JPH0750797B2 - 発光ダイオ−ド - Google Patents
発光ダイオ−ドInfo
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- JPH0750797B2 JPH0750797B2 JP28070885A JP28070885A JPH0750797B2 JP H0750797 B2 JPH0750797 B2 JP H0750797B2 JP 28070885 A JP28070885 A JP 28070885A JP 28070885 A JP28070885 A JP 28070885A JP H0750797 B2 JPH0750797 B2 JP H0750797B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/58—Optical field-shaping elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Power Engineering (AREA)
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- Led Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、発光ダイオードに係り、特に、赤外領域の発
光ダイオードに関するものである。
光ダイオードに関するものである。
（従来の技術） 従来、一部の発光ダイオード、特に、赤外領域の発光ダ
イオードにおいては、発光ダイオードチップより、放射
された光束を効率よく、フォトダイオードPD、アバラン
シェフォトダイオードAPD、PINフォトダイオードなどの
受光素子を有する受光器に接続続するため、レンズキャ
ンと呼ばれるパッケージを用い、光束を絞るようにして
いる。
イオードにおいては、発光ダイオードチップより、放射
された光束を効率よく、フォトダイオードPD、アバラン
シェフォトダイオードAPD、PINフォトダイオードなどの
受光素子を有する受光器に接続続するため、レンズキャ
ンと呼ばれるパッケージを用い、光束を絞るようにして
いる。
レンズキャンとは、第３図に示されるように、シェル１
と呼ばれる金属胴部に透明ガラス２を接着形状出しを行
い、レンズとしたものである。
と呼ばれる金属胴部に透明ガラス２を接着形状出しを行
い、レンズとしたものである。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の装置によれば、レンズ部を形成す
るのに、円筒状ガラスを加熱溶融によってシェル１に接
着し、形状出しを行っているため、レンズ部の外形の寸
法のバラツキが大きく、焦点距離の変動などを生じ易い
ものであった。
るのに、円筒状ガラスを加熱溶融によってシェル１に接
着し、形状出しを行っているため、レンズ部の外形の寸
法のバラツキが大きく、焦点距離の変動などを生じ易い
ものであった。
また、レンズ部は円筒状ガラスを加熱溶融によってシェ
ル１に接着し、形状出しを行っているため、レンズの高
さはシェル１の半径以上にすることができない、換言す
れば、楕円形状や放物形状に形成することができないと
いった問題があった。
ル１に接着し、形状出しを行っているため、レンズの高
さはシェル１の半径以上にすることができない、換言す
れば、楕円形状や放物形状に形成することができないと
いった問題があった。
本発明は、上記問題点を除去し、外囲器、特に、レンズ
形状を工夫することにより、光を伝達すべき装置への結
合効率の高い発光ダイオードを提供することを目的とす
る。
形状を工夫することにより、光を伝達すべき装置への結
合効率の高い発光ダイオードを提供することを目的とす
る。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、レンズ付き外
囲器を具備する発光ダイオードにおいて、発光ダイオー
ドチップを搭載するステムと、このステムに取り付けら
れるとともに、プラスチック成形される胴部とこれと一
体に成形されるレンズ部を有する外囲器と、前記レンズ
部の入射面は前記発光ダイオードチップを中心に半径を
なす球面形状に形成し、かつ前記レンズ部の射出面は平
行光束を射出する形状に形成するようにしたものであ
る。
囲器を具備する発光ダイオードにおいて、発光ダイオー
ドチップを搭載するステムと、このステムに取り付けら
れるとともに、プラスチック成形される胴部とこれと一
体に成形されるレンズ部を有する外囲器と、前記レンズ
部の入射面は前記発光ダイオードチップを中心に半径を
なす球面形状に形成し、かつ前記レンズ部の射出面は平
行光束を射出する形状に形成するようにしたものであ
る。
（作用） 本発明によれば、発光ダイオードのレンズキャンをプラ
スチック成形品で代替するにあたり、レンズ部の入射面
は発光ダイオードチップを中心に半経をなす球面を形成
し、前記レンズ部の射出面は平行光束を射出する形状、
例えば、発光ダイオードチップの位置をレンズ部の焦点
とした楕円形状又は放物形状にする。つまり、当該レン
ズ部を凹凸の合わせレンズ状に設計するようにしたの
で、プラスチック成形されたレンズ部への光束の入射時
の屈折を防止すると共に、レンズ部を通過した光束は発
散することなく平行に射出することができる。
スチック成形品で代替するにあたり、レンズ部の入射面
は発光ダイオードチップを中心に半経をなす球面を形成
し、前記レンズ部の射出面は平行光束を射出する形状、
例えば、発光ダイオードチップの位置をレンズ部の焦点
とした楕円形状又は放物形状にする。つまり、当該レン
ズ部を凹凸の合わせレンズ状に設計するようにしたの
で、プラスチック成形されたレンズ部への光束の入射時
の屈折を防止すると共に、レンズ部を通過した光束は発
散することなく平行に射出することができる。
（実施例） 第１図は本発明に係る発光ダイオードの断面図である。
まず、この図に示されるように、発光ダイオードチップ
11をステム12に接着し、金線13にて外部リード14に配線
する。
11をステム12に接着し、金線13にて外部リード14に配線
する。
一方、レンズ部15−１及び胴部15−２が、一体にプラス
チック成形された外囲器15を用意する。
チック成形された外囲器15を用意する。
そこで、発光ダイオードチップ11が搭載されたステム12
に、プラスチック成形された外囲器15を取り付ける。こ
の場合、この外囲器15のレンズ部15−１の外側面（凸
部）15a、つまり、発光ダイオードチップ11から放射さ
れる光束が、外囲器のレンズ部15−１から射出する射出
面を、発光ダイオードチップ11を焦点とした楕円形状と
なるように組み立てる。また、外囲器のレンズ部15−１
の内側面15b、つまり、発光ダイオードチップ11から放
射される光束の外囲器のレンズ部15−１への入射面を、
発光ダイオードチップ11を中心とする半球状に形成す
る。
に、プラスチック成形された外囲器15を取り付ける。こ
の場合、この外囲器15のレンズ部15−１の外側面（凸
部）15a、つまり、発光ダイオードチップ11から放射さ
れる光束が、外囲器のレンズ部15−１から射出する射出
面を、発光ダイオードチップ11を焦点とした楕円形状と
なるように組み立てる。また、外囲器のレンズ部15−１
の内側面15b、つまり、発光ダイオードチップ11から放
射される光束の外囲器のレンズ部15−１への入射面を、
発光ダイオードチップ11を中心とする半球状に形成す
る。
このように構成することにより、プラスチック成形され
た外囲器のレンズ部15−１の内側面15bへの光束の入射
時の屈折を防止すると共に、外囲器のレンズ部15−１を
通過した光束は、それぞれ平行なものとなり、発散しな
いため、高効率の光源として用いることができる。
た外囲器のレンズ部15−１の内側面15bへの光束の入射
時の屈折を防止すると共に、外囲器のレンズ部15−１を
通過した光束は、それぞれ平行なものとなり、発散しな
いため、高効率の光源として用いることができる。
また、外囲器15を構成するレンズ部15−１と胴部15−２
は、一体にプラスチック成形されるので、従来のレンズ
キャンに比べて、その製造が極めて容易であり、しか
も、発光ダイオードチップ11が搭載されるステム12との
組み立てや調整を簡単に行うことができる。
は、一体にプラスチック成形されるので、従来のレンズ
キャンに比べて、その製造が極めて容易であり、しか
も、発光ダイオードチップ11が搭載されるステム12との
組み立てや調整を簡単に行うことができる。
以下、第２図を参照しながら、係る発光ダイオードの寸
法算出例について説明する。
法算出例について説明する。
この例においては、 ｂ＝3mm:レンズ外形を極力大きく、つまり、φ５〜φ６
とするためにこの寸法にする。
とするためにこの寸法にする。
n1＝1.5:レンズの屈折率。
n2＝1:空気中の屈折率。
楕円式:x2/a2＋y2/b2＝１ …（１） ここで、ｅは離心率を示す。
第２図において、ｂ点に入射した光がｘ軸に平行に放射
されるためには、 θ２＝90゜ を満足すれば良い。
されるためには、 θ２＝90゜ を満足すれば良い。
そのための入射角θ１はスネルの法則より、 n1sinθ１＝n2sinθ２ ……（３） ＝１×sin90゜ ＝１ sinθ１＝1/n1＝1/1.5 θ１＝41.8゜ 従って、光源の位置であるF1は 更に、ａは（２）式より、 以上により、上記楕円式（１）において、 ａ＝4.025mm ｂ＝3mm Ｆ＝2.683mm となるようにする。
しかるに、発光ダイオードチップ11はレンズ部媒質とは
異なる部位にあるため、発光ダイオードチップ11より、
放射された光束は外囲器のレンズ部15−１に入射する
際、屈折を生じる。
異なる部位にあるため、発光ダイオードチップ11より、
放射された光束は外囲器のレンズ部15−１に入射する
際、屈折を生じる。
この問題を解決するため、外囲器のレンズ部15−１の内
側面15bは、発光ダイオードチップ11を中心とする半球
面状になるように形成する。
側面15bは、発光ダイオードチップ11を中心とする半球
面状になるように形成する。
このように構成することにより、プラスチック成形され
た外囲器のレンズ部15−１の内側面15bへの光束の入射
時の屈折を防止して、光束の発散のない高効率発光ダイ
オードを得ることができる。
た外囲器のレンズ部15−１の内側面15bへの光束の入射
時の屈折を防止して、光束の発散のない高効率発光ダイ
オードを得ることができる。
この実施例では、更に、発光ダイオードチップ11からの
光取り出し効率を向上させるために、破線で示すチップ
コート16を施す。
光取り出し効率を向上させるために、破線で示すチップ
コート16を施す。
更に、この発光ダイオードにて当初設計時と異なる各部
品を用いたり、発光波長の異なる発光ダイオードチップ
を使用したい場合などには、プラスチック材料の屈折率
変化の影響をさけるため、シリコン樹脂などからなるチ
ップコートの形状を変形させるように構成する。
品を用いたり、発光波長の異なる発光ダイオードチップ
を使用したい場合などには、プラスチック材料の屈折率
変化の影響をさけるため、シリコン樹脂などからなるチ
ップコートの形状を変形させるように構成する。
チップコートを形成する場合には、従来の液状樹脂の滴
下による方法にこだわることなく、例えば、所定の位置
に所望の型枠をセットしておき、液状樹脂を所望の形に
形成することができる。
下による方法にこだわることなく、例えば、所定の位置
に所望の型枠をセットしておき、液状樹脂を所望の形に
形成することができる。
このように当初の設計時と異なる発光ダイオードの場合
でも、チップコートの外形を変形することにより、外囲
器を変更しなくても、レンズ部からは平行光束を射出す
ることができるように調整機能を持たせることができ
る。
でも、チップコートの外形を変形することにより、外囲
器を変更しなくても、レンズ部からは平行光束を射出す
ることができるように調整機能を持たせることができ
る。
また、上記実施例によれば、レンズ部の射出面を楕円形
状にした場合について説明したが、レンズ部の射出面は
放物形状にすることもできる。この場合は、チップコー
トの外形形状との相互関連を重視し、レンズ部の射出面
から平行光束を射出するようにすることができる。
状にした場合について説明したが、レンズ部の射出面は
放物形状にすることもできる。この場合は、チップコー
トの外形形状との相互関連を重視し、レンズ部の射出面
から平行光束を射出するようにすることができる。
更に、上記によれば、発光ダイオードから放射される光
束を、受光器で受ける場合について説明しているが、発
光ダイオードから放射される光束を光ファイバなどに接
続する場合にも有効であることは明らかである。
束を、受光器で受ける場合について説明しているが、発
光ダイオードから放射される光束を光ファイバなどに接
続する場合にも有効であることは明らかである。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。
（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、プラス
チック成形されたレンズ部の入射面は、発光ダイオード
チップを中心に半径をなす球面形状に形成し、かつ、前
記レンズ部の射出面は平行光束を射出する形状に形成す
るようにしたので、 （１）光束が発散することがなく、光源と受光器間の距
離に左右されず、受光器への入射光束を一定にすること
ができる。
チック成形されたレンズ部の入射面は、発光ダイオード
チップを中心に半径をなす球面形状に形成し、かつ、前
記レンズ部の射出面は平行光束を射出する形状に形成す
るようにしたので、 （１）光束が発散することがなく、光源と受光器間の距
離に左右されず、受光器への入射光束を一定にすること
ができる。
（２）光束が光軸に平行になるため、スリットなどを介
した場合のクロストークによる光の漏れが非常に少な
い。
した場合のクロストークによる光の漏れが非常に少な
い。
（３）光束が発散しないため、従来の発光ダイオードに
比べ、光軸上の放射強度を大きくとることができる。
比べ、光軸上の放射強度を大きくとることができる。
（４）上記により、発光ダイオードに供給する電流の低
減を図ることができる。
減を図ることができる。
（５）ストロークによる光の漏れが少ないため、受光器
のS/N比を改善することができる。
のS/N比を改善することができる。
第１図は本発明に係る発光ダイオードの断面図、第２図
は本発明に係る発光ダイオードの寸法の算出説明図、第
３図は従来の発光ダイオードのレンズキャンの断面図で
ある。 11……発光ダイオードチップ、12……ステム、13……金
線、14……外部リード、15……外囲器、15−１……外囲
器のレンズ部、15−２……外囲器の胴部、15a……レン
ズ部の外側面、15b……レンズ部の内側面、16……チッ
プコート。
は本発明に係る発光ダイオードの寸法の算出説明図、第
３図は従来の発光ダイオードのレンズキャンの断面図で
ある。 11……発光ダイオードチップ、12……ステム、13……金
線、14……外部リード、15……外囲器、15−１……外囲
器のレンズ部、15−２……外囲器の胴部、15a……レン
ズ部の外側面、15b……レンズ部の内側面、16……チッ
プコート。
Claims (3)
- 【請求項１】レンズ付き外囲器を具備する発光ダイオー
ドにおいて、 （ａ）発光ダイオードチップを搭載するステムと、 （ｂ）該ステムに取り付けられるとともに、プラスチッ
ク成形される胴部とこれと一体に成形されるレンズ部を
有する外囲器と、 （ｃ）前記レンズ部の入射面は前記発光ダイオードチッ
プを中心に半径をなす球面形状に形成し、かつ前記レン
ズ部の射出面は平行光束を射出する形状に形成するよう
にしたことを特徴とする発光ダイオード。 - 【請求項２】前記レンズ部の射出面は前記発光ダイオー
ドチップの位置をレンズ部の焦点とした楕円形状又は放
物形状に形成するようにしたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の発光ダイオード。 - 【請求項３】前記発光ダイオードチップを被覆するチッ
プコートを設け、該チップコートの形状を変形し誤差修
正機能を持たせるようにしたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28070885A JPH0750797B2 (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 発光ダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28070885A JPH0750797B2 (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 発光ダイオ−ド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62139367A JPS62139367A (ja) | 1987-06-23 |
| JPH0750797B2 true JPH0750797B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=17628839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28070885A Expired - Lifetime JPH0750797B2 (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 発光ダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0750797B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0450560B1 (en) * | 1990-04-03 | 1998-07-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | An optical device |
| DE19535777A1 (de) * | 1995-09-26 | 1997-03-27 | Siemens Ag | Optoelektronisches Halbleiter-Bauelement und Verfahren zur Herstellung |
| EP1140626B1 (en) | 1998-12-21 | 2003-03-05 | AlliedSignal Inc. | Ir diode based high intensity light |
| KR100638611B1 (ko) | 2004-08-12 | 2006-10-26 | 삼성전기주식회사 | 다중 렌즈 발광 다이오드 |
| JP3948488B2 (ja) * | 2005-09-09 | 2007-07-25 | 松下電工株式会社 | 発光装置 |
| US7956372B2 (en) | 2005-09-20 | 2011-06-07 | Panasonic Electric Works Co., Ltd. | Light emitting device |
| JP4665832B2 (ja) * | 2006-05-26 | 2011-04-06 | パナソニック電工株式会社 | 発光装置ならびにそれを用いる白色光源および照明装置 |
| KR101329413B1 (ko) * | 2006-12-19 | 2013-11-14 | 엘지디스플레이 주식회사 | 광학 렌즈, 이를 구비하는 광학 모듈 및 이를 구비하는백라이트 유닛 |
| KR100990640B1 (ko) | 2008-05-29 | 2010-10-29 | 삼성엘이디 주식회사 | 확산렌즈 및 확산렌즈를 이용한 발광소자 조립체 |
| US20190004314A1 (en) * | 2016-01-27 | 2019-01-03 | Kyocera Corporation | Head-up display for vehicle |
| EP4057364A1 (en) * | 2021-03-08 | 2022-09-14 | ARTEMIDE S.p.A. | Led lighting device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5056199A (ja) * | 1973-09-14 | 1975-05-16 | ||
| JPS60179056U (ja) * | 1984-05-07 | 1985-11-28 | 日本デンヨ−株式会社 | Ｌｅｄランプのレンズキャップ装置 |
-
1985
- 1985-12-13 JP JP28070885A patent/JPH0750797B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62139367A (ja) | 1987-06-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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