JPH06338635A - 発光ダイオード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複雑な形状に成形できるとともに、耐侯性の
向上を図ることできる発光ダイオードを提供する。 【構成】 発光部１０は、発光素子１２を第一光透過性
材料１６で封止したものである。光学系２０は、円錐台
状の第二光透過性材料２２の上面と底面にそれぞれ放射
面２２と凹面状反射面２４を形成したものであり、第二
光透過性材料２２の側面には挿入溝２８が形成される。
発光ダイオード１は、光学系２０の挿入溝２８に発光部
１０を挿入して構成される。第二光透過性材料２２に
は、アクリル樹脂が用いられるのでインジェクション成
形が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発光ダイオードに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の発光ダイオードについて図９及び
図１０を参照して説明する。図９は従来の発光ダイオー
ドの概略正面図、図１０は図９に示す発光ダイオードの
Ａ−Ａ矢視方向概略断面図である。

【０００３】従来の発光ダイオード９０は、発光素子９
１と、発光素子９１に電力を供給するリードフレーム９
２ａ，９２ｂと、光透過性材料９３と、凹面状反射面９
４と、放射面９５とを有する。発光素子９１は、リード
フレーム９２ａの先端部に配置され、ワイヤ９６により
リードフレーム９２ｂと電気的に接続されている。発光
素子９１と、リードフレーム９２ａ，９２ｂの先端部
と、ワイヤ９６とは光透過性材料９３により一体的に封
止されている。凹面状反射面９４は、光透過性材料９３
の表面を鍍金や金属蒸着等により鏡面加工することによ
り形成され、発光素子９１の発光面と対向する側に配置
される。放射面９５は、発光素子９１の背面側に平面状
に形成される。

【０００４】上記構成による発光ダイオード９０は、発
光素子９１が発した光を凹面状反射面９４により反射し
て放射面９５付近に集光した後、放射面９５から外部に
放射するものであり、発光素子９２が発する光の略全光
束を前方に集中して放射することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成に
よる発光ダイオード９０に用いられる光透過性材料９３
は、発光素子９１に与えるダメージを少なくするため硬
化時の収縮率及び熱膨張率が小さくなければならず、ま
た発光素子の発光層が破壊されるのを防止するため不純
物イオン含有量が少なくなければならない。さらに、発
光素子９１が発する光の取り出し効率を上げるため屈折
率が大きくなければならない。このため、光透過性材料
９３には、一般にエポキシ樹脂が用いられている。

【０００６】エポキシ樹脂の成形には、一般にポッティ
ング法やトランスファ法が用いられているが、エポキシ
樹脂は成形時の粘性が低いので、樹脂漏れが生じないよ
うに金型の精度を高くしなければならず、このため金型
を複雑な構造にすることができない。したがって、従来
のエポキシ樹脂の成形方法では、成形できる形状が制限
され、熱可塑性樹脂を用いたインジェクション成形のよ
うに複雑な形状の成形ができないという問題がある。

【０００７】また、上述のようにエポキシ樹脂は成形時
の粘性が低いので、空気残りが成形品の上側に生じやす
い。光透過性材料９３は、リードフレーム９２ａ，９２
ｂが金型の合わせ面に位置する上型と下型の金型により
成形されるので、光学面である凹面状反射面９４又は放
射面９５のいずれかを形成する面が上側に位置すること
になり、このため光学面付近に空気残りが生じるおそれ
がある。したがって、上記構成による発光ダイオード９
０では、良好な光学的特性が得られないことがあるとい
う問題がある。

【０００８】さらに、エポキシ樹脂は、耐侯性が悪く太
陽光等からの紫外線により黄変して劣化するので、上記
構成による発光ダイオード９０では、特に屋外で使用し
たときに発光素子９１が発する光のうち青、緑等の短波
長の光がエポキシ樹脂により吸収されて、その透過率が
低下する。このため、従来の発光ダイオードでは青、緑
等の短波長の光の出力が使用しているうちに徐々に低下
するという問題がある。

【０００９】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、複雑な形状に成形できるとともに、耐侯性の向
上を図ることできる発光ダイオードを提供することを目
的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に請求項１記載の発明の発光ダイオードは、発光素子
と、前記発光素子に電力を供給するリード部の先端部と
を封止する第一光透過性材料からなる発光部と、前記発
光部を挿入する挿入孔が形成された第二光透過性材料か
らなる光学系とを嵌合自在に構成したことを特徴とする
ものである。

【００１１】請求項２記載の発明の発光ダイオードは、
請求項１記載の発明において、第一光透過性材料がエポ
キシ系樹脂であり、第二光透過性材料が熱可塑性樹脂で
あることを特徴とするものである。

【００１２】請求項３記載の発明の発光ダイオードは、
請求項１又は２記載の発明において、発光部と光学系と
を第三光透過性材料を介して嵌合したことを特徴とする
ものである。

【００１３】請求項４記載の発明の発光ダイオードは、
請求項１，２又は３記載の発明において、光学系が、発
光素子が発した光を反射する凹面状反射面と前記凹面状
反射面により反射された光を外部に放射する放射面とを
具備するものであることを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明の発光ダイオードは、発光
部を第一光透過性材料で形成し、光学系を第二光透過性
材料で形成したので、たとえば第二光透過性材料に熱可
塑性樹脂を用いることにより第二光透過性材料のインジ
ェクション成形が可能となり、これにより複雑な形状の
光学系であっても空気残りを生じることなく所望の形状
に加工することができ、また、光学系が太陽光等からの
紫外線により黄変して劣化するのを防止することがで
き、これにより特に屋外で使用したときに青、緑等の短
波長の光の出力が徐々に低下するのを防止することがで
きる。

【００１５】請求項２記載の発明の発光ダイオードは、
第一光透過性材料をエポキシ系樹脂とし、第二光透過性
材料を熱可塑性樹脂としたものであり、請求項１記載の
発明と同様の作用を奏する。

【００１６】請求項３記載の発明の発光ダイオードは、
さらに、発光部と光学系とを第三光透過性材料を介して
嵌合したので、発光素子が発した光が第一光透過性材料
と第二光透過性材料との境界面で反射したり又は屈折し
たりするのを防止することができる。

【００１７】請求項４記載の発明の発光ダイオードは、
さらに、発光素子が発した光を凹面状反射面により反射
した後に、放射面から外部に放射することができる。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の第一実施例について図１乃至
図６を参照して説明する。図１は本発明の第一実施例で
ある発光ダイオードの概略正面図、図２は図１に示す発
光ダイオードのＡ−Ａ矢視方向概略断面図、図３は図１
に示す発光ダイオードの発光部の概略正面図、図４は図
３に示す発光部のＢ−Ｂ矢視方向概略断面図、図５は図
１に示す発光ダイオードの光学系の概略正面図、図６は
図５に示す光学系のＣ−Ｃ矢視方向概略断面図である。

【００１９】本発明の第一実施例である発光ダイオード
１は、発光部１０と、光学系２０とを具備する。

【００２０】発光部１０は、図３及び図４に示すよう
に、発光素子１２と、発光素子１２に電力を供給するリ
ードフレーム１４ａ，１４ｂと、第一光透過性材料１６
とを具備する。発光素子１２は、リードフレーム１４ａ
の先端部に配置され、ワイヤ１８によりリードフレーム
１４ｂと電気的に接続されている。発光素子１２と、リ
ードフレーム１４ａ，１４ｂの先端部と、ワイヤ１８と
は第一光透過性材料１６により一体的に封止されてい
る。第一光透過性材料１６には、エポキシ樹脂が用いら
れる。これは、発光素子１２に与えるダメージを少なく
するには硬化時の収縮率及び熱膨張率が小さくなければ
ならず、また不純物イオンが発光素子１２の発光層に移
動して発光層が破壊されるのを防止するために不純物イ
オン含有量が少なくなければならないからである。さら
に、発光層の屈折率は一般に大きいので発光素子１２が
発する光の取り出し効率を上げるには屈折率が大きくな
ければならないからである。第一光透過性材料１６は、
トランスファ法により成形される。

【００２１】光学系２０は、図５及び図６に示すよう
に、第二光透過性材料２２と、発光素子１２が発する光
を反射し集光する凹面状反射面２４と、凹面状反射面２
４により反射された光を外部に放射する放射面２６とを
具備する。第二光透過性材料２２には、熱可塑性のアク
リル樹脂が用いられる。第二光透過性材料２２は、イン
ジェクション成形により底面が凸面である円錐台状に成
形される。凹面状反射面２４は、第二光透過性材料２２
の凸面を鍍金や金属蒸着等により鏡面加工することによ
り形成される。放射面２６は、第二光透過性材料２２の
凹面状反射面２４が形成された面に対向する面に平面状
に形成される。第二光透過性材料２２の側面には、発光
部１０を挿入する挿入溝２８が形成されている。

【００２２】発光ダイオード１は、図１及び図２に示す
ように、第二光透過性材料２２の側面に形成された挿入
溝２８に発光部１０を発光素子１２の発光面が凹面状反
射面２４と対向するように挿入して構成される。

【００２３】本発明の第一実施例によれば、発光部１０
をエポキシ樹脂を用いた第一光透過性材料１６で形成
し、光学系２０をアクリル樹脂を用いた第二光透過性材
料２２で形成したので、第二光透過性材料２２のインジ
ェクション成形が可能であり、これにより複雑な形状の
光学系２０であっても空気残りを生じることなく所望の
形状に加工することができる。また、光学系２０が太陽
光等からの紫外線により黄変して劣化するのを防止する
ことができ、これにより特に屋外で使用したときに青、
緑等の短波長の光の出力が徐々に低下するのを防止する
ことができる。

【００２４】次に、本発明の第二実施例について図７及
び図８を参照して説明する。図７は本発明の第二実施例
である発光ダイオードの概略正面図、図８は図７に示す
発光ダイオードのＡ−Ａ矢視方向概略断面図である。
尚、第二実施例の発光ダイオードにおいて第一実施例の
ものと同一の機能を有するものには、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。

【００２５】図７に示す反射型発光ダイオード３が第一
実施例のものと異なる点は、光学系３０を形成する第二
光透過性材料３２がインジェクション成形により底面が
凸面である円盤状に成形されたものであること、及び第
二光透過性材料３２の側面に形成された挿入溝２８に発
光部１０を挿入する際に結合剤として第三光透過性材料
（不図示）を介したことである。

【００２６】本発明の第二実施例によれば、第二光透過
性材料３２の側面に形成された挿入溝２８に発光部１０
を挿入する際に結合剤として第三光透過性材料を用いた
ので、第一光透過性材料１６と第二光透過性材料２２の
隙間には第三光透過性材料が介在することとなり発光素
子１２が発した光が第一光透過性材料１６と第二光透過
性材料２２との境界面で反射したり又は屈折したりする
のを防止することができる。尚、第一光透過性材料１
６、第二光透過性材料２２及び結合剤である第三光透過
性材料の屈折率が同じであれば光の界面反射は生じな
い。したがって第一光透過性材料１６、第二光透過性材
料２２及び結合剤である第三光透過性材料の屈折率は、
なるべく同等のものであることが望ましい。

【００２７】本発明は、上記の各実施例に限定されるも
のではなく、その要旨の範囲内において数々の変形が可
能である。たとえば、上記の各実施例では、第一光透過
性材料としてエポキシ樹脂を用いたが、ガラス系の材料
を用いてもよく、また第二光透過性材料としてアクリル
樹脂を用いたが、ポリカーボネート等の他の熱可塑性樹
脂を用いてもよい。

【００２８】また、上記の各実施例では、発光素子が発
した光を凹面状反射面により反射した後、放射面から外
部に放射する反射型発光ダイオードについて説明した
が、発光素子から発した光を直接放射面から外部に放射
するレンズ型の発光ダイオードに用いた場合にも同様の
作用・効果を奏する。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
は、発光部を第一光透過性材料で形成し、光学系を第二
光透過性材料で形成したので、たとえば第二光透過性材
料に熱可塑性樹脂を用いることにより第二光透過性材料
のインジェクション成形が可能となり、これにより複雑
な形状の光学系であっても空気残りを生じることなく所
望の形状に加工することができ、また太陽光等からの紫
外線により黄変して劣化するのを防止することができ、
したがって特に屋外で使用したときに青、緑等の短波長
の光の出力が徐々に低下するのを防止することができる
発光ダイオードを提供することができる。

【００３０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、第一光透過性材料をエポキシ系樹脂とし、
第二光透過性材料を熱可塑性樹脂としたものであり、請
求項１記載の発明と同様の効果を有する発光ダイオード
を提供することができる。

【００３１】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、発光部と光学系とを第三光透過性材
料を介して嵌合したので、発光素子が発した光が第一光
透過性材料と第二光透過性材料との境界面で反射したり
又は屈折したりするのを防止することができる発光ダイ
オードを提供することができる。

【００３２】請求項４記載の発明は、請求項１，２又は
３記載の発明において、発光素子が発した光を凹面状反
射面により反射した後に放射面から外部に放射するの
で、発光素子が発した光を効率よく外部に放射すること
ができ、また請求項１記載の発明と同様の効果を有する
発光ダイオードを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例である発光ダイオードの概
略正面図である。

【図２】図１に示す発光ダイオードのＡ−Ａ矢視方向概
略断面図である。

【図３】図１に示す発光ダイオードの発光部の概略正面
図である。

【図４】図３に示す発光部のＢ−Ｂ矢視方向概略断面図
である。

【図５】図１に示す発光ダイオードの光学系の概略正面
図である。

【図６】図５に示す光学系のＣ−Ｃ矢視方向概略断面図
である。

【図７】本発明の第二実施例である発光ダイオードの概
略正面図である。

【図８】図７に示す発光ダイオードのＡ−Ａ矢視方向概
略断面図である。

【図９】従来の発光ダイオードの概略正面図である。

【図１０】図９に示す発光ダイオードのＡ−Ａ矢視方向
概略断面図である。

【符号の説明】

１，３ 発光ダイオード １０ 発光部 １２ 発光素子 １４ａ，１４ｂ リードフレーム １６ 第一光透過性材料 １８ ワイヤ ２０，３０ 光学系 ２２，３２ 第二光透過性材料 ２４ 凹面状反射面 ２６ 放射面 ２８ 挿入溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子と、前記発光素子に電力を供給
   するリード部の先端部とを封止する第一光透過性材料か
   らなる発光部と、前記発光部を挿入する挿入孔が形成さ
   れた第二光透過性材料からなる光学系とを嵌合自在に構
   成したことを特徴とする発光ダイオード。
2. 【請求項２】 前記第一光透過性材料はエポキシ系樹脂
   であり、前記第二光透過性材料は熱可塑性樹脂である請
   求項１記載の発光ダイオード。
3. 【請求項３】 前記発光部と前記光学系とを第三光透過
   性材料を介して嵌合したことを特徴とする請求項１又は
   ２記載の発光ダイオード。
4. 【請求項４】 前記光学系は、前記発光素子が発した光
   を反射する凹面状反射面と前記凹面状反射面により反射
   された光を外部に放射する放射面とを具備するものであ
   る請求項１，２又は３記載の発光ダイオード。