JP2005294786A - 高輝度チップ型発光ダイオード - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギー且つ長寿命という特徴を持つ発光ダイオードは光源として最も注目されている。しかし、輝度不足のため高輝度発光ダイオードが求められている。この要求を満たすため本発明を行った。
【解決手段】 このチップ型発光ダイオード１３は、プリント基板７上に発光ダイオード素子５をダイスボンドとワイヤーボンドにより電気的に結線を行い、その後トランスフアーモールド等により透明樹脂封止体２で発光ダイオード素子５が発する光の光軸に対して同心円の凸字状レンズ（樹脂封止体２）を成形すると同時に、発光ダイオード素子５とボンディングワイヤー６は封止されている。また、その周囲に反射面３を持つ反射板４が配置されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、チップ型発光ダイオードに関するものである。

従来、この種のチップ型発光ダイオードとしては、例えば図１０に示したものが知られている。このチップ型発光ダイオード１は、プリント基板７に面に内部接続電極８，９が左右形成され、外部接続電極１０，１１とそれぞれと接続されている。内部接続電極８の上に導電性接着剤（図示せず）によって発光ダイオード素子５を固着すると共に、発光ダイオード素子５の上面電極と内部接続電極９とをボンディングワイヤー６で接続し、この周りを取り囲むように、外方に向かって傾斜する反射面３を設け、発光ダイオード素子５及びボンディングワイヤー６を樹脂封止体２によって保護した構造のものである。

上述のチップ型発光ダイオード１は、発光ダイオード素子５から発光される光を反射面３で上方に向けて反射させることで光の集光性を高めることができる。

しかしながら、以上の技術によれば、図１０に示したように、発光ダイオード素子５から天面へ放出される光線１２は屈折により光の発散と全反射という光の損失が生じてしまうといった問題があった。
そこで、本発明は、発光ダイオード素子５から天面へ放出される光線１２の発散と全反射を防ぎ、更に光線１２の指向特性の調整が可能であり、光の利用効率高い発光ダイオードを提供することにある。

以上の課題を解決するために、本発明の請求項１に係るチップ型発光ダイオードは、発光ダイオード素子が発する光の光軸に対して同心円的に凸レンズ部を構成し、更にその周囲に反射面を配置したことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のチップ型発光ダイオードにおいて、前記凸レンズは上面部分と側面部分から構成し、その断面が凸字状をなすことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載のチップ型発光ダイオードにおいて、前記反射面が曲面或は傾斜面を有していることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１に記載の発光ダイオードにおいて、前記発光素子が２個以上の多数個を直線に搭載され、発光素子と同数の前記凸レンズ部と、同数の前記反射面を配置したことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１に記載の発光ダイオードにおいて、前記発光素子が３個を正三角形に搭載され、発光素子と同数の前記凸レンズ部と、同数の前記反射面を配置したことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５に記載の発光ダイオードにおいて、発光素子を搭載するプリント基板がパラボラ構造を有していることを特徴とする。

以上説明したように、本発明に係るチップ型発光ダイオードによれば、透明樹脂により発光ダイオード素子が発する光の光軸に対して同心円的に凸レンズ部を構成し、更にその周囲に反射面を配置したことで、凸字状レンズにより、発光ダイオード素子から天面へ放出される光線の発散と全反射を防ぎ、曲面或は傾斜面の反射面により、光線の指向特性の調整が可能であり、光の集光性を高め、利用効率高い発光ダイオードができる。

発明を実施の形態

以下、添付図面に基づいて本発明に係るチップ型発光ダイオードの実施形態を詳細に説明する。図１、図２示した第１実施形態に係るチップ型発行ダイオードにおいて、図１はチップ型発行ダイオードの外観形状を示した斜視図、図２は図１におけるＡ−Ａに沿った断面図又は光路図である。

図１、図２を参照すると、本発明に係るチップ型発光ダイオードの一実施形態が符号１３で示されており、このチップ型発光ダイオード１３は、プリント基板７上面に内部接続電極８，９が左右形成されている。その内部接続電極８，９はプリント基板７の左右側面と裏面左右側に外部接続電極１０，１１それぞれと接続されている。

前記内部接続電極８の上面には発光部としての発光ダイオード素子５が載置され、その下面電極が導電性接着剤（図示せず）を介して固着されている。また、発光ダイオード素子５の上面電極は内部接続電極９にボンディングワイヤー６によって接続されている。そのため、外部接続電極１０，１１から内部接続電極８，９を介して発光ダイオード素子５に電流が供給され、発光ダイオード素子５が発光する。上記発光ダイオード素子５の種類や発光色は何ら限定されるものではない。

前記発光ダイオード素子５及びボンディングワイヤー６は、プリント基板７上面に設けられた樹脂封止体２によって被覆されている。この樹脂封止体２は、発光ダイオード素子５の光軸に対して同心円的に凸字状レンズ（樹脂封止体２）に形成されたもので、前述の発光ダイオード素子５及びボンディングワイヤー６の他、内部接続電極８，９を被覆している。樹脂封止体２（凸字状レンズ）によって、発光ダイオード素子５から天面へ放出される光線１２の発散と全反射を防ぎ、更に光線１２の指向特性の調整が可能である。樹脂封止体２の材料には例えば透明のエポキシ系樹脂が用いられる。

前記樹脂封止体２の周囲に反射面３を配置し、反射面３の曲面の曲率或は傾斜面の角度によって、反射光線１２の指向性の調整ができる。反射板４の材料は伝熱性が良い、光反射率の高い金属Ａｌが用いられ、或は、反射面３に反射率高い白塗装や銀メッキなどが施されている。

図３、図４は本発明に係るチップ型発光ダイオードの第２実施形態（２個発光素子搭載例）を示したものである。このチップ型発光ダイオード１３ａは、発光ダイオード素子５ａ，５ｂにはそれぞれのレンズ、反射面を有していることで、発光ダイオード素子５ａ，５ｂが発する光はそれぞれのレンズと反射面で制御し、チップ型発光ダイオード１３ａの薄型化ができる。２個発光素子で更に高輝度化ができる。

図５、図６は本発明に係るチップ型発光ダイオードの第２実施形態（３個発光素子搭載例）を示したものである。このチップ型発光ダイオード１３ｂは、発光ダイオード素子５ａ，５ｂ，５ｃは等距離直線に搭載され、それぞれのレンズ、反射面を有していることで、発光ダイオード素子５ａ，５ｂ，５ｃが発する光はそれぞれのレンズと反射面で制御し、チップ型発光ダイオード１３ｂ薄型化ができる。２個発光素子より更に高輝度化ができる。（もっと輝度を求めたときは３個以上発光素子の搭載もできる）しかも、発光素子赤、グリーン、ブルーの３色搭載ができる。

図７、図８は本発明に係るチップ型発光ダイオードの第３実施形態を示したものである。このチップ型発光ダイオード１３ｃは、発光ダイオード素子５ａ，５ｂ，５ｃは正三角形に搭載され、それぞれのレンズ、反射面を有していることで、発光ダイオード素子５ａ，５ｂ，５ｃが発する光はそれぞれのレンズと反射面で制御し、チップ型発光ダイオード１３ｃ薄型化ができる。第２実施形態（３個発光素子搭載例）より発光ダイオード素子５ａ，５ｂ，５ｃ間の距離が一致であることで、発光素子赤、グリーン、ブルーの３色搭載するとき更に混色効果一層高めることができる。

図９は本発明に係るチップ型発光ダイオードの第４実施形態（１個発光素子搭載例）を示したものである。 このチップ型発光ダイオード１３ｄは、発光ダイオード素子５を搭載するプリント基板７にメッキされたパラボラ１６を構成することにより、発光ダイオード素子５の横からの光モレ防止で更に高輝度化ができる。または、パラボラ１６に蛍光体をボンディングし、複合素子にも適応することになれている。

本発明に係るチップ型発光ダイオードの第１実施形態を示す斜視図である。 上記第１実施形態に係るチップ型発光ダイオード、図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図又は光路図である。 本発明に係るチップ型発光ダイオードの第２実施形態（２個発光素子搭載例）を示す斜視図である。 上記第２実施形態に係るチップ型発光ダイオード（２個発光素子搭載例）、上記図３におけるＡ１−Ａ１線に沿った断面図である。 本発明に係るチップ型発光ダイオードの第２実施形態（３個発光素子搭載例）を示す斜視図である。 上記第２実施形態に係るチップ型発光ダイオード（３個発光素子搭載例）、上記図５におけるＡ２−Ａ２線に沿った断面図である。 本発明に係るチップ型発光ダイオードの第３実施形態を示す斜視図である。 上記第３実施形態に係るチップ型発光ダイオード、上記図７におけるＡ３−Ａ３線に沿った断面図である。 本発明に係るチップ型発光ダイオードの第４実施形態（１個発光素子搭載例）を示す断面図である 従来の発光ダイオードの一例を示す断面図又は光路図である。

符号の説明

１ 従来のチップ型発光ダイオード
２，２ａ，２ｂ，２ｃ 樹脂封止体（レンズ）
３，３ａ，３ｂ，３ｃ 反射面
４ 反射板
５，５ａ，５ｂ，５ｃ 発光ダイオード素子（発光部）
６ ボンディングワイヤー
７ プリント基板
８，９ 内部接続用電極
１０，１１ 外部接続用電極
１２ 光線
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ チップ型発光ダイオード
１４ レンズ上面部曲面
１５ レンズ側面部曲面
１６ パラボラ

Claims (6)

1. 透明樹脂により発光ダイオード素子が発する光の光軸に対して同心円的に凸レンズ部を構成し、更にその周囲に反射面を配置したことを特徴とするチップ型発光ダイオード。
2. 前記凸レンズは上面部分と側面部分から構成し、その断面が凸字状をなすことを特徴とする請求項１記載のチップ型発光ダイオード。
3. 前記反射面が曲面意或は傾斜面を有していることを特徴とする請求項１記載のチップ型発光ダイオード。
4. 前記発光ダイオード素子が２個以上の多数個を直線に搭載され、発光ダイオード素子と同数の前記凸レンズ部と、同数の前記反射面を配置したことを特徴とする請求項１記載のチップ型発光ダイオード。
5. 前記発光ダイオード素子が３個を正三角形に搭載され、発光ダイオード素子と同数の前記凸レンズ部と、同数の前記反射面を配置したことを特徴とする請求項１記載のチップ型発光ダイオード。
6. 発光ダイオード素子を搭載するプリント基板がパラボラ構造を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載のチップ型発光ダイオード。

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