JP3753011B2 - 反射型発光ダイオード - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子が反射鏡を形成するリードにマウントされた光源とそれと対向して設けられた反射鏡を具備する反射型発光ダイオード（以下、「反射型ＬＥＤ」とも略する。）に関するものである。なお、本明細書中ではＬＥＤチップそのものは「発光素子」と呼び、ＬＥＤチップを搭載したパッケージ樹脂またはレンズ系等の光学装置を含む発光体を「光源」と呼び、光源を搭載した発光装置全体を「発光ダイオード」または「ＬＥＤ」と呼ぶこととする。
【０００２】
【従来の技術】
従来の反射型ＬＥＤの一例について、図４を参照して説明する。図４は従来の反射型ＬＥＤの全体構成を示す縦断面図である。図４に示されるように、この反射型ＬＥＤ３０においては、ＧａＡｓ系の発光素子３２に電力を供給する１対のリード３３ａ，３３ｂのうち一方のリード３３ａに発光素子３２がマウントされている。発光素子３２と他方のリード３３ｂはワイヤ３４によってボンディングされており、この発光素子３２の発光面と対向して、直線反射率に優れたアルミ板を凹状にプレスした反射鏡３５が配置されている。そして、発光素子３２、１対のリード３３ａ，３３ｂの一部、ワイヤ３４及び反射鏡３５が、透明エポキシ樹脂３６によって封止されるとともに、発光素子３２の背面側に光放射面３６ａが形成されている。
【０００３】
反射鏡３５の反射面は発光素子３２を焦点とする回転放物面に形成されているために、発光素子３２から発せられ反射鏡３５で反射された光は、全て回転放物面の軸に平行な方向に反射され、光放射面３６ａから外部に放射される。このようにして、外部放射効率の高い反射型ＬＥＤ３０が構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる反射型ＬＥＤ３０においては、高い外部放射効率を確保するためには、反射鏡３５を発光素子３２に対して約２πｓｔｒａｄの立体角をもつものとする必要があった。即ち、発光素子３２の発光面からほぼ水平方向に放射される光をも反射するために、反射鏡３５の端部が発光素子３２の発光面の高さまで達するように反射鏡３５を形成しなければならなかった。このため、反射鏡３５を発光素子３２に接近させて配置しなければならず、反射鏡３５の設計自由度が制約されるという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、反射鏡の端部が発光素子の発光面の高さまで達しなくとも高い外部放射効率が得られるようにすることによって、反射鏡の設計自由度を増すことができる反射型発光ダイオードを提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかる反射型発光ダイオードは、発光素子と、前記発光素子に電力を供給するリードと、前記発光素子の周囲に設けられた前記リード端部に形成された凹状の反射鏡とを具備する光源と、光透過孔を有する遮光部材と、前記光源に対向して設けられ、前記光源からの光を前記遮光部材の光透過孔に集光した後、外部放射する前記光源外の反射鏡を具備するものである。
【０００７】
かかる構成の反射型ＬＥＤにおいては、光源の発光素子の周囲に凹状の反射鏡が設けられているために、発光素子の発光面から発せられた光は水平方向には拡散せず、発光面に垂直な軸から所定範囲内に集中して照射される。このため、光源に対向して設けられた反射鏡は、この発光面に垂直な軸から所定範囲内に照射される光を反射すれば良いので、反射鏡の端部は発光面の高さまで達する必要はなく、反射鏡の設計自由度が増すとともに、光源から離して配置することができる。そして、この反射鏡によって、光源から照射される光をほぼ全て反射して、高い外部放射効率で外部放射することができる。
【０００８】
このようにして、反射鏡の端部が発光素子の発光面の高さまで達しなくとも高い外部放射効率が得られるようにすることによって、反射鏡の設計自由度を増すことができる反射型ＬＥＤとなる。
また、光透過孔を有する遮光部材を有し、前記光源に対向して設けられた反射鏡は、前記光源からの光を前記遮光部材の光透過孔に集光した後、外部放射するものである。
ここで、「光透過孔」は、貫通孔でも良いし、光透過性材料で塞がれた孔であっても良い。
本発明にかかる反射型ＬＥＤは、所謂遮光反射型ＬＥＤである。遮光反射型ＬＥＤとは、遮光部材に設けられた光透過孔の大きさを必要最小限とすることによって、外部からの光が光透過孔を通過して反射鏡で反射されて再び外部に出ることによって光源の点灯時と消灯時のコントラストが低下することを防いだ反射型ＬＥＤである。このため、必要最小限の大きさとされた光透過孔に光源からの光を反射集光して効率良く通過させるために、反射鏡の反射面の形状を、光源と複数の光透過孔とを各焦点とする複数の回転楕円面の一部の集合体や、光源と光透過孔とを焦点とする楕円の一部を中心軸周りに回転させた形状等の、特殊な形状とする必要がある。
しかし、本発明の反射型ＬＥＤにおいては、発光素子の周囲に凹状の反射鏡を設けることによって、光源と対向して設けられた反射鏡の設計自由度が増しているため、外部放射効率の高い遮光反射型ＬＥＤとすることができる。さらに、本発明の反射型ＬＥＤにおいては、反射鏡を光源から離して設けることができるため、光源と光透過孔との位置関係を変えずに光透過孔から放射される光の指向性を高めることができる。これによって、外部の２次光学系での制御が容易になり、様々な応用が可能な遮光反射型ＬＥＤとなる。
このようにして、遮光反射型ＬＥＤとしても外部放射効率が高く、また光透過孔から放射される光の指向性を高めることができる反射型ＬＥＤとなる。
【０００９】
請求項２の発明にかかる反射型発光ダイオードは、請求項１の構成において、前記光源に対向して設けられた反射鏡は、前記光源に対し、１．６５πｓｔｒａｄ以下の立体角を有するものである。
【００１０】
前述の如く、光源の発光素子の周囲に凹状の反射鏡が設けられているために、発光素子の発光面から発せられた光は水平方向には拡散せず、発光面に垂直な軸から約８０度の範囲内に集中して照射される。このため、光源に対向して設けられた反射鏡は、この発光面に垂直な軸から約８０度の範囲内に照射される光を反射すれば良い。この約８０度の範囲は、立体角にすると約１．６５πｓｔｒａｄであるので、反射鏡は１．６５πｓｔｒａｄ以下の立体角を有するもので良い。これによって、反射鏡の端部は発光面の高さまで達する必要はなく、反射鏡の設計自由度が増すとともに、光源から離して配置することができる。そして、この反射鏡によって、光源から照射される光をほぼ全て反射して、高い外部放射効率で外部放射することができる。
【００１１】
このようにして、反射鏡の端部が発光素子の発光面の高さまで達しなくとも高い外部放射効率が得られるようにすることによって、反射鏡の設計自由度を増すことができる反射型ＬＥＤとなる。
【００１２】
請求項３の発明にかかる反射型発光ダイオードは、請求項１または請求項２の構成において、前記光源には、前記発光素子、前記リードの一部、前記凹状の反射鏡を封止するとともに、前記発光素子の発光面側に光放射面を形成する光透過性材料を具備するものである。
【００１３】
かかる構成の反射型ＬＥＤにおいては、発光素子が光透過性材料で封止されていることによって発光素子から発せられる光量が封止されていない場合の約２倍になる。これによって、光源ひいては反射型ＬＥＤの光度が大幅に増加する。そして、発光素子の発光面側に光放射面が形成されていることによって、発光素子の周囲に設けられた凹状の反射鏡によって照射範囲が制限される発光素子から発せられる光をさらに制御して照射範囲を制限することができる。これによって、光源と対向して設けられた反射鏡の設計自由度をさらに増すことができる。
【００１４】
このようにして、光度が大幅に増加するとともに反射鏡の設計自由度をさらに増すことができる反射型ＬＥＤとなる。
【００１５】
請求項４の発明にかかる反射型発光ダイオードは、請求項３の構成において、前記光放射面は凸レンズであるものである。
【００１６】
かかる構成の反射型ＬＥＤにおいては、発光素子の発光面側に凸レンズが形成されていることによって、凹状の反射鏡によって照射範囲が制限される発光素子から発せられる光をさらに集光して照射範囲をより狭めることができる。これによって、光源と対向して設けられた反射鏡の端部を発光素子の発光面からさらに離すことができるので、反射鏡の設計自由度をさらに増すことができる。
【００１７】
このようにして、光源から照射される光の範囲をさらに狭めることによって反射鏡の設計自由度をさらに増すことができる反射型ＬＥＤとなる。
【００１８】
請求項５の発明にかかる反射型発光ダイオードは、請求項３または請求項４の構成において、前記光放射面は楕円体凸レンズの頂き部分を平面にカットした形状であるものである。
【００１９】
これによって、凹状の反射鏡によって照射範囲が発光面に垂直な軸から所定範囲内に制限される発光素子から発せられる光のうち、発光面に垂直な軸の周囲の中心部分の光がそのまままっすぐ照射されず、外側方向に屈折して斜め方向に照射される。したがって、光源と対向して配置された反射鏡の中央部分には殆ど光が当たらないことになるが、この反射鏡の中央部分で反射された光は対向する光源で遮られて外部には出ないので、この反射鏡の中央部分に当たる無駄な光が殆どなくなることによって発光素子から発せられる光がより有効に反射されて、外部放射効率がさらに向上することになる。また、この構成で全体を小型化しても反射鏡の中央部分には殆ど光が当たらないことから高い外部放射効率を維持することができるため、小型化も可能となる。
【００２０】
このようにして、反射鏡の設計自由度を増すことができるとともに外部放射効率がさらに向上し、小型化も可能な反射型ＬＥＤとなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２７】
実施の形態１
まず、本発明の実施の形態１について、図１及び図２を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードの光源の構成を示す縦断面図、（ｂ）は光源の構成を示す底面図である。図２（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードの全体構成を示す平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【００２２】
図１（ａ），（ｂ）に示されるように、本実施の形態１の反射型ＬＥＤの光源１は、発光素子２に電力を供給する１対のリード３ａ，３ｂのうち、一方のリード３ａに凹状の反射鏡３ｃを設けて、この凹状の反射鏡３ｃの底面に発光素子２が銀ペーストでマウントされている。発光素子２の表面の電極と１対のリード３ａ，３ｂのうち他方のリード３ｂとがワイヤ４でボンディングされている。そして、発光素子２、１対のリード３ａ，３ｂの一部、凹状の反射鏡３ｃ及びワイヤ４が光透過性材料としての透明エポキシ樹脂５で封止されて、発光素子２の発光面側に光放射面（凸レンズ）６が形成されている。この凸レンズ６は、下半分が楕円体の頂き部分を平面にカットした形状を有している。さらに、透明エポキシ樹脂５の外部において、１対のリード３ａ，３ｂは略垂直に２度折り曲げられて基板に実装可能になっている。
【００２３】
かかる構成を有する光源１においては、凹状の反射鏡３ｃの底面に発光素子２がマウントされているために発光素子２の発光面から水平方向に出る光も反射鏡３ｃで反射されて、発光素子２から出る光は発光面に垂直な軸から約８０度の範囲内に集中して照射される。また、光源１を封止している凸レンズ６は、楕円体の頂き部分を平面にカットした形状を有しているため、発光素子２の発光面に垂直な中心軸周りに出射される光は、この平面で外側に屈折して放射される結果、光源１の真下に当たる部分には殆ど光が放射されないことになる。さらに、発光素子２が光透過性材料としての透明エポキシ樹脂５で封止されているために、発光素子２から放射される光量は、封止されていない場合の約２倍になり、光源１の光度も大きくなる。
【００２４】
このような特性を有する光源１が、図２（ａ），（ｂ）に示されるように、実装基板７に穿設された円形の光透過孔７ｂの中心部に突出して設けられた実装部７ａの下面にハンダ付けで実装される。そして、実装基板７から離れた位置に、ポリカーボネート樹脂の凹状の表面にアルミニウム蒸着を施すことにより反射鏡９を形成した反射基板８が配置されている。このようにして、本実施の形態１の反射型ＬＥＤ１０が構成されている。
【００２５】
反射鏡９は、光源１を焦点とする回転放物面に形成されており、反射鏡９の端部は発光素子２の発光面に垂直な軸から所定範囲内に集中して照射される光を全て反射する高さ（光源１に対し約１．６５πｓｔｒａｄの立体角）に設定されている。また、光源１からは真下には殆ど光が照射されないため、反射鏡９の中央部の反射された光が光源１で遮られる部分には、殆ど光が照射されない。この結果、光源１から照射された光は全て反射鏡９で反射されて、回転放物面の回転軸に平行な方向に、即ち真上に向かって光透過孔７ｂを通って殆ど全ての光が外部放射される。これによって、反射型ＬＥＤ１０は非常に高い外部放射効率が得られる反射型ＬＥＤとなる。
【００２６】
そして、この構成のまま全体を小さくしても光源１の真下にあたる部分には殆ど光が放射されないので非常に高い外部放射効率が維持されるため、より小型化することが可能な反射型ＬＥＤとなる。また、発光素子２の光は発光面に垂直な軸から所定範囲内に集中して照射されるため、反射鏡９の端部は発光素子２の発光面の高さまで近づける必要がなく、反射鏡９を発光素子２及び実装基板７から離して設けることができる。これによって、反射鏡９の設計自由度が増して、種々の対応が可能となる。
【００２７】
本実施の形態１においては、光源１の凹状の反射鏡３ｃは発光素子２から出る光は、発光面に垂直な軸から約８０度の範囲内に集中して照射されるものとして説明したが、９０度範囲内に照射されるものとした場合でも、発光素子２の側面から発光素子２の背面方向へ放射される光を反射鏡９へ照射できる効果がある。さらに照射範囲角を狭めると反射鏡９の自由度が高まり、約７０度範囲（光源１に対して約１．３πｓｔｒａｄの立体角）内としても十分効果がある。
【００２８】
実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について、図３を参照して説明する。図３（ａ）は本発明の実施の形態２にかかる反射型発光ダイオードの全体構成を示す平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【００２９】
図３（ａ），（ｂ）に示されるように、本実施の形態２の反射型ＬＥＤ２０は、遮光反射型ＬＥＤである。即ち、実施の形態１と同様の光源１が実装された実装基板１３の上には黒色の遮光板１４が重ねられ、これらの実装基板１３及び遮光板１４からなる遮光部材に穿設された光透過孔１５は幅が狭く、図３（ａ）に示されるように上から見ると光源１を中心としてほぼ円形の、Ｃ字型の形状を有している。光源１と対向して、実装基板１３及び遮光板１４から離れた位置には、ポリカーボネート樹脂の凹状面にアルミニウム１２の蒸着を施すことにより反射鏡１２を形成した反射基板１１が配置されている。このようにして、本実施の形態２の反射型ＬＥＤ２０が構成されている。
【００３０】
反射鏡１２の反射面は、光源１と光透過孔１５とを焦点とする楕円の一部を光源１の中心軸周りに回転させた形状を有している。したがって、光源１から出て反射鏡１２の反射面で反射された光は、全て光透過孔１５に集光されて光透過孔１５を通過して外部放射されることになる。これによって、本実施の形態２の反射型ＬＥＤ２０は、非常に外部放射効率の高い遮光反射型ＬＥＤとなる。また、光源１の消灯時に光透過孔１５を通過して外部から入ってきた光は、反射鏡１２で反射されて全て光源１に達して吸収されるので、点灯時と消灯時のコントラストの高い遮光反射型ＬＥＤとなる。
【００３１】
さらに、光源１の発光素子２から出る光は発光面に垂直な軸から約８０度の範囲（光源１に対し約１．６５πｓｔｒａｄの立体角）内に集中して照射されるため、反射鏡１２を光源１から離して設けることができる。遮光反射型ＬＥＤでは、反射光を光透過孔１５を通して外部放射する必要があるため、指向角を狭くするためには、反射鏡１２に対する光透過孔１５を離して設ける必要があるが、これによれば光源１と光透過孔１５との位置関係を変えずに光透過孔１５から放射される光の指向性を高めることができる。さらに、光透過孔１５に光学系を備え、配光調整が可能であるが、この場合、指向性が高い光の方が制御が容易である。これによって、本実施の形態２の反射型ＬＥＤ２０は、様々な応用が可能な遮光反射型ＬＥＤとなる。
【００３２】
本実施の形態２においては、反射鏡１２を光源１から離して設けるとした場合について説明したが、光源１に対し２πｓｔｒａｄの立体角を有したものでも良い。光源１の発光素子２から出る光は、発光面に垂直な軸から約８０度の範囲内に集中して照射される（反射鏡周囲部には照射されない）ため、光透過孔１５から放射される光の指向性を高めることができる。
【００３３】
また、光透過孔１５を光源１を中心とするほぼ円形の形状として、反射鏡１２の反射面を光源１と光透過孔１５とを焦点とする楕円の一部を光源１の中心軸周りに回転させた形状とした場合について説明したが、遮光反射型ＬＥＤとしては、その他にも種々の構成が可能である。例えば、光透過孔を光源を中心とする正六角形の各頂点に位置する６個の孔として、反射鏡の反射面を光源と６個の光透過孔とを各焦点とする６個の回転楕円面の一部の集合体とする構成としても良い。
【００３４】
上記各実施の形態においては、発光素子及びリードの一部等を光透過性材料としての透明エポキシ樹脂で封止した場合について説明したが、発光素子の周囲に凹状の反射鏡さえ設ければ、必ずしも樹脂封止しなくても良い。また、発光素子をマウントするリードは金属リードフレームによるものに限らず、ガラスエポキシ回路基板等の上に形成された回路パターンでも良い。また、透明エポキシ樹脂により形成される光放射面を凸レンズとした場合について説明したが、光放射面としては、平坦面、発光素子を原点とする半球面を始めとして他にも種々の形状とすることができる。
【００３５】
さらに、上記各実施の形態においては、封止材料としての光透過性材料として透明エポキシ樹脂を使用した例について説明したが、その他にも透明シリコン樹脂を始めとして、硬化前の流動性、充填性、硬化後の透明性、強度等の条件を満たすものであれば、どのような光透過性材料を用いても良い。
【００３６】
また、上記各実施の形態においては、光透過孔７ｂ，１５を貫通孔とした場合について説明したが、透明エポキシ樹脂等の光透過性材料で塞がれた孔とすることもできる。
【００３７】
反射型発光ダイオードのその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、上記各実施の形態に限定されるものではない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかる反射型発光ダイオードは、発光素子と、前記発光素子に電力を供給するリードと、前記発光素子の周囲に設けられた前記リード端部に形成された凹状の反射鏡とを具備する光源と、光透過孔を有する遮光部材と、前記光源に対向して設けられ、前記光源からの光を前記遮光部材の光透過孔に集光した後、外部放射する前記光源外の反射鏡を具備するものである。
【００３９】
かかる構成の反射型ＬＥＤにおいては、光源の発光素子の周囲に凹状の反射鏡が設けられているために、発光素子の発光面から発せられた光は水平方向には拡散せず、発光面に垂直な軸から所定範囲内に集中して照射される。このため、光源に対向して設けられた反射鏡は、この発光面に垂直な軸から所定範囲内に照射される光を反射すれば良いので、反射鏡の端部は発光面の高さまで達する必要はなく、反射鏡の設計自由度が増すとともに、光源から離して配置することができる。そして、この反射鏡によって、光源から照射される光をほぼ全て反射して、高い外部放射効率で外部放射することができる。
【００４０】
更に、光透過孔を有する遮光部材を具備するとともに、前記光源に対向して設けられた反射鏡は、前記光源からの光を前記遮光部材の光透過孔に集光した後、外部放射するものであり、所謂、遮光反射型ＬＥＤである。遮光反射型ＬＥＤとは、遮光部材に設けられた 光透過孔の大きさを必要最小限とすることによって、外部からの光が光透過孔を通過して反射鏡で反射されて再び外部に出ることによって光源の点灯時と消灯時のコントラストが低下することを防いだ反射型ＬＥＤである。
このため、通常は、必要最小限の大きさとされた光透過孔に光源からの光を反射集光して効率良く通過させるために、反射鏡の反射面の形状を、光源と複数の光透過孔とを各焦点とする複数の回転楕円面の一部の集合体や、光源と光透過孔とを焦点とする楕円の一部を中心軸周りに回転させた形状等の、特殊な形状とする必要がある。しかし、本発明の反射型ＬＥＤにおいては、発光素子の周囲に凹状の反射鏡を設けることによって、光源と対向して設けられた反射鏡の設計自由度が増しているため、外部放射効率の高い遮光反射型ＬＥＤとすることができる。さらに、本発明の反射型ＬＥＤにおいては、反射鏡を光源から離して設けることができるため、光源と光透過孔との位置関係を変えずに光透過孔から放射される光の指向性を高めることができる。これによって、外部の２次光学系での制御が容易になり、様々な応用が可能となる。
このようにして、遮光反射型ＬＥＤとしても外部放射効率が高く、また光透過孔から放射される光の指向性を高めることができる。また、反射鏡の端部が発光素子の発光面の高さまで達しなくとも高い外部放射効率が得られるようにすることによって、反射鏡の設計自由度を増すことができる反射型ＬＥＤとなる。
【００４１】
請求項２の発明にかかる反射型発光ダイオードは、請求項１の構成において、前記光源に対向して設けられた反射鏡は、前記光源に対し、１．６５πｓｔｒａｄ以下の立体角を有するものである。
【００４２】
前述の如く、光源の発光素子の周囲に凹状の反射鏡が設けられているために、発光素子の発光面から発せられた光は水平方向には拡散せず、発光面に垂直な軸から約８０度の範囲内に集中して照射される。このため、光源に対向して設けられた反射鏡は、この発光面に垂直な軸から約８０度の範囲内に照射される光を反射すれば良い。この約８０度の範囲は、立体角にすると約１．６５πｓｔｒａｄであるので、反射鏡は１．６５πｓｔｒａｄ以下の立体角を有するもので良い。これによって、請求項１に記載の効果に加えて、反射鏡の端部は発光面の高さまで達する必要はなく、反射鏡の設計自由度が増すとともに、光源から離して配置することができる。そして、この反射鏡によって、光源から照射される光をほぼ全て反射して、高い外部放射効率で外部放射することができる。
【００４３】
このようにして、反射鏡の端部が発光素子の発光面の高さまで達しなくとも高い外部放射効率が得られるようにすることによって、反射鏡の設計自由度を増すことができる反射型ＬＥＤとなる。
【００４４】
請求項３の発明にかかる反射型発光ダイオードは、請求項１または請求項２の構成において、前記光源には、前記発光素子、前記リードの一部、前記凹状の反射鏡を封止するとともに、前記発光素子の発光面側に光放射面を形成する光透過性材料を具備するものである。
【００４５】
かかる構成の反射型ＬＥＤにおいては、請求項１または請求項２に記載の効果に加えて、発光素子が光透過性材料で封止されていることによって発光素子から発せられる光量が封止されていない場合の約２倍になる。これによって、光源ひいては反射型ＬＥＤの光度が大幅に増加する。そして、発光素子の発光面側に光放射面が形成されていることによって、発光素子の周囲に設けられた凹状の反射鏡によって照射範囲が制限される発光素子から発せられる光をさらに制御して照射範囲を制限することができる。これによって、光源と対向して設けられた反射鏡の設計自由度をさらに増すことができる。
【００４６】
このようにして、光度が大幅に増加するとともに反射鏡の設計自由度をさらに増すことができる反射型ＬＥＤとなる。
【００４７】
請求項４の発明にかかる反射型発光ダイオードは、請求項３の構成において、前記光放射面は凸レンズであるものである。
【００４８】
かかる構成の反射型ＬＥＤにおいては、発光素子の発光面側に凸レンズが形成されていることによって、請求項３に記載の効果に加えて、凹状の反射鏡によって照射範囲が制限される発光素子から発せられる光をさらに集光して照射範囲をより狭めることができる。これによって、光源と対向して設けられた反射鏡の端部を発光素子の発光面からさらに離すことができるので、反射鏡の設計自由度をさらに増すことができる。
【００４９】
このようにして、光源から照射される光の範囲をさらに狭めることによって反射鏡の設計自由度をさらに増すことができる反射型ＬＥＤとなる。
【００５０】
請求項５の発明にかかる反射型発光ダイオードは、請求項３または請求項４の構成において、前記光放射面は楕円体凸レンズの頂き部分を平面にカットした形状であるものである。
【００５１】
これによって、請求項３または請求項４に記載の効果に加えて、凹状の反射鏡によって照射範囲が発光面に垂直な軸から所定範囲内に制限される発光素子から発せられる光のうち、発光面に垂直な軸の周囲の中心部分の光がそのまままっすぐ照射されず、外側方向に屈折して斜め方向に照射される。したがって、光源と対向して配置された反射鏡の中央部分には殆ど光が当たらないことになるが、この反射鏡の中央部分で反射された光は対向する光源で遮られて外部には出ないので、この反射鏡の中央部分に当たる無駄な光が殆どなくなることによって発光素子から発せられる光がより有効に反射されて、外部放射効率がさらに向上することになる。また、この構成で全体を小型化しても反射鏡の中央部分には殆ど光が当たらないことから高い外部放射効率を維持することができるため、小型化も可能となる。
【００５２】
このようにして、反射鏡の設計自由度を増すことができるとともに外部放射効率がさらに向上し、小型化も可能な反射型ＬＥＤとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードの光源の構成を示す縦断面図、（ｂ）は光源の構成を示す底面図である。
【図２】 図２（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードの全体構成を示す平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図３】 図３（ａ）は本発明の実施の形態２にかかる反射型発光ダイオードの全体構成を示す平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図４】 図４は従来の反射型ＬＥＤの全体構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ 発光素子
３ａ，３ｂ リード
３ｃ 凹状の反射鏡
５ 光透過性材料
６ 光放射面（凸レンズ）
７ｂ，１５ 光透過孔
９，１２ 反射鏡
１０，２０ 反射型発光ダイオード
１３，１４ 遮光部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子が反射鏡を形成するリードにマウントされた光源とそれと対向して設けられた反射鏡を具備する反射型発光ダイオード（以下、「反射型ＬＥＤ」とも略する。）に関するものである。なお、本明細書中ではＬＥＤチップそのものは「発光素子」と呼び、ＬＥＤチップを搭載したパッケージ樹脂またはレンズ系等の光学装置を含む発光体を「光源」と呼び、光源を搭載した発光装置全体を「発光ダイオード」または「ＬＥＤ」と呼ぶこととする。
【０００２】
【従来の技術】
従来の反射型ＬＥＤの一例について、図４を参照して説明する。図４は従来の反射型ＬＥＤの全体構成を示す縦断面図である。図４に示されるように、この反射型ＬＥＤ３０においては、ＧａＡｓ系の発光素子３２に電力を供給する１対のリード３３ａ，３３ｂのうち一方のリード３３ａに発光素子３２がマウントされている。発光素子３２と他方のリード３３ｂはワイヤ３４によってボンディングされており、この発光素子３２の発光面と対向して、直線反射率に優れたアルミ板を凹状にプレスした反射鏡３５が配置されている。そして、発光素子３２、１対のリード３３ａ，３３ｂの一部、ワイヤ３４及び反射鏡３５が、透明エポキシ樹脂３６によって封止されるとともに、発光素子３２の背面側に光放射面３６ａが形成されている。
【０００３】
反射鏡３５の反射面は発光素子３２を焦点とする回転放物面に形成されているために、発光素子３２から発せられ反射鏡３５で反射された光は、全て回転放物面の軸に平行な方向に反射され、光放射面３６ａから外部に放射される。このようにして、外部放射効率の高い反射型ＬＥＤ３０が構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる反射型ＬＥＤ３０においては、高い外部放射効率を確保するためには、反射鏡３５を発光素子３２に対して約２πｓｔｒａｄの立体角をもつものとする必要があった。即ち、発光素子３２の発光面からほぼ水平方向に放射される光をも反射するために、反射鏡３５の端部が発光素子３２の発光面の高さまで達するように反射鏡３５を形成しなければならなかった。このため、反射鏡３５を発光素子３２に接近させて配置しなければならず、反射鏡３５の設計自由度が制約されるという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、反射鏡の端部が発光素子の発光面の高さまで達しなくとも高い外部放射効率が得られるようにすることによって、反射鏡の設計自由度を増すことができる反射型発光ダイオードを提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかる反射型発光ダイオードは、発光素子と、前記発光素子に電力を供給するリードと、前記発光素子の周囲に設けられた前記リード端部に形成された凹状の反射鏡とを具備する光源と、光透過孔を有する遮光部材と、前記光源に対向して設けられ、前記光源からの光を前記遮光部材の光透過孔に集光した後、外部放射する前記光源外の反射鏡を具備するものである。
【０００７】
かかる構成の反射型ＬＥＤにおいては、光源の発光素子の周囲に凹状の反射鏡が設けられているために、発光素子の発光面から発せられた光は水平方向には拡散せず、発光面に垂直な軸から所定範囲内に集中して照射される。このため、光源に対向して設けられた反射鏡は、この発光面に垂直な軸から所定範囲内に照射される光を反射すれば良いので、反射鏡の端部は発光面の高さまで達する必要はなく、反射鏡の設計自由度が増すとともに、光源から離して配置することができる。そして、この反射鏡によって、光源から照射される光をほぼ全て反射して、高い外部放射効率で外部放射することができる。
【０００８】
このようにして、反射鏡の端部が発光素子の発光面の高さまで達しなくとも高い外部放射効率が得られるようにすることによって、反射鏡の設計自由度を増すことができる反射型ＬＥＤとなる。
また、光透過孔を有する遮光部材を有し、前記光源に対向して設けられた反射鏡は、前記光源からの光を前記遮光部材の光透過孔に集光した後、外部放射するものである。
ここで、「光透過孔」は、貫通孔でも良いし、光透過性材料で塞がれた孔であっても良い。
本発明にかかる反射型ＬＥＤは、所謂遮光反射型ＬＥＤである。遮光反射型ＬＥＤとは、遮光部材に設けられた光透過孔の大きさを必要最小限とすることによって、外部からの光が光透過孔を通過して反射鏡で反射されて再び外部に出ることによって光源の点灯時と消灯時のコントラストが低下することを防いだ反射型ＬＥＤである。このため、必要最小限の大きさとされた光透過孔に光源からの光を反射集光して効率良く通過させるために、反射鏡の反射面の形状を、光源と複数の光透過孔とを各焦点とする複数の回転楕円面の一部の集合体や、光源と光透過孔とを焦点とする楕円の一部を中心軸周りに回転させた形状等の、特殊な形状とする必要がある。
しかし、本発明の反射型ＬＥＤにおいては、発光素子の周囲に凹状の反射鏡を設けることによって、光源と対向して設けられた反射鏡の設計自由度が増しているため、外部放射効率の高い遮光反射型ＬＥＤとすることができる。さらに、本発明の反射型ＬＥＤにおいては、反射鏡を光源から離して設けることができるため、光源と光透過孔との位置関係を変えずに光透過孔から放射される光の指向性を高めることができる。これによって、外部の２次光学系での制御が容易になり、様々な応用が可能な遮光反射型ＬＥＤとなる。
このようにして、遮光反射型ＬＥＤとしても外部放射効率が高く、また光透過孔から放射される光の指向性を高めることができる反射型ＬＥＤとなる。
【０００９】
請求項２の発明にかかる反射型発光ダイオードは、請求項１の構成において、前記光源に対向して設けられた反射鏡は、前記光源に対し、１．６５πｓｔｒａｄ以下の立体角を有するものである。
【００１０】
前述の如く、光源の発光素子の周囲に凹状の反射鏡が設けられているために、発光素子の発光面から発せられた光は水平方向には拡散せず、発光面に垂直な軸から約８０度の範囲内に集中して照射される。このため、光源に対向して設けられた反射鏡は、この発光面に垂直な軸から約８０度の範囲内に照射される光を反射すれば良い。この約８０度の範囲は、立体角にすると約１．６５πｓｔｒａｄであるので、反射鏡は１．６５πｓｔｒａｄ以下の立体角を有するもので良い。これによって、反射鏡の端部は発光面の高さまで達する必要はなく、反射鏡の設計自由度が増すとともに、光源から離して配置することができる。そして、この反射鏡によって、光源から照射される光をほぼ全て反射して、高い外部放射効率で外部放射することができる。
【００１１】
このようにして、反射鏡の端部が発光素子の発光面の高さまで達しなくとも高い外部放射効率が得られるようにすることによって、反射鏡の設計自由度を増すことができる反射型ＬＥＤとなる。
【００１２】
請求項３の発明にかかる反射型発光ダイオードは、請求項１または請求項２の構成において、前記光源には、前記発光素子、前記リードの一部、前記凹状の反射鏡を封止するとともに、前記発光素子の発光面側に光放射面を形成する光透過性材料を具備するものである。
【００１３】
かかる構成の反射型ＬＥＤにおいては、発光素子が光透過性材料で封止されていることによって発光素子から発せられる光量が封止されていない場合の約２倍になる。これによって、光源ひいては反射型ＬＥＤの光度が大幅に増加する。そして、発光素子の発光面側に光放射面が形成されていることによって、発光素子の周囲に設けられた凹状の反射鏡によって照射範囲が制限される発光素子から発せられる光をさらに制御して照射範囲を制限することができる。これによって、光源と対向して設けられた反射鏡の設計自由度をさらに増すことができる。
【００１４】
このようにして、光度が大幅に増加するとともに反射鏡の設計自由度をさらに増すことができる反射型ＬＥＤとなる。
【００１５】
請求項４の発明にかかる反射型発光ダイオードは、請求項３の構成において、前記光放射面は凸レンズであるものである。
【００１６】
かかる構成の反射型ＬＥＤにおいては、発光素子の発光面側に凸レンズが形成されていることによって、凹状の反射鏡によって照射範囲が制限される発光素子から発せられる光をさらに集光して照射範囲をより狭めることができる。これによって、光源と対向して設けられた反射鏡の端部を発光素子の発光面からさらに離すことができるので、反射鏡の設計自由度をさらに増すことができる。
【００１７】
このようにして、光源から照射される光の範囲をさらに狭めることによって反射鏡の設計自由度をさらに増すことができる反射型ＬＥＤとなる。
【００１８】
請求項５の発明にかかる反射型発光ダイオードは、請求項３または請求項４の構成において、前記光放射面は楕円体凸レンズの頂き部分を平面にカットした形状であるものである。
【００１９】
これによって、凹状の反射鏡によって照射範囲が発光面に垂直な軸から所定範囲内に制限される発光素子から発せられる光のうち、発光面に垂直な軸の周囲の中心部分の光がそのまままっすぐ照射されず、外側方向に屈折して斜め方向に照射される。したがって、光源と対向して配置された反射鏡の中央部分には殆ど光が当たらないことになるが、この反射鏡の中央部分で反射された光は対向する光源で遮られて外部には出ないので、この反射鏡の中央部分に当たる無駄な光が殆どなくなることによって発光素子から発せられる光がより有効に反射されて、外部放射効率がさらに向上することになる。また、この構成で全体を小型化しても反射鏡の中央部分には殆ど光が当たらないことから高い外部放射効率を維持することができるため、小型化も可能となる。
【００２０】
このようにして、反射鏡の設計自由度を増すことができるとともに外部放射効率がさらに向上し、小型化も可能な反射型ＬＥＤとなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２７】
実施の形態１
まず、本発明の実施の形態１について、図１及び図２を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードの光源の構成を示す縦断面図、（ｂ）は光源の構成を示す底面図である。図２（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードの全体構成を示す平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【００２２】
図１（ａ），（ｂ）に示されるように、本実施の形態１の反射型ＬＥＤの光源１は、発光素子２に電力を供給する１対のリード３ａ，３ｂのうち、一方のリード３ａに凹状の反射鏡３ｃを設けて、この凹状の反射鏡３ｃの底面に発光素子２が銀ペーストでマウントされている。発光素子２の表面の電極と１対のリード３ａ，３ｂのうち他方のリード３ｂとがワイヤ４でボンディングされている。そして、発光素子２、１対のリード３ａ，３ｂの一部、凹状の反射鏡３ｃ及びワイヤ４が光透過性材料としての透明エポキシ樹脂５で封止されて、発光素子２の発光面側に光放射面（凸レンズ）６が形成されている。この凸レンズ６は、下半分が楕円体の頂き部分を平面にカットした形状を有している。さらに、透明エポキシ樹脂５の外部において、１対のリード３ａ，３ｂは略垂直に２度折り曲げられて基板に実装可能になっている。
【００２３】
かかる構成を有する光源１においては、凹状の反射鏡３ｃの底面に発光素子２がマウントされているために発光素子２の発光面から水平方向に出る光も反射鏡３ｃで反射されて、発光素子２から出る光は発光面に垂直な軸から約８０度の範囲内に集中して照射される。また、光源１を封止している凸レンズ６は、楕円体の頂き部分を平面にカットした形状を有しているため、発光素子２の発光面に垂直な中心軸周りに出射される光は、この平面で外側に屈折して放射される結果、光源１の真下に当たる部分には殆ど光が放射されないことになる。さらに、発光素子２が光透過性材料としての透明エポキシ樹脂５で封止されているために、発光素子２から放射される光量は、封止されていない場合の約２倍になり、光源１の光度も大きくなる。
【００２４】
このような特性を有する光源１が、図２（ａ），（ｂ）に示されるように、実装基板７に穿設された円形の光透過孔７ｂの中心部に突出して設けられた実装部７ａの下面にハンダ付けで実装される。そして、実装基板７から離れた位置に、ポリカーボネート樹脂の凹状の表面にアルミニウム蒸着を施すことにより反射鏡９を形成した反射基板８が配置されている。このようにして、本実施の形態１の反射型ＬＥＤ１０が構成されている。
【００２５】
反射鏡９は、光源１を焦点とする回転放物面に形成されており、反射鏡９の端部は発光素子２の発光面に垂直な軸から所定範囲内に集中して照射される光を全て反射する高さ（光源１に対し約１．６５πｓｔｒａｄの立体角）に設定されている。また、光源１からは真下には殆ど光が照射されないため、反射鏡９の中央部の反射された光が光源１で遮られる部分には、殆ど光が照射されない。この結果、光源１から照射された光は全て反射鏡９で反射されて、回転放物面の回転軸に平行な方向に、即ち真上に向かって光透過孔７ｂを通って殆ど全ての光が外部放射される。これによって、反射型ＬＥＤ１０は非常に高い外部放射効率が得られる反射型ＬＥＤとなる。
【００２６】
そして、この構成のまま全体を小さくしても光源１の真下にあたる部分には殆ど光が放射されないので非常に高い外部放射効率が維持されるため、より小型化することが可能な反射型ＬＥＤとなる。また、発光素子２の光は発光面に垂直な軸から所定範囲内に集中して照射されるため、反射鏡９の端部は発光素子２の発光面の高さまで近づける必要がなく、反射鏡９を発光素子２及び実装基板７から離して設けることができる。これによって、反射鏡９の設計自由度が増して、種々の対応が可能となる。
【００２７】
本実施の形態１においては、光源１の凹状の反射鏡３ｃは発光素子２から出る光は、発光面に垂直な軸から約８０度の範囲内に集中して照射されるものとして説明したが、９０度範囲内に照射されるものとした場合でも、発光素子２の側面から発光素子２の背面方向へ放射される光を反射鏡９へ照射できる効果がある。さらに照射範囲角を狭めると反射鏡９の自由度が高まり、約７０度範囲（光源１に対して約１．３πｓｔｒａｄの立体角）内としても十分効果がある。
【００２８】
実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について、図３を参照して説明する。図３（ａ）は本発明の実施の形態２にかかる反射型発光ダイオードの全体構成を示す平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【００２９】
図３（ａ），（ｂ）に示されるように、本実施の形態２の反射型ＬＥＤ２０は、遮光反射型ＬＥＤである。即ち、実施の形態１と同様の光源１が実装された実装基板１３の上には黒色の遮光板１４が重ねられ、これらの実装基板１３及び遮光板１４からなる遮光部材に穿設された光透過孔１５は幅が狭く、図３（ａ）に示されるように上から見ると光源１を中心としてほぼ円形の、Ｃ字型の形状を有している。光源１と対向して、実装基板１３及び遮光板１４から離れた位置には、ポリカーボネート樹脂の凹状面にアルミニウム１２の蒸着を施すことにより反射鏡１２を形成した反射基板１１が配置されている。このようにして、本実施の形態２の反射型ＬＥＤ２０が構成されている。
【００３０】
反射鏡１２の反射面は、光源１と光透過孔１５とを焦点とする楕円の一部を光源１の中心軸周りに回転させた形状を有している。したがって、光源１から出て反射鏡１２の反射面で反射された光は、全て光透過孔１５に集光されて光透過孔１５を通過して外部放射されることになる。これによって、本実施の形態２の反射型ＬＥＤ２０は、非常に外部放射効率の高い遮光反射型ＬＥＤとなる。また、光源１の消灯時に光透過孔１５を通過して外部から入ってきた光は、反射鏡１２で反射されて全て光源１に達して吸収されるので、点灯時と消灯時のコントラストの高い遮光反射型ＬＥＤとなる。
【００３１】
さらに、光源１の発光素子２から出る光は発光面に垂直な軸から約８０度の範囲（光源１に対し約１．６５πｓｔｒａｄの立体角）内に集中して照射されるため、反射鏡１２を光源１から離して設けることができる。遮光反射型ＬＥＤでは、反射光を光透過孔１５を通して外部放射する必要があるため、指向角を狭くするためには、反射鏡１２に対する光透過孔１５を離して設ける必要があるが、これによれば光源１と光透過孔１５との位置関係を変えずに光透過孔１５から放射される光の指向性を高めることができる。さらに、光透過孔１５に光学系を備え、配光調整が可能であるが、この場合、指向性が高い光の方が制御が容易である。これによって、本実施の形態２の反射型ＬＥＤ２０は、様々な応用が可能な遮光反射型ＬＥＤとなる。
【００３２】
本実施の形態２においては、反射鏡１２を光源１から離して設けるとした場合について説明したが、光源１に対し２πｓｔｒａｄの立体角を有したものでも良い。光源１の発光素子２から出る光は、発光面に垂直な軸から約８０度の範囲内に集中して照射される（反射鏡周囲部には照射されない）ため、光透過孔１５から放射される光の指向性を高めることができる。
【００３３】
また、光透過孔１５を光源１を中心とするほぼ円形の形状として、反射鏡１２の反射面を光源１と光透過孔１５とを焦点とする楕円の一部を光源１の中心軸周りに回転させた形状とした場合について説明したが、遮光反射型ＬＥＤとしては、その他にも種々の構成が可能である。例えば、光透過孔を光源を中心とする正六角形の各頂点に位置する６個の孔として、反射鏡の反射面を光源と６個の光透過孔とを各焦点とする６個の回転楕円面の一部の集合体とする構成としても良い。
【００３４】
上記各実施の形態においては、発光素子及びリードの一部等を光透過性材料としての透明エポキシ樹脂で封止した場合について説明したが、発光素子の周囲に凹状の反射鏡さえ設ければ、必ずしも樹脂封止しなくても良い。また、発光素子をマウントするリードは金属リードフレームによるものに限らず、ガラスエポキシ回路基板等の上に形成された回路パターンでも良い。また、透明エポキシ樹脂により形成される光放射面を凸レンズとした場合について説明したが、光放射面としては、平坦面、発光素子を原点とする半球面を始めとして他にも種々の形状とすることができる。
【００３５】
さらに、上記各実施の形態においては、封止材料としての光透過性材料として透明エポキシ樹脂を使用した例について説明したが、その他にも透明シリコン樹脂を始めとして、硬化前の流動性、充填性、硬化後の透明性、強度等の条件を満たすものであれば、どのような光透過性材料を用いても良い。
【００３６】
また、上記各実施の形態においては、光透過孔７ｂ，１５を貫通孔とした場合について説明したが、透明エポキシ樹脂等の光透過性材料で塞がれた孔とすることもできる。
【００３７】
反射型発光ダイオードのその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、上記各実施の形態に限定されるものではない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかる反射型発光ダイオードは、発光素子と、前記発光素子に電力を供給するリードと、前記発光素子の周囲に設けられた前記リード端部に形成された凹状の反射鏡とを具備する光源と、光透過孔を有する遮光部材と、前記光源に対向して設けられ、前記光源からの光を前記遮光部材の光透過孔に集光した後、外部放射する前記光源外の反射鏡を具備するものである。
【００３９】
かかる構成の反射型ＬＥＤにおいては、光源の発光素子の周囲に凹状の反射鏡が設けられているために、発光素子の発光面から発せられた光は水平方向には拡散せず、発光面に垂直な軸から所定範囲内に集中して照射される。このため、光源に対向して設けられた反射鏡は、この発光面に垂直な軸から所定範囲内に照射される光を反射すれば良いので、反射鏡の端部は発光面の高さまで達する必要はなく、反射鏡の設計自由度が増すとともに、光源から離して配置することができる。そして、この反射鏡によって、光源から照射される光をほぼ全て反射して、高い外部放射効率で外部放射することができる。
【００４０】
更に、光透過孔を有する遮光部材を具備するとともに、前記光源に対向して設けられた反射鏡は、前記光源からの光を前記遮光部材の光透過孔に集光した後、外部放射するものであり、所謂、遮光反射型ＬＥＤである。遮光反射型ＬＥＤとは、遮光部材に設けられた 光透過孔の大きさを必要最小限とすることによって、外部からの光が光透過孔を通過して反射鏡で反射されて再び外部に出ることによって光源の点灯時と消灯時のコントラストが低下することを防いだ反射型ＬＥＤである。
このため、通常は、必要最小限の大きさとされた光透過孔に光源からの光を反射集光して効率良く通過させるために、反射鏡の反射面の形状を、光源と複数の光透過孔とを各焦点とする複数の回転楕円面の一部の集合体や、光源と光透過孔とを焦点とする楕円の一部を中心軸周りに回転させた形状等の、特殊な形状とする必要がある。しかし、本発明の反射型ＬＥＤにおいては、発光素子の周囲に凹状の反射鏡を設けることによって、光源と対向して設けられた反射鏡の設計自由度が増しているため、外部放射効率の高い遮光反射型ＬＥＤとすることができる。さらに、本発明の反射型ＬＥＤにおいては、反射鏡を光源から離して設けることができるため、光源と光透過孔との位置関係を変えずに光透過孔から放射される光の指向性を高めることができる。これによって、外部の２次光学系での制御が容易になり、様々な応用が可能となる。
このようにして、遮光反射型ＬＥＤとしても外部放射効率が高く、また光透過孔から放射される光の指向性を高めることができる。また、反射鏡の端部が発光素子の発光面の高さまで達しなくとも高い外部放射効率が得られるようにすることによって、反射鏡の設計自由度を増すことができる反射型ＬＥＤとなる。
【００４１】
請求項２の発明にかかる反射型発光ダイオードは、請求項１の構成において、前記光源に対向して設けられた反射鏡は、前記光源に対し、１．６５πｓｔｒａｄ以下の立体角を有するものである。
【００４２】
前述の如く、光源の発光素子の周囲に凹状の反射鏡が設けられているために、発光素子の発光面から発せられた光は水平方向には拡散せず、発光面に垂直な軸から約８０度の範囲内に集中して照射される。このため、光源に対向して設けられた反射鏡は、この発光面に垂直な軸から約８０度の範囲内に照射される光を反射すれば良い。この約８０度の範囲は、立体角にすると約１．６５πｓｔｒａｄであるので、反射鏡は１．６５πｓｔｒａｄ以下の立体角を有するもので良い。これによって、請求項１に記載の効果に加えて、反射鏡の端部は発光面の高さまで達する必要はなく、反射鏡の設計自由度が増すとともに、光源から離して配置することができる。そして、この反射鏡によって、光源から照射される光をほぼ全て反射して、高い外部放射効率で外部放射することができる。
【００４３】
このようにして、反射鏡の端部が発光素子の発光面の高さまで達しなくとも高い外部放射効率が得られるようにすることによって、反射鏡の設計自由度を増すことができる反射型ＬＥＤとなる。
【００４４】
請求項３の発明にかかる反射型発光ダイオードは、請求項１または請求項２の構成において、前記光源には、前記発光素子、前記リードの一部、前記凹状の反射鏡を封止するとともに、前記発光素子の発光面側に光放射面を形成する光透過性材料を具備するものである。
【００４５】
かかる構成の反射型ＬＥＤにおいては、請求項１または請求項２に記載の効果に加えて、発光素子が光透過性材料で封止されていることによって発光素子から発せられる光量が封止されていない場合の約２倍になる。これによって、光源ひいては反射型ＬＥＤの光度が大幅に増加する。そして、発光素子の発光面側に光放射面が形成されていることによって、発光素子の周囲に設けられた凹状の反射鏡によって照射範囲が制限される発光素子から発せられる光をさらに制御して照射範囲を制限することができる。これによって、光源と対向して設けられた反射鏡の設計自由度をさらに増すことができる。
【００４６】
このようにして、光度が大幅に増加するとともに反射鏡の設計自由度をさらに増すことができる反射型ＬＥＤとなる。
【００４７】
請求項４の発明にかかる反射型発光ダイオードは、請求項３の構成において、前記光放射面は凸レンズであるものである。
【００４８】
かかる構成の反射型ＬＥＤにおいては、発光素子の発光面側に凸レンズが形成されていることによって、請求項３に記載の効果に加えて、凹状の反射鏡によって照射範囲が制限される発光素子から発せられる光をさらに集光して照射範囲をより狭めることができる。これによって、光源と対向して設けられた反射鏡の端部を発光素子の発光面からさらに離すことができるので、反射鏡の設計自由度をさらに増すことができる。
【００４９】
このようにして、光源から照射される光の範囲をさらに狭めることによって反射鏡の設計自由度をさらに増すことができる反射型ＬＥＤとなる。
【００５０】
請求項５の発明にかかる反射型発光ダイオードは、請求項３または請求項４の構成において、前記光放射面は楕円体凸レンズの頂き部分を平面にカットした形状であるものである。
【００５１】
これによって、請求項３または請求項４に記載の効果に加えて、凹状の反射鏡によって照射範囲が発光面に垂直な軸から所定範囲内に制限される発光素子から発せられる光のうち、発光面に垂直な軸の周囲の中心部分の光がそのまままっすぐ照射されず、外側方向に屈折して斜め方向に照射される。したがって、光源と対向して配置された反射鏡の中央部分には殆ど光が当たらないことになるが、この反射鏡の中央部分で反射された光は対向する光源で遮られて外部には出ないので、この反射鏡の中央部分に当たる無駄な光が殆どなくなることによって発光素子から発せられる光がより有効に反射されて、外部放射効率がさらに向上することになる。また、この構成で全体を小型化しても反射鏡の中央部分には殆ど光が当たらないことから高い外部放射効率を維持することができるため、小型化も可能となる。
【００５２】
このようにして、反射鏡の設計自由度を増すことができるとともに外部放射効率がさらに向上し、小型化も可能な反射型ＬＥＤとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードの光源の構成を示す縦断面図、（ｂ）は光源の構成を示す底面図である。
【図２】 図２（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダイオードの全体構成を示す平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図３】 図３（ａ）は本発明の実施の形態２にかかる反射型発光ダイオードの全体構成を示す平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図４】 図４は従来の反射型ＬＥＤの全体構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ 発光素子
３ａ，３ｂ リード
３ｃ 凹状の反射鏡
５ 光透過性材料
６ 光放射面（凸レンズ）
７ｂ，１５ 光透過孔
９，１２ 反射鏡
１０，２０ 反射型発光ダイオード
１３，１４ 遮光部材
Claims (5)
- 発光素子と、前記発光素子に電力を供給するリードと、前記発光素子の周囲に設けられた前記リード端部に形成された凹状の反射鏡とを具備する光源と、
光透過孔を有する遮光部材と、
前記光源に対向して設けられ、前記光源からの光を前記遮光部材の光透過孔に集光した後、外部放射する前記光源外の反射鏡と
を具備することを特徴とする反射型発光ダイオード。 - 前記光源に対向して設けられた反射鏡は、前記光源に対し、１．６５πｓｔｒａｄ以下の立体角を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の反射型発光ダイオード。
- 前記光源には、前記発光素子、前記リードの一部、前記凹状の反射鏡を封止するとともに、前記発光素子の発光面側に光放射面を形成する光透過性材料を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射型発光ダイオード。
- 前記光放射面は凸レンズであることを特徴とする請求項３に記載の反射型発光ダイオード。
- 前記光放射面は楕円体凸レンズの頂き部分を平面にカットした形状であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の反射型発光ダイオード。
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