JP2005229083A - 発光ダイオードのパッケージング - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向と非軸方向における光の不連続を最小化し、ＬＥＤの光の放射を一様にする。
【解決手段】発光ダイオードのパッケージング構造の軸方向に切込み３０３を形成することにより、光の放射をコントロールし、平均化する。この切込みの形状は、上面３０４と底面３０５の面積が異なる円筒もしくは、湾曲した表面を有し、かつ上面と底面３０５の面積が異なる円筒、または上下を逆にした円錐にする。
【選択図】図３ａ

Description

本発明は発光ダイオード（ＬＥＤ）のパッケージングに関し、より詳細に述べれば、ＬＥＤの光の放射を一様にするパッケージングに関する。

ＬＥＤは、主として半導体基板上のｐタイプおよびｎタイプのエピタキシ・レイヤからなる、一種の接合ダイオードである。エピタキシ構造の形成の後、チップがスライスされ、パネル上に固定される。その後、そのチップが結線され、パッケージングされてＬＥＤが形成される。
一般に、ＬＥＤのパッケージングのための材料は、エポキシ、ポリカーボネート（ＰＣ）、あるいはそのほかの、光に対して高い透過性を持った高分子である。半導体キャリアの遷移特性によって、材料のエネルギ・ギャップもしくは量子ウェルのエネルギ・レベルの波長に対応する光が放射される。このようにしてＬＥＤの光が形成される。したがって、材料の構造を調整すれば、ＬＥＤが、異なる電流によって異なる色を放射することになる。

ＬＥＤは、エネルギを節約する種類の光源である。電球等の従来の光源は安価であるが、低い効率、高い消費電力、短い寿命、さらに壊れやすいといった欠点を有する。蛍光灯は、より消費電力が低いが壊れやすく、その廃棄物は、環境を汚染する水銀を含んでいる。ＬＥＤは長い寿命を有し、消費電力が低く、水銀を含まない。
このようにＬＥＤは理想的な光源となっている。それに加えて、ＬＥＤは、多様なタイプならびに応用を有する。その結果、すでに今日の世界では不可欠なツールとなった。ＬＥＤは、概して照明または警告に使用されており、そのため、いかにしてＬＥＤの一様性を増すかということが、重要な課題となっている。

パッケージングに起因して、従来のＬＥＤのほとんどの光は、軸方向に集束されている。したがって、ＬＥＤの軸部と側部の間における光の不連続が非常に大きく、ＬＥＤがバックライト・モジュールに使用されるときには、形成ならびに製作がより多くの困難を抱えることになる。ここで、従来のＬＥＤのパッケージングを例示した図１ａおよび図２ａを参照されたい。ＬＥＤチップ１０１およびＬＥＤチップ２０１からの光は、それぞれパッケージング構造１０２およびパッケージング構造２０２を通り、その遠視野像における光の強度が図１ｂおよび図２ｂに示されているが、それにおいて水平軸は照度を表し、垂直軸は角度を表す。光のほとんどは、軸方向に集束され、軸方向の照度が最大になる。その結果、光の放射の一様性が必要となるバックライト・モジュールにおいてＬＥＤが使用されるときに、色の組み合わせに問題を生じることになる。

したがって、本発明の１つの目的は、ＬＥＤのパッケージングを提供し、軸方向と非軸方向における光の不連続を最小化することとする。

本発明の別の目的は、ＬＥＤのパッケージングを提供し、ＬＥＤの光の放射を一様にすることとする。

本発明のもう１つの目的は、ＬＥＤのパッケージングを提供し、バックライト・モジュールにおけるＬＥＤの使用時の困難を実質的に低減することとする。

上記の目的に従って、ＬＥＤのパッケージングが提供されている。ＬＥＤのパッケージング構造の軸方向において切込みが形成され、軸方向の光の強度がコントロールされる。このようにして、ＬＥＤの光の放射が一様にされる。この切込みの形状は、上面と底面の面積測定値が異なる円筒もしくは、湾曲した表面を有し、かつ上面と底面の面積測定値が異なる円筒、または倒立させた円錐とすることができる。

本発明の目的に従って、ＬＥＤのパッケージング・モジュールが提供される。このＬＥＤのパッケージング・モジュールは、ＬＥＤチップ、およびＬＥＤチップをパッケージングするパッケージング構造を備え、パッケージング構造は、パッケージング構造の表面からパッケージング構造の内側部分へ延びる切込みを有し、それにおいてはパッケージング構造の切込みの表面上の直径が、パッケージング構造の切込みの内側部分内の直径より大きい。この切込みは、ＬＥＤチップの光の放射を一様にすることができる。
ＬＥＤチップは、赤色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、混色ＬＥＤチップ、およびそれらの任意の組み合わせからなるグループから選択される。パッケージング構造は、エポキシ、ポリカーボネート、あるいはそのほかの、光に対して高い透過性を持った高分子とする。

本発明には、照明デバイスのパッケージングが開示されている。この照明デバイスのパッケージングは、複数の発光体のパッケージング・モジュール、および発光体のパッケージング・モジュールをパッケージングするパッケージング構造を備え、パッケージング構造は、パッケージング構造の表面からパッケージング構造の内側部分へ延びる複数の切込みを発光体のパッケージング・モジュールの中心に有しており、それにおいて切込みは、発光体のパッケージング・モジュールの光の放射を一様にする。
発光体のパッケージング・モジュールは、赤色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、混色ＬＥＤチップ、およびそれらの任意の組み合わせからなるグループから選択された複数のＬＥＤチップの群を含む。

上記の本発明の側面ならびにそれに付随する多くの利点は、添付図面とともに以下の詳細な説明を参照することによってより良好な理解が得られるに従い容易に認識されることとなろう。

ＬＥＤのパッケージングが本発明の実施態様の中で提供されている。ＬＥＤのパッケージング構造の軸方向に切込みが形成されて軸方向の光の強度がコントロールされるが、それにおいて切込みは、パッケージング構造の表面からパッケージング構造の内側部分まで延びている。
このようにしてＬＥＤの光の放射が一様にされる。パッケージング構造の材料は、概してエポキシ、ポリカーボネート、あるいはそのほかの、光に対して高い透過性を持った高分子等のパッケージング・レジンである。

ここで、本発明の一実施態様におけるＬＥＤのパッケージングおよびその遠視野像における光の強度を示した図３ａおよび図３ｂを参照されたい。この本発明の実施態様においては、図３ａに示されているように、上面と底面の面積測定値が異なる円筒状切込み３０３がパッケージング構造３０２の軸方向に形成されており、それにおいて円筒状切込み３０３の表面上の直径は、内側部分内のそれより大きい。
円筒状切込み３０３の角度θをコントロールし、上面３０４および底面３０５の面積測定値を変化させることによって、ＬＥＤチップ３０１からの光の一部がパッケージング構造３０２を直接通過し、ほかの部分が屈折する。このようにして軸方向の光の強度が変更される。図３ｂには、遠視野像における光の強度が示されている。軸方向の光が減少することから、光を拡散する角度が増加する。このようにして光の強度が一様になる。

図４ａおよび図４ｂは、本発明の他の実施態様におけるＬＥＤのパッケージングおよびその遠視野像における光の強度を示している。この本発明の他の実施態様においては、パッケージング構造４０２の切込み４０３の側部を湾曲（凹状または凸状）表面とすることができる。切込み４０３の側部の湾曲表面は、図４ａに示されているように角度φおよび半径ｒによってコントロールされる。この本発明の他の実施態様の遠視野像における光の強度を図４ｂに示すが、このように、この本発明の他の実施態様においても光の一様性を達成することができる。

図５ａおよび図５ｂは、本発明の別の実施態様におけるＬＥＤのパッケージングおよびその遠視野像における光の強度を示している。本発明のこの実施態様においては、切込み５０３の底面５０５が最小に、つまり切込み５０３の内側部分内の直径がゼロとなるまで最小化されるとき、軸方向の光が減少し、それによって遠視野像内に分布する光の角度が増加する。

本発明は、白色光または任意の可視光モジュールに応用することができる。図６ａおよび図６ｂに示されているように、本発明のパッケージングは、赤色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップ、および緑色ＬＥＤチップからなるＬＥＤチップの群を伴うパッケージング・モジュールに適用され、それにおいて図６ａは側面図であり、図６ｂは平面図である。それに加えて、本発明のパッケージング・モジュールのＬＥＤチップの群は、赤色、青色、および緑色のチップに限らず、混色ＬＥＤチップから構成することも可能である。さらにパッケージング・モジュールのＬＥＤチップの群は、１以上の数のチップを含むことも可能である。

上記に加えて、本発明は、それぞれが赤色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップ、および緑色ＬＥＤチップの群を構成するいくつかのパッケージング・モジュールから構成されるようにすることもできる。図７に示すように本発明は、それぞれが図６ｂに示されているような赤色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップ、および緑色ＬＥＤチップの群を構成する３つのＬＥＤのパッケージング・モジュールから構成されている。パッケージング・モジュールの中心には切込みがあり、これらのパッケージング・モジュールは、エポキシによってともにパッケージングされている。

したがって、以上の本発明の実施態様から、パッケージング用のエポキシの構造形成によって、軸方向と非軸方向の光の差が減少し、バックライト・モジュールにＬＥＤを使用するときの困難さも実質的に軽減されることになる。それに加えて、本発明は、ＬＥＤだけでなく、そのほかの照明においても使用することができる。

当業者であれば理解されるように、以上の本発明の好ましい実施態様は、本発明の限定ではなく、本発明の例証である。意図されていることは、付随する特許請求の範囲の精神ならびにその範囲内に含まれる多様な修正および類似の構成を保護することであり、その範囲には、その種の修正および類似の構成が包含されるべくもっとも広い解釈が与えられるものとする。

従来のＬＥＤのパッケージングを示した説明図である。 従来のＬＥＤの遠視野像における光の強度を示した説明図である。 従来のＬＥＤのパッケージングを示した説明図である。 従来のＬＥＤの遠視野像における光の強度を示した説明図である。 本発明の実施態様のＬＥＤのパッケージングを示した説明図である。 本発明の実施態様のＬＥＤの遠視野像における光の強度を示した説明図である。 本発明の他の実施態様のＬＥＤのパッケージングを示した説明図である。 本発明の他の実施態様のＬＥＤの遠視野像における光の強度を示した説明図である。 本発明の別の実施態様のＬＥＤのパッケージングを示した説明図である。 本発明の別の実施態様のＬＥＤの遠視野像における光の強度を示した説明図である。 赤色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップ、および緑色ＬＥＤチップを含むＬＥＤのパッケージング・モジュールに適用された本発明の側面図である。 赤色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップ、および緑色ＬＥＤチップを含むＬＥＤのパッケージング・モジュールに適用された本発明の平面図である。 それぞれが赤色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップ、および緑色ＬＥＤチップの群を構成する３つのＬＥＤのパッケージング・モジュールに応用された本発明の平面図である。

符号の説明

１０１ ＬＥＤチップ
１０２ パッケージング構造
２０１ ＬＥＤチップ
２０２ パッケージング構造
３０１ ＬＥＤチップ
３０２ パッケージング構造
３０３ 円筒状切込み
３０４ 上面
３０５ 底面
４０２ パッケージング構造
４０３ 切込み
５０３ 切込み
５０５ 底面

Claims (20)

1. 少なくとも１つのＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップをパッケージングするパッケージング構造とを備え、
   前記パッケージング構造は、前記パッケージング構造の表面から、前記パッケージング構造の内側部分へ延びる切込み（notch）を有し、
   前記切込みは、前記ＬＥＤチップの光の放射を一様にする発光ダイオード（ＬＥＤ）のパッケージング・モジュール。
2. 前記ＬＥＤチップは、赤色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、混色ＬＥＤチップ、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される請求項１のＬＥＤのパッケージング・モジュール。
3. 前記パッケージング構造は、エポキシ、ポリカーボネート、あるいはその他の、光に対して高い透過性を持った高分子である請求項１のＬＥＤのパッケージング・モジュール。
4. 前記パッケージング構造の前記切込みの表面上の直径は、前記パッケージング構造の前記切込みの内側部分内の直径より大きい請求項１のＬＥＤのパッケージング・モジュール。
5. 前記パッケージング構造の前記切込みの側部は、湾曲表面である請求項４のＬＥＤのパッケージング・モジュール。
6. 前記パッケージング構造の前記切込みの内側部分内の直径はゼロである請求項１のＬＥＤのパッケージング・モジュール。
7. 発光体と、前記発光体をパッケージングするパッケージング構造とを備え、
   前記パッケージング構造は、前記パッケージング構造の表面から、前記パッケージング構造の内側部分へ延びる切込みを有し、
   前記切込みは、前記発光体の光の放射を一様にする発光体のパッケージング。
8. 前記パッケージング構造は、エポキシ、ポリカーボネート、あるいはその他の、光に対して高い透過性を持った高分子である請求項７の発光体のパッケージング。
9. 前記発光体は、ＬＥＤチップの群である請求項７の発光体のパッケージング。
10. 前記ＬＥＤチップの群は、赤色ＬＥＤチップの群、青色ＬＥＤチップの群、緑色ＬＥＤチップの群、混色ＬＥＤチップの群、およびそれらの任意の組み合わせから選択される請求項９の発光体のパッケージング。
11. 前記パッケージング構造の前記切込みの表面上の直径は、前記パッケージング構造の前記切込みの内側部分内の直径より大きい請求項７の発光体のパッケージング。
12. 前記パッケージング構造の前記切込みの側部は湾曲表面である請求項１１の発光体のパッケージング。
13. 前記パッケージング構造の前記切込みの内側部分内の直径はゼロである請求項７の発光体のパッケージング。
14. 複数の、発光体のパッケージング・モジュールと、前記発光体のパッケージング・モジュールをパッケージングするパッケージング構造とを備え、
    前記パッケージング構造は、複数の切込みを、前記発光体のパッケージング・モジュールの中心に有し、
    前記切込みは、前記パッケージング構造の表面から前記パッケージング構造の内側部分へ延びており、前記切込みは、前記発光体のパッケージング・モジュールの光の放射を一様にする照明デバイスのパッケージング。
15. 前記パッケージング構造は、エポキシ、ポリカーボネート、あるいはその他の、光に対して高い透過性を持った高分子である請求項１４の照明デバイスのパッケージング。
16. 前記発光体のパッケージング・モジュールは、複数のＬＥＤチップの群を含む請求項１４の照明デバイスのパッケージング。
17. 前記ＬＥＤチップの群は、赤色ＬＥＤチップの群、青色ＬＥＤチップの群、緑色ＬＥＤチップの群、混色ＬＥＤチップの群、およびそれらの任意の組み合わせから選択される請求項１６の照明デバイスのパッケージング。
18. 前記パッケージング構造の前記切込みの表面上の直径は、前記パッケージング構造の前記切込みの内側部分内の直径より大きい請求項１４の照明デバイスのパッケージング。
19. 前記パッケージング構造の前記切込みの側部は湾曲表面である請求項１８の照明デバイスのパッケージング。
20. 前記パッケージング構造の前記切込みの内側部分内の直径はゼロである請求項１４の照明デバイスのパッケージング。
    

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