JPH01143366A

JPH01143366A - Ｌｅｄ面発光光源

Info

Publication number: JPH01143366A
Application number: JP62301730A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Suehiro; 好伸末広; Shigeru Yamazaki; 繁山崎
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1989-06-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、前面方向の放射に適したＬＥＤ面発光光源に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来より発光素子、例えば発光ダイオードを使用した、
種々の構造のＬＥＤ面発光光源が案出されている。第１
５図は反射部材を利用した従来のＬＥＤ面発光光源の概
略断面図、第１６図はその発光素子が発する光の光路図
である。第１５図及び第１６図において１は発光素子、
２２は基板、２３は回路パターン、２４はワイヤ、２５
は放物面状の反射部材、２５ａは反射部材２５の反射面
、２６は反射部材２５の各中空部に充填された光透過性
樹脂や低融点ガラス等の光透過性材料、２６ａは光透過
性材料２６の上端面であり、発光素子１が発する光を外
部に放射する放射面である。各発光素子１は基板２２に
マウントされており、回路パターン２３及びワイヤ２４
によりそれぞれ電気的に接続されている。

上記のように構成されたＬ　Ｅ　Ｄ面発光光源において
は、各発光素子１が発する光は第１６図の矢印で示すよ
うな光路をたどる。即ち、発光素子１が発する光のうち
一部は直接光透過性材料２６の放射面２６ａを通過して
外部に放射し、残りの部分は反射面２５ａで反射してか
ら放射する。ここで、反射面２５ａで反射した光は、第
１６図に示すように反射面２５ａの中心軸に対して平行
な光路をたどって、ＬＥＤ面発光光源の前面方向に放射
される。従って、これらの光はＬＥＤ面発光光源の前面
方向の光度の向上に寄与する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、各発光素子１が発する光のうち直接外部
に放射される光は、屈折率の大きい光透過性材料２６と
屈折率の小さい外部との境界面（放射面２６ａ）の屈折
により、その多くがＬＥＤ面発光光源の側面方向に放射
される。したがって、これらの光はＬＥＤ面発光光源の
前面方向の光度の向上に寄与せず無駄な光となり、前面
方向に対する光の放射効率が悪くなる。また、第１７図
に示すようにＬＥＤ面発光光源の正面である放射面２６
ａのうち斜線部２７の輝度は小さくなり、放射面２６ａ
の輝度むらが大きくなる。また、従来のＬＥＤ面発光光
源は、面状にはなっているが、放射面２６ａの各所に発
光素子１からの光が放射されない暗部２８が生していた
。

尚、この輝度むらや暗部を無くすため、第１８図に示す
ように反射部材２５の中空部を光拡散性の樹脂２９で埋
めたＬＥＤ面発光光源が案出されている。しかし、かか
るＬＥＤ面発光光源では、発光素子１が発する光の、放
射面２６ａに達するまでの光路が長くなるため、その間
吸収等により光の減衰が生じる。また、一般に光拡散性
の樹脂２９には屈折率が約１．５のエポキシ樹脂が使用
されているので、放射面２６ａに対し約４０度以上の角
度で入射する光は、その放射面２６ａで全反則される。

更に、十分に拡散された光の進行方向は、全ての方向に
対し均一であると考えられるので、放射面２６ａに達し
た光のうち、その約２５％の光しか外部に放射されない
。また、外部に放射される光のうち、放射面２６ａに対
し約２０度以上の角度で入射する光は、前記説明のごと
く、境界面の屈折により３０度以上の角度で側面方向に
外部放射される。従って、第１８図のように光拡散性樹
脂２９を使用したＬＥＤ面発光光源を、例えば液晶や屋
外用の表示装置のハックライトに用いた場合には、光量
が不足するという問題が生じる。

また、従来のＬＥＤ面発光光源は、前面方向の光の放射
効率を良くするために、発光素子１の側面に設けた反射
面２５ａの面積をできるだけ大きくする必要がある。こ
のため、従来のＬＥＤ面発光光源は薄型にできないとい
う欠点があった。

本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、薄型
で、しかも前面方向に対する光の放射効率の向上を図る
と共に、放射面の輝度むらや暗部をなくすことができる
ＬＥＤ面発光光源を提供することを目的とするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するための本発明は、複数の発光素子
と、該発光素子に電力を供給するリード部と、前記各発
光素子毎に前記各発光素子の発光面側に前記各発光素子
と対向して設けられ且つ正面形状が面を均一に埋めるこ
とができる多角形に形成された凹面状反射面とを備え、
前記各凹面状反射面の端縁を他の前記凹面状反射面の端
縁と隙間なく接合するように形成し、且つ前記各発光素
子が発する光を一度前記各凹面状反射面で反射した後に
外部に放射するように構成したものである。

〔作用〕

本発明は前記の構成により、リード部から発光素子に電
力を供給し、発光素子が発する光を一度凹面状反射面で
反射してから外部に放射することにより、発光素子が発
する光を効率よく前面方向に放射して前面方向の光度の
向上及び発光素子が発する光を外部に放射する放射面の
輝度の向上を図ると共に、放射面の輝度むらを少なくす
ることができる。また、各凹面状反射面の正面形状は面
を均一に埋めることができる多角形に形成され、且つ各
凹面状反射面の端縁は他の凹面状反射面の端縁と隙間な
く接合されているので、放射面に暗部が生ずることはな
い。更に、凹面状反射面は発光素子の発光面側に発光素
子と対向して設けられているので、厚さを薄＜シても発
光素子が発する光を効率良く前面方向に放射することが
できる。

〔実施例〕

以下に本発明の第１の実施例を第１図乃至第４図を参照
して説明する。第１図は本発明の第１の実施例であるＬ
ＥＤ面発光光源の斜視図、第２図はその分解図、第３図
は第１図のｒ−ｒ線に沿って切断し矢印の方にみた概略
断面図、第４図は第１の実施例の発光素子が発する光の
光路図である。

第１図乃至第４図において１は発光素子、２は透明ガラ
ス基板、２ａは透明ガラス基板２の上面であり、発光素
子１が発する光を外部に放射する放射面、３は回路パタ
ーン、４はワイヤ、５は反射部材、５ａは反射部材５の
反射面、５ｂは反射面５ａの端、縁（境界線）、６は光
透過性材料、７はリード線である。尚、光透過性材料６
は、例えば光透過性樹脂や低融点ガラスの他、外部に流
出するおそれがない構造であればゲル状のものでもよい
。このことは、以下に説明する他の実施例でも同様であ
る。

本実施例は９個の発光素子１を縦横３列に配列し、該各
発光素子１は、透明ガラス基板２の下面に形成された各
回路バクーン３の一端にマウントされ、ワイヤ４により
それぞれ電気的に直列接続されている。このようにして
発光素子１がマウントされた透明ガラス基板２には反射
部材５が固着される。また、反射部材５には、各発光素
子工に対応して各発光素子１を焦点とする放物面状に形
成された反射面５ａが設けられている。反射部材５は、
たとえば平板状の樹脂であり、反射面５ａはその平板状
の樹脂に放物面状の凹面部を９個形成し、その凹面部を
鍍金や金属蒸着等により鏡面加工したものである。各反
射面５ａは正面形状が正方形となるように形成され、そ
の端縁５ｂが他の反射面５ａの端縁５ｂと隙間なく接合
されている。尚、各反射面５ａの正面形状は放射面２ａ
を均一に埋めることができる多角形であれば、例えば第
７図に示すような六角形状に形成したものであってもよ
い。しかし、放射面２ａを均一に埋めることができない
、例えば六角形状に形成されたものは暗部が生ずること
になるので、好ましくない。

そして、透明ガラス基板２と反射部材５内とで形成され
る各中空部には光透過性材料６が充填されている。尚、
第５図に示すように光透過性材料６として樹脂やガラス
を用いた場合には透明ガラス基板２と反射部材５内とで
形成される中空部全部に充填せず、発光素子１とワイヤ
４の周囲にだけ部分的にモールドして形成してもよい。

また、衝撃や振動等によるワイヤ４や発光素子１の断線
や故障を考慮する必要がない場合には、第６図に示すよ
うに光透過性材料６を充填せずに、中空のままでもよい
し、必要に応じて中空部にガス又は液体等゛を封入して
もよい。

上記の構成によれば、リード線７に電力が供給されると
透明ガラス基板２に形成された回路パターン３とワイヤ
４とにより各発光素子１に電源が供給され、各発光素子
１が発光する。そして、発光素子１が発する光は第４図
の矢印に示すように反射面５ａにより反射面５ａの中心
軸に対して平行な方向に反射された後、外部に放射され
る。従って、各発光素子１が発する光を、該発光素子１
に対向して設けた各反射面５ａによりほぼ損失なく反射
面５ａの中心軸に対して平行な光として、有効に利用す
ることができる。また、反射面５ａの正面形状は正方形
に形成され、且つ反射面５ａの端縁５ｂは第２図に示す
ように各々隙間なく接合されているので、従来のＬＥＤ
面発光光源のように放射面に暗部が生ずることはない。

また、本実施例は１つのＬ　Ｅ　Ｄ面発光光源であって
も、複数の発光素子１を存しているので、各発光素子１
の色を変えることにより、混色が可能である。

更に、多数の発光素子１とこれに対向する反射面５ａ等
を有するＬ　Ｅ　Ｄ面発光光源を製造し、必要に応して
適当な個数の発光素子１と反射面５ａ毎にカッｌ’　シ
、これにリード線７を設けてＬＥＤ面発光光源とするこ
とができるので、一つの発光素子１と一つの反射面５ａ
とからなるＬＥＤ面発光光源から、任意の大きさのＬＥ
Ｄ面発光光源まで容易に製造することができると共に、
製造コストの低減を図ることができる。

尚、透明ガラス基板２に形成されるファインライン回路
において使用する線の幅は、２０μｍ以下であり、各発
光素子１当たりの放射面の一辺を５ｍｍとした場合でも
発光素子１と回路パターン３との影による損失は１％以
下であるので視覚上も特に問題とはならない。

上記の第１の実施例によれば、発光素子１が発する光を
反射部材５により効率よく前面方向に放射することがで
きるので、側面方向への光の損失がなく、放射面２ａの
面積を従来通りとしたままで前面方向の光度及び放射面
２ａの輝度の向上を図ることができると共に、輝度むら
をなくずことができる。また、放射面２ａは平面状の透
明ガラス基板２の上面であるので、防塵性の向上を図る
ことができる。更に、構造が簡易であるので、容易に製
造することができ、しかも量産性の向上を図ることがで
きる。

また、上記の第１の実施例によれば、各反射面５ａは発
光素子１の発光面側に各発光素子１と対向するように設
けられているので、極めて薄型のもの（厚さ、数ミリ）
でも、発光素子１の発する光を効率よく前面方向に放射
することができる。

したがって、従来のＬ　Ｅ　Ｄ面発光光源のように反射
面が発光素子の側面に設けられている型のものに比べて
、極めて薄型のＬＥＤ面発光光源を製造することができ
る。

尚、上記の第１の実施例においては、発光素子１を９個
、縦横３列に配列した場合について述べたが、発光素子
１の数はこれに限られるものではなく、用途に応じて数
を増減したものであってもよい。

第８図は第１の実施例の第１応用例の概略断面図である
。第８図において１１は、例えば第９図に示す文字表示
板である。第１応用例は上記第１の実施例の上部に文字
表示板１１を形成し、Ｌ　ＥＤ面発光光源を文字表示板
１１のバ・ツクライトとして使用したものである。本応
用例によれば発光素子１が発する光を有効に利用するこ
とができ、しかも放射面の光は均一であるので明るく見
易い表示が可能となる。尚、発光素子１の影（約０，４
ｍｍｘ０．４ｍｍ）は機能上及び見栄え上はとんど問題
とはならない。

第１０図は第１の実施例の第２応用例の概略断面図であ
る。第１０図において１２は液晶デイスプレィ、１３は
光拡散層である。第２応用例は上記第１の実施例の上部
に液晶デイスプレィ１２を設け、更に第１の実施例の透
明ガラス基板２と液晶デイスプレィ１２との間に光拡散
層１３を形成したものである。そして、ＬＥＤ面発光光
源を液晶デイスプレィ１２用のハックライトとして使用
したものである。尚、光拡散層１３は発光素子１の影゛
（約０．４　ｍ　ｍ　Ｘ　０．４　ｍ　ｍ　）を消すだ
けの機能があれば十分であり、光拡散層１３の厚さは極
めて薄いものでよいので、光の利用効率には殆ど影響を
及ぼさない。また、光拡散層１３は光拡散性樹脂、光散
乱フィルム又は磨りガラスでもよく、更には第１１図に
示すように従来の透明ガラス基板２の替わりに光拡散性
を有する透明基板１４を使用したものであってもよい。

上記の第２応用例によれば輝度が高く、しかも全く影の
ない均一な放射面を得ることができ、液晶デイスプレィ
１２等の微細な表示のハックライトとしても使用するこ
とができる。

尚、第１２図は上記第２応用例の変形例であり、第１の
実施例であるＬＥＤ面発光光源と光拡散層１３との間に
空気層１５を設けたものである。かかる構成によれば発
光素子１が発する熱の放熱性が向上し、且つ空気層１５
が設けられていることにより、伝導熱による液晶デイス
プレィ１２の温度上昇を抑制することができる。

第１３図は本発明の第２の実施例の概略断面図である。

第１３図において６ａは光透過性材料６の下端面である
。尚、第１３図に示す第２の実施例及び以下に説明する
第３の実施例において上記第１図乃至第４図に示す第１
の実施例と同一の機能を有するものは同一の符号を付す
ことによりその詳細な説明を省略する。本発明の第２の
実施例は、上記第１の実施例における反射部材５を省略
して、簡略化したものである。即ち、光透過性樹脂６の
各凸面状の下端面６ａを発光素子１を焦点とする放物曲
面状にそれぞれ形成し、この下端面６ａの表面を鍍金又
は金属蒸着等によって処理することにより凹面状の反射
面としたものである。

第２の実施例の作用・効果は、第１の実施例の作用・効
果と同様である。

第１４図は本発明の第３の実施例の概略断面図である。

第１４図において８はリードフレームである。本発明の
第３の実施例は、上記第２の実施例における透明ガラス
基板２と回路パターン３の代わりに、リードフレーム８
を用いたものである。

各発光素子１は各リードフレーム８の一端に取り付けら
・れ、他のリードフレーム８の端部とはワイヤ４により
それぞれ接続されている。そして、各発光素子１とワイ
ヤ４とリードフレーム８とを一体的に光透過性材料６で
モールドして形成したものである。第３の実施例の作用
・効果は第１の実施例の作用・効果と同様である。

尚、上記第１乃至第３の実施例においては、反射面の全
体形状が平板状に形成された場合について説明したが、
これは凹面板状又は凸面板状に形成されたものであって
もよい。

また、上記第１乃至第３の実施例においては、リード部
が回路パターンの形成された透明ガラス基板又はリード
フレームを含むものである場合について説明したが、リ
ード部はステムを含むものであってもよい。

更に、上記第１乃至第３の実施例においては、各発光素
子の接続が直列接続の場合について説明したが、これは
並列接続でもよいし、直列接続と並列接続とを組み合わ
せたものでもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、各発光素子の発光
面側に設けた各々の凹面状反射面により、発光素子が発
する光を有効に前面方向に放射することができるので、
薄型で、しかも前面方向に対する光の放射効率の向上を
図ると共に、放射面の輝度むらをなくすことができるＬ
ＥＤ面発光光源を提供することができる。また、各凹面
状反射面の正面形状は面を均一に埋めることができる多
角形に形成され、且つ各凹面状反射面は隙間なく他の凹
面状反射面と接合されているので、放射面の暗部をなく
すことができるＬＥＤ面発光光源を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第、１図は本発明の第１の実施例であるＬＥＤ面発光光
源の斜視図、第２図はその分解図、第３図は第１図のＩ
Ｉ線に沿って切断し矢印の方にみた概略断面図、第４図
は第１の実施例の発光素子が発する光の光路図、第５図
乃至第７図は第１の実施例の変形例を示す図、第８図は
第１の実施例の第１応用例を示す図、第９図はその文字
表示板の正面図、第１０図乃至第１２図は第１の実施例
の他の応用例を示す図、第１３図は本発明の第２の実施
例の概略断面図、第１４図は本発明の第３の実施例の概
略断面図、第１５図は従来のＬＥＤ゛　面発光光源の概
略断面図、第１６図はその発光素子が発する光の光路図
、第１７図は第１５図の正面図、第１８図は従来の他の
ＬＥＤ面発光光源を示す図である。１・・・発光素子、２・・・透明ガラス基板、２ａ・・
・放射面、３・・・回路パターン、４・・・ワイヤ、５
・・・反射部材、５ａ・・・反射面、５ｂ・・・端縁（
境界線）、６・・・光透過性材料、７・・・　リード線
、８・・・　リードフレーム、１１・・・文字表示板、
１２・・・液晶デイスプレィ、１３・・・光拡散層、１
４・・・透明基板、１５・・・空気層。出願人　岩　崎　電　気株式会社代理人　弁理士　半　１）昌　男第１６図第１７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の発光素子と、該発光素子に電力を供給する
リード部と、前記各発光素子毎に前記各発光素子の発光
面側に前記各発光素子と対向して設けられ且つ正面形状
が面を均一に埋めることができる多角形に形成された凹
面状反射面とを備え、前記各凹面状反射面の端縁を他の
前記凹面状反射面の端縁と隙間なく接合するように形成
し、且つ前記各発光素子が発する光を一度前記各凹面状
反射面で反射した後に外部に放射するように構成したこ
とを特徴とするＬＥＤ面発光光源。
（２）前記凹面状反射面は放物面状であり、前記発光素
子は前記凹面状反射面の焦点に配置されたものである特
許請求の範囲第１項記載のＬＥＤ面発光光源。
（３）前記発光素子と前記リード部とは光透過性材料で
モールドされている特許請求の範囲第１項又は第２項記
載のＬＥＤ面発光光源。
（４）前記凹面状反射面は、平板状の樹脂に形成された
凹面状部に金属を蒸着したものである特許請求の範囲第
１項乃至第３項の何れかに記載のＬＥＤ面発光光源。
（５）前記凹面状反射面は、前記光透過性材料の前記発
光素子に対向する面を凸面状と成し、該凸面状と成した
面に金属を蒸着して形成したものである特許請求の範囲
第３項記載のＬＥＤ面発光光源。
（６）前記リード部は回路パターンが形成された透明ガ
ラス基板を含み、前記発光素子は該透明ガラス基板の回
路パターン上に取り付けられ、ワイヤーボンディングさ
れている特許請求の範囲第１項乃至第５項の何れかに記
載のＬＥＤ面発光光源。
（７）前記リード部はリードフレームを含み、前記発光
素子は該リードフレームの一方の上に取り付けられ、他
のリードフレームとはワイヤーボンディングされている
特許請求の範囲第１項乃至第５項の何れかに記載のＬＥ
Ｄ面発光光源。