JP3543589B2

JP3543589B2 - 光源装置

Info

Publication number: JP3543589B2
Application number: JP32363797A
Authority: JP
Inventors: 勝杉本; 英二塩浜; 正平山本; 策雄鎌田; 昇一小山; 信行朝日; 俊之鈴木; 泰史秋庭; 孝司田中; 二郎橋爪
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2017-11-25
Also published as: JPH11163413A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードを用いた光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は一般的な発光ダイオードの構造を示す側面断面図である。発光ダイオードチップ１は反射板を兼ねるカソードリード４のリード片４ａに導電性接着剤によって接合され、上面に形成された他方の電極にワイヤ（金線）５の一端がワイヤボンディングにより接続され、ワイヤ５の他端がアノードリード２に接続されている。さらに発光ダイオードチップ１、リード片４ａ、カソードリード４並びにアノードリード２の一部を透光性を有する樹脂（エポキシ樹脂など）でモールドすることにより発光ダイオードチップ１の保護が図られている。
【０００３】
而して、カソードリード４とアノードリード２の間に電圧を印加することで発光ダイオードチップ１から光が発せられ、その光の一部が反射板６によって反射され、樹脂のモールド体１２内部を伝搬して外部へ放射される。このときモールド体１２が曲率を有する形状に形成されている場合には、モールド体１２がレンズの役割を果たして光が集光あるいは拡散されることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような発光ダイオードを用いた光源装置において配光特性を変化させるためには、発光ダイオードを機械的に移動させるか、あるいは発光ダイオード自体に複数の発光ダイオードチップ１を設ける方法が考えられる。しかしながら、前者の方法では発光ダイオードを移動させるための構造並びにスペースが必要となって光源装置が大型化するという問題がある。一方、後者の方法では発光ダイオードチップ１を複数設けるためにコストがアップするという問題がある。
【０００５】
本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、簡単な構造で配光特性を容易に変化させることができる光源装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、発光ダイオードを用いた光源装置であって、発光ダイオードチップと該発光ダイオードチップに対向配置される反射板との距離を可変する可変手段を備え、発光ダイオードチップが取着されたリード片と、導電性を有する反射板とで上記可変手段を構成したことを特徴とし、可変手段によって発光ダイオードチップと反射板との距離（相対的な位置関係）を可変し、光の配光特性を簡単な構造で容易に変化させることができる。また、リード片と反射板の間に電圧を印加することでリード片と反射板との間に静電力を作用させ、両者の距離、すなわち発光ダイオードチップと反射板との距離を簡単な構造で容易に可変することができる。
【０００８】
なお、請求項２の発明のように、リード片を可動自在に形成することが望ましい。
また、請求項３の発明のように、発光ダイオードチップの両電極を導電性接着剤によりリード片に接着固定すれば、発光ダイオードチップの電極を接続するためにワイヤ（金線）を用いずに済み、ワイヤにより発光ダイオードチップから発せられた光の一部が遮られることが無くなり、光の利用効率を向上することができる。
【０００９】
なお、請求項４の発明のように、絶縁体と導体とを層状に重ねて上記リード片を形成することが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は本実施形態における発光ダイオードＬＤの要部側面図を示している。アノードリード２の先端部分に一端が片持ち支持されたリード片３を形成し、このリード片３の先端近傍の上面に発光ダイオードチップ１を導電性接着剤等により固定してある。なお、リード片３に接着される面は発光ダイオードチップ１のアノード電極である。さらに発光ダイオードチップ１の他方の面のカソード電極がワイヤ（金線）５によりカソードリード４に接続される。そして、アノードリード２とカソードリード４の間に電圧を印加することで発光ダイオードチップ１が発光する。
【００１１】
一方、リード片３の先端近傍の下側には、発光ダイオードチップ１の発する光を反射するために反射板６が配設されている。なお、図示は省略しているが、反射板６には外部から電圧が印加できるように端子が設けてある。
アノードリード２と反射板６の端子の間に電圧を印加すると、リード片３と反射板６の間に電界が生じる。この電界によってアノードリード２に片持ち支持されたリード片３の先端部分と反射板６の間に静電力がはたらき、この静電力によりリード片３が撓んで反射板６の方（下方）へ微小距離だけ移動する。その結果、発光ダイオードチップ１と反射板６との相対的な位置関係が変化するため、発光ダイオードチップ１から発せられた光が外部へ放射される経路を変え、配光特性を変化させることができる。
【００１２】
例えば、リード片３の面積を１×１０^-6〔ｍ²〕、電圧を印加していない定常状態でのリード片３と反射板６との距離（間隔）を０．５〔ｍｍ〕とし、アノードリード２と反射板６の間に１０〔Ｖ〕の電圧を印加すれば、リード片３と反射板６に蓄積される電荷は１．８×１０^-13〔Ｃ〕であるから、両者の間にはたらく静電力の大きさは１×１０^-9〔Ｎ〕程度となる。従って、リード片３をアルミニウムのように７×１０¹⁰程度の弾性率を有する材料で形成した場合であれば、リード片３の厚みが０．１〔ｍｍ〕程度のときに約０．２〔ｍｍ〕の撓みがリード片３に生じることになる。発光ダイオードチップ１と図示しないレンズの焦点との距離が１〔ｍｍ〕程度ならば、上記撓みによる発光ダイオードチップ１の変動は２０％程度である。よって、図２に示すように発光ダイオードＬＤから１〔ｍ〕離れた位置においては、定常状態の配光特性（同図中イで示す）に対して電圧印加時の配光特性（同図中ロで示す）を周囲に約２０〔ｃｍ〕程度広げることができる。なお、リード片３を可動させるためにリード片３、発光ダイオードチップ１などは樹脂によりモールドしないことは言うまでもない。
【００１３】
上述のようにアノードリード２と反射板６の間に数十ボルトの電圧を印加し、静電力によって発光ダイオードチップ１が取着されているリード片３を撓ませ、発光ダイオードチップ１を数百μｍ移動させて発光ダイオードチップ１と反射板６との相対的な距離（位置関係）を可変するようにしたので、簡単な構造で発光ダイオードチップ１と反射板６との距離を変えて配光特性を照射距離に対して数十％変化させることができる。また、実際の光源装置はこのような発光ダイオードＬＤを複数個列設して構成されるのであるが、上述のような配光特性の変化を個々の発光ダイオードＬＤについて行うことができるため、光源装置全体での微妙な配光特性の調整が可能となる。しかも、発光ダイオードＬＤ内部の発光ダイオードチップ１の僅かな変位を利用して配光特性を変化させているので、光源装置は非常にコンパクトに形成することが可能である。
【００１４】
（実施形態２）
ところで、実施形態１の構成では発光ダイオードチップ１のカソード電極とカソードリード４をワイヤ５で接続しているため、リード片３を撓ませることによる振動などによってワイヤ５が断線する虞がある。また、ワイヤ５によって発光ダイオードチップ１から発せられた光の一部が遮られて光の利用効率が低下する場合がある。
【００１５】
そこで、本実施形態では、図３に示すように板状の絶縁体７ａの上に金属薄膜から成り絶縁層７ｃを挟んで長手方向に並ぶ一対の導体７ｂを層状に形成してリード片７を構成し、このリード片７の先端近傍に発光ダイオードチップ１を配置し、発光ダイオードチップ１両側面の電極を導電性接着剤８によってそれぞれ導体７ｂに接着して、機械的な固定と電気的な接続とを行うようにしている。
【００１６】
上述のような構造を採用することにより、発光ダイオードチップ１の電極とカソードリード４とを接続していたワイヤ５が不要となり、上記のようなワイヤ５の断線や光の利用効率の低下といった不具合を回避することができる。なお、図示は省略しているが、各導体７ｂがそれぞれアノードリード２とカソードリード４に接続されることは言うまでもない。
【００１７】
なお、図４に示すように板状の導体９ａの表面に酸化膜などから成る絶縁体９ｂを形成し、さらにその絶縁体９ｂの上に金属薄膜から成り絶縁層９ｃを挟んで長手方向に並ぶ一対の導体９ｄを層状に形成してリード片９を構成するようにしてもよい。この場合には最下層の導体９ａと反射板６との間に電圧を印加することでリード片９を撓ませるようにすればよい。
【００１８】
（実施形態３）
実施形態１では発光ダイオードチップ１をリード片３の上面（反射板６と反対側の面）に接着固定しているが、上述の実施形態２のリード片９の構造を用いれば、図５に示すように発光ダイオードチップ１をリード片９の下面（反射板６側の面）に接着固定することが可能となる。
【００１９】
例えば、リード片９と反射板６との距離（間隔）を０．５〔ｍｍ〕、発光ダイオードチップ１の厚みを０．２〔ｍｍ〕とすれば発光ダイオードチップ１と反射板６との最短距離は０．３〔ｍｍ〕となる。従って、実施形態１で説明したようにリード片９と反射板６の間に１０〔Ｖ〕の電圧を印加してリード片９が下方へ０．２〔ｍｍ〕程度撓めば、撓みによる発光ダイオードチップ１の変動が６０％以上にもなる。そのため、発光ダイオードＬＤから１〔ｍ〕離れた距離における配光特性を周囲に６０〔ｃｍ〕程度も広げることができ、実施形態１に比較して配光特性の変化幅を大きくすることができる。なお、本実施形態では発光ダイオードチップ１から発せられる光の制御は反射板６によって行われる。
【００２０】
（実施形態４）
図６は本実施形態の要部を示す側面図である。上記実施形態１〜３ではリード片３，９を上下方向（反射板６に近づく又は遠ざかる方向）に移動させていたが、本実施形態では反射板６の反射面６ａに対して略平行な方向（左右方向）にリード片１０を移動させるようにした点に特徴がある。
【００２１】
本実施形態におけるリード片１０は略Ｌ形に形成されてリード１１の先端に設けてあり、リード片１０の先端近傍の外側面に発光ダイオードチップ１が接着固定されている。
一方、反射板６のリード１１側の側端縁からはリード片１０と略平行に対向する対向片６ａが突設されている。
【００２２】
而して、リード１１と反射板６の間に電圧を印加すれば、静電力によってリード片１０を左右方向に撓ませることができる。その結果、リード片１０の先端近傍に接着固定されている発光ダイオードチップ１と反射板６との相対的な位置関係を変えて配光特性を変化させることができる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、発光ダイオードを用いた光源装置であって、発光ダイオードチップと該発光ダイオードチップに対向配置される反射板との距離を可変する可変手段を備えたので、可変手段によって発光ダイオードチップと反射板との距離（相対的な位置関係）を可変し、光の配光特性を簡単な構造で容易に変化させることができるという効果がある。また、発光ダイオードチップが取着されたリード片と、導電性を有する反射板とで上記可変手段を構成し、さらに請求項２の発明ではリード片を可動自在に形成したので、リード片と反射板の間に電圧を印加することでリード片と反射板との間に静電力を作用させ、両者の距離、すなわち発光ダイオードチップと反射板との距離を簡単な構造で容易に可変することができるという効果がある。
【００２５】
また、請求項３の発明では、発光ダイオードチップの両電極を導電性接着剤によりリード片に接着固定し、さらに請求項４の発明では絶縁体と導体とを層状に重ねて上記リード片を形成したので、発光ダイオードチップの電極を接続するためにワイヤ（金線）を用いずに済み、ワイヤにより発光ダイオードチップから発せられた光の一部が遮られることが無くなり、光の利用効率を向上することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示す要部側面図である。
【図２】同上の配光特性の変化を説明するための説明図である。
【図３】実施形態２の要部を示し、（ａ）はリード片の平面図、（ｂ）はリード片の側面断面図である。
【図４】同上のリード片の他の構造を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図５】実施形態３を示す要部側面図である。
【図６】実施形態４を示す要部側面図である。
【図７】従来例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１発光ダイオードチップ
２アノードリード
３リード片
４カソードリード
５ワイヤ
６反射板

Claims

発光ダイオードを用いた光源装置であって、発光ダイオードチップと該発光ダイオードチップに対向配置される反射板との距離を可変する可変手段を備え、発光ダイオードチップが取着されたリード片と、導電性を有する反射板とで上記可変手段を構成したことを特徴とする光源装置。
リード片を可動自在に形成したことを特徴とする請求項１記載の光源装置。
発光ダイオードチップの両電極を導電性接着剤によりリード片に接着固定したことを特徴とする請求項１又は２記載の光源装置。
絶縁体と導体とを層状に重ねて上記リード片を形成したことを特徴とする請求項３記載の光源装置。