JP4239525B2

JP4239525B2 - Light emitting diode

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Publication number: JP4239525B2
Application number: JP2002249954A
Authority: JP
Inventors: 好伸末広; 光一太田; 明弘三沢; 利典高橋
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: JP2004088007A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子の発光面と対向した反射面によって少なくとも発光素子の発光軸と略垂直な二次元方向へ光を反射する小型の発光ダイオード（以下、「発光部」という。）が組み込まれた発光ダイオードに関するものである。
【０００２】
なお、本明細書中においては、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全体を「発光ダイオード」または「ＬＥＤ」と呼ぶこととする。
【０００３】
【従来の技術】
ＬＥＤは単色光源として用いた場合、白熱電球のようにフィルターロスがなく、また発熱はあるものの高温になる箇所はなく、薄型化を図ることができる。しかし、従来のフレネルレンズ併用方式の灯具においては、以下のような問題点があった。
【０００４】
従来のフレネルレンズ併用方式の灯具について、図８を参照して説明する。図８は、従来のフレネルレンズ併用方式の灯具の構造を示す断面図である。この灯具４０は、凸レンズ形のＬＥＤ４１、フレネルレンズ４２、及び前面カバーレンズ４３を備えている。そして、ＬＥＤ４１から発せられる光は、凸レンズ形の放射面によってある程度集光されてフレネルレンズ４２に至り、フレネルレンズ４２で配光制御されて平行光として前方へ放射され、前面カバーレンズ４３から外部放射される。
【０００５】
しかしながら、フレネルレンズ４２と光源の距離の制約により図に示されるように灯具４０として厚いものとなり、また横方向にレンズ制御できない光が放射されるため光利用効率が低い。そこで、二次元方向放射ＬＥＤと、その周囲に設置された二次元方向放射光を略垂直方向に反射する反射部材と、前面カバーレンズとからなる灯具とすることによって、薄型で光利用効率が高い灯具とすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、二次元方向放射ＬＥＤを小型のものにすると、発光素子に対する立体角が小さくなり放射効率が低くなる。また、大型のものにすると、かかるＬＥＤはリードフレームに複数連で形成されるが、その間隔はパッケージ直径程度なので取り数が少なくなりＬＥＤ封止樹脂硬化時間は一般に１時間以上かかるので、量産性に劣る。さらに、ＬＥＤ封止樹脂の内部応力が大きくなるので、発光素子への応力ダメージ、パッケージのクラックが生じやすくなり、信頼性に劣るものとなる。
【０００７】
そこで、本発明は、放射効率が高く、量産性に優れ、信頼性が高い二次元方向放射型の発光ダイオードの提供を課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかる発光ダイオードは、光透過性材料によって埋設された発光素子から放射された光を、発光素子の発光面の中心を通る垂直軸（Ｚ軸）と略垂直な二次元平面方向へ光を反射する二次元方向反射面を有する発光部と、前記発光部の少なくとも二次元方向の周囲で、光学的に結合され、前記二次元方向反射面を延長してなる反射面を有するリフレクタ部とを具備し、前記発光部は、その上面の中心部分には微小な平坦面、続いて前記二次元方向反射面が形成され、更に、前記リフレクタ部の上面が前記発光部の上面の前記二次元方向反射面を延長して形成された曲面になっており、前記発光素子から放射され前記リフレクタ部の上面で反射された光は前記二次元平面方向に放射されることを特徴とするものである。
【０００９】
このように、このＬＥＤは、二次元方向反射面を備えた発光部とその周囲に少なくとも光学的に結合されたリフレクタ部を備えており、リフレクタ部は二次元方向反射面を延長した反射面を有している。したがって、このＬＥＤはリフレクタ部の大きさの二次元方向放射ＬＥＤと同等なものとなり、発光素子に対して大きな立体角を形成できるため、放射効率の高いＬＥＤとなる。
【００１０】
また、かかる発光部はリードフレームに複数連で形成されるが小型にできることから、同一立体角を発光素子封止樹脂で形成するのに対して、その間隔はパッケージ直径程度で取り数を増すことができる。そして、ＬＥＤ封止樹脂硬化時間は一般に１時間以上であるため、量産性に優れたＬＥＤとなる。さらに、同一立体角を発光素子封止樹脂で形成するのに対して、ＬＥＤ封止樹脂の内部応力を小さく抑えることができるので、発光素子への応力ダメージ、パッケージのクラックが生じない信頼性の高いものとできる。
【００１１】
このようにして、放射効率が高く、量産性に優れ、信頼性が高い二次元方向放射型の発光ダイオードとなる。
【００１２】
請求項２の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１の構成において、前記リフレクタ部は厚さが薄く形成され、前記発光部から放射された光のうち前記反射面と対向する面に至った光をも前記二次元平面方向へ反射するものである。
【００１３】
これによって、反射面で反射されて二次元方向へ反射される光に加えて、反射面と対向する面においても発光部からの光が全反射されて二次元方向へ放射されるので、より放射効率の高いＬＥＤとなる。
【００１４】
このようにして、放射効率がより高く、量産性に優れ、信頼性が高い二次元方向放射型の発光ダイオードとなる。
【００１５】
請求項３の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１の構成において、前記リフレクタ部は前記反射面と対向し前記二次元方向反射面及び前記反射面によって前記二次元平面方向へ反射された光を前記二次元平面方向と略垂直な方向へ反射する階段状反射面を有するものである。
【００１６】
これによって、発光ダイオードの周囲に反射部材を設けなくても、リフレクタ部が反射部材の役目をして二次元方向と略垂直な方向へ光を反射する。したがって、小型で放射効率の高い灯具として用いることができる発光ダイオードとなる。
【００１７】
このようにして、小型で放射効率の高い灯具として用いることができ、量産性に優れ、信頼性が高い発光ダイオードとなる。
【００１８】
請求項４の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１乃至請求項３の構成において、前記発光部の前記二次元方向反射面は、発光素子あるいは発光素子周辺を焦点とし、楕円、放物線、双曲線、あるいはこれらの近似曲線のいずれかの一部を前記発光素子の発光面の中心を通る垂直軸（Ｚ軸）の周りに回転させた形状をしているものである。
【００１９】
これによって、発光素子から発せられた光のうち、所定の範囲内の光が二次元方向反射面としての光学面に至り、これらの光は光学面への入射角が臨界角より大きいため全て全反射されて側面に向かう。ここで、光学面は発光素子あるいは発光素子周辺を焦点とし、楕円、放物線、双曲線、あるいはこれらの近似曲線のいずれかの一部を前記発光素子の発光面の中心を通る垂直軸の周りに回転させた形状をしているため、光学面で反射された光は全て水平面に平行に進み、二次元方向に放射される。そして、リフレクタ部の上面はこの光学面と連続した形状をしているため、リフレクタ部の上面で反射された光も全て水平面に平行に進み、二次元方向に放射される。
【００２０】
このようにして、二次元方向への放射効率が高く、量産性に優れ、信頼性が高い発光ダイオードとなる。
【００２１】
そして、発光ダイオードは、埋設された発光素子の発光面に対向する部分が外側へ突出した円錐形である光源部と、少なくとも前記円錐形部分に結合し、前記光源部から放射された光を、少なくとも二次元平面方向へ光を反射する二次元方向反射面を有する反射部とを具備するものである。
【００２２】
したがって、光源部から放射されて反射部で反射された光は、少なくとも二次元平面方向へ放射され、発光ダイオード全体が二次元方向放射光源としての働きをする。このように、少なくとも二次元平面方向へ光を反射する二次元方向反射面を有する発光部とリフレクタ部の組み合わせでなくても、二次元方向へ高い放射効率で光を放射できる発光ダイオードとなる。
【００２３】
このようにして、二次元方向への放射効率が高く、量産性に優れ、信頼性が高い発光ダイオードとなる。
【００２４】
【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て説明する。
【００２５】
実施の形態１
まず、本発明の発光ダイオードの実施の形態１について、図１乃至図３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２は本発明の実施の形態１にかかる発光ダイオードの二次元方向放射光源としての特性を示す説明図である。図３は本発明の実施の形態１にかかる発光ダイオードを用いた灯具の構成を示す縦断面図である。
【００２６】
まず、本実施の形態１のＬＥＤ２の構造について、図１を参照して説明する。図１に示されるように、ＬＥＤ２は発光部３にリフレクタ部４を取り付けてなる。発光部３は、立設された１対のリード５ａ，５ｂのうちリード５ａに発光素子８をマウントし、発光素子８とリード５ｂとは図示しないワイヤで電気的接続をとっている。これらのリード５ａ，５ｂの先端、発光素子８、ワイヤが樹脂封止用金型にセットされて、透明エポキシ樹脂によって図に示すような断面形状に樹脂封止されている。
【００２７】
ここで、発光部３の上面３ａの中心部分には微小な平坦面が形成されている。この中心点に続いて二次元方向放射面としての反射面３ａとして発光素子８の発光面の中心を略焦点とし、Ｘ軸方向を対称軸とする放物線の一部をＺ軸の周りに回転させた傘のような形状をしている。また、発光部３の側面は、発光素子８を中心とする球面の一部をなしている。発光素子８から上方に放射された光は反射面３ａで略水平方向に反射されて、３６０度二次元方向に放射される。また、発光素子８から側方に放射された光は球面の一部をなす側面から二次元方向に放射される。
【００２８】
このような径の小さい二次元方向放射の発光部３は量産性に優れ、信頼性が高いが光学的に不利である。そこで、かかる発光部３の外側に、リング状のリフレクタ部４が取り付けられる。リフレクタ部４は発光部３と同等の屈折率のアクリル樹脂で形成され、光学接合剤によって物理的、光学的に接合されている。なお、必ずしも物理的接合は必要ではない。また、発光部３とリフレクタ部４との隙間は僅かであり、それぞれの界面は略平行であるので、光学接合剤を用いなくても光損失は小さく、必ずしも光学接合剤を用いなくても良い。
【００２９】
なお、発光部３は発光素子８を封止するとともに反射面３ａを形成してあるので、発光素子８に対し反射面３ａが近接したものとでき、ワイヤ高さ程度の０．３ｍｍとすることも可能である。近接することで幾何学的に大きな立体角をとることができ、他の部材で反射面３ａを形成するよりも光学的に有利である。
【００３０】
リフレクタ部４の上面４ａは、発光部３の上面３ａと連続した曲面になっており、発光素子８から放射されリフレクタ部４の上面４ａで反射された光は、略水平に３６０度二次元方向に放射される。ここで、発光部３の外径はφ５であり、リフレクタ部４の外径はφ２０である。リフレクタ部４を取り付けることによる光学的利点について、図２を参照して説明する。図２に示されるように、発光部３のみの場合は発光素子８の中心を通る垂線からθ１の角度内の光しか二次元方向に放射されないのに対して、リフレクタ部４を取り付けることによって垂線からθ２の角度内の光まで二次元方向に放射されるので、θ１〜θ２の角度内に放射される光をも有効に二次元方向に放射することができる。
【００３１】
なお、図２では断面による二次元表示であるが、実際にはθ１〜θ２範囲の立体角内の光であるので、顕著な効果を得ることができる。
【００３２】
このような本実施の形態１の発光ダイオード２を用いた灯具について、図３を参照して説明する。図３に示されるように、本実施の形態１のＬＥＤ２を用いた灯具１は、中心に発光素子を内蔵した二次元方向放射光源としてのＬＥＤ２が載置され、その周囲に設置された反射部材６の階段状の表面のうち略４５度の斜めの部分６ａが反射面となっている。そして、これらを覆う前面カバーレンズ７を備えている。ＬＥＤ２のリード５に電力を供給すると、ＬＥＤ２の発光部３の周囲に取り付けられたリフレクタ部４の側面から３６０度の二次元方向に向かって発光素子の光が放射され、これらの光は反射部材６の反射面６ａで略垂直方向に反射されて、前面カバーレンズ７から外部放射される。
【００３３】
なお、ここで二次元方向とは、ＬＥＤ２に対する、その周辺に設置された反射部材６の反射面６ａへの方向を意味する。厳密にＬＥＤ２からＺ軸に対して垂直な平面方向ではなく、ＬＥＤ２からの光が、ＬＥＤ２の周囲に設置された反射面へ効率良く照射されるものであれば良い。
【００３４】
このように、本実施の形態１の発光ダイオード２を用いた灯具１は、極めて薄型で、ＬＥＤ２から放射される光の大部分が有効利用され、前面カバーレンズ７から極めて効率良く外部放射される。
【００３５】
実施の形態２
次に、本発明の発光ダイオードの実施の形態２について、図４を参照して説明する。図４は本発明の実施の形態２にかかる発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【００３６】
図４に示されるように、本実施の形態２のＬＥＤ１２は、発光部３の構造は実施の形態１と同様である。しかし、リフレクタ部１４の底面１４ｂが発光素子８のマウント面近くまで上がって、リフレクタ部１４が薄くなっている。これによって、発光素子８から上方へ放射される光のみでなく、発光素子８の側面から下方へ放射される光のリフレクタ部１４の底面１４ｂに対する入射角も大きくなって臨界角を超えるので、リフレクタ部１４の底面１４ｂで全反射されてリフレクタ部１４の側面から二次元方向に放射される。
【００３７】
また、発光素子８が大きさを有するために、リフレクタ部１４の上面１４ａで反射されて図示のように水平方向に放射されずに下方に反射される光もあるが、このような光もリフレクタ部１４の底面１４ｂで全反射されてリフレクタ部１４の側面から二次元方向に放射される。
【００３８】
これによって、ＬＥＤ１２から二次元方向に放射される光量が増加し、放射効率のより良い二次元方向放射ＬＥＤとなる。
【００３９】
実施の形態３
次に、本発明の発光ダイオードの実施の形態３について、図５を参照して説明する。図５は本発明の実施の形態３にかかる発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【００４０】
図５に示されるように、本実施の形態３のＬＥＤ２１は、発光部３の構造は実施の形態１と同様である。しかし、リフレクタ部２４の底面が階段状に形成されて斜面の部分が反射面２４ｂとなっており、上面３ａ，２４ａから二次元方向に反射されてきた光を反射面２４ｂで上方へ反射する。上方へ反射された光はリフレクタ部２４の上面２４ａから外部放射されるが、この際上面２４ａにおいて屈折が起こるため屈折後の光が略垂直に外部放射されるように反射面２４ｂによる反射方向を制御する。そして、反射面２４ｂの二次元放射光に対する角度が全反射とならない角度になるようであれば、反射面２４ｂに外部から金属蒸着等の鏡面処理を施して高い反射率を確保する必要がある。
【００４１】
このようにして、リフレクタ部２４の底面に二次元放射光を略垂直方向に反射する反射面２４ｂを形成することによって、小型の灯具としての役目を果たす発光ダイオード２１となる。
【００４２】
実施の形態４
次に、本発明の発光ダイオードの実施の形態４について、図６を参照して説明する。図６（ａ）は本発明の実施の形態４にかかる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。
【００４３】
図６に示されるように、本実施の形態４のＬＥＤ３１は、発光部３の構造は実施の形態１と同様である。しかし、リフレクタ部３４の外形が上記各実施の形態においては円形であったが、本実施の形態４においては楕円形になっている。また、リフレクタ部３４の底面は実施の形態３と同様に階段状に形成され、斜面の部分が反射面３４ｂとなっており、上面３ａ，３４ａから二次元方向に反射されてきた光を反射面３４ｂで上方へ反射する。上方へ反射された光はリフレクタ部３４の上面３４ａから外部放射されるが、この際上面３４ａにおいて屈折が起こるため屈折後の光が略垂直に外部放射されるように反射面３４ｂによる反射方向を制御する。そして、反射面３４ｂの二次元放射光に対する角度が全反射とならない角度になるようであれば、反射面３４ｂに外部から金属蒸着等の鏡面処理を施して高い反射率を確保する必要がある。
【００４４】
さらに、図６（ａ）に示されるように、リフレクタ部３４の底面は８個のセグメントに分かれ、隣り合うセグメント同士の反射面３４ｂが互い違いになるように形成されている。そして、各反射面３４ｂを発光部３からの照射密度に応じて曲率を持たせることによって、発光ダイオード３１全体の輝度を均一にすることができる。この結果、上方から見た場合、発光ダイオード３１の全体の輝度が均一でキラキラ光る自然なイメージの発光ダイオードとできる。さらに、発光ダイオード３１は消灯している際にも外部光が反射して全体が均一にキラキラ光る非常に見栄えの良い発光ダイオードとなる。
【００４５】
実施の形態５
次に、本発明の発光ダイオードの実施の形態５について、図７を参照して説明する。図７は本発明の実施の形態５にかかる発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【００４６】
図７に示されるように、本実施の形態５のＬＥＤ５１は、上記各実施の形態と異なり、光源部５３と反射部５４とからなる。即ち、光源部５３は、立設された１対のリード５５ａ，５５ｂのうちリード５５ａに発光素子８をマウントし、発光素子８とリード５５ｂとは図示しないワイヤで電気的接続をとっている。これらのリード５５ａ，５５ｂの先端、発光素子８、ワイヤが樹脂封止用金型にセットされて、透明エポキシ樹脂によって図に示すような円錐形と円柱形とが接続された形状に樹脂封止される。
【００４７】
そして、透明エポキシ樹脂と同等の屈折率を有するアクリル樹脂からなり、中央部分に光源部５３の円錐部分と対応する凹部を有する反射部５４が、円錐部分において光学接合剤によって物理的、光学的に接合されている。なお、必ずしも物理的接合は必要ではない。また、光源部５３と反射部５４との隙間は僅かであり、それぞれの界面は略平行であるので、光学接合剤を用いなくても光損失は小さく、必ずしも光学接合剤を用いなくても良い。
【００４８】
反射部５４の上面５４ａは、発光素子８から放射された光が略二次元平行方向に反射される二次元方向反射面となっている。したがって、１対のリード５５ａ，５５ｂに電力を供給して発光素子８を発光させると、上方へ向かって上面５４ａで反射された光は略水平に３６０度二次元方向に反射され、反射部５４の側面から外部放射される。
【００４９】
このように、二次元平面方向へ光を反射する二次元方向反射面を有する発光部とリフレクタ部の組み合わせでなくても、二次元方向へ高い放射効率で光を放射できる発光ダイオードとなる。なお、反射部５４は必ずしも光源部５３の円錐部分にのみ結合するものに限られず、その下の光源部５３の円柱部分にまで結合するものでも良い。
【００５０】
上記各実施の形態においては、発光素子として赤色発光素子を用いた場合を想定しているが、何色の発光素子を用いても構わない。また、発光部及び光源部において発光素子等を封止する光透過性材料として透明エポキシ樹脂を用いているが、透明シリコン樹脂を始めとするその他の材料を用いても良い。
【００５１】
また、発光部の上面の中心部分の平坦面は凹面や凸面でも良く、あるいは中心部分から反射面が形成されたものでも良い。反射面はＸ軸を対称軸とする放物線の一部をＺ軸の周りに回転させた形状に限らず、発光素子あるいは発光素子の周辺を焦点とする楕円、放物線、双曲線、あるいはこれらの近似曲線の一部をＺ軸の周りに回転させた形状としても、所定範囲へ光を放射することができる。
【００５２】
また、上記各実施の形態においては、リフレクタ部及び反射部の外形を円形あるいは楕円形としているが、その他の形状としても構わない。さらに、リフレクタ部及び反射部の素材としてはアクリル樹脂を用いているが、発光部の封止材料と同等の屈折率を有するものであれば、どのような素材を用いても構わない。
【００５３】
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。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかる発光ダイオードは、光透過性材料によって埋設された発光素子から放射された光を、少なくとも二次元平面方向へ光を反射する二次元方向反射面を有する発光部と、前記発光部の少なくとも二次元方向の周囲で、光学的に結合され、前記二次元方向反射面を延長してなる反射面を有するリフレクタ部とを具備するものである。
【００５５】
このように、このＬＥＤは、二次元方向反射面を備えた発光部とその周囲に少なくとも光学的に結合されたリフレクタ部を備えており、リフレクタ部は二次元方向反射面を延長した反射面を有している。したがって、このＬＥＤはリフレクタ部の大きさの二次元方向放射ＬＥＤと同等なものとなり、発光素子に対して大きな立体角を形成できるため、放射効率の高いＬＥＤとなる。
【００５６】
また、かかる発光部はリードフレームに複数連で形成されるが小型にできることから、同一立体角を発光素子封止樹脂で形成するのに対して、その間隔はパッケージ直径程度で取り数を増すことができる。そして、ＬＥＤ封止樹脂硬化時間は一般に１時間以上であるため、量産性に優れたＬＥＤとなる。さらに、同一立体角を発光素子封止樹脂で形成するのに対して、ＬＥＤ封止樹脂の内部応力を小さく抑えることができるので、発光素子への応力ダメージ、パッケージのクラックが生じない信頼性の高いものとできる。
【００５７】
このようにして、放射効率が高く、量産性に優れ、信頼性が高い二次元方向放射型の発光ダイオードとなる。
【００５８】
請求項２の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１の構成において、前記リフレクタ部は厚さが薄く形成され、前記発光部から放射された光のうち前記反射面と対向する面に至った光をも二次元方向へ反射するものである。
【００５９】
これによって、反射面で反射されて二次元方向へ反射される光に加えて、反射面と対向する面においても発光部からの光が全反射されて二次元方向へ放射されるので、より放射効率の高いＬＥＤとなる。
【００６０】
このようにして、放射効率がより高く、量産性に優れ、信頼性が高い二次元方向放射型の発光ダイオードとなる。
【００６１】
請求項３の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１の構成において、前記リフレクタ部は前記反射面と対向し前記二次元方向反射面及び反射面によって前記二次元方向へ反射された光を前記二次元方向と略垂直な方向へ反射する階段状反射面を有するものである。
【００６２】
これによって、発光ダイオードの周囲に反射部材を設けなくても、リフレクタ部が反射部材の役目をして二次元方向と略垂直な方向へ光を反射する。したがって、小型で放射効率の高い灯具として用いることができる発光ダイオードとなる。
【００６３】
このようにして、小型で放射効率の高い灯具として用いることができ、量産性に優れ、信頼性が高い発光ダイオードとなる。
【００６４】
請求項４の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１乃至請求項３の構成において、前記発光部の二次元方向反射面は、発光素子あるいは発光素子周辺を焦点とし、楕円、放物線、双曲線、あるいはこれらの近似曲線のいずれかの一部を前記発光素子の発光面の中心を通る垂直軸の周りに回転させた形状をしているものである。
【００６５】
これによって、発光素子から発せられた光のうち、所定の範囲内の光が二次元方向反射面としての光学面に至り、これらの光は光学面への入射角が臨界角より大きいため全て全反射されて側面に向かう。ここで、光学面は発光素子あるいは発光素子周辺を焦点とし、楕円、放物線、双曲線、あるいはこれらの近似曲線のいずれかの一部を前記発光素子の発光面の中心を通る垂直軸の周りに回転させた形状をしているため、光学面で反射された光は全て水平面に平行に進み、二次元方向に放射される。そして、リフレクタ部の上面はこの光学面と連続した形状をしているため、リフレクタ部の上面で反射された光も全て水平面に平行に進み、二次元方向に放射される。
【００６６】
このようにして、二次元方向への放射効率が高く、量産性に優れ、信頼性が高い発光ダイオードとなる。
【００６７】
そして、前記発光ダイオードは、埋設された発光素子の発光面に対向する部分が外側へ突出した円錐形である光源部と、少なくとも前記円錐形部分に結合し、前記光源部から放射された光を、少なくとも二次元平面方向へ光を反射する二次元方向反射面を有する反射部とを具備するものである。
【００６８】
したがって、光源部から放射されて反射部で反射された光は、少なくとも二次元平面方向へ放射され、発光ダイオード全体が二次元方向放射光源としての働きをする。このように、少なくとも二次元平面方向へ光を反射する二次元方向反射面を有する発光部とリフレクタ部の組み合わせでなくても、二次元方向へ高い放射効率で光を放射できる発光ダイオードとなる。
【００６９】
このようにして、二次元方向への放射効率が高く、量産性に優れ、信頼性が高い発光ダイオードとなる。
【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２】図２は本発明の実施の形態１にかかる発光ダイオードの二次元方向放射光源としての特性を示す説明図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態１にかかる発光ダイオードを用いた灯具の構成を示す縦断面図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態２にかかる発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態３にかかる発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【図６】図６（ａ）は本発明の実施の形態４にかかる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７】図７は本発明の実施の形態５にかかる発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【図８】図８は、従来のフレネルレンズ併用方式の灯具の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
２，１２，２１，３１，５１発光ダイオード
３発光部
３ａ二次元方向放射面
４，１４，２４，３４リフレクタ部
４ａ，１４ａ，２４ａ，３４ａ反射面
８発光素子
１４ｂ反射面と対向する面
２４ｂ，３４ｂ階段状反射面
５３光源部
５４反射部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention incorporates a small light-emitting diode (hereinafter referred to as “light-emitting portion”) that reflects light in a two-dimensional direction at least substantially perpendicular to the light-emitting axis of the light-emitting element by a reflecting surface facing the light-emitting surface of the light-emitting element. The present invention relates to a light emitting diode.
[0002]
In the present specification, the LED chip itself is referred to as a “light emitting element”, and the whole including the optical device such as a package resin or a lens system on which the LED chip is mounted is referred to as a “light emitting diode” or “LED”. To do.
[0003]
[Prior art]
When an LED is used as a monochromatic light source, there is no filter loss unlike an incandescent light bulb, and although there is heat generation, there is no place where the temperature is high, and the LED can be thinned. However, the conventional Fresnel lens combined type lamp has the following problems.
[0004]
A conventional Fresnel lens combined lamp will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the structure of a conventional lamp using a Fresnel lens. The lamp 40 includes a convex lens-shaped LED 41, a Fresnel lens 42, and a front cover lens 43. The light emitted from the LED 41 is condensed to some extent by the convex lens-shaped radiation surface, reaches the Fresnel lens 42, is distributed by the Fresnel lens 42, and is emitted forward as parallel light. Is done.
[0005]
However, due to the restriction of the distance between the Fresnel lens 42 and the light source, the lamp 40 becomes thick as shown in the figure, and light that cannot be controlled in the lateral direction is emitted, so that the light utilization efficiency is low. Therefore, by using a lamp composed of a two-dimensional direction emission LED, a reflection member that reflects the two-dimensional direction emission light installed around the LED, and a front cover lens, it is thin and has high light use efficiency. It can be a lamp.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the two-dimensional direction emission LED is made small, the solid angle with respect to the light emitting element is reduced, and the radiation efficiency is lowered. In addition, when the LED is made large, such LEDs are formed in a plurality of lead frames on the lead frame, but since the distance between them is about the package diameter, the number is reduced, and the LED sealing resin curing time generally takes 1 hour or more. Inferior to Furthermore, since the internal stress of the LED sealing resin is increased, stress damage to the light emitting element and cracking of the package are likely to occur, resulting in poor reliability.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a two-dimensional radiation type light emitting diode having high radiation efficiency, excellent mass productivity, and high reliability.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The light emitting diode according to the first aspect of the present invention is a two-dimensional plane substantially perpendicular to the vertical axis (Z axis) passing through the center of the light emitting surface of the light emitting element for emitting light emitted from the light emitting element embedded with the light transmissive material. A light emitting unit having a two-dimensional direction reflecting surface that reflects light in a direction, and a reflecting surface that is optically coupled at least around the two-dimensional direction of the light emitting unit and extends the two-dimensional direction reflecting surface A reflector portion, and the light emitting portion is formed with a fine flat surface at the center of the upper surface thereof, followed by the two-dimensional reflection surface, and the upper surface of the reflector portion is the upper surface of the light emitting portion. The curved surface is formed by extending the two-dimensional direction reflecting surface, and the light emitted from the light emitting element and reflected by the upper surface of the reflector unit is emitted in the two-dimensional plane direction. Is.
[0009]
As described above, the LED includes a light emitting unit having a two-dimensional direction reflecting surface and a reflector unit optically coupled to the periphery of the light emitting unit, and the reflector unit has a reflecting surface obtained by extending the two-dimensional direction reflecting surface. Have. Therefore, this LED is equivalent to the two-dimensional direction emission LED having the size of the reflector portion, and can form a large solid angle with respect to the light emitting element, so that the LED has high emission efficiency.
[0010]
In addition, since the light emitting portion is formed in a plurality of lines on the lead frame, it can be reduced in size. Therefore, the same solid angle is formed with the light emitting element sealing resin, whereas the interval is increased by the package diameter. Can do. And since LED sealing resin hardening time is generally 1 hour or more, it becomes LED excellent in mass-productivity. Furthermore, since the same solid angle is formed with the light emitting element sealing resin, the internal stress of the LED sealing resin can be kept small, so that the stress damage to the light emitting element and the crack of the package do not occur. It can be expensive.
[0011]
In this manner, a two-dimensional direction emission type light emitting diode having high radiation efficiency, excellent mass productivity, and high reliability is obtained.
[0012]
The light-emitting diode according to a second aspect of the present invention is the light-emitting diode according to the first aspect, wherein the reflector portion is formed with a small thickness, and the light that has reached the surface facing the reflecting surface among the light emitted from the light-emitting portion. Are also reflected in the two-dimensional plane direction.
[0013]
As a result, in addition to the light reflected by the reflecting surface and reflected in the two-dimensional direction, the light from the light emitting part is also totally reflected and radiated in the two-dimensional direction on the surface facing the reflecting surface. It becomes LED with high efficiency.
[0014]
In this manner, a two-dimensional direction emission type light emitting diode having higher radiation efficiency, excellent mass productivity, and high reliability is obtained.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the light emitting diode according to the first aspect, wherein the reflector portion faces the reflecting surface and reflects the light reflected in the two-dimensional plane direction by the two-dimensional reflecting surface and the reflecting surface . It has a step-like reflecting surface that reflects in a direction substantially perpendicular to the two-dimensional plane direction.
[0016]
As a result, even without providing a reflecting member around the light emitting diode, the reflector serves as a reflecting member and reflects light in a direction substantially perpendicular to the two-dimensional direction. Therefore, it becomes a light emitting diode that can be used as a lamp having a small size and high radiation efficiency.
[0017]
In this manner, the light-emitting diode can be used as a small and highly radiant lamp, has excellent mass productivity, and has high reliability.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the light emitting diode according to the first to third aspects, wherein the two-dimensional reflecting surface of the light emitting section is focused on the light emitting element or the periphery of the light emitting element, and has an ellipse, a parabola, a hyperbola, Alternatively, a part of any one of these approximate curves is rotated around a vertical axis (Z axis) passing through the center of the light emitting surface of the light emitting element.
[0019]
As a result, of the light emitted from the light emitting element, the light within a predetermined range reaches the optical surface as the two-dimensional direction reflecting surface, and all of these lights are all incident because the incident angle to the optical surface is larger than the critical angle. Reflected toward the side. Here, the optical surface is focused on the light emitting element or the periphery of the light emitting element, and an ellipse, a parabola, a hyperbola, or a part of any of these approximate curves is rotated around a vertical axis passing through the center of the light emitting surface of the light emitting element. Due to the shape, all the light reflected by the optical surface travels parallel to the horizontal plane and is emitted in a two-dimensional direction. And since the upper surface of a reflector part has the shape which followed this optical surface, all the light reflected on the upper surface of a reflector part advances in parallel with a horizontal surface, and is radiated | emitted in a two-dimensional direction.
[0020]
In this way, a light emitting diode having high radiation efficiency in a two-dimensional direction, excellent mass productivity, and high reliability is obtained.
[0021]
And the light emitting diode is coupled to the light source part in which the part facing the light emitting surface of the embedded light emitting element protrudes outward, and at least the conical part, and the light emitted from the light source part is And a reflecting portion having a two-dimensional direction reflecting surface that reflects light in at least a two-dimensional plane direction.
[0022]
Therefore, the light emitted from the light source unit and reflected by the reflecting unit is emitted at least in the two-dimensional plane direction, and the entire light emitting diode functions as a two-dimensional direction emission light source. Thus, even if it is not a combination of a light emitting part having a two-dimensional direction reflecting surface that reflects light at least in a two-dimensional plane direction and a reflector part, a light emitting diode that can emit light with high radiation efficiency in the two-dimensional direction is obtained.
[0023]
In this way, a light emitting diode having high radiation efficiency in a two-dimensional direction, excellent mass productivity, and high reliability is obtained.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
Embodiment 1
First, a first embodiment of a light-emitting diode according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a plan view showing the overall configuration of the light-emitting diode according to the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram showing characteristics of the light-emitting diode according to the first embodiment of the present invention as a two-dimensional direction radiation source. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a lamp using the light emitting diode according to the first embodiment of the present invention.
[0026]
First, the structure of the LED 2 of the first embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the LED 2 is formed by attaching a reflector portion 4 to a light emitting portion 3. The light emitting unit 3 mounts the light emitting element 8 on the lead 5a of the pair of standing leads 5a and 5b, and the light emitting element 8 and the lead 5b are electrically connected by a wire (not shown). The tips of the leads 5a and 5b, the light emitting element 8, and the wires are set in a resin sealing mold and sealed with a transparent epoxy resin in a cross-sectional shape as shown in the drawing.
[0027]
Here, a minute flat surface is formed at the central portion of the upper surface 3 a of the light emitting unit 3. Following this center point, a part of a parabola with the center of the light emitting surface of the light emitting element 8 as a focal point as a reflecting surface 3a serving as a two-dimensional radiating surface and having an X axis direction as a symmetric axis is rotated around the Z axis. It is shaped like an umbrella. Further, the side surface of the light emitting unit 3 forms a part of a spherical surface centering on the light emitting element 8. The light emitted upward from the light emitting element 8 is reflected in the substantially horizontal direction by the reflecting surface 3a and is emitted in a two-dimensional direction of 360 degrees. The light emitted from the light emitting element 8 to the side is emitted in a two-dimensional direction from the side surface forming a part of the spherical surface.
[0028]
Such a small-diameter two-dimensionally radiating light emitting section 3 is excellent in mass productivity and high in reliability, but is optically disadvantageous. Therefore, a ring-shaped reflector 4 is attached to the outside of the light emitting unit 3. The reflector unit 4 is formed of an acrylic resin having a refractive index equivalent to that of the light emitting unit 3 and is physically and optically bonded by an optical bonding agent. Note that physical bonding is not always necessary. Further, since the gap between the light emitting unit 3 and the reflector unit 4 is slight and the interfaces are substantially parallel, the optical loss is small without using an optical bonding agent, and the optical bonding agent is not necessarily used. .
[0029]
In addition, since the light emitting part 3 seals the light emitting element 8 and forms the reflecting surface 3a, the reflecting surface 3a can be close to the light emitting element 8, and the wire height is about 0.3 mm. Is also possible. By being close to each other, a large solid angle can be obtained geometrically, which is optically more advantageous than the case where the reflecting surface 3a is formed by other members.
[0030]
The upper surface 4a of the reflector unit 4 is a curved surface that is continuous with the upper surface 3a of the light emitting unit 3, and the light emitted from the light emitting element 8 and reflected by the upper surface 4a of the reflector unit 4 is approximately 360 degrees in a two-dimensional direction. To be emitted. Here, the outer diameter of the light emitting part 3 is φ5, and the outer diameter of the reflector part 4 is φ20. The optical advantage by attaching the reflector part 4 is demonstrated with reference to FIG. As shown in FIG. 2, in the case of only the light emitting unit 3, only light within an angle θ 1 from the perpendicular passing through the center of the light emitting element 8 is radiated in a two-dimensional direction. To the light within the angle θ2 is emitted in the two-dimensional direction, so that the light emitted within the angle θ1 to θ2 can also be effectively emitted in the two-dimensional direction.
[0031]
In FIG. 2, the cross-sectional two-dimensional display is used, but since the light is actually within a solid angle in the range of θ1 to θ2, a remarkable effect can be obtained.
[0032]
A lamp using the light emitting diode 2 of the first embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the lamp 1 using the LED 2 of the first embodiment has the LED 2 as a two-dimensional radiating light source including a light emitting element at the center, and a reflecting member installed around the LED 2. An inclined portion 6a of approximately 45 degrees out of the six stepped surfaces is a reflecting surface. And the front cover lens 7 which covers these is provided. When power is supplied to the lead 5 of the LED 2, the light of the light emitting element is emitted in a two-dimensional direction of 360 degrees from the side surface of the reflector unit 4 attached around the light emitting unit 3 of the LED 2. 6 is reflected in a substantially vertical direction by the reflecting surface 6 a and is emitted from the front cover lens 7 to the outside.
[0033]
In addition, a two-dimensional direction means here the direction to the reflective surface 6a of the reflection member 6 installed in the periphery with respect to LED2. Strictly, it is not limited to the planar direction perpendicular to the Z-axis from the LED 2, but it is sufficient that the light from the LED 2 is efficiently irradiated to the reflection surface installed around the LED 2.
[0034]
As described above, the lamp 1 using the light emitting diode 2 according to the first embodiment is extremely thin, most of the light emitted from the LED 2 is effectively used, and is externally radiated from the front cover lens 7 very efficiently. .
[0035]
Embodiment 2
Next, a second embodiment of the light emitting diode of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the entire configuration of the light emitting diode according to the second embodiment of the present invention.
[0036]
As shown in FIG. 4, in the LED 12 of the second embodiment, the structure of the light emitting unit 3 is the same as that of the first embodiment. However, the bottom surface 14b of the reflector part 14 rises to near the mounting surface of the light emitting element 8, and the reflector part 14 is thinned. As a result, not only the light emitted upward from the light emitting element 8 but also the incident angle of the light emitted downward from the side surface of the light emitting element 8 with respect to the bottom surface 14b of the reflector portion 14 increases and exceeds the critical angle. The light is totally reflected by the bottom surface 14 b of the portion 14 and is radiated in a two-dimensional direction from the side surface of the reflector portion 14.
[0037]
Further, since the light emitting element 8 has a size, there is also light that is reflected by the upper surface 14a of the reflector portion 14 and is reflected downward without being emitted in the horizontal direction as shown in the figure. The light is totally reflected by the bottom surface 14 b of the portion 14 and is radiated in a two-dimensional direction from the side surface of the reflector portion 14.
[0038]
As a result, the amount of light emitted from the LED 12 in the two-dimensional direction increases, and the two-dimensional direction-emitting LED with better radiation efficiency is obtained.
[0039]
Embodiment 3
Next, Embodiment 3 of the light emitting diode of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the overall configuration of the light emitting diode according to the third embodiment of the present invention.
[0040]
As shown in FIG. 5, in the LED 21 of the third embodiment, the structure of the light emitting unit 3 is the same as that of the first embodiment. However, the bottom surface of the reflector portion 24 is formed in a stepped shape and the slope portion is the reflecting surface 24b, and the light reflected in the two-dimensional direction from the upper surfaces 3a and 24a is reflected upward by the reflecting surface 24b. The light reflected upward is radiated to the outside from the upper surface 24a of the reflector section 24. At this time, since refraction occurs at the upper surface 24a, the direction of reflection by the reflecting surface 24b is changed so that the refracted light is radiated to the outside substantially vertically. Control. If the angle of the reflecting surface 24b with respect to the two-dimensional emitted light is such that it is not totally reflected, the reflecting surface 24b must be subjected to a mirror treatment such as metal deposition from the outside to ensure a high reflectivity.
[0041]
In this way, by forming the reflection surface 24b that reflects the two-dimensional radiation light in the substantially vertical direction on the bottom surface of the reflector portion 24, the light emitting diode 21 that serves as a small lamp is obtained.
[0042]
Embodiment 4
Next, a fourth embodiment of the light emitting diode of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a plan view showing the entire configuration of the light emitting diode according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a longitudinal sectional view thereof.
[0043]
As shown in FIG. 6, in the LED 31 of the fourth embodiment, the structure of the light emitting unit 3 is the same as that of the first embodiment. However, the outer shape of the reflector portion 34 is circular in each of the above embodiments, but in the fourth embodiment, it is oval. Further, the bottom surface of the reflector portion 34 is formed in a stepped shape as in the third embodiment, and the slope portion is a reflecting surface 34b, and the light reflected in the two-dimensional direction from the upper surfaces 3a and 34a is reflected on the reflecting surface. Reflects upward at 34b. The light reflected upward is externally radiated from the upper surface 34a of the reflector section 34. At this time, since refraction occurs at the upper surface 34a, the direction of reflection by the reflective surface 34b is changed so that the refracted light is externally radiated substantially vertically. Control. If the angle of the reflecting surface 34b with respect to the two-dimensional emitted light is such that it is not totally reflected, the reflecting surface 34b needs to be subjected to mirror processing such as metal vapor deposition from the outside to ensure high reflectivity.
[0044]
Furthermore, as shown in FIG. 6A, the bottom surface of the reflector portion 34 is divided into eight segments, and the reflecting surfaces 34b of adjacent segments are formed alternately. And by giving each reflective surface 34b curvature according to the irradiation density from the light emission part 3, the brightness | luminance of the light emitting diode 31 whole can be made uniform. As a result, when viewed from above, the light emitting diode 31 can be a light emitting diode having a natural image in which the entire luminance of the light emitting diode 31 is uniform and shines. Further, even when the light emitting diode 31 is extinguished, the external light is reflected and the whole is uniformly shining and becomes a very nice light emitting diode.
[0045]
Embodiment 5
Next, a light emitting diode according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the entire configuration of the light emitting diode according to the fifth embodiment of the present invention.
[0046]
As shown in FIG. 7, the LED 51 according to the fifth embodiment includes a light source unit 53 and a reflection unit 54 unlike the above embodiments. That is, the light source unit 53 mounts the light emitting element 8 on the lead 55a among the pair of standing leads 55a and 55b, and the light emitting element 8 and the lead 55b are electrically connected by a wire (not shown). The tips of these leads 55a and 55b, the light emitting element 8, and the wires are set in a resin sealing mold, and resin-sealed into a shape in which a conical shape and a cylindrical shape as shown in the figure are connected by a transparent epoxy resin. Is done.
[0047]
Then, the reflecting portion 54 made of an acrylic resin having a refractive index equivalent to that of the transparent epoxy resin and having a concave portion corresponding to the conical portion of the light source portion 53 in the central portion is physically and optically formed by the optical bonding agent in the conical portion. It is joined. Note that physical bonding is not always necessary. In addition, since the gap between the light source unit 53 and the reflection unit 54 is very small and the respective interfaces are substantially parallel, light loss is small without using an optical bonding agent, and it is not always necessary to use an optical bonding agent. .
[0048]
The upper surface 54a of the reflecting portion 54 is a two-dimensional direction reflecting surface on which light emitted from the light emitting element 8 is reflected in a substantially two-dimensional parallel direction. Therefore, when electric power is supplied to the pair of leads 55a and 55b to cause the light emitting element 8 to emit light, the light reflected by the upper surface 54a upward is reflected approximately 360 degrees in a two-dimensional direction, and the reflecting portion 54 Radiated from the side of the outside.
[0049]
Thus, even if it is not the combination of the light emission part which has a two-dimensional direction reflective surface which reflects light to a two-dimensional plane direction, and a reflector part, it becomes a light emitting diode which can radiate | emit light with high radiation efficiency to a two-dimensional direction. Note that the reflecting portion 54 is not necessarily limited to one that is coupled only to the conical portion of the light source portion 53, and may be coupled to the cylindrical portion of the light source portion 53 below the reflecting portion 54.
[0050]
In each of the above embodiments, it is assumed that a red light emitting element is used as the light emitting element, but any color light emitting element may be used. In addition, although a transparent epoxy resin is used as a light transmissive material for sealing the light emitting element and the like in the light emitting portion and the light source portion, other materials such as a transparent silicon resin may be used.
[0051]
Further, the flat surface at the central portion of the upper surface of the light emitting unit may be a concave surface or a convex surface, or a reflecting surface may be formed from the central portion. The reflecting surface is not limited to a shape in which a part of a parabola with the X axis as a symmetric axis is rotated around the Z axis, but an ellipse, a parabola, a hyperbola, or an approximate curve of these that focuses on the periphery of the light emitting element Even if a part of is rotated around the Z axis, light can be emitted to a predetermined range.
[0052]
In each of the above embodiments, the outer shape of the reflector portion and the reflecting portion is circular or elliptical, but other shapes may be used. Furthermore, although acrylic resin is used as the material for the reflector part and the reflecting part, any material may be used as long as it has a refractive index equivalent to that of the sealing material for the light emitting part.
[0053]
The configuration, shape, quantity, material, size, connection relationship, and the like of the other parts of the light emitting diode are not limited to the above embodiments.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, the light-emitting diode according to the first aspect of the present invention has a two-dimensional direction reflecting surface that reflects light emitted from a light-emitting element embedded with a light-transmitting material in at least a two-dimensional plane direction. And a reflector unit having a reflection surface that is optically coupled and extends the reflection surface in the two-dimensional direction at least around the two-dimensional direction of the light-emitting unit.
[0055]
As described above, the LED includes a light emitting unit having a two-dimensional direction reflecting surface and a reflector unit optically coupled to the periphery of the light emitting unit, and the reflector unit has a reflecting surface obtained by extending the two-dimensional direction reflecting surface. Have. Therefore, this LED is equivalent to the two-dimensional direction emission LED having the size of the reflector portion, and can form a large solid angle with respect to the light emitting element, so that the LED has high emission efficiency.
[0056]
In addition, since the light emitting portion is formed in a plurality of lines on the lead frame, it can be reduced in size. Therefore, the same solid angle is formed with the light emitting element sealing resin, whereas the interval is increased by the package diameter. Can do. And since LED sealing resin hardening time is generally 1 hour or more, it becomes LED excellent in mass-productivity. Furthermore, since the same solid angle is formed with the light emitting element sealing resin, the internal stress of the LED sealing resin can be kept small, so that the stress damage to the light emitting element and the crack of the package do not occur. It can be expensive.
[0057]
In this manner, a two-dimensional direction emission type light emitting diode having high radiation efficiency, excellent mass productivity, and high reliability is obtained.
[0058]
The light-emitting diode according to a second aspect of the present invention is the light-emitting diode according to the first aspect, wherein the reflector portion is formed with a small thickness, and the light that has reached the surface facing the reflecting surface among the light emitted from the light-emitting portion. Is also reflected in a two-dimensional direction.
[0059]
As a result, in addition to the light reflected by the reflecting surface and reflected in the two-dimensional direction, the light from the light emitting part is also totally reflected and radiated in the two-dimensional direction on the surface facing the reflecting surface. It becomes LED with high efficiency.
[0060]
In this manner, a two-dimensional direction emission type light emitting diode having higher radiation efficiency, excellent mass productivity, and high reliability is obtained.
[0061]
A light emitting diode according to a third aspect of the present invention is the light emitting diode according to the first aspect, wherein the reflector portion faces the reflection surface, and the light reflected in the two-dimensional direction by the two-dimensional reflection surface and the reflection surface is reflected in the two-dimensional direction. It has a step-like reflecting surface that reflects in a direction substantially perpendicular to the dimensional direction.
[0062]
As a result, even without providing a reflecting member around the light emitting diode, the reflector serves as a reflecting member and reflects light in a direction substantially perpendicular to the two-dimensional direction. Therefore, it becomes a light emitting diode that can be used as a lamp having a small size and high radiation efficiency.
[0063]
In this manner, the light-emitting diode can be used as a small and highly radiant lamp, has excellent mass productivity, and has high reliability.
[0064]
A light-emitting diode according to a fourth aspect of the present invention is the light-emitting diode according to any one of the first to third aspects, wherein the two-dimensional reflecting surface of the light-emitting portion is focused on the light-emitting element or the periphery of the light-emitting element, and an ellipse, parabola, hyperbola, A part of any one of these approximate curves is rotated around a vertical axis passing through the center of the light emitting surface of the light emitting element.
[0065]
As a result, of the light emitted from the light emitting element, the light within a predetermined range reaches the optical surface as the two-dimensional direction reflecting surface, and all of these lights are all incident because the incident angle to the optical surface is larger than the critical angle. Reflected toward the side. Here, the optical surface is focused on the light emitting element or the periphery of the light emitting element, and an ellipse, a parabola, a hyperbola, or a part of any of these approximate curves is rotated around a vertical axis passing through the center of the light emitting surface of the light emitting element. Due to the shape, all the light reflected by the optical surface travels parallel to the horizontal plane and is emitted in a two-dimensional direction. And since the upper surface of a reflector part has the shape which followed this optical surface, all the light reflected on the upper surface of a reflector part advances in parallel with a horizontal surface, and is radiated | emitted in a two-dimensional direction.
[0066]
In this way, a light emitting diode having high radiation efficiency in a two-dimensional direction, excellent mass productivity, and high reliability is obtained.
[0067]
The light emitting diode includes a light source part having a conical shape in which a part facing the light emitting surface of the embedded light emitting element protrudes outward, and at least the conical part is coupled to emit light emitted from the light source part. And a reflection part having a two-dimensional direction reflection surface that reflects light in at least a two-dimensional plane direction.
[0068]
Therefore, the light emitted from the light source unit and reflected by the reflecting unit is emitted at least in the two-dimensional plane direction, and the entire light emitting diode functions as a two-dimensional direction emission light source. Thus, even if it is not a combination of a light emitting part having a two-dimensional direction reflecting surface that reflects light at least in a two-dimensional plane direction and a reflector part, a light emitting diode that can emit light with high radiation efficiency in the two-dimensional direction is obtained.
[0069]
In this way, a light emitting diode having high radiation efficiency in a two-dimensional direction, excellent mass productivity, and high reliability is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a plan view showing an overall configuration of a light emitting diode according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a longitudinal sectional view thereof.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating characteristics of the light-emitting diode according to the first embodiment of the present invention as a two-dimensional direction emission light source.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a lamp using the light emitting diode according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing an overall configuration of a light emitting diode according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an overall configuration of a light emitting diode according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6A is a plan view showing an entire configuration of a light emitting diode according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a longitudinal sectional view thereof.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing an entire configuration of a light emitting diode according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional Fresnel lens combined lamp.
[Explanation of symbols]
2, 12, 21, 31, 51 Light emitting diode 3 Light emitting portion 3a Two-dimensional radiating surface 4, 14, 24, 34 Reflector portions 4a, 14a, 24a, 34a Reflecting surface 8 Light emitting element 14b Surface 24b facing the reflecting surface, 34b Step-like reflective surface 53 Light source part 54 Reflective part

Claims

Light emitted from the light emitting element (8) embedded with the light transmissive material is reflected in a two-dimensional plane direction substantially perpendicular to the vertical axis (Z axis) passing through the center of the light emitting surface of the light emitting element (8). A light emitting part (3) having a two-dimensional direction reflecting surface (3a) to be
A reflector unit having a reflecting surface (4a , 14a, 24a, 34a) that is optically coupled and extends the reflecting surface (3a) in the two-dimensional direction at least around the light emitting unit (3). (4 , 14 , 24 , 34) ,
The light emitting part (3) is formed with a fine flat surface at the center of the upper surface thereof, followed by the two-dimensional reflecting surface (3a), and further, the reflector part (4 , 14 , 24 , 34). The upper surface is a curved surface formed by extending the two-dimensional reflection surface (3a) on the upper surface of the light emitting unit (3), and is radiated from the light emitting element (8) and the reflector units (4 , 14 ,. 24, 34) is reflected in the two-dimensional plane direction, and the light emitting diode.

The reflector part (14) is formed to be thin, and the light reaching the surface (14b) facing the reflecting surface (14a) out of the light emitted from the light emitting part (3) is also the two-dimensional plane. The light emitting diode according to claim 1, wherein the light emitting diode reflects in a direction.

The reflector part (24 , 34) faces the reflection surface (24b, 34b) and is reflected in the two-dimensional plane direction by the two-dimensional reflection surface (3a) and the reflection surface (24b, 34b) . the light emitting diode according to claim 1, characterized in that it comprises a stepped reflecting surface which reflects light to the two-dimensional plane direction substantially perpendicular (24b, 34b).

The two-dimensional direction reflection surface (3a) of the light emitting unit (3) is focused on the periphery of the light emitting element (8) or the light emitting element (8) , and is one of an ellipse, a parabola, a hyperbola, or an approximate curve thereof. 4. The shape according to claim 1, wherein the portion is rotated around a vertical axis (Z axis) passing through the center of the light emitting surface of the light emitting element (8). The light emitting diode as described.