JPH1126813A

JPH1126813A - 発光ダイオードランプ

Info

Publication number: JPH1126813A
Application number: JP17386897A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Misawa; 明弘三沢; Tadanobu Iwasa; 忠信岩佐; Toshio Yamaguchi; 寿夫山口
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】前方での照明光としての利用効率をより向上
し、かつ、陰影のない発光面を形成する。【解決手段】光透過性の板状の基体１１と、その裏側
表面に配設された発光ダイオードチップ１２と、発光ダ
イオードチップ１２と対向して設けられ、それから放射
される光を前方方向に反射する凹曲面（放物面）からな
る反射面１３と、基体１１の裏側表面に導電回路パター
ンとして形成され、発光ダイオードチップ１２に電力を
供給するリード１４とを備え、そのリード１４を金属系
または酸化物半導体系等の透明導電膜から形成する。リ
ード１４が光透過性であるため、反射面１３で反射され
前方に向う光はそのリード１４によって遮られることが
ないので、その分だけ光の利用効率をより向上すること
ができ、また、そのリード１４の陰影のない発光面を得
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発光ダイオードを使
用した発光ダイオードランプに関するものであり、特
に、発光ダイオードチップからの放射光を、凹曲面状の
反射面で一旦反射させて前方方向に配光するようにした
全反射型の発光ダイオードランプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】小さな半導体発光素子である発光ダイオ
ードは、発光効率が高い、小電力で高い発光性が得られ
る、また、耐久性が高い等の優れた特長を有し、各種の
照明装置或いは表示装置、更には自動車のハイマウント
ストップランプ等の光源として利用されている。なお、
以下において、発光ダイオードを単に『ＬＥＤ』とも表
記する。

【０００３】そして、光源として使用されるこのような
発光ダイオードは前方（軸上）の明るさが重要であり、
従来から一般的に、砲弾形の形状のＬＥＤランプとして
形成されている。即ち、リードフレームの先端の反射皿
内（ミラー）に、ｐｎ接合された光半導体の結晶体から
なるＬＥＤチップをボンディングにより電気的に接続し
て取付け、そのＬＥＤチップの周囲をリードフレームと
共に、エポキシ樹脂等の光透過性樹脂材料により砲弾の
形状、つまり、円柱状の胴部の先端側を凸レンズとして
丸くした形状に封止した構造である。また、反射皿は、
ＬＥＤチップから側方に放射された光を反射させて前方
側に向うようにさせている。

【０００４】しかしながら、このような砲弾形のＬＥＤ
ランプであっても、ＬＥＤチップから全周囲に放射され
る光の全てをその反射皿による反射と樹脂モールドのレ
ンズ作用とによって前方に指向的に配光させることには
限界があり、前方以外の方向に分散する光、即ち、前方
での照明光として有効的に利用されない光もかなり多く
生じる。更に、この砲弾形のＬＥＤランプでは、十分高
い軸上の明るさは得られるが、その高い明るさは実質的
に点状の光源として得られるに過ぎない。そのため、例
えば、ハイマウントストップランプは、砲弾形のＬＥＤ
ランプをプリント配線基板等に実装し、また前面をカバ
ーレンズで覆って一般に形成されているが、この場合、
十分な軸上の明るさと共に発光面の十分な広さを確保す
るために、そのようなＬＥＤランプが数多く必要とされ
ている。

【０００５】そこで、ＬＥＤチップに対向して放物面
（回転放物面）を基本形状とする凹曲面からなる反射面
を配置し、つまり、そのような凹曲面からなる反射面の
開口の中央に、ＬＥＤチップをその放射側を反射面の側
に向けて配置し、ＬＥＤチップから１８０度の立体角の
全周囲に亘って放射された光をその凹曲面状の反射面で
反射させ、光軸（反射面の中心軸）に実質的に平行に前
方に配光するようにした全反射型のＬＥＤランプが知ら
れている。なお、この全反射型のＬＥＤランプについて
は、例えば、特開平１−１４３３６６号、特開平１−１
４３３６８号、特開平１−２０４４８１号、特開平１−
２７３３６７号、更に、特開平８−５６０１９号、特開
平８−３７３２１号等に種々の態様で開示されている。

【０００６】そして、この全反射型のＬＥＤランプによ
れば、ＬＥＤチップからの全ての放射光が凹曲面状の反
射面に当り、そして光軸と実質的に平行に前方に反射さ
れ、配光されるので、ＬＥＤチップから放射される光は
前方での照明光として最大に有効的に利用され、それに
よって軸上の明るさが高い光源を得ることができる。ま
た、その反射面からの反射光は実質的に平行光として前
方に配光されるため、その反射面が２次光源となって、
その反射面の開口の広さに対応する大きさ（平面積）を
有し、しかも明るさが均一である面状の光源として形成
することができる。そのため、十分な軸上の明るさと共
に十分な広さを有する発光面をより少ない個数によっ
て、したがって安価で、消費電力の少ないものとして形
成することができる。

【０００７】なお、この全反射型のＬＥＤランプは、具
体的には、リフレクタ（反射部材）を用い、反射面をそ
のリフレクタの凹陥部の内側表面として形成するか、ま
たは、ＬＥＤチップを中心としてドーム状（球頭状、平
凸レンズ状）に光透過性樹脂材料で封止し、その樹脂封
止体の凸側表面を反射面として形成するかのいずれかに
よって構成される。そして、前者の場合、その反射面
（凹陥部）の開口を覆うようにガラス板等の光透過性の
基体が設けられ、ＬＥＤチップがその基体の裏側表面に
被着されて配設されると共に、これに電力を供給するリ
ード（導電部）が、銅箔等からなる導電回路パターンと
して同じく裏側面に形成される。また、後者の場合に
は、リードとして銅−アルミ合金等からなる自己支持性
のリードフレームが用いられ、ＬＥＤチップはこれにボ
ンディングされ、そのリードフレームと共にドーム状の
樹脂封止体中に埋設される。したがって、アノード側及
びカソード側を形成する少なくとも２本のリードは、い
ずれの場合でも、凹曲面からなる反射面の開口の面内に
沿って、その中央のＬＥＤチップまで先端が延びるよう
に配設される。

【０００８】なお、特に、上記の特開平１−２７３３６
７号には、そのようなアノード側及びカソード側からな
るリードを、絶縁物を介して上下に（光軸方向に）一体
に接合することが開示されている。即ち、これによれ
ば、凹曲面状の反射面で反射されて前方に向うが、リー
ドに当って前方には配光されなくなる光を、半減するこ
とができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、全反射型
のＬＥＤランプ、即ち、発光素子であるＬＥＤチップ
と、そのＬＥＤチップを中心としてそれの放射側に対向
して配置された凹曲面からなる反射面と、ＬＥＤチップ
に電気的に接続され、それに電力を供給するリードとを
基本的に備えたＬＥＤランプによれば、ＬＥＤチップか
ら１８０度の立体角の前範囲に亘って放射された光は、
その全てが、その凹曲面状の反射面によって光軸と実質
的に平行に前方に反射されるので、ＬＥＤチップからの
放射光を前方での照明光として最大に利用することがで
きる。そして、軸上の明るさが高いだけでなく、その明
るさが均一な面状の発光面を形成することができる。

【００１０】しかしながら、より詳細には、ＬＥＤチッ
プからの放射光は完全に全てが前方に配光される訳では
なく、前方以外の方向に分散される光、つまり、前方で
の照明光として有効に利用されない光も僅かではあるが
生じる。それは、反射面で反射されて前方には向うが、
リードに当って遮られる光である。即ち、ＬＥＤチップ
に電力を供給するリードは、そのＬＥＤチップが凹曲面
からなる反射面の開口の中央に位置するため、これが具
体的にどのようなパターンまたは経路で形成されるにし
ても、その開口の中央までそれを横切るように配設され
る必要があり、それによって、反射面から前方に配光さ
れる反射光の少なくとも一部を遮ることになる。そし
て、このリードに当った光はその表面で乱反射されて分
散し、その一部は反射面で再反射されて前方に配光され
るとしても、大部分は前方に対して斜め方向または側方
に拡散する。そのため、このような光は前方での照明光
としては役立たない、つまり、前方の明るさに寄与しな
い損失光となる。

【００１１】もっとも、リードは、ＬＥＤチップの点灯
に要する電力（電流）が小さいため、十分細い幅で、ま
た反射面の開口の広さに対して十分小さい面積で形成す
ることができ、したがって、リードによるそのような損
失光は、全体からすれば僅かである。また、上記の特開
平１−２７３３６７号に開示の技術のように、リードを
二重構造に形成することによって、その損失光も半減す
ることができる。しかし、量的に僅かな光であっても、
光の高い利用効率が特長の一つである全反射型のＬＥＤ
ランプにおいては、そのような損失となる光が実質的に
は生じないのであれば、それは最も望ましいことであ
る。

【００１２】また、全反射型のＬＥＤランプの更に特長
とする点は、凹曲面状の反射面が２次光源となって、明
るさが実質的に均一な面状の発光面を得ることができる
ことにあるが、リードは、その反射面から前方に向う光
を遮るため、前方での照明光として寄与しない損失光を
生じさせるだけでなく、その発光面に陰影を形成する。
もっとも、このリードの陰影も、リードを十分細い幅で
形成することにより、詳細に観察することによって始め
て確認できる程度に目立たなくすることができる。しか
し、殆ど目立たないとしても、特に、発光面の意匠性も
重要である指示用灯火具での使用においては、リードに
よって生じるそのような陰影はいずれにしても好ましい
ものではない。

【００１３】そこで、本発明は、上記のような全反射型
の発光ダイオードランプにおいて、リードにより分散さ
れることによって前方での照明光として損失となる光を
実質的になくし、また、リードによって生じる発光面の
陰影も実質的に解消し、それによって、発光ダイオード
チップから放射される光の前方での照明光としての利用
効率をより向上し、また、実質的に陰影のない発光面を
形成することができる発光ダイオードランプの提供を課
題とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、基本的に
は、発光ダイオードチップに電力を供給する導電部であ
るリードを光透過性とすることによって、具体的には、
金、銀等の金属透明導電膜、或いはＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ
₃等の酸化物半導体透明導電膜から形成することによっ
て、解決することができる。

【００１５】即ち、本発明にかかる発光ダイオードラン
プは、光透過性の板状の基体と、その基体の裏側表面に
配設された発光ダイオードチップと、その発光ダイオー
ドチップと対向して設けられ、発光ダイオードチップか
ら放射される光を前方方向に反射する凹曲面からなる反
射面と、基体の裏側表面に導電回路パターンとして形成
され、発光ダイオードチップに電力を供給する透明導電
膜からなるリードとを具備するものである。

【００１６】なお、ここで、凹曲面からなる反射面の形
状は、発光ダイオードチップからの放射光を実質的に前
方方向（光軸方向）に反射させ、配光することができる
曲面形状であり、具体的には、放物面を基本形状とする
２次曲面形状、特に、回転放物面、または、それに近似
する凹曲面である球頭面、回転橢円面、或いは橢球頭面
等、発光ダイオードチップから１８０度の立体角の全周
囲に放射される光の全てを前方方向に配光することがで
きる球面状の凹曲面、つまり、どのような断面において
も凹状に湾曲し、円形または円環状の形状の開口を形成
する凹曲面が好ましい。

【００１７】したがって、この発光ダイオードランプに
よれば、発光ダイオードチップの放射側から１８０度の
立体角の全範囲に亘って放射状に放射された光は、その
凹曲面からなる反射面に当り、そして光軸と実質的に平
行に前方に反射され、配光されるので、軸上（前方）の
明るさが高く、また、反射面の開口の広さに対応する広
い面積を有し、しかも明るさが均一な発光面を得ること
ができる。そして、特に、リードが透明導電膜からなる
ので、反射面で反射された発光ダイオードチップからの
放射光を、そのリードによって遮られることなく、それ
を透過させて前方に配光することができる。即ち、リー
ドに当って分散されることにより前方での照明光として
損失となる光を実質的になくし、また、発光面に生じる
リードの陰影も実質的になくすことができ、それによっ
て、発光ダイオードチップの放射光の前方での照明光と
しての利用効率をより向上し、また、実質的に陰影のな
い発光面を形成することができる。更に、リードが透明
導電膜であるため、リードを意識的に大きくする、太く
することで、ＬＥＤランプからの放熱が良くなり発効効
率も向上する。また寿命も長くなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
的に説明する。

【００１９】〔第一の実施の形態〕図１乃至図４は本発
明の第一の実施の形態の発光ダイオードランプを示すも
のであり、図１はその発光ダイオードランプの一部を切
欠いて示す正面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面
図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図、また、図４
はその発光ダイオードランプの基体を裏側から見て示す
平面図である。

【００２０】図１乃至図３のように、全体を１０で示す
本実施の形態の発光ダイオードランプは、車両用灯具で
あるハイマウントストップランプ（自動車の後部ウィン
ド部またはルーフに設けられ、制動時に赤色に発光して
その制動を後続車に表示する信号用ランプ）等としての
使用に具体化したものである。そして、この発光ダイオ
ードランプ（ＬＥＤランプ）１０は、ｐｎ接合された光
半導体の結晶体からなり、光透過性の板状の基体１１の
裏側表面に配設された発光ダイオードチップ（ＬＥＤチ
ップ）１２と、これと対向する凹曲面状の反射面１３と
を含む全反射型の発光ダイオードランプとして形成さ
れ、また、そのＬＥＤチップ１２に電力を供給するリー
ド１４は、透明導電膜として基体１１の裏側表面に形成
され、端子１５と接続されている。なお、ＬＥＤチップ
１２とそれの電気的接続部は、光透過性樹脂材料からな
る半球体の形状の樹脂封止体１６によって封止され、保
護されている。

【００２１】また、本実施の形態のＬＥＤランプ１０で
は、ランプ本体を構成するリフレクタ１７を備え、これ
にその凹曲面からなる反射面１３が形成されると共に、
上記の基体１１がこれに組付けられて、固定カバー１８
によって固定されている。なおまた、このＬＥＤランプ
１０では、円形の発光部または光源部としての４個のラ
ンプ単位が一列に互いに重なり合って配列されたユニッ
トの形態で形成され、それによって、全体として細長い
略矩形の発光面が形成されている。

【００２２】詳細には、このランプ本体としてのリフレ
クタ（反射部材）１７は、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂材料
から形成され、ここでは、補強を兼ねる外枠１７ａを周
囲に備えたやや細長い矩形体の形状で形成されている
（図２，図３）。そして、その前面側の表面には、球面
状の、即ち、回転２次曲面からなり円形の開口を形成す
る曲面形状に湾曲して凹陥する凹陥部１７ｂが、４個並
列して設けられている。ただし、これらの凹陥部１７ｂ
は、全体としてやや細長い略矩形の開口を形成するよう
に、その横端縁を切欠いて互いに重ね合わせた形態で並
列され、またその上下の両側縁も垂直面として切欠かれ
た形状とされている。そして、これらの４個の連続する
凹陥部１７ｂの内側表面は、その全面が鏡面、即ち、反
射面１３として形成されている。したがって、このリフ
レクタ１７は、そのような凹陥部１７ｂの形状に対応す
る凹曲面状の反射面１３を備えた凹面鏡として形成され
ている。

【００２３】なお、この反射面１３は、例えば、ＡＢＳ
樹脂等から凹陥部１７ｂを有するリフレクタ１７本体を
成形した後、その凹陥部１７ｂの内面にアルミニウム等
を蒸着し、次いで必要に応じて、その蒸着面に保護また
は電気的絶縁のための透明樹脂コートを施すことによっ
て形成することができる。また、メッキ、或いは反射性
フィルムの貼着等によっても同様に形成することができ
る。なお、リフレクタ１７を金属材料から形成した場合
には、凹陥部１７ｂの内側表面はそのまま反射面として
利用できることになるが、成形の容易さ等の点からも、
リフレクタ１７は合成樹脂材料から形成することが好ま
しい。

【００２４】このリフレクタ１７に対して、ＬＥＤチッ
プ１２とリード１４とを予め裏側表面に被着して設けた
光透過性の板状の基体１１が、その凹陥部１７ｂ（反射
面１３）の開口を覆い、そしてＬＥＤチップ１２が各凹
陥部１７ｂの開口の中央にそれぞれ位置するように組付
けられ、固定カバー１８によって固定される。より詳細
には、この固定カバー１８は、凹陥部１７ｂ（反射面１
３）の開口を除いたリフレクタ１７の前面とその外枠１
７ａとを密に覆う箱形の形状で適宜の合成樹脂材料から
形成され、また、リフレクタ１７に対する固定のため
に、それの外枠１７ａに形成された係止爪１７ｃと対応
して係止孔１８ａが形成されている（図１，図２）。そ
のため、本実施の形態のＬＥＤランプ１０の組立は、適
宜シール性の粘着剤を介して、リフレクタ１７の前面側
に基体１１の周辺部を密封的に組付けた後、次いで、固
定カバー１８をその前面側から被せ、係止爪１１ｃと係
止孔１６ａとを係合させて、リフレクタ１７と固定カバ
ー１８とを相互に固着すると共に、これらの間で基体１
１を固定的に挾持することによって、容易に行うことが
できる。

【００２５】ただし、基体１１とリフレクタ１７との組
付け手段は、それらの相互の固定的な結合が得られる限
り、単なる接着、或いはネジ等による固着も含めて、そ
の他の任意の手段であることができる。しかし、固定カ
バー１８を用いた上記の手段によれば、組付け操作を簡
易に行うことができ、また再分解もできるだけでなく、
意匠カバーとして通常余り見栄えが良くない反射面１３
（凹陥部１７ｂ）以外の部分を覆い隠すことができる効
果がある。なお、基体１１のリフレクタ１７への組付け
の際には、その基体１１上のＬＥＤチップ１２とリフレ
クタ１７の反射面１３とが正確に位置決めされることが
重要である。そのため、本実施の形態では、基体１１の
輪郭形状に合致する嵌合部をリフレクタ１７の前面に設
け、基体１１をその嵌合部に嵌入させることによって位
置決めを図っている。ただし、この位置決め手段として
は、その他にも、ピンとピン穴との係合による手段、係
合段部による手段等を適用することができる。

【００２６】ところで、基体１１は、ＬＥＤチップ１２
及びリード１４の支持体として、光透過性のよいガラ
ス、セラミックス、或いは合成樹脂材料等から形成さ
れ、また実質的に平坦な裏側表面を有する基本的には板
状の形状で形成される。一般には、この基体１１として
は、適当な強度（適度な厚さ）を有する透明なガラス板
を用いることができ、また、その前面側（表側）の表面
には、ギラギラ感等の所望の配光効果を得るための凹凸
状のプリズムまたはレンズを一体的に設けることができ
る。そして、この基体１１の裏側表面には、例えば、赤
色光を放射するＬＥＤチップ１２が被着され、またこれ
に電力を供給するリード１４が透明導電膜からなる導電
回路パターンとして形成される。

【００２７】より詳細には、このリード１４は、４個の
各ＬＥＤチップ１２に対してアノード側またはカソード
側となる２本の回路パターンを含む並列回路として形成
され、全体として細長い矩形状の開口を形成するリフレ
クタ１７の４個の凹陥部１７ｂ（反射面１３）上を、一
側から他側に延び、端子１５で終端している。そして、
各ＬＥＤチップ１２は、アノード側またはカソード側の
一方の回路パターンからなるリード１４に対して、直接
的に、または適当なボンディング用の導電体ベースを介
してその下面側電極がボンディングされ、また、その上
面側電極が他方の回路パターンからなるリード１４に対
してワイヤボンディングにされて、それぞれ電気的に接
続されている（図２）。

【００２８】また、ＬＥＤチップ１２とその電気的接続
部とを封止し、保護するために、各ＬＥＤチップ１２の
周囲には、エポキシ樹脂等の光透過性樹脂材料からなる
樹脂封止体１６が基体１１の表面に被着して設けられて
いる。なお、このＬＥＤチップ１２の封止は、基体１１
と反射面１３との間の空間を密封し、これに不活性気体
等を封入する手段によってもできるが、振動によるワイ
ヤボンディング部の断線を防止する等の点からも、光透
過性樹脂材料でＬＥＤチップ１２の周囲部分を覆って形
成された樹脂封止体１６の形態がより好ましい。そし
て、この樹脂封止体１６は、材料コストの点からも必要
な最小の大きさで形成され、また、ＬＥＤチップ１２か
ら全周囲に実質上均一に放射される放射光に対して実質
的にレンズ効果が生じないように、そのＬＥＤチップ１
２を中心とする球状体（球体または近似する橢球体）の
半体、即ち、半球体の形状に形成される。

【００２９】図２には、ＬＥＤチップ１２からの放射光
の光路が合わせて示されている。

【００３０】即ち、図２のように、基体１１の裏側表面
に被着され、リフレクタ１７の凹陥部１７ｂ（反射面１
３）の開口の中央に配設されたＬＥＤチップ１２から
は、これにリード１４を介して順方向に電力を供給する
ことによって、電磁波である光が、凹陥部１７ｂ側の全
周囲に、即ち、１８０度の立体角の全範囲に亘って放射
状に放射されるが、その放射光は、実質的に指向性のな
い半球体状の樹脂封止体１６をそのまま透過し、次いで
凹陥部１７ｂの内面を形成する凹曲面からなる反射面１
３に当り、そしてこの反射面１３で反射されることによ
って、側方等には向かうことなく、実質的に前方（図の
上方）方向のみに配向される。そのため、ＬＥＤチップ
１２からの放射光はその実質的に全てが前方に配光され
るので、軸上（正面）の明るさが高い光源を形成するこ
とができる。また、その反射面１３が２次光源として形
成されることになるため、その反射面１３（凹陥部１７
ｂ）の開口の大きさに対応する広い面積を有し、しか
も、実質的に均一の明るさで発光する面状の光源（発光
面）を得ることができる。

【００３１】なお、ここで、最も高い軸上（正面）の明
るさ（光度）は、反射面１３からの反射光が、全て厳密
に光軸（反射面１３の中心軸）と平行に前方に指向され
るときに得られる。そして、このような反射光の指向性
は、反射面１３を放物面（回転放物面）から形成するこ
とによって得ることができる。具体的には、この放物面
は、図１においてＬＥＤチップ１２を原点とするｘｙ座
標を形成したときｙ＝ｘ²−1/4 ・ａ（ａは、反射面１
２（凹陥部１１ｂ）の開口面の直径，ｙ≦０）で表され
る放物線をｙ軸（光軸）の周りで回転して得られる。し
かしながら、実際上においては、厳密な平行光であるこ
とは必要ではなく、むしろ、車両用灯火具等としてはあ
る程度分散した方が好ましい場合が多い。そのため、本
実施の形態では、この反射面１３（凹陥部１７ｂ）は、
その放物面と近似する２次曲面、即ち、ＬＥＤチップ１
２と反射面１３の底までの距離を２〜２．５倍した長さ
を半径とする球面の一部からなる曲面、つまり、球頭面
から形成されている。そして、このような球頭面からな
る凹曲面であっても、均一な明るさで発光し、また軸上
の明るさが高い面光源としての発光面が得られること
は、放物面の場合と実質的に同じである。また、このよ
うな球頭面の場合、中心点の位置（曲率半径）を変える
ことにより、前方光の広がりの度合を任意に設定するこ
とができる。

【００３２】ただし、詳細には、上記のように凹曲面状
の反射面１３によって、ＬＥＤチップ１２からの放射光
は実質的に全てが前方方向に反射されるが、その反射光
の一部は、ＬＥＤチップ１２の周囲を封止する樹脂封止
体１６により遮られ、分散される。つまり、半球体の形
状に形成された樹脂封止体１６は、反射面１３からの反
射光に対しては凸レンズまたはプリズムとして作用し、
これに入射する光の大部分を前方以外の方向に分散させ
る。そのため、この樹脂封止体１６の部分は前方から見
て影となり、また、この樹脂封止体１６によって分散さ
れた光は前方での照明光としては役立たない、即ち、前
方の明るさに寄与しない損失光となる。しかしながら、
実際上においては、この樹脂封止体１６はＬＥＤチップ
１２とその電気的接続部（ワイヤボンディング部）を封
止し保護するために必要な最小の大きさで形成すること
ができ、したがって、この樹脂封止体１６によって分散
され、前方光として損失となる光は、量的には極く僅か
に抑えることができる。また、その樹脂封止体１６の陰
影も、微細な点状の影として外観上目立たない程度にす
ることができ、或いは、発光面の中央に点状（小円形
状）に生じるその影を、むしろ意匠的に役立てることも
できる。

【００３３】ところで、このような樹脂封止体１６と同
様に、反射面から前方方向に反射された光を遮り、それ
によって、前方での照明光として役立たない損失光を生
じさせると共に発光面に陰影を生じさせ得るものとして
は、ＬＥＤチップに電力を供給するリードがある。即
ち、このリードは、これがどのようなパターンまたは経
路で形成されるにしても、発光面となる反射面の開口を
横切ってＬＥＤチップが配設されたその中央まで延設さ
れなければならず、そのため反射面からの反射光を必然
的に遮ることになる。もっとも、このようなリードも、
ＬＥＤチップの作動には高い電力は必要とされないた
め、平面的に最小の幅で形成することができ、それによ
って、損失光となる光の量は最小に抑えることができ、
また、それにより形成される陰影も外観的に余り目立た
ない程度のものとされ得る。しかし、特に、その発光面
の陰影は、点状の樹脂封止体１６の場合とは異なり線状
パターンとして形成されるだけに、発光面の高い意匠性
のためにも無い方が好ましいのは勿論である。

【００３４】そこで、本実施の形態においては、ＬＥＤ
チップ１２に電力を供給するリード１４は、透光性と共
に導電性が高い薄膜、即ち、透明導電膜からなる導電回
路パターンとして基体１１の裏側表面に形成されてい
る。そのため、透光性のあるこの透明導電膜からなるリ
ード１４によれば、凹曲面状の反射面１３によって前方
方向に反射された光は、そのままリード１４を透過して
前方に配光されるので、その分だけ前方の明るさをより
高めることができると共に、そのリード１４の陰影が無
い、意匠性の高い発光面を形成することができる。

【００３５】なお、この透明導電膜は、例えば、液晶表
示板の電極膜等として既に知られ、また利用されている
ものであり、具体的には、金Ａｕ、銀Ａｇ、或いは銅Ｃ
ｕ等の金属系透明導電膜、一般にｎ形半導体として形成
されるＩｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＣｄＯ、Ｃｄ₂ＳｎＯ₄
等の酸化物半導体系透明導電膜が代表的である。そし
て、金属系透明導電膜は、一般に１０００オングストロ
ーム以下の、好ましくは、本実施の形態ではリード１４
のパターン幅が特に制限されないため、１００オングス
トローム程度の十分な透光性を有する薄膜として、真空
蒸着、或いはスパッタリング等によって形成することが
できる。なお、この場合、ＳｎＯ₂等の透光性酸化物を
下地膜として複層構造で形成することもできるが、保護
膜は、基体１１の裏側表面がリフレクタ１７との間で密
封状態に保持される本実施の形態においては、特に必要
ではない。また、酸化物半導体系透明導電膜は、適当な
ドーパントと共にその酸化物の前駆材料または金属材料
を用い、スプレー法、気相反応法（ＣＶＤ）、塗布法
（ＣＬＤ）、或いは化成蒸着法、化成スパッタリング法
等の方法によって形成することができる。

【００３６】そして、このように構成されたＬＥＤラン
プ（組立体）１０は、例えば、後部ウィンドのハイマウ
ントストップランプとして、その周囲を囲包する適当な
意匠外囲体と共に、また必要に応じて、その前面を覆う
透明カバーまたはカバーレンズと共に適切な個所に据付
けて使用することができる。また、ルーフ部分に使用す
る場合には、その前面を覆う透明カバーまたはカバーレ
ンズと共に、密封して車体に据付けられる。そして、こ
れらの場合、発光面が細長い矩形状に形成されたこのＬ
ＥＤランプ１０は、所望の数だけ横方向または縦方向に
並設して使用することもできる。

【００３７】このように、本実施の形態のＬＥＤランプ
１０は、基本的には、光透過性の板状の基体１１と、そ
の基体１１の裏側表面（前面と反対側の表面）に配設さ
れたＬＥＤチップ１２と、そのＬＥＤチップ１２と対向
して設けられた凹曲面からなる反射面１３と、基体１１
の裏側表面に導電回路パターンとして形成されたＬＥＤ
チップ１２に電力を供給するリード１４とを備え、そし
て、そのリード１４が透明導電膜から形成されたもので
ある。

【００３８】したがって、このＬＥＤランプ１０によれ
ば、ＬＥＤチップ１２から反射面１３側の１８０度の立
体角の全範囲に亘って放射状に放射された光は、凹曲面
からなるその反射面１３に当り、そして反射されて、光
軸と実質的に平行に前方に配光される。そのため、その
反射面１３が２次光源となって、その開口の大きさに対
応する広さを有し、かつ明るさが均一であり、しかも軸
上（前方）の明るさが高い面状の光源（発光面）を得る
ことができる。そして、特に、リード１４が透明導電膜
から形成されているため、反射面１３によって前方に反
射された後、そのリード１４に入射する光であっても、
それによって遮られることはなく、それを透過してその
まま前方に配光される。そのため、前方での照明光とし
て有効な光を僅かではあるが増加させ、つまり、光の利
用効率をより向上し、前方（軸上）の明るさをより高め
ることができると共に、回路パターン状のリード１４の
陰影がない発光面を形成することができる。

【００３９】また、本実施の形態では、その反射面１３
に対応する曲面状に湾曲して凹陥する凹陥部１７ｂを有
し、その凹陥部１７ｂの内側表面を反射面１３として形
成したリフレクタ１７を備え、そして、このリフレクタ
１７に対して基体１１を、その裏側表面がそれの凹陥部
１７ｂ（反射面１３）の開口を覆うように組付け、それ
によって、その反射面１３（凹陥部１７ｂ）が、基体１
１の裏側表面に配設されたＬＥＤチップ１２と対向する
ようにしている、つまり、反射面１３（凹陥部１７ｂ）
の開口の中央にＬＥＤチップ１２が配設されるようにし
ている。そのため、このようなリフレクタ１７を備える
ことによって、後述の第二の実施の形態とは異なり、反
射面１３を任意の大きさ（広さ）に形成することがで
き、広い面積の発光面であっても容易に得られる効果が
ある。

【００４０】ところで、上記の実施の形態においては、
ＬＥＤチップ１２とこれに対向する反射面１３とからな
るランプ単位を一列に４個重ね合わせて連接させ、それ
によって細長い矩形状の発光面が形成されるようにして
いるが、このようなランプ単位はそれぞれ独立的に配列
させることもでき、その場合には、円形の発光面が並列
された形態のＬＥＤランプが形成されることになる。ま
た、これらのいずれの場合であっても、そのようなラン
プ単位の数と配列は、車両用灯火具としての用途も含め
て、表示用または照明用等としてのそれの具体的な用途
に応じて適宜に設計することができる。

【００４１】なお、上記の実施の形態におけると同様な
細長い矩形状の発光面は、放射状または切円状等の断面
形状を有する柱面状の凹曲面からなる反射面によっても
形成され得る（この場合、その反射面の開口の中央に、
長さ方向に沿って適宜間隔で複数のＬＥＤチップが配設
される）。しかし、このような構造のランプにおいて
は、ＬＥＤチップからその反射面の長さ方向に放射され
た光は、前方方向に余り有効的には配光され得ない。し
たがって、細長い矩形状の発光面を形成するための反射
面の曲面形状としては、上記のように、どのような断面
においても凹状に湾曲する球面状の凹曲面を基礎とし、
そしてそれを重ね合わせて連接させた形状が、発光面の
明るさの均一性の点でも好ましい。

【００４２】またその一方、各ランプ単位、即ち、各反
射面に対して配設するＬＥＤチップの個数と種類につい
ても、所望されるランプの明るさ等に応じて、また具体
的な用途に応じて、適宜に設定することができる。特
に、リードを透明導電膜から形成する上記の実施の形態
のようなＬＥＤランプにおいては、そのリードを複雑な
回路パターンとしても形成することができるため、例え
ば、光の３原色である赤色、緑色、及び青色をそれぞれ
発光する３個のＬＥＤチップを用い、これらを個別のリ
ードと共に反射面に対向して配設し、白色を含む全色に
発光制御できるようなＬＥＤランプを構成することもで
きる。なお、複数のＬＥＤチップに対して、リードは並
列回路パターンとしてだけでなく、直列回路パターンと
しても形成することができる。

【００４３】〔第二の実施の形態〕図５乃至図７は本発
明の第二の実施の形態の発光ダイオードランプを示すも
のであり、図５は前面側から見たその平面図、また図６
は図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図、更に図７は図５のＤ
−Ｄ線に沿った断面図である。なお、これらの図におい
て、前述の第一の実施の形態の発光ダイオードランプ１
０の構成部分と同一または相当する部分には、同一の符
号を使用している。

【００４４】図５乃至図７のように、全体を２０で示す
本第二の実施の形態の発光ダイオードランプ（ＬＥＤラ
ンプ）は、基本的には第一の実施の形態のＬＥＤランプ
１０と同じく、光透過性の板状の基体１１と、その基体
１１の裏側表面（後面）に配設されたＬＥＤチップ１２
と、このＬＥＤチップ１２と対向して設けられた凹曲面
からなる反射面１３と、そのＬＥＤチップ１２に電力を
供給するためのリード１４とを備え、そして、このリー
ド１４は透明導電膜からなる導電回路パターンとして基
体１１の裏側表面に形成されている。なお、本実施の形
態においても、このＬＥＤチップ１２とこれに対向する
反射面１３とによって形成されるランプ単位が４個並列
的に連結されたユニットとして構成されている。

【００４５】ただし、本第二の実施の形態のＬＥＤラン
プ２０においては、反射面１３を有するリフレクタ１７
を用い、またＬＥＤチップ１２の周囲を半球体状の最小
の樹脂封止体１６で封止した第一の実施の形態のＬＥＤ
ランプ１０とは異なり、そのＬＥＤチップ１２とこれと
対向する反射面１３との間の空間全体にエポキシ樹脂等
の光透過性樹脂材料を充填し、モールドした形態で形成
されている、つまり、ＬＥＤチップ１２を中心として、
反射面１２の曲面形状に対応するドーム状（球頭状、平
凸レンズ状）に樹脂封止体２１を形成し、そしてその凸
側表面上にアルミニウムの蒸着等による反射面１３を適
宜保護被覆と共に形成している。したがって、このドー
ム状の樹脂封止体２１は、ＬＥＤチップ１２とそれのリ
ード１４との電気的接続部とを封止し保護するだけでな
く、反射面１２の支持体としての機能を兼ねている。

【００４６】より具体的には、光透過性樹脂材料からな
るこのドーム状の樹脂封止体２１は、本実施の形態で
は、取付本体を構成し、ＬＥＤチップ１２と端子１５で
終端するリード１４とが設けられた基体１１をインサー
トとして埋設する板状のインサートモールド部２２と一
体に形成され、またそれによって、４個のドーム状の樹
脂封止体２１が、そのインサート封止体部２２の裏側に
被着された形態で相互に連結されている。したがって、
ここでは、基体１１は導電回路パターンからなるリード
１４の形成に必要な最小の大きさ（幅）とされている。
なお、インサートとなるこの基体１１は、樹脂封止体２
１及びインサートモールド部２２を形成する樹脂材料と
同一の材料からなることが最も望ましいが、一般には、
エポキシ樹脂等のその樹脂材料とは余り屈折率も異なら
ないガラス板を使用することができる。そして、このよ
うなインサートモールド部２２は、基体１１の裏側表面
に形成された透明導電膜からなるリード１４の保護とし
ても役立てることができる。

【００４７】図６には、このように形成された本実施の
形態のＬＥＤランプ２０におけるＬＥＤチップ１２から
の放射光の光路が合わせて示されている。

【００４８】即ち、第一の実施の形態と同様に、ＬＥＤ
チップ１２から反射面１３側の１８０度の立体角の全周
囲に放射状に放射された光は、そのまま樹脂封止体２１
中を直進して反射面１３に当り、そしてその反射面１３
で光軸と実質的に平行に前方方向に反射され、樹脂封止
体２１（及びインサートモールド部２２）、及び基体１
１を直進的に透過して前方に配光される。そのため、そ
の反射面１３が２次光源となって、その開口の広さに対
応する面積（平面積）を有し、明るさが実質的に均一な
面状の光源（発光面）を形成することができ、しかも、
ＬＥＤチップ１２からの放射光の実質的に全てが前方で
の照明光として利用されるため、前方の明るさが高い発
光面を形成することができる。そして、特に、導電回路
パターンとして形成されたリード１４が透明導電膜から
なるので、このリード１４に入射する反射面１３からの
反射光も、これによって遮られることなく、そのままこ
れを透過する。そのため、リードに当って分散されるこ
とになる光を実質的になくし、つまり、ＬＥＤチップ１
２から放射される光の前方での照明光としての利用効率
をより向上し、それによって、僅かではあるが前方の明
るさをより高めることができると共に、リード１４のパ
ターン状の陰影が無い発光面を得ることができる。

【００４９】また、本実施の形態のＬＥＤランプ２０に
おいては、ＬＥＤチップ１２の周囲を封止し保護する樹
脂封止体２１は、そのＬＥＤチップ１２と反射面１３と
間の全空間に、即ち、凹曲面からなる反射面１３の内側
空間の全体に充填されているので、ＬＥＤチップ１２か
ら放射状に放射された光は、途中で屈折等によって進行
方向が変えられることなく、直進して反射面１３に当
り、そして反射して前方方向に直進する。そのため、第
一の実施の形態のＬＥＤランプ１０では、半球体状の樹
脂封止体１６が反射面１３からの反射光に対して凸レン
ズまたはプリズムとして作用し、その陰影が発光面に点
状に生じ得るのに対し、本実施の形態では、そのような
点状の陰影も全く無い発光面を形成することができる効
果がある。なお、ＬＥＤチップ１２自体は反射面１２か
らの反射光を遮ることになるが、これは極めて小さな素
子であるため、その陰影は実際上では生じない。

【００５０】更に、本第二の実施の形態のＬＥＤランプ
２０は、インサートモールド部２２を省いて、基体１１
の裏側表面に単にドーム状の樹脂封止体２１が被着され
た形態として構成することもできるが、いずれの形態で
あっても、簡易な構造の単一な素子体として形成するこ
とができ、また組立操作を要しないため、容易に製造で
きる効果がある。ただし、そのドーム状の樹脂封止体２
１を大きく形成することは、材料コストが嵩むことにな
るだけでなく、内部歪もそれに応じて増大し、その内部
応力によってＬＥＤチップ１２またはその電気的接続部
が破壊される恐れも生じる。そのため、樹脂封止体２１
の大きさには限界があり、本実施の形態のＬＥＤランプ
２０は、比較的大きな（広い）発光面を得るためには適
していない。

【００５１】ところで、本実施の形態のＬＥＤランプ２
０は、ＬＥＤチップ１２と反射面１３とによって形成さ
れる円形の発光面を有するランプ単位が４個、間隔を置
いて一列に並列され互いに連結されたユニット構造で形
成され、例えば、このユニットを直列的に並設して、多
数の円形の発光面が直線状に並んだ信号用灯火具を形成
することができる。しかし、このＬＥＤランプ２０また
は同様の構造のＬＥＤランプは、特に、発光面に陰影が
ない点で、その他の種々の表示用または照明用のランプ
としても有利に適用することができ、その場合、そのラ
ンプ単位の数と配列、また、各ランプ単位に使用するＬ
ＥＤチップの種類と数等は、その具体的用途に応じて適
宜に設計することができる。

【００５２】なお、その他、反射面１３の凹曲面形状等
に関する技術的詳細は、第一の実施の形態の場合と同じ
である。そして、上記の実施の形態では、ドーム状の樹
脂封止体２１は互いに離れて形成され、それによって、
球頭面状の凹曲面からなる反射面１３はそれぞれ独立的
に形成されているが、これらの樹脂封止体２１を互いに
重なり合うように連接させ、そしてその凸側の表面全体
に反射面１３を形成することによって、第一の実施の形
態と同様に発光面が細長い矩形状であるＬＥＤランプを
形成することができる。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、本発明の発光ダイオード
ランプは、光透過性の板状の基体と、その基体の裏側表
面に配設された発光ダイオードチップと、その発光ダイ
オードチップと対向して設けられ、発光ダイオードチッ
プから放射される光を前方方向に反射する凹曲面からな
る反射面と、基体の裏側表面に導電回路パターンとして
形成され、発光ダイオードチップに電力を供給する透明
導電膜からなるリードとを具備するものである。

【００５４】したがって、この発光ダイオードランプに
よれば、発光ダイオードチップから１８０度の立体角の
全範囲に亘って放射状に放射される光は、凹曲面からな
る反射面に当り、そして反射されて、その全てが光軸
（反射面の中心軸）と実質的に平行に前方に配光される
ため、高い軸上（前方）の明るさが得られ、また、反射
面が２次光源となって、その開口に対応する広さを有
し、しかも明るさが均一な面状の光源（発光面）を形成
することができる。そして、特に、発光ダイオードチッ
プに電力を供給するリードは透明導電膜として形成され
ているので、反射面で前方方向に反射された後にそのリ
ードに入射する光であっても、これを透過してそのまま
前方に配光される。そのため、リードに当って分散され
ることになる光を前方での照明光として有効に役立てる
ことができ、つまり、光の利用効率をより向上すること
ができ、それによって、僅かではあるがその分だけ軸上
の明るさをより高めることができ、また、反射面からの
反射光はリードによって遮られないので、それの陰影が
ない発光面を形成することができる。即ち、本発明の発
光ダイオードランプによれば、発光ダイオードチップか
ら放射される光の前方での照明光としての利用効率をよ
り向上することができると共に、陰影のない発光面を得
ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第一の実施の形態の発光ダイ
オードランプを一部切欠いて示す平面図である。

【図２】図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であ
る。

【図３】図３は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図であ
る。

【図４】図４は図１の発光ダイオードランプにおける
基体を裏側から見て示す平面図である。

【図５】図５は本発明の第二の実施の形態の発光ダイ
オードランプを前方側から見て示す平面図である。

【図６】図６は図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図であ
る。

【図７】図７は図５のＤ−Ｄ線に沿った断面図であ
る。

【符号の説明】

１０発光ダイオードランプ（第一の実施の形態）１１基体（光透過性）１２発光ダイオードチップ１３反射面１４リード（透明導電膜）２０発光ダイオードランプ（第二の実施の形態）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過性の板状の基体と、前記基体の裏側表面に配設された発光ダイオードチップ
と、前記発光ダイオードチップと対向して設けられ、前記発
光ダイオードチップから放射される光を前方方向に反射
する凹曲面からなる反射面と、前記基体の裏側表面に導電回路パターンとして形成さ
れ、前記発光ダイオードチップに電力を供給する透明導
電膜からなるリードとを具備することを特徴とする発光
ダイオードランプ。