JP2003046143A - Optical device for optical element and apparatus using the same - Google Patents

Optical device for optical element and apparatus using the same

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JP2003046143A
JP2003046143A JP2001301990A JP2001301990A JP2003046143A JP 2003046143 A JP2003046143 A JP 2003046143A JP 2001301990 A JP2001301990 A JP 2001301990A JP 2001301990 A JP2001301990 A JP 2001301990A JP 2003046143 A JP2003046143 A JP 2003046143A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure of preventing a crack in a resin thin wall in an optical device for an optical element wherein a light emitting element composed of a light emitting element module which is composed of a light reflecting member comprising a concave curved face and a resin used to seal at least a concave part on the light reflecting member, and in which a light emitting element chip is sealed in a molding resin near the center of the light reflecting member or a light receiving element composed of a light receiving element module in which the light receiving element chip is sealed in a molding resin can be sealed or arranged. SOLUTION: The concentration part of stress generated by the thermal contraction or the expansion of the light reflecting member 15 and the molding resin 16, or the recess of the light reflecting member or the whole surface of the light reflecting member is coated with a silicone or the like, a stress buffer material 23 is installed, the stress is made to escape, the generation of the crack is prevented, light is used efficiently, and the degradation of the element is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、凹の曲面を有した
光反射部材と、該光反射部材の少なくとも凹部を封止す
る樹脂とからなり、前記光反射部材の中央近辺に発光ダ
イオード(LED)や半導体レーザー(LD)などの発
光素子チップ、もしくは前記発光素子チップをモールド
樹脂中に封止した発光素子モジュールからなる発光素
子、あるいはフォトダイオードなどの受光素子チップ、
もしくは前記受光素子チップをモールド樹脂中に封止し
た受光素子モジュールからなる受光素子を封止するかま
たは配置できるようにした形態の光素子用光学デバイス
における樹脂の薄肉部のクラックを防止する構造に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a light reflecting member having a concave curved surface and a resin that seals at least the concave portion of the light reflecting member, and a light emitting diode (LED) near the center of the light reflecting member. ) Or a semiconductor laser (LD) or other light emitting element chip, or a light emitting element comprising a light emitting element module in which the light emitting element chip is sealed in a molding resin, or a light receiving element chip such as a photodiode,
Alternatively, the present invention relates to a structure for preventing cracks in a thin portion of a resin in an optical device for an optical element in which a light receiving element composed of a light receiving element module in which the light receiving element chip is sealed in a mold resin can be sealed or arranged. It is a thing.

【0002】[0002]

【従来の技術】発光ダイオードなどの発光素子チップを
モールド樹脂中に封止した発光素子モジュールでは、発
光素子チップから前方へ出射された光はそのまま発光素
子モジュールから出射されるが、発光素子チップから斜
め方向へ出射された光はモールド樹脂の界面で全反射さ
れたり、ケースの内面で散乱されたりしてロスとなり、
光利用効率が低くなる。
2. Description of the Related Art In a light emitting device module in which a light emitting device chip such as a light emitting diode is sealed in a molding resin, light emitted from the light emitting device chip to the front is directly emitted from the light emitting device module. The light emitted in the oblique direction is totally reflected at the interface of the mold resin or scattered on the inner surface of the case, resulting in loss.
The light utilization efficiency becomes low.

【0003】このため斜め方向に出射された光も効率よ
く取り出せるようにした発光素子モジュールとして、図
26に示すような発光素子モジュールが提案されてい
る。図26において、101は発光素子チップ、102
は透明ガラス基板、103及び104はリードフレー
ム、105はボンディングワイヤ、106は反射部材、
108は光透過性樹脂からなるモールド樹脂である。リ
ードフレーム103及び104は透明ガラス基板102
の背面に設けられており、発光素子チップ101はリー
ドフレーム103の背面に実装され、リードフレーム1
04との間をボンディングワイヤ105によって接続さ
れている。反射部材106の反射面107は複数の平板
領域によって多面体状に形成されている。
For this reason, a light emitting element module as shown in FIG. 26 has been proposed as a light emitting element module capable of efficiently extracting light emitted in an oblique direction. In FIG. 26, 101 is a light emitting element chip and 102
Is a transparent glass substrate, 103 and 104 are lead frames, 105 is a bonding wire, 106 is a reflective member,
Reference numeral 108 denotes a mold resin made of a light transmissive resin. The lead frames 103 and 104 are the transparent glass substrate 102.
The light emitting element chip 101 is mounted on the back surface of the lead frame 103.
04 is connected by a bonding wire 105. The reflecting surface 107 of the reflecting member 106 is formed in a polyhedral shape by a plurality of flat plate regions.

【0004】この発光素子モジュールにおいては、発光
素子チップ101から背面側へ向けて光を出射させ、背
面側へ出射された光を反射面107によって反射させて
モールド樹脂108及び透明ガラス基板102を通して
前方へ出射させるようにしている。特に、発光素子チッ
プ101から斜め方向に出射された光も、反射面107
で反射された後、モールド樹脂108及び透明ガラス基
板102を通して前方へ出射されるので、光利用効率が
向上する。なお、発光素子チップ101の代わりにフォ
トダイオードなどの受光素子チップを配置し、前方から
入射してきた光を受光素子チップに受光させるよう構成
すると、効率のよい受光素子モジュールが構成できる。
In this light emitting element module, light is emitted from the light emitting element chip 101 toward the back side, and the light emitted to the back side is reflected by the reflecting surface 107 to pass through the mold resin 108 and the transparent glass substrate 102. I am trying to emit to. In particular, the light emitted from the light emitting element chip 101 in an oblique direction is also reflected by the reflection surface 107.
After being reflected by, the light is emitted forward through the mold resin 108 and the transparent glass substrate 102, so that the light utilization efficiency is improved. If a light receiving element chip such as a photodiode is arranged instead of the light emitting element chip 101 and the light incident from the front is received by the light receiving element chip, an efficient light receiving element module can be configured.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな発光素子モジュールでは、反射部材で反射された光
が前方へ出射される際、発光素子チップやリードフレー
ムに遮られてこれらの影が生じ、最も光量が得られるは
ずの光軸中心付近の光を効率よく利用することができな
い。さらに、発光素子モジュールから出射された光の指
向特性において光軸中心付近が暗くなるので、表示用の
光源としては見た目が悪く、視覚的な不具合が生じてい
た。また、温度変化の激しい場所での使用においては、
光反射部材とモールド樹脂の熱膨張係数の違いから、光
反射部材とモールド樹脂の界面近傍に応力が集中し、モ
ールド樹脂にクラックが入るという問題があった。
However, in such a light emitting device module, when the light reflected by the reflecting member is emitted to the front, the light emitting device chip and the lead frame block the shadows of the light. It is not possible to efficiently use the light near the center of the optical axis where the maximum light amount should be obtained. Further, in the directional characteristics of the light emitted from the light emitting element module, the vicinity of the optical axis center becomes dark, so that it looks unsatisfactory as a light source for display and causes a visual defect. Also, when using in a place where temperature changes drastically,
Due to the difference in coefficient of thermal expansion between the light reflecting member and the mold resin, stress concentrates near the interface between the light reflecting member and the mold resin, causing a problem that the mold resin is cracked.

【0006】上述の事情に鑑み本発明は、発光素子チッ
プもしくは前記発光素子チップをモールド樹脂中に封止
した発光素子モジュールからなる発光素子、あるいは受
光素子チップもしくは前記受光素子をモールド樹脂中に
封止した受光素子等に用いるべく、発光素子あるいは受
光素子を封止するかまたは配置できるようにした形態の
光素子用光学デバイスや、光素子用光学デバイスを用い
た機器において、所望の指向特性を備え、かつクラック
の発生防止機能を備えた光素子用光学デバイスや、光素
子用光学デバイスを用いた機器の提供を目的とする。
In view of the above-mentioned circumstances, the present invention provides a light emitting element chip or a light emitting element composed of a light emitting element module in which the light emitting element chip is sealed in a molding resin, or a light receiving element chip or the light receiving element is sealed in a molding resin. In order to use it as a light-receiving element that has been stopped, the desired directivity characteristics should be obtained in an optical device for an optical element in a form in which the light-emitting element or the light-receiving element can be sealed or arranged, or a device using the optical element for an optical element. An object of the present invention is to provide an optical device for an optical element, which has a function of preventing the generation of cracks, and an apparatus using the optical device for an optical element.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる光素子用
光学デバイスは、光素子から外部に至る出射光、あるい
は外部から前記光素子に至る入射光の光路を制御する光
素子用光学デバイスであって、光反射部材と、前記光反
射部材の少なくとも光反射面を覆う樹脂部材とからな
り、前記樹脂部材は、前記光素子前方の所定領域を外れ
た光をほぼ全反射させる樹脂界面を備え、前記光素子前
方の所定領域を外れた光の、前記光素子と前記光素子用
光学デバイスの外部とを結ぶ光経路が、前記樹脂界面
と、前記光反射部材の各々で、少なくとも1回以上反射
する経路を経由するように前記樹脂界面、あるいは前記
光反射部材の配置が定められ、前記光反射部材と樹脂と
の境界に、緩衝材を設けたことを特徴とする。なお、前
記樹脂部材は、前記光素子前方の所定領域に達した光を
出射あるいは集光するレンズ部を備えてもよい。
An optical device for an optical element according to the present invention is an optical device for an optical element for controlling an optical path of outgoing light from the optical element to the outside or incident light from the outside to the optical element. And a resin member that covers at least the light reflecting surface of the light reflecting member, and the resin member has a resin interface that almost totally reflects light that has deviated from a predetermined region in front of the optical element. An optical path connecting light between the optical element and the outside of the optical device for an optical element of light that has left a predetermined region in front of the optical element is at least once at each of the resin interface and the light reflecting member. It is characterized in that the resin interface or the arrangement of the light reflecting member is determined so as to pass through a reflecting path, and a cushioning material is provided at a boundary between the light reflecting member and the resin. The resin member may include a lens portion that emits or condenses light reaching a predetermined area in front of the optical element.

【0008】また、前記緩衝材は、前記光反射部材と樹
脂との熱的収縮、または膨張により発生する応力の集中
部に設けてもよいし、前記光反射部材の少なくとも光反
射側に設けても良い。
The cushioning material may be provided at a portion where stress generated by thermal contraction or expansion of the light reflecting member and the resin is concentrated, or at least on the light reflecting side of the light reflecting member. Is also good.

【0009】このように構成することで、光利用効率が
高い光素子用光学デバイスが実現でき、さらに光反射部
材とモールド樹脂の熱膨張計数の違いにより生じる応力
を緩衝材で逃がし、クラックの発生を防止するようにし
たから、クラックの発生で光が前方に出射、もしくは入
射されなくなるのを防止でき、また、水蒸気やガスによ
り、光反射部材や光素子が錆びたり劣化したりして信頼
性が低下するという不具合が防止できる。
With this structure, an optical device for an optical element having a high light utilization efficiency can be realized, and the stress generated by the difference in thermal expansion coefficient between the light reflecting member and the mold resin is released by the cushioning material to generate a crack. This prevents the light from being emitted or incident on the front side due to the occurrence of cracks, and the light reflecting member and the optical element may be rusted or deteriorated due to water vapor or gas, resulting in reliability. It is possible to prevent the problem that the power consumption decreases.

【0010】そして前記緩衝材は、硬度の低い軟質層、
または気体、または流体層、または収縮によってできた
空洞層であることが好ましい。また前記緩衝材の硬度
は、JISK6249で規定される硬度において、50
以下であることが好ましい。
The cushioning material is a soft layer having a low hardness,
Alternatively, it is preferably a gas or fluid layer or a cavity layer formed by contraction. The hardness of the cushioning material is 50 at the hardness defined by JISK6249.
The following is preferable.

【0011】緩衝材をこのようにすることで、光反射部
材とモールド樹脂の熱膨張計数の違いにより生じる応力
を確実に逃がすことができる。
By using such a cushioning material, the stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the light reflecting member and the mold resin can be surely released.

【0012】そしてこの緩衝材は、一様、または一様に
準じる厚みを有することが好ましく、また、前記緩衝材
の厚みは、100μm以下、好ましくは30μm以上1
00μm以下であることが好ましい。
It is preferable that the cushioning material has a uniform thickness or a thickness conforming to the uniformness, and the thickness of the cushioning material is 100 μm or less, preferably 30 μm or more.
It is preferably 00 μm or less.

【0013】緩衝材をこのように構成することで、モー
ルド樹脂と緩衝材の屈折率の違いによる光の出射方向の
偏差を最小にすることができ、さらに中心効率や指向角
を最適として、組み立て時のバラツキなどにも耐えられ
る光素子用光学デバイスを提供することができる。
By constructing the cushioning material in this way, it is possible to minimize the deviation of the light emitting direction due to the difference in the refractive index between the mold resin and the cushioning material, and further optimize the center efficiency and the directivity angle for assembly. It is possible to provide an optical device for an optical element that can withstand variations in time.

【0014】本発明にかかる光素子用光学デバイスアレ
イは、前記光素子用光学デバイスを複数個配列させたこ
とを特徴とする。このような光素子用光学デバイスアレ
イは、薄型でかつ大面積の発光装置や、前面から入射し
てきた光を効率よく受ける受光装置に用いることができ
る。
The optical device optical device array according to the present invention is characterized in that a plurality of the optical device optical devices are arranged. Such an optical device array for optical elements can be used for a thin and large-area light emitting device and a light receiving device that efficiently receives light incident from the front surface.

【0015】本発明にかかる光学装置は、前記光素子用
光学デバイスアレイと、光素子を備え、前記光素子は、
前記光素子前方の所定領域を外れた光の、前記光素子と
光素子用光学デバイスの外部とを結ぶ光経路が、前記樹
脂界面と、前記光反射部材の各々で、少なくとも1回以
上反射する経路を経由するように定められた位置に配置
されたことを特徴とする。この光学装置によれば、光素
子に発光素子チップもしくは前記発光素子チップをモー
ルド樹脂中に封止した発光素子モジュールからなる発光
素子を用いて薄型でかつ大面積の発光装置を形成した
り、光素子に受光素子チップもしくは前記受光素子チッ
プをモールド樹脂中に封止した受光素子を用いて前面か
ら入射してきた光を効率よく受ける受光装置を形成した
りすることができる。
An optical device according to the present invention comprises the optical device array for optical elements and an optical element, wherein the optical element is
An optical path connecting light between the optical element and the outside of the optical device for an optical element of light that has left a predetermined area in front of the optical element is reflected at least once at each of the resin interface and the light reflecting member. It is characterized in that it is arranged at a position determined to pass through a route. According to this optical device, a thin and large-area light emitting device is formed by using a light emitting element composed of a light emitting element chip or a light emitting element module in which the light emitting element chip is encapsulated in a molding resin as an optical element. By using a light receiving element chip or a light receiving element in which the light receiving element chip is encapsulated in a molding resin, a light receiving device that efficiently receives light incident from the front surface can be formed.

【0016】本発明にかかる別の光学装置は、光素子
と、前記光素子から外部に至る出射光、あるいは外部か
ら前記光素子に至る入射光の光路を制御する光素子用光
学デバイスと、を備えた光学装置であって、前記光素子
用光学デバイスは、光反射部材と、前記光反射部材の少
なくとも光反射面を覆う樹脂部材とからなり、前記樹脂
部材は、前記光素子前方の所定領域を外れた光をほぼ全
反射させる樹脂界面を備え、前記光素子前方の所定領域
を外れた光の、前記光素子と前記光素子用光学デバイス
の外部とを結ぶ光経路が、前記樹脂界面と、前記光反射
部材の各々で、少なくとも1回以上反射する経路を経由
するように前記樹脂界面、あるいは前記光反射部材の配
置が定められ、前記光反射部材と樹脂との境界に、緩衝
材を設けたことを特徴とする。
Another optical device according to the present invention comprises an optical element and an optical device for an optical element which controls an optical path of outgoing light from the optical element to the outside or incident light from the outside to the optical element. In the optical device provided, the optical device for an optical element includes a light reflecting member and a resin member that covers at least a light reflecting surface of the light reflecting member, and the resin member is a predetermined region in front of the optical element. A resin interface that almost totally reflects light that has deviated from the optical element, and an optical path of light that has deviated from a predetermined region in front of the optical element, connecting the optical element and the outside of the optical element optical device, and the resin interface. In each of the light reflecting members, the resin interface or the disposition of the light reflecting member is determined so as to pass through a path that reflects at least once, and a cushioning material is provided at the boundary between the light reflecting member and the resin. Specially provided To.

【0017】なお、前記光素子は、発光素子チップもし
くは前記発光素子チップをモールド樹脂中に封止した発
光素子モジュールからなる発光素子としてもよい。この
ような光学装置によれば、光利用効率が高く、かつ光反
射部材とモールド樹脂の熱膨張計数の違いによるクラッ
クの発生を防止した発光デバイスを形成することができ
る。
The optical element may be a light emitting element which is a light emitting element chip or a light emitting element module in which the light emitting element chip is sealed in a molding resin. According to such an optical device, it is possible to form a light emitting device which has a high light utilization efficiency and prevents the occurrence of cracks due to the difference in thermal expansion coefficient between the light reflecting member and the mold resin.

【0018】前記樹脂界面は、前記発光素子から出射さ
れる第1の光が全反射される前記樹脂界面上の全反射点
と、前記発光素子から出射され前記全反射点よりも前記
発光素子に近い前記樹脂界面上の点で全反射される第2
の光が前記光反射部材で反射されて外部に出射される際
に前記樹脂界面を通過する通過点とが、同一である領域
を有するように構成してもよい。このように樹脂界面を
定めることによって、樹脂界面に別の反射部材を設ける
必要がなく、またそのような別の反射部材によって光の
出射を妨げられることもなく、簡単な構造で光利用効率
を高めることができる。
The resin interface is closer to the light emitting element than the total reflection point on the resin interface where the first light emitted from the light emitting element is totally reflected and the total reflection point emitted from the light emitting element. Second total reflection at a point near the resin interface
It may be configured such that the light passing through the resin interface when the light is reflected by the light reflecting member and emitted to the outside has the same region. By defining the resin interface in this way, it is not necessary to provide another reflecting member at the resin interface, and the light emission is not blocked by such another reflecting member, and the light utilization efficiency can be improved with a simple structure. Can be increased.

【0019】なお、前記光素子は、受光素子チップもし
くは前記受光素子チップをモールド樹脂中に封止した受
光素子としてもよい。このような光学装置によれば、光
利用効率が高く、かつ光反射部材とモールド樹脂の熱膨
張計数の違いによるクラックの発生を防止した受光デバ
イスを形成することができる。
The optical element may be a light receiving element chip or a light receiving element obtained by encapsulating the light receiving element chip in a molding resin. According to such an optical device, it is possible to form a light receiving device which has a high light utilization efficiency and prevents the occurrence of cracks due to the difference in thermal expansion coefficient between the light reflecting member and the mold resin.

【0020】そして、前記光学装置は、外部から前記樹
脂界面に入射され前記光反射部材で反射した第1の光が
前記樹脂界面の全反射点にて全反射されて前記受光素子
に入射する光経路と、外部から前記全反射点を通過して
前記樹脂界面に入射され前記光反射部材で反射した第2
の光が前記樹脂界面にて前記全反射位置より前記受光素
子に近い点で全反射されて前記受光素子に入射される光
経路とを有するように前記樹脂界面を設けても良い。こ
のように樹脂界面を設けることによって、樹脂界面に別
の反射部材を設ける必要がなく、またそのような別の反
射部材によって光の入射を妨げられることもなく、簡単
な構造で光利用効率を高めることができる。
In the optical device, the first light incident on the resin interface from the outside and reflected by the light reflecting member is totally reflected at the total reflection point of the resin interface and is incident on the light receiving element. A second path, which passes through the total reflection point from outside and is incident on the resin interface and is reflected by the light reflecting member;
The resin interface may be provided so as to have a light path in which the light is totally reflected at the resin interface at a point closer to the light receiving element than the total reflection position and is incident on the light receiving element. By providing the resin interface in this way, it is not necessary to provide another reflecting member on the resin interface, and the incidence of light is not blocked by such another reflecting member, and the light utilization efficiency is improved with a simple structure. Can be increased.

【0021】そして、前記光素子は、前記光反射部材の
焦点となる位置に対して、前記樹脂界面を介して鏡像と
なる位置の近傍に配置されてもよい。このような光学装
置は、ほぼ並行光を出射する発光デバイスや、ほぼ並行
光を受光する受光デバイスに用いることができる。
The optical element may be arranged near the position of the focal point of the light reflecting member, near the position of being a mirror image through the resin interface. Such an optical device can be used for a light emitting device that emits substantially parallel light and a light receiving device that receives substantially parallel light.

【0022】本発明にかかる光素子用光学デバイスの製
造方法は、光素子から外部に至る出射光、あるいは外部
から前記光素子に至る入射光の光路を制御する光素子用
光学デバイスの製造方法であって、光反射部材に緩衝材
を配置する工程と、前記光素子前方の所定領域を外れた
光の、前記光素子と前記光素子用光学デバイスの外部と
を結ぶ光経路が、樹脂部材の界面と、前記光反射部材の
各々で、少なくとも1回以上反射する経路を経由するよ
うに前記光反射部材を前記樹脂部材で覆う工程と、を有
することを特徴とする。この光素子用光学デバイスの製
造方法によれば、光利用効率を高める位置関係に樹脂部
材の界面と光反射部材の位置関係を定められると共に、
緩衝材を容易に樹脂部材と光反射部材の境界に配置する
ことができる。
A method for manufacturing an optical device for an optical element according to the present invention is a method for manufacturing an optical device for an optical element, which controls an optical path of outgoing light from the optical element to the outside or incident light from the outside to the optical element. Then, the step of disposing a cushioning material in the light reflecting member, the light path outside the predetermined region in front of the optical element, the optical path connecting the optical element and the outside of the optical element optical device, And a step of covering the light reflecting member with the resin member so as to pass through an interface and a path where each of the light reflecting members reflects at least once or more. According to the method for manufacturing an optical device for an optical element, the positional relationship between the interface of the resin member and the light reflecting member is determined in a positional relationship that enhances the light utilization efficiency,
The cushioning material can be easily arranged at the boundary between the resin member and the light reflecting member.

【0023】本発明にかかる光学装置の製造方法は、光
素子を内部に備え、前記光素子から外部に至る出射光、
あるいは外部から前記光素子に至る入射光の光路を制御
する光学装置の製造方法であって、光反射部材に緩衝材
を配置する工程と、前記光素子前方の所定領域を外れた
光の、前記光素子と前記光学装置の外部とを結ぶ光経路
が、樹脂部材の界面と、前記光反射部材の各々で、少な
くとも1回以上反射する経路を経由するように、前記光
素子と前記光反射部材を前記樹脂部材で覆う工程と、を
有することを特徴とする。この光素子用光学デバイスの
製造方法によれば、光利用効率を高める位置関係に光素
子と、樹脂部材の界面と、光反射部材の位置関係を定め
られると共に、緩衝材を容易に樹脂部材と光反射部材の
境界に配置することができる。
A method of manufacturing an optical device according to the present invention is provided with an optical element inside and emits light from the optical element to the outside.
Or a method of manufacturing an optical device for controlling an optical path of incident light from the outside to the optical element, the step of disposing a cushioning material in a light reflecting member, and the light having deviated from a predetermined region in front of the optical element, The optical element and the light reflecting member are arranged such that the optical path connecting the optical element and the outside of the optical device passes through the interface of the resin member and the path reflecting at least once at each of the light reflecting member. Is covered with the resin member. According to the method for manufacturing an optical device for an optical element, the positional relationship between the optical element, the interface of the resin member, and the light reflecting member can be determined in a positional relationship that enhances the light utilization efficiency, and the cushioning material can be easily used as It can be arranged at the boundary of the light reflecting member.

【0024】本発明にかかる光学装置の光制御方法は、
光素子から外部に至る出射光、あるいは外部から前記光
素子に至る入射光の光路を制御する光学装置の光制御方
法であって、前記光学装置に備えられた前記光素子の前
方の所定領域を外れた光の、前記光素子と前記光学装置
の外部とを結ぶ光経路は、前記光学装置に備えられた樹
脂界面と光反射部材の各々で、少なくとも1回以上反射
する経路を経由し、かつ前記光反射部材で反射する際に
は、前記光反射部材の少なくとも一部に当接する緩衝材
を透過するように制御されることを特徴とする。この光
学装置の光制御方法によれば、モールド樹脂のクラック
防止のために緩衝材を配置したような場合であっても、
光素子、樹脂界面、光反射部材の位置関係、および緩衝
材の配置位置、材質、厚みによって、所望の指向特性を
実現することができる。
A light control method for an optical device according to the present invention comprises:
A light control method of an optical device for controlling an optical path of emitted light from an optical element to the outside or incident light from the outside to the optical element, wherein a predetermined region in front of the optical element provided in the optical device is provided. An optical path of the deviated light, which connects the optical element and the outside of the optical device, passes through a path that reflects at least once at each of the resin interface and the light reflecting member provided in the optical device, and When the light is reflected by the light reflecting member, it is controlled so as to pass through a cushioning material that is in contact with at least a part of the light reflecting member. According to the light control method of this optical device, even when a cushioning material is arranged to prevent cracks in the mold resin,
A desired directional characteristic can be realized by the positional relationship between the optical element, the resin interface, the light reflecting member, and the position, material, and thickness of the cushioning material.

【0025】本発明にかかる光学機器は、発光素子チッ
プもしくは前記発光素子チップをモールド樹脂中に封止
した発光素子モジュールからなる発光素子を複数個有
し、前記発光素子から外部に至る出射光の光路を制御す
る光素子用光学デバイスを複数個備えた光学機器におい
て、光反射部材と、前記光反射部材の少なくとも光反射
面を覆う樹脂部材とからなり、前記樹脂部材は、前記発
光素子前方の所定領域を外れた光をほぼ全反射させる樹
脂界面を備え、前記発光素子前方の所定領域を外れた光
の、前記発光素子と前記光素子用光学デバイスの外部と
を結ぶ光経路が、前記樹脂界面と、前記光反射部材の各
々で、少なくとも1回以上反射する経路を経由するよう
に前記樹脂界面、あるいは前記光反射部材の配置が定め
られ、前記光反射部材と樹脂との境界に、緩衝材を設け
たことを特徴とする。
The optical device according to the present invention has a plurality of light emitting elements each including a light emitting element chip or a light emitting element module in which the light emitting element chip is sealed in a molding resin, and emits light emitted from the light emitting element to the outside. In an optical device having a plurality of optical devices for controlling an optical path, the optical device comprises a light reflecting member and a resin member that covers at least the light reflecting surface of the light reflecting member, and the resin member is provided in front of the light emitting device. The light path, which has a resin interface that almost totally reflects light that has deviated from a predetermined area, connects the light emitting element and the outside of the optical element optical device of light that has deviated from the predetermined area in front of the light emitting element. The resin interface or the arrangement of the light reflecting member is determined so as to pass through a path that reflects at least once or more at the interface and the light reflecting member. And the boundary between the resin, characterized in that a cushioning material.

【0026】このような光学機器で構成されるディスプ
レイ装置は、寒暖の差が激しい屋外などでもクラックの
発生を防止できるので、高い発光効率と、高い信頼性を
得ることができる。また、このような光学機器で構成さ
れる車載用ランプ光源は、温度環境が厳しい条件におい
ても、高い発光効率と、高い信頼性を維持することがで
きる。さらに、本発明の光学装置で構成される信号機な
どの屋外用表示機器は、寒暖の差が激しい屋外でも高い
発光効率と、高い信頼性を維持できるので、視認性がよ
く、かつメンテナンスの頻度も減らせるという効果が得
られる。
Since the display device constituted by such an optical device can prevent the generation of cracks even outdoors, where the difference in temperature is severe, it is possible to obtain high luminous efficiency and high reliability. Further, the vehicle-mounted lamp light source configured by such an optical device can maintain high luminous efficiency and high reliability even in a severe temperature environment. Further, the outdoor display device such as a traffic light configured by the optical device of the present invention can maintain high luminous efficiency and high reliability even outdoors where the difference in temperature is severe, so that the visibility is good and the frequency of maintenance is high. The effect of being able to reduce is obtained.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの
発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる
説明例に過ぎない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions, and the like of the constituent parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention thereto, unless otherwise specified, and are merely It is only an example.

【0028】図1は、本発明の光素子用光学デバイスに
発光素子チップを配置した発光デバイス(光学装置)の
例を説明するための図である。図1において、発光デバ
イスは、発光ダイオード(LED)や半導体レーザー
(LD)などの発光素子チップ11を受け皿部に積載し
てダイボンドしたリードフレーム12と、ボンディング
ワイヤ14で発光素子チップ11と接続された他方のリ
ードフレーム13と、その回りに設けられた光反射部材
15とを有し、これらの部材をモールド樹脂16で封止
した構成をしている。
FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a light emitting device (optical device) in which a light emitting element chip is arranged in the optical device for an optical element of the present invention. In FIG. 1, a light emitting device is connected to a light emitting element chip 11 such as a light emitting diode (LED) or a semiconductor laser (LD) by a die-bonded lead frame 12 mounted on a tray and a bonding wire 14 to the light emitting element chip 11. The other lead frame 13 and the light reflecting member 15 provided around the other lead frame 13 are provided, and these members are sealed with the molding resin 16.

【0029】そしてこの発光デバイスにおいては、モー
ルド樹脂16の光出射側中央部に、球面レンズ状、非球
面レンズ状、放物面状などの凸レンズ形状をした直接出
射領域17が形成され、発光素子チップ11はこの直接
出射領域17の焦点、またはその近傍に位置している。
そのため、発光素子チップ11から出て直接出射領域1
7に向かった光は、ほぼ平行光化されて直接モールド樹
脂16の前面から前方へ出射される。
In this light emitting device, a direct emitting region 17 having a convex lens shape such as a spherical lens shape, an aspherical lens shape, or a parabolic shape is formed in the light emitting side central portion of the mold resin 16, and the light emitting element is formed. The chip 11 is located at or near the focal point of the direct emission area 17.
Therefore, the light is emitted from the light emitting element chip 11 and directly emitted from the emission region 1.
The light directed to 7 is converted into substantially parallel light and directly emitted from the front surface of the molding resin 16.

【0030】一方直接出射領域17の周囲には、この直
接出射領域17を囲むように平面状の全反射領域18が
形成され、かつ、発光素子チップ11から見て、直接出
射領域17と全反射領域18との境界方向と発光素子チ
ップ11の光軸とのなす角度が、モールド樹脂16と空
気との間の全反射の臨界角と等しいか、それよりも大き
く設定されている。そのため発光素子チップ11から出
射された光のうち、全反射領域18に向かった光は、経
路19に示したようにモールド樹脂16の界面で全反射
され、さらに光反射部材15で反射されて全反射領域1
8から前方へ出射される。ここで、経路19a、19b
に示したようにほぼ並行光を出射させるには発光素子チ
ップ11を光反射部材15の焦点となる位置に配置すれ
ばよい。すなわち図1の発光デバイスにおいては、経路
19a、19bからも明らかなように、光はモールド樹
脂16の界面で全反射されるので、発光素子チップ11
は、光反射部材15の焦点となる位置に対して、モール
ド樹脂16の界面を介して鏡像となる位置に配置すれば
よい。
On the other hand, around the direct emission area 17, a planar total reflection area 18 is formed so as to surround the direct emission area 17, and the direct emission area 17 and the total reflection area 18 are seen from the light emitting element chip 11. The angle formed by the boundary direction with the region 18 and the optical axis of the light emitting element chip 11 is set to be equal to or larger than the critical angle of total reflection between the mold resin 16 and the air. Therefore, of the light emitted from the light emitting element chip 11, the light heading for the total reflection area 18 is totally reflected at the interface of the mold resin 16 as shown in the path 19, and further reflected by the light reflecting member 15. Reflective area 1
8 is emitted forward. Here, the routes 19a and 19b
In order to emit almost parallel light as shown in FIG. 3, the light emitting element chip 11 may be arranged at a position which becomes a focal point of the light reflecting member 15. That is, in the light emitting device of FIG. 1, as is clear from the paths 19a and 19b, the light is totally reflected at the interface of the mold resin 16, so that the light emitting element chip 11
May be arranged at a position which becomes a mirror image with respect to the position of the focal point of the light reflecting member 15 via the interface of the mold resin 16.

【0031】なお、全反射領域18は、経路19aと経
路19bおよび全反射領域18が交わる点からも明らか
なように、発光素子チップ11から出射された第1の光
(経路19a)が全反射される全反射点と、発光素子チ
ップ11から出射され全反射点よりも発光素子チップ1
1に近い界面上の点で全反射される第2の光(経路19
b)が光反射部材15で反射されて外部に出射される際
に界面を通過する通過点が同一になる領域10を有して
いる。すなわち、モールド樹脂16の界面の全反射を利
用しているため、モールド樹脂16の界面に別の反射部
材を設ける必要がなく、またそのような別の反射部材に
よって、光の出射を妨げられることもない。
In the total reflection area 18, the first light (path 19a) emitted from the light emitting element chip 11 is totally reflected, as is clear from the intersection of the paths 19a and 19b and the total reflection area 18. Of the total reflection point and the total reflection point emitted from the light emitting element chip 11 rather than the total reflection point.
The second light (path 19) is totally reflected at a point on the interface close to 1.
There is a region 10 having the same passing point that passes through the interface when b) is reflected by the light reflecting member 15 and emitted to the outside. That is, since the total reflection at the interface of the mold resin 16 is used, it is not necessary to provide another reflection member at the interface of the mold resin 16, and such another reflection member can prevent the emission of light. Nor.

【0032】そのためこの発光デバイスにおいては、発
光素子チップ11から出た光のほとんどが有効光として
直接出射領域17と全反射領域18とから出射され、非
常に効率の良い発光デバイスを得ることができる。しか
も、光反射部材として曲板状の金属部材を使うことで、
アルミ蒸着膜などを使う場合などに比し、組立てが容易
で、かつ非常に安価に構成できると共に、モールド樹脂
と蒸着膜の熱膨張係数が異なる場合、蒸着膜に亀裂が入
るなどの事故を起こすという問題も生じない。なお、こ
の図1の例では光反射部材15の中心に発光素子チップ
11を置く場合を示したが、発光素子チップ11の代わ
りにフォトダイオードや太陽電池などの受光素子チップ
を置き、前方から入射してきた光を受光素子チップに受
光させるよう構成すると、効率のよい受光デバイス(光
学装置)が構成できる。この受光デバイスは、図1にお
いて、外部から全反射領域18であるモールド樹脂16
の界面に入射され光反射部材15で反射した第1の光が
モールド樹脂16の界面の全反射点(参照符号10で示
す位置)にて全反射されて受光素子チップ11に入射す
る光経路19a(図1において逆矢印光経路)と、外部
から全反射点(参照符号10で示す位置)を通過してモ
ールド樹脂16の界面に入射され光反射部材15で反射
した第2の光がモールド樹脂16の界面にて上記全反射
点より前記受光素子に近い点で全反射されて受光素子チ
ップ11に入射される光経路19b(図1において逆矢
印光経路)とを有する全反射領域18を設けることで構
成される。このように発光素子チップに代えて受光素子
チップを適応できることは、以下に説明する他の実施例
でも同様である。
Therefore, in this light emitting device, most of the light emitted from the light emitting element chip 11 is directly emitted from the emission region 17 and the total reflection region 18 as effective light, and a very efficient light emitting device can be obtained. . Moreover, by using a curved plate-shaped metal member as the light reflecting member,
Compared to the case of using aluminum vapor deposition film, etc., it is easy to assemble and can be constructed at very low cost, and if the mold resin and the vapor deposition film have different thermal expansion coefficients, cracks may occur in the vapor deposition film. That problem does not occur. In the example of FIG. 1, the case where the light emitting element chip 11 is placed at the center of the light reflecting member 15 is shown. However, instead of the light emitting element chip 11, a light receiving element chip such as a photodiode or a solar cell is placed and the light is incident from the front. By configuring the received light to be received by the light receiving element chip, an efficient light receiving device (optical device) can be configured. This light receiving device has a mold resin 16 which is a total reflection area 18 from the outside in FIG.
The optical path 19a in which the first light that is incident on the interface of the above and is reflected by the light reflecting member 15 is totally reflected at the total reflection point (the position indicated by reference numeral 10) on the interface of the mold resin 16 and enters the light receiving element chip 11. The second light reflected by the light reflection member 15 (the reverse arrow light path in FIG. 1) and the total reflection point (the position indicated by reference numeral 10) from the outside and incident on the interface of the mold resin 16 is reflected by the mold resin. A total reflection area 18 having an optical path 19b (reverse arrow optical path in FIG. 1) that is totally reflected at a point closer to the light receiving element than the total reflection point at the interface of 16 and enters the light receiving element chip 11 is provided. It is composed of As described above, the light receiving element chip can be applied instead of the light emitting element chip in the other embodiments described below.

【0033】本発明では、以上のように構成した発光デ
バイスにさらにクラック防止構造を備えたことを特徴と
している。図1の発光デバイスは、光反射部材15とモ
ールド樹脂16で構成される光素子用光学デバイスにお
いて、各構成部材をモールド樹脂16で封止する際に、
光反射部材15とモールド樹脂16との熱膨張係数の差
によって応力が集中する部分、すなわち光反射部材15
の応力集中部に、発光素子チップ11が発する光に対し
て透過率が良く、かつ、モールド樹脂16よりも硬度の
小さい物質で緩衝材23を形成したものである。この層
によって光反射部材15とモールド樹脂16の熱膨張係
数の差により生じる応力を逃がすことができる。
The present invention is characterized in that the light emitting device constructed as described above is further provided with a crack prevention structure. The light emitting device of FIG. 1 is an optical device for an optical element including a light reflecting member 15 and a mold resin 16, and when each component is sealed with the mold resin 16,
A portion where stress is concentrated due to a difference in thermal expansion coefficient between the light reflecting member 15 and the mold resin 16, that is, the light reflecting member 15
The buffer material 23 is formed in the stress concentration portion of a material having a high transmittance with respect to the light emitted from the light emitting element chip 11 and a hardness lower than that of the molding resin 16. With this layer, the stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the light reflecting member 15 and the mold resin 16 can be released.

【0034】このようなクラック防止構造を備えない場
合の光素子用光学デバイスを図2を用いて説明する。図
2は本発明に用いる光素子用光学デバイスに発光素子チ
ップ11を配置した発光デバイスにおけるモールド樹脂
15のクラックの発生部位を示す説明図である。図2の
発光デバイスは、発光ダイオード(LED)や半導体レ
ーザー(LD)などの発光素子チップ11を受け皿部に
載置してダイボンドしたリードフレーム12、ボンディ
ングワイヤ14で発光素子チップ11と接続された他方
のリードフレーム13、その回りに設けられた光反射部
材15などを有し、これらの部材をモールド樹脂16で
封止した構成をしている。
An optical device for an optical element without such a crack prevention structure will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory view showing a cracked portion of the mold resin 15 in the light emitting device in which the light emitting element chip 11 is arranged in the optical device for an optical element used in the present invention. The light emitting device of FIG. 2 is connected to the light emitting element chip 11 by a lead frame 12 and a bonding wire 14 which are die-bonded by placing a light emitting element chip 11 such as a light emitting diode (LED) or a semiconductor laser (LD) on a tray. The other lead frame 13 and the light reflecting member 15 provided around the lead frame 13 are provided, and these members are sealed with a mold resin 16.

【0035】そしてこの発光デバイスにおいては、モー
ルド樹脂16の光出射側中央部に、球面レンズ状、非球
面レンズ状、放物面状などの凸レンズ形状をした直接出
射領域17を形成し、発光素子チップ11はこの直接出
射領域17の焦点、またはその近傍に位置させている。
そのため、発光素子チップ11から出て直接出射領域1
7に向かった光は、ほぼ平行光化されて直接モールド樹
脂16の前面から前方へ出射される。
In this light emitting device, a direct emitting region 17 having a convex lens shape such as a spherical lens shape, an aspherical lens shape, or a parabolic shape is formed in the center of the light emitting side of the molding resin 16 to form a light emitting element. The chip 11 is located at or near the focal point of the direct emission area 17.
Therefore, the light is emitted from the light emitting element chip 11 and directly emitted from the emission region 1.
The light directed to 7 is converted into substantially parallel light and directly emitted from the front surface of the molding resin 16.

【0036】一方直接出射領域17の周囲には、この直
接出射領域17を囲むように平面状の全反射領域18が
形成され、かつ、発光素子チップ11から見て、直接出
射領域17と全反射領域18との境界方向と発光素子チ
ップ11の光軸とのなす角度が、モールド樹脂16と空
気との間の全反射の臨界角と等しいか、それよりも大き
く設定してある。そのため発光素子チップ11から出射
された光のうち、経路19a、19bに示したように全
反射領域18に向かった光は、モールド樹脂16の界面
で全反射され、さらに光反射部材15で反射されて全反
射領域18から前方へ出射する。
On the other hand, around the direct emission area 17, a planar total reflection area 18 is formed so as to surround the direct emission area 17, and the direct emission area 17 and the total reflection area are seen from the light emitting element chip 11. The angle formed by the boundary direction with the region 18 and the optical axis of the light emitting element chip 11 is set to be equal to or larger than the critical angle of total reflection between the mold resin 16 and air. Therefore, of the light emitted from the light emitting element chip 11, the light traveling toward the total reflection area 18 as shown by paths 19a and 19b is totally reflected at the interface of the mold resin 16 and further reflected by the light reflecting member 15. And is emitted forward from the total reflection area 18.

【0037】なお、全反射領域18は、経路19aと経
路19bおよび全反射領域18が交わる点からも明らか
なように、発光素子チップ11から出射された第1の光
(経路19a)が全反射される全反射点と、発光素子チ
ップ11から出射され全反射点よりも発光素子チップ1
1に近い界面上の点で全反射される第2の光(経路19
b)が光反射部材15で反射されて外部に出射される際
に界面を通過する通過点が同一になる領域10を有して
いる。すなわち、モールド樹脂16の界面の全反射を利
用しているため、モールド樹脂16の界面に別の反射部
材を設ける必要がなく、またそのような別の反射部材に
よって、光の出射を妨げられることもない。
In the total reflection area 18, the first light (path 19a) emitted from the light emitting element chip 11 is totally reflected, as is clear from the intersection of the paths 19a and 19b and the total reflection area 18. Of the total reflection point and the total reflection point emitted from the light emitting element chip 11 rather than the total reflection point.
The second light (path 19) is totally reflected at a point on the interface close to 1.
There is a region 10 having the same passing point that passes through the interface when b) is reflected by the light reflecting member 15 and emitted to the outside. That is, since the total reflection at the interface of the mold resin 16 is used, it is not necessary to provide another reflection member at the interface of the mold resin 16, and such another reflection member can prevent the emission of light. Nor.

【0038】そのためこの発光デバイスにおいては、発
光素子チップ11から出た光のほとんどが有効光として
直接出射領域17と全反射領域18とから出射され、非
常に効率の良い発光デバイスを得ることができる。な
お、この図2の例では光反射部材15の中心に発光素子
チップ11を置く場合を示したが、発光素子チップ11
の代わりにフォトダイオードなどの受光素子チップを置
き、前方から入射してきた光を受光素子チップに受光さ
せるよう構成すると、効率のよい受光デバイスが構成で
きる。
Therefore, in this light emitting device, most of the light emitted from the light emitting element chip 11 is directly emitted from the emission region 17 and the total reflection region 18 as effective light, and a very efficient light emitting device can be obtained. . Although the example of FIG. 2 shows the case where the light emitting element chip 11 is placed at the center of the light reflecting member 15, the light emitting element chip 11 is shown.
If a light-receiving element chip such as a photodiode is placed instead of and the light received from the front is configured to be received by the light-receiving element chip, an efficient light-receiving device can be configured.

【0039】しかしながら、このように構成した発光デ
バイスにおける光反射部材15、モールド樹脂16で構
成される光素子用光学デバイスは、光反射部材15の縁
部に行くに従い、モールド樹脂の層が薄くなる。そのた
め、図2の20で示した光反射部材15の最外周部に、
光反射部材15の鋭角部によりモールド樹脂16に薄肉
部が形成され、また21で示した光反射部材15とリー
ドフレーム12、または13との近接部にも薄肉部が形
成される。また、温度変化の際の熱膨張係数が金属では
11〜15ppm、樹脂では70〜100ppmと大き
く異なり、膨張、収縮時における応力のかかる方向が金
属と樹脂で大きく異なる。
However, in the optical device for an optical element constituted by the light reflecting member 15 and the molding resin 16 in the light emitting device thus configured, the layer of the molding resin becomes thinner toward the edge of the light reflecting member 15. . Therefore, in the outermost peripheral portion of the light reflecting member 15 shown by 20 in FIG.
A thin portion is formed in the mold resin 16 by the acute angle portion of the light reflecting member 15, and a thin portion is also formed in the vicinity of the light reflecting member 15 and the lead frame 12 or 13 shown by 21. Further, the coefficient of thermal expansion when the temperature changes is significantly different from 11 to 15 ppm for metal and 70 to 100 ppm for resin, and the direction in which stress is applied during expansion and contraction differs greatly between metal and resin.

【0040】そのため光反射部材15に金属を用いた場
合、モールド樹脂16の成形の際における温度変化、ま
たは車の中などにおける温度変化の激しい場所における
使用など、使用環境での温度変化度合いの激しい場所に
おいては、金属と樹脂の熱膨張係数の差により、このよ
うな薄肉部20、21には応力が集中し、また21の部
分には光反射部材15の鋭角部があって、光反射部材1
5近辺のモールド樹脂16にクラックが入る可能性が生
じる。
Therefore, when a metal is used for the light reflecting member 15, the degree of temperature change in the environment of use is great, such as the temperature change at the time of molding the mold resin 16 or the use in a place where the temperature change is drastic such as in a car. In the place, stress is concentrated on such thin portions 20 and 21 due to the difference in thermal expansion coefficient between metal and resin, and there is an acute angle portion of the light reflecting member 15 at the portion 21, and 1
The mold resin 16 near 5 may be cracked.

【0041】図3から図6は、このクラックの起きる原
因を説明するための図であり、図3は、図2における光
反射部材15の温度変化による力の掛かる方向を示した
図、図4は、同じく光反射部材15の内側のモールド樹
脂16にかかる応力を示した図、図5は、光反射部材1
5の縁部におけるモールド樹脂16の薄肉部の応力とク
ラックの入り方を説明した図、図6は、光反射部材15
近辺のモールド樹脂16における応力のシミュレーショ
ン図である。
FIGS. 3 to 6 are views for explaining the cause of this crack, and FIG. 3 is a view showing a direction in which a force is applied due to a temperature change of the light reflecting member 15 in FIG. 2, and FIG. Shows a stress applied to the molding resin 16 inside the light reflecting member 15, and FIG.
5 is a diagram for explaining the stress and cracking in the thin portion of the mold resin 16 at the edge portion of FIG. 5, and FIG.
It is a simulation diagram of stress in the mold resin 16 in the vicinity.

【0042】まず光反射部材15は、金属製のため温度
が低下すると、図3(A)に矢印で示したように曲率が
小さくなる方向に力が掛かり、図3(B)のように収縮
しようとする。一方この光反射部材15の内側のモール
ド樹脂16は、図4の(A)に矢印で示したように、モ
ールド樹脂16で作成される立体の重心方向に向けて収
縮し、図4(B)のように収縮しようとする。そのため
光反射部材15の縁部のモールド樹脂16が薄肉になっ
た部分においては、図5(A)に示したように光反射部
材15の収縮力とモールド樹脂16の収縮力の方向が異
なり、図5(B)に示したようにクラック22が入る。
First, since the light reflecting member 15 is made of metal, when the temperature decreases, a force is applied in the direction in which the curvature decreases as shown by the arrow in FIG. 3 (A), and contracts as shown in FIG. 3 (B). try to. On the other hand, the molding resin 16 inside the light reflecting member 15 contracts toward the direction of the center of gravity of the solid body formed by the molding resin 16, as shown by the arrow in FIG. Try to shrink like. Therefore, in the thinned portion of the mold resin 16 at the edge of the light reflecting member 15, the directions of the contracting force of the light reflecting member 15 and the contracting force of the molding resin 16 are different as shown in FIG. As shown in FIG. 5 (B), the crack 22 enters.

【0043】これは前記した光反射部材15とリードフ
レーム12、または13との近接部の薄肉部などでも同
様であり、シミュレーション図6にそれが現れている。
すなわちこの図6において12はリードフレーム、15
は光反射部材でこれらは金属であり、16はモールド樹
脂である。そして1から9は、それぞれの場所における
応力の強さを表し、数字が大きくなるほど応力が強くな
ることを示している。
The same applies to the thin portion in the vicinity of the light reflecting member 15 and the lead frame 12 or 13 described above, which appears in the simulation FIG.
That is, in FIG. 6, 12 is a lead frame and 15
Is a light reflecting member, these are metals, and 16 is a molding resin. 1 to 9 represent the strength of stress at each place, and the larger the number, the stronger the stress.

【0044】この図6からも明らかなように、前記図2
における20で示した光反射部材15の最外周部の鋭角
部によるモールド樹脂16の薄肉部や、21で示した光
反射部材15とリードフレーム12、または13との近
接部の薄肉部などに相当する部分は、応力が7、8、9
の強い部分となっており、この部分にクラックが入りや
すいことを示している。なお、応力が8、9と最も強い
部分は、光反射部材15の凹面側、すなわち光反射側に
あり、この部分に特にクラックが入りやすいことも示し
ている。
As is apparent from FIG. 6, as shown in FIG.
20 corresponds to the thin-walled portion of the molding resin 16 due to the acute-angled portion of the outermost peripheral portion of the light-reflecting member 15 and the thin-walled portion at 21 near the light reflecting member 15 and the lead frame 12 or 13. The stress is 7, 8, 9
Indicates that a crack is likely to occur in this portion. It should be noted that the portion with the highest stress of 8 and 9 is on the concave surface side of the light reflecting member 15, that is, the light reflecting side, and it is shown that cracks are particularly likely to occur in this portion.

【0045】しかしながらこのようにクラックが入る
と、その部分の光は当然進行方向が曲げられたり出射で
きなくなって前方に出射される光が少なくなり、さら
に、せっかくモールド樹脂16で光反射部材15や発光
素子チップ11を封止しているにもかかわらず、クラッ
ク部分から侵入した空気に含まれる水蒸気やガスによ
り、光反射部材15や発光素子チップ11が錆びたり劣
化したりして信頼性が低下するという不具合が生じるこ
とになる。
However, when a crack is formed in this way, the light in that portion is naturally bent in the traveling direction or cannot be emitted, and the light emitted in the front is reduced. Even though the light emitting element chip 11 is sealed, the light reflection member 15 and the light emitting element chip 11 are rusted or deteriorated due to water vapor or gas contained in the air that has entered from the crack portion, and the reliability is reduced. The problem of doing so will occur.

【0046】そこで、図1の発光デバイスに設けたよう
なクラック防止構造、すなわち光反射部材15とモール
ド樹脂16との熱膨張係数の差によって応力が集中する
部分となる光反射部材15とモールド樹脂16の境界の
応力集中部に、発光素子チップ11が発する光に対して
透過率が良く、かつ、モールド樹脂16よりも硬度の小
さい物質で緩衝材23a、23b,23c、23d、2
3e、23fを形成した構造が有効になる。特に応力が
最も集中する光反射部材15の凹面側、すなわち光反射
側の応力集中部を含む部分には必ず緩衝材23a、23
b、23d、23eを設けたほうがよい。
Therefore, the crack prevention structure provided in the light emitting device of FIG. 1, that is, the light reflection member 15 and the molding resin, which are the portions where stress is concentrated due to the difference in thermal expansion coefficient between the light reflection member 15 and the molding resin 16. The buffer material 23a, 23b, 23c, 23d, 2d, 2d, 2c, 2d
The structure in which 3e and 23f are formed is effective. In particular, the buffer materials 23a, 23 are always provided on the concave surface side of the light reflecting member 15 where the stress is most concentrated, that is, on the portion including the stress concentrated portion on the light reflecting side.
It is better to provide b, 23d, and 23e.

【0047】このような構造を備えることで、樹脂成形
に際して封止に用いる130℃程度の高温のモールド樹
脂を注入し、その温度が常温まで下がるような場合、及
び夏の車内のように高温にさらされるところで使用する
場合など、温度変化の大きなところで用いる場合でも、
光反射部材15の熱収縮とモールド樹脂16の熱収縮の
量と方向の差異により生じる応力は緩衝用の層で逃がす
ことができ、モールド樹脂16にクラックを生じること
が無くなる。またこの緩衝材23は、光反射部材15の
リードフレーム12、13近辺の鋭角部のエッジを無く
す効果もあり、エッジによるモールド樹脂16のクラッ
ク発生も防止できる。また緩衝材23は、応力の集中す
る部分のみにコートすればいいから、工程も簡単にでき
る。
By providing such a structure, when a high-temperature molding resin of about 130 ° C. used for sealing during resin molding is injected and the temperature falls to room temperature, or when the temperature is high such as in a summer car. Even when used in places with large temperature changes, such as when used in exposed areas,
The stress generated by the difference in the amount and direction of the heat shrinkage of the light reflecting member 15 and the heat shrinkage of the mold resin 16 can be released by the buffer layer, and the mold resin 16 is not cracked. The cushioning material 23 also has an effect of eliminating the edge of the acute angle portion near the lead frames 12 and 13 of the light reflecting member 15, and can prevent the mold resin 16 from cracking due to the edge. Further, since the buffer material 23 may be coated only on the portion where the stress is concentrated, the process can be simplified.

【0048】この緩衝材23は、前記したように発光素
子チップ11が発する光に対して透過率が良く、かつ、
モールド樹脂16よりも硬度の小さい物質であれば、樹
脂、シリコン、フッ素系コート剤、気体、液体などどの
ような物質を用いてもよく、また層も、単層だけでな
く、複数層でも良い。フッ素系コート材を用いた場合、
コート材の温度が低下した際に空気層ができるから、そ
れをそのまま利用できる。また、モールド樹脂16の収
縮によってできた空洞層なども利用できる。なお硬度に
ついては、JISK6249で規定される硬度におい
て、80の加硫化ゴムを使った場合はクラックが発生
し、39のシリコンゴムを使った場合は好結果が得られ
た。そのため、硬度が50以下、好ましくは40以下の
ものが良い。
The buffer material 23 has a good transmittance for the light emitted from the light emitting element chip 11 as described above, and
Any substance such as resin, silicon, a fluorine-based coating agent, gas, or liquid may be used as long as the substance has a hardness lower than that of the molding resin 16, and the layer may be not only a single layer but also a plurality of layers. . When using a fluorine-based coating material,
Since an air layer is formed when the temperature of the coating material is lowered, it can be used as it is. Also, a cavity layer formed by shrinkage of the mold resin 16 can be used. Regarding the hardness, in the hardness defined by JISK6249, cracks occurred when 80 vulcanized rubber was used, and good results were obtained when 39 silicon rubber was used. Therefore, the hardness is 50 or less, preferably 40 or less.

【0049】しかしながらこのように、モールド樹脂1
6におけるクラックの発生しやすい部位となる応力集中
部に緩衝材23を設けた場合、この緩衝材23の屈折率
はモールド樹脂16の屈折率とは異なるため、その部分
だけ光の出射方向が異なってしまう。これを実験値に基
づいて説明したのが図7であり、図7(A)は緩衝材を
設けた場合、図7(B)は緩衝材を設けない場合であ
る。図中15は光反射部材、16はモールド樹脂、18
は全反射領域、23は緩衝材、28は仮想発光素子チッ
プ、29、35は光の経路であり、この図7において、
図1に11で示した発光素子チップは、説明を簡略化す
るため仮想的に全反射領域18とは対称な位置に仮想発
光素子チップ28として示した。
However, as described above, the molding resin 1
When the buffer material 23 is provided in the stress concentration portion, which is a portion where cracks are likely to occur, the buffer material 23 has a refractive index different from the refractive index of the mold resin 16. Therefore, the light emitting direction differs only in that portion. Will end up. This is explained based on experimental values in FIG. 7, FIG. 7 (A) shows the case where the cushioning material is provided, and FIG. 7 (B) shows the case where the cushioning material is not provided. In the figure, 15 is a light reflecting member, 16 is a molding resin, 18
Is a total reflection area, 23 is a cushioning material, 28 is a virtual light emitting element chip, and 29 and 35 are light paths.
The light emitting element chip indicated by 11 in FIG. 1 is shown as a virtual light emitting element chip 28 at a position virtually symmetric to the total reflection region 18 for the sake of simplification of description.

【0050】そしてこの例においては、緩衝材がない図
7(B)の場合、仮想発光素子チップ28から出て経路
29に向かう光は、光反射部材15で反射されて全反射
領域18から出るとき、例えば光軸に対して8度の傾き
で出て行き、経路35に向かう光は同じく光軸に対して
10.5度で出ていくよう設計した。そのときシリコン
などを使った緩衝材のある図7(A)では、同じ光の経
路29で光反射部材15に向かった光はこの緩衝材23
で屈折されて光反射部材15で反射され、緩衝材23か
ら出るときまた屈折される。そのため、全反射領域18
から出射するとき、光軸に対して14度程度の傾きとな
り、光軸方向に集まる光となってしまう。そのため、緩
衝材23を通った光とそれ以外の部分からの光は出射方
向が大きく異なり、光反射部材15の縁部からの反射光
を効率よく使用することができなくなる。
In this example, in the case of FIG. 7B in which the buffer material is not provided, the light emitted from the virtual light emitting element chip 28 toward the path 29 is reflected by the light reflection member 15 and emitted from the total reflection area 18. At this time, for example, it is designed so that the light exits at an inclination of 8 degrees with respect to the optical axis and the light toward the path 35 also exits at 10.5 degrees with respect to the optical axis. At that time, in FIG. 7A in which there is a cushioning material using silicon or the like, the light traveling toward the light reflecting member 15 in the same light path 29 is absorbed by this cushioning material 23.
Is reflected by the light reflecting member 15, and is refracted again when it comes out of the buffer material 23. Therefore, the total reflection area 18
When the light is emitted from the optical axis, the light has an inclination of about 14 degrees with respect to the optical axis, and the light is concentrated in the optical axis direction. For this reason, the light passing through the buffer material 23 and the light from other portions have different emission directions, and the light reflected from the edge of the light reflecting member 15 cannot be used efficiently.

【0051】このようなことに対処するため、光反射部
材15の全表面にわたって緩衝材を設けたのが図8に示
した実施例である。この図8において図1と同様な構成
要素には同一番号を付し、30は光反射部材15の全表
面に一様、または一様に準じる厚みを有するように設け
た緩衝材である。このように光反射部材15の全表面に
緩衝材30を設けることにより、全反射面でほぼ同じ屈
折角度でこの緩衝材30で光が屈折され、図7(A)に
示したような特定の部位だけ反射角が大きく異なるとい
うことが無くなる。
In order to cope with such a situation, the embodiment shown in FIG. 8 is provided with a cushioning material over the entire surface of the light reflecting member 15. In FIG. 8, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and 30 is a cushioning member provided on the entire surface of the light reflecting member 15 so as to have a uniform thickness or a thickness that is uniform. By providing the cushioning material 30 on the entire surface of the light reflecting member 15 in this manner, light is refracted by the cushioning material 30 at substantially the same refraction angle on the total reflection surface, and a specific amount as shown in FIG. There is no longer a large difference in the reflection angle only for the part.

【0052】しかしながら緩衝材30は、前記したよう
にモールド樹脂16とは屈折率が異なるから、例え反射
面全域に均等に緩衝材30を設けても反射面の位置によ
って緩衝材30への光の入射角が異なり、緩衝材30の
厚みで光の出射角に差が生じる。そのため、この緩衝材
30の厚みを100μmと300μmとし、出射角を調
べた結果を示したのが図9である。図中、15は光反射
部材で、この曲率は前記図7(B)における光反射部材
15と同じであるとする(すなわち緩衝材30が無い場
合、光は図7(B)と全く同じ経路で全反射領域18か
ら出射する)。16はモールド樹脂、18は全反射領
域、28は前記図7で説明したような仮想発光素子チッ
プ、30は緩衝材、31から34は光の経路である。
However, since the cushioning material 30 has a different refractive index from the molding resin 16 as described above, even if the cushioning material 30 is evenly provided over the entire reflecting surface, the light to the cushioning material 30 will be affected by the position of the reflecting surface. The incident angle is different, and the thickness of the cushioning material 30 causes a difference in the light emitting angle. Therefore, FIG. 9 shows the result of examining the emission angle with the thickness of the cushioning material 30 being 100 μm and 300 μm. In the figure, 15 is a light reflecting member, and its curvature is assumed to be the same as that of the light reflecting member 15 in FIG. 7 (B) (that is, when the cushioning material 30 is not provided, light travels in the same path as in FIG. 7 (B). Exit from the total reflection area 18). 16 is a mold resin, 18 is a total reflection region, 28 is a virtual light emitting element chip as described in FIG. 7, 30 is a buffer material, and 31 to 34 are light paths.

【0053】まず、図9(A)のように光反射部材15
の表面に均一にシリコンを100μm厚でコートした場
合、仮想発光素子チップ28から出た光は、緩衝材30
に入るとき屈折し、光反射部材15で反射されて緩衝材
30から出るとき再度屈折して全反射領域18から出射
される。そして、図7(B)における光軸側に近い経路
35と同じような図9(A)の経路31で光反射部材1
5に向かった光は、光軸から図7(B)と同じ10.5
度の傾きで全反射領域18から出射する。そして図7
(B)における経路29と同じ図9(A)の経路32で
光反射部材15に向かった光は、図7(B)の場合は光
軸からの傾きが8度であったが、図9(A)の場合は
8.2度の傾きで全反射領域18から出射し、両者には
0.2度の差が生じた。
First, as shown in FIG. 9A, the light reflecting member 15 is formed.
When silicon is uniformly coated with a thickness of 100 μm on the surface of the virtual light emitting element chip 28, the light emitted from the virtual light emitting element chip 28 is absorbed by the buffer material 30.
The light is refracted when entering, is reflected by the light reflecting member 15, and is refracted again when exiting from the buffer material 30 and is emitted from the total reflection region 18. Then, the light reflecting member 1 is routed through the route 31 in FIG. 9A similar to the route 35 near the optical axis side in FIG. 7B.
The light traveling toward 5 is the same as in FIG. 7B from the optical axis 10.5.
The light is emitted from the total reflection area 18 at an inclination of a degree. And Figure 7
The light traveling toward the light reflecting member 15 in the path 32 in FIG. 9A, which is the same as the path 29 in FIG. 9B, has an inclination of 8 degrees from the optical axis in the case of FIG. In the case of (A), the light was emitted from the total reflection area 18 with an inclination of 8.2 degrees, and a difference of 0.2 degrees occurred between the two.

【0054】そして、図9(B)のように光反射部材1
5の表面に均一にシリコンを300μm厚でコートした
場合、図7(B)における光軸側に近い経路35と同じ
ような図9(B)の経路33で光反射部材15に向かっ
た光は、光軸から10.8度の傾きで全反射領域18か
ら出射し、両者には0.3度の差が生じた。そして図7
(B)における経路29と同じような図9(B)の経路
34で光反射部材15に向かった光は、8.4度の傾き
で全反射領域18から出射し、両者には0.4度の差が
生じた。
Then, as shown in FIG. 9B, the light reflecting member 1
When the surface of No. 5 is uniformly coated with silicon to a thickness of 300 μm, light traveling toward the light reflecting member 15 through the route 33 of FIG. 9B similar to the route 35 near the optical axis side of FIG. The light was emitted from the total reflection area 18 at an inclination of 10.8 degrees from the optical axis, and a difference of 0.3 degrees occurred between the two. And Figure 7
Light traveling toward the light reflecting member 15 in the route 34 in FIG. 9B similar to the route 29 in FIG. 9B is emitted from the total reflection region 18 at an inclination of 8.4 degrees, and both of them are 0.4. There was a difference in degree.

【0055】このように、緩衝材30が光反射部材15
に均一な厚さでコートされている場合は、厚さが100
μmでも300μmでも全反射領域18から出射する光
の方向にそれほど大きな違いはない。しかしながら現実
問題として、光反射部材15のような全面に全く均一な
厚さでシリコンなどをコートすることは難しい。すなわ
ち図10(A)、(B)に示したように、通常緩衝材3
6、37は、表面張力の作用で光反射部材15の外縁、
内縁で薄く、中央部では厚くなる。なおこの図10にお
いて、図10(A)における緩衝材の厚さは300μ
m、図10(B)における緩衝材の厚さは100μmと
する。
In this way, the buffer material 30 is used as the light reflecting member 15.
If it is coated with a uniform thickness, the thickness is 100
There is no great difference in the direction of the light emitted from the total reflection region 18 at μm or 300 μm. However, as a practical matter, it is difficult to coat silicon or the like on the entire surface such as the light reflecting member 15 with a completely uniform thickness. That is, as shown in FIGS. 10A and 10B, the normal cushioning material 3
6, 37 are the outer edges of the light reflecting member 15 due to the effect of surface tension,
It is thin at the inner edge and thick at the center. In addition, in FIG. 10, the thickness of the cushioning material in FIG.
m, and the thickness of the cushioning material in FIG. 10B is 100 μm.

【0056】そのため28を、全反射領域18とは対称
な位置に置いた発光素子チップ11の仮想発光素子チッ
プとした場合、図10(A)のように緩衝材の厚みを3
00μmとすると、光反射部材15の外縁近辺の薄くな
っている部分に進む光の経路38においては、緩衝材の
厚さが300μmの場合の射出方向に比べて約2.1度
のズレが生じ、内縁方向に進む光の経路39においても
同様約1.5度のズレが生じる。それに対して図10
(B)の100μmの場合は、外縁近辺に進む光の経路
38の場合に約0.6度、内縁方向に進む光の経路39
においては約0.5度と1度以下のズレで収まる。その
ため、光の射出方向の緩衝材により生じるズレを1度以
下に収めるには、緩衝材の厚さを100μm以下にする
ことが好ましい。
Therefore, when 28 is a virtual light emitting element chip of the light emitting element chip 11 placed at a position symmetrical to the total reflection area 18, the thickness of the cushioning material is 3 as shown in FIG. 10 (A).
If it is set to 00 μm, in the light path 38 that advances to the thinned portion near the outer edge of the light reflecting member 15, a deviation of about 2.1 degrees occurs in comparison with the emission direction when the thickness of the cushioning material is 300 μm. Also, in the path 39 of the light traveling in the inner edge direction, a deviation of about 1.5 degrees occurs similarly. On the other hand, FIG.
In the case of 100 μm in (B), the path 38 of light advancing near the outer edge is about 0.6 degrees, and the path 39 of light advancing in the inner edge direction.
In, the difference is about 0.5 degrees and less than 1 degree. Therefore, the thickness of the buffer material is preferably 100 μm or less in order to reduce the deviation caused by the buffer material in the light emission direction to 1 degree or less.

【0057】図11、図12は、さらにこの緩衝材の厚
さ(コーティング厚)と中心効率、及び発光デバイスか
ら出射された光の広がり角(指向角)を調べたグラフで
ある。図11において、横軸は緩衝材の厚さ(コーティ
ング厚)で、縦軸は中心効率である。中心効率とは、発
光デバイスから出射される全光量を100%としたと
き、この発光デバイスから一定の距離における光軸を中
心とした円の中に入る光量の割合を示したもので、この
図11の例では、一例として発光デバイスから120m
m離れた照射面におけるΦ8.4mmの範囲に入る光量
の割合を示している。また図12において、横軸は緩衝
材の厚さ(コーティング厚)で、縦軸は指向角である。
指向角とは、発光デバイスから出射される光線の広がり
角を意味し、ある照射面における最も明るい点に対して
一定の比率になる照射領域の角度を示しており、この図
12の例では例えば50%(半値)になる照射領域の角
度を示している。
FIG. 11 and FIG. 12 are graphs in which the thickness (coating thickness) and center efficiency of this cushioning material, and the divergence angle (directional angle) of the light emitted from the light emitting device were examined. In FIG. 11, the horizontal axis represents the thickness of the cushioning material (coating thickness), and the vertical axis represents the central efficiency. The central efficiency is the ratio of the amount of light entering a circle centered on the optical axis at a certain distance from the light emitting device, when the total amount of light emitted from the light emitting device is 100%. In Example 11, 120 m from the light emitting device as an example
It shows the ratio of the amount of light falling within the range of Φ 8.4 mm on the irradiation surface at a distance of m. Further, in FIG. 12, the horizontal axis represents the thickness of the cushioning material (coating thickness), and the vertical axis represents the directivity angle.
The directivity angle means a divergence angle of a light beam emitted from the light emitting device, and indicates an angle of an irradiation region having a constant ratio with respect to the brightest point on a certain irradiation surface. In the example of FIG. 12, for example, The figure shows the angle of the irradiation area at 50% (half value).

【0058】またこの図11、図12において、最大値
と最小値として示したものは、ある緩衝材の厚さ(コー
ティング厚)での理想的な組み立て状態(設計値)に対
して、部品公差と組み立て公差(バラツキ)を考慮した
ときの中心効率及び指向角の最大値、最小値を示したも
のである。そのため図11において、例えば緩衝材の厚
さ(コーティング厚)が50μmの場合、最大値は2.
7%、最小値は1.3%となり、中心効率はこの範囲で
変動することを意味する。
In FIGS. 11 and 12, the maximum value and the minimum value are the component tolerances with respect to the ideal assembled state (design value) with a certain cushioning material thickness (coating thickness). And the maximum and minimum values of the center efficiency and the directivity angle in consideration of the assembly tolerance (variation). Therefore, in FIG. 11, for example, when the thickness of the cushioning material (coating thickness) is 50 μm, the maximum value is 2.
7%, the minimum value is 1.3%, which means that the central efficiency varies within this range.

【0059】そしてまず図11から明らかなように、中
心効率の最小値は緩衝材の厚さ(コーティング厚)が0
から150μmの間でほぼフラットであるのに対し、最
大値は30から100μmの間がフラットであるが、そ
れ以外の厚さで中心効率が高くなって光が中心に集まっ
ており、そのため、緩衝材の厚さ(コーティング厚)を
30から100μmに制御することが好ましい。そして
つぎの図12を見ると、緩衝材の厚さ(コーティング
厚)がこの30から100μmの範囲では、最大値、最
小値共に変動幅が2度以内に入っているが、100μm
を越えると最小値が小さくなっており、やはり中心に光
が集まる傾向があって、緩衝材の厚さ(コーティング
厚)は30から100μmに制御することが好ましい。
First, as is clear from FIG. 11, the minimum value of the center efficiency is 0 when the thickness of the cushioning material (coating thickness) is 0.
The maximum value is flat between 30 and 100 μm, while the maximum value is flat between 30 and 100 μm, but at other thicknesses, the central efficiency is high and the light is concentrated in the center, so the buffer is It is preferable to control the thickness of the material (coating thickness) to 30 to 100 μm. Then, referring to FIG. 12, when the thickness of the cushioning material (coating thickness) is in the range of 30 to 100 μm, the fluctuation widths of both the maximum value and the minimum value are within 2 degrees.
If it exceeds, the minimum value becomes small and light tends to be concentrated in the center as well. Therefore, it is preferable to control the thickness of the cushioning material (coating thickness) to 30 to 100 μm.

【0060】また、この緩衝材の厚さ(コーティング
厚)は、製造時のばらつきや、製造時の環境条件などで
も20μm程度の変動が予想され、厳密な制御は難し
い。従って、緩衝材の厚さ(コーティング厚)が多少変
動しても、中心効率や指向角の変動が±10%以下に抑
えられることが望ましく、この図11、図12におい
て、「最大値」、「最小値」がこの条件を満たすのは前
記した30から100μmであり、緩衝材の厚さ(コー
ティング厚)を30μm以上、100μm以下とすれば
光学特性への影響が少ない緩衝材が実現できる。
The thickness (coating thickness) of the cushioning material is expected to fluctuate by about 20 μm due to variations in manufacturing, environmental conditions during manufacturing, etc., and it is difficult to strictly control it. Therefore, even if the thickness of the cushioning material (coating thickness) slightly fluctuates, it is desirable that the fluctuation of the center efficiency and the directivity angle be suppressed to ± 10% or less. In FIGS. 11 and 12, the “maximum value”, The "minimum value" satisfies this condition from 30 to 100 .mu.m described above. If the thickness (coating thickness) of the cushioning material is 30 .mu.m or more and 100 .mu.m or less, it is possible to realize a cushioning material with little influence on optical characteristics.

【0061】以上が本発明における光素子用光学デバイ
スのモールド樹脂のクラック防止構造であるが、以上説
明してきたような光反射部材と封止用のモールド樹脂で
構成される光素子用光学デバイスのみを、こういった光
素子用光学デバイスを持たない発光デバイス、すなわち
発光素子チップをモールド樹脂中に封止した発光素子モ
ジュールと組み合わせるようにすることもできる。
The above is the structure for preventing cracks in the molding resin of the optical device for optical elements according to the present invention, but only the optical device for optical elements composed of the light reflecting member and the molding resin for sealing as described above. Can be combined with a light emitting device that does not have such an optical device for an optical element, that is, a light emitting element module in which a light emitting element chip is sealed in a mold resin.

【0062】この例を示したのが図13であり、図中1
1は単体デバイスとしての発光素子チップ、15は光反
射部材、16はモールド樹脂であり、以下の実施例説明
における光反射部材15には、以上説明してきたように
モールド樹脂に応力が集中する部位、または光反射部材
の凹面側、または表面全域に緩衝材がコートされている
ものとする。
An example of this is shown in FIG.
Reference numeral 1 is a light emitting element chip as a single device, 15 is a light reflecting member, and 16 is a molding resin. In the light reflecting member 15 in the following description of the embodiment, as described above, stress is concentrated on the molding resin. Alternatively, it is assumed that the concave side of the light reflecting member or the entire surface thereof is coated with a cushioning material.

【0063】まず図13(a)は、表面実装タイプなど
の発光素子モジュール40を、反射部材15、モールド
樹脂16で作った光素子用光学デバイスの中に収容した
ものである。この場合は前記図1、図8に示したよう
に、発光素子チップ11からの光は直接出射領域17
と、全反射領域18で全反射された後光反射部材15で
再度反射されて光素子用光学デバイスの外部に出射され
る。このように構成することで、内部に発光素子チップ
を備えた場合と同様に、光利用効率が高く、かつクラッ
クの発生を防止した発光デバイスを形成することができ
る。
First, FIG. 13A shows a light emitting element module 40 of a surface mounting type or the like which is housed in an optical element optical device made of a reflecting member 15 and a molding resin 16. In this case, as shown in FIG. 1 and FIG.
Then, the light is totally reflected by the total reflection area 18, and then is reflected again by the light reflecting member 15 to be emitted to the outside of the optical device for an optical element. With such a configuration, it is possible to form a light emitting device having high light utilization efficiency and preventing generation of cracks, as in the case where the light emitting element chip is provided inside.

【0064】図13(b)は、反射部材15、モールド
樹脂16で作った光素子用光学デバイスをドーナツ型に
構成し、砲弾型の発光素子モジュール41を中心穴に入
れて構成したものである。この場合、発光素子チップ1
1から全反射領域18に向かった光はここで全反射され
て光反射部材15方向に向かい、前方に射出される。
FIG. 13B shows a structure in which the optical device for an optical element made of the reflecting member 15 and the molding resin 16 is formed in a donut shape, and the shell-shaped light emitting element module 41 is inserted in the center hole. . In this case, the light emitting element chip 1
The light traveling from 1 to the total reflection area 18 is totally reflected here, toward the light reflecting member 15 and emitted forward.

【0065】図13(c)は、反射部材15、モールド
樹脂16で作った光素子用光学デバイスをドーナツ型に
構成し、発光素子チップ11の前方に凸状のレンズ部を
持つ発光素子モジュール42の凸状部を入れたものであ
る。
FIG. 13C shows a light-emitting element module 42 having a convex lens portion in front of the light-emitting element chip 11 in which the optical element optical device made of the reflecting member 15 and the molding resin 16 is formed in a donut shape. It has a convex part.

【0066】図13(d)は、反射部材15、モールド
樹脂16で作った光素子用光学デバイスに、直接出射領
域17を形成すると共に直接出射領域17の裏に砲弾型
の発光素子モジュール43が入るように整形して、砲弾
型の発光素子モジュール43を収容したものである。
In FIG. 13D, a direct emission area 17 is formed in the optical device for an optical element made of the reflection member 15 and the molding resin 16, and a shell type light emitting element module 43 is provided on the back of the direct emission area 17. It is shaped so that it can be inserted and accommodates the shell-shaped light emitting element module 43.

【0067】図13(e)は、図13(a)に用いた光
素子用光学デバイスと図13(c)に用いた発光素子モ
ジュールと類似形状の発光素子モジュール44を組み合
わせたもので、図13(a)と同様な効果が得られる。
図13(f)は、背面が平面状に成形した光素子用光学
デバイスと、前面を平面にした発光素子モジュール45
を組み合わせたもので、これも図13(a)と同様な効
果が得られる。
FIG. 13E shows a combination of the optical device for optical elements used in FIG. 13A and a light emitting element module 44 having a similar shape to the light emitting element module used in FIG. 13C. The same effect as 13 (a) is obtained.
FIG. 13F shows an optical device for an optical element whose rear surface is formed in a flat shape and a light emitting element module 45 whose front surface is a flat surface.
13A is also combined, and the same effect as in FIG. 13A can be obtained.

【0068】また以上の実施例説明においては、発光素
子チップ11を反射部材15側に置く場合について説明
してきたが、図14のようにモールド樹脂16の光出射
面側内部に発光素子チップ11を置いた場合も全く同様
である。この場合も反射部材15の凹面状の部分にモー
ルド樹脂16で発光素子チップ11が封止されているか
ら、前記したように反射部材15の縁部においてはモー
ルド樹脂16のクラックが発生する。
In the above description of the embodiment, the case where the light emitting element chip 11 is placed on the reflecting member 15 side has been described. However, as shown in FIG. 14, the light emitting element chip 11 is provided inside the light emitting surface side of the molding resin 16. The same applies when placed. Also in this case, since the light emitting element chip 11 is sealed in the concave portion of the reflecting member 15 with the mold resin 16, the crack of the mold resin 16 occurs at the edge of the reflecting member 15 as described above.

【0069】そのため、図14(b)のように反射部材
15の端部に緩衝材46を設けてモールド樹脂16を注
入したり、図14(c)のように反射部材15の凹面状
の反射部全面に緩衝材47を設けるようにすれば、これ
らのクラックは防止できる。
Therefore, as shown in FIG. 14B, a cushioning material 46 is provided at the end of the reflecting member 15 to inject the molding resin 16, or as shown in FIG. 14C, the concave reflection of the reflecting member 15 is performed. If the cushioning material 47 is provided on the entire surface of the portion, these cracks can be prevented.

【0070】なお、以上の説明では、発光素子チップも
しくは発光素子チップをモールド樹脂中に封止した発光
素子モジュールからなる発光素子と、光素子用光学デバ
イスを組み合わせる場合を説明してきたが、前記したよ
うに発光素子の代わりにフォトダイオード、太陽電池な
どの受光素子チップもしくは受光素子チップをモールド
樹脂中に封止した受光素子モジュールからなる受光素子
などの光素子を置くことで、前面から入射してきた光を
効率よく受ける受光デバイス(光学装置)が構成でき
る。そしてこの場合も、以上述べてきたようにモールド
樹脂16の応力集中部や、光反射部材の凹部や表面全域
に緩衝剤をコートすることで、モールド樹脂16のクラ
ックを防止でき、光反射部材に入射した光を全て受光素
子に集めることができると共に、水蒸気やガスにより、
光反射部材や受光素子が錆びたり劣化したりして信頼性
が低下するという不具合が防止できる。
In the above description, the case where the light emitting element composed of the light emitting element chip or the light emitting element module in which the light emitting element chip is sealed in the molding resin and the optical device for the optical element are combined has been described. As described above, instead of the light emitting element, a light receiving element chip such as a photodiode or a solar cell, or a light receiving element chip made of a light receiving element module in which the light receiving element chip is encapsulated in a molding resin is placed, so that the light enters from the front. A light receiving device (optical device) that efficiently receives light can be configured. Also in this case, as described above, by coating the stress concentrating portion of the mold resin 16 and the concave portion or the entire surface of the light reflecting member with a buffering agent, cracks of the mold resin 16 can be prevented and the light reflecting member can be prevented. All the incident light can be collected in the light receiving element, and by the water vapor and gas,
It is possible to prevent the problem that the reliability is lowered due to the light reflecting member or the light receiving element being rusted or deteriorated.

【0071】以上の説明では、発光素子や受光素子など
の光素子を光素子用光学デバイスの所定の位置に封止、
もしくは配置する発光デバイスや受光デバイス等の光学
装置の構成を説明したが、以下にこのような光学装置の
製造方法について、発光素子チップを光素子用光学デバ
イスの所定の位置に封止する発光デバイスを例にとって
説明する。
In the above description, an optical element such as a light emitting element or a light receiving element is sealed at a predetermined position of the optical device for an optical element.
Alternatively, the configuration of an optical device such as a light emitting device or a light receiving device to be arranged has been described, but in the following method of manufacturing such an optical device, a light emitting device in which a light emitting element chip is sealed at a predetermined position of an optical device for an optical element. Will be described as an example.

【0072】図15(a),(b),(c)は、発光素
子チップを光素子用光学デバイスの所定の位置に封止す
る発光デバイスの製造方法の一例を表している。図15
には発光デバイスを製造するための24が示されてお
り、金型24にはモールド樹脂16を成形するためのキ
ャビティ25が形成されており、キャビティ25の底面
には全反射領域18を成形するためのパターン面26と
直接出射領域17を成形するためのパターン面27とが
形成されている。
FIGS. 15A, 15B, and 15C show an example of a method for manufacturing a light emitting device in which a light emitting element chip is sealed at a predetermined position of an optical device for an optical element. Figure 15
24 for manufacturing a light emitting device is shown, a cavity 25 for molding the molding resin 16 is formed in the mold 24, and the total reflection region 18 is molded on the bottom surface of the cavity 25. And a pattern surface 27 for directly molding the emitting region 17 are formed.

【0073】発光デバイスの製造にあたっては、あらか
じめ所定の位置に緩衝材23を配置した光反射部材15
を製作しておく。すなわち、図1に示す光反射部材15
のように、光反射部材15の表面の、光反射部材15と
モールド樹脂16の境界の応力集中部となる位置に、発
光素子チップ11が発する光に対して透過率が良く、か
つ、モールド樹脂16よりも硬度の小さい物質で緩衝材
23を配置しておく。次に、図15に示すように、キャ
ビティ25内に緩衝材23を配置した光反射部材15を
納める。光反射部材15の外径寸法とキャビティ25の
内径とはほぼ等しいので、光反射部材15をキャビティ
25内に入れてキャビティ25の底面に光反射部材15
を置くことによりキャビティ25内で光反射部材15を
位置決めすることができる。
In the manufacture of the light emitting device, the light reflecting member 15 in which the cushioning material 23 is previously arranged at a predetermined position.
To make. That is, the light reflecting member 15 shown in FIG.
As described above, the surface of the light reflecting member 15 has a good transmittance for the light emitted from the light emitting element chip 11 at the position of the stress concentration portion at the boundary between the light reflecting member 15 and the molding resin 16, and the molding resin The cushioning material 23 is arranged with a substance having a hardness smaller than 16. Next, as shown in FIG. 15, the light reflecting member 15 in which the cushioning material 23 is arranged is housed in the cavity 25. Since the outer diameter of the light reflecting member 15 and the inner diameter of the cavity 25 are substantially equal to each other, the light reflecting member 15 is put in the cavity 25 and the light reflecting member 15 is placed on the bottom surface of the cavity 25.
The light reflecting member 15 can be positioned in the cavity 25 by placing the.

【0074】図15(b)には、リードフレーム12の
受け皿部に発光素子チップ11をダイボンドし、リード
フレーム13と発光素子チップ11をボンディングワイ
ヤ14でつないだものを示しているが、これは別工程で
予め製作されている。これを、図15(b)に示すよう
に、発光素子チップ11を下にした状態でキャビティ2
5内に納め、リードフレーム12、13の上端を支持す
ることによって発光素子チップ11をキャビティ25内
で所定位置に位置決めする。
FIG. 15B shows a structure in which the light emitting element chip 11 is die-bonded to the pan portion of the lead frame 12 and the lead frame 13 and the light emitting element chip 11 are connected by the bonding wire 14. It is manufactured in a separate process in advance. As shown in FIG. 15 (b), this is placed in the cavity 2 with the light emitting element chip 11 down.
5, the light emitting element chip 11 is positioned at a predetermined position in the cavity 25 by supporting the upper ends of the lead frames 12 and 13.

【0075】この状態で、図15(c)に示すように、
キャビティ25内にモールド樹脂16を注入して発光素
子チップ11や光反射部材15をインサートすると共に
直接出射領域17や全反射領域18を成形し、モールド
樹脂16が冷却して硬化したらキャビティ25から取り
出し、発光デバイスを得る。
In this state, as shown in FIG.
The mold resin 16 is injected into the cavity 25 to insert the light emitting element chip 11 and the light reflection member 15, and the emission region 17 and the total reflection region 18 are directly formed. When the mold resin 16 is cooled and cured, it is taken out from the cavity 25. , Get light emitting device.

【0076】このような製造方法によれば、図1の経路
19に示したように、発光素子チップ11から出射され
た光のうち、全反射領域18に向かった光が、モールド
樹脂16の界面で全反射され、さらに光反射部材15で
反射されて全反射領域18から前方へ出射されるよう
に、発光素子チップ11、樹脂界面18、光反射部材1
5などの位置決めを容易に行えると共に、緩衝材23を
容易に樹脂部材と光反射部材の境界に配置することがで
き、簡単な設備によって光利用効率が高く、かつクラッ
クが生じることが少ない発光デバイスを量産することが
できる。
According to such a manufacturing method, as shown by the path 19 in FIG. 1, of the light emitted from the light emitting element chip 11, the light traveling toward the total reflection region 18 is the interface of the mold resin 16. The light-emitting element chip 11, the resin interface 18, and the light-reflecting member 1 are so reflected as to be totally reflected by the light-reflecting member 15, further reflected by the light-reflecting member 15, and emitted forward from the total-reflection region 18.
5 and the like can be easily positioned, and the cushioning material 23 can be easily arranged at the boundary between the resin member and the light reflecting member, so that the light utilization efficiency is high and cracks are less likely to occur with simple equipment. Can be mass-produced.

【0077】なお、ここでは発光デバイスの製造方法の
例を示したが、図15(b)において、発光素子チップ
11を実装したリードフレーム12、13をキャビティ
25内に納める代わりに、図13に示したような発光素
子モジュール40〜45を配置するための凹部もしくは
平坦部を形成するための型を納めることで、光素子用光
学デバイス単体の製造も容易に実現できる。さらに、発
光素子チップ11もしくは、発光素子モジュール40〜
45用の型に代えて、受光素子チップや受光素子モジュ
ール用の型を用いることで、受光デバイスも同様にして
製造することができる。
Although an example of a method of manufacturing a light emitting device is shown here, in FIG. 15B, instead of housing the lead frames 12 and 13 on which the light emitting element chip 11 is mounted in the cavity 25, FIG. The optical device single unit for an optical element can be easily manufactured by accommodating the mold for forming the recess or the flat portion for disposing the light emitting element modules 40 to 45 as shown. Further, the light emitting element chip 11 or the light emitting element module 40 to
By using a mold for a light-receiving element chip or a light-receiving element module instead of the mold for 45, the light-receiving device can be manufactured in the same manner.

【0078】以上説明してきた本発明の光素子用光学デ
バイスおよび光素子用光学デバイスを用いた光学装置
は、寒暖の差の激しい屋外や、夏などはかなり高温にな
る車内など、設置条件の悪い環境におけるディスプレイ
装置や、車載ランプ用光源、あるいは屋外用表示機器な
どの光学機器に使用するのに好適であり、以下、こうい
った事例を図16から図25を用いて説明する。
The optical device for an optical element and the optical device using the optical device for an optical element according to the present invention described above have bad installation conditions such as an outdoor where the difference in temperature is large and a vehicle where the temperature is considerably high in summer. It is suitable for use in an environment display device, a light source for an on-vehicle lamp, or an optical device such as an outdoor display device. Hereinafter, such an example will be described with reference to FIGS. 16 to 25.

【0079】まず図16、図17は、前記図13で説明
したような本発明になる光素子用光学デバイスを、アレ
イ状に配列した光学装置である発光デバイスアレイ50
の一構成例斜視図(図16)、及び断面図(図17)で
ある。これは、台座51の上に配置された回路基板52
の上に、複数の発光素子チップもしくは前記発光素子チ
ップをモールド樹脂中に封止した複数の発光素子モジュ
ールからなる発光素子53を一定間隔で配列させ、その
上に本発明の光素子用光学デバイスアレイ54を重ねた
もので、光素子用光学デバイスアレイ54には、発光素
子53と同じピッチで直接出射領域部55や、光反射部
材56が設けられている。そして、この発き光デバイス
アレイ50に一定ピッチで配列された個々の発光デバイ
ス57は、個々に光らせるようになっていて、各種のデ
ィスプレイに使用できるよう構成されている。なお、こ
の図16、図17における光素子用光学デバイスは、前
記図13に説明した場合を例としたが、前記図1や図
8、或いは図14に示したような発光デバイスとしても
よいことはもちろんである。
First, FIGS. 16 and 17 show a light emitting device array 50 which is an optical device in which the optical devices for optical elements according to the present invention described in FIG. 13 are arranged in an array.
16 is a perspective view (FIG. 16) and a cross-sectional view (FIG. 17) of one configuration example. This is the circuit board 52 placed on the pedestal 51.
A plurality of light emitting element chips or a plurality of light emitting element modules each including a plurality of light emitting element chips in which the light emitting element chips are encapsulated in a molding resin are arranged at regular intervals, and the optical device for an optical element of the present invention is arranged thereon. The optical device array 54 for optical elements is formed by stacking the arrays 54, and the direct emitting area portion 55 and the light reflecting member 56 are provided at the same pitch as the light emitting elements 53. The individual light emitting devices 57 arranged in the light emitting device array 50 at a constant pitch are individually lit, and are configured to be used in various displays. The optical device for an optical element in FIGS. 16 and 17 is exemplified by the case described in FIG. 13, but may be a light emitting device as shown in FIG. 1, FIG. 8 or FIG. Of course.

【0080】図18は、本発明による光素子用光学デバ
イスと、発光素子チップもしくは発光素子モジュールか
らなる発光素子で構成した発光デバイス61を複数個備
えた光学機器であるディスプレイ装置60の斜視図であ
り、このディスプレイ装置60にあっては、複数の発光
デバイス61をマトリクス状、ないしハニカム状などに
配列してあり、各発光デバイス61を個々に点滅させる
ことによって各種のディスプレイが可能なようになって
いる。なおこの図18では、スタンド型のものを示して
いるが、壁掛け式や家屋の外壁部分等に取り付けられる
ものでもよい。
FIG. 18 is a perspective view of a display device 60 which is an optical device including an optical device for an optical element according to the present invention and a plurality of light emitting devices 61 each composed of a light emitting element composed of a light emitting element chip or a light emitting element module. In this display device 60, a plurality of light emitting devices 61 are arranged in a matrix form or a honeycomb form, and various displays can be performed by individually blinking each light emitting device 61. ing. Although FIG. 18 shows a stand-type one, it may be a wall-mounted type or one that is attached to the outer wall of a house or the like.

【0081】図19は、支柱70の上に設置された本発
明による光素子用光学デバイスと、発光素子チップもし
くは発光素子モジュールからなる発光素子で構成した発
光デバイス73を複数個備えた発光ディスプレイ71の
一例を示す正面図であり、図20、及び図21は、この
発光ディスプレイ71を構成する発光ディスプレイユニ
ット72の正面図、及び側面図である。この発光ディス
プレイ71は、たとえば道路状況や気象状況を運転者に
伝えるため、文字やイラストの部分を発光デバイス73
で構成したもので、図21に示したように、発光デバイ
ス73を基板74に実装し、その基板74をベース75
とカバー76との間に挟み込み、各発光デバイス73を
カバー76の孔から露出させるようにしたものである。
発光デバイス73は、表示しようとするマークや文字に
応じて適当な発光色のものを適当なパターンで基板74
に配置される。
FIG. 19 shows a light emitting display 71 having a plurality of light emitting devices 73 each composed of a light emitting element composed of a light emitting element chip or a light emitting element module, and an optical device for an optical element according to the present invention installed on a column 70. 20 and 21 are a front view and a side view of a light emitting display unit 72 that constitutes the light emitting display 71. The light emitting display 71 displays characters and illustrations on the light emitting device 73 in order to inform the driver of, for example, road conditions and weather conditions.
As shown in FIG. 21, the light emitting device 73 is mounted on the substrate 74, and the substrate 74 is mounted on the base 75.
It is sandwiched between the cover 76 and the cover 76 so that each light emitting device 73 is exposed from the hole of the cover 76.
The light emitting device 73 is a substrate 74 having an appropriate light emission color and an appropriate pattern according to the mark or character to be displayed.
Is located in.

【0082】図22、及び図23は、本発明による光素
子用光学デバイスと、発光素子チップもしくは発光素子
モジュールからなる発光素子で構成した発光デバイス5
7を複数個備えた光学機器である信号機80の正面図、
及び側面図である。この信号機80は、赤、黄、緑の信
号灯81R、81Y、81Gを配列したものであって、
上方をフード82で覆われている。赤、黄、緑の各信号
灯81R、81Y、81Gは、前記図17に示したよう
に、対応する発光色の発光デバイス57を、方向を揃え
て基板52に多数実装し、その基板52をケーシング内
に納め、その前面を乳白色、又は半透明のカバーで覆っ
たものである。
22 and 23 show a light emitting device 5 comprising an optical device for an optical device according to the present invention and a light emitting device composed of a light emitting device chip or a light emitting device module.
Front view of a traffic light 80, which is an optical device equipped with a plurality of 7.
FIG. This traffic signal 80 is an array of red, yellow, and green traffic lights 81R, 81Y, 81G,
The upper part is covered with a hood 82. As shown in FIG. 17, the red, yellow, and green signal lights 81R, 81Y, and 81G have a plurality of light emitting devices 57 of corresponding emission colors mounted on the substrate 52 in the same direction, and the substrate 52 is a casing. It is housed inside and its front surface is covered with a milky white or translucent cover.

【0083】図24は、本発明による光素子用光学デバ
イスと、発光素子チップもしくは発光素子モジュールか
らなる発光素子で構成した発光デバイス90を用いたハ
イマウントストップランプ91を示す斜視図である。こ
のハイマウントストップランプ91は、横に長い基板9
2の上に、図25に示すような略長円状をした発光デバ
イス90を複数個一列に並べて実装したものである。
FIG. 24 is a perspective view showing a high mount stop lamp 91 using an optical device for an optical element according to the present invention and a light emitting device 90 composed of a light emitting element composed of a light emitting element chip or a light emitting element module. This high mount stop lamp 91 is a board 9 that is long sideways.
25, a plurality of light emitting devices 90 each having a substantially elliptical shape as shown in FIG.

【0084】このハイマウントストップランプ用の発光
デバイス90は、前記図1、図8、または図13、或い
は図14に示した発光デバイスと同様な構造を有するも
のであるが、全体が略長円状、楕円状、長方形状など、
横に長い正面形状をしているので、円盤状をした光反射
部材15の両側を折り曲げてモールド樹脂16内にイン
サートしている。そして、この発光デバイス90は、そ
の長軸方向が基板の長さ方向と平行になるようにして基
板92上に実装されている。
The light emitting device 90 for the high mount stop lamp has the same structure as the light emitting device shown in FIG. 1, FIG. 8, FIG. 13 or FIG. Shape, oval, rectangular, etc.
Since it has a laterally long front shape, both sides of the disc-shaped light reflecting member 15 are bent and inserted into the mold resin 16. The light emitting device 90 is mounted on the substrate 92 such that its long axis direction is parallel to the length direction of the substrate.

【0085】このハイマウントストップランプ91は、
車両93のリアウインドウ94の内部に取り付けられ、
車両93の運転手がブレーキを踏んだときに全発光デバ
イス90が一斉に点灯し、後続の車両に報知するもので
ある。このようなハイマウントストップランプ91にお
いて、横に長い発光デバイス90を用いれば、効率よく
横長の光を出射させることが可能になる。また、発光デ
バイス90を横長にすることで、必要な発光デバイス9
0の数を少なくすることができるので、ハイマウントス
トップランプ91のコストを安価にすることができる。
The high mount stop lamp 91 is
Mounted inside the rear window 94 of the vehicle 93,
When the driver of the vehicle 93 presses the brake, all the light emitting devices 90 are turned on all at once to notify the following vehicles. In such a high mount stop lamp 91, if a horizontally long light emitting device 90 is used, it becomes possible to efficiently emit horizontally long light. Further, by making the light emitting device 90 horizontally long, the necessary light emitting device 9
Since the number of 0s can be reduced, the cost of the high mount stop lamp 91 can be reduced.

【0086】[0086]

【発明の効果】以上記載の如く本発明によれば、光反射
部材とモールド樹脂の熱膨張計数の違いにより生じる応
力を緩衝材で逃がしてクラックの発生を防止するように
したため、クラックによって光が前方に出射されなくな
る領域が発生するのを防止できるとともに、水蒸気やガ
スにより、光反射部材や発光素子が錆びたり劣化して信
頼性が低下するという不具合が防止できる。従って、寒
暖の差の激しい屋外や、夏などはかなり高温になる車内
など、設置条件の悪い環境におけるディスプレイ装置な
どに使用するのに好適な光素子用光学デバイスが提供で
きる。
As described above, according to the present invention, the stress generated by the difference in thermal expansion coefficient between the light reflecting member and the mold resin is released by the buffer material to prevent the occurrence of cracks. It is possible to prevent the generation of a region in which light is not emitted forward, and it is possible to prevent the problem that the light reflection member and the light emitting element are rusted or deteriorated due to the water vapor or the gas and the reliability is lowered. Therefore, it is possible to provide an optical device for an optical element, which is suitable for use in a display device or the like in an environment where installation conditions are bad, such as outdoors where there is a great difference in temperature or temperature, or in a car where the temperature is considerably high in summer and the like.

【0087】そしてこの緩衝材は、一様、または一様に
準じる厚みを持ち、100μm以下にすることで、モー
ルド樹脂と緩衝材の屈折率の違いによる光の出射方向の
偏差を最小にすることができ、さらに中心効率や指向角
を最適として、組み立て時のバラツキなどにも耐えられ
る効率的な光素子用光学デバイスを提供することができ
る。
The buffer material has a uniform thickness or a thickness that conforms to the uniform thickness and is 100 μm or less to minimize the deviation of the light emitting direction due to the difference in the refractive index between the mold resin and the buffer material. In addition, it is possible to provide an efficient optical device for an optical element that can withstand variations during assembly by optimizing the central efficiency and the directivity angle.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施の形態に係る要部構成を示す概
略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a main part according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明に用いる発光デバイスにおけるモール
ド樹脂のクラックの発生部位の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a cracked portion of a mold resin in the light emitting device used in the present invention.

【図3】 反射部材の熱収縮による効果の説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an effect due to heat contraction of a reflecting member.

【図4】 モールド樹脂の熱収縮による効果の説明図で
ある。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an effect of heat shrinkage of a mold resin.

【図5】 反射部材をモールド樹脂で封止したときにモ
ールド樹脂にかかる応力を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a stress applied to the molding resin when the reflecting member is sealed with the molding resin.

【図6】 反射部材をモールド樹脂で封止したときにモ
ールド樹脂にかかる応力のシミュレーション図である。
FIG. 6 is a simulation diagram of stress applied to the molding resin when the reflecting member is sealed with the molding resin.

【図7】 モールド樹脂のクラック防止用の緩衝材を、
反射部材の縁部に設けた場合と緩衝材を設けない場合の
光経路の説明図である。
FIG. 7: A cushioning material for preventing cracks in the mold resin,
It is explanatory drawing of the optical path at the time of providing in the edge part of a reflecting member, and when not providing a buffer material.

【図8】 本発明における他の実施の形態に係る要部構
成を示す概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the main parts according to another embodiment of the present invention.

【図9】 モールド樹脂のクラック防止用の緩衝材を、
反射部材の反射面全面に設けた場合における緩衝材の厚
みの違いによる光経路の説明図である。
FIG. 9: A cushioning material for preventing cracks in the mold resin,
It is explanatory drawing of the optical path by the difference in the thickness of the buffer material when providing in the reflective surface whole surface of a reflective member.

【図10】 反射部材の縁部と中央における緩衝材の厚
みの違いによる光経路の説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of an optical path due to a difference in thickness of a cushioning material between an edge portion and a center of a reflecting member.

【図11】 本発明になる光素子用光学デバイスにおけ
る、クラック防止用の緩衝材の厚さと中心効率の関係を
示したグラフである。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the thickness of the buffer material for preventing cracks and the center efficiency in the optical device for an optical element according to the present invention.

【図12】 本発明になる光素子用光学デバイスにおけ
る、クラック防止用の緩衝材の厚さと発光デバイスから
出射された光の広がり角の関係を示したグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the thickness of the buffer material for preventing cracks and the spread angle of light emitted from the light emitting device in the optical device for an optical element according to the present invention.

【図13】 発光デバイスを別部材とした場合の実施例
の説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram of an example in which the light emitting device is a separate member.

【図14】 発光素子をモールド樹脂の光射出面側に設
けた実施例の説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram of an example in which a light emitting element is provided on the light emitting surface side of a mold resin.

【図15】 本発明の光学装置の製造方法について、発
光デバイスを例にとった説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram of a method for manufacturing an optical device of the present invention, using a light emitting device as an example.

【図16】 本発明になる光素子用光学デバイスを、ア
レイ状に配列した発光デバイスアレイの一構成例斜視図
である。
FIG. 16 is a perspective view of a configuration example of a light emitting device array in which optical devices for optical elements according to the present invention are arranged in an array.

【図17】 本発明になる光素子用光学デバイスを、ア
レイ状に配列した発光デバイスアレイ50の一構成断面
図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view of a configuration of a light emitting device array 50 in which optical devices for optical elements according to the present invention are arranged in an array.

【図18】 本発明になる光素子用光学デバイスを用い
たディスプレイ装置の斜視図である。
FIG. 18 is a perspective view of a display device using the optical device for an optical element according to the present invention.

【図19】 支柱の上に設置された本発明になる光素子
用光学デバイスで構成した発光ディスプレイの一例を示
す正面図である。
FIG. 19 is a front view showing an example of a light emitting display that is configured by the optical device for an optical element according to the present invention, which is installed on a column.

【図20】 図19に示した発光ディスプレイユニット
の正面図である。
20 is a front view of the light emitting display unit shown in FIG.

【図21】 図19に示した発光ディスプレイユニット
の側面図である。
FIG. 21 is a side view of the light emitting display unit shown in FIG.

【図22】 本発明になる光素子用光学デバイスを使用
した信号機の正面図である。
FIG. 22 is a front view of a traffic signal using the optical device for an optical element according to the present invention.

【図23】 本発明になる光素子用光学デバイスを使用
した信号機の側面図である。
FIG. 23 is a side view of a traffic signal using the optical device for an optical element according to the present invention.

【図24】 本発明になる光素子用光学デバイスを使用
し、車載用ハイマウントストップランプを構成した一例
の斜視図である。
FIG. 24 is a perspective view showing an example of a vehicle-mounted high mount stop lamp using the optical device for an optical element according to the present invention.

【図25】 図24に示した車載用ハイマウントストッ
プランプを構成する発光デバイスの一例である。
FIG. 25 is an example of a light emitting device that constitutes the vehicle-mounted high mount stop lamp shown in FIG. 24.

【図26】 従来例の発光素子モジュールの断面図であ
る。
FIG. 26 is a sectional view of a conventional light emitting device module.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 発(受)光素子チップ 12、13 リードフレーム 14 ボンディングワイヤ 15 光反射部材 16 モールド樹脂 17 直接出射領域 18 全反射領域 23 緩衝材 11 light emitting element chips 12, 13 Lead frame 14 Bonding wire 15 Light reflection member 16 Mold resin 17 Direct emission area 18 Total reflection area 23 cushioning material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清本 浩伸 京都市下京区塩小路通堀川東入南不動堂町 801番地 オムロン株式会社内 Fターム(参考) 5F041 AA06 DA16 DA19 DA57 EE23 FF01 FF11 5F073 FA06 FA29 FA30 5F088 JA02 JA03 JA06 JA11    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hironobu Kiyomoto             Shimogyo-ku, Kyoto-shi Shioji-dori Horikawa Higashiiri Minamifudo-cho             801 OMRON Corporation F term (reference) 5F041 AA06 DA16 DA19 DA57 EE23                       FF01 FF11                 5F073 FA06 FA29 FA30                 5F088 JA02 JA03 JA06 JA11

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光素子から外部に至る出射光、あるいは
外部から前記光素子に至る入射光の光路を制御する光素
子用光学デバイスであって、 光反射部材と、前記光反射部材の少なくとも光反射面を
覆う樹脂部材とからなり、 前記樹脂部材は、前記光素子前方の所定領域を外れた光
をほぼ全反射させる樹脂界面を備え、 前記光素子前方の所定領域を外れた光の、前記光素子と
前記光素子用光学デバイスの外部とを結ぶ光経路が、前
記樹脂界面と、前記光反射部材の各々で、少なくとも1
回以上反射する経路を経由するように前記樹脂界面、あ
るいは前記光反射部材の配置が定められ、 前記光反射部材と樹脂との境界に、緩衝材を設けたこと
を特徴とする光素子用光学デバイス。
1. An optical device for an optical element, which controls an optical path of outgoing light from an optical element to the outside or incident light from the outside to the optical element, comprising at least a light reflecting member and at least light of the light reflecting member. A resin member that covers a reflecting surface, wherein the resin member includes a resin interface that substantially totally reflects light that has deviated from a predetermined area in front of the optical element, and light that has deviated from a predetermined area in front of the optical element, An optical path connecting an optical element and the outside of the optical device for an optical element is at least 1 at each of the resin interface and the light reflecting member.
The optical interface for an optical element is characterized in that the resin interface or the arrangement of the light reflecting member is determined so as to pass through a path that reflects more than once, and a cushioning material is provided at the boundary between the light reflecting member and the resin. device.
【請求項2】 前記樹脂部材は、前記光素子前方の所定
領域に達した光を出射あるいは集光するレンズ部を備え
たことを特徴とする請求項1に記載の光素子用光学デバ
イス。
2. The optical device for an optical element according to claim 1, wherein the resin member includes a lens portion that emits or condenses light reaching a predetermined area in front of the optical element.
【請求項3】 前記緩衝材は、前記光反射部材と樹脂と
の熱的収縮、または膨張により発生する応力の集中部に
設けたことを特徴とする請求項1に記載の光素子用光学
デバイス。
3. The optical device for an optical element according to claim 1, wherein the buffer material is provided at a portion where stress generated by thermal contraction or expansion of the light reflecting member and the resin is concentrated. .
【請求項4】 前記緩衝材は、前記光反射部材の少なく
とも光反射側に設けたことを特徴とする請求項1に記載
の光素子用光学デバイス。
4. The optical device for an optical element according to claim 1, wherein the cushioning material is provided at least on the light reflecting side of the light reflecting member.
【請求項5】 前記緩衝材は、硬度の低い軟質層、また
は気体、または流体層、または収縮によってできた空洞
層であることを特徴とする請求項1に記載の光素子用光
学デバイス。
5. The optical device for an optical element according to claim 1, wherein the cushioning material is a soft layer having a low hardness, a gas or a fluid layer, or a cavity layer formed by contraction.
【請求項6】 前記緩衝材は、JISK6249で規定
される硬度において、50以下であることを特徴とする
請求項1に記載の光素子用光学デバイス。
6. The optical device for an optical element according to claim 1, wherein the cushioning material has a hardness defined by JISK6249 of 50 or less.
【請求項7】 前記緩衝材は、一様、または一様に準じ
る厚みを有することを特徴とする請求項1に記載の光素
子用光学デバイス。
7. The optical device for an optical element according to claim 1, wherein the cushioning material has a uniform thickness or a uniform thickness.
【請求項8】 前記緩衝材の厚みは、100μm以下で
あることを特徴とする請求項1に記載の光素子用光学デ
バイス。
8. The optical device for an optical element according to claim 1, wherein the buffer material has a thickness of 100 μm or less.
【請求項9】 前記緩衝材の厚みは、30μm以上10
0μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の光
素子用光学デバイス。
9. The buffer material has a thickness of 30 μm or more and 10 or more.
The optical device for an optical element according to claim 1, wherein the optical device has a thickness of 0 μm or less.
【請求項10】 請求項1に記載の光素子用光学デバイ
スを複数個配列させたことを特徴とする光素子用光学デ
バイスアレイ。
10. An optical device array for optical elements, wherein a plurality of optical devices for optical elements according to claim 1 are arranged.
【請求項11】 請求項10に記載の光素子用光学デバ
イスアレイと、光素子を備え、 前記光素子は、前記光素子前方の所定領域を外れた光
の、前記光素子と光素子用光学デバイスの外部とを結ぶ
光経路が、前記樹脂界面と、前記光反射部材の各々で、
少なくとも1回以上反射する経路を経由するように定め
られた位置に配置されたことを特徴とする光学装置。
11. An optical device array for an optical element according to claim 10, and an optical element, wherein the optical element is an optical element and an optical element for an optical element, which is a light beam outside a predetermined region in front of the optical element. An optical path connecting the outside of the device is at the resin interface and each of the light reflecting members,
An optical device arranged at a position determined so as to pass through a path that reflects at least once.
【請求項12】 光素子と、 前記光素子から外部に至る出射光、あるいは外部から前
記光素子に至る入射光の光路を制御する光素子用光学デ
バイスと、 を備えた光学装置であって、 前記光素子用光学デバイスは、光反射部材と、前記光反
射部材の少なくとも光反射面を覆う樹脂部材とからな
り、 前記樹脂部材は、前記光素子前方の所定領域を外れた光
をほぼ全反射させる樹脂界面を備え、 前記光素子前方の所定領域を外れた光の、前記光素子と
前記光素子用光学デバイスの外部とを結ぶ光経路が、前
記樹脂界面と、前記光反射部材の各々で、少なくとも1
回以上反射する経路を経由するように前記樹脂界面、あ
るいは前記光反射部材の配置が定められ、前記光反射部
材と樹脂との境界に、緩衝材を設けたことを特徴とする
光学装置。
12. An optical device comprising: an optical element; and an optical device for an optical element that controls an optical path of outgoing light from the optical element to the outside or incident light from the outside to the optical element, The optical device for optical elements includes a light reflecting member and a resin member that covers at least the light reflecting surface of the light reflecting member, and the resin member substantially totally reflects light that has deviated from a predetermined region in front of the optical element. A resin interface to allow, the light path out of a predetermined region in front of the optical element, an optical path connecting the optical element and the outside of the optical device for an optical element, at the resin interface and the light reflection member respectively. , At least 1
An optical device, wherein the resin interface or the arrangement of the light reflecting member is determined so as to pass through a path that reflects more than once, and a cushioning material is provided at a boundary between the light reflecting member and the resin.
【請求項13】 前記光素子は、発光素子チップもしく
は前記発光素子チップをモールド樹脂中に封止した発光
素子モジュールからなる発光素子であることを特徴とす
る請求項12に記載の光学装置。
13. The optical device according to claim 12, wherein the optical element is a light emitting element chip or a light emitting element module including a light emitting element module in which the light emitting element chip is encapsulated in a molding resin.
【請求項14】 前記樹脂界面は、前記発光素子から出
射される第1の光が全反射される前記樹脂界面上の全反
射点と、前記発光素子から出射され前記全反射点よりも
前記発光素子に近い前記樹脂界面上の点で全反射される
第2の光が前記光反射部材で反射されて外部に出射され
る際に前記樹脂界面を通過する通過点とが、同一である
領域を有していることを特徴とする請求項13に記載の
光学装置。
14. The resin interface has a total reflection point on the resin interface where the first light emitted from the light emitting element is totally reflected, and the light emission from the light emission element rather than the total reflection point. A region where the second light, which is totally reflected at a point on the resin interface close to the element, passes through the resin interface when the second light is reflected by the light reflecting member and emitted to the outside, is the same. 14. The optical device according to claim 13, which has.
【請求項15】 前記光素子は、受光素子チップもしく
は前記受光素子チップをモールド樹脂中に封止した受光
素子であることを特徴とする請求項12に記載の光学装
置。
15. The optical device according to claim 12, wherein the optical element is a light receiving element chip or a light receiving element in which the light receiving element chip is sealed in a mold resin.
【請求項16】 外部から前記樹脂界面に入射され前記
光反射部材で反射した第1の光が前記樹脂界面の全反射
点にて全反射されて前記受光素子に入射する光経路と、
外部から前記全反射点を通過して前記樹脂界面に入射さ
れ前記光反射部材で反射した第2の光が前記樹脂界面に
て前記全反射点より前記受光素子に近い点で全反射され
て前記受光素子に入射される光経路と、を有することを
特徴とする請求項15に記載の光学装置。
16. An optical path in which the first light incident on the resin interface from the outside and reflected by the light reflecting member is totally reflected at a total reflection point on the resin interface and enters the light receiving element,
The second light that has passed through the total reflection point from the outside and is incident on the resin interface and reflected by the light reflecting member is totally reflected at a point closer to the light receiving element than the total reflection point at the resin interface, and The optical device according to claim 15, further comprising: a light path incident on the light receiving element.
【請求項17】 前記光素子は、前記光反射部材の焦点
となる位置に対して、前記樹脂界面を介して鏡像となる
位置の近傍に配置されたことを特徴とする請求項12に
記載の光学装置。
17. The optical element according to claim 12, wherein the optical element is arranged in the vicinity of a position that is a mirror image through the resin interface with respect to a position that is a focal point of the light reflecting member. Optical device.
【請求項18】 光素子から外部に至る出射光、あるい
は外部から前記光素子に至る入射光の光路を制御する光
素子用光学デバイスの製造方法であって、 光反射部材に緩衝材を配置する工程と、 前記光素子前方の所定領域を外れた光の、前記光素子と
前記光素子用光学デバイスの外部とを結ぶ光経路が、樹
脂部材の界面と、前記光反射部材の各々で、少なくとも
1回以上反射する経路を経由するように前記光反射部材
を前記樹脂部材で覆う工程と、 を有することを特徴とする光素子用光学デバイスの製造
方法。
18. A method of manufacturing an optical device for an optical element, which controls an optical path of light emitted from an optical element to the outside or an incident light reaching the optical element from the outside, wherein a buffer material is arranged on a light reflecting member. Steps, of the light that has deviated from a predetermined area in front of the optical element, an optical path connecting the optical element and the outside of the optical element optical device, at least at the interface of the resin member and each of the light reflecting members. And a step of covering the light reflecting member with the resin member so as to pass through a path that is reflected once or more.
【請求項19】 光素子を内部に備え、前記光素子から
外部に至る出射光、あるいは外部から前記光素子に至る
入射光の光路を制御する光学装置の製造方法であって、 光反射部材に緩衝材を配置する工程と、 前記光素子前方の所定領域を外れた光の、前記光素子と
前記光学装置の外部とを結ぶ光経路が、樹脂部材の界面
と、前記光反射部材の各々で、少なくとも1回以上反射
する経路を経由するように、前記光素子と前記光反射部
材を前記樹脂部材で覆う工程と、 を有することを特徴とする光学装置の製造方法。
19. A method of manufacturing an optical device, comprising an optical element inside, and controlling an optical path of outgoing light from the optical element to the outside or incident light from the outside to the optical element, the method comprising: A step of disposing a cushioning material, and an optical path connecting light outside the predetermined area in front of the optical element, the optical element and the outside of the optical device, at an interface of a resin member and at each of the light reflecting members. And a step of covering the optical element and the light reflecting member with the resin member so as to pass through a path that reflects at least once.
【請求項20】 光素子から外部に至る出射光、あるい
は外部から前記光素子に至る入射光の光路を制御する光
学装置の光制御方法であって、 前記光学装置に備えられた前記光素子の前方の所定領域
を外れた光の、前記光素子と前記光学装置の外部とを結
ぶ光経路は、前記光学装置に備えられた樹脂界面と光反
射部材の各々で、少なくとも1回以上反射する経路を経
由し、かつ前記光反射部材で反射する際には、前記光反
射部材の少なくとも一部に当接する緩衝材を透過するよ
うに制御されることを特徴とする光学装置の光制御方
法。
20. A light control method of an optical device for controlling an optical path of outgoing light from an optical element to the outside, or incident light from the outside to the optical element, the optical device comprising: A light path that connects the optical element and the outside of the optical device of light that has deviated from a predetermined front area is a path that is reflected at least once at each of a resin interface and a light reflection member provided in the optical device. A light control method for an optical device, wherein the light control member is controlled so as to pass through a cushioning material that is in contact with at least a part of the light reflection member when reflected by the light reflection member.
【請求項21】 発光素子チップもしくは前記発光素子
チップをモールド樹脂中に封止した発光素子モジュール
からなる発光素子を複数個有し、 前記発光素子から外部に至る出射光の光路を制御する光
素子用光学デバイスを複数個備えた光学機器において、 光反射部材と、前記光反射部材の少なくとも光反射面を
覆う樹脂部材とからなり、 前記樹脂部材は、前記発光素子前方の所定領域を外れた
光をほぼ全反射させる樹脂界面を備え、 前記発光素子前方の所定領域を外れた光の、前記発光素
子と前記光素子用光学デバイスの外部とを結ぶ光経路
が、前記樹脂界面と、前記光反射部材の各々で、少なく
とも1回以上反射する経路を経由するように前記樹脂界
面、あるいは前記光反射部材の配置が定められ、 前記光反射部材と樹脂との境界に、緩衝材を設けたこと
を特徴とする光学機器。
21. An optical element having a plurality of light emitting elements each comprising a light emitting element chip or a light emitting element module in which the light emitting element chip is sealed in a molding resin, and controlling an optical path of outgoing light from the light emitting element to the outside. In an optical apparatus having a plurality of optical devices for use, a light reflecting member and a resin member that covers at least the light reflecting surface of the light reflecting member, wherein the resin member is a light beam that is outside a predetermined region in front of the light emitting element. Is provided with a resin interface for almost total reflection of light, and an optical path connecting the light emitting element and the outside of the optical device for an optical element of light outside a predetermined region in front of the light emitting element is the resin interface and the light reflection. In each of the members, the resin interface or the arrangement of the light reflecting member is defined so as to pass through a path that reflects at least once, and at the boundary between the light reflecting member and the resin, An optical apparatus characterized in that a 衝材.
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