JPH01143368A

JPH01143368A - Ｌｅｄ表示素子

Info

Publication number: JPH01143368A
Application number: JP62301731A
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、特に発光ダイオードを光源として用いたＬＥ
Ｄ表示素子の改良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ＬＥＤ表示
素子として有効に利用するため、種々の構造のものが案
出されている。第７図は反射鏡を利用した従来のＬＥＤ
表示素子の概略断面図、第８図はその発光素子が発する
光の光路図である。

第７図及び第８図において１は発光ダイオード、１２は
基板、１３は回路パターン、１４はワイヤ、１５は反射
鏡、１５ａは反射鏡１５の反射面、１６は反射鏡１５の
中空部に充填された光透過性樹脂、１６ａは光透過性樹
脂１６の上端面であり、発光ダイオード１が発する光を
外部に放射する放射面である。数個の発光ダイオード１
は基板１２にマウントされており、回路パターン１３及
びワイヤ１４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ＬＥＤ表示素子では、発光ダイ
オード１が発する光は第８図の矢印で示すような光路を
たどる。即ち、屈折率の大きい光透過性樹脂１６と屈折
率の小さい外部との境界面の屈折により、発光ダイオー
ド１が発する光のうち一部は上端面１６ａを通過して外
部に放射さ演残りの部分は上端面１６ａで反射される。

従って、発光ダイオード１が発する光のうち、発光ダイ
オード１の中心軸Ｙから、ある一定角度の範囲内に放射
した光と、反射鏡１５により反射された一部の光とが表
示素子の光度に寄与する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、一般に、光透過性樹脂１６にはエポキシ
樹脂が使用され、その屈折率は約１．５である。従って
、第９図に示すように発光ダイオード１が発する光のう
ち中心軸Ｙに対し角度が３５度以内の範囲（θ１）に放
射される光は有効に外部に放射されるが、中心軸Ｙに対
し角度が４１度乃至９０度の範囲（θ３）に発する光は
、光透過性樹脂１６と外部との境界面（上端面１６ａ）
で全反射するため、外部へは放射されず損失光となる。

また、中心軸Ｙに対し角度が３５度付近乃至４１度の範
囲（θ２）に発する光は、外部への放射効率が悪く、そ
の多くは境界面１６ａで反射される。

ところで、光透過性樹脂１６を介さない発光ダイオード
１自体では、中心軸Ｙ方向の発光強度を１とすると、中
心軸Ｙから角度９０度の範囲内で発光強度が最大となる
のは４５度の方向であり、この方向の発光強度は１．２
乃至１．３である。また、発光強度が最小となるのは中
心軸Ｙに対して９０度の方向であり、この方向の発光強
度は０．７乃至０．８である。このように、発光ダイオ
ード１自体は、方向の違いによる発光強度のばらつきが
少ない。

従って、発光ダイオード１自体の発光強度の値が中心軸
Ｙから角度９０度の範囲内でほぼ均一であるとすると、
光透過性樹脂１６を介する従来のＬＥＤ表示素子におけ
る発光ダイオード１が発する光の利用効率は、立体角の
比によって表すことができる。すなわち、発光ダイオー
ド１自体と光透過性樹脂１６を介する発光ダイオード１
との利用効率の比αは、 α＝θ、／（θ１＋６２＋θ３）〜（θ１＋θ２）／（
θ１＋θ２＋θ３）となる。この場合、利用効率の比αは約０．１８〜０．
２５となり、従来のＬＥＤ表示素子では、発光ダイオー
ド１の光の利用効率が悪かった。

このため、従来のＬＥＤ表示素子は、十分な光度を得る
ために多数個の発光ダイオード１を必要とし、特に高輝
度の発光ダイオード１を使用する場合にはコスト高にな
るという欠点があった。

また、発光面を見易くするため多数の発光ダイオード１
を密に配置すると、放熱性が悪く、発光ダイオード１の
寿命が短くなり、逆に放熱性等を考慮して発光ダイオー
ドを粗く配置すると、見栄えが悪くしかも見難くなると
いう欠点があった。

更に、多数個の発光ダイオード１が発する横方向の光を
１つの反射鏡１５を使って反射していたので、光学設計
が困難となり、このため多数個の発光ダイオード１が発
する横方向への光のうち一部しか外部へ放射できなかっ
た。

本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、発光
素子が発する光の利用効率の向上を図ることができ、し
かも見易いＬＥＤ表示素子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、少なくとも１つ
の発光素子と、該発光素子に電力を供給するリード部と
、前記発光素子の発光面側に前記発光素子と対向して設
けられ且つ複数の平面状の反射面を全体形状が凹面状に
なるように接合してなり、前記発光素子が発する光を反
射する凹面状反射面とを具備し、前記発光素子が発する
光を一度前記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ができるので、発光素
子が発する光の利用効率の向上を図ることができる。ま
た、発光素子が発する光は、複数の平面状の反射面を全
体形状が凹面状になるように接合してなる凹面状反射面
で反射されるので、見掛は上は平面状の各反射面毎に発
光素子があるように見え、見栄が良（しかも見易くなる
。また、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、厚さを薄くシても発光
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表示素子の概略断面図、第２図はその凹面状反射面
の説明図、第３図は第１の実施例の発光ダイオードが発
する光の光路図、第４図は凹面状反射面の正面図である
。

第１図乃至第４図において１は発光ダイオード、２は透
明ガラス基板、３及び４は回路パターン、５はワイヤ、
６は反射部材、７は反射部材６に設けられた凹面状反射
面であり、９つの平面状の反射面７ａ〜７１を全体形状
が凹面状になるように接合したものである。たとえば、
反射部材６は平板状の樹脂であり、その平板状の樹脂に
９つの平面によって凹面部を形成し、その凹面部を鍍金
や金属蒸着等により鏡面加工して各反射面７ａ〜７１と
したものである。１ａ〜１１は発光ダイオード１の各反
射鏡７ａ〜７１に対する各鏡映点、８は光透過性樹脂、
ＸはＬＥＤ表示素子の中心軸である。尚、光透過性樹脂
８は硝子、例えば低融点硝子でもよし、また流出の恐れ
のない構造であれば、液状やゲル状の光透過性材料であ
ってもよい。

このことは、以下に説明する他の実施例でも同様である
。

発光ダイオード１は、透明ガラス基板２の下面に形成さ
れた一方の回路パターン３にマウントされ、他方の回路
パターン４とはワイヤ５により電気的に接続されている
。また、発光ダイオード１を覆うように反射部材６の凹
面状反射面７が取り付けられ、凹面状反射面７を構成す
る各反射面７ａ〜７１は、第２図に示すように発光ダイ
オード１の各反射面７ａ〜７１に対する各鏡映点１ａ〜
１１が、各反射面７ａ〜７１の中央部を通り且つ中心軸
Ｘに平行な中心軸ＸａｘＸｉ（点線部）上にあるように
配置されている。また、各反射面７ａ〜７１の面の大き
さは、第３図に示すように見掛は上の発光点（鏡映点１
ａ〜Ｉｔ）を原点にして各中心軸Ｘａ−Ｘｉに対し角度
３５度の範囲内となるように形成されている。そして、
透明ガラス基板２と凹面状反射面７との中空部には光透
過性樹脂８が充填されている。尚、光透過性樹脂８は凹
面状反射面７の中空部全部に充填せず、発光ダイオード
１とワイヤ５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５や発光ダ
イオード１の断線や故障を考慮する必要がない場合には
、光透過性樹脂８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や液体等を封入してもよい
。

上記の構成によれば、透明ガラス基板２に形成された回
路パターン３・４とワイヤ５とにより発光素子１に電力
が供給され、発光ダイオード１が発光する。そして、発
光ダイオード１が発する光は第３図の矢印に示すように
反射面７ａ〜７１により写し出された見掛は上の発光点
（鏡映点１ａ〜ｌｉ）から光が外部に放射される。また
、各反射面７ａ〜７１の面の大きさは、第３図に示すよ
うに見掛は上の発光点（鏡映点１ａ〜ｌｉ）を原点にし
て各中心軸ＸａｘＸｉに対し角度３５度の範囲内となる
ように形成されている。従って、放射される光の角度は
、見掛は上の発光点１ａ〜１１を基準にして各中心軸Ｘ
　ａ　−Ｘ　ｉに対し角度３５度の範囲内であるので、
発光ダイオード１が放射する光をほぼ損失なく有効に外
部に放射することができる。

また、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、発
光ダイオード１と回路パターン３・４との影による損失
は極めて少ないので視覚上も特に問題とはならない。

上記の実施例によれば、発光ダイオード１が発する光を
凹面状反射面７により効率よく外部に放射することがで
きるので、光の損失がなく、光の利用効率の向上を図る
ことができる。

また、上記の実施例によれば、実際に使用している発光
ダイオード１は１個であるが、見掛は上は９個の発光ダ
イオード１を使用しているように見えるので、見易くし
かも見栄えが良い。

また、上記の実施例によれば、従来のＬＥＤ表示素子に
比べて、発光ダイオード１の使用数量を減らすことがで
きるので経済的であり、放熱性も良好となり寿命も長く
なる。

また、上記の実施例によれば、反射面７ａ〜７１は発光
ダイオード１の発光面側に発光ダイオード１と対抗する
ように設けられているので、従来の発光ダイオードのよ
うに反射面が発光ダイオードの側面に設けられている型
のものに比べて、極めて薄型のもの（厚さ、数ミリ）を
製造することができる。

第５図は本発明の第２の実施例の概略断面図であり、第
６図はその光路図である。第５図において７．〜７７は
凹面状反射面７を構成する反射面である。尚、第５図に
示す第２の実施例において上記第１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の実施例の反射面７
ａ〜７１を細分化して、発光ダイオード１を焦点とする
放物面の疑似面を形成したものである。これにより中心
軸Ｘと平行な方向への集光率が高まると共に、使用する
発光ダイオード１が一個であるにもかかわらず見掛は上
は多数個の発光ダイオード１を作り出すことができる。

従って、発光ダイオード１の配列を実際には困難と思え
るほどに密にすることができるので、見易くしかも見た
目も良好となる。その他の作用、効果は第１の実施例と
同様である。

尚、上記の実施例では、凹面状反射面７は平板状の反射
部材６に形成した場合について説明したが、凹面状反射
面７は光透過性樹脂８の発光ダイオード１に対向する対
向面を平面からなる凸面状に形成し、その対向面をを鍍
金又は金属蒸着等によって鏡面加工したものであっても
よい。

また、上記の実施例では、リード部は透明ガラス基板２
と回路パターン３・４とワイヤ５とを用いた場合につい
て説明したが、リード部はリードフレームを用いたもの
でもよい。すなわち、発光ダイオード１をリードフレー
ムの一方に取り付け、他方のリードフレームとはワイヤ
により接続したものでもよい。また、リード部はステム
を用いたものでもよい。

〔発明の効果〕

以上説明した′ように本発明によれば、発光ダイオード
の発光面側に設けた平面状の各反射面により、発光ダイ
オードが発する光を有効に外部へ放射することができる
ので、光の利用効率の向上を図ることができ、その結果
、発光素子の使用数量を減少することができ、経済的で
、しかも放熱性及び寿命の向上を図ることのできるＬＥ
Ｄ表示素子を提供することができる。また、凹面状反射
面は複数の平面状の反射面により構成されており、この
ため実際に使用している発光ダイオードは１個でも、見
掛は上は各反射面毎に発光ダイオードがあるように見え
るので、見易くしかも見栄えがよいＬＥＤ表示素子を提
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表示素子の
概略断面図、第２図はその鏡映点の説明図、第３図は発
光ダイオードが発する光の光路図、第４図は反射面の正
面図、第５図は本発明の第２の実施例の概略断面図、第
６図はその光路図、第７図は従来のＬＥＤ表示素子の概
略断面図、第８図は発光ダイオードが発する光の光路図
、第９図は光の利用率の説明図である。１０９９発光ダイオード、２・・・透明ガラス基板、３
・４・・・回路パターン、５・・・ワイヤ、６・・・反
射部材、７・・・凹面状反射面、７ａ〜７１５９０反射
面、８・、・光透過性樹脂。。出願人　岩　崎　電　気株式会社代理人　弁理士　半　１）昌　男第１図Ｘｆ　　Ｘ（Ｘａ）　　Ｘｂ第５図第６図 ×ド・・・・・・・・×ｎ第８図＼Ｉ　／”　、ｚ１６ａ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも１つの発光素子と、該発光素子に電力
を供給するリード部と、前記発光素子の発光面側に前記
発光素子と対向して設けられ且つ複数の平面状の反射面
を全体形状が凹面状になるように接合してなり、前記発
光素子が発する光を反射する凹面状反射面とを具備し、
前記発光素子が発する光を一度前記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表示素子。
（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表示素子。
（３）前記各反射面は、前記発光素子の各反射面に対す
る各鏡映点が、各反射面の中央部を通る中心軸であって
且つ前記凹面状反射面の中心軸と平行な中心軸上にある
ように配置されているものである特許請求の範囲第１項
又は第２項記載のＬＥＤ表示素子。
（４）前記各反射面の大きさは、前記凹面状反射面の中
心軸上に設けられた前記発光素子の前記各反射面に対す
る鏡映点を原点とし、該原点を通る前記中心軸に平行な
軸に対して０度乃至３５度以内にの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表示素
子。
（５）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項乃至第４項の
何れかに記載のＬＥＤ表示素子。
（６）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５項記載のＬＥＤ表示素子。
（７）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６項の何れかに記
載のＬＥＤ表示素子。