JP2007005749A - 発光ダイオード - Google Patents

Abstract

【課題】 表面にパターン構造を有する発光ダイオード封止構造を提供する。
【解決手段】 発光ダイオードチップ３０４および封止構造３０６を備える。封止構造３０６は発光ダイオードチップ３０４を覆い、封止構造３０６の表面はパターン構造を有し、パターン構造は、発光ダイオード３００により出力される光線形状を制御する複数のストライプ構造３１０を備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は発光ダイオード（light-emitting diode：ＬＥＤ）およびその応用に関し、特に表面にパターン構造を有する発光ダイオード封止構造に関する。

従来、封止された後の発光ダイオードの封止構造の表面は全体が一般になめらかか平坦であったため、光の形状はほぼ円形か楕円形であった。
図１および図２は、二つの異なる従来の発光ダイオード構造を示す模式図である。図１に示すように、発光ダイオード１００は、発光ダイオードチップ１０２および発光ダイオードチップ１０２を覆う封止構造１０４からなる。封止構造１０４の表面１０６はなめらかな曲面である。発光ダイオードチップ１０２により生成された光１０８は、封止構造１０４を透過して封止構造１０４の表面１０６から発光される。

図２に示すように、発光ダイオード２００は、発光ダイオードチップ２０２および発光ダイオードチップ２０２を覆う封止構造２０４からなる。同様に、封止構造２０４の表面２０６はなめらかな曲面である。発光ダイオードチップ２０２により生成された光２０８は、封止構造２０４を透過して封止構造２０４の表面２０６から発光される。
封止構造１０４の表面はなめらかな円弧状であり、封止構造２０４の表面２０６はなめらかな半円弧状であるため、発光ダイオード１００および発光ダイオード２００から出力される光線形状が発散されてほぼ円形や楕円形となった。

しかしながら、従来の発光ダイオードが出力する円形や楕円形の光線形状を、例えばランプや照明構造などに応用する場合、必要条件を達成するために二次光学が必要であった。例えば、従来の発光ダイオードが出力する発光は形状が分散して輝度を集中させることができなかったため、発光ダイオードはランプ規格に合致しなかった。
また、灯具を利用して光を集中させても、従来の発光ダイオードではランプの輝度条件に合致させることができなかった。従って、従来の発光ダイオードをランプモジュールに応用するときは、元の発光ダイオードチップの輝度および発光ダイオードチップの数を増やす必要があった。そのため、ランプの成形用金型にかかる費用が増大し、完成された製品が高価で普及しなかった。さらにランプの成形用金型には多額の費用がかかるため、金型設計が失敗した場合、大きな経済的損失となった。

本発明の第１の目的は、光線形状を変化させて光線の強度分布を向上させるパターン構造を発光ダイオードの封止構造の表面に設けてランプなどに応用することにより周辺資源にかかる費用を大幅に減らす発光ダイオードを提供することにある。

本発明の第２の目的は、発光ダイオードチップの封止表面上に少なくとも一つの凹型ストライプや少なくとも一つの凸型ストライプを形成し、光線形状のスポットライト輝度を高めることにより、従来の発光ダイオードランプモジュールの欠点を克服し、ランプに適用できる発光ダイオードを提供することにある。

本発明の第３の目的は、封止工程において封止表面にパターン構造を形成することにより、光線形状を変化させてランプに適用する発光ダイオードを提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は発光ダイオードチップおよび封止構造を備える発光ダイオードを提供する。封止構造は発光ダイオードチップを覆い、封止構造の表面はパターン構造を有し、パターン構造は、発光ダイオードの光線形状を発光ダイオードチップの光線形状と異なるようにする複数のストライプ構造を備える。

本発明のストライプ構造は、凹型ストライプ、凸型ストライプまたはそれらの組合せからなる。ストライプ構造は、実質的に平行か交錯したものであり、封止構造の表面に対称的に分布したり非対称的に分布したりする。

本発明は、封止構造の表面に少なくとも一つのストライプ構造を形成することにより、発光ダイオードチップの光線出力分布形状および光線強度分布を修正して、光線形状のスポットライト強度を向上する。そのため、本発明の発光ダイオードはランプモジュールに非常に適し、発光ダイオードチップは、ランプの法規に合致して調整および制御を容易に行うことができる。そのため、ランプの失敗や欠点を補って、ランプモジュールの費用を効果的に減らすことができる。

従って、本発明の発光ダイオードは、発光ダイオードの封止構造の表面にパターン構造を設けることにより、光線形状を変化させて光線の強度分布を向上させることができる。従って、例えばランプなど応用の必要条件に合わせ、封止構造の表面パターン構造を容易に設計することができる。そのため、発光ダイオードの応用範囲が広がり、周辺資源にかかる費用を減らすことができる。

従って、本発明の発光ダイオードは、成形用金型により発光ダイオードチップの封止表面に少なくとも一つの凹型ストライプか少なくとも一つの凸型ストライプを形成し、光線形状のスポットライト輝度が増大するため、本発明の発光ダイオードはランプモジュールに非常に適する。従って、本発明の発光ダイオードを応用すると、発光ダイオードの数を減らしても、発光ダイオードチップの輝度を増大させる必要がないため、従来の発光ダイオードランプモジュールの欠点を克服することができる。

さらに本発明の発光ダイオードは、封止工程において封止表面上にパターン構造を形成することにより、光線形状を変化させてランプや照明の必要条件に合致させ、ランプ設計の失敗や欠点を補うことができる。

本発明は、発光ダイオードの封止構造の表面に、少なくとも一つのストライプが凸設されたり凹設されたりした発光ダイオードを提供する。そして、光線の出力分布形状および強度分布を制御することにより、ランプや照明などに応用する際の必要条件に合致させることができる。本発明をより詳細かつ完全に説明するため、次に図３および図４を参照しながら説明する。

図３は、本発明の好適な一実施形態による発光ダイオードを示す斜視図である。本実施形態の発光ダイオード３００は、主に発光ダイオードチップ３０４および封止構造３０６からなる。発光ダイオードチップ３０４を先ずベース３０２上に設置してから封止構造３０６により覆う。封止構造３０６は、発光ダイオードチップ３０４により生成された光を透過させる封止材料からなり、この封止材料は透明や半透明であり、好適にはエポキシ、シリコンまたはガラスなどであることが望ましい。

本発明の好適な一実施形態の封止構造３０６は、封止構造３０６に必要なパターンを備えた成形用金型（図示せず）で形成される。成形用金型に封止材料が注がれると、図３に示すように、発光ダイオードチップ３０４を覆う封止構造３０６が形成される。本実施形態の封止構造３０６の表面３０８には、必要に応じたパターン構造が形成される。このパターン構造は少なくとも一つのストライプ構造３１０を含む。ストライプ構造３１０は、凹型ストライプ、凸型ストライプまたはそれらの組合せでもよい。
応用するときは、一般に封止構造３０６の表面３０８に複数のストライプ構造３１０を設ける。本実施形態の封止構造３０６の表面３０８に設けられるストライプ構造３１０は五つの凸型ストライプを含んでおり、この凸状のストライプは互いに平行かほぼ平行に配列する。各凸型ストライプの内半径Ｒ、断面幅Ｄおよび内半径Ｒと断面幅Ｄとの比率を調整することにより、発光ダイオード３００により生成される光線出力分布形状および光線強度分布を効果的に変化させることができる。図４に示すように、好適な一実施形態による凸型ストライプの内半径Ｒは、左から右へ向かってそれぞれ０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、０．８ｍｍおよび０．６ｍｍである。

他の本実施形態において、ストライプ構造３１０は、凹型ストライプ、凸型ストライプまたはその他それらの組合せでもよい。また、このストライプ構造３１０は実際に応用する必要条件に合わせ、必要な光線形状を得るため、実質上平行にしたり交錯したりすることもできる。他の実施形態において、ストライプ構造３１０は、封止構造３０６の表面３０８へ対称的に分布したり非対称的に分布したりすることもできる。
各ストライプ構造３１０の断面図は曲線か折れ線でもよい。また封止構造３０６を製作するときは、先ず発光ダイオードチップ３０４を一層の封止材料で覆ってから、封止材料層の表面上にエッチング工程や加工を行って必要なストライプ構造３１０を製作するため、パターン構造を含む表面３０８を有する封止構造３０６を形成することができる。

従って、本実施形態の特徴の一つは、本実施形態の発光ダイオードの表面に成形用金型設計、エッチング方法またはその他の工程により、少なくとも一つの凹型ストライプか少なくとも一つの凸型ストライプを形成することにより、発光ダイオードの発光形状および発光強度分布を向上させることができる。
そのため、本発明の発光ダイオードを応用する範囲が非常に広い。例えば、本実施形態により発光ダイオードの封止構造の表面を設計し、ランプの法規に合致する光線形状を生成することができるため、例えば反射表面装置など、一緒に使用される周辺資源にかかる費用を大幅に減らすことができる。

本実施形態による異なる光線形状を有する発光ダイオードチップは、光線形状中のスポットライト輝度が５０％以上増加することが検証されている。これにより発光ダイオードランプモジュールの欠点を克服することができる。
そのため、本発明の発光ダイオードがランプモジュールに応用されると、発光ダイオードチップの輝度を増大させる必要がないため、発光ダイオードの数を減らしても応用の必要条件に合致させることができる。また、本実施形態による発光ダイオードの光線形状は、ランプに応じて正方形、長方形または菱形に設計することもできる。
さらに本実施形態の発光ダイオードから出力される光線形状を封止構造の設計により変化させ、光線形状中のスポットライト輝度を強化することができる。そのため、ランプの設計が失敗しても、本実施形態の発光ダイオードを応用することにより、ランプの設計の失敗および欠点を補うことができる。

本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知するものなら誰でも、本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変化や修正を加えることができる。従って本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

従来の発光ダイオードの構造を示す模式図である。 従来の発光ダイオードの構造を示す模式図である。 本発明の好適な一実施形態による発光ダイオードを示す斜視図である。 本発明の好適な一実施形態による発光ダイオードを示す断面図である。

符号の説明

３００ 発光ダイオード
３０２ ベース
３０４ 発光ダイオードチップ
３０６ 封止構造
３０８ 表面
３１０ ストライプ構造
Ｒ 内半径
Ｄ 断面幅

Claims (6)

1. 発光ダイオードチップおよび封止構造を備える発光ダイオードであって、
   前記封止構造は発光ダイオードチップを覆い、前記封止構造の表面はパターン構造を有し、前記パターン構造は、前記発光ダイオードから出力する光線形状を制御する少なくとも一つの凹型ストライプを含むことを特徴とする発光ダイオード。
2. 前記少なくとも一つの凹型ストライプの断面は曲線または折れ線であることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード。
3. 前記パターン構造は少なくとも一つの凸型ストライプを含むことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード。
4. 前記少なくとも一つの凸型ストライプの断面は曲線または折れ線であることを特徴とする請求項３記載の発光ダイオード。
5. 発光ダイオードチップおよび封止構造を備える発光ダイオードであって、
   前記発光ダイオードチップは第１の光線形状を有し、
   前記封止構造は前記発光ダイオードチップを覆い、前記封止構造の表面はパターン構造を有し、前記パターン構造は、前記発光ダイオードチップの第１の光線形状を第２の光線形状に変換して前記発光ダイオードから出力する光線形状を制御する少なくとも一つの凸型ストライプを有することを特徴とする発光ダイオード。
6. 前記少なくとも一つの凸型ストライプの断面は曲線または折れ線であることを特徴とする請求項５記載の発光ダイオード。