JP5624592B2 - 出射角を向上できる小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造 - Google Patents

Description

本発明は発光ダイオードパッケージの改良構造に関し、特に発光角度を向上し、広く適用可能な発光ダイオードパッケージの改良構造に関する。

公知の発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、以下ＬＥＤという。）は主にフラット基板または凹みカップ基板に発光チップを積載して、ワイヤボンディング及びシール材封入作業を経て仕上げられている。そのうち、フラット基板のＬＥＤパッケージ構造はより広い発光角度を有するが、シール材を直接フラット基板にスポットすることができないほか、それ以降の組立工程が複雑なため、生産コストが高く経済効果に合わない。さらに、シール材は粘着性の流体物質であり、特定区域に成形しにくい特性を有する。よって、ＬＥＤのシール材の成形性が良くなく一次光学の発光効果が悪いため、ＬＥＤの良率及びその後の発光効率の問題に影響する。

一方、凹みカップ基板はシール材の封入には便利だが、凹みカップ基板において、シール材封入区域を固定する側壁がＬＥＤの発光角度に制限を与える。言い換えれば、発光チップから出射された一部の側面光線が凹みカップ基板の側壁に妨げられ、ＬＥＤの発光角度が制限される。
さらに、前述した一部の側面光線は側壁によって妨げられ、ＬＥＤに内部反射を引き起して黄色リングを形成する。このため、前述のように側壁による側面光線の妨害を軽減し発光角度を向上するため、ＬＥＤパッケージ構造は発光チップと側壁の距離に基づいて、発光チップ元来の光路及び角度を調節することができる。
一例として、側壁をできるだけ発光チップより引き離した場合、側壁が発光チップより出射する側面光線をあまり妨げずに、さらに広い発光角度を形成することができる。
しかし、この場合はＬＥＤに一定体積のパッケージ構造が必要となり、電子製品の微小化の流れにそぐわず、その後の運用が難しいため、ＬＥＤの各分野における適用が限られる。さらに、側壁の高さを単純に低くする方式では、シール材の固着が難しく、うまく成形できず、ＬＥＤの発光効率にも影響する。

前述いずれかの方法を適用しても、公知ＬＥＤの最大の発光角度は約１２０°にとどまり、以降の運用が制限され、照明の範囲及び放射角度が制限される。よって、発光角度を広くし、かつ黄色リングの形成を防止することは、至急に改善すべき課題である。

公知技術の課題について、本発明の目的はＬＥＤの発光効率強化と共に、適用性を有効に向上し、表示装置背光モジュールのニーズに応える、出射角を向上できる小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造を提供することである。

本発明の目的に基づいて提供される出射角を向上できる小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造は、不透明ベースと、少なくとも一つの発光チップと、を備え、発光チップは不透明ベースに設けられ、不透明ベースに透明状の側壁を繞設して凹みカップ空間を形成し、透明状の側壁はモールド成形（Ｍｏｌｄｉｎｇ）により、不透明ベースに形成してなり、且つ前記発光チップ側へと下り勾配を呈する傾斜面を有し、凹みカップ空間は封入材のスポットにより封入材を充填していて、封入シール材は少なくとも一つの蛍光粉体が調合されている特徴を有する。これにより、発光角度を１４０°〜１８０°に拡大することができるほか、反射による黄色リングは発生しない。

さらに、光照度の均一性を強化するため、透明側壁は少なくとも一つの拡散粉体が調合されている。または、透明側壁はポリメタクリル酸メチル（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＰＭＭＡ）、ケイ酸メチル（Ｍｅｔｈｙｌ ｓｉｌｉｃａｔｅ）またはエポキシ（Ｅｐｏｘｙ）いずれかの材料からなる。

そのうち、透明側壁は二次光学レンズであるため、発光チップの色合いを強化できる。透明側壁は赤色透明体、緑色透明体または青色透明体のいずれかを選択し、かつ断面は円弧状を形成する。

以上説明したとおり、本発明の小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造によって、発光ダイオードの各分野への適用性が向上し、かつ簡単に実施でき、パッケージのプロセスコストを軽減できる。さらに、透明側壁を二次光学レンズとすることで、発光チップ元来の発光角度及び照射区域の分布を容易に調整することができる。このように、本発明を表示装置の背光モジュールに適用し、Ｒ、Ｇ、Ｂの色表現を強化すると共に広色域の表現を実現できる。このほか、本発明を照明灯具の光源に適用して、大きい照射角の照明を実現することができる。

本発明の好ましい実施例１の断面図である。 本発明の好ましい実施例１の光路態様図である。 本発明の好ましい実施例２の断面図である。 本発明の好ましい実施例２の光路態様図である。 本発明の好ましい実施例３の断面図である。

本発明の内容のさらなる理解を図るため、以下にて図面と合わせて説明する。

図１と図２に示した、本発明の好ましい実施例の第１実施態様の断面図と光路概略図を参照する。図示のように、小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造１は直下式光源または電球灯具などの照明装置に適用され、不透明ベース１０と、少なくとも一つの発光チップ１１と、を備え、発光チップ１１は黄色光、赤色光、青色光または緑色光のＬＥＤチップであり、かつ不透明ベース１０を透明側壁１２に繞設して凹みカップ空間を形成している。
発光チップ１１は不透明ベース１０に取り付けられ、凹みカップ空間に収容していて、かつ発光チップ１１はワイヤボンディングにより、不透明ベース１０の正負極に電気接続されている。凹みカップ空間はシール材滴下封入方式によりシール材１３を封入しており、シール材１３には少なくとも一つの蛍光粉体１４が調合されており、蛍光粉体１４の物理特性によって色表現能力を拡張し純化することができる。
このように、発光チップ１１から出射する大部分の側面光線が透明側壁１２を通過した後、引き続き外部に拡散するため、凹みカップ空間の内部に反射する光量を大きく低減し、黄色リングの発生を避ける。

特に注意することは、透明側壁１２はモールド成形により不透明ベース１０に設けられていて、かつ発光チップ１１にとって、透明側壁１２は二次光学レンズの働きをして、照明装置生産プロセスのコストを軽減し、組立を簡素化できる。
さらに、発光チップ１１の色表現を強化するため、透明側壁１２は染料を添加して赤色透明体、緑色透明体または青色透明体のいずれかに仕上げることができる。このように、本発明の小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造１を表示装置の背光モジュールに適用したとき、色を帯びる透明側壁１２によって、Ｒ、Ｇ、Ｂの色表現を強化し、表示装置に広色域の表現能力を発揮できる。

図３と図４に示した、本発明の好ましい実施例の第２実施態様の断面図と光路概略図を参照して説明する。図示のように透明側壁１２を光学レンズに見なすことで、発光チップ１１従来の光路方向をさらに改変してより広い照明範囲を形成し、小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造１の適用性を一層向上させる。
透明側壁１２の断面が円弧状を形成することによって、発光チップ１１が出射する大部分の側面光線は透明側壁１２を通過して発生する屈折により光路をずらして、発光角度を１４０°〜１８０°に拡大する。このように、透明側壁１２の外観形状及び透明度を調節し、小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造１の光形を改変できる。

さらに、図５に示した本発明の好ましい例３の断面図を参照して説明する。光照射の均一性を強化するため、小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造１の透明側壁１２に少なくとも一つの拡散粉体１５を調合するか、または透明側壁１２をポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ケイ酸メチルまたはエポキシのいずれかの材料により仕上げることができる。
さらに、拡散粉体１５はポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ケイ酸メチルまたはエポキシのいずれかの材料により仕上げ、発光チップ１１より出射する側面光線の発散を強化することができる。このように、本発明の小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造１のパッケージプロセスは完成した時点ですでに一次の光学拡散効果を有し、光線は減衰されない。
さらに、拡散粉体１５によって、発光チップ１１の点光源は面光源で屈折し、点光源から面光源の置き換え機構の距離を有効に低減し、光の拡散が不均衡になる問題を改善できる。

１ 小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造
１０ 不透明ベース
１１ 発光チップ
１２ 透明状の側壁
１３ 封入シール材
１４ 蛍光粉体
１５ 拡散粉体

Claims (6)

1. 出射角を向上できる小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造であって、
   不透明ベースと、
   少なくとも一つの発光チップと、を備え、
   前記発光チップは前記不透明ベース上に設けられ、
   前記不透明ベースにて透明状の側壁を繞設して凹みカップ空間を形成し、
   前記透明状の側壁は、モールド成形により、前記不透明ベースに設けられ、且つ前記発光チップ側へと下り勾配を呈する傾斜面を有し、
   前記凹みカップ空間は封入材滴下工法により封入シール材を充填していて、
   かつ前記封入シール材は少なくとも一つの蛍光粉体が調合されていることを特徴とする、出射角を向上できる小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造。
2. 前記透明状の側壁は少なくとも一つの拡散粉体を調合されていることを特徴とする、請求項１記載の出射角を向上できる小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造。
3. 前記透明状の側壁はポリメタクリル酸メチル、ケイ酸メチルまたはエポキシ樹脂のいずれかからなることを特徴とする、請求項１記載の出射角を向上できる小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造。
4. 前記透明側壁は二次光学レンズからなることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の出射角を向上できる小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造。
5. 前記透明側壁は赤色透明体、緑色透明体または青色透明体のいずれかを選択することを特徴とする、請求項４記載の出射角を向上できる小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造。
6. 前記透明状の側壁の外面が、断面視して円弧状を形成することを特徴とする、請求項５記載の出射角を向上できる小サイズ発光ダイオードパッケージの改良構造。

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