JPH09293903A

JPH09293903A - 発光ダイオード配列体

Info

Publication number: JPH09293903A
Application number: JP8108937A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Yamazaki; 繁山崎; Yoshinobu Suehiro; 好伸末広; Takashi Sato; 敬佐藤; Koji Uchida; 浩二内田
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 1997-11-11

Abstract

(57)【要約】【課題】各発光ダイオードの向きを正確に且つ容易に
揃えることができる発光ダイオード配列体を提供する。【解決手段】平板状の前面板４０は、各発光ダイオー
ド１０の平面状の放射面２４から放射される光を透過し
て外部に放射するものである。前面板４０には、各発光
ダイオード１０の放射面２４を嵌め込むための第二の凹
部４６が形成されている。複数の発光ダイオード１０
は、その放射面２４を前面板４０の第二の凹部４６に光
学接着剤を用いて接着することにより配列される。前面
板４０は発光ダイオード１０の向きを合わせるための基
準として用いられ、また、前面板４０の第二の凹部４６
は発光ダイオード１０を直線状に配列するための基準と
して用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子が発する
光を凹面状反射面で反射した後に外部に放射する複数の
発光ダイオードを有する発光ダイオード配列体に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、所定範囲を照射する光源にはハロ
ゲンランプが多く用いられていた。しかし、ハロゲンラ
ンプは、多量の赤外線を放射するので熱線カットフィル
タを使用しなければならなず、装置が大型化してしま
う。また、ハロゲンランプの光量制御は容易ではなく、
特に、ハロゲンランプをマルチカラーの光源に使用する
場合には、ＲＧＢの色バランス制御を機械制御で行うた
め、色バランス制御も容易でない。さらに、ハロゲンラ
ンプは寿命が短いという問題もある。

【０００３】これに対して、発光ダイオードには上記の
ような欠点がない。そして、近年、発光素子の高輝度化
が達成されたことにより、上記所定範囲を照射する光源
として複数の発光ダイオードを配列した発光ダイオード
配列体を用いることが可能になってきた。この際、発光
ダイオードの発光素子が発する光を集光することによっ
て所望の照度を得る必要がある。このように発光ダイオ
ードの指向性を強くする場合には、被照射面における照
射むらの問題が生じやすいが、この問題を回避するため
には、反射型構造の発光ダイオードを用いることが好適
である。すなわち、反射型構造の発光ダイオードでは、
発光素子が発する光を一度、凹面状反射面で反射した後
に外部に放射するので、発光素子が発する光を有効に指
向性の強い光として効率よく外部放射することができ
る。しかも、発光素子から発した光は凹面状反射面のみ
で制御されるので、発光ダイオード自体の照射分布に照
射むらが生じることはない。また、複数の発光ダイオー
ドを密に配列することにより、発光ダイオードの配列間
隔に起因する照射むらを抑えることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる発光
ダイオード配列体では、発光ダイオードの指向性を強く
しているため、複数の発光ダイオードを配列する際に、
各発光ダイオードの位置及び向きを正確に合わせる必要
がある。特に、発光ダイオードの向きのずれは、発光ダ
イオードの位置のずれに比べて、被照射面における照射
むらに大きな影響を及ぼすので、発光ダイオードの向き
は厳密に揃えなければならない。しかし、従来の発光ダ
イオード配列体では、各発光ダイオードの向きが正確に
揃うように複数の発光ダイオードを配列することは容易
でないという問題があった。

【０００５】たとえば、特公平８−３１６２１号の公報
に記載された発明では、複数の反射型発光ダイオードを
実装する基板に、各発光ダイオードの凹面状反射面に対
応した穴をあけておき、この穴に凹面状反射面を挿入す
ることにより、各発光ダイオードの位置及び向きを合わ
せることにしている。しかし、かかる方法は、広い配光
特性の発光ダイオード配列体を作るときには問題ない
が、狭い配光特性の発光ダイオード配列体を作るときに
は、基板の反りや厚さの不均一性のために、各発光ダイ
オードの位置及び向きを高い精度で安定して揃えること
ができないという問題がある。

【０００６】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、各発光ダイオードの向きを正確に且つ容易に揃
えることができる発光ダイオード配列体を提供すること
を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１記載の発明に係る発光ダイオード配列体
は、発光素子と、前記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に対向して設けられた凹面
状反射面と、前記凹面状反射面で反射した光を外部に放
射する平面状の放射面とを有する複数の発光ダイオード
と、前記複数の発光ダイオードの前記放射面から放射さ
れる光を透過して外部に放射する平板状の前面板と、を
備え、前記複数の発光ダイオードの前記放射面を前記前
面板に光学接着剤を用いて接着することにより前記複数
の発光ダイオードを配列したことを特徴とするものであ
る。

【０００８】請求項２記載の発明に係る発光ダイオード
配列体は、請求項１記載の発明において、前記前面板の
一方の面には、前記放射面を嵌め込むための凹部が形成
されていることを特徴とするものである。請求項３記載
の発明に係る発光ダイオード配列体は、請求項１又は２
記載の発明において、前記凹面状反射面の端縁を含む平
面に垂直な平面で前記凹面状反射面の端部を左右対称に
切断し、前記凹面状反射面の切断面を隣合わせて前記複
数の発光ダイオードを一列に配列したことを特徴とする
ものである。

【０００９】請求項４記載の発明に係る発光ダイオード
配列体は、請求項１乃至３記載の発明において、前記発
光ダイオードは、前記凹面状反射面の側を下金型に、前
記放射面の側を上金型にしたモールド法で作製したもの
であることを特徴とするものである。本発明の発光ダイ
オード配列体では、各発光ダイオードの平面状の放射面
を平板状の前面板に光学接着剤を用いて接着したことに
より、発光ダイオードの向きを合わせるための基準とし
て前面板を用いて、各発光ダイオードの放射面が同一平
面上に位置するようにできるので、各発光ダイオードの
向きを正確に且つ容易に揃えて、高精度の向き合わせを
することができる。

【００１０】また、前面板の一方の面に、放射面を嵌め
込むための凹部を形成したことにより、発光ダイオード
を直線状に配列するための基準として凹部を用いること
ができるので、各発光ダイオードの方向だけでなくその
位置をも正確に合わせることができる。さらに、光学接
着剤が凹部の外にはみ出してしまうのを防止することが
できる。

【００１１】さらに、発光ダイオードとして、凹面状反
射面の側を下金型に、放射面の側を上金型にしたモール
ド法で作製したものを用いることにより、発光素子から
の光を制御する凹面状反射面の形状を正確に形成するこ
とができると共に、たとえ放射面に凹みが生じても、前
面板と放射面とを光学接着剤で接着するため、前面板と
放射面との間に空気層が介在しないようできるので、放
射特性の低下を防止することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態につ
いて図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の一
実施形態である発光ダイオード配列体の概略正面図、図
１（ｂ）はその発光ダイオード配列体のＡ−Ａ矢視方向
概略断面図、図２（ａ）はその発光ダイオード配列体に
使用される発光ダイオードの概略正面図、図２（ｂ）は
その発光ダイオードをｘ軸方向から見たときの概略側面
図、図２（ｃ）はその発光ダイオードをｙ軸方向から見
たときの概略側面図、図３は本実施形態の発光ダイオー
ド配列体に使用される基板の概略正面図、図４（ａ）は
その発光ダイオード配列体に使用される前面板の概略正
面図、図４（ｂ）はその前面板の概略側面図、図４
（ｃ）はその前面板の概略背面図である。尚、図２にお
いて、ｚ軸は凹面状反射面の中心軸方向、ｘ軸及びｙ軸
は発光ダイオードの発光面を含む平面における直交座標
軸である。

【００１３】図１に示す発光ダイオード配列体は、六個
の反射型発光ダイオード１０と、基板３０と、平板状の
前面板４０とを備えるものである。本実施形態では、複
数の発光ダイオード１０を直線状に配列して線状光源を
得る場合について考える。反射型発光ダイオード１０
は、図２に示すように、発光素子１２と、リード１４
ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと、ワイヤ１６と、光透過
性材料１８と、凹面状反射面２２と、放射面２４とを有
する。

【００１４】リード１４ａ，１４ｂは、発光素子１２に
電力を供給するためのものである。発光素子１２はリー
ド１４ａ上にマウントされ、発光素子１２とリード１４
ｂとはワイヤ１６により電気的に接続されている。ま
た、発光素子１２、リード１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１
４ｄの先端部及びワイヤ１６は、光透過性材料１８によ
り一体的に封止されている。リード１４ａ，１４ｂとリ
ード１４ｃ，１４ｄとは、図２に示すように互いに反対
方向に引き出されている。リード１４ｃ，１４ｄは、電
気配線用のものではなく、発光ダイオード１０を基板に
固定するために用いるものであり、凹面状反射面２２の
外側周辺部２３に取り付けられる。尚、リード１４ａ，
１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの放射面２４側の表面と放射面
２４との距離は１．０ｍｍである。

【００１５】凹面状反射面２２は、光透過性材料１８の
凸面上にメッキや金属蒸着等により鏡面加工したもので
あり、発光素子１２の発光面に対向する側に形成されて
いる。ここでは、凹面状反射面２２を回転放物面形状に
形成し、その焦点に発光素子１２の発光面の中心を配置
する。一方、放射面２４は、発光素子１２の背面側に形
成されている。ここでは、放射面２４を凹面状反射面２
２の回転軸（ｚ軸）に垂直な平面形状に形成し、また、
放射面２４と発光素子１２の発光面とは略平行とする。
かかる発光ダイオード１０では、発光素子１２が発する
光を、凹面状反射面２２の中心軸に対して平行な光とし
て効率よく取り出し、有効に利用することができる。こ
のような光は、液晶のバックライトとしても適するもの
である。通常の液晶は液晶の面に対し数度以内の入射角
をもって入射した光しか取り込めないからである。

【００１６】また、発光ダイオード１０は、凹面状反射
面２２の端部がｘ軸に垂直な平面で左右対称に切断され
ている。これは、凹面状反射面２２の切断面が隣合うよ
うに発光ダイオード１０を直線状に配列することによ
り、発光ダイオード１０の配列間隔を狭くするためであ
る。このように発光ダイオード１０を密に配列すること
により、発光ダイオードの配列間隔に起因する照射むら
を抑え、照射密度及び照射効率の向上を図ることができ
る。

【００１７】尚、発光ダイオード１０は、最終的にトリ
ミングフォームカットされ、リード１４ａ，１４ｂ，１
４ｃ，１４ｄを裏面側に折り曲げた状態にされる。上記
構成の発光ダイオード１０では、発光素子１２に電力が
供給されると、発光素子１２が発光し、発光素子１２が
発する光は凹面状反射面２２により反射され、放射面２
４より外部に放射される。このように発光素子１２が発
する光を一度、凹面状反射面２２で反射した後に外部に
放射することにより、発光素子１２が発する光を有効に
前方に放射することができる。

【００１８】基板３０には、図３に示すように、発光ダ
イオード１０のリード１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ
を挿入するためのリード差し込み用孔３２と、凹面状反
射面２２の底部が挿入される長方形状の開口部３４とが
形成されている。開口部３４を形成したのは、発光ダイ
オード１０を基板３０に取り付ける際に、凹面状反射面
２２が基板３０と接触して傷付くのを防止するためであ
る。また、開口部３４の形状及び基板３０の厚さは、開
口部３４に挿入された凹面状反射面２２の底面が基板３
０の裏面から突出しないという条件で決定される。これ
は、凹面状反射面２２の底面が基板３０の裏面から突出
していると、基板３０を配置する架台等の物体と凹面状
反射面２２とが接触して凹面状反射面２２が傷付けられ
るおそれがあるからである。ところで、本実施形態では
発光ダイオードを密に配列することにしているので、各
発光ダイオード毎に開口部を設けることにすると、開口
部間の桟が細くなり、桟に必要な強度を確保することが
できなくなる。このため、本実施形態では、すべての発
光ダイオード１０に対して凹面状反射面２２の底部が挿
入される共通の開口部３４を形成している。尚、基板３
０の裏面（基板３０上に発光ダイオード１０を配列する
側の面と反対側の面）には回路パターン（不図示）が形
成されている。

【００１９】平板状の前面板４０は、各発光ダイオード
１０の放射面２４から放射される光を透過して外部に放
射するものである。前面板４０には、第一の凹部４２
と、ネジ挿入用の孔４４と、各発光ダイオード１０の放
射面２４を嵌め込むための第二の凹部４６とが形成され
ている。第一の凹部４２と第二の凹部４６は前面板４０
の裏面に形成され、第一の凹部４２は前面板４０の四つ
の隅部に形成される。第一の凹部４２に形成された孔４
４は、発光ダイオード配列体を収納ボックスにネジ止め
する際に用いられる。前面板４０の厚さは３ｍｍ、第二
の凹部４６の深さは１ｍｍである。また、複数の発光ダ
イオード１０は、その放射面２４を前面板４０の第二の
凹部４６に光学接着剤を用いて接着することにより固定
される。ここで、光学接着剤としては、光透過性の材料
であって、屈折率が前面板４０や光透過性材料１８の屈
折率と略同じであるものを用いる。尚、前面板４０の表
面は平坦に形成されている。

【００２０】かかる発光ダイオード１０を用いて発光ダ
イオード配列体を形成するには、まず、複数の発光ダイ
オード１０の放射面２４に光学接着剤を塗布し、各発光
ダイオード１０の放射面２４を前面板４０の第二の凹部
４６に接着する。ここで、複数の発光ダイオード１０
は、治具を用いて、放射面２４が前面板４０に密着し、
かつ、凹面状反射面２２の切断面が隣合うように直線状
に配列する。次に、光学接着剤が硬化した後、複数の発
光ダイオード１０のリード１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１
４ｄを、基板３０に形成されたリード差し込み用孔３２
に挿入し、凹面状反射面２２の周辺部２３と基板３０と
を当接させることにより、基板３０上に発光ダイオード
１０を取り付ける。その後、リード１４ａ，１４ｂ，１
４ｃ，１４ｄを半田付けすることにより、発光ダイオー
ド１０を基板３０上に固定すると共に、リード１４ａ，
１４ｂを基板３０上に形成された回路パターンと接続す
る。こうして、図１に示すような発光ダイオード配列体
が得られる。

【００２１】本実施形態の発光ダイオード配列体では、
各発光ダイオードの平面状の放射面を平板状の前面板に
光学接着剤を用いて接着したことにより、発光ダイオー
ドの向きを合わせるための基準として前面板を用いるこ
とができるので、各発光ダイオードの向きを正確に且つ
容易に揃えて、高精度の向き合わせをすることができ
る。したがって、各発光ダイオードの放射面が同一平面
上に位置するようにでき、各発光ダイオードの発光素子
の中心軸が揃うので、特に、かかる発光ダイオード配列
体を所定範囲を照射する光源として用いる場合には、被
照射面における照射むらの少ない高照射密度の光を放射
することができる。また、前面板の裏面に、放射面を嵌
め込むための第二の凹部を形成したことにより、発光ダ
イオードを直線状に配列するための基準として第二の凹
部を用いることができるので、各発光ダイオードの方向
だけでなくその位置をも正確に合わせることができる。
しかも、光学接着剤が第二の凹部の外にはみ出してしま
うのを防止することができる。更に、発光ダイオード配
列体の上表面は平坦な前面板であるので、ゴミが付いた
りした場合でも清掃が容易であるという利点がある。

【００２２】ところで、発光ダイオードの製法には、ト
ランスファーモールド法で代表される、リードフレーム
を上金型と下金型とではさみ込んだところへ熱硬化性樹
脂を注入、硬化するモールド法が用いられる。この種の
モールド型では、特に形状を重視する側を下金型とする
が、かかる発光ダイオードを作製する場合には、凹面状
反射面の側を下金型に、放射面の側を上金型にする。こ
れは凹面状反射面が発光素子からの光を直接制御するた
めである。しかし、この際、放射面の位置が高すぎる
と、上金型上面の残留空気が層を作り、上金型の形状
（放射面の形状）を再現できないという問題がある。す
なわち、平面を形成する仕様の型でも、残留空気層によ
って放射面の一部又は大部分に樹脂硬化時のひけが生じ
たような凹みが生じる。これは、製品の美観上の問題だ
けでなく、放射面において光が屈折することに関連して
発光ダイオードの放射特性にも影響を与えるものであ
る。本実施形態の発光ダイオード配列体では、前面板を
使用し、前面板と発光ダイオードの放射面とを光学接着
剤で接着することにより、単に前面板と発光ダイオード
との放射面とを密着し、配置方向精度を向上させるのみ
ではなく、前面板と放射面との間に空気層が介在しない
ようにすることができるので、前面板と空気層との界面
及び放射面と空気層との界面での反射を抑え、かつ、上
記の放射特性の問題を解決することができる。

【００２３】尚、本発明は上記の実施形態に限定される
ものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が
可能である。たとえば、上記の実施形態において、前面
板として紫外線を遮断する特性を有するものを用いても
よい。この場合、太陽光によって発光ダイオードの光透
過性材料１８が劣化するのを防止することができるの
で、発光ダイオード配列体を屋外で長期間使用すること
が可能になる。

【００２４】また、上記の実施形態では、凹面状反射面
の端部を左右対称に切断し、凹面状反射面の切断面が隣
合うように発光ダイオードを直線状に密に配列した場合
について説明したが、発光ダイオードを密に配列する必
要がないときは、凹面状反射面の端部を切断しなくとも
よい。更に、上記の実施形態では、複数の発光ダイオー
ドを直線状に配列する場合について説明したが、たとえ
ば、複数の発光ダイオードをマトリックス状に配列する
ようにしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
発光ダイオードの平面状の放射面を平板状の前面板に光
学接着剤を用いて接着することにより、発光ダイオード
の向きを合わせるための基準として前面板を用いること
ができるので、各発光ダイオードの向きを正確に且つ容
易に揃えることができ、したがって、特に所定範囲を照
射する光源として用いる場合に被照射面における照射む
らの少ない光を放射することができる発光ダイオード配
列体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施形態である発光ダイオ
ード配列体の概略正面図、（ｂ）はその発光ダイオード
配列体のＡ−Ａ矢視方向概略断面図である。

【図２】（ａ）はその発光ダイオード配列体に使用され
る発光ダイオードの概略正面図、（ｂ）はその発光ダイ
オードをｘ軸方向から見たときの概略側面図、（ｃ）は
その発光ダイオードをｙ軸方向から見たときの概略側面
図である。

【図３】その発光ダイオード配列体に使用される基板の
概略正面図である。

【図４】（ａ）はその発光ダイオード配列体に使用され
る前面板の概略正面図、（ｂ）はその前面板の概略側面
図、（ｃ）はその前面板の概略背面図である。

【符号の説明】

１０発光ダイオード１２発光素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄリード１６ワイヤ１８光透過性材料２２凹面状反射面２３周辺部２４放射面３０基板３２リード差し込み用孔３４開口部４０前面板４２第一の凹部４４ネジ挿入用孔４６第二の凹部

フロントページの続き (72)発明者内田浩二埼玉県行田市富士見町１丁目20番地岩崎電気株式会社開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子と、前記発光素子に電力を供給
するリード部と、前記発光素子の発光面に対向して設け
られた凹面状反射面と、前記凹面状反射面で反射した光
を外部に放射する平面状の放射面とを有する複数の発光
ダイオードと、前記複数の発光ダイオードの前記放射面から放射される
光を透過して外部に放射する平板状の前面板と、を備え、前記複数の発光ダイオードの前記放射面を前記
前面板に光学接着剤を用いて接着することにより前記複
数の発光ダイオードを配列したことを特徴とする発光ダ
イオード配列体。
【請求項２】前記前面板の一方の面には、前記発光ダ
イオードの放射面を嵌め込むための凹部が形成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード配列
体。
【請求項３】前記凹面状反射面の端縁を含む平面に垂
直な平面で前記凹面状反射面の端部を左右対称に切断
し、前記凹面状反射面の切断面を隣合わせて前記複数の
発光ダイオードを一列に配列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配列体。
【請求項４】前記発光ダイオードは、前記凹面状反射
面の側を下金型に、前記放射面の側を上金型にしたモー
ルド法で作製したものであることを特徴とする請求項１
乃至３記載の発光ダイオード配列体。