JPH10144966A - 発光ダイオード - Google Patents

発光ダイオード

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JPH10144966A
JPH10144966A JP9249197A JP24919797A JPH10144966A JP H10144966 A JPH10144966 A JP H10144966A JP 9249197 A JP9249197 A JP 9249197A JP 24919797 A JP24919797 A JP 24919797A JP H10144966 A JPH10144966 A JP H10144966A
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light emitting
radiation
emitting diode
radiation surface
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JP9249197A
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Yoshinobu Suehiro
好伸 末広
Takashi Sato
敬 佐藤
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Iwasaki Denki KK
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Iwasaki Denki KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射面や放射面等の光学面の成形精度の向上
を図ることができる発光ダイオードを提供する。 【解決手段】 凹面状反射面22は発光素子12の発光
面側に設けられ、略回転放物面形状としている。その焦
点には発光素子12の発光面の中心を配置する。放射面
24は発光素子12の背面側に設けられる。放射面24
の周囲部には放射面24よりも突出して形成された突出
部26を設けている。かかる発光ダイオードは、凹面状
反射面22を下金型で、放射面24を上金型で形成する
トランスファーモールド法により作製する。このとき、
上金型上面の残留空気は、突出部26に対応する上金型
の部分に溜まるので、放射面24に対応する上金型の部
分には空気層が残留しない。

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発光ダ
イオードに関するものである。
【0002】
【従来の技術】発光ダイオードには種々の構造のものが
案出されているが、その中でも反射型発光ダイオード
は、発光素子が発する光を有効に外部放射できる、薄型
とできる等の特徴がある。図4(a)はかかる従来の反
射型発光ダイオードの概略正面図、図4(b)はその反
射型発光ダイオードのE−E矢視方向概略断面図であ
る。
【0003】図4に示す発光ダイオードは、発光素子5
2と、リード54a,54bと、ボンディングワイヤ5
6と、光透過性材料58と、凹面状反射面62と、放射
面64と、リード引き出し部68とを有するものであ
る。発光素子52は、リード54a上にマウントされ、
また、ボンディングワイヤ56によりリード54bと電
気的に接続されている。発光素子52、リード54a,
54bの先端部及びボンディングワイヤ56は、光透過
性材料58により一体的に封止されている。凹面状反射
面62は、光透過性材料58の一方の面をメッキや金属
蒸着等により鏡面加工したものであり、発光素子52の
発光面に対向する側に形成される。一方、凹面状反射面
62と反対側の光透過性材料58の面には平面状の放射
面64が形成されている。リード引き出し部68は、凹
面状反射面62の外側周辺に設けられたものであり、リ
ード54a,54bを外部に引き出すためのものであ
る。
【0004】ここで、光透過性材料58は、リード54
a,54bに対する凹面状反射面62側の肉厚はもちろ
ん、リード54a,54bに対する放射面64側の肉厚
は、光透過性材料58がリード54a,54bの上側に
完全に回り込む程度の厚さとする。リード54a,54
bと放射面64との間の厚さが薄いと、光透過性材料5
8の製造ロットの特性ばらつきにより、リード54a,
54b上側への光透過性材料58の回り込みが不十分な
ものが生じる。そして、リード54a,54bが露出す
ると、リード54a,54bと光透過性材料58との間
にクラックが生じやすくなる。このクラックが発光素子
52に至ると、光の取り出し効率が低下し、発光素子5
2に対する防湿性を維持できなくなるからである。ま
た、発光素子52を光透過性材料58で封止する意味が
なくなるからである。
【0005】また、放射面64は、リード引き出し部6
8よりも突出して形成されている。これにより、発光ダ
イオードを治具等に容易に取り付けることができ、発光
ダイオードの十分な実装精度を出すことができる。とこ
ろで、発光ダイオードのモールド成形には、ポッティン
グモールド法とトランスファーモールド法という二つの
手法が一般に用いられている。ポッティングモールド法
やトランスファーモールド法では、熱可塑性の樹脂に用
いるインジェクションモールド法とは異なり、インジェ
クションモールド法ほど高圧とすることがなく、また、
樹脂注入時のワイヤ断線防止の点から粘性の低い樹脂を
使用するため、複雑な型とすることができない。
【0006】上記の反射型発光ダイオードの製法として
は、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、硬化するトランスファー
モールド法が用いられる。これは、反射型発光ダイオー
ドでは、レンズ型発光ダイオードのように片側にレンズ
を形成するだけでなく、リードフレームの両側に反射面
と放射面を形成する必要があるからである。トランスフ
ァーモールド法は、金型でリードを保持して反射面や放
射面等の光学面を形成するので、発光素子と光学面との
位置精度がよいという特徴がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発光ダ
イオードを作製する際、上金型上面の残留空気が層を作
り、上金型の形状を再現できないという問題がある。す
なわち、凹面状反射面を下金型で、放射面を上金型で形
成する場合には、上金型が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。また、逆に、放射面を下金型で、
凹面状反射面を上金型で形成する場合には、残留空気層
によって凹面状反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。これでは、凹面状反
射面は発光素子からの光を正確に制御することができ
ず、発光ダイオードの放射特性が低下してしまう。尚、
かかる問題は、特に、光線制御、すなわち各方向に放射
される光線の光学的制御を高い精度で行うことが要求さ
れる用途で顕著である。例えば、平行光として遠方へ光
放射する場合や、高い光照射密度を得るために一点に光
を集光する場合などである。
【0008】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、反射面や放射面等の光学面の成形精度の向上を
図ることが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。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明に係る発光ダイオードは、発光素子と、前記
発光素子に電力を供給するリード部と、前記発光素子と
前記リード部とを封止する光透過性材料と、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放射面とを
有し、前記放射面の周囲部に前記放射面よりも突出した
突出部を形成し、且つ、前記凹面状反射面を下金型で、
前記放射面を上金型で形成するモールド法により作製さ
れたものであることを特徴とするものである。
【0010】また、上記の目的を達成するための本発明
に係る発光ダイオードは、直線状に配列された複数の発
光素子と、前記複数の発光素子に電力を供給するリード
部と、前記複数の発光素子と前記リード部とを封止する
光透過性材料と、前記複数の発光素子の発光面に対向し
て設けられた凹柱面状反射面と、前記凹柱面状反射面で
反射した光を外部に放射する放射面とを有し、前記放射
面の周囲部に前記放射面よりも突出した突出部を形成
し、且つ、前記凹柱面状反射面を下金型で、前記放射面
を上金型で形成するモールド法により作製されたもので
あることを特徴とするものである。
【0011】本発明では、放射面の周囲部に放射面より
も突出して形成された突出部を設け、凹面状反射面又は
凹柱面状反射面を下金型で、放射面を上金型で形成する
モールド法によって作製したことにより、かかるモール
ド法で作製する際に、上金型上面の残留空気は、突出部
に対応する上金型の部分に溜まるので、放射面に対応す
る上金型の部分には空気層が残留しない。このため、上
金型の形状を正確に再現でき、放射面の成形精度の向上
を図ることができる。尚、凹面状反射面又は凹柱面状反
射面については、残留空気層の問題は生じず、下金型の
形状を正確に再現できる。
【0012】また、平面形状の光学面は金型の作成が容
易であるが、残留空気層の問題は上金型が平面を形成す
るものである場合に顕著である。このため、放射面を平
面形状とする発光ダイオードに本発明を適用すると効果
的である。従来の発光ダイオードでは、リード部の放射
面側の表面と放射面との距離が約1.0mm以上になる
と、樹脂硬化時のひけが大きくなり、光線制御の問題だ
けでなく、美観上の問題も顕著となる。したがって、こ
のような場合に本発明を適用することは効果的である。
また、かかる距離が小さいほど、上金型上面に残る空気
の量が少ないので、放射面に対応する上金型の部分に空
気層が残っても、放射面の成形精度への影響は少なくな
るが、量産の都合上、リード部の放射面側の表面と放射
面との距離は0.3mm以上とすることが望ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に本発明の第一実施形態につ
いて図面を参照して説明する。図1(a)は本発明の第
一実施形態である発光ダイオードの概略正面図、図1
(b)はその発光ダイオードのA−A矢視方向概略断面
図である。図1に示す発光ダイオードは、反射型のもの
であり、発光素子12と、リード14a,14bと、ボ
ンディングワイヤ16と、光透過性材料18と、凹面状
反射面22と、放射面24と、突出部26と、リード引
き出し部28とを備える。尚、図1において、z軸は凹
面状反射面22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。
【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とはボンディングワイヤ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の
先端部及びボンディングワイヤ16は、例えばトランス
ファーモールド法を用いて、光透過性材料18により一
体的に封止されている。ここで、光透過性材料18とし
ては、熱硬化性樹脂、例えば屈折率1.5の透明エポキ
シ樹脂を用いる。尚、防湿性及び耐候性の向上を図るた
めに、リード14a,14bの上側を光透過性材料18
で完全に被覆し、リード14a,14bの放射面24側
の表面と放射面24との間隔を少なくとも0.3mmと
する必要がある。
【0015】凹面状反射面22は、光透過性材料18の
一方の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を略回転放物面
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。尚、発光素子として電流狭窄型のように発
光素子の発光面の一点が発光するものを用いる場合に
は、凹面状反射面22を正確に回転放物面形状とすれば
よい。しかし、発光素子の発光面の中央部に電極が形成
され、発光面の中央部以外から光を発する一般の発光素
子では、凹面状反射面22を正確に回転放物面形状とし
たのでは、光を厳密に平行光とすることができず、問題
となる。このため、発光面の中央部以外から光を発する
一般の発光素子では、発光素子の発光パターンに応じた
微小な変形を上記の正確な回転放物面形状に施し、回転
放物面形状に近似した形状とすることが、問題の解決に
有効である。このため、上記の凹面状反射面22の形状
の記述においては、「略」回転放物面と記載している。
【0016】また、発光面の中央部以外から光を発する
一般の発光素子12を用いた場合、かかる略回転放物面
の形状は、具体的には、次のようにして決定される。す
なわち、まず、図7に示すように、発光素子12の発光
面上の点であって電極が形成されている部分以外にある
点をfとする。そして、点fを焦点とする放物線Pを考
える。また、点fを通りz軸に平行な直線L1 と放物線
Pとの交点近傍の点をk1 とし、点fを通りz軸に垂直
な直線L2 と放物線Pとの二つの交点のうち、z軸に対
し点fが位置する側の交点の近傍の点をk2 とする。こ
のとき、放物線Pのうち点k1 と点k2 との間の部分
を、z軸の回りに回転することにより得られる曲面が、
求める略回転放物面の形状となる。
【0017】放射面24は、光透過性材料18の他方の
面を平面形状に形成したものであり、発光素子12の背
面側に形成されている。より正確に言うと、凹面状反射
面22で反射された光の光路径に相当する、発光素子1
2の背面側の光透過性材料18の界面が、放射面24と
なる。放射面24の直径は約5mmである。この放射面
24と発光素子12の発光面とは略平行とする。
【0018】突出部26は、放射面24の周囲部に放射
面24よりも突出するように形成したものである。ここ
では、突出部26を、放射面24の周囲全体にわたって
環状に形成している。また、リード14a,14bの放
射面24側の表面と放射面24との距離d1 は1mm、
リード14a,14bの放射面24側の表面と突出部2
6の先端との距離d2 は1.2mmである。
【0019】リード引き出し部28は、凹面状反射面2
2及び放射面24の外側周辺に設けられたものであり、
リード14a,14bを引き出すためのものである。こ
のリード引き出し部28としては、リード14a,14
bを曲げたり切断したりする際の強度を考慮して、リー
ド14a,14bの上下両側の光透過性材料18を適当
な肉厚とする。例えば、リード14a,14bに対する
リード引き出し部28の上下の肉厚をそれぞれ、約0.
4mm、約0.5mmとする。
【0020】尚、放射面24及び突出部26は、リード
引き出し部28よりも突出して形成されている。これ
は、発光ダイオードを前面板等の治具に取り付ける際
に、予め前面板の発光ダイオードを配置する位置に穴を
設け、その穴に、突出して形成された放射面24及び突
出部26をはめ込むことにより、発光ダイオードを所定
の位置に容易かつ正確に配置することができるようにす
るためである。
【0021】かかる発光ダイオードを作製するには、ト
ランスファーモールド法が用いられる。トランスファー
モールド法を用いた金型では、特に形状を重視する側を
下金型とする。これは、下金型では残留空気層の問題が
生じず、下金型の形状を正確に再現できるからである。
反射型の発光ダイオードにおいては、凹面状反射面22
が発光素子12からの光を制御するため、凹面状反射面
22の側を下金型に、放射面24の側を上金型にする。
これら上金型と下金型は、上記発光ダイオードについて
設計された形状に基づいて作製される。また、一組のト
ランスファーモールド型を用いて、複数の発光ダイオー
ドを得ることができる。
【0022】まず、リードフレームに発光素子12をマ
ウントしたものを上金型と下金型で挟み込む。ここで
は、例えば、上金型と下金型との合わせ面をリードフレ
ームの上面とするために、下金型にはリードフレームを
はめ込むための凹部が彫り込まれている。次に、透明エ
ポキシ樹脂を上金型と下金型で囲まれた空間に注入す
る。このとき、例えば、樹脂の射出速度を早めにして、
樹脂が硬化する前に上金型と下金型に充填するように成
形条件を設定する。また、第一実施形態では、放射面2
4の周囲部に環状の突出部26を形成しているため、上
金型上面の残留空気は、上方に逃げて、環状の突出部2
6に対応する上金型の部分に溜まる。次に、上金型と下
金型で囲まれた空間に注入された樹脂を硬化させた後、
上金型と下金型から、成形品を取り出す。その後、リー
ドフレームを切断し、リード14a,14bを凹面状反
射面22側に折り曲げることにより、発光ダイオードが
得られる。
【0023】かかるトランスファーモールド法を用いる
と、凹面状反射面22、放射面24を精度よく成形でき
るだけでなく、金型でリード14a,14bを保持して
凹面状反射面22及び放射面24としての光学面を形成
するので、発光素子12と光学面との位置精度も高いも
のとできる。上記構成の発光ダイオードでは、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24より外部に放射される。特に、凹面状反
射面22が略回転放物面形状に形成され、その焦点に発
光素子12の発光面の中心を配置しているので、放射面
24を通過した光は、z軸に対して平行な光として外部
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。
【0024】第一実施形態の発光ダイオードでは、放射
面の周囲部に放射面よりも突出して形成された環状の突
出部を設け、凹面状反射面を下金型で、放射面を上金型
で形成するトランスファーモールド法によって作製した
ことにより、かかるトランスファーモールド法で作製す
る際に、上金型上面の残留空気は、環状の突出部に対応
する上金型の部分に溜まるので、放射面に対応する上金
型の部分には空気層が残留しない。このため、上金型の
形状を正確に再現でき、放射面の成形精度の向上を図る
ことができるので、美観上問題がないだけでなく、放射
面における放射特性も設計通りのものとすることができ
る。
【0025】尚、上金型上面の残留空気が突出部に残
り、突出部形状に影響を及ぼすが、一般に光学面以外は
ナシ地面とされるので、平坦面に凹みができた時のよう
な美観上の問題は生じない。また、突出部は放射特性に
影響を及ぼさないので、何ら問題はない。ところで、第
一実施形態の平行光導出型の発光ダイオードにおいて、
例えば、図5に示すように、片面が平坦面であるコンデ
ンサレンズ31を併用することにより、集光タイプの発
光ダイオードとすることができる。第一実施形態の平行
光導出型の発光ダイオードでは、上述のように、発光素
子12が発する光を有効に利用することができ、また、
発光素子12と光学系との位置精度がよく、さらには光
学面の面精度を高めることができるので、光量が多く、
精度のよい平行光を放射することができる。このため、
かかる平行光導出型の発光ダイオードが放射する光をコ
ンデンサレンズ31で集光することにより、集光精度が
高く、照射密度の高いものとすることができる。しか
も、突出部26をコンデンサレンズ31との嵌合部とす
ることができるので、平行光導出型の発光ダイオードと
コンデンサレンズ31とを接合する際に、平行光導出型
の発光ダイオードの中心軸とコンデンサレンズ31の中
心軸とを容易に高精度で一致させることができるという
利点もある。
【0026】また、上記の第一実施形態では、凹面状反
射面を略回転放物面形状に形成した場合について説明し
たが、例えば、図6に示すように、放射面24を第一実
施形態と同様に平面形状に形成し、且つ、凹面状反射面
22aを、発光素子12から発せられ凹面状反射面22
aで反射された光が放射面24で屈折した後、一点に集
光する形状に形成してもよい。これにより、レンズを併
用することなく、集光タイプの発光ダイオードとするこ
とができる。尚、この場合、凹面状反射面22aの形状
を決定するには、具体的には、コンピュータを用いてシ
ミュレーションを行う。すなわち、まず、凹面状反射面
22aの中心軸(z軸)を含む平面(例えばz−x平
面)において、発光素子12から発せられ凹面状反射面
22aで反射された光が放射面24で屈折して一点に集
光するように、凹面状反射面22a上の複数個、例えば
8個の点を求める。そして、その求めた8個の点を通る
7次の方程式z=a0 +a1 x+a2 2 +・・・ +a7
7 の係数(a0 ,a1 ,・・・ ,a7 )を定める。こう
して定めた方程式をz軸の回りに回転して得られる曲面
が、凹面状反射面22aの形状となる。
【0027】ここで、図5に示す集光タイプの発光ダイ
オードと図6に示す集光タイプの発光ダイオードとを比
較する。一般に、集光点には焦点距離に応じた倍率の発
光素子像が投影され、光の照射距離が短いほど発光素子
像の倍率は小さいものとなる。しかし、一般に使用され
る樹脂レンズでは、外部放射面となるレンズ曲面(例え
ば、図5に示す集光タイプの発光ダイオードではコンデ
ンサレンズ31の上側表面S、図6に示す集光タイプの
発光ダイオードでは放射面24)に入射する光の入射角
度が約30°以上となると、界面反射が大きくなり、集
光点に集光されない無効な光が増して、照射効率が低下
する。このため、平行光導出型発光ダイオードとコンデ
ンサレンズとを組み合わせた、図5に示す集光タイプの
発光ダイオードでは、効率よく照射できる最も短い焦点
距離f1 (放射面24を基準に測るものとする。)は、
凹面状反射面22の略直径程度である。これに対し、凹
面状反射面22aを、発光素子12から発せられ凹面状
反射面22aで反射された光が放射面24で屈折した後
に一点に集光する形状とした、図6に示す発光ダイオー
ドでは、効率よく照射できる最も短い焦点距離f2 (放
射面24を基準に測るものとする。)は、凹面状反射面
22aの略半径程度となる。すなわち、図6に示す集光
タイプの発光ダイオードは、図5に示す集光タイプの発
光ダイオードに比べて、効率よく照射できる最短の焦点
距離を約1/2とすることができるので、発光素子像の
倍率を約1/2とできる。
【0028】次に、本発明の第二実施形態について図面
を参照して説明する。図2(a)は本発明の第二実施形
態である発光ダイオードの概略正面図、図2(b)はそ
の発光ダイオードのB−B矢視方向概略断面図である。
尚、第二実施形態において、第一実施形態のものと同一
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。
【0029】図2に示す発光ダイオードは、発光素子1
2と、リード14a,14bと、ボンディングワイヤ1
6と、光透過性材料18と、凹面状反射面22と、平面
形状の放射面24aと、リード引き出し部28aとを備
えるものである。第二実施形態の発光ダイオードが第一
実施形態のものと異なる点は、リード引き出し部28a
のリード上側の肉厚に対して放射面24aの部分のリー
ド上側の肉厚を薄くすることによって、放射面24aを
リード引き出し部28aよりも凹ませて形成している点
である。すなわち、リード引き出し部28aを放射面2
4aよりも突出させて形成しており、このリード引き出
し部28aが、第一実施形態の突出部26の役割を果た
す。尚、この発光ダイオードは、前面板等の治具に取り
付ける必要がない場合に用いられる。
【0030】かかる発光ダイオードは、第一実施形態の
ものと同様に、凹面状反射面22を下金型で、放射面2
4aを上金型で形成するトランスファーモールド法で作
製される。第二実施形態の発光ダイオードでも、放射面
の周囲部に放射面よりも突出して形成されたリード引き
出し部(突出部)を設け、凹面状反射面を下金型で、放
射面を上金型で形成するトランスファーモールド法によ
って作製したことにより、上記第一実施形態のものと同
様に、上金型の形状を正確に再現でき、放射面の成形精
度の向上を図ることができるので、美観上問題がないだ
けでなく、放射面における放射特性も設計通りのものと
することができる。特に、第二実施形態では、放射面を
リード引き出し部よりも凹ませて形成することにより、
第一実施形態のものに比べて、放射面とリードの上面と
の距離を短くすることができるので、上金型で作られる
モールド空間の容積を小さくすることができる。このた
め、上金型に溜まる残留空気の量が減り、残留空気層の
問題自体が軽減される。
【0031】また、リード引き出し部の肉厚を、リード
を曲げたり切断したりする際の強度のあるものとし、リ
ード引き出し部のリード上側の肉厚に対して放射面の部
分のリード上側の肉厚を薄くすることにより、実用性が
あり、光学面形状の精度が高いものとして、最薄の反射
型発光ダイオードとすることができる。更に、第二実施
形態では、放射面をリード引き出し部よりも凹ませて形
成することにより、放射面と発光素子の発光面及びリー
ドの上面との距離を第一実施形態のものよりも短くする
ことができるので、放熱性の向上を図ることができると
いう利点がある。すなわち、発光素子から発される熱を
リードを通して外部に放熱するだけでなく、光透過性材
料を伝わり放射面からも多くの熱を外部に放熱すること
ができる。したがって、第二実施形態の発光ダイオード
は、熱的なダメージを受けやすい発光素子を用いる場
合、高出力が要求されている用途で消費電力が大きい場
合、及び、複数の発光ダイオードを基板に密に実装し
て、この装置から外部への放熱経路を必要とする場合な
どに好適である。
【0032】尚、第二実施形態の発光ダイオードにおい
ても、放射面を平面形状に形成し、且つ、凹面状反射面
を、発光素子から発せられ凹面状反射面で反射された光
が放射面で屈折した後、一点に集光する形状に形成して
もよい。これにより、集光タイプの発光ダイオードとす
ることができる。発光素子像の倍率は、発光素子から凹
面状反射面までの光学距離h1 に対する凹面状反射面か
ら集光点までの光学距離h2 (h2 /h1 )により決定
される。第二実施形態の発光ダイオードでは、発光素子
の発光面と放射面との距離を短くして、この分だけ、屈
折率の大きい光透過性材料の厚さを薄くすることができ
る。このため、第二実施形態の発光ダイオードを集光タ
イプとしたものは、図6において説明した第一実施形態
の発光ダイオードを集光タイプとしたものに比べて、凹
面状反射面から集光点までの光学距離が短くなる。した
がって、第二実施形態の集光タイプの発光ダイオード
は、発光素子像の倍率をより小さくすることができの
で、第一実施形態の集光タイプの発光ダイオード(図6
のもの)に比べて、光照射密度を高めることができると
いう効果がある。
【0033】尚、上記の第二実施形態において、例え
ば、リード14a,14bとリード引き出し部28aと
の間の厚さを0.4mm、リード14a,14bと放射
面24aとの間の厚さを0.3mmとしてもよい。ま
た、リード14a,14bと放射面24aとの間の厚さ
を0.3mm以下としてもよい。但し、このときは、使
用する光透過性材料18の製造ロットの特性ばらつきに
より、歩留りが悪くなるおそれがある。このため、リー
ド14a,14bと放射面24aとの間の厚さが薄くて
もリード14a,14bの上側に回り込みやすいという
ような、特定の特性を有する光透過性材料18を選んで
使用する等の配慮を行うのが望ましい。また、リード1
4a,14bを曲げたり切断したりする際の強度の観点
から、リード14a,14bに対するリード引き出し部
28aの上の肉厚を0.4mm程度とすることが実用上
必要であるから、これらの場合には、結果的に放射面2
4aの周囲部に放射面24aよりも突出した突出部を形
成したものとなる。
【0034】次に、本発明の第三実施形態について図面
を参照して説明する。図3(a)は本発明の第三実施形
態である発光ダイオードの概略正面図、図3(b)はそ
の発光ダイオードのC−C矢視方向概略断面図、図3
(c)はその発光ダイオードのD−D矢視方向概略断面
図である。尚、第三実施形態において、第一実施形態の
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。
【0035】第三実施形態の発光ダイオードは、線状に
光を照射する用途に用いられるものであり、複数の発光
素子12と、複数のリード14a,14bと、複数のボ
ンディングワイヤ16と、光透過性材料18と、凹柱面
状反射面23と、放射面25と、突出部27とを備え
る。尚、図3において、x軸は発光素子12の配列方
向、y軸は発光素子12の発光面を含む平面においてx
軸に直交する方向、z軸はx軸及びy軸に直交する方向
である。
【0036】複数の発光素子12は、図3(c)におい
て、発光面を下側に向けて一定間隔で直線状に配列され
る。リード14a,14bは、各発光素子12毎に設け
られている。発光素子12は一方のリード14a上にマ
ウントされ、発光素子12と他方のリード14bとはボ
ンディングワイヤ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の先端部及
びボンディングワイヤ16は、光透過性材料18により
一体的に封止されている。
【0037】凹柱面状反射面23は、光透過性材料18
の一方の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の発光面側に形成されてい
る。ここでは、凹柱面状反射面23の中心軸を、発光素
子12の配列方向(x軸方向)に平行としている。ま
た、凹柱面状反射面23のy−z平面での切断面を、発
光素子12から発し、凹柱面状反射面23で反射された
光が放射面25で屈折した後、一点に集光する形状に形
成している。そして、凹柱面状反射面23に近い方の焦
点には発光素子12の発光面の中心を配置している。
【0038】放射面25は、光透過性材料18の他方の
面を平面形状に形成したものであり、発光素子12の背
面側に設けられている。この放射面25と発光素子12
の発光面とは略平行とする。放射面25の周囲部には、
放射面25よりも突出して形成された長方形状の突出部
27を設けている。かかる発光ダイオードは、第一実施
形態の発光ダイオードと同様に、凹柱面状反射面23を
下金型で、放射面25を上金型で形成するトランスファ
ーモールド法で作製される。
【0039】複数の発光素子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
凹柱面状反射面23によって反射され、放射面25から
外部に放射される。特に、y−z平面による凹柱面状反
射面23の切断面が、発光素子12から発せられ凹柱面
状反射面23で反射された光が放射面25で屈折した
後、一点に集光する形状に形成されているので、放射面
25を通過した光は所定領域へ集光される。
【0040】第三実施形態の発光ダイオードでは、放射
面の周囲部に放射面よりも突出して形成された突出部を
設け、凹柱面状反射面を下金型で、放射面を上金型で形
成するトランスファーモールド法によって作製したこと
により、上記第一実施形態のものと同様に、上金型の形
状を正確に再現でき、放射面の成形精度の向上を図るこ
とができるので、美観上問題がないだけでなく、放射面
における放射特性も設計通りのものとすることができ
る。例えば、集光性が弱まることなく、照射密度を高い
ものとすることができる。また、放射面の残留空気層に
よって生じる凹みによる光路の重複により均斉度が悪く
なるのを防ぐことができる。したがって、第三実施形態
の発光ダイオードは、照射特性に関する要求が厳しい、
例えばリニアセンサによる画像読み取り用の光源として
用いるのに好適である。
【0041】尚、本発明は上記の各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。上記の第一実施形態では、突出部を、放
射面の周囲全体にわたって環状に形成した場合について
説明したが、突出部は必ずしも放射面の周囲全体に形成
する必要はなく、例えば、放射面の周囲部に断続的に複
数の突出部を設けるようにしてもよい。同様に、第三実
施形態においても、突出部は必ずしも放射面の周囲全体
に形成する必要はない。
【0042】また、上記の各実施形態では、発光素子が
発する光を平行光として放射する場合、発光素子が発す
る光を一点に又は線状に集光させる場合について説明し
たが、例えば、第一実施形態において、凹面状反射面を
略回転楕円面形状に形成し、その一方の焦点に発光素子
を配置するようにしてもよい。これにより、放射面を通
過した光を一定の領域に集光することができる。また、
第三実施形態において、y−z平面による凹柱面状反射
面の切断面を略放物線形状に形成することにより、平行
光を放射するようにしてもよい。一般には、発光ダイオ
ードの用途に応じて、所定の放射特性の光、例えば、集
光した光、平行光、拡散光等を放射することができるよ
うに、光学面の形状を設計すればよい。しかし、残留空
気層による放射角度の影響は数度以内であり、例えばデ
ィスプレイ用の光源のように、光の放射角度が大きい場
合には、放射角度が数度違ってもそれ程問題にならな
い。したがって、本発明の発光ダイオードは、特に高い
光線制御が要求される用途、例えば、平行光として遠方
へ光放射する用途のものや、光を一点又は線状に集光さ
せる用途のものに適する。
【0043】また、平面形状の光学面は金型の作成が容
易であるが、残留空気層の問題は上金型が平面を形成す
るものである場合に顕著であるので、本発明を放射面を
平面形状とする発光ダイオードに適用すると特に効果的
である。特に、リードの放射面側の表面と放射面との距
離が約1.0mm以上になると、光線制御の問題だけで
なく、美観上の問題も顕著となる。したがって、このよ
うな場合に本発明を適用することは効果的である。ま
た、かかる距離が小さいほど、上金型上面に残る空気の
量が少ないので、放射面に対応する上金型の部分に空気
層が残っても、放射面の成形精度への影響は少なくなる
が、量産の都合上、リードの放射面側の表面と放射面と
の距離は0.3mm以上とすることが望ましい。
【0044】更に、上記の各実施形態では、発光ダイオ
ードをトランスファーモールド法で作製する場合につい
て説明したが、例えば複数のプランジャを使用するマル
チプランジャモールド法で作製するようにしてもよい。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、放
射面の周囲部に放射面よりも突出して形成された突出部
を設け、凹面状反射面を下金型で、放射面を上金型で形
成するモールド法によって作製したことにより、かかる
モールド法で作製する際に、上金型上面の残留空気は、
突出部に対応する上金型の部分に溜まるので、放射面に
対応する上金型の部分に空気層が残留せず、したがっ
て、放射面の成形精度の向上を図り、放射面における放
射特性を設計通りのものと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。
【0046】また、以上説明したように本発明によれ
ば、放射面の周囲部に放射面よりも突出して形成された
突出部を設け、凹柱面状反射面を下金型で、放射面を上
金型で形成するモールド法によって作製したことによ
り、かかるモールド法で作製する際に、上金型上面の残
留空気は、突出部に対応する上金型の部分に溜まるた
め、放射面に対応する上金型の部分に空気層が残留しな
いので、放射面の成形精度の向上を図り、放射面におけ
る放射特性を設計通りのものとすることができ、したが
って、例えば画像読み取り用の光源として用いるのに好
適な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】(a)は本発明の第一実施形態である発光ダイ
オードの概略正面図、(b)はその発光ダイオードのA
−A矢視方向概略断面図である。
【図2】(a)は本発明の第二実施形態である発光ダイ
オードの概略正面図、(b)はその発光ダイオードのB
−B矢視方向概略断面図である。
【図3】(a)は本発明の第三実施形態である発光ダイ
オードの概略正面図、(b)はその発光ダイオードのC
−C矢視方向概略断面図、(c)はその発光ダイオード
のD−D矢視方向概略断面図である。
【図4】(a)は従来の発光ダイオードの概略正面図、
(b)はその発光ダイオードのE−E矢視方向概略断面
図である。
【図5】第一実施形態の発光ダイオードとコンデンサレ
ンズとを組み合わせて形成された集光タイプの発光ダイ
オードの概略断面図である。
【図6】第一実施形態の発光ダイオードの変形例である
集光タイプの発光ダイオードの概略断面図である。
【図7】第一実施形態の発光ダイオードにおいて凹面状
反射面形状の設計の仕方を説明するための図である。
【符号の説明】
12 発光素子 14a,14b リード 16 ボンディングワイヤ 18 光透過性材料 22,22a 凹面状反射面 23 凹柱面状反射面 24,24a,25 放射面 26,27 突出部 28,28a リード引き出し部 31 コンデンサレンズ

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
    するリード部と、前記発光素子と前記リード部とを封止
    する光透過性材料と、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放射面とを有し、前記放射面の周
    囲部に前記放射面よりも突出した突出部を形成し、且
    つ、前記凹面状反射面を下金型で、前記放射面を上金型
    で形成するモールド法により作製されたものであること
    を特徴とする発光ダイオード。
  2. 【請求項2】 前記放射面は平面形状であり、前記凹面
    状反射面は、前記発光素子の発光面の中心位置を焦点と
    する略回転放物面形状であることを特徴とする請求項1
    記載の発光ダイオード。
  3. 【請求項3】 前記放射面は平面形状であり、且つ、前
    記凹面状反射面は、前記発光素子から発せられ前記凹面
    状反射面で反射された光が前記放射面で屈折した後、一
    点に集光する形状であることを特徴とする請求項1記載
    の発光ダイオード。
  4. 【請求項4】 直線状に配列された複数の発光素子と、
    前記複数の発光素子に電力を供給するリード部と、前記
    複数の発光素子と前記リード部とを封止する光透過性材
    料と、前記複数の発光素子の発光面に対向して設けられ
    た凹柱面状反射面と、前記凹柱面状反射面で反射した光
    を外部に放射する放射面とを有し、前記放射面の周囲部
    に前記放射面よりも突出した突出部を形成し、且つ、前
    記凹柱面状反射面を下金型で、前記放射面を上金型で形
    成するモールド法により作製されたものであることを特
    徴とする発光ダイオード。
JP9249197A 1996-09-13 1997-09-12 発光ダイオード Pending JPH10144966A (ja)

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JP9249197A JPH10144966A (ja) 1996-09-13 1997-09-12 発光ダイオード
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EP98905698A EP0936683A4 (en) 1997-06-27 1998-02-27 REFLECTIVE LIGHT-EMITTING DIODE
TW87104703A TW385557B (en) 1997-06-27 1998-03-30 Reflective light emitting diode

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JP24304096 1996-09-13
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