JP3891400B2 - 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】
この発明は、表面実装型等の発光ダイオードに関し、特に反射部材を備えた発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の発光ダイオードとしては、例えば図１１に示したものが知られている（特願平１０−２４２５２６号に開示）。図１１において、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図を示す。この発光ダイオードは、表面実装型の発光ダイオードを示したものであり、図１１に示すようにガラスエポキシなどからなる基板１０１の上面にカソード電極パターン１０２とアノード電極パターン１０３が形成されている。これらの電極パターンは両側面及び四隅に形成されたスルーホール１０４を含めて裏面側まで延び、図１１に示すようにそれぞれの裏面電極パターン１０２ａ、１０３ａを形成している。
【０００３】
カソード電極パターン１０２に発光ダイオード素子１０５がダイボンド固着されている。また、この発光ダイオード素子１０５を円の中心にしてその周囲を取り囲むように、円筒状の反射部材１０６が配置されている。この反射部材１０６の内周面１０７はすりばち状に傾斜しており、発光ダイオード素子１０５から側面方向に出た光１０８が内周面１０７に反射して上方向に向かうようになっている。上記発光ダイオード素子１０５とアノード電極パターン１０３との間は、前記反射部材１０６を跨いでボンデイングワイヤ１０９によって接続されている。そして、これら発光ダイオード素子１０５、反射部材１０６及びボンデイングワイヤ１０９を透光性樹脂１１０によって封止している。
【０００４】
この透光性樹脂１１０は、半球形状のレンズ部１１０ｂを有し、レンズ部１１０ｂが上記内周面１０７に反射して上方向に向かう光１０８ｂを集光する。図１２に示す１１６は上記の反射部材１０６の変形例でありその内周面１１７は放物面に近い球面状の窪みをなしている。反射部材として、前記反射部材１１６を用いた場合は、発光ダイオード素子１０５から側面方向に出た光１０８がその内周面１１７に反射して上方向に向かうとき、反射光が垂直で平行となり、レンズ部１１０ｂにおける集光性が更に向上する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような反射部材を備えた従来の表面実装型の発光ダイオードは発光ダイオード素子（１０５）から出た光の拡散を防ぎ、その光を比較的狭い範囲に集光するという点に関しては効果を有する。しかし、かかる従来の発光ダイオードも、その照明の目的によっては、以下に述べるような問題を有する。すなわち、スキャナーの照明に用いる場合、又はパネルのバックライトとして用いられるエッジライト方式の面状光源の発光源として発光ダイオードを用いる場合には、断面が線状又は線状に近い光束を発する発光ダイオードが望ましい。しかるに、上記の従来の発光ダイオードは、前記レンズ部１１０ｂを用いる場合も用いない場合も、反射部材の内周面（１０７、１１７）が垂直軸回りの回転体となっているため、反射後の光の光束の断面形状は略円形となり、長方形又は楕円のような、線形に近づけた光束の断面形状を得ることは困難であった。
【０００６】
本発明は、反射部材を備えた従来の表面実装型等の発光ダイオードにおける上記した問題点を改善することを課題とする。そして本発明は反射部材を備えた表面実装型等の発光ダイオードにおいて、かかる課題を解決し、外部に出射する光の光束の断面が目的に応じた縦横比の線状の断面となるような発光ダイオードを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためにその第１の手段として本発明は、台座の上に１個の発光ダイオード素子および該発光ダイオード素子を取り囲む反射部材を搭載するとともに、この発光ダイオード素子の電極を前記台座又は反射部材に設けた端子に直接に又はボンデイングワイヤを介して接続し、発光ダイオード素子及び必要なボンデイングワイヤを透光性樹脂によって封止してなる発光ダイオードにおいて、前記反射部材の内面が略放物面よりなる反射面を有し、その反射面は直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸に関し、ＸＺ面での放物線の焦点Ｐ１の共通の原点Ｐ０からの距離ｐ１と、ＹＺ面での放物線の焦点Ｐ２の共通の原点Ｐ０からの距離ｐ２とが、ｐ１＜ｐ２の関係にあるように反射面を構成し、共通の原点Ｐ０からの距離ｐｍがｐ１とｐ２の中間すなわちｐ１＜ｐｍ＜ｐ２である位置において台座に発光ダイオード素子を固定することにより、発光ダイオード素子の発光の反射面による反射光をＸＺ面においてはＺ軸に近づくように集光し、ＹＺ面においてはＺ軸から離れるように発散することを特徴とする。
【０００８】
上記の課題を解決するためにその第２の手段として本発明は、Ｚ軸周りの回転角に応じて、焦点の原点からの距離ｐが徐々にｐ１からｐ２となる放物線を有する略放物面よりなる反射面を有することを特徴とする。
【０００９】
上記の課題を解決するためにその第２の手段として本発明は、台座の上に１個の発光ダイオード素子および該発光ダイオード素子を取り囲む反射部材を搭載するとともに、この発光ダイオード素子の電極を前記台座又は反射部材に設けた端子に直接に又はボンデイングワイヤを介して接続し、発光ダイオード素子及び必要なボンデイングワイヤを透光性樹脂によって封止してなる発光ダイオードにおいて、前記反射部材の内面が略放物面よりなる反射面を有し、その反射面は直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸に関し、ＸＺ面での放物線Ｓ１１の原点の位置よりもＹＺ面での放物線Ｓ１２の原点の位置をＺ方向において下方にずらせて反射面を構成し、ＸＺ面での放物線Ｓ１１の焦点Ｐ１と原点の中間の位置において、台座に発光ダイオード素子を固定することにより、発光ダイオード素子の発光の反射面による反射光をＸＺ面においてはＺ軸に近づくように集光し、ＹＺ面においてはＺ軸から離れるように発散することを特徴とする。
【００１０】
上記の課題を解決するためにその第４の手段として本発明は、前記第３の手段において、
前記反射部材の内面の反射面のＺ軸を含む断面の放物線の焦点距離は、その断面のZ軸の回りの回転に応じて変化することを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を解決するためにその第５の手段として本発明は、前記第４の手段において、前記反射部材の反射面の平面形状は略楕円又は略長方形であることを特徴とする。
【００１２】
上記の課題を解決するためにその第６の手段として本発明は、前記第４の手段において、前記反射部材の反射面の平面形状は略長方形であり、中央より４隅に向かう稜線を有し、その反射面は反射面のZ軸を含む断面の放物線の焦点距離が、その断面のＺ軸回りの回転に応じて、前記Ｘ方向の断面の放物線の焦点距離を超えることとなる反射面の領域を有し、その領域は前記稜線を含むことを特徴とする。
【００１３】
上記の課題を解決するためにその第７の手段として本発明は、前記第３の手段において、前記反射部材の内面の反射面は第１の焦点距離を有する第１の放物面領域と、第２の焦点距離を有する第２の放物面領域とにより構成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を解決するためにその第８の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第７の手段のいずれかにおいて、前記反射部材の内面の反射面のＺ軸を含む、Ｘ方向の断面の放物線の焦点とＹ方向の断面の放物線の焦点の位置のズレは前記発光ダイオード素子のＺ方向の厚味より小であることを特徴とする。
【００１５】
上記の課題を解決するためにその第９の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第８の手段のいずれかにおいて、前記反射部材の反射面は光沢Ａｇメッキで覆われていることを特徴とする。
【００１６】
上記の課題を解決するためにその第１０の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第９の手段のいずれかにおいて、前記発光ダイオード素子のアノード電極及びカソード電極の少なくとも一方は前記反射部材の反射面以外の部分に設けた端子を２次側として、ワイヤーボンデイングによりその端子に接続されることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明に係る発光ダイオードの実施の形態を詳細に説明する。先ず、本発明の第１実施形態に係る表面実装型発光ダイオードに関する説明をするのであるが。これに先立ち本第１実施形態に利用する放物面の反射のその原理を、図１を用いて説明する。図１はXYZの直交座標系における放物線による反射の状態を示す図であり、（ａ）はXZ平面、（ｂ）はYZ平面を示す。（ａ）において、放物線S1は X2＝４ｐZ＝４・ｐ１・Z で表される。ここで原点P0から放物線S1の焦点P1までの焦点距離ｐは ｐ＝ｐ１ となっている。ここで、焦点P1からの発光が放物線S1で反射されると実線で示すようにZ軸に平行な光線となるが、焦点P１よりも若干原点P0に近い点Pｍから発した光は放物線S1で反射されると、点線で示すようにZ軸から遠ざかる方向（開いた方向）の光線となる。次に（ｂ）においては放物線S2は Y2＝４・ｐ２・Z で表される。ここでｐ２は原点P0から放物線S２の焦点P２までの焦点距離であり、（ａ）における前記ｐ１に対してｐ２＜ｐ１ となっており、これに伴い放物線S２の反射曲率（曲率半径の逆数）は放物線S１より大となっている。（ｂ）において、焦点P２からの発光が放物線S２で反射されると実線で示すようにZ軸に平行な光線となるが、原点P0からみて焦点P２よりも若干遠い点Pｍから発した光は放物線S２1で反射されると、点線で示すようにZ軸に近よる方向（閉じた方向）の光線となる。
【００１８】
このようにして、XZ面において放物線S1をなし、YZ面において放物線S2をなす反射部材において、Pmの位置を前記P１とP２の間の位置とし（すなわち原点P0とPmとの距離ｐｍを ｐ１＜ｐｍ＜ｐ２ とし）、ｐｍの位置に発光体を配置すれば、反射部材のX断面における反射光はZ軸に対し開いた方向となり、Y断面における反射光はZ軸に対し閉じた方向となる。
【００１９】
以下に、上記の原理を利用した、本発明の第１実施形態に係る発光ダイオードを図面を用いて具体的に説明する。図２はその発光ダイオードに係る構造等を示す図であり、直交するXYZ軸に対し（ａ）はZ方向上面図、（ｂ）はX断面図、（ｃ）はY断面図である。図２において１は発光ダイオード素子、２はガラスエポキシなどからなる台座、３および４はそれぞれ台座２上面から下面にかけて設けられたカソード電極パターンおよびアノード電極パターンである。５は樹脂材等よりなる反射部材であり、外側は略直方体、内側は略すり鉢状となっており、略放物面よりなる反射面５ａおよび段部５ｂおよび下方開放口５ｃを有している。ここで反射面５ａの表面は光沢Agメッキで覆われている。前記反射部材５の段部５ｂから反射部材５の上面部、側面部を経てその下面部にまでカソード導通パターン６およびアノード導通パターン７が形成されている。
【００２０】
反射部材５を前記段部５ｂを上にして台座２の上面に載置し、台座２に設けた前記カソード電極パター３が反射部材５のカソード導通パターン６と重なり、アノード電極パターン４がアノード導通パターン７と重なる位置において、図示しない絶縁性接着剤もしくは導電性接着剤によりこれらを接着することにより、台座２に反射部材５を固定する。発光ダイオード素子１を台座２上に接着し、そのカソード１ｋを反射部材５の段部５ｂに設けられたカソード導通パターンの端子部６ｂにボンデイングワイヤ８を介して接続する。アノード１ａを反射部材５の段部５ｂに設けられたアノード導通パターン７の端子部７ｂにボンデイングワイヤ８を介して接続する。この際、前記段部５ｂに設けた端子部６ｂ、７ｂがワイヤーボンデイングの２次側となる。ワイヤーボンデイングの終了後、発光ダイオード素子１およびボンデイングワイヤ８を被覆するようにして反射部材５の内側の凹部に透光性樹脂を充填することにより封止部材９を形成する。このようにして、表面実装型の発光ダイオード１０が構成される。
【００２１】
ここで、発光ダイオード１０の長手方向に沿ったX断面においては、図２（ｂ）に示すように、反射部材５の前記反射面５ａの断面はP1を焦点とする放物線S1となっている（図１（ａ）参照）。発光ダイオード１０の長手方向に直交するY断面においては、図２（ｃ）に示すように、反射部材５の前記反射面５ａの断面はP２を焦点とする放物線S２となっている（図１（ｂ）参照）。ここで、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、反射面５ａの前記座標原点P0の近傍の部分（点線で示される底部）は切り取られた状態にあり、実際には存在しない。すなわち、発光ダイオード素子１は台座２の上面に固着されるのであるが、その発光ダイオード素子１の反射部材５に対する位置は、すでに説明した図１（ａ）、（ｂ）におけるPmに相当する位置にあり、すでに説明したように、原点P0との距離ｐｍが前記焦点P1とP2の中間にある位置、すなわちｐ１＜ｐｍ＜ｐ２となる位置に固定される。逆に言えば、このような関係が成り立つように、反射部材５の下部（点線に相当する部分）が切り取られた形状をなしている。
【００２２】
上記した発光ダイオード１０の構成において、発光ダイオード１０が図示しないマザーボードに実装され、マザーボードに設けられた電源より、カソード電極パターン３、アノード電極パターン、ボンデイングワイヤー等を介して発光ダイオード素子１に所定の電流が流されると、発光ダイオード素子１が発光する。この発光により生ずる光は図２（ｂ）に示すX断面においては、反射面５ａの放物線物S1に反射され、すでに説明した原理により（図１（ａ）参照）実線の矢印で示すように、Z軸に対し平行よりも開いた方向に出射する。
【００２３】
次に、図２（ｃ）に示すY断面においては、反射面５ａの放物線物S２に反射され、すでに説明した原理により（図１（ｂ）参照）、実線の矢印で示すように、Z軸に対し平行よりも閉じた方向に出射する。このような反射面の性質により、発光ダイオード１から出光し反射面５ａで反射された光の光束の断面１２は図２（ｄ）に示すように、X方向に長くY方向に短い略楕円又は長方形に近い断面となる。このようにして、本第１実施形態によれば、線状の光束を出射する線状光源としての発光ダイオードを実現することができる。なお、本第１実施形態においては図３（ｂ）の線図Aに示すように図３（ａ）に示す座標のZ軸周りの回転角θに応じ、焦点の原点からの距離ｐが徐々に変化してｐ１（図２（ｂ）の放物腺S1の焦点P1に対応）からｐ２（図２（ｃ）の放物線S2の焦点P2に対応）となり、例えばθ＝４５oのときは焦点距離ｐはｐ１とｐ２の中間的な値となっている。
【００２４】
以下に本発明の第２実施形態につき図面を用いて説明する。図４は本第２実施形態に係る発光ダイオードの反射部材１５の形状を示す図である。図４の（ａ）は反射部材１５の上面図、（ｂ）はその斜視図である。図４に示すように、反射部材１５の外形の形状は長方形であるが内側の反射面の形状は若干複雑であり、反射面は図１に示した焦点P1に対応する放物面よりなる第１の放物面領域１５ａ１と、図１に示した焦点P２に対応する第２の放面領域１５ａ２とよりなり、X軸に近い領域は第１の放物面領域１５ａ１、Y軸に近い領域は第２の放物面領域１５ａ２となっている。第１の放物面領域１５ａ１と第２の放物面領域１５ａ２の境界には段差部１６ある。すなわち、第２の放物面領域１５ａ２はこの段差部の分だけ、第１の放物面領域１５ａ１よりも中心部に向かって突き出している。ここで１５ｂは段部、１５ｄは上端部である。なお、図４においては、便宜上、反射面におけるAg膜や、導通用の電極パターンの図示は省略してある。
【００２５】
図５は図４に示す反射部材１５を台座２上に取り付け、すでに説明した第１実施形態（図２）と同様にして、形成した発光ダイオード２０の構成を示すものであり、（ａ）はX断面図、（ｂ）はY断面図である。図５（ａ）のX断面の形状、寸法は図２（ｂ）のX断面と同様であり、同様の反射作用をなす。図５（ｂ）のY断面の形状、寸法は図２（ｃ）のY断面と同様であり、同様の反射作用をなす。このような反射作用の結果、本第２実施形態においても、図２（ｄ）に示したものと略同様の断面の線状の光束を出射することができる。なお、本第２実施形態においては図３の線図Bに示すように断面のZ軸周りの回転角θが変化しても焦点の原点からの距離ｐは所定角の範囲では一定であり、例えば略θ＝３５oを境としてｐ１（図５（ａ）の放物線S1の焦点P1に対応）からｐ２（図５（ｂ）の放物線S2の焦点P2に対応）に不連続的に移行する。
【００２６】
以下に本発明の第３実施形態につき図面を用いて説明する。図６は本第３実施形態の原理を示す図である。図６に示すように、X断面における放物線S11の焦点はP1でありその焦点距離（原点P0からの距離）はｐ１である。Y断面における放物線S12は前記X断面における放物線S11をｄ（ｄ＞ｐ１とする。）だけ下方（Z方向）に平行移動させたものであり、その焦点P1の焦点距離はｐ１および曲率も放物線S11に等しくなっている。今、S11の焦点P1と原点P0の間の点PSを発光点とすると、PSから出た光がS11で反射されると、すでに説明した原理により、反射光は図の実線の矢印で示すようにZ軸に対し開いた方向に進む。PSから出た光がS12で反射されると、PSはS12に関してはその焦点P１よりも遠い位置にあるので、すでに説明した原理により、反射光は図の点線の矢印で示すようにZ軸に対し閉じる方向に進む。
【００２７】
図７は図６に示した上記の原理を具体化した発光ダイオード３０の構成を示す図であり、（ａ）はX断面図、（ｂ）はY断面図である。図７において、２５は反射部材２５ｂは段部、２５ａはAｇ膜よりなる反射面である。（ａ）に示すX断面においては、反射面２５ａの放物線S11と発光ダイオード素子１の位置関係は、図６の放物線S11と発光点PSと同様の位置関係にあり、発光ダイオード素子１の発光は反射面２５ａで反射されZ軸に対し開く方向に進行する。（ｂ）に示すY断面においては反射面２５ａの放物線S1２と発光ダイオード素子１の位置関係は、図６の放物線S12と発光点PSと同様の位置関係にあり、発光ダイオード素子１の発光は反射面２５ａで反射されZ軸に対し閉じる方向に進行する。なお、本第３実施形態におけるその他の構成は、図２に示した第１実施形態と同様である。このようにして、本第３実施形態においても、第１実施形態と同様の断面が線状の光束を出射することができる。
【００２８】
以下に本発明の第４実施形態につき図面を用いて説明する。本第４実施形態は上記の第１実施形態（図２参照）の変形例に係るものである。図８は本第４実施形態に係る発光ダイオード４０の構成示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はX断面図、（ｃ）はY断面図である。図８に示すように、本第４実施形態に係る発光ダイオード４０においては図２に示す第１実施形態に係る発光ダイオードのような台座（２）は省かれており、反射部材３５に直接カソード電極パターン６およびアノード電極パターン７が設けられている。そして、反射部材３５の底部３５ｃは平面状をなし、底部３５ｃにおいて、反射面３５ａのX断面の放物線の焦点P1とY断面の放物線の焦点P2の間の位置に発光ダイオード素子１が固着されている。発光ダイオード素子１のアノード１ａおよびカソード１ｋはボンデイングワイヤ８によりそれぞれ、反射部材３５の段部３５ｂに設けたアノード電極パターンの端子部７ｂおよびカソード電極パターンの端子部６ｂに接続されている。他の構成に関しては、第１実施形態と同様である。本第４実施の形態も図２に示した第１実施形態と同様の原理により線状光源として、断面が線形の光束を出射する。更に、台座（２）その他の部材が不要となるので、小型化およびコスト低減に有利となる。
【００２９】
以下に本発明の第５実施形態につき図面を用いて説明する。本第５実施形態はこれまでに説明した第１実施形態〜第４実施形態とその原理及び効果の点で共通の面もあるが、以下に述べるように異なった特徴を有する。図９は本第５実施形態の構成等を示す図であり、直交するXYZ軸に関し、（ａ）はＺ方向上面図、（ｂ）はX断面図、（ｃ）は後述するｒ方向の断面図、（ｄ）はY断面図である。図９において、４５は反射部材、４５ａはAgメッキ層よりなる反射面、４５ｂは反射部材４５の段部、５０は本第５実施形態に係る発光ダイオードである。その他の部材の記号については、図８に示した第４実施形態の場合と同様である。本発明の特徴は反射部材４５の反射面４５ａの形状にある。すなわち、反射面４５ａの平面寸法は図９（ａ）に示すようにX方向に長い長方形をなし、その中央部より４隅に向けて稜線４５ｒを有している。座標に示すｒは稜線４５の１つを通る断面の方向を示す。反射面４５ａのZ軸を含む断面の双曲線の焦点距離は、X軸からの角度θにより変化する。図３（ｃ）の線図Cに示すようにθ＝０oのときは、C1において双曲線の焦点距離ｐは ｐ＝ｐ１ となる。これは図９（ｂ）に示すX断面に対応し、双曲線S1はP1の位置に焦点を有している。（ここで、前記ｐ１は原点P0と焦点P1の距離となる。）発光ダイオード素子１の発光点は焦点P1よりも若干原点P0に近い位置にあり、発光ダイオード素子１の出射光は反射面４５ａで反射されると、反射光はすでに説明した原理により、Z軸から開く方向に進む。
【００３０】
焦点距離ｐはθが０oから増加して行くと、図３（ｃ）に示すようにｐ１よりも増加して行き、略θ＝３０oのときにC3において最大値ｐ３となる。このC3は図９（ｃ）に対応する。ここでｒZ平面は反射部面の稜線４５を通る断面を示す。この場合、断面の双曲線はS3となり、焦点はP3（図３（ｃ）の焦点距離ｐ３に対応）となる。図９（ｃ）に示すように、双曲線S3は図９（ｂ）の双曲線S1に比べて、焦点距離が増加した分、傾斜が緩やかになっている。また、発光ダイオード素子１の発光点は焦点P3からかなり離れて原点P0側に寄った位置にある。よって、発光ダイオード素子１の出射光は反射面４５ａで反射されると、反射光は図９（ｂ）の場合よりも更にZ軸から開く方向に進む。
【００３１】
次に、θが更に増加すると図３（ｃ）のＣに示すように焦点距離ｐはｐ３の状態から減少しはじめ、ｐ１以下となり、略θ＝９０oのときにC２において最小値ｐ２となる。これは、図９（ｄ）のY断面図に対応する。この場合の反射面４５ａの放物線はS2であり、その焦点はP2である。焦点距離がｐ２である焦点P2は、発光ダイオード素子１の発光点よりも原点P0に近い位置にある。よって、すでに説明した原理により、発光ダイオード素子１の出射光は反射面４５ａで反射されると、反射光はZ軸に向かって閉じる方向に進む。この状態からθが更に増加すると図３（ｃ）に示すように、焦点距離ｐは増加に転じ、ｐ１を超えｐ３に達する。このようにして、本第５実施形態においては、図３（ｃ）のハッチングで示す部分Cｈにおいて、焦点距離ｐがＸ断面の焦点距離ｐ１を超える部分が存在する。このため、図９（ａ）に示す稜線４５ｒの近傍であるコーナー部周辺においては断面の放物線の焦点距離が大となり、反射光は図９（ｃ）と同様にZ軸からかなり開いた方向に進行する。よって、図９に示す発光ダイオード５０の出射光のスポット（又は光束の断面）は図９（ｅ）の１２に示すように、そのコーナー部まで十分に光が行きわたり、線状（又は長方形状）で輝度の均一な照明を行うことができる。
【００３２】
以下に本発明の第６実施形態につき図面を用いて説明する。本第６実施形態は上記の第１実施形態の変形例に係るものである。図１０は本第６実施形態に係る発光ダイオード６０の構成示すX断面図である。図１０に示すように、本第６実施形態は図２に示す第１実施形態に比較して、反射部材５に設けたカソード導通パターンが省いてある。そして、発光ダイオード素子１のカソードが台座２に設けられたカソード電極パターン３上にダイボンドにより接合され、発光ダイオード素子のアノード１ａがボンデイングワイヤ８によりアノード導通７の端子部７ｂに接続されている。他の構成に関しては第１実施形態と同様である。本第６実施形態も図１に示した第１実施形態と同様の原理により線状光源として、断面が線形の光束を出射する。そして更に、部品点数を減少するとともに、ワイヤーボンデイングの工数を低減することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば光束の断面が線状である光を出射する発光ダイオードの線状光源を、小型で簡単な構成において実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る発光ダイオードの構成等を示す図である。
【図３】本発明に係る反射部材の放物線の焦点距離の変化を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る発光ダイオードの反射部材の形状を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る発光ダイオードの構成を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る発光ダイオードの作用原理を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る発光ダイオードの構成を示す図である。
【図８】本発明の第４施形態に係る発光ダイオードの構成を示す図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る発光ダイオードの構成を示す図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る発光ダイオードの構成を示す図である。
【図１１】従来の発光ダイオードの構成を示す図である。
【図１２】 従来の発光ダイオードに使用する反射部材の形状を示す図である。
【符号の説明】
１ 発光ダイオード素子
２ 台座
３ カソード電極パターン
４ アノード電極パターン
５、１５，２５、３５、４５ 反射部材
５ａ 反射面
５ｂ 段部
６ カソード導通パターン
７ アノード導通パターン
８ ボンデイングワイヤ
９ 封止部材
１０、２０、３０、４０、５０、６０ 発光ダイオード
【発明の属する技術分野】
この発明は、表面実装型等の発光ダイオードに関し、特に反射部材を備えた発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の発光ダイオードとしては、例えば図１１に示したものが知られている（特願平１０−２４２５２６号に開示）。図１１において、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図を示す。この発光ダイオードは、表面実装型の発光ダイオードを示したものであり、図１１に示すようにガラスエポキシなどからなる基板１０１の上面にカソード電極パターン１０２とアノード電極パターン１０３が形成されている。これらの電極パターンは両側面及び四隅に形成されたスルーホール１０４を含めて裏面側まで延び、図１１に示すようにそれぞれの裏面電極パターン１０２ａ、１０３ａを形成している。
【０００３】
カソード電極パターン１０２に発光ダイオード素子１０５がダイボンド固着されている。また、この発光ダイオード素子１０５を円の中心にしてその周囲を取り囲むように、円筒状の反射部材１０６が配置されている。この反射部材１０６の内周面１０７はすりばち状に傾斜しており、発光ダイオード素子１０５から側面方向に出た光１０８が内周面１０７に反射して上方向に向かうようになっている。上記発光ダイオード素子１０５とアノード電極パターン１０３との間は、前記反射部材１０６を跨いでボンデイングワイヤ１０９によって接続されている。そして、これら発光ダイオード素子１０５、反射部材１０６及びボンデイングワイヤ１０９を透光性樹脂１１０によって封止している。
【０００４】
この透光性樹脂１１０は、半球形状のレンズ部１１０ｂを有し、レンズ部１１０ｂが上記内周面１０７に反射して上方向に向かう光１０８ｂを集光する。図１２に示す１１６は上記の反射部材１０６の変形例でありその内周面１１７は放物面に近い球面状の窪みをなしている。反射部材として、前記反射部材１１６を用いた場合は、発光ダイオード素子１０５から側面方向に出た光１０８がその内周面１１７に反射して上方向に向かうとき、反射光が垂直で平行となり、レンズ部１１０ｂにおける集光性が更に向上する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような反射部材を備えた従来の表面実装型の発光ダイオードは発光ダイオード素子（１０５）から出た光の拡散を防ぎ、その光を比較的狭い範囲に集光するという点に関しては効果を有する。しかし、かかる従来の発光ダイオードも、その照明の目的によっては、以下に述べるような問題を有する。すなわち、スキャナーの照明に用いる場合、又はパネルのバックライトとして用いられるエッジライト方式の面状光源の発光源として発光ダイオードを用いる場合には、断面が線状又は線状に近い光束を発する発光ダイオードが望ましい。しかるに、上記の従来の発光ダイオードは、前記レンズ部１１０ｂを用いる場合も用いない場合も、反射部材の内周面（１０７、１１７）が垂直軸回りの回転体となっているため、反射後の光の光束の断面形状は略円形となり、長方形又は楕円のような、線形に近づけた光束の断面形状を得ることは困難であった。
【０００６】
本発明は、反射部材を備えた従来の表面実装型等の発光ダイオードにおける上記した問題点を改善することを課題とする。そして本発明は反射部材を備えた表面実装型等の発光ダイオードにおいて、かかる課題を解決し、外部に出射する光の光束の断面が目的に応じた縦横比の線状の断面となるような発光ダイオードを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためにその第１の手段として本発明は、台座の上に１個の発光ダイオード素子および該発光ダイオード素子を取り囲む反射部材を搭載するとともに、この発光ダイオード素子の電極を前記台座又は反射部材に設けた端子に直接に又はボンデイングワイヤを介して接続し、発光ダイオード素子及び必要なボンデイングワイヤを透光性樹脂によって封止してなる発光ダイオードにおいて、前記反射部材の内面が略放物面よりなる反射面を有し、その反射面は直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸に関し、ＸＺ面での放物線の焦点Ｐ１の共通の原点Ｐ０からの距離ｐ１と、ＹＺ面での放物線の焦点Ｐ２の共通の原点Ｐ０からの距離ｐ２とが、ｐ１＜ｐ２の関係にあるように反射面を構成し、共通の原点Ｐ０からの距離ｐｍがｐ１とｐ２の中間すなわちｐ１＜ｐｍ＜ｐ２である位置において台座に発光ダイオード素子を固定することにより、発光ダイオード素子の発光の反射面による反射光をＸＺ面においてはＺ軸に近づくように集光し、ＹＺ面においてはＺ軸から離れるように発散することを特徴とする。
【０００８】
上記の課題を解決するためにその第２の手段として本発明は、Ｚ軸周りの回転角に応じて、焦点の原点からの距離ｐが徐々にｐ１からｐ２となる放物線を有する略放物面よりなる反射面を有することを特徴とする。
【０００９】
上記の課題を解決するためにその第２の手段として本発明は、台座の上に１個の発光ダイオード素子および該発光ダイオード素子を取り囲む反射部材を搭載するとともに、この発光ダイオード素子の電極を前記台座又は反射部材に設けた端子に直接に又はボンデイングワイヤを介して接続し、発光ダイオード素子及び必要なボンデイングワイヤを透光性樹脂によって封止してなる発光ダイオードにおいて、前記反射部材の内面が略放物面よりなる反射面を有し、その反射面は直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸に関し、ＸＺ面での放物線Ｓ１１の原点の位置よりもＹＺ面での放物線Ｓ１２の原点の位置をＺ方向において下方にずらせて反射面を構成し、ＸＺ面での放物線Ｓ１１の焦点Ｐ１と原点の中間の位置において、台座に発光ダイオード素子を固定することにより、発光ダイオード素子の発光の反射面による反射光をＸＺ面においてはＺ軸に近づくように集光し、ＹＺ面においてはＺ軸から離れるように発散することを特徴とする。
【００１０】
上記の課題を解決するためにその第４の手段として本発明は、前記第３の手段において、
前記反射部材の内面の反射面のＺ軸を含む断面の放物線の焦点距離は、その断面のZ軸の回りの回転に応じて変化することを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を解決するためにその第５の手段として本発明は、前記第４の手段において、前記反射部材の反射面の平面形状は略楕円又は略長方形であることを特徴とする。
【００１２】
上記の課題を解決するためにその第６の手段として本発明は、前記第４の手段において、前記反射部材の反射面の平面形状は略長方形であり、中央より４隅に向かう稜線を有し、その反射面は反射面のZ軸を含む断面の放物線の焦点距離が、その断面のＺ軸回りの回転に応じて、前記Ｘ方向の断面の放物線の焦点距離を超えることとなる反射面の領域を有し、その領域は前記稜線を含むことを特徴とする。
【００１３】
上記の課題を解決するためにその第７の手段として本発明は、前記第３の手段において、前記反射部材の内面の反射面は第１の焦点距離を有する第１の放物面領域と、第２の焦点距離を有する第２の放物面領域とにより構成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を解決するためにその第８の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第７の手段のいずれかにおいて、前記反射部材の内面の反射面のＺ軸を含む、Ｘ方向の断面の放物線の焦点とＹ方向の断面の放物線の焦点の位置のズレは前記発光ダイオード素子のＺ方向の厚味より小であることを特徴とする。
【００１５】
上記の課題を解決するためにその第９の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第８の手段のいずれかにおいて、前記反射部材の反射面は光沢Ａｇメッキで覆われていることを特徴とする。
【００１６】
上記の課題を解決するためにその第１０の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第９の手段のいずれかにおいて、前記発光ダイオード素子のアノード電極及びカソード電極の少なくとも一方は前記反射部材の反射面以外の部分に設けた端子を２次側として、ワイヤーボンデイングによりその端子に接続されることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明に係る発光ダイオードの実施の形態を詳細に説明する。先ず、本発明の第１実施形態に係る表面実装型発光ダイオードに関する説明をするのであるが。これに先立ち本第１実施形態に利用する放物面の反射のその原理を、図１を用いて説明する。図１はXYZの直交座標系における放物線による反射の状態を示す図であり、（ａ）はXZ平面、（ｂ）はYZ平面を示す。（ａ）において、放物線S1は X2＝４ｐZ＝４・ｐ１・Z で表される。ここで原点P0から放物線S1の焦点P1までの焦点距離ｐは ｐ＝ｐ１ となっている。ここで、焦点P1からの発光が放物線S1で反射されると実線で示すようにZ軸に平行な光線となるが、焦点P１よりも若干原点P0に近い点Pｍから発した光は放物線S1で反射されると、点線で示すようにZ軸から遠ざかる方向（開いた方向）の光線となる。次に（ｂ）においては放物線S2は Y2＝４・ｐ２・Z で表される。ここでｐ２は原点P0から放物線S２の焦点P２までの焦点距離であり、（ａ）における前記ｐ１に対してｐ２＜ｐ１ となっており、これに伴い放物線S２の反射曲率（曲率半径の逆数）は放物線S１より大となっている。（ｂ）において、焦点P２からの発光が放物線S２で反射されると実線で示すようにZ軸に平行な光線となるが、原点P0からみて焦点P２よりも若干遠い点Pｍから発した光は放物線S２1で反射されると、点線で示すようにZ軸に近よる方向（閉じた方向）の光線となる。
【００１８】
このようにして、XZ面において放物線S1をなし、YZ面において放物線S2をなす反射部材において、Pmの位置を前記P１とP２の間の位置とし（すなわち原点P0とPmとの距離ｐｍを ｐ１＜ｐｍ＜ｐ２ とし）、ｐｍの位置に発光体を配置すれば、反射部材のX断面における反射光はZ軸に対し開いた方向となり、Y断面における反射光はZ軸に対し閉じた方向となる。
【００１９】
以下に、上記の原理を利用した、本発明の第１実施形態に係る発光ダイオードを図面を用いて具体的に説明する。図２はその発光ダイオードに係る構造等を示す図であり、直交するXYZ軸に対し（ａ）はZ方向上面図、（ｂ）はX断面図、（ｃ）はY断面図である。図２において１は発光ダイオード素子、２はガラスエポキシなどからなる台座、３および４はそれぞれ台座２上面から下面にかけて設けられたカソード電極パターンおよびアノード電極パターンである。５は樹脂材等よりなる反射部材であり、外側は略直方体、内側は略すり鉢状となっており、略放物面よりなる反射面５ａおよび段部５ｂおよび下方開放口５ｃを有している。ここで反射面５ａの表面は光沢Agメッキで覆われている。前記反射部材５の段部５ｂから反射部材５の上面部、側面部を経てその下面部にまでカソード導通パターン６およびアノード導通パターン７が形成されている。
【００２０】
反射部材５を前記段部５ｂを上にして台座２の上面に載置し、台座２に設けた前記カソード電極パター３が反射部材５のカソード導通パターン６と重なり、アノード電極パターン４がアノード導通パターン７と重なる位置において、図示しない絶縁性接着剤もしくは導電性接着剤によりこれらを接着することにより、台座２に反射部材５を固定する。発光ダイオード素子１を台座２上に接着し、そのカソード１ｋを反射部材５の段部５ｂに設けられたカソード導通パターンの端子部６ｂにボンデイングワイヤ８を介して接続する。アノード１ａを反射部材５の段部５ｂに設けられたアノード導通パターン７の端子部７ｂにボンデイングワイヤ８を介して接続する。この際、前記段部５ｂに設けた端子部６ｂ、７ｂがワイヤーボンデイングの２次側となる。ワイヤーボンデイングの終了後、発光ダイオード素子１およびボンデイングワイヤ８を被覆するようにして反射部材５の内側の凹部に透光性樹脂を充填することにより封止部材９を形成する。このようにして、表面実装型の発光ダイオード１０が構成される。
【００２１】
ここで、発光ダイオード１０の長手方向に沿ったX断面においては、図２（ｂ）に示すように、反射部材５の前記反射面５ａの断面はP1を焦点とする放物線S1となっている（図１（ａ）参照）。発光ダイオード１０の長手方向に直交するY断面においては、図２（ｃ）に示すように、反射部材５の前記反射面５ａの断面はP２を焦点とする放物線S２となっている（図１（ｂ）参照）。ここで、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、反射面５ａの前記座標原点P0の近傍の部分（点線で示される底部）は切り取られた状態にあり、実際には存在しない。すなわち、発光ダイオード素子１は台座２の上面に固着されるのであるが、その発光ダイオード素子１の反射部材５に対する位置は、すでに説明した図１（ａ）、（ｂ）におけるPmに相当する位置にあり、すでに説明したように、原点P0との距離ｐｍが前記焦点P1とP2の中間にある位置、すなわちｐ１＜ｐｍ＜ｐ２となる位置に固定される。逆に言えば、このような関係が成り立つように、反射部材５の下部（点線に相当する部分）が切り取られた形状をなしている。
【００２２】
上記した発光ダイオード１０の構成において、発光ダイオード１０が図示しないマザーボードに実装され、マザーボードに設けられた電源より、カソード電極パターン３、アノード電極パターン、ボンデイングワイヤー等を介して発光ダイオード素子１に所定の電流が流されると、発光ダイオード素子１が発光する。この発光により生ずる光は図２（ｂ）に示すX断面においては、反射面５ａの放物線物S1に反射され、すでに説明した原理により（図１（ａ）参照）実線の矢印で示すように、Z軸に対し平行よりも開いた方向に出射する。
【００２３】
次に、図２（ｃ）に示すY断面においては、反射面５ａの放物線物S２に反射され、すでに説明した原理により（図１（ｂ）参照）、実線の矢印で示すように、Z軸に対し平行よりも閉じた方向に出射する。このような反射面の性質により、発光ダイオード１から出光し反射面５ａで反射された光の光束の断面１２は図２（ｄ）に示すように、X方向に長くY方向に短い略楕円又は長方形に近い断面となる。このようにして、本第１実施形態によれば、線状の光束を出射する線状光源としての発光ダイオードを実現することができる。なお、本第１実施形態においては図３（ｂ）の線図Aに示すように図３（ａ）に示す座標のZ軸周りの回転角θに応じ、焦点の原点からの距離ｐが徐々に変化してｐ１（図２（ｂ）の放物腺S1の焦点P1に対応）からｐ２（図２（ｃ）の放物線S2の焦点P2に対応）となり、例えばθ＝４５oのときは焦点距離ｐはｐ１とｐ２の中間的な値となっている。
【００２４】
以下に本発明の第２実施形態につき図面を用いて説明する。図４は本第２実施形態に係る発光ダイオードの反射部材１５の形状を示す図である。図４の（ａ）は反射部材１５の上面図、（ｂ）はその斜視図である。図４に示すように、反射部材１５の外形の形状は長方形であるが内側の反射面の形状は若干複雑であり、反射面は図１に示した焦点P1に対応する放物面よりなる第１の放物面領域１５ａ１と、図１に示した焦点P２に対応する第２の放面領域１５ａ２とよりなり、X軸に近い領域は第１の放物面領域１５ａ１、Y軸に近い領域は第２の放物面領域１５ａ２となっている。第１の放物面領域１５ａ１と第２の放物面領域１５ａ２の境界には段差部１６ある。すなわち、第２の放物面領域１５ａ２はこの段差部の分だけ、第１の放物面領域１５ａ１よりも中心部に向かって突き出している。ここで１５ｂは段部、１５ｄは上端部である。なお、図４においては、便宜上、反射面におけるAg膜や、導通用の電極パターンの図示は省略してある。
【００２５】
図５は図４に示す反射部材１５を台座２上に取り付け、すでに説明した第１実施形態（図２）と同様にして、形成した発光ダイオード２０の構成を示すものであり、（ａ）はX断面図、（ｂ）はY断面図である。図５（ａ）のX断面の形状、寸法は図２（ｂ）のX断面と同様であり、同様の反射作用をなす。図５（ｂ）のY断面の形状、寸法は図２（ｃ）のY断面と同様であり、同様の反射作用をなす。このような反射作用の結果、本第２実施形態においても、図２（ｄ）に示したものと略同様の断面の線状の光束を出射することができる。なお、本第２実施形態においては図３の線図Bに示すように断面のZ軸周りの回転角θが変化しても焦点の原点からの距離ｐは所定角の範囲では一定であり、例えば略θ＝３５oを境としてｐ１（図５（ａ）の放物線S1の焦点P1に対応）からｐ２（図５（ｂ）の放物線S2の焦点P2に対応）に不連続的に移行する。
【００２６】
以下に本発明の第３実施形態につき図面を用いて説明する。図６は本第３実施形態の原理を示す図である。図６に示すように、X断面における放物線S11の焦点はP1でありその焦点距離（原点P0からの距離）はｐ１である。Y断面における放物線S12は前記X断面における放物線S11をｄ（ｄ＞ｐ１とする。）だけ下方（Z方向）に平行移動させたものであり、その焦点P1の焦点距離はｐ１および曲率も放物線S11に等しくなっている。今、S11の焦点P1と原点P0の間の点PSを発光点とすると、PSから出た光がS11で反射されると、すでに説明した原理により、反射光は図の実線の矢印で示すようにZ軸に対し開いた方向に進む。PSから出た光がS12で反射されると、PSはS12に関してはその焦点P１よりも遠い位置にあるので、すでに説明した原理により、反射光は図の点線の矢印で示すようにZ軸に対し閉じる方向に進む。
【００２７】
図７は図６に示した上記の原理を具体化した発光ダイオード３０の構成を示す図であり、（ａ）はX断面図、（ｂ）はY断面図である。図７において、２５は反射部材２５ｂは段部、２５ａはAｇ膜よりなる反射面である。（ａ）に示すX断面においては、反射面２５ａの放物線S11と発光ダイオード素子１の位置関係は、図６の放物線S11と発光点PSと同様の位置関係にあり、発光ダイオード素子１の発光は反射面２５ａで反射されZ軸に対し開く方向に進行する。（ｂ）に示すY断面においては反射面２５ａの放物線S1２と発光ダイオード素子１の位置関係は、図６の放物線S12と発光点PSと同様の位置関係にあり、発光ダイオード素子１の発光は反射面２５ａで反射されZ軸に対し閉じる方向に進行する。なお、本第３実施形態におけるその他の構成は、図２に示した第１実施形態と同様である。このようにして、本第３実施形態においても、第１実施形態と同様の断面が線状の光束を出射することができる。
【００２８】
以下に本発明の第４実施形態につき図面を用いて説明する。本第４実施形態は上記の第１実施形態（図２参照）の変形例に係るものである。図８は本第４実施形態に係る発光ダイオード４０の構成示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はX断面図、（ｃ）はY断面図である。図８に示すように、本第４実施形態に係る発光ダイオード４０においては図２に示す第１実施形態に係る発光ダイオードのような台座（２）は省かれており、反射部材３５に直接カソード電極パターン６およびアノード電極パターン７が設けられている。そして、反射部材３５の底部３５ｃは平面状をなし、底部３５ｃにおいて、反射面３５ａのX断面の放物線の焦点P1とY断面の放物線の焦点P2の間の位置に発光ダイオード素子１が固着されている。発光ダイオード素子１のアノード１ａおよびカソード１ｋはボンデイングワイヤ８によりそれぞれ、反射部材３５の段部３５ｂに設けたアノード電極パターンの端子部７ｂおよびカソード電極パターンの端子部６ｂに接続されている。他の構成に関しては、第１実施形態と同様である。本第４実施の形態も図２に示した第１実施形態と同様の原理により線状光源として、断面が線形の光束を出射する。更に、台座（２）その他の部材が不要となるので、小型化およびコスト低減に有利となる。
【００２９】
以下に本発明の第５実施形態につき図面を用いて説明する。本第５実施形態はこれまでに説明した第１実施形態〜第４実施形態とその原理及び効果の点で共通の面もあるが、以下に述べるように異なった特徴を有する。図９は本第５実施形態の構成等を示す図であり、直交するXYZ軸に関し、（ａ）はＺ方向上面図、（ｂ）はX断面図、（ｃ）は後述するｒ方向の断面図、（ｄ）はY断面図である。図９において、４５は反射部材、４５ａはAgメッキ層よりなる反射面、４５ｂは反射部材４５の段部、５０は本第５実施形態に係る発光ダイオードである。その他の部材の記号については、図８に示した第４実施形態の場合と同様である。本発明の特徴は反射部材４５の反射面４５ａの形状にある。すなわち、反射面４５ａの平面寸法は図９（ａ）に示すようにX方向に長い長方形をなし、その中央部より４隅に向けて稜線４５ｒを有している。座標に示すｒは稜線４５の１つを通る断面の方向を示す。反射面４５ａのZ軸を含む断面の双曲線の焦点距離は、X軸からの角度θにより変化する。図３（ｃ）の線図Cに示すようにθ＝０oのときは、C1において双曲線の焦点距離ｐは ｐ＝ｐ１ となる。これは図９（ｂ）に示すX断面に対応し、双曲線S1はP1の位置に焦点を有している。（ここで、前記ｐ１は原点P0と焦点P1の距離となる。）発光ダイオード素子１の発光点は焦点P1よりも若干原点P0に近い位置にあり、発光ダイオード素子１の出射光は反射面４５ａで反射されると、反射光はすでに説明した原理により、Z軸から開く方向に進む。
【００３０】
焦点距離ｐはθが０oから増加して行くと、図３（ｃ）に示すようにｐ１よりも増加して行き、略θ＝３０oのときにC3において最大値ｐ３となる。このC3は図９（ｃ）に対応する。ここでｒZ平面は反射部面の稜線４５を通る断面を示す。この場合、断面の双曲線はS3となり、焦点はP3（図３（ｃ）の焦点距離ｐ３に対応）となる。図９（ｃ）に示すように、双曲線S3は図９（ｂ）の双曲線S1に比べて、焦点距離が増加した分、傾斜が緩やかになっている。また、発光ダイオード素子１の発光点は焦点P3からかなり離れて原点P0側に寄った位置にある。よって、発光ダイオード素子１の出射光は反射面４５ａで反射されると、反射光は図９（ｂ）の場合よりも更にZ軸から開く方向に進む。
【００３１】
次に、θが更に増加すると図３（ｃ）のＣに示すように焦点距離ｐはｐ３の状態から減少しはじめ、ｐ１以下となり、略θ＝９０oのときにC２において最小値ｐ２となる。これは、図９（ｄ）のY断面図に対応する。この場合の反射面４５ａの放物線はS2であり、その焦点はP2である。焦点距離がｐ２である焦点P2は、発光ダイオード素子１の発光点よりも原点P0に近い位置にある。よって、すでに説明した原理により、発光ダイオード素子１の出射光は反射面４５ａで反射されると、反射光はZ軸に向かって閉じる方向に進む。この状態からθが更に増加すると図３（ｃ）に示すように、焦点距離ｐは増加に転じ、ｐ１を超えｐ３に達する。このようにして、本第５実施形態においては、図３（ｃ）のハッチングで示す部分Cｈにおいて、焦点距離ｐがＸ断面の焦点距離ｐ１を超える部分が存在する。このため、図９（ａ）に示す稜線４５ｒの近傍であるコーナー部周辺においては断面の放物線の焦点距離が大となり、反射光は図９（ｃ）と同様にZ軸からかなり開いた方向に進行する。よって、図９に示す発光ダイオード５０の出射光のスポット（又は光束の断面）は図９（ｅ）の１２に示すように、そのコーナー部まで十分に光が行きわたり、線状（又は長方形状）で輝度の均一な照明を行うことができる。
【００３２】
以下に本発明の第６実施形態につき図面を用いて説明する。本第６実施形態は上記の第１実施形態の変形例に係るものである。図１０は本第６実施形態に係る発光ダイオード６０の構成示すX断面図である。図１０に示すように、本第６実施形態は図２に示す第１実施形態に比較して、反射部材５に設けたカソード導通パターンが省いてある。そして、発光ダイオード素子１のカソードが台座２に設けられたカソード電極パターン３上にダイボンドにより接合され、発光ダイオード素子のアノード１ａがボンデイングワイヤ８によりアノード導通７の端子部７ｂに接続されている。他の構成に関しては第１実施形態と同様である。本第６実施形態も図１に示した第１実施形態と同様の原理により線状光源として、断面が線形の光束を出射する。そして更に、部品点数を減少するとともに、ワイヤーボンデイングの工数を低減することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば光束の断面が線状である光を出射する発光ダイオードの線状光源を、小型で簡単な構成において実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る発光ダイオードの構成等を示す図である。
【図３】本発明に係る反射部材の放物線の焦点距離の変化を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る発光ダイオードの反射部材の形状を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る発光ダイオードの構成を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る発光ダイオードの作用原理を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る発光ダイオードの構成を示す図である。
【図８】本発明の第４施形態に係る発光ダイオードの構成を示す図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る発光ダイオードの構成を示す図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る発光ダイオードの構成を示す図である。
【図１１】従来の発光ダイオードの構成を示す図である。
【図１２】 従来の発光ダイオードに使用する反射部材の形状を示す図である。
【符号の説明】
１ 発光ダイオード素子
２ 台座
３ カソード電極パターン
４ アノード電極パターン
５、１５，２５、３５、４５ 反射部材
５ａ 反射面
５ｂ 段部
６ カソード導通パターン
７ アノード導通パターン
８ ボンデイングワイヤ
９ 封止部材
１０、２０、３０、４０、５０、６０ 発光ダイオード
Claims (3)
- 台座の上に１個の発光ダイオード素子および該発光ダイオード素子を取り囲む反射部材を搭載するとともに、この発光ダイオード素子の電極を前記台座又は反射部材に設けた端子に直接に又はボンデイングワイヤを介して接続し、発光ダイオード素子及び必要なボンデイングワイヤを透光性樹脂によって封止してなる発光ダイオードにおいて、前記反射部材の内面が略放物面よりなる反射面を有し、その反射面は直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸に関し、ＸＺ面での放物線の焦点Ｐ１の共通の原点Ｐ０からの距離ｐ１と、ＹＺ面での放物線の焦点Ｐ２の共通の原点Ｐ０からの距離ｐ２とが、ｐ１＜ｐ２の関係にあるように反射面を構成し、共通の原点Ｐ０からの距離ｐｍがｐ１とｐ２の中間すなわちｐ１＜ｐｍ＜ｐ２である位置において台座に発光ダイオード素子を固定することにより、発光ダイオード素子の発光の反射面による反射光をＸＺ面においてはＺ軸に近づくように集光し、ＹＺ面においてはＺ軸から離れるように発散することを特徴とする発光ダイオード。
- Ｚ軸周りの回転角に応じて、焦点の原点からの距離ｐが徐々にｐ１からｐ２となる放物線を有する略放物面よりなる反射面を有することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
- 台座の上に１個の発光ダイオード素子および該発光ダイオード素子を取り囲む反射部材を搭載するとともに、この発光ダイオード素子の電極を前記台座又は反射部材に設けた端子に直接に又はボンデイングワイヤを介して接続し、発光ダイオード素子及び必要なボンデイングワイヤを透光性樹脂によって封止してなる発光ダイオードにおいて、前記反射部材の内面が略放物面よりなる反射面を有し、その反射面は直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸に関し、ＸＺ面での放物線Ｓ１１の原点の位置よりもＹＺ面での放物線Ｓ１２の原点の位置をＺ方向において下方にずらせて反射面を構成し、ＸＺ面での放物線Ｓ１１の焦点Ｐ１と原点の中間の位置において、台座に発光ダイオード素子を固定することにより、発光ダイオード素子の発光の反射面による反射光をＸＺ面においてはＺ軸に近づくように集光し、ＹＺ面においてはＺ軸から離れるように発散することを特徴とする発光ダイオード。
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