JP3153795U - Light emitting diode - Google Patents
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Abstract
【課題】LEDチップから放射される光の照射範囲を変更することができる発光ダイオードを実現する。【解決手段】LEDチップ12と、該LEDチップ12の上方に配置される透光性弾性体38と、該透光性弾性体38の上方に配置され、透光性弾性体38と対向する球状外面46を有する透光性のドーム状部材48を備えた発光ダイオード10であって、上記ドーム状部材48を上下方向に移動させることにより、ドーム状部材48の球状外面46が透光性弾性体38を接触押圧し、該透光性弾性体38を凹状に弾性変形させて凹レンズ化させると共に、透光性弾性体38を接触押圧する球状外面46の接触面積が変化するよう構成した。【選択図】図1A light emitting diode capable of changing the irradiation range of light emitted from an LED chip is realized. An LED chip, a translucent elastic body disposed above the LED chip, and a spherical surface disposed above the translucent elastic body and facing the translucent elastic body. The light-emitting diode 10 includes a translucent dome-shaped member 48 having an outer surface 46, and the spherical outer surface 46 of the dome-shaped member 48 is translucent elastic body by moving the dome-shaped member 48 in the vertical direction. The transparent elastic body 38 is elastically deformed into a concave shape to form a concave lens, and the contact area of the spherical outer surface 46 that contacts and presses the transparent elastic body 38 is changed. [Selection] Figure 1
Description
この考案は、LEDチップから放射される光の照射範囲を変更することができる発光ダイオードに関する。 The present invention relates to a light emitting diode capable of changing an irradiation range of light emitted from an LED chip.
図12は、本出願人が提案した特開2006−60099号に係る発光ダイオードを示すものであり、このLED70は、絶縁材料より成る基板72上に、LEDチップ74を接続・固定して成る。また、上記基板72の表面から側面を経て裏面にまで延設された一対の外部電極76a,76bが相互に絶縁された状態で形成されている。
上記LEDチップ74上面の一方の電極(図示せず)は、ボンディングワイヤ78を介して、一方の外部電極76aに接続されると共に、LEDチップ74上面の他方の電極(図示せず)は、ボンディングワイヤ78を介して、他方の外部電極76bに接続されている。
FIG. 12 shows a light emitting diode according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-60099 proposed by the present applicant. This
One electrode (not shown) on the upper surface of the
上記LEDチップ74上には、蛍光体80を担持して成るシート状の不織布82が配置されている。
また、LEDチップ74は、基板72上に配置された所定高さを備えた枠部材84で囲繞されていると共に、該枠部材84内にエポキシ樹脂等の透光性材料を充填して形成された透光性の蓋部材86によって封止されている。
On the
The
上記LED70にあっては、一対の外部電極76a,76bを介してLEDチップ74に電圧が印加されると、LEDチップ74が発光して、上記蛍光体80を励起させる紫外線や青色可視光等の光が放射される。この光が、LEDチップ74上に配置されている不織布82に担持された蛍光体80で所定色の可視光に波長変換され、透光性の蓋部材86を透過して外部へ放射されるのである。
ところで、上記した従来のLED70にあっては、透光性の蓋部材86を透過して外部へ放射される光の照射範囲は常に一定であり、変更することはできなかった。
By the way, in the above-described
本考案は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、LEDチップから放射される光の照射範囲を変更することができる発光ダイオードを実現することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to realize a light emitting diode capable of changing the irradiation range of light emitted from an LED chip.
上記の目的を達成するため、請求項1に記載の発光ダイオードは、
LEDチップと、該LEDチップの上方に配置される透光性弾性体と、該透光性弾性体の上方に配置され、透光性弾性体と対向する球状外面を有する透光性のドーム状部材を備えた発光ダイオードであって、
上記ドーム状部材を上下方向に移動させることにより、ドーム状部材の球状外面が透光性弾性体を接触押圧し、該透光性弾性体を凹状に弾性変形させて凹レンズ化させると共に、透光性弾性体を接触押圧する球状外面の接触面積が変化するよう構成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the light-emitting diode according to claim 1 comprises:
LED chip, translucent elastic body disposed above LED chip, translucent dome shape having spherical outer surface disposed above translucent elastic body and opposed to translucent elastic body A light emitting diode comprising a member,
By moving the dome-shaped member in the vertical direction, the spherical outer surface of the dome-shaped member contacts and presses the translucent elastic body, and the translucent elastic body is elastically deformed into a concave shape to form a concave lens. The contact area of the spherical outer surface that contacts and presses the elastic elastic body is changed.
請求項2に記載の発光ダイオードは、請求項1に記載の発光ダイオードにおいて、上記透光性弾性体を、シリコンラバーで構成したことを特徴とする。 The light-emitting diode according to claim 2 is the light-emitting diode according to claim 1, wherein the translucent elastic body is made of silicon rubber.
請求項3に記載の発光ダイオードは、請求項1又は2に記載の発光ダイオードにおいて、
上記LEDチップと上記透光性弾性体との間に繊維の集合体を配置すると共に、該繊維の集合体に、LEDチップから放射される光を所定波長の光に変換して放射する蛍光体を担持させたことを特徴とする。
The light-emitting diode according to claim 3 is the light-emitting diode according to claim 1 or 2,
A phosphor that arranges a fiber assembly between the LED chip and the translucent elastic body, and converts the light emitted from the LED chip into light of a predetermined wavelength and emits the fiber aggregate to the fiber assembly. Is supported.
請求項4に記載の発光ダイオードは、請求項3に記載の発光ダイオードにおいて、上記繊維の集合体が不織布であり、該不織布を構成する繊維に蛍光体を担持させたことを特徴とする。 A light-emitting diode according to a fourth aspect is the light-emitting diode according to the third aspect, wherein the aggregate of fibers is a nonwoven fabric, and a phosphor is supported on the fibers constituting the nonwoven fabric.
本考案の発光ダイオードにあっては、LEDチップの上方に、透光性弾性体を配置すると共に、該透光性弾性体の上方に、透光性弾性体と対向する球状外面を有する透光性のドーム状部材を配置して成り、該ドーム状部材を上下方向に移動させることにより、ドーム状部材の球状外面が透光性弾性体を接触押圧し、該透光性弾性体を凹状に弾性変形させて凹レンズ化させると共に、透光性弾性体を接触押圧する球状外面の接触面積が変化するよう構成したので、上記球状外面の接触面積を変化させて、透光性弾性体の凹レンズ化領域を変化させることにより、LEDチップから放射される光の照射範囲を変更することができる。 In the light-emitting diode of the present invention, a light-transmitting elastic body is disposed above the LED chip, and the light-transmitting light has a spherical outer surface facing the light-transmitting elastic body above the light-transmitting elastic body. The dome-shaped member is arranged in a vertical direction so that the spherical outer surface of the dome-shaped member contacts and presses the translucent elastic body so that the translucent elastic body becomes concave. The lens is elastically deformed to form a concave lens, and the contact area of the spherical outer surface that contacts and presses the translucent elastic body is changed. Therefore, the contact area of the spherical outer surface is changed to make the translucent elastic body a concave lens. By changing the region, the irradiation range of the light emitted from the LED chip can be changed.
また、請求項3に記載の発光ダイオードの如く、LEDチップと透光性弾性体との間に繊維の集合体を配置すると共に、該繊維の集合体に、LEDチップから放射される光を所定波長の光に変換して放射する蛍光体を担持させた場合、繊維の集合体は単位体積当たりの繊維の表面積が大きいことから、単位体積当たりの蛍光体の担持量及び表面積を大きく確保することができ、高輝度な発光ダイオードを実現できる。 Further, as in the light-emitting diode according to claim 3, a fiber assembly is disposed between the LED chip and the translucent elastic body, and light emitted from the LED chip is given to the fiber assembly in a predetermined manner. When a phosphor that converts and emits light of a wavelength is supported, the aggregate of fibers has a large surface area of the fiber per unit volume, so that a large amount of phosphor is supported and a large surface area per unit volume. Thus, a light-emitting diode with high brightness can be realized.
さらに、請求項4に記載の発光ダイオードの如く、請求項3に記載の発光ダイオードにおいて、多数の繊維が立体的に絡み合って形成された不織布を繊維の集合体として用い、該不織布を構成する繊維に蛍光体を担持させた場合には、不織布は単位体積当たりの繊維の表面積が極めて大きいことから、単位体積当たりの蛍光体の担持量及び表面積をより一層大きく確保することができ、高輝度な発光ダイオードを実現できる。 Furthermore, the light-emitting diode according to claim 3, such as the light-emitting diode according to claim 4, wherein a non-woven fabric in which a large number of fibers are three-dimensionally entangled is used as a fiber assembly, and the fibers constituting the non-woven fabric When the phosphor is supported on the non-woven fabric, the nonwoven fabric has a very large surface area of the fiber per unit volume. A light emitting diode can be realized.
以下、図面に基づき、本考案に係るLEDの実施形態を説明する。
図1は、本考案に係るLED10を模式的に示す概略断面図であり、本考案のLED10は、LEDチップ12をリング状の枠体14で囲繞すると共に、該枠体14内に露出した第1のリードフレーム16の先端部16aに、上記LEDチップ12をダイボンドすることにより、第1のリードフレーム16とLEDチップ12底面の一方の電極(図示せず)とを電気的に接続している。
第1のリードフレーム16の後端部16bは、枠体14を貫通して外方へ向かって水平方向に取り出されている。
Hereinafter, embodiments of an LED according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing an
The
また、上記枠体14内に露出した第2のリードフレーム18の先端部18aと、上記LEDチップ12上面の他方の電極(図示せず)とをボンディングワイヤ20を介して電気的に接続して成る。
第2のリードフレーム18の後端部18bは、枠体14を貫通して外方へ向かって水平方向に取り出されている。
尚、上記第1のリードフレーム16の先端部16aと、第2のリードフレーム18の先端部18aは、上下方向に所定の間隙を設けて対向配置されることにより、相互に絶縁されている。
Further, the
The
Note that the
上記枠体14には第1の段部22が形成されており、該第1の段部22上に、蛍光体24を担持して成る繊維の集合体としてのシート状の不織布26が載置されている。この結果、LEDチップ12の上方に、蛍光体24を担持した不織布26が配置されることとなる。
A
上記不織布26は、図2〜図5に示すように、多数の繊維28が絡み合って形成されるものであり、繊維28間に多数の空隙30(図4参照)が形成されており、また、多数の繊維28が立体的に絡み合っているため、単位体積当たりの繊維28の表面積が極めて大きいものである。
尚、上記繊維28の繊維密度や、不織布26の厚さ、目付等を適宜調整することにより、不織布26を構成する繊維28の総表面積を数倍〜数百倍にも増減可能である。
As shown in FIGS. 2 to 5, the
The total surface area of the
上記不織布26に、蛍光体24を分散・添加した透光性の液状結合剤を含浸後、硬化させることにより、不織布26を構成する繊維28の表面に、結合剤32を介して蛍光体24が被着・担持されると共に、繊維28間の空隙30に、蛍光体24が添加された結合剤32が充填される。
尚、図3及び図4に示すように、繊維28の表面に被着される蛍光体24の量は、空隙30に充填された結合剤32中の蛍光体24の量よりも多くなっており、さらに、空隙30に充填された結合剤32中の蛍光体24の分布状態は、繊維28に近づくに従って蛍光体24の量が多くなっている。
The
3 and 4, the amount of the
上記透光性の結合剤32は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の各種有機材料、ゾルゲルガラス、水ガラス等の各種無機材料を使用することができる。
上記繊維28は、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレン等の樹脂繊維、レーヨン等のセルロース系の化学繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、金属繊維等の短繊維から成り、その直径は1〜20μm、長さは0.5〜20mm程度であるが、長さが50〜100mm程度の長繊維から成る繊維28を用いることも勿論可能である。
尚、光の透過性の観点から、透光性材料で繊維28を構成するのが好ましい。
As the
The
From the viewpoint of light transmittance, it is preferable that the
上記蛍光体24は、LEDチップ12から放射される紫外線や青色可視光等の光の照射を受けると、この光を所定波長の可視光等の光に波長変換するものであり、例えば以下の組成のものを用いることができる。
紫外線を赤色可視光に変換する赤色発光用の蛍光体24として、M2O2S:Eu(Mは、La、Gd、Yの何れか1種)、0.5MgF2・3.5MgO・GeO2:Mn、2MgO・2LiO2・Sb2O3:Mn、Y(P,V)O4:Eu、YVO4:Eu、(Sr,Mg)3(PO4):Sn、Y2O3:Eu、CaSiO3:Pb,Mn等がある。
また、紫外線を緑色可視光に変換する緑色発光用の蛍光体24として、BaMg2Al16O27:Eu,Mn、Zn2SiO4:Mn、(Ce,Tb,Mn)MgAl11O19、LaPO4:Ce,Tb、(Ce,Tb)MgAl11O19、Y2SiO5:Ce,Tb、ZnS:Cu,Al、ZnS:Cu,Au,Al、(Zn,Cd)S:Cu,Al、SrAl2O4:Eu、SrAl2O4:Eu,Dy、Sr4Al14O25:Eu,Dy、Y3Al5O12:Tb、Y3(Al,Ga)5O12:Tb、Y3Al5O12:Ce、Y3(Al,Ga)5O12:Ce等がある。
更に、紫外線を青色可視光に変換する青色発光用の蛍光体24として、(SrCaBa)5(PO4)3Cl:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、(Sr,Mg)2P2O7:Eu、Sr2P2O7:Eu、Sr2P2O7:Sn、Sr5(PO4)3Cl:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、CaWO4、CaWO4:Pb、ZnS:Ag,Cl、ZnS:Ag,Al、(Sr,Ca,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu等がある。
また、青色可視光を発光するLEDチップ12を光源に用いて白色光を得る場合等において、LEDチップ12から放射される青色可視光を緑色可視光に変換する緑色発光用の蛍光体24として、Y3(Al,Ga)5O12:Ce、SrGa2S4:Eu、Ca3Sc2Si3O12:Ce、α−SiAlON:Eu、β−SiAlON:Eu等がある。
さらに、青色可視光を発光するLEDチップ12を光源に用いた場合等において、LEDチップ12から放射される青色可視光を赤色可視光に変換する赤色発光用の蛍光体24として、(Sr,Ca)S:Eu、(Ca,Sr)2Si5N8:Eu、CaSiN2:Eu、CaAlSiN3:Eu等がある。
上記赤色発光用の蛍光体24、緑色発光用の蛍光体24、青色発光用の蛍光体24を適宜選択・混合して用いることで、種々の色の発色が可能である。
尚、上記蛍光体24は、有機、無機の蛍光染料や、有機、無機の蛍光顔料を含むものである。
When the
As a
Further, as a
Furthermore, as a
Further, in the case of obtaining white light using the
Further, when the
Various colors can be generated by appropriately selecting and mixing the
The
而して、本考案のLED10にあっては、多数の繊維28が立体的に絡み合って形成され、単位体積当たりの繊維28の表面積が極めて大きい不織布26に蛍光体24を担持せしめたことから、単位体積当たりの蛍光体24の担持量及び表面積を大きく確保することができる。
Thus, in the
枠体14の上記第1の段部22の上方には第2の段部34が形成されており、該第2の段部34上に、樹脂等より成る透光性の有底円筒体36が配置され、該有底円筒体36の内部には、シリコンラバーより成る円柱状の透光性弾性体38が充填されている。
また、上記有底円筒体36の外面の上下方向には、後述する蓋部42の突起44と係合する複数の突起40が形成されている。
A
A plurality of
図1において、42は、樹脂等より成り、透光性を有する有天円筒状の蓋部であり、該蓋部42は、その内面の上下方向に、上記有底円筒体36の突起40と係合する複数の突起44が形成されている。
また、蓋部42の内径は、上記有底円筒体36の外形より若干小さい寸法と成されており、蓋部42内面の突起44と、有底円筒体36外面の突起40とを係合させることにより、上記有底円筒体36の上端開口が閉塞されるようになっている。
尚、蓋部42内面の突起44及び有底円筒体36外面の突起40は、共に、上下方向に複数形成されているので、蓋部42の突起44と有底円筒体36の突起40の係合位置を変えることにより、蓋部42は上下方向に移動可能となっている。
In FIG. 1,
Further, the inner diameter of the
Note that a plurality of
さらに、上記透光性弾性体38の上方に、該透光性弾性体38と対向する球状外面46を有する透光性のドーム状部材48(図6〜図8参照)が配置されている。
図1においては、透光性弾性体38が変形することなく、蓋部42と透光性弾性体38との間にドーム状部材48が配置されている状態が示されているが、図9に示すように、蓋部42の突起44と有底円筒体36の突起40の係合位置を変え、蓋部42を下方向に移動させると、ドーム状部材48も下方向に移動し、その結果、ドーム状部材48の球状外面46が、透光性弾性体38を接触押圧することにより、透光性弾性体38が凹状に弾性変形して凹レンズ化するのである。
すなわち、蓋部42を上下方向に移動させることにより、上記ドーム状部材48も上下方向に移動可能となっている。そして、上記ドーム状部材48を上下方向に移動させることにより、ドーム状部材48の球状外面46が透光性弾性体38を接触押圧し、該透光性弾性体38を弾性変形させて凹レンズ化させることができると共に、透光性弾性体38を接触押圧する球状外面46の接触面積も変化させることができるのである。
Further, a translucent dome-shaped member 48 (see FIGS. 6 to 8) having a spherical
FIG. 1 shows a state in which the dome-shaped
That is, the dome-shaped
而して、透光性弾性体38を接触押圧する球状外面46の接触面積を変化させることにより、透光性弾性体38の凹レンズ化する領域が変化することとなる。すなわち、透光性弾性体38を接触押圧する球状外面46の接触面積を大きくすれば、透光性弾性体38の凹レンズ化する領域も大きくなり、一方、透光性弾性体38を接触押圧する球状外面46の接触面積を小さくすれば、透光性弾性体38の凹レンズ化する領域は小さくなる。
Thus, by changing the contact area of the spherical
上記LED10は、第1のリードフレーム16及び第2のリードフレーム18を介してLEDチップ12に電圧が印加されると、LEDチップ12から蛍光体24を励起する波長の光が発光する。この光が、LEDチップ12上に配置された不織布26に担持された蛍光体24で所定波長の可視光等の光に波長変換され、有底円筒体36→透光性弾性体38→ドーム状部材48→蓋部42を透過して外部へ放射されるのである。
When a voltage is applied to the
本考案のLED10にあっては、LEDチップ12の上方に、透光性弾性体38を配置すると共に、該透光性弾性体38の上方に、透光性弾性体38と対向する球状外面46を有する透光性のドーム状部材48を配置して成り、該ドーム状部材48を上下方向に移動させることにより、ドーム状部材48の球状外面46が透光性弾性体38を接触押圧し、該透光性弾性体38を凹状に弾性変形させて凹レンズ化させると共に、透光性弾性体38を接触押圧する球状外面46の接触面積が変化するよう構成したので、上記球状外面46の接触面積を変化させて、透光性弾性体38の凹レンズ化領域を変化させることにより、LEDチップ12から放射される光の照射範囲を変更することができる。
In the
すなわち、図10に示す如く、透光性弾性体38を凹レンズ化させることなく、透光性弾性体38の上方にドーム状部材48を配置した場合には、LEDチップ12から放射される光は、ほぼ直進して照射されることとなり、この場合が最も光の照射範囲が狭い。
一方、図11に示す如く、ドーム状部材48の球状外面46を透光性弾性体38に接触押圧し、該透光性弾性体38を弾性変形させて凹レンズ化させるた場合には、LEDチップ12から放射される光が、凹レンズ化領域を通過することにより拡散し、光の照射範囲を広くすることができる。
That is, as shown in FIG. 10, when the dome-shaped
On the other hand, as shown in FIG. 11, when the spherical
尚、本考案のLED10にあっては、LEDチップ12と透光性弾性体38との間に、多数の繊維28が立体的に絡み合って形成され、単位体積当たりの繊維28の表面積が極めて大きい不織布26を配置すると共に、該不織布26に蛍光体24を担持せしめたことから、単位体積当たりの蛍光体24の担持量及び表面積を大きく確保することができ、高輝度なLED10を実現できる。
In the
尚、上記においては、繊維の集合体として不織布26を用いた場合を例に挙げて説明したが、本考案はこれに限定されるものではなく、多数の繊維を織り込んで形成した織布を用い、該織布を構成する繊維に蛍光体24を担持させても良い。この織布も、不織布26には及ばないものの、単位体積当たりの繊維の表面積が大きいことから、単位体積当たりの蛍光体24の担持量及び表面積を大きく確保することができ、高輝度なLED10を得ることができる。
In the above description, the case where the
10 発光ダイオード
12 LEDチップ
14 枠体
16 第1のリードフレーム
18 第2のリードフレーム
20 ボンディングワイヤ
22 枠体の第1の段部
24 蛍光体
26 不織布
28 繊維
30 空隙
32 結合剤
34 枠体の第2の段部
36 有底円筒体
38 透光性弾性体
40 有底円筒体の突起
42 蓋部
44 蓋部の突起
46 球状外面
48 ドーム状部材
10 Light emitting diode
12 LED chip
14 Frame
16 First lead frame
18 Second lead frame
20 Bonding wire
22 First step of the frame
24 phosphor
26 Nonwoven fabric
28 fibers
30 Air gap
32 binder
34 Second step of frame
36 Bottomed cylinder
38 Translucent elastic body
40 Protrusion of bottomed cylinder
42 Lid
44 Lid projection
46 Spherical outer surface
48 Dome-shaped member
Claims (4)
上記ドーム状部材を上下方向に移動させることにより、ドーム状部材の球状外面が透光性弾性体を接触押圧し、該透光性弾性体を凹状に弾性変形させて凹レンズ化させると共に、透光性弾性体を接触押圧する球状外面の接触面積が変化するよう構成したことを特徴とする発光ダイオード。 LED chip, translucent elastic body disposed above LED chip, translucent dome shape having spherical outer surface disposed above translucent elastic body and opposed to translucent elastic body A light emitting diode comprising a member,
By moving the dome-shaped member in the vertical direction, the spherical outer surface of the dome-shaped member contacts and presses the translucent elastic body, and the translucent elastic body is elastically deformed into a concave shape to form a concave lens. A light emitting diode characterized in that the contact area of a spherical outer surface that contacts and presses the elastic elastic body is changed.
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