JP4336734B2 - Light emitting diode and LED light - Google Patents

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Description

本発明は、発光ダイオード(Light−Emitting Diode:以下「LED」という。)およびそれを用いたLEDライトに関し、特に、自動車のテールライトやブレーキライト等の灯具、または工事用の警報ランプや標識等の表示装置として用いられる発光ダイオードおよびLEDライトに関する。   The present invention relates to a light-emitting diode (hereinafter referred to as “LED”) and an LED light using the same, and in particular, a lamp such as a taillight or a brake light of an automobile, or a warning lamp or sign for construction. The present invention relates to a light emitting diode and an LED light used as a display device.

近年、LEDの高輝度化が進み、自動車のバックライト等の灯具にLEDを光源とするLEDライトが用いられることが多くなってきた。LEDは、スペクトルがシャープで視認性に優れ、点灯時の応答速度が速いことから後続車への信号伝達速度が向上するというメリットを有しており、灯具として用いることで、特に、高速走行時の安全性を高めるものとして期待されている。さらに、LEDはそれ自体単色光源であるので、白熱電球のように必要色以外の光をフィルターカットする必要もなく、単色光源として高効率であり、省エネルギー化にもつながる。   In recent years, as the brightness of LEDs has increased, LED lights using LEDs as light sources have been increasingly used for lamps such as automobile backlights. The LED has a sharp spectrum, excellent visibility, and has a merit that the signal transmission speed to the succeeding vehicle is improved because the response speed when lighting is fast. It is expected to increase safety. Furthermore, since the LED itself is a monochromatic light source, it is not necessary to filter light other than the necessary color like an incandescent light bulb, and it is highly efficient as a monochromatic light source, leading to energy saving.

図11は、従来のLEDライト200を示す。このLEDライト200は、レンズ型LED201として発光素子202と、1対のリードフレーム203a,203bと、発光素子202とリードフレーム203bとを電気的に接続するボンディングワイヤ204と、透明エポキシ樹脂205とを有する。発光素子202はリードフレーム203aにマウントされており、この発光素子202とリードフレーム203bとをワイヤボンディングし、全体を透明エポキシ樹脂205で凸レンズ形に封止している。   FIG. 11 shows a conventional LED light 200. The LED light 200 includes, as a lens-type LED 201, a light emitting element 202, a pair of lead frames 203a and 203b, a bonding wire 204 that electrically connects the light emitting element 202 and the lead frame 203b, and a transparent epoxy resin 205. Have. The light emitting element 202 is mounted on a lead frame 203a. The light emitting element 202 and the lead frame 203b are wire-bonded, and the whole is sealed in a convex lens shape with a transparent epoxy resin 205.

また、LEDライト200の構成部品として、レンズ型LED201から放射される光を紙面上方に反射する回転放物面形の反射鏡206と、レンズ型LED201の上方に位置するフレネルレンズ207と、光入射側に凹凸の界面209aを有した樹脂レンズ209が設けられている。   Further, as components of the LED light 200, a rotating paraboloidal reflecting mirror 206 that reflects light emitted from the lens-type LED 201 upward, a Fresnel lens 207 positioned above the lens-type LED 201, and light incidence A resin lens 209 having an uneven interface 209a on the side is provided.

上記したLEDライト200は、レンズ型LED201を発光させることによって上方および斜め上方に光が放射される。レンズ型LED201の上方に放射される光は、フレネルレンズ207で集光されて平行光として放射される。また、レンズ型LED201の斜め上方に放射された光は、反射鏡206で反射されて上方に放射される。このようにしてレンズ型LED201から放射される光をすべて樹脂レンズ209側へ略平行に出射させる。樹脂レンズ209は、凹凸の界面209aで入射光を拡散して樹脂レンズ209から放射する。これにより、樹脂レンズ209からは車載用バックライトの規格である略20度の拡がりを有した光が外部放射される。   The LED light 200 described above emits light upward and obliquely upward by causing the lens-type LED 201 to emit light. The light emitted above the lens-type LED 201 is collected by the Fresnel lens 207 and emitted as parallel light. Further, the light emitted obliquely above the lens-type LED 201 is reflected by the reflecting mirror 206 and emitted upward. In this way, all the light emitted from the lens-type LED 201 is emitted substantially parallel to the resin lens 209 side. The resin lens 209 diffuses incident light at the uneven interface 209 a and radiates it from the resin lens 209. As a result, the resin lens 209 emits light having a spread of about 20 degrees, which is the standard for in-vehicle backlights.

しかし、従来のLEDライト200では、レンズ型LED201から放射された光を光放射側に配置されたフレネルレンズ207で平行光に変換し、この平行光を樹脂レンズ209で拡散しているので、光学系の厚さが大になってLEDランプを大型化させるという不都合がある。仮に、反射鏡206を省略すると、部品点数の減少と薄型化が図れるが、発光素子202から斜め上方および側面方向に放射された光が利用できなくなって放射効率が低下する。また、放射される光がフレネルレンズ207および樹脂レンズ209を透過して外部へ放射されるため、見栄えの自由度が低い。   However, in the conventional LED light 200, the light emitted from the lens-type LED 201 is converted into parallel light by the Fresnel lens 207 disposed on the light emission side, and this parallel light is diffused by the resin lens 209. There is an inconvenience that the thickness of the system is increased and the LED lamp is enlarged. If the reflecting mirror 206 is omitted, the number of parts can be reduced and the thickness can be reduced, but the light emitted from the light emitting element 202 obliquely upward and in the side surface direction cannot be used, and the radiation efficiency is lowered. Further, since the emitted light passes through the Fresnel lens 207 and the resin lens 209 and is emitted to the outside, the degree of freedom in appearance is low.

そこで、薄型で見栄えが良く、放射効率を高くすることが可能なLEDライトとして、例えば、特許文献1に示すものがある。   Therefore, for example, Patent Document 1 discloses an LED light that is thin and has a good appearance and that can increase the radiation efficiency.

このLEDライトは、LED等の光源と、光源と対向する中心軸上の位置に配置されて光源から放射された光を、光源の中心軸と略直交する方向の光として反射する第1の反射鏡と、第1の反射鏡を中心にしてその周囲に配置され、第1の反射鏡で反射された光を、前記の中心軸方向の光にして反射する第2の反射鏡とを備えている。このような構成において、光源から放射された光が第1の反射鏡によって中心軸と略直交する方向へ反射され、この反射光が第2の反射鏡によって中心軸方向に反射されることにより、所定の放射角度を有した車両用信号光を所定の面積にわたって放射することができる。   This LED light is a light source such as an LED, and a first reflection that reflects light emitted from the light source disposed at a position on the central axis facing the light source as light in a direction substantially orthogonal to the central axis of the light source. A mirror, and a second reflecting mirror disposed around the first reflecting mirror and reflecting the light reflected by the first reflecting mirror as light in the direction of the central axis. Yes. In such a configuration, the light emitted from the light source is reflected by the first reflecting mirror in a direction substantially orthogonal to the central axis, and the reflected light is reflected by the second reflecting mirror in the central axis direction. Vehicle signal light having a predetermined radiation angle can be emitted over a predetermined area.

特開2001−93312号(図2)JP 2001-93312 (FIG. 2)

しかし、特許文献1のLEDライトによると、光源の出射光の殆どが上方に放射される光であるため、第1の反射鏡に対する光源の中心軸の位置精度が低下すると、第1の反射鏡によって全反射方向に反射される反射光の光量が不均一となってLEDライト表面に明暗(明るさの差)が生じるという問題がある。特に、光源と第1の反射鏡とが近接するにつれて位置ずれによる明るさの差が顕著になる。また、光源と第1の反射鏡とが別部品であり、それぞれを位置決めしなければならないとともに位置ずれを生じないように保持する必要があり、製造に手間がかかる。さらに、物理的な力が加わると部品の位置ずれが生じる恐れがある。   However, according to the LED light of Patent Document 1, since most of the emitted light from the light source is emitted upward, if the positional accuracy of the central axis of the light source with respect to the first reflecting mirror is reduced, the first reflecting mirror As a result, the amount of reflected light reflected in the total reflection direction becomes non-uniform, and there is a problem that light and dark (brightness difference) occurs on the surface of the LED light. In particular, as the light source and the first reflecting mirror come closer to each other, the difference in brightness due to the positional deviation becomes significant. Further, the light source and the first reflecting mirror are separate parts, and each of them must be positioned and must be held so as not to be displaced, which takes time for manufacturing. Furthermore, when a physical force is applied, the position of the component may be displaced.

また、光源と第1の反射鏡とを高精度で位置決めしたとしても、光源の構造に起因する配光特性のばらつきを回避することは困難である。集光度の高いLEDは発光素子の位置ずれによる配光特性への影響が大きく、このような配光特性のばらつきを伴った光源を用いた場合、LEDライトの表面に明暗が生じるという課題が内在するためである。   Even if the light source and the first reflecting mirror are positioned with high accuracy, it is difficult to avoid variations in light distribution characteristics due to the structure of the light source. LEDs with high light concentration have a large effect on the light distribution characteristics due to misalignment of the light emitting elements. When a light source with such a variation in light distribution characteristics is used, there is an inherent problem that light and darkness occurs on the surface of the LED light. It is to do.

従って、本発明の目的は、薄型化を実現するとともに生産性に優れ、配光特性のばらつきを抑えて全方向で明るさが均一な発光ダイオードおよびLEDライトを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a light-emitting diode and an LED light that achieves a reduction in thickness, is excellent in productivity, and has a uniform brightness in all directions while suppressing variations in light distribution characteristics.

本発明は、上記目的を達成するため、
発光素子と、
前記発光素子を封止する透光性材料と、を備え、
前記発光素子は、中心軸方向に対する出射光の出射角度θにおける放射強度をI(θ)として前記発光素子の前記出射角度θに応じた放射強度によって定まる常数をkとしたとき、
I(θ)=k・cosθ+(1−k)・sinθ
(ただし、k≦0.6)
であり、
前記透光性材料は、
前記発光素子から放射された光を前記発光素子の中心軸と直交し前記中心軸を中心とする周方向へ反射する反射面と、
前記反射面によって反射された光を放射する側面放射面と、を有し、
前記反射面の半径Rと前記側面放射面の高さHの関係がH<Rとなっている発光ダイオードを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention
A light emitting element;
A translucent material for sealing the light emitting element,
When the light emitting element has a constant determined by the radiation intensity according to the emission angle θ of the light emitting element as k, where I (θ) is the radiation intensity at the emission angle θ of the emitted light with respect to the central axis direction,
I (θ) = k · cos θ + (1−k) · sin θ
(However, k ≦ 0.6)
And
The translucent material is
A reflecting surface that reflects light emitted from the light emitting element in a circumferential direction perpendicular to the central axis of the light emitting element and centering on the central axis;
A side emission surface that emits light reflected by the reflection surface, and
Provided is a light emitting diode in which the relationship between the radius R of the reflecting surface and the height H of the side radiation surface is H <R.

また、本発明は、上記目的を達成するため、
上記発光ダイオードと、
前記発光ダイオードから放射される光を反射する反射鏡とを有することを特徴とするLEDライトを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention
The light emitting diode;
An LED light comprising: a reflecting mirror that reflects light emitted from the light emitting diode.

本発明の発光ダイオードによれば、発光ダイオードを薄型化しながら発光素子から放射される光が中心軸方向だけでなく中心軸に直交する方向にも放射できるようになり、かつ、発光素子と反射面との近接に基づいて中心軸に直交する方向への放射性が大になることから、放射範囲の広範囲な配光特性が得られる。   According to the light emitting diode of the present invention, the light emitted from the light emitting element can be emitted not only in the central axis direction but also in the direction perpendicular to the central axis while reducing the thickness of the light emitting diode. Since the radiation in the direction orthogonal to the central axis becomes large based on the proximity to the light, a wide light distribution characteristic in the radiation range can be obtained.

また、発光素子の中心軸と第1の反射鏡の中心軸との位置ずれが生じたとしても、LEDライトの表面の明るさに差が生じないようにすることができる。   Further, even if a positional deviation between the central axis of the light emitting element and the central axis of the first reflecting mirror occurs, it is possible to prevent a difference in the brightness of the surface of the LED light.

また、発光素子の配光特性にばらつきを有した光源を用いたとしても、広範囲な放射範囲へ光が放射されることにより、LEDライトの表面の明るさに差が生じないようにすることができる。   Moreover, even if a light source having a variation in light distribution characteristics of the light emitting element is used, it is possible to prevent a difference in brightness of the surface of the LED light by emitting light to a wide radiation range. it can.

また、上記発光ダイオードにおいて、発光素子は、中心軸方向に対する出射光の出射角度θにおける放射強度をI(θ)として、発光素子の出射角度θに応じた放射強度によって定まる常数をkとしたとき、
I(θ)=k・cosθ+(1−k)・sinθ
(ただし、k≦0.6)
であるように設けることにより、側面方向への配光特性が向上し、広範囲に安定した光量を放射することができる。
In the light emitting diode, the light emitting element has a radiation intensity at an emission angle θ of the emitted light with respect to the central axis direction as I (θ), and a constant determined by the radiation intensity according to the emission angle θ of the light emitting element is k. ,
I (θ) = k · cos θ + (1−k) · sin θ
(However, k ≦ 0.6)
By providing as described above, the light distribution characteristics in the side surface direction can be improved, and a stable amount of light can be emitted in a wide range.

また、本発明のLEDライトによれば、発光素子から放射される光が中心軸方向だけでなく中心軸に直交する方向にも放射されるようになり、かつ、発光素子と反射面との近接に基づいて中心軸に直交する方向への放射性が大になることから、視認性に優れ、斬新な視覚をLEDライトに付与するとともに放射範囲の広範囲な配光特性が得られる。   Further, according to the LED light of the present invention, light emitted from the light emitting element is emitted not only in the central axis direction but also in a direction perpendicular to the central axis, and the proximity of the light emitting element and the reflecting surface. Therefore, the radiation in the direction orthogonal to the central axis becomes large, so that it is excellent in visibility, imparts novel vision to the LED light, and provides a wide light distribution characteristic in the radiation range.

上記LEDライトにおいて、発光素子は、前記中心軸方向に対する出射光の出射角度θにおける放射強度をI(θ)として、前記発光素子の前記出射角度θに応じた放射強度によって定まる常数をkとしたとき、
I(θ)=k・cosθ+(1−k)・sinθ
(ただし、k≦0.6)
であることを特徴とする。
このような構成によれば、発光素子から側面方向に放射される光が増大し、反射鏡との位置精度によって光照射性のばらつきを生じにくい高輝度のLEDライトが得られる。
In the LED light, the light emitting element has a radiation intensity at an emission angle θ of the emitted light with respect to the central axis direction as I (θ), and a constant determined by the radiation intensity according to the emission angle θ of the light emitting element is k. When
I (θ) = k · cos θ + (1−k) · sin θ
(However, k ≦ 0.6)
It is characterized by being.
According to such a configuration, the light emitted from the light emitting element in the side surface direction increases, and a high-intensity LED light that hardly causes variations in light irradiation properties due to the positional accuracy with the reflecting mirror can be obtained.

以下に、本発明の実施の形態について説明する。
以下の説明では、発光素子の中心軸をZ軸とし、このZ軸上の発光素子の上面位置を原点とし、原点でZ軸にそれぞれ直交するX軸とY軸を設けた座標系を定義する。但し、Z軸は中心軸Zとも称す。
Embodiments of the present invention will be described below.
In the following description, a coordinate system is defined in which the central axis of the light emitting element is the Z axis, the upper surface position of the light emitting element on the Z axis is the origin, and the origin is provided with an X axis and a Y axis orthogonal to the Z axis. . However, the Z axis is also referred to as the central axis Z.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係るLEDライト1の全体構成を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A断面図、(c)は(b)のP部分の拡大図である。このLEDライト1は、円盤形状の本体の中心に所定の配光特性を有する発光素子6Aを用いたLED2と、LED2の周囲に同心円状で階段構造の反射面3aを備えた反射鏡3とを有する。   FIG. 1: shows the whole structure of the LED light 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is AA sectional drawing of (a), (c) is ( It is an enlarged view of P part of b). This LED light 1 includes an LED 2 using a light emitting element 6A having a predetermined light distribution characteristic at the center of a disk-shaped main body, and a reflecting mirror 3 having a concentric and stepwise reflecting surface 3a around the LED 2. Have.

反射鏡3は、透明アクリル樹脂によって成形されており、成形後に上面にアルミ蒸着を施して鏡面化することによって反射面3aを形成している。各反射面3aは、(c)に示すように、X−Y平面に対して約45度に傾斜しており、X(Y)方向から入射する光を反射してZ方向に放射させる。   The reflecting mirror 3 is formed of a transparent acrylic resin, and the reflecting surface 3a is formed by performing aluminum vapor deposition on the upper surface after forming to make a mirror surface. Each reflective surface 3a is inclined at about 45 degrees with respect to the XY plane, as shown in FIG. 5C, and reflects light incident from the X (Y) direction and radiates it in the Z direction.

図2は、LED2を示し、(a)は縦断面図、(b)は平面図、(c)は側面図である。このLED2は、リードフレーム5a,5bと、発光素子6Aと、リードフレーム5bと発光素子6Aとを電気的に接続するボンディングワイヤ7と、リードフレーム5a,5bおよび発光素子6Aとを一体的に封止するとともに光学面が形成される透明エポキシ樹脂8と、平坦面9aおよび反射面9bとを有する反射鏡9と、発光素子6Aを中心とする球面の一部を成して光をX−Y方向に放射する放射面10より構成されている。   2A and 2B show the LED 2, in which FIG. 2A is a longitudinal sectional view, FIG. 2B is a plan view, and FIG. 2C is a side view. This LED 2 integrally seals the lead frames 5a and 5b, the light emitting element 6A, the bonding wire 7 that electrically connects the lead frame 5b and the light emitting element 6A, and the lead frames 5a and 5b and the light emitting element 6A. A transparent epoxy resin 8 that stops and has an optical surface, a reflecting mirror 9 having a flat surface 9a and a reflecting surface 9b, and a part of a spherical surface centering on the light emitting element 6A, make light XY It consists of a radiation surface 10 that radiates in the direction.

リードフレーム5a,5bは、銅合金で形成されてX−Y平面上に絶縁のための間隙を介して設けられており、面積の広いリードフレーム5aの原点位置に発光素子6Aを実装している。   The lead frames 5a and 5b are made of a copper alloy and are provided on the XY plane with a gap for insulation, and the light emitting element 6A is mounted at the origin position of the lead frame 5a having a large area. .

発光素子6Aは、直方体形状の底部側を斜めにカットした逆ピラミッド型を有し、リードフレーム5aにフェイスアップ接合されており、上面が発光面となっている。また、使用個数を極力少なくしてLED2の発光強度を所定値に維持する目的から、大電流タイプ(高出力タイプ)のものが用いられている。なお、発光素子6Aをフリップチップ接合によってリードフレーム5aに実装してもよい。   The light emitting element 6A has an inverted pyramid shape in which the bottom side of the rectangular parallelepiped shape is cut obliquely, is face-up joined to the lead frame 5a, and the upper surface is a light emitting surface. Further, for the purpose of maintaining the light emission intensity of the LED 2 at a predetermined value by reducing the number of use as much as possible, a large current type (high output type) is used. The light emitting element 6A may be mounted on the lead frame 5a by flip chip bonding.

透明エポキシ樹脂8は、屈折率1.55のエポキシ樹脂を使用し、その上面の中心部分(発光素子6Aの直上部分)に平坦面9aを有する。また、この平坦面9aに続いて反射面9bを設けることによって反射鏡9を形成している。この反射鏡9に発光素子6Aを近接配置して一体的にモールド成形することによって近接光学系を形成している。   The transparent epoxy resin 8 uses an epoxy resin having a refractive index of 1.55, and has a flat surface 9a at the center portion of the upper surface (a portion directly above the light emitting element 6A). Further, the reflecting mirror 9 is formed by providing the reflecting surface 9b following the flat surface 9a. The proximity optical system is formed by arranging the light emitting element 6A in the vicinity of the reflecting mirror 9 and integrally molding it.

反射鏡9は、発光素子6Aから放射される光を直上方向へ放射する平坦面9aと、図の座標原点である発光素子6Aの発光面の中央部を焦点としX軸を対称軸とする放物線の一部を中心軸Zの周りに回転させた円状の反射形状を成す反射面9bとを有する。なお、用途に応じて、反射鏡9に平坦面9aを設けない構成とすることも可能である。   The reflecting mirror 9 has a flat surface 9a that radiates light emitted from the light emitting element 6A in a directly upward direction, and a parabola with a central portion of the light emitting surface of the light emitting element 6A that is the origin of coordinates in the figure as a focal point and an X axis as a symmetry axis. And a reflection surface 9b having a circular reflection shape obtained by rotating a part of the reflection surface around the central axis Z. It is also possible to adopt a configuration in which the reflecting mirror 9 is not provided with the flat surface 9a depending on the application.

また、反射鏡9は、発光素子6Aから放射された光を反射する第1の反射鏡であり、(c)に示すように反射面9bの半径Rは、発光素子6Aに対して大なる立体角を形成して放射される光の大半を有効に側面に放射できるよう、ここではH=2.0mm、R=3.5mmで形成されて放射面10の高さHと半径Rとの関係がH<Rとなっている。また、近接光学系を形成して比較的大なる立体角が形成されるように発光素子6Aと平坦面9aとの間隔(透明エポキシ樹脂8の厚さ)hは0.5mmに設定されている。   The reflecting mirror 9 is a first reflecting mirror that reflects the light emitted from the light emitting element 6A. As shown in (c), the radius R of the reflecting surface 9b is larger than that of the light emitting element 6A. The relationship between the height H of the radiation surface 10 and the radius R is here formed so that most of the light emitted in the form of corners can be effectively emitted to the side surface, where H = 2.0 mm and R = 3.5 mm. Is H <R. Further, the distance (thickness of the transparent epoxy resin 8) h between the light emitting element 6A and the flat surface 9a is set to 0.5 mm so that a relatively large solid angle is formed by forming a proximity optical system. .

図3は、発光素子6Aの構成を示し、最下層から最上層にかけて、n型GaP基板101と、このn型GaP基板101上にn型AlInGaPクラッド層102と、発光層を有する層103と、p型AlInGaPクラッド層104と、p型GaPウインドウ層105とがエピタキシャル層として順次形成されており、p型GaPウインドウ層105の上に、このウインドウ層105とオーミック接触するためのAuZnコンタクト106を介してAlボンディングパッド(正電極)107が形成されている。さらに、n型GaP基板101の下にはAu合金電極(負電極)108が形成されている。なお、n型GaP基板101は、発光層で発光する光の波長に対し透明であり、n型AlInGaPクラッド層102およびp型AlInGaPクラッド層104は、透光性があるものである。n型GaP基板101は上記したエピタキシャル層の形成後にカットして成型された斜辺部6cを有する。   FIG. 3 shows a configuration of the light emitting element 6A. From the bottom layer to the top layer, an n-type GaP substrate 101, an n-type AlInGaP cladding layer 102 on the n-type GaP substrate 101, a layer 103 having a light-emitting layer, A p-type AlInGaP cladding layer 104 and a p-type GaP window layer 105 are sequentially formed as an epitaxial layer, and an AuZn contact 106 for making ohmic contact with the window layer 105 is formed on the p-type GaP window layer 105. Thus, an Al bonding pad (positive electrode) 107 is formed. Further, an Au alloy electrode (negative electrode) 108 is formed under the n-type GaP substrate 101. The n-type GaP substrate 101 is transparent to the wavelength of light emitted from the light-emitting layer, and the n-type AlInGaP clad layer 102 and the p-type AlInGaP clad layer 104 are translucent. The n-type GaP substrate 101 has a hypotenuse 6c cut and molded after the above epitaxial layer is formed.

図4は、発光素子6Aの配光特性を説明する概念図である。発光素子6Aの上面6aおよび側面6b(4側面)から放射される放射強度は、上面6aから放射される放射強度と4つの側面6bから放射される放射強度との総和となり、配光特性I(θ)は以下の式(1)で表される。
I(θ)=k・cosθ+(1−k)・sinθ …(1)
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating light distribution characteristics of the light emitting element 6A. The radiant intensity radiated from the upper surface 6a and the side surface 6b (four side surfaces) of the light emitting element 6A is the sum of the radiant intensity radiated from the upper surface 6a and the radiant intensity radiated from the four side surfaces 6b. θ) is expressed by the following equation (1).
I (θ) = k · cos θ + (1−k) · sin θ (1)

ここで、k・cosθは上面6aから放射される放射強度を示し、(1−k)・sinθは側面6bから放射される放射強度を示す。θは、発光素子6AにおけるZ軸に対する角度であり、kの値が変化すると、上面6aから放射される光と側面6bから放射される光の配分が変化する。   Here, k · cos θ represents the radiation intensity radiated from the upper surface 6a, and (1-k) · sin θ represents the radiation intensity radiated from the side surface 6b. θ is an angle with respect to the Z axis in the light emitting element 6A, and when the value of k changes, the distribution of the light emitted from the upper surface 6a and the light emitted from the side surface 6b changes.

図5は、上記した式(1)に基づく配光特性の異なる発光素子に対して、θを変化させたときの放射強度(Z軸方向)の変化を示し、(a)は、発光素子に対する角度の定義を示す。(b)は、k=0.6で上面6aから60%の光が放射される状態(上60%)であり、直方体形状を成す発光素子である。(c)は、k=0.4で上面6aから40%、側面6bから合計60%の光が放射される状態(上60%)であり、直方体形状を成す発光素子である。また、(d)は、逆ピラミッド型を成す本発明の発光素子6Aである。配光特性は、素子サイズを変化させることによって調整することができる。例えば、k=0.4の発光素子6Aの場合、k=0.6の発光素子6Aより小サイズに形成することによって素子内の光吸収損失が小になり、そのことによって側面6bからの放射量を更に増大させることができる。   FIG. 5 shows changes in radiation intensity (Z-axis direction) when θ is changed for light emitting elements having different light distribution characteristics based on the above-described formula (1). Indicates the definition of an angle. (B) is a state in which 60% of light is emitted from the upper surface 6a at k = 0.6 (upper 60%), and is a light emitting element having a rectangular parallelepiped shape. (C) is a light emitting element having a rectangular parallelepiped shape in which 40% from the top surface 6a and 60% in total from the side surface 6b are emitted at k = 0.4 (upper 60%). Moreover, (d) is the light emitting element 6A of the present invention having an inverted pyramid type. The light distribution characteristics can be adjusted by changing the element size. For example, in the case of the light emitting element 6A with k = 0.4, the light absorption loss in the element is reduced by forming the light emitting element 6A with a size smaller than that of the light emitting element 6A with k = 0.6. The amount can be further increased.

図5(b)に示す配光特性の発光素子6では、光は上面6aおよび側面6bから放射され、θが大になるにつれて放射強度が低下している。また、(c)の配光特性の発光素子6では、側面方向への放射性が改善されていることによって、θの変化による放射強度の低下が(b)に比べて小になっている。また、(d)に示す発光素子6Aでは、n型GaP基板101に斜辺部6cを設けたことにより側面方向への光放射性が向上し、θの変化による放射強度の低下が生じにくくなっている。   In the light-emitting element 6 having the light distribution characteristic shown in FIG. 5B, light is emitted from the upper surface 6a and the side surface 6b, and the radiation intensity decreases as θ increases. Further, in the light emitting element 6 having the light distribution characteristic of (c), the radiation intensity in the side surface direction is improved, so that the decrease of the radiation intensity due to the change of θ is smaller than that of (b). Further, in the light emitting element 6A shown in (d), by providing the oblique side portion 6c on the n-type GaP substrate 101, the light radiation in the side surface direction is improved, and the radiation intensity is not easily lowered due to the change of θ. .

LED2の配光特性は、上記した発光素子6Aの配光特性と、発光素子6A、平坦面9a、反射面9bおよび放射面10からなる光学面の位置精度と、発光素子6Aのリードフレーム5aへの実装位置精度と、リードフレーム5aと上記した光学面とを一体的にモールド成形する際の型に対するセッティング位置精度とに依存する。図2(b)に示したθ方向の配光に偏りが生じないようにするには、Z軸を中心とする放射面10の周方向(360°)に放射される光の均一性が求められるが、発光素子6Aと光学面との位置ずれがあると、ずれ量に応じてθ方向の配光むらが生じる。特に、本発明に示すLED2の近接光学系においては、僅かな位置ずれの発生によって配光むらが発生しやすいという構成上の特性を有する。   The light distribution characteristics of the LED 2 are the light distribution characteristics of the light emitting element 6A described above, the positional accuracy of the optical surface composed of the light emitting element 6A, the flat surface 9a, the reflecting surface 9b, and the radiation surface 10, and the lead frame 5a of the light emitting element 6A. Depends on the mounting position accuracy and the setting position accuracy with respect to the mold when the lead frame 5a and the optical surface are integrally molded. In order to prevent the light distribution in the θ direction shown in FIG. 2B from being biased, the uniformity of the light emitted in the circumferential direction (360 °) of the radiation surface 10 around the Z axis is required. However, if there is a positional shift between the light emitting element 6A and the optical surface, uneven light distribution in the θ direction occurs depending on the shift amount. In particular, the proximity optical system of the LED 2 according to the present invention has a structural characteristic that uneven light distribution is likely to occur due to the occurrence of a slight positional deviation.

図6は、LED2において発光素子6Aの中心軸が光学面に対してX軸方向ずれを生じたときの配光特性の変化による、LED2から直接上方へ放射される光と反射面3aへ至る光との光量変化を示し、GaP基板を有する発光素子6Aを用いた場合、生産時にX軸方向にずれ量が生じると有効放射効率比が低下する。同図においては、特に、0.3mm以上で明確に低下している。   FIG. 6 shows light emitted directly upward from the LED 2 and light reaching the reflecting surface 3a due to a change in light distribution characteristics when the central axis of the light emitting element 6A in the LED 2 deviates from the optical surface in the X-axis direction. When the light emitting element 6A having a GaP substrate is used, if the amount of deviation occurs in the X-axis direction during production, the effective radiation efficiency ratio decreases. In the figure, it is clearly reduced particularly at 0.3 mm or more.

図7(a)および(b)は、LED2から放射される光量の観測条件を示し、LED2の周囲全方向を32分割したΦijで示した図である。(a)に示すように、LED2のZ軸を中心とする周囲360°を8つに分割(j=1〜8)し、(b)に示すように、Z軸に対し0°〜20°までの角度範囲(i=1)、20°〜60°までの角度範囲(i=2)、60°〜100°までの角度範囲(i=3)、100°〜180°までの角度範囲(i=4)を示し、以下、LED2からこれら領域へ放射される光量について説明する。ここでは、Z軸に対し0°〜20°までの角度範囲領域はLED2から直接Z軸近傍へ外部放射される光、Z軸に対し60°〜100°までの角度範囲領域は、LED2から反射鏡3へ放射された後、反射鏡3でZ軸近傍方向へ反射され外部放射される光が想定されている。   FIGS. 7A and 7B show the observation conditions for the amount of light emitted from the LED 2, and are diagrams represented by Φij obtained by dividing the entire direction around the LED 2 into 32 parts. As shown in (a), 360 [deg.] Around the Z axis of LED2 is divided into eight (j = 1-8), and as shown in (b), 0 [deg.]-20 [deg.] With respect to the Z axis. Angle range (i = 1), angle range from 20 ° to 60 ° (i = 2), angle range from 60 ° to 100 ° (i = 3), angle range from 100 ° to 180 ° ( i = 4), and the amount of light emitted from the LED 2 to these regions will be described below. Here, the angle range region from 0 ° to 20 ° with respect to the Z axis is directly emitted from the LED 2 to the vicinity of the Z axis, and the angle range region from 60 ° to 100 ° with respect to the Z axis is reflected from the LED 2. It is assumed that the light is radiated to the mirror 3 and then reflected by the reflecting mirror 3 in the direction near the Z-axis and radiated outside.

図8(a)は、図7に示す観測条件で上60%の配光特性を有する直方体形状の発光素子を用いたときのLED2の全光量偏りを示し、全光量偏りは、X方向に0.0から0.5mmまでの6段階のずれ量が生じた条件を設定して求めたものであり、各方向についての全光量偏りを線で結んで示す。ずれ量が大になるにつれて全光量偏りが大になっている。同図(b)は、上40%の配光特性を有する直方体形状の発光素子を用いたときのLED2の全光量偏りを示し、側面6bからの光の放射が増大することによって、全光量偏りが改善されている。同図(c)は、逆ピラミッド型の発光素子6Aを用いたときのLED2の全光量偏りを示し、斜辺部6cから光が放射されることによって、ずれ量が増大しても全光量偏りの発生が一定のレベルに抑えられている。   FIG. 8A shows the total light amount deviation of the LED 2 when a rectangular parallelepiped light emitting element having an upper light distribution characteristic of 60% under the observation conditions shown in FIG. 7, and the total light quantity deviation is 0 in the X direction. This is obtained by setting the conditions under which six steps of deviations from 0.0 to 0.5 mm have occurred, and shows the total light quantity deviation in each direction connected by lines. As the amount of deviation increases, the total light quantity deviation increases. FIG. 5B shows the total light amount deviation of the LED 2 when a light emitting element having a rectangular parallelepiped shape having an upper 40% light distribution characteristic is used. The increase in light emission from the side surface 6b increases the total light amount deviation. Has been improved. FIG. 6C shows the total light amount deviation of the LED 2 when the inverted pyramid type light emitting element 6A is used. Even if the deviation amount increases, the total light amount deviation of the LED 2 is increased by emitting light from the oblique side portion 6c. Occurrence is suppressed to a certain level.

このように、発光素子6Aを逆ピラミッド型に形成することによって、特に、発光素子側面から放射される光が直方体形状の発光素子に比べて増大し、そのことによって発光素子6Aと光学面との位置ずれによる有効放射範囲の全光量偏りが小になる。従って、k=0.6以下の配光特性を有する逆ピラミッド型の発光素子6Aを用いれば、リードフレーム5aに実装された発光素子6Aの位置が、Z軸からX軸(又はY軸)方向に0.1mm以内の寸法ずれを生じたとしても、発光素子6Aの配光特性によって補うことが可能になるので、有効放射範囲の全光量偏りはほぼ無くなり、視覚上影響の無いものとなる。   In this way, by forming the light emitting element 6A in an inverted pyramid shape, light emitted from the side surface of the light emitting element is increased as compared with the light emitting element having a rectangular parallelepiped shape. The total light amount deviation in the effective radiation range due to the position shift is reduced. Therefore, when the inverted pyramid type light emitting element 6A having a light distribution characteristic of k = 0.6 or less is used, the position of the light emitting element 6A mounted on the lead frame 5a is in the X axis (or Y axis) direction from the Z axis. Even if a dimensional deviation within 0.1 mm occurs, it can be compensated by the light distribution characteristics of the light emitting element 6A, so that the total light quantity deviation in the effective radiation range is almost eliminated and there is no visual influence.

上記したLED2は、例えば、トランスファーモールド法によって製造することができる。以下にトランスファーモールド法による製造方法を説明する。ここでは、k=0.6の配光特性を有する逆ピラミッド型の発光素子6Aを用いる。まず、プレス加工によって形成されたリードフレーム5aに発光素子6Aをフェイスアップ接合する。次に、発光素子6AのAlボンディングパッド107とリードフレーム5bとをボンディングワイヤ7で電気的に接続する。次に、発光素子6Aを実装されたリードフレーム5a、5bを上下に分割可能な金型に載置し、上下から挟んで位置決めをする。次に、透明エポキシ樹脂8を金型内に注入する。次に、透明エポキシ樹脂8を160℃、5分の硬化条件で硬化させる。次に、金型を上下分離して透明エポキシ樹脂8を硬化させたLED2を取り出す。なお、金型と透明エポキシ樹脂8との離型性を良好にするために、透明エポキシ樹脂8は剥離成分を含有させたもの等が用いられる。   The above-described LED 2 can be manufactured by, for example, a transfer mold method. The manufacturing method by the transfer mold method will be described below. Here, an inverted pyramid light emitting element 6A having a light distribution characteristic of k = 0.6 is used. First, the light emitting element 6A is face-up bonded to the lead frame 5a formed by pressing. Next, the Al bonding pad 107 of the light emitting element 6 </ b> A and the lead frame 5 b are electrically connected by the bonding wire 7. Next, the lead frames 5a and 5b on which the light emitting element 6A is mounted are placed on a mold that can be divided into upper and lower parts, and positioned by being sandwiched from above and below. Next, the transparent epoxy resin 8 is poured into the mold. Next, the transparent epoxy resin 8 is cured at 160 ° C. for 5 minutes. Next, the mold 2 is separated into upper and lower parts and the LED 2 in which the transparent epoxy resin 8 is cured is taken out. In order to improve the releasability between the mold and the transparent epoxy resin 8, the transparent epoxy resin 8 containing a release component is used.

次に、LEDライト1の動作について説明する。
操作者によってLEDライト1の電源スイッチ(図示せず)が投入されると、図示しない電源部はリードフレーム5a,5bに電圧を印加する。発光素子6Aは電圧の印加に基づいて発光する。発光素子6Aから放射されてZ軸に沿って直上に放射される光は平坦面9aから透明エポキシ樹脂8外へ放射され、外部放射される。また、発光素子6Aから放射される光のうち50〜60%が、発光素子6Aに対する約2.7stradの立体角を有した反射面9bへ至り、発光素子6Aから放射されてZ軸に対して略水平方向に放射された光は、直接放射面10に至り、そのままX−Y平面に略平行な方向に放射面10から外部放射される。
Next, the operation of the LED light 1 will be described.
When a power switch (not shown) of the LED light 1 is turned on by an operator, a power supply unit (not shown) applies a voltage to the lead frames 5a and 5b. The light emitting element 6A emits light based on application of voltage. The light emitted from the light emitting element 6A and emitted right above the Z axis is emitted from the flat surface 9a to the outside of the transparent epoxy resin 8, and is emitted externally. Further, 50 to 60% of the light emitted from the light emitting element 6A reaches the reflecting surface 9b having a solid angle of about 2.7 straud with respect to the light emitting element 6A, and is emitted from the light emitting element 6A to the Z axis. The light radiated in the substantially horizontal direction reaches the radiation surface 10 directly, and is directly radiated from the radiation surface 10 in a direction substantially parallel to the XY plane.

LED2からX−Y平面に略平行に放射された光は、反射鏡3の反射面3aで略Z軸方向へ反射され、外部へ放射される。   The light emitted from the LED 2 substantially parallel to the XY plane is reflected by the reflecting surface 3a of the reflecting mirror 3 in the substantially Z-axis direction and is emitted to the outside.

上記した第1の実施の形態のLEDライト1によれば、近接光学系を構成するLED2の発光素子6Aとして、逆ピラミッド型に形成されたものを使用し、その配光特性I(θ)=k・cosθ+(1−k)・sinθにおけるkを0.6以下に設定し、かつ、発光素子6Aと光学面とをトランスファーモールド法で一体的に形成するようにしたので、LED2から放射されて反射鏡3に到達するX軸方向の光は、有効放射範囲の全光量偏りが殆どなく、反射鏡3によってZ軸方向へほぼ均等に放射することができる。これにより、反射鏡面が大で表面の明るさの差がなく、見栄えの良好な薄型の灯具とすることができる。これにより、自動車のテールライトやブレーキライトに適用すれば、自動車の真後ろだけでなく、横方向からの光の視認性も向上させることができる。   According to the LED light 1 of the first embodiment described above, the light emitting element 6A of the LED 2 constituting the proximity optical system uses a light emitting element 6A formed in an inverted pyramid shape, and its light distribution characteristic I (θ) = Since k in k · cos θ + (1−k) · sin θ is set to 0.6 or less and the light emitting element 6A and the optical surface are integrally formed by the transfer molding method, the light is emitted from the LED 2 The light in the X-axis direction reaching the reflecting mirror 3 has almost no deviation in the total amount of light in the effective radiation range, and can be emitted almost uniformly in the Z-axis direction by the reflecting mirror 3. Thereby, it is possible to obtain a thin lamp having a large reflecting mirror surface, no difference in surface brightness, and having a good appearance. As a result, when applied to the taillights and brake lights of automobiles, it is possible to improve the visibility of light from the lateral direction as well as directly behind the automobile.

なお、上記したLEDライト1では、一例としてk=0.6の配光特性を有する逆ピラミッド型の発光素子6Aを用いたLED2を用いた構成を説明したが、k=0.6以下の配光特性を有する発光素子6Aを用いれば発光素子6Aと光学面との位置ずれによる有効放射範囲の全光量偏りを実用上問題を生じないレベルまで小にできる。   In the LED light 1 described above, the configuration using the LED 2 using the inverted pyramid light emitting element 6A having the light distribution characteristic of k = 0.6 has been described as an example. If the light emitting element 6A having optical characteristics is used, the total light amount deviation in the effective radiation range due to the positional deviation between the light emitting element 6A and the optical surface can be reduced to a level that does not cause a problem in practice.

また、トランスファーモールド法によるLED2の製造では、金型でリードフレーム5a、5bを挟持した状態で金型内部に透明エポキシ樹脂8を注入するので、発光素子6Aと光学面との位置決め精度を±0.1mmの高精度で実現することが可能になり、k=0.6の発光素子6Aを用いて構成される近接光学系であってもLED2の個体差による配光特性のばらつきを防いで安定した品質のLEDライト1を提供することができる。   In the manufacture of the LED 2 by the transfer mold method, the transparent epoxy resin 8 is injected into the mold with the lead frames 5a and 5b sandwiched between the molds, so that the positioning accuracy between the light emitting element 6A and the optical surface is ± 0. It can be realized with high accuracy of 1 mm, and even in a proximity optical system configured using a light emitting element 6A with k = 0.6, it is stable by preventing variation in light distribution characteristics due to individual differences of LEDs 2. The LED light 1 having the quality as described above can be provided.

また、発光素子6Aを封止する透光性材料として、透明エポキシ樹脂8を用いた構成を説明したが、透光性およびその他の光学的特性が同等の他の透光性材料であってもよい。また、反射鏡3を構成する樹脂材料として、透明アクリル樹脂を用いているが、その他の透明樹脂を始めとして、他の材料を用いることもできる。さらに、LEDライト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、実施の形態に限定されるものではない。   Moreover, although the structure using the transparent epoxy resin 8 was demonstrated as a translucent material which seals the light emitting element 6A, even if it is another translucent material with the same translucency and other optical characteristics. Good. Moreover, although the transparent acrylic resin is used as a resin material which comprises the reflective mirror 3, other materials can also be used including other transparent resin. Further, the configuration, shape, quantity, material, size, connection relationship, and the like of other parts of the LED light are not limited to the embodiment.

また、反射面9bは、鏡面処理を施さずに樹脂の全反射を応用したものとして説明したが、金属蒸着などによる鏡面処理を施されたものであっても良い。   Moreover, although the reflective surface 9b was demonstrated as what applied the total reflection of resin, without performing a mirror surface process, the mirror surface process by metal vapor deposition etc. may be performed.

図9は、本発明の第2の実施の形態に係るLED2aを示し、(a)はZ方向から見たLED2aの平面図、(b)は(a)の発光素子6Aの部分における縦断面図である。このLED2aは、透光性を有するn型GaP基板を用いたGaP基板AlInGaPからなり、上60%(k=0.6)の配光特性を有する逆ピラミッド型の発光素子6Aと、銅合金で構成されて樹脂封止部分を折り曲げ加工されたリードフレーム5b,5cとを有して構成されており、発光素子6Aはリードフレーム5cの先端に実装されている。その他、第1の実施の形態と同一の構成を有する部分については同一の引用数字を付しているので重複する説明を省略する。   9A and 9B show an LED 2a according to a second embodiment of the present invention, where FIG. 9A is a plan view of the LED 2a viewed from the Z direction, and FIG. 9B is a longitudinal sectional view of a portion of the light emitting element 6A in FIG. It is. This LED 2a is made of a GaP substrate AlInGaP using a translucent n-type GaP substrate, and is composed of an inverted pyramid light emitting element 6A having a light distribution characteristic of 60% (k = 0.6) and a copper alloy. The lead frame 5b is formed by bending a resin-sealed portion and the light emitting element 6A is mounted at the tip of the lead frame 5c. In addition, since the same reference numerals are given to portions having the same configuration as that of the first embodiment, a duplicate description is omitted.

LED2aは、例えば、キャスティングモールド法によって製造することができる。以下にキャスティングモールド法による製造方法を説明する。ここでは、k=0.6の配光特性を有する発光素子6Aを用いる。まず、プレス加工によってリードフレーム5b,5cを打ち抜き加工する。このとき、リードフレーム5b,5cは分断せずに複数個分の後端がリードで連結された状態にする。次に、リードで連結された後端を支持部材に固定する。次に、リードフレーム5b,5cに曲げ加工を施して所望の形状にする。次に、リードフレーム5cの先端に発光素子6Aをフェイスアップ接合する。次に、発光素子6AのAlボンディングパッド107とリードフレーム5bとをボンディングワイヤ7で電気的に接続する。次に、リードフレーム5b,5cをモールド成形用のキャスティング上に移動させる。次に、キャスティング内に透明エポキシ樹脂8を注入する。次に、透明エポキシ樹脂8を注入されたキャスティング内にリードフレーム5b,5cを浸漬する。次に、キャスティングおよびリードフレーム5b,5cを配置した空間を真空にして透明エポキシ樹脂8の気泡抜きを行う。次に、透明エポキシ樹脂8を120℃、60分の硬化条件で硬化させる。次に、キャスティングから透明エポキシ樹脂8を硬化させたLED2aを取り出す。   The LED 2a can be manufactured by, for example, a casting mold method. The manufacturing method by the casting mold method will be described below. Here, a light emitting element 6A having a light distribution characteristic of k = 0.6 is used. First, the lead frames 5b and 5c are punched by pressing. At this time, the lead frames 5b and 5c are not divided, and a plurality of rear ends are connected by leads. Next, the rear end connected by the lead is fixed to the support member. Next, the lead frames 5b and 5c are bent into a desired shape. Next, the light emitting element 6A is face-up bonded to the tip of the lead frame 5c. Next, the Al bonding pad 107 of the light emitting element 6 </ b> A and the lead frame 5 b are electrically connected by the bonding wire 7. Next, the lead frames 5b and 5c are moved onto the casting for molding. Next, a transparent epoxy resin 8 is injected into the casting. Next, the lead frames 5b and 5c are immersed in the casting into which the transparent epoxy resin 8 is injected. Next, the space in which the casting and lead frames 5b and 5c are arranged is evacuated, and air bubbles are removed from the transparent epoxy resin 8. Next, the transparent epoxy resin 8 is cured at 120 ° C. for 60 minutes. Next, the LED 2a in which the transparent epoxy resin 8 is cured is taken out from the casting.

上記した第2の実施の形態のLED2aによれば、樹脂封止部分を折り曲げ加工されたリードフレーム5cに逆ピラミッド型の発光素子6Aを実装しているので、広範囲に均一な光を放射できるとともに、生産性に優れるキャスティングモールド法による製造が可能になる。また、発光素子6Aと光学面との位置ずれが生じたとしても、そのずれ量が小であるときは有効放射範囲の全光量偏りを実用上問題を生じないレベルに抑えることができる。   According to the LED 2a of the second embodiment described above, since the inverted pyramid light emitting element 6A is mounted on the lead frame 5c in which the resin-encapsulated portion is bent, the uniform light can be emitted over a wide range. Therefore, it is possible to manufacture by a casting mold method with excellent productivity. Further, even if a positional deviation between the light emitting element 6A and the optical surface occurs, if the deviation is small, the total light quantity deviation in the effective radiation range can be suppressed to a level that does not cause a problem in practice.

また、キャスティングモールド法では、リードフレーム5b,5cの先端(自由端)がキャスティングで支持拘束されていないので、発光素子6Aと光学面との位置決め精度は±0.2mmとトランスファーモールド法による製造より低下する。特に、平板リードフレームの先端の板厚部に発光素子6Aがマウントされるものは、高い位置決め精度の実現が困難である。しかし、位置決め精度の許容範囲が大になることによって生産性を向上させることができ、量産性に優れる。透明エポキシ樹脂8の長時間硬化を行うことで熱応力むらは小になり、リードフレーム5b,5cと透明エポキシ樹脂8の剥離が生じにくくなる。なお、製造工程管理や発光素子6Aの配光特性を選別することで、配光特性の安定化を図ることは可能である。   Further, in the casting mold method, since the tips (free ends) of the lead frames 5b and 5c are not supported and restrained by casting, the positioning accuracy between the light emitting element 6A and the optical surface is ± 0.2 mm, which is based on the manufacturing by the transfer mold method. descend. In particular, it is difficult to achieve high positioning accuracy in the case where the light emitting element 6A is mounted on the plate thickness portion at the tip of the flat lead frame. However, productivity can be improved by increasing the allowable range of positioning accuracy, and the mass productivity is excellent. When the transparent epoxy resin 8 is cured for a long time, the thermal stress unevenness is reduced, and the lead frames 5b, 5c and the transparent epoxy resin 8 are less likely to be peeled off. Note that it is possible to stabilize the light distribution characteristics by selecting the manufacturing process management and the light distribution characteristics of the light emitting element 6A.

図10は、本発明の第3の実施の形態に係るLED2bを示し、(a)はZ方向から見たLED2bの平面図、(b)は(a)の発光素子6Aの部分における縦断面図である。このLED2bは、透光性を有するn型GaP基板を用いたGaP基板AlInGaPからなり、上40%(k=0.4)の配光特性を有する逆ピラミッド型の発光素子6Aと、銅合金で構成された平板状のリードフレーム5b,5dとを有して構成されている。その他、第1および第2の実施の形態と同一の構成を有する部分については同一の引用数字を付しているので重複する説明を省略する。   10A and 10B show an LED 2b according to a third embodiment of the present invention, in which FIG. 10A is a plan view of the LED 2b viewed from the Z direction, and FIG. 10B is a longitudinal sectional view of a portion of the light emitting element 6A in FIG. It is. This LED 2b is made of a GaP substrate AlInGaP using a translucent n-type GaP substrate, and is composed of an inverted pyramid light emitting element 6A having a light distribution characteristic of 40% (k = 0.4) and a copper alloy. The plate-shaped lead frames 5b and 5d are configured. In addition, since the same reference numerals are given to portions having the same configuration as those of the first and second embodiments, redundant description is omitted.

k=0.4の発光素子6Aは、k=0.6の発光素子6Aより小サイズ(例えば、0.3mm角)に形成されており、そのことで発光素子内部での吸収損失が小になって側面6bからの放射量が更に増大されている。   The light-emitting element 6A with k = 0.4 is formed in a smaller size (for example, 0.3 mm square) than the light-emitting element 6A with k = 0.6, thereby reducing the absorption loss inside the light-emitting element. Thus, the amount of radiation from the side surface 6b is further increased.

発光素子6Aは、プレス加工により打ち抜かれたリードフレーム5cの先端に実装されている。   The light emitting element 6A is mounted on the tip of a lead frame 5c punched out by press working.

上記した第3の実施の形態のLED2bによれば、リードフレーム5dの先端に逆ピラミッド型の発光素子6Aを実装しているので、有効放射範囲の全光量偏りを抑えながら量産性に優れ、リードフレーム5b,5dと透明エポキシ樹脂8との接触面積を小にでき、そのことによって剥離をより生じにくくすることができる。また、リードフレーム5b,5dの曲げ加工等の作業工程を不用にできるので、生産性を向上させることができる。   According to the LED 2b of the third embodiment described above, since the inverted pyramid type light emitting element 6A is mounted at the tip of the lead frame 5d, it is excellent in mass productivity while suppressing the total light quantity deviation in the effective radiation range. The contact area between the frames 5b and 5d and the transparent epoxy resin 8 can be reduced, which can make peeling more difficult. In addition, work steps such as bending of the lead frames 5b and 5d can be made unnecessary, so that productivity can be improved.

なお、上記した各実施の形態では、発光素子6Aとして逆ピラミッド型の素子形状を有する構成を説明したが、他の素子形状として上部側(発光観測面側)を斜めにカットした斜辺部を有するピラミッド型の発光素子であってもよい。   In each of the above-described embodiments, the structure having the inverted pyramid type element shape as the light emitting element 6A has been described. However, as another element shape, the upper side (the light emission observation surface side) is obliquely cut. A pyramidal light emitting element may be used.

また、発光素子6Aは、光拡散材料を含む光透過性樹脂で覆って封止した後に透明エポキシ樹脂8でモールド成形してもよい。この場合には光拡散材料によって光が拡散され、より広範囲に光を放射することができる。   The light emitting element 6A may be molded with a transparent epoxy resin 8 after being covered and sealed with a light transmissive resin containing a light diffusing material. In this case, light is diffused by the light diffusing material, and light can be emitted in a wider range.

また、光拡散材料として、発光素子6Aの発光光によって励起される蛍光体を用いてもよい。この場合には発光光によって励起された蛍光体から励起光が放射されることにより、より広範囲に均一な光を放射することができる。   Moreover, you may use the fluorescent substance excited by the emitted light of 6 A of light emitting elements as a light-diffusion material. In this case, uniform light can be emitted in a wider range by emitting excitation light from the phosphor excited by the emitted light.

また、発光ダイオードについては、発光素子を封止するとともに反射面および側面反射面をモールド成型したものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、透光性樹脂で別途形成した反射面および側面反射面を発光素子とともに光透過性材料で封止することによって取り付けることで、発光素子に対する近接光学系を形成することもできる。   Further, the light emitting diode has been described as sealing the light emitting element and molding the reflection surface and the side reflection surface, but the present invention is not limited to this, for example, a reflection formed separately with a translucent resin. A proximity optical system for the light emitting element can also be formed by attaching the surface and the side reflecting surface together with the light emitting element by sealing with a light transmissive material.

また、上記した各実施の形態では、反射鏡9が発光素子6Aの原点を焦点とし、X軸を対称軸とする放物線の一部を中心軸Zの周りに回転させた円状の反射形状を成し、放射面10が発光素子6Aを中心とする球面の一部を成す形状を有するものとして説明したが、中心軸Zに対して大きな角度を成し、発光素子6Aから放射される光を略側面方向へ放射することのできる形状であれば、特に限定されない。特に、各実施例に示す透明エポキシ樹脂8の形状およびH<Rの関係が成立する条件においては、発光素子6Aに対して反射鏡9が近接することになり、光学系の位置精度によるLEDの配光特性の安定性について同様に効果を得ることができる。なお、H<Rの関係を満たさない場合でも、h<1mmであるときは同様の効果が得られる。また、反射面9bは、発光素子6Aとの最短距離が図2(c)に示した半径Rに対して1/2未満となるようにして近接光学系を形成した場合でも配光特性の安定性を高めることができる。   Further, in each of the above-described embodiments, the reflecting mirror 9 has a circular reflection shape in which the origin of the light emitting element 6A is the focal point and a part of the parabola with the X axis as the symmetry axis is rotated around the central axis Z. The radiation surface 10 has been described as having a shape that forms part of a spherical surface centered on the light emitting element 6A. However, the light emitted from the light emitting element 6A is at a large angle with respect to the central axis Z. The shape is not particularly limited as long as the shape can radiate substantially in the side surface direction. In particular, under the conditions where the shape of the transparent epoxy resin 8 and the relationship of H <R shown in each example are satisfied, the reflecting mirror 9 comes close to the light emitting element 6A, and the LED of the LED due to the positional accuracy of the optical system is obtained. The same effect can be obtained with respect to the stability of the light distribution characteristics. Even when the relationship of H <R is not satisfied, the same effect can be obtained when h <1 mm. In addition, the reflection surface 9b has stable light distribution characteristics even when the proximity optical system is formed such that the shortest distance from the light emitting element 6A is less than ½ with respect to the radius R shown in FIG. Can increase the sex.

第1の実施の形態に係るLEDを用いたLEDライトの全体構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A断面図、(c)は(b)のP部分の拡大図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the whole structure of the LED light using LED which concerns on 1st Embodiment, (a) is a top view, (b) is AA sectional drawing of (a), (c) is (b) FIG. 第1の実施の形態に係るLEDの構成を示す図であり、(a)は断面図、(b)は平面図、(c)は各部のサイズを示す側面図である。It is a figure which shows the structure of LED which concerns on 1st Embodiment, (a) is sectional drawing, (b) is a top view, (c) is a side view which shows the size of each part. 第1の実施の形態に係る発光素子の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the light emitting element which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る発光素子の上面および側面から放射される光の放射概念図である。It is a radiation conceptual diagram of the light radiated | emitted from the upper surface and side surface of the light emitting element which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る発光素子の配光特性曲線を示し、(a)は発光素子のZ軸に対する角度の説明図、(b)はk=0.6のときの放射強度の変化を示す特性図、(c)はk=0.4のときの放射強度の変化を示す特性図、(d)は逆ピラミッド型の発光素子のときの放射強度の変化を示す特性図である。The light distribution characteristic curve of the light emitting element which concerns on 1st Embodiment is shown, (a) is explanatory drawing of the angle with respect to the Z-axis of a light emitting element, (b) shows the change of the radiation intensity when k = 0.6. (C) is a characteristic diagram showing a change in radiant intensity when k = 0.4, and (d) is a characteristic diagram showing a change in radiant intensity in the case of an inverted pyramid type light emitting device. 第1の実施の形態に係るLEDの有効放射効率比とX軸方向ずれとの関係図である。It is a related figure of the effective radiation efficiency ratio of LED which concerns on 1st Embodiment, and a X-axis direction shift | offset | difference. (a)および(b)は、LEDから放射される光量の観測条件を示す概念図である。(A) And (b) is a conceptual diagram which shows the observation conditions of the light quantity radiated | emitted from LED. 第1の実施の形態に係るLEDの有効放射範囲の全光量偏りを示し、(a)は配光特性が上60%の発光素子を用いたLEDにおける有効放射範囲の全光量偏りを示す特性図、(b)は上40%の発光素子を用いたLEDにおける有効放射範囲の全光量偏りを示す特性図、(c)は逆ピラミッド型の発光素子を用いたLEDにおける有効放射範囲の全光量偏りを示す特性図である。The total light quantity deviation of the effective radiation range of LED which concerns on 1st Embodiment is shown, (a) is a characteristic view which shows the total light quantity deviation of the effective radiation range in LED using the light emitting element whose light distribution characteristic is 60% above (B) is a characteristic diagram showing the total light amount bias of the effective radiation range in the LED using the upper 40% light emitting element, and (c) is the total light amount bias of the effective radiation range in the LED using the inverted pyramid type light emitting element. FIG. 第2の実施の形態に係るLEDを用いたLEDライトの全体構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)の発光素子部分の縦断面図である。It is a figure which shows the whole structure of the LED light using LED which concerns on 2nd Embodiment, (a) is a top view, (b) is a longitudinal cross-sectional view of the light emitting element part of (a). 第3の実施の形態に係るLEDを用いたLEDライトの全体構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)の発光素子部分の縦断面図である。It is a figure which shows the whole structure of the LED light using LED which concerns on 3rd Embodiment, (a) is a top view, (b) is a longitudinal cross-sectional view of the light emitting element part of (a). 従来のLEDライトの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional LED light.

符号の説明Explanation of symbols

1、LEDライト 3、反射鏡 3a、反射面
5a,5b,5c,5d、リードフレーム
6A、発光素子 6a、上面 6b、側面 6c、斜辺部
7、ボンディングワイヤ 8、透明エポキシ樹脂
8s、封止樹脂 9、反射鏡 9a、平坦面
9b、反射面 10、放射面 101、n型GaP基板
102、n型AlInGaPクラッド層 103、発光層を有する層
104、p型AlInGaPクラッド層 105、p型GaPウインドウ層
106、AuZnコンタクト 107、Alボンディングパッド
108、Au合金電極 202、発光素子
203a,203b、リードフレーム 204、ボンディングワイヤ
205、透明エポキシ樹脂 206、反射鏡 207、フレネルレンズ
209、樹脂レンズ 209a、界面
1, LED light 3, reflecting mirror 3a, reflecting surfaces 5a, 5b, 5c, 5d, lead frame 6A, light emitting element 6a, upper surface 6b, side surface 6c, oblique side portion 7, bonding wire 8, transparent epoxy resin 8s, sealing resin 9, reflecting mirror 9a, flat surface 9b, reflecting surface 10, radiation surface 101, n-type GaP substrate 102, n-type AlInGaP cladding layer 103, layer 104 having a light emitting layer, p-type AlInGaP cladding layer 105, p-type GaP window layer 106, AuZn contact 107, Al bonding pad 108, Au alloy electrode 202, light emitting elements 203a and 203b, lead frame 204, bonding wire 205, transparent epoxy resin 206, reflecting mirror 207, Fresnel lens 209, resin lens 209a, interface

Claims (2)

発光素子と、
前記発光素子を封止する透光性材料と、を備え、
前記発光素子は、中心軸方向に対する出射光の出射角度θにおける放射強度をI(θ)として前記発光素子の前記出射角度θに応じた放射強度によって定まる常数をkとしたとき、
I(θ)=k・cosθ+(1−k)・sinθ
(ただし、k≦0.6)
であり、
前記透光性材料は、
前記発光素子から放射された光を前記発光素子の中心軸と直交し前記中心軸を中心とする周方向へ反射する反射面と、
前記反射面によって反射された光を放射する側面放射面と、を有し、
前記反射面の半径Rと前記側面放射面の高さHの関係がH<Rとなっている発光ダイオード。
A light emitting element;
A translucent material for sealing the light emitting element,
When the light emitting element has a constant determined by the radiation intensity according to the emission angle θ of the light emitting element as k, where I (θ) is the radiation intensity at the emission angle θ of the emitted light with respect to the central axis direction,
I (θ) = k · cos θ + (1−k) · sin θ
(However, k ≦ 0.6)
And
The translucent material is
A reflecting surface that reflects light emitted from the light emitting element in a circumferential direction perpendicular to the central axis of the light emitting element and centering on the central axis;
A side emission surface that emits light reflected by the reflection surface, and
A light emitting diode in which the relationship between the radius R of the reflecting surface and the height H of the side surface emitting surface is H <R.
請求項1に記載の発光ダイオードと、
前記発光ダイオードから放射される光を反射する反射鏡とを有することを特徴とするLEDライト。
A light emitting diode according to claim 1 ;
An LED light comprising: a reflecting mirror that reflects light emitted from the light emitting diode.
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