JPH03127875A - 光源ランプ - Google Patents

光源ランプ

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JPH03127875A
JPH03127875A JP1261233A JP26123389A JPH03127875A JP H03127875 A JPH03127875 A JP H03127875A JP 1261233 A JP1261233 A JP 1261233A JP 26123389 A JP26123389 A JP 26123389A JP H03127875 A JPH03127875 A JP H03127875A
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JP
Japan
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optical axis
lens
chip
light
axis
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JP1261233A
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English (en)
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E Silvergreight David
ダビッド・イー・シルバーグレイト
P Smestad Greg
グレッグ・ピー・スメスタド
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HP Inc
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/48463Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は発光ダイオードに関し、特に光軸上での光の強
度の劣化のない発光ダイオード・ランプに関する。
〔発明の技術的背景及びその問題点3 発光ダイオード(LBD)は、一般にデイスプレィおよ
び信号表示器などの低電力装置で使用されている。最近
では、より高電力LBOチップが、LBD照明ランプを
可能にしたので、自動車用ストップ・ライトなどのアプ
リケーションにおいて白熱灯にとって替わりはじめてい
る。多くの低/高電力アプリケーションでは、LBDの
軸上(on−axis)強度を最大にして、LEDの知
覚輝度を最大にしなければならない。
第1図に概略的に示すヒユーレット・パラカード社)I
CMP−D201型ランプなどの一般に入手可能なLB
Dランプは、軸方向に中心のあるラジアス・ドーム・レ
ンズ(radius dome 1ens)を用いて、
LEDチップの上面を視界平面上に写すものである。チ
ップ上面に結線された電線を通して電力が供給されるの
で、レンズはボンド・パッドにより投じられた影も写し
てしまう。あいにくと、この影はLBDランプの長手方
向軸上に直接落ちるので、第2A図に示すように軸上光
強度が最小になる。ランプの長平方向軸に沿ってLED
ランプを見ると、第2B図に示すように光の輪で囲まれ
た、中央の黒い点が見えるはずである。
〔発明の目的〕
本発明は軸上での光強度の劣化のない発光ダイオード・
ランプを提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明の望ましい実施例によれば、多重円錐レンズを使
用して、ボンド・パッドによる影の影響に打ち勝ってL
EDランプの軸上光強度を最大にしている。レンズの断
面は、先行技術で用いた単楕円ではなく、2つの回転対
称円m断面のように見える。最適な照明では、楕円を円
錐断面として用いることができる。この場合、2つの楕
円の軸は長手方向(または光学)軸に平行であり、各楕
円の焦点はLBDチップの上面にある。先行技術のレン
ズで用いた心出しされた(centered)単一楕円
とは異なり、2つの楕円の軸は、チップ上の中心にある
ボンド・パッドから離れたところにある。
レンズの2つの楕円は、チップ上面の重複像を生成し、
この結合によってLBDランプの軸上光度を最大にして
いる。
本発明の別の望ましい実施例では、2つの楕円の交点に
より形成されたレンズの中央くぼみを平らにしである。
この平坦化により、レンズの生産性が一段と向上すると
ともに、LBDランプの軸上光度にわずかの影響しか及
ぼさない。
本発明のさらに別の望ましい実施例では、2つの楕円の
軸を、LEDランプの光度プロフィールを修正または適
応させるために、内側または外側に傾斜させである。
〔発明の実施例〕
第1図には、ランプの光軸上に焦点のある心出しされた
単一ラジアス・ドームを用いた、ヒユー 5 レット・パラカード社HLMP−0101型などの一般
に入手可能なLEDランプが示されている。電源リード
線をLBDチップの上面に取り付けるために用いるボン
ド・パッドも、チップ表面上の中央に置かれ、同様に光
軸上にある。したがって、第2A図に示すように、軸上
(θ=0°)光度は、ボンド・パッドの影により最小と
なる。第1図に示す光軸上で直接観察するならば、”的
の中心点”のような中央の黒点を囲む光の円盤が見える
であろう。
第3図には、LBDチップ1の断面が示されており、本
発明の望ましい実施例に従って作られるランプに用いる
ことができる。チップ1は、GaAs。
GaAsP 、 AlGa八sまへは他の化合物から製
造することができ、吸収基板または非吸収基板を用いる
ことができる。チップ1は、チップから発生した光を、
光軸9から所望発散角度の範囲内に向けさせるリフレク
タ・カップ7の中に取り付けられている。カップ7は、
多くの従来方法、例えばLF!D リード・フレームを
鋳造することなど、のいずれかの方法により底形するこ
とができる。カップ7は、同−譲受人に対する「Non
imaging Light 5ource−]と題す
る同時係属米国特許出願(参考として本書に組み入れで
ある)に述べられた方法でも成形することができる。平
明にするために、リード・フレームおよび電気接続の詳
細(これらはすべてよく知られた方法で構成することが
できる)は図の中に示されていない。ボンド・パッド3
は、一般に金または別の光学的に光を通さない金属から
成形されるが、電源リード線5をチップ1の上面に取り
付け、 チップ1から放出された光の一部を吸収する。
第4図は、第3図に示された構造を利用し、本発明の望
ましい実施例に従って製造されたL■クランプ1の断面
図である。レンズ13は、断面が単なる1つの楕円では
なく、2つの別々の円錐部の断面から成る。最も望まし
い照明では、この2つの円錐断面を楕円15.17にす
ることができるが、放物線などの他の円錐断面を利用す
ることもある。
レンズ13、および楕円15.17は、対称照明パター
ンをもたらすために、光軸9に関して回転対称になって
いる。2つの楕円15.17の軸21.23は、両軸と
も、光軸9に平行であり、光軸9から離れていて、ボン
ド・パッド3の端とチップ1の端のだいたい中はどに位
置している。各楕円15.17の焦点(f3、rs)は
、チップ1の上面にある。
第5A図は、ランプ11の光強度の、光軸9からの視角
(θ)の関数としてのプロフィールである。
楕円15.17の各々はチップ1の像を形成し、各楕円
の中心は、直接、ボンド・パッド3の影の上で13なく
、ボンド・パッド3の端とチップ1の端の間に置かれる
。この2つの像の重ね合わせは、各々の影の像を光軸9
から離し、各々を他の像からの光と結合することにより
、第5A図に示すように軸上光度を最大にしている。光
軸9を見おろしている観察者にとっては、この照射は光
の均一充填環(uniform filled−in 
circle)のように見えるであろう。
第4図に示すランプ11は、光電子産業で知られた技法
を利用して容易に製造することができる。
チップ1、ボンド・パッド3、ワイヤ5、リフレクタ・
カップ7および他のコンポーネントには、ヒユーレット
・パラカード社)ILMP−4101型などの般に入手
可能なLEDランプに用いるよく知られた素子を含むこ
とがある。レンズ13は、多くのよく知られたいずれか
の素材から製造することができ、例えばエセックス・ポ
リチック・カンパニ(Bssex Po1ytech 
Company)から市販されている屈折率がn=1.
53の”PT”エポキシなどがある。
ランプ11は、4ミル径の金ボンド・パッドを有するl
Oミル平方XtOミル高のAlGaAs赤色LEDチッ
プを用いて、第4図に示すようにして製造された。
軸2■、23は7ミルだけ離れたところにあるので、焦
点f3、r5はボンド・パッドとチップ1の端の中はど
に位置している。各楕円15.17の離心率はe = 
1 / n =0.65である。レンズ13は液浸レン
ズとして製造され、その結果、エポキシ材料はランプ1
1の内部に完全に閉じ込められている。レンズ13基部
の直径は約0.2インチであり、レンズ13の全高は約
0.3インチである。
第6図は、本発明の他の実施例の断面図であり、この図
では、生産性を高めるために第4図に示したレンズ13
がわずかに改変されている。2つの楕円15.17の軸
21.23はお互いに離れているので、レンズ13の上
部で、2つの楕円15.17の交点にわずかなへこみす
なわちくぼみ33が存在する。10ミルt、EOチップ
1を用いて前述のように製造したレンズ11では、くぼ
み33は7ミル幅および約3ミル深さである。このよう
な小さな部品のエポキシ成形加工は難しいので、ランプ
11の製造コストが高くなることがある。この実施例で
は、くぼみ33が充填されて、レンズ11上部31は平
らになっている。
この変更により、レンズ11の製造し易さが大幅に改善
され、軸上光度は計算値で5%だけの減少であった。
第7A図および第7B図には、本発明のさらに別の実施
例が示されており、これによりランプ11の光度プロフ
ィールを変えることができる。レンズ11は、回転対称
を保ちながら、2つの楕円■5.17の軸21.23を
内側または外側に傾けることにより改変することができ
る。第7A図に示すように10 外側に傾けると、軸上光度が下がり、第5A図に示す軸
上光度のピークを低くかつ広くする。第7B図に示すよ
うに内側に傾けると、ピークが狭くなる。観察された光
の均一性も、軸21.23を傾けることにより変えるこ
とができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明を用いることにより、発光
ダイオード・ランプの軸上光強度を強めることができる
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のLEDランプを示す図である。 第2A図、及び第2B図はそれぞれ該LBDランプの光
軸からの視角対光強度のプロフィールを示す図、及び軸
上で見た光出力を示す図である。 第3図は本発明の実施例に用いられるリフレクタ・カッ
プ及びLBDチップの概略断面図である。 第4図は本発明の一実施例によるLEDランプの概略断
面図である。 第5A図、及び第5B図はそれぞれ第4図で示すランプ
の光軸からの視角対光強度のプロフィルを示す図、及び
軸上で見た光出力を示す図である。 第6図は本発明の別の実施例の概略断面図である。 第7A図及び第7B図は本発明のさらに別の実施例の概
略断面図である。 1:LBDチップ  3:ボンド・パッド5:電源リー
ド線 7:リフレクタ・カップ9:光軸     13
:レンズ 15.17:楕円

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レンズの光軸に平行で、該光軸から離れた第1軸
    を有する第1円錐部と、 前記レンズの光軸に平行で、該光軸から離 れた第2軸を有し、前記第1円錐部の反対側にあって、
    前記第1円錐部と前記レンズの光軸で交わる第2円錐部
    と、 を断面において有する、光軸に関して回転対称なレンズ
  2. (2)前記第1及び第2円錐部が楕円である請求項(1
    )記載のレンズ。
  3. (3)前記第1及び第2円錐部の交点に充填材が装着さ
    れて、上部面がほぼ平坦になっている請求項(1)記載
    のレンズ。
  4. (4)前記第1及び第2円錐部の交点に充填材が装着さ
    れて、上部面がほぼ平坦になっている請求項(2)記載
    のレンズ。
  5. (5)前記第1及び第2軸が前記レンズの光軸に対して
    傾いている請求項(1)記載のレンズ。
  6. (6)前記第1及び第2軸が前記レンズの光軸に対して
    傾いている請求項(2)記載のレンズ。
  7. (7)前記第1及び第2軸が前記レンズの光軸に対して
    傾いている請求項(3)記載のレンズ。
  8. (8)光を放射する光源と、 前記光源に結合され該光源を包み、該光源を支持し、ラ
    ップの光軸に沿って光を方向づけるカップと、 前記ランプの光軸と位置合わせ可能なレンズの光軸に対
    して回転対称であって、断面においては、前記レンズの
    光軸に平行で該光軸から離れた第1軸及び第2軸をそれ
    ぞれ有し互いに反対側にあって前記レンズの光軸でそれ
    ぞれの部分が交わる第1円錐部と第2円錐部とを備え、
    前記第1及び第2円錐部の各々が前記光源の上側表面上
    に焦点を有しているレンズと、 を備えた、光軸に沿って光を放射するランプ。
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