直线的下方方向折射，向空气中发出(发出光64)。

根据以上所述，通过将d设定成满足式(2)的值，并将倾斜面20的倾斜角φ设定成比最大发射角θm小的值，从而能使射入倾斜面20的发射光向低于倾斜面20的垂直线的下方方向折射，与不设倾斜面的情况相比，能增加向发光二极管10横向发出的发出光。

图9为表示发光二极管方向特性用的图。制成发光二极管10，将其d设定成满足式(1)及式(2)的条件的值，并将其倾斜面20的倾斜角φ设定成比最大发射角θm小的值，并测定其方向特性。

一般的发光二极管在90～180度的范围内其发光强度降低接近0％，但本发明实施方式的发光二极管10在约90～180度的范围内能实现几乎大于等于40％的发光强度。另外在105度附近和165度附近实现大于等于70％的发光强度。从这一特性可知：发光二极管10十分适合用于装饰用途。

而且，众所周知：光的目视辨认特性在光通量相同的情况下，光源的发光面积大者为佳。本实施方式中，只要能看见发光体12的发光面积比实际大，则能提高目视辨认特性。

在物体发出的光利用透镜或反射镜等发散时，能在使发散的光沿反方向延长聚焦的位置形成虚像。在能见到发光体12的多个虚像时，由于看上去好像发光面比实际的大，所以能提高目视辨认特性，并能提高装饰效果。本实施方式的发光二极管10中，由于设置倾斜面20，所以与不设倾斜面20的情况相比，能加大可目视辨认发光体12的多个虚像的范围。

图10为对能目视辨认虚像的范围进行说明用的图。还有，以下也仍将发光体12作为点光源。图10(a)为说明不设倾斜面20时能目视辨认虚像的范围用的图。在从A的位置看发光二极管时，从光源30至A产生两条光路。这时，由于可以在发出光82延长的直线上见到虚像88，在发出光84延长的直线上见到虚像90，所以见到光源30的两个虚像。另一方面，在从B的位置看发光二极管时，从光源30至B的光路为发出光86的1条光路，所以只能见到一个虚像92。

图10(b)为说明设置倾斜面20时能目视辨认虚像的范围用的图。在从A的位置看发光二极管10时，从光源30至A产生发出光94和发出光96的两条光路。这时，可以看到虚像104和虚像106的两个虚像。另外，在从B的位置看发光二极管10时，也因从光源30至B产生发出光98和发出光100的两条光路，所以能看到虚像102和虚像108的两个虚像。

根据以上所述，本实施方式的发光二极管10通过具有倾斜面20，从而能加宽能见到发光体12的多个虚像的范围。

发光体12可以位于用透光树脂14的侧面22包围的区域中。图11为表示发光体位于用透光树脂的侧面包围的区域中的发光二极管用的图。通过这样，能使倾斜面位于发光体的上部，增加向横向放出的光。

此时，能满足部分发射光在上表面18全反射的条件，并能满足向低于倾斜面20的垂直线的下方方向折射发出的条件，提高装饰效果。通过这样，向横向发出光之同时，还能增加向下方方向的反射光，提高发光二极管的装饰效果。

发光二极管12的上表面也可以位于透光树脂14的倾斜面20和侧面22的边界面。图12为表示发光体的上表面位于透光树脂的倾斜面和侧面的边界面上的发光二极管用的图。

此时，特别是能满足部分发射光在上表面18全反射的条件，并能满足向低于倾斜面20的垂直线的下方方向折射发出的条件，能提高装饰效果。

透光树脂14的倾斜面20也可以形成凸透镜形状。图13为表示倾斜面形成凸透镜形状的发光二极管用的图。凸透镜面120的倾斜角φ为凸透镜面的切线的倾斜角。

此时，通过调节凸透镜面120的曲率半径，从而能调整射入凸透镜面120的发射光的折射方向，能提高装饰效果。

以上，根据实施方式对本发明进行了说明。但这些实施方式均是示例，可以是将其各构成要素或各处理步骤进行组合而成的变形例。另外，所述的变形例也在本发明的范围内，这一点对于业内人员应是能理解的。

Claims

1.一种发光二极管，包括：发光体；向所述发光体供电的引线框；以及覆盖所述发光体和部分所述引线框的透光树脂，其特征在于，

所述透光树脂的上表面在满足使所述发光体产生的部分发射光进行全反射的条件的位置形成平面形状，并且

从所述透光树脂的上表面边缘起，在和所述透光树脂的侧面之间形成倾斜面。

2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，

所述倾斜面形成在满足使所述发光体产生的部分发射光向低于所述倾斜面的垂直线的下方方向折射的条件的位置。

3.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，

所述发光体位于所述透光树脂的侧面包围的区域中。

4.如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，

所述发光体的上表面位于所述透光树脂的倾斜面和侧面的边界面。

5.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，

所述透光树脂的倾斜面形成凸透镜形状。