JP2007258387A - Light-emitting diode and illuminating device - Google Patents

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Nobuhiro Tamura
暢宏 田村
Kiyoko Kawashima
淨子 川島
Akiko Saito
明子 齋藤
Mitsuru Shiozaki
満 塩崎
Tomohiro Sanpei
友広 三瓶
Akiko Nakanishi
晶子 中西
Iwatomo Moriyama
厳與 森山
Masami Iwamoto
正己 岩本
Hisayo Uetake
久代 植竹
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting diode which causes light the emitted toward the back of an LED chip to effectively contribute to light distribution of the light-emitting diode, and to provide a lighting device using the light-emitting diode. <P>SOLUTION: The light-emitting diode includes a light-emitting diode chip 1;, a total reflection prism 2 which has the light-emitting diode chip 1 mounted on the upper face of the prism 2, and receives the light emitted from the diode chip 1 toward its back and falling on the upper face of the prism 2, to cause the light to reflected on the inner face of the prism 2 and come out sidewise; and a light forward projecting means 3 which causes the light coming sidewise out of the prism 2, to be projected toward the front of the diode chip 1. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光ダイオードおよびこれを備えた照明装置に関する。   The present invention relates to a light emitting diode and an illumination device including the same.

白色発光ダイオードとして以下の構成を備えたものが知られている（特許文献１参照。）。この発光ダイオードは、青色ＬＥＤチップを透明樹脂のマウントを介して一方のメタルステムに形成された反射鏡の機能を有するカップの内部に配設している。そして、ボンディングワイヤを介して青色ＬＥＤチップの一方の電極を一方のメタルステムに接続し、ボンディングワイヤを介して他方の電極を他方のメタルステムに接続している。また、黄色光を発光する蛍光体を分散した内部樹脂およびこの内部樹脂を上側から包囲する透明な外側樹脂により二重に封止されている。透明樹脂の上記マウントは、青色ＬＥＤチップから等方的に発せられる光を透過してカップの表面の反射鏡で反射させＬＥＤランプの上方に放出させる旨上記特許文献１に記載されている。   A white light emitting diode having the following configuration is known (see Patent Document 1). In this light emitting diode, a blue LED chip is disposed inside a cup having a function of a reflecting mirror formed on one metal stem through a transparent resin mount. Then, one electrode of the blue LED chip is connected to one metal stem via a bonding wire, and the other electrode is connected to the other metal stem via a bonding wire. Further, it is doubly sealed with an internal resin in which a phosphor emitting yellow light is dispersed and a transparent outer resin surrounding the internal resin from above. The above-mentioned mount of transparent resin is described in Patent Document 1 that transmits isotropically emitted light from a blue LED chip, is reflected by a reflecting mirror on the surface of the cup, and is emitted above the LED lamp.

再公表特許ＷＯ２００２／０５４５０３号公報Republished patent WO2002 / 054503

上記従来既知の白色発光ダイオードにおいては、透明樹脂の上記マウントを用いて青色ＬＥＤチップを反射鏡内に取り付けるため、青色ＬＥＤチップの背面方向へ放射される光のうちマウント内で反射を繰り返しながら反射鏡内へ出射した一部の光は反射鏡に入射し、かつ反射して白色発光ダイオードの前方へ投射される。   In the above known white light emitting diode, since the blue LED chip is mounted in the reflecting mirror using the transparent resin mount, it is reflected while repeatedly reflecting in the mount among the light emitted toward the back surface of the blue LED chip. A part of the light emitted into the mirror enters the reflecting mirror and is reflected and projected forward of the white light emitting diode.

一般的にＬＥＤチップの背面側へ放射される光は全放射量の約１／３程度である。特許文献１に記載されている既知の白色発光ダイオードの場合、青色ＬＥＤチップから背面方向へ放射した光はマウント内において反射を繰り返すうちに反射率の逓倍で反射光が減少していくので、反射鏡に入射する光は既に著しく少なくなってしまっている。このため、背面方向へ放射される光のうち、発光ダイオードの配光に寄与し得る割合はせいぜい１０ないし３０％程度に止まる。すなわち、透明樹脂のマウントの採用は、その意図にもかかわらず思ったほどの効果を奏することができない。   Generally, the light emitted to the back side of the LED chip is about 1/3 of the total radiation. In the case of the known white light emitting diode described in Patent Document 1, the light emitted from the blue LED chip in the back direction is reflected in the mount, and the reflected light decreases as the reflectance is multiplied while it is repeatedly reflected in the mount. The light incident on the mirror has already been significantly reduced. For this reason, the ratio that can contribute to the light distribution of the light emitting diodes in the light emitted in the back direction is limited to about 10 to 30% at most. That is, the adoption of the transparent resin mount cannot achieve the effect as expected despite the intention.

本発明は、ＬＥＤチップの背面側へ放射される光を効果的に発光ダイオードの配光に寄与させるようにした発光ダイオードおよびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a light emitting diode that effectively contributes light emitted to the back side of an LED chip to light distribution of the light emitting diode, and an illumination device using the light emitting diode.

また、本発明は、蛍光体を用いて色変換を行う場合に、色むらを低減した発光ダイオードおよびこれを用いた照明装置を提供することを他の目的とする。   Another object of the present invention is to provide a light emitting diode with reduced color unevenness and a lighting device using the same when color conversion is performed using a phosphor.

本発明の発光ダイオードは、発光ダイオードチップと；発光ダイオードチップが上面にマウントされ、発光ダイオードチップからその背面側へ放射した光が上面から入射して内面で全反射し、側方へ出射する全反射プリズムと；全反射プリズムから側方へ出射した光を発光ダイオードチップの前方へ投射させる光前方投射手段と；を具備していることを特徴としている。     The light-emitting diode of the present invention is a light-emitting diode chip; a light-emitting diode chip is mounted on the upper surface, and light emitted from the light-emitting diode chip to the back side is incident from the upper surface, totally reflected on the inner surface, and emitted to the side. And a light front projection means for projecting light emitted from the total reflection prism to the front side of the light emitting diode chip.

本発明において、発光ダイオードチップは、発光の一部が背面側へ放射する。したがって、発光の一部が背面側へ放射するのであればその余のチップ構造は問わない。また、発光ダイオードチップの発光色は特段限定されない。   In the present invention, part of the light emitted from the light emitting diode chip is emitted to the back side. Therefore, the other chip structure is not limited as long as a part of the light emission is emitted to the back side. Further, the emission color of the light emitting diode chip is not particularly limited.

全反射プリズムは、発光ダイオードチップをマウントする手段であるとともに、発光ダイオードチップからその背面側へ放射された光を側方へ反射させる手段として機能する。発光ダイオードチップを全反射プリズムの上面にマウントするために、透明質の接着剤、例えばシリコーン樹脂を用いることができるが、接着剤を用いないで全反射プリズムに直接マウントすることもできる。例えば全反射プリズムの少なくとも上面の溶融状態のときに発光ダイオードチップをマウントする。また、全反射プリズムとは別に接着剤を用いる場合であっても、全反射プリズムの屈折率と同一または近似の接着剤を用いることにより、光入射損失を低減することができる。   The total reflection prism is a means for mounting the light emitting diode chip and functions as a means for reflecting the light emitted from the light emitting diode chip to the back surface side. In order to mount the light emitting diode chip on the upper surface of the total reflection prism, a transparent adhesive such as a silicone resin can be used, but it is also possible to mount it directly on the total reflection prism without using an adhesive. For example, the light emitting diode chip is mounted when at least the upper surface of the total reflection prism is in a molten state. Further, even when an adhesive is used separately from the total reflection prism, the light incident loss can be reduced by using an adhesive that is the same as or close to the refractive index of the total reflection prism.

また、全反射プリズムは、その構成材料が特段限定されない。例えばアクリル樹脂などのプラスチックス、ガラスおよびセラミックスなどの透明質材料を用いて構成することができる。   In addition, the constituent material of the total reflection prism is not particularly limited. For example, a transparent material such as plastics such as acrylic resin, glass and ceramics can be used.

さらに、全反射プリズムは、その全反射面の形状が特段限定されない。例えば円錐状、四角錐状、切妻屋根状などの形状を有する全反射面を所望の配光特性を得るために適宜採用することができる。   Further, the shape of the total reflection surface of the total reflection prism is not particularly limited. For example, a total reflection surface having a shape such as a conical shape, a quadrangular pyramid shape, or a gable roof shape can be appropriately employed in order to obtain desired light distribution characteristics.

光前方投射手段は、全反射プリズムで側方へ出射した光を発光ダイオードチップの前方へ投射させて発光ダイオードとしての配光に寄与させるための手段であり、その具体的な構成は特段限定されない。例えば反射体、プリズム、拡散層およびレンズなど既知の制光手段の１種または複数種を組み合わせて用いることができる。反射体の場合、全反射プリズムから側方へ出射した光を前方へ投射するだけでなく、発光ダイオードチップから側方および前方へ出射した光をも反射し得るように当該反射体を構成することができる。プリズムの場合、当該プリズムを全反射プリズムと一体または別体に形成することができる。拡散層の場合、全反射プリズムの側方へ出射した光を拡散させることによって前方へ投射されるように光路を変更することができる。   The light front projecting means is a means for projecting the light emitted to the side by the total reflection prism to the front of the light emitting diode chip to contribute to the light distribution as the light emitting diode, and its specific configuration is not particularly limited. . For example, one or a plurality of known light control means such as a reflector, a prism, a diffusion layer, and a lens can be used in combination. In the case of a reflector, the reflector is configured not only to project the light emitted from the total reflection prism to the side, but also to reflect the light emitted from the light emitting diode chip to the side and the front. Can do. In the case of a prism, the prism can be formed integrally or separately from the total reflection prism. In the case of the diffusion layer, the optical path can be changed so that the light emitted to the side of the total reflection prism is diffused and projected forward.

本発明によれば、全反射プリズムを用いて発光ダイオードチップをマウントしていることにより、発光ダイオードチップから背方へ放射される発光を極めて高い割合で前方へ投射できるので、発光効率が向上した発光ダイオードおよびこれを用いた照明装置を提供することができる。   According to the present invention, since the light emitting diode chip is mounted using the total reflection prism, the light emitted from the light emitting diode chip to the back can be projected forward at a very high rate, so that the light emission efficiency is improved. A light emitting diode and a lighting device using the same can be provided.

また、本発明によれば、発光ダイオードチップから背方へ放射される発光を前方へ投射する際に、全反射プリズムおよび／または光前方投射手段の光学特性を予め調整しておくことにより、その投射方向を制御できるので、所望の配光特性を有する発光ダイオードおよびこれを用いた照明装置を提供することができる。   Further, according to the present invention, when the light emitted from the light emitting diode chip to the back is projected forward, the optical characteristics of the total reflection prism and / or the light front projection means are adjusted in advance, Since the projection direction can be controlled, it is possible to provide a light emitting diode having a desired light distribution characteristic and an illumination device using the light emitting diode.

さらに、本発明によれば、発光ダイオードチップから放射される例えば青色発光を蛍光体による波長変換を利用して白色発光を得るなどの場合において、発光ダイオードチップから背方へ放射され、かつ全反射プリズムから側方へ出射される光が増加するので、この光が蛍光体層により波長変換されてから前方へ投射されるようにすれば、波長変換される光量が増加するので、結果として発光ダイオードからの光出射部の面積が大きくなって、輝度が均整化し、色むらも低減した発光ダイオードおよびこれを用いた照明装置を提供することができる。   Furthermore, according to the present invention, in the case where, for example, blue light emitted from the light emitting diode chip is used to obtain white light emission using wavelength conversion by a phosphor, the light is emitted from the light emitting diode chip to the back and is totally reflected. Since the light emitted from the prism to the side increases, if this light is wavelength-converted by the phosphor layer and then projected forward, the amount of light that is wavelength-converted increases, resulting in a light-emitting diode. Therefore, it is possible to provide a light emitting diode in which the area of the light emitting portion from the light source is increased, the luminance is leveled, and the color unevenness is reduced, and a lighting device using the same.

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図１ないし図４は、本発明の発光ダイオードを実施するための第１の形態を示し、図１は正面断面図、図２は平面図、図３は要部の拡大一部断面正面図、図４は要部の拡大平面図である。     1 to 4 show a first embodiment for carrying out a light emitting diode of the present invention, FIG. 1 is a front sectional view, FIG. 2 is a plan view, and FIG. 3 is an enlarged partial sectional front view of a main part. FIG. 4 is an enlarged plan view of the main part.

本形態において、発光ダイオードＬＥＤは、発光ダイオードチップ１、全反射プリズム２および光前方投射手段３を具備している。また、所要により付加される構成として配線基板４、一対のボンディングワイヤ５ａ、５ｂ、拡散層６および蛍光体層７を具備している。   In this embodiment, the light-emitting diode LED includes a light-emitting diode chip 1, a total reflection prism 2, and an optical forward projection means 3. Further, a wiring board 4, a pair of bonding wires 5 a and 5 b, a diffusion layer 6, and a phosphor layer 7 are provided as necessary.

発光ダイオードチップ１は、既知の構成であることが許容され、例えばサファイヤ基板上に形成された青色光を発生する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体などからなる。また、発光ダイオードチップ１は、前方および側方への放射に加えてサファイヤ基板を透過して放射される背方への放射を有している。なお、背方への放射比率は特段限定されないが、例えば一般的であるところの全体の約１／３程度である。   The light-emitting diode chip 1 is allowed to have a known configuration, and is made of, for example, a gallium nitride (GaN) -based semiconductor that generates blue light formed on a sapphire substrate. The light-emitting diode chip 1 has radiation to the back that is transmitted through the sapphire substrate in addition to radiation to the front and sides. Although the radiation ratio to the back is not particularly limited, it is, for example, about 1/3 of the general ratio.

全反射プリズム２は、図３および図４に拡大して示すように、発光ダイオードチップ１がその上面にマウントするように構成されている。そして、全反射面２ａを備えていて、マウントされた発光ダイオードチップ１からその背面側へ放射した光が全反射プリズム２内に入射し、全反射面２ａにおいて全反射するため、全反射プリズム２から側方へ出射する。全反射光が出射する方向は、全反射面２ａの形状に応じて決定される。本形態において、全反射面２ａは、円錐形状を有しているので、全反射した光が全反射プリズム２の全周から側方へ分散して出射する。   The total reflection prism 2 is configured such that the light-emitting diode chip 1 is mounted on the upper surface thereof as shown in an enlarged view in FIGS. Since the total reflection surface 2a is provided, the light emitted from the mounted light emitting diode chip 1 to the back side is incident on the total reflection prism 2 and totally reflected on the total reflection surface 2a. Emanates from the side. The direction in which the totally reflected light is emitted is determined according to the shape of the totally reflecting surface 2a. In the present embodiment, since the total reflection surface 2a has a conical shape, the totally reflected light is dispersed and emitted from the entire circumference of the total reflection prism 2 to the side.

また、本形態において、全反射プリズム２は、例えば透明アクリル樹脂により形成されている。発光ダイオードチップ１が上面にマウントされるので、全反射プリズム２が発光ダイオードのマウントを兼ねていることが許容されている。発光ダイオードチップ１をマウントする際に適当な接着剤、例えばシリコーン樹脂９で接着することができる。   In the present embodiment, the total reflection prism 2 is formed of, for example, a transparent acrylic resin. Since the light emitting diode chip 1 is mounted on the upper surface, the total reflection prism 2 is allowed to double as a light emitting diode mount. When the light emitting diode chip 1 is mounted, it can be bonded with a suitable adhesive, for example, a silicone resin 9.

光前方投射手段３は、全反射プリズムから側方へ出射した光を発光ダイオードから前方へ投射するための手段である。本形態においては、図１に示すように逆切頭円錐状をなす凹状反射体によって光前方投射手段３を構成している。光前方投射手段３を構成する凹状反射体は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）およびＰＣ（ポリカーボネート）などからなり、後述する配線基板４の表面に配設された白色系樹脂層５の一部を凹状に成形して形成され、その底部中心部に発光ダイオードチップ１が配設される。なお、後述する拡散層６も光前方投射手段３としての一部を構成する。   The light forward projection means 3 is a means for projecting the light emitted from the total reflection prism to the side from the light emitting diode forward. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the light front projection means 3 is constituted by a concave reflector having a reverse truncated cone shape. The concave reflector constituting the light front projection means 3 is made of, for example, PBT (polybutylene terephthalate), PPA (polyphthalamide), PC (polycarbonate), and the like, and is a white system disposed on the surface of the wiring substrate 4 described later. A part of the resin layer 5 is formed in a concave shape, and the light-emitting diode chip 1 is disposed at the center of the bottom. Note that a diffusion layer 6 described later also constitutes a part of the light front projection means 3.

配線基板４は、そこに発光ダイオードチップ１を実装して支持するとともに、発光ダイオードチップ１に対して所要の配線を形成する手段である。そして、支持基板４ａ、白色絶縁層４ｂ、回路パターン４ｃを備えている。   The wiring board 4 is means for mounting and supporting the light emitting diode chip 1 on the wiring board 4 and forming a required wiring for the light emitting diode chip 1. A support substrate 4a, a white insulating layer 4b, and a circuit pattern 4c are provided.

支持基板４ａは、発光ダイオードチップ１および配線基板４の支持基板４ａ以外の構成要素を支持する手段であり、その構成材料は絶縁性および導電性のいずれの材料でもよい。なお、絶縁性の支持基板４ａとしては例えばガラス−エポキシ樹脂などを用いることができる。また、導電性の支持基板４ａとしては例えばアルミニウムなどの金属板を用いることができる。   The support substrate 4a is a means for supporting components other than the light-emitting diode chip 1 and the support substrate 4a of the wiring substrate 4, and the constituent material thereof may be either insulating or conductive. For example, glass-epoxy resin can be used as the insulating support substrate 4a. In addition, as the conductive support substrate 4a, for example, a metal plate such as aluminum can be used.

白色絶縁層４ｂは、支持基板４ａの表面に形成されていて、光前方投射手段３を構成する凹状反射体の反射性底面となる。   The white insulating layer 4 b is formed on the surface of the support substrate 4 a and serves as a reflective bottom surface of the concave reflector that constitutes the light front projection means 3.

回路パターン４ｃは、発光ダイオードチップ１を電源に接続するための手段であり、白色絶縁層４ｂの表面に形成されている。なお、回路パターン４ｃの発光ダイオードチップ１への接続端は、光前方投射手段３の内部に露出しており、後述する一対のボンディングワイヤ５ａ、５ｂの当該部分への接続を容易にしている。   The circuit pattern 4c is a means for connecting the light-emitting diode chip 1 to a power source, and is formed on the surface of the white insulating layer 4b. The connection end of the circuit pattern 4c to the light emitting diode chip 1 is exposed to the inside of the light front projection means 3, facilitating connection of a pair of bonding wires 5a and 5b to be described later to that portion.

一対のボンディングワイヤ５ａ、５ｂは、発光ダイオードチップ１と回路パターン４ｃとの間を接続する手段である。そして、一方が発光ダイオードチップ１のアノードと駆動電源の正極に、他方が発光ダイオードチップ１のカソードと駆動電源の負極に、それぞれ接続する。   The pair of bonding wires 5a and 5b are means for connecting the light emitting diode chip 1 and the circuit pattern 4c. One is connected to the anode of the light-emitting diode chip 1 and the positive electrode of the drive power supply, and the other is connected to the cathode of the light-emitting diode chip 1 and the negative electrode of the drive power supply.

白色樹脂層６は、回路パターン４ｃのボンディングワイヤ接続部を除いて配線基板４の表面を被覆している。そして、白色樹脂を成形することによって形成されている。この成形時に光前方投射手段である凹状反射体を形成している。   The white resin layer 6 covers the surface of the wiring board 4 except for the bonding wire connecting portion of the circuit pattern 4c. And it forms by shape | molding white resin. A concave reflector which is a light front projection means is formed at the time of molding.

拡散層７は、発光ダイオードチップ１から放射されて前方へ投射される光を適度に拡散させる手段であり、前方投射手段３の凹状反射体の内部の下側すなわち発光ダイオードチップ１を包囲するように底部側に充填されている。この拡散層７は、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの好ましくは熱硬化性の透明性樹脂に金属酸化物微粒子を適量分散させることによって構成されている。なお、金属酸化物微粒子としては、例えばＡｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＢａＳＯ４、ＳｉＯ２およびＹ２Ｏ３などの微粒子を適宜選択して用いることができる。 The diffusion layer 7 is means for appropriately diffusing the light emitted from the light emitting diode chip 1 and projected forward, and surrounds the lower side of the concave reflector of the front projecting means 3, that is, surrounds the light emitting diode chip 1. Is filled on the bottom side. The diffusion layer 7 is configured by dispersing an appropriate amount of metal oxide fine particles in a preferably thermosetting transparent resin such as a silicone resin or an epoxy resin. As the metal oxide fine particles, for example, fine particles such as Al 2 O 3 , TiO 2 , BaSO 4 , SiO 2 and Y 2 O 3 can be appropriately selected and used.

蛍光体層８は、発光ダイオードチップ１から放射されて前方へ投射される光の一部または全部を所望波長へ変換するための手段であり、前方投射手段３の凹状反射体内部において拡散層７の上部すなわち凹状反射体の開口端側に充填されている。例えば発光ダイオードチップ１が青色発光で、しかも補色関係の加法混光によって白色発光形の発光ダイオードを得ようとする場合には、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの好ましくは熱硬化性の透明性樹脂に黄色発光を行う蛍光体粒子を分散させて蛍光体層７を形成することができる。   The phosphor layer 8 is a means for converting part or all of the light emitted from the light emitting diode chip 1 and projected forward to a desired wavelength, and the diffusion layer 7 is formed inside the concave reflector of the front projection means 3. The upper portion of the concave reflector, that is, the opening end side of the concave reflector is filled. For example, when the light emitting diode chip 1 emits blue light and a white light emitting diode is to be obtained by additive light mixture of complementary colors, preferably a thermosetting transparent resin such as a silicone resin or an epoxy resin. The phosphor layer 7 can be formed by dispersing phosphor particles that emit yellow light.

そうして、本発明の発光ダイオードにおいては、発光ダイオードチップ１から背方へ放射された光は、その殆どが全反射プリズム２の上面からその内部に入射する。そして、全反射プリズム２の内部に入射した光の殆どが全反射面２ａで全反射され、全反射プリズム２の側面から側方へ出射する。全反射プリズム２から側方へ出射した光の一部は、光前方投射手段３を構成している凹状反射体に入射し、かつ反射して発光ダイオードから前方へ投射されるように拡散層６内を進む。   Thus, in the light emitting diode of the present invention, most of the light emitted from the light emitting diode chip 1 to the back enters the inside from the upper surface of the total reflection prism 2. Then, most of the light incident on the inside of the total reflection prism 2 is totally reflected by the total reflection surface 2 a and is emitted from the side surface of the total reflection prism 2 to the side. A part of the light emitted from the total reflection prism 2 to the side is incident on the concave reflector constituting the light forward projection means 3 and is reflected and projected forward from the light emitting diode. Go inside.

また、本形態においては、発光ダイオードチップ１が拡散層７により包囲されているので、全反射プリズム２から側方へ出射した光の他の一部は、拡散層７によって拡散されて光前方投射手段３を構成する凹状反射体に入射することなく前方へ投射されるように光路が変更される。   Further, in this embodiment, since the light emitting diode chip 1 is surrounded by the diffusion layer 7, another part of the light emitted from the total reflection prism 2 to the side is diffused by the diffusion layer 7 and projected in front of the light. The optical path is changed so as to project forward without entering the concave reflector constituting the means 3.

一方、発光ダイオードチップ１から前方および側方へ出射した光は、従来の発光ダイオードにおけるのと同様なプロセスによって前方へ投射されるように構成することができる。すなわち、前方へ出射した光は、その一部が拡散層７で拡散され、残部が発光ダイオードから前方へ投射されるように拡散層７を拡散されないで通過する。発光ダイオードチップ１から側方へ出射した光は、同様に拡散層７に入射し、その一部が拡散されて発光ダイオードから前方へ投射されるように光路が変更され、また他の一部部が光前方投射手段３を構成する凹状反射体に入射し、かつ反射して発光ダイオードから前方へ投射されるように再度拡散層７に入射し、その一部が拡散層７で拡散されながら拡散層７を前方へ向けて通過する。   On the other hand, the light emitted forward and laterally from the light emitting diode chip 1 can be configured to be projected forward by a process similar to that in the conventional light emitting diode. That is, the light emitted forward passes through the diffusion layer 7 without being diffused so that a part thereof is diffused by the diffusion layer 7 and the remaining part is projected forward from the light emitting diode. The light emitted from the light emitting diode chip 1 to the side is similarly incident on the diffusion layer 7, the optical path is changed so that a part of the light is diffused and projected forward from the light emitting diode, and the other part. Is incident on the concave reflector constituting the light forward projection means 3 and is incident again on the diffusion layer 7 so as to be reflected and projected forward from the light emitting diode, and a part of the diffusion diffuses while being diffused by the diffusion layer 7. Pass through layer 7 forward.

以上説明したように、発光ダイオードチップ１の全ての方向へ放射された光は、効率よく拡散層７を通過して蛍光体層８に入射し、かつそこを通過する過程で、その一部が波長変換され、残部が直接蛍光体層８を波長変換されることなくそのままで通過する。その結果、発光ダイオードから前方へ投射される光は、蛍光体層８で波長変換された光と発光ダイオードチップ１から放射されたままの光とが加法混光された状態となる。したがって、発光ダイオードチップ１から放射された光が青色光で、蛍光体層８に波長変換された光が黄色光であれば、青色光と黄色光とは補色関係にあるから、加法混光されて白色光が得られる。   As described above, the light emitted in all directions of the light-emitting diode chip 1 efficiently passes through the diffusion layer 7 and enters the phosphor layer 8, and a part of the light passes through the light. The wavelength is converted, and the remainder passes directly through the phosphor layer 8 without being wavelength-converted. As a result, the light projected forward from the light emitting diode is in a state where the light converted in wavelength by the phosphor layer 8 and the light emitted from the light emitting diode chip 1 are additively mixed. Therefore, if the light emitted from the light emitting diode chip 1 is blue light and the light wavelength-converted to the phosphor layer 8 is yellow light, the blue light and the yellow light are in a complementary color relationship, so that additive light is mixed. White light is obtained.

以上の説明から理解できるように、本発明においては、発光ダイオードチップ１から背方へ放射される光が全反射プリズム２により有効に光路変更されて発光ダイオードから前方へ投射されるので、発光ダイオードの発光効率が向上する。発光ダイオードチップ１から背方へ放射される光が多くても発光効率が高くなり、一般的な発光ダイオードチップの場合、約３０％程度が背方へ放射されるので、そのうちのかなりの部分が発光効率向上に寄与する。   As can be understood from the above description, in the present invention, the light emitted from the light emitting diode chip 1 to the back is effectively changed by the total reflection prism 2 and projected forward from the light emitting diode. The luminous efficiency is improved. Even if much light is emitted from the light emitting diode chip 1 to the back, the light emission efficiency is high. In the case of a general light emitting diode chip, about 30% is emitted to the back. Contributes to improved luminous efficiency.

図５は、本発明の発光ダイオードを実施するための第２および第３の形態における全反射プリズムの平面図および正面断面図を示し、（ａ）は第２の形態、（ｂ）は第３の形態である。なお、紙面の上側が平面図、下側が正面断面図である。また、図において、図３と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。     FIG. 5 shows a plan view and a front sectional view of a total reflection prism in the second and third embodiments for implementing the light-emitting diode of the present invention, where (a) shows the second embodiment and (b) shows the third. It is a form. The upper side of the drawing is a plan view and the lower side is a front sectional view. In the figure, the same parts as those in FIG.

第２の形態は、全反射面２ａが四角錐形状すなわちピラミッド状である。   In the second form, the total reflection surface 2a has a quadrangular pyramid shape, that is, a pyramid shape.

第３の形態は、全反射面２ａが切り妻屋根状である。   In the third form, the total reflection surface 2a has a gable roof shape.

図６は、本発明の発光ダイオードを実施するための第４の形態を主な光路とともに示す一部断面正面図である。なお、図において、図１および図３と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。     FIG. 6 is a partially sectional front view showing a fourth embodiment for implementing the light emitting diode of the present invention together with main optical paths. In the figure, the same parts as those in FIG. 1 and FIG.

本形態は、光前方投射手段３が全反射プリズム２と一体化されたプリズムによって構成されている。すなわち、光前方投射手段３は、全反射プリズム２の側面を楔状に一体的に延長して下面が傾斜した全反射面を形成している。   In this embodiment, the light front projection means 3 is constituted by a prism in which the total reflection prism 2 is integrated. That is, the light front projection means 3 forms a total reflection surface whose bottom surface is inclined by integrally extending the side surface of the total reflection prism 2 in a wedge shape.

そうして、発光ダイオードチップから背方へ放射した光は、全反射プリズム２の上面から入射し、全反射して側方へ向かった光は、光前方投射手段３のプリズム部分に進み、その全反射面で全反射して上面から上方へ出射する。この出射した光を直接または拡散したり、蛍光体層で波長変換したりして間接的に発光ダイオードから前方へ投射させることができる。   Then, the light emitted backward from the light emitting diode chip is incident from the upper surface of the total reflection prism 2, and the light that has been totally reflected and directed to the side proceeds to the prism portion of the light forward projection means 3, The light is totally reflected by the total reflection surface and emitted upward from the upper surface. The emitted light can be projected directly from the light emitting diode by direct or diffusion or wavelength conversion by the phosphor layer.

また、本形態において、光前方投射手段３は、上記プリズムだけでなく、所望により図１に示すような凹状反射体などの光学要素を併用することができる。   In this embodiment, the light front projection means 3 can use not only the prism but also an optical element such as a concave reflector as shown in FIG.

図７および図８は、本発明の発光ダイオードを実施するための第５の形態を示す平面図および拡大要部断面図である。なお、各図において、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。     7 and 8 are a plan view and an enlarged main portion sectional view showing a fifth embodiment for implementing the light emitting diode of the present invention. In each figure, the same parts as those in FIG.

本形態は、本発明の第１の形態と同様な構造を有する複数の発光ダイオードを例えば縦横３個づつのマトリクス状に配列し、かつ配線基板４を共通にして集合的に配置することにより、発光ダイオード照明モジュールを構成したものである。   In the present embodiment, a plurality of light emitting diodes having a structure similar to that of the first embodiment of the present invention are arranged in a matrix of, for example, three vertically and horizontally, and the wiring board 4 is shared and collectively disposed. A light emitting diode illumination module is configured.

図９は、本発明の照明装置を実施するための一形態を示すダウンライトの断面図である。     FIG. 9 is a cross-sectional view of a downlight showing an embodiment for implementing the illumination device of the present invention.

図において、４１は照明装置本体であり、照明装置から発光ダイオード照明モジュールＬＭを除外した残余の部分であり、内部に発光ダイオード照明モジュールＬＭを収納している。   In the figure, reference numeral 41 denotes a lighting device body, which is a remaining portion excluding the light emitting diode lighting module LM from the lighting device, and houses the light emitting diode lighting module LM therein.

照明装置本体４１は、額縁状をなしていて、背面の周段部４１ａに発光ダイオード照明モジュールＬＭを載置している。なお、１点鎖線は光軸ＬＸである。   The illuminating device main body 41 has a frame shape, and the light emitting diode illumination module LM is placed on the peripheral step portion 41a on the back surface. The one-dot chain line is the optical axis LX.

発光ダイオード照明モジュールＬＭは、図７および図８に示す第５の形態と同一構造である。   The light emitting diode illumination module LM has the same structure as the fifth embodiment shown in FIGS.

本発明の発光ダイオードを実施するための第１の形態を示す正面断面図Front sectional drawing which shows the 1st form for implementing the light emitting diode of this invention 同じく平面図Same top view 同じく要部の拡大一部断面正面図Similarly, an enlarged partial sectional front view of the main part 同じく要部の拡大平面図Similarly, an enlarged plan view of the main part 本発明の発光ダイオードを実施するための第２および第３の形態における全反射プリズムの平面図および正面断面図The top view and front sectional drawing of the total reflection prism in the 2nd and 3rd form for implementing the light emitting diode of this invention 本発明の発光ダイオードを実施するための第４の形態を主な光路とともに示す一部断面正面図The partial cross section front view which shows the 4th form for implementing the light emitting diode of this invention with a main optical path 本発明の発光ダイオードを実施するための第５の形態を示す平面図The top view which shows the 5th form for implementing the light emitting diode of this invention 同じく拡大要部断面図Similarly enlarged sectional view 本発明の照明装置を実施するための一形態を示すダウンライトの断面図Sectional drawing of the downlight which shows one form for implementing the illuminating device of this invention

符号の説明Explanation of symbols

１…発光ダイオードチップ、２…全反射プリズム、２ａ…全反射面、３…光前方投射手段、４…配線基板、５ａ、５ｂ…ボンディングワイヤ、６…白色樹脂層、７…拡散層、８…蛍光体層   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light emitting diode chip, 2 ... Total reflection prism, 2a ... Total reflection surface, 3 ... Light front projection means, 4 ... Wiring board, 5a, 5b ... Bonding wire, 6 ... White resin layer, 7 ... Diffusion layer, 8 ... Phosphor layer

Claims (2)

発光ダイオードチップと；
発光ダイオードチップが上面にマウントされ、発光ダイオードチップからその背面側へ放射した光が上面から入射して内面で全反射し、側方へ出射する全反射プリズムと；
全反射プリズムから側方へ出射した光を発光ダイオードチップの前方へ投射させる光前方投射手段と；
を具備していることを特徴とする発光ダイオード。 A light emitting diode chip;
A light-emitting diode chip mounted on the upper surface, and light radiated from the light-emitting diode chip to the back side is incident from the upper surface, totally reflected on the inner surface, and emitted to the side;
Light front projection means for projecting light emitted from the total reflection prism to the side in front of the light emitting diode chip;
A light-emitting diode comprising: 照明装置本体と；
照明装置本体に配設された請求項１記載の発光ダイオードと；
を具備していることを特徴とする照明装置。 A lighting device body;
The light-emitting diode according to claim 1 disposed in the illuminating device body;
An illumination device comprising:
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