JPS63133684A - 発光ダイオ−ド構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、種々の照明燈などに使用する発光ダイオード
構造物に関し、詳細には自動車の照明燈（ヘッドランプ
、フォグランプなど）、信号燈及び標識燈（テールラン
プ、ストップランプ、ターンシグナルランプ、パーキン
グランプなど）のうち、特に自動車用のストップランプ
の発光源として最適な発光ダイオード構造物に関するも
のである。

［従来技術］ 現在、強力な光度を要求される発光源を除き、通常の表
示灯など視認性を主たる目的とする発光源としては、従
来のフィラメントを使用したものに代わり、発光ダイオ
ードを複数個用いて基板上に縦横に整列して取り付けた
発光ダイオード構造物が、フィラメント発光源に比べ長
寿命、低消費電力という利点を有し、加えて構造物自体
が極めて軽く構成できることから、頻繁に用いられるよ
うになってきた。

しかしながら、自動車のストップランプ用などとして発
光ダイオード構造物を用いる場合、単に発光ダイオード
を基板上に整列しただけでは十分な発光光度を達成し得
ない。つまりストップランプ用としては明るざが不足し
ており、他者の視覚に対して強力に注意を訴える程度の
視認性が確保できないものであった。

なお、本発明の発光ダイオード構造物は、前述した如く
特に自動車のストップランプの発光源に適したものであ
るが、ここでいうストップランプは、自動車のリアバン
パの上方の位置に取付けられている通常のストップラン
プのみではなく、たとえば車室の内部において後部窓ガ
ラスを通して自動車の後方から良く見える位置に取付け
るストップランプをも包含するものであり、このストッ
プランプは通常のストップランプよりも高い位置に取付
けるということからハイマウント・ストップランプと呼
称されている。

上述した事情に鑑み、本出願人は先に特願昭６１−１７
７４３４号明細書にて、日本工業規格（Ｊ　Ｉ　Ｓ）の
自動車用ランプ類（Ｄ５５００）の光度基準、またはア
メリカ自動車技術協会（ＳＡＥ）の光度基準を満足し、
自動車のストップランプ用として実用しうる発光ダイオ
ード構造物を提案した。

第２図は、その実施例の一つを示した断面図であって、
有機高分子モールド発光ダイオード２のモールド部２６
は、凸レンズ状の頂部２６１、外表面が発光ダイオード
２１の存在位置を中心として半径ｒ１の球面を呈する肩
部２６２、及び残部下位部分２６３とからなっている。

発光ダイオード２１から発した光線は、その多くが頂部
２６１の外表面に向い、頂部２６１は凸レンズ状曲面に
加工されているため前方（基板１に垂直な方向）に屈折
されて放射してゆく。また、残りの肩部２６２の外表面
に向かう光線は、前記外表面の法線上を通過するため屈
折することなく直進し、パラボラ状の曲面を有する反射
鏡３１にて前方に反射される（図示した矢印の通り光線
は進む）。従って、頂部２６１に入射し、屈折・集光さ
れる光線と相乗して前方への放射光が強力となるもので
ある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本出願人は前記の構造とすることにより確かにＪＩＳ及
びＳＡＥの光度基準を満足する発光ダイオード構造物を
得ることに成功したが、当該発光ダイオード構造物を、
たとえば前記したハイマウント・ストップランプとして
実用的に適用しようとする場合、様々な改良を要するも
のであった。

その改良点の一つとして構造物自体の大きざが挙げられ
る。ハイマウント・ストップランプは自動車のリアガラ
ス付近に設置されるものであって、本質的に後部の視界
を妨げる作用があり、その外形は可及的に小きいもので
あることが好ましい。

第２図に示した従来のモールド構造では肩部２６２の曲
面は、発光ダイオード２１の存在位置を中心とした半径
ｒ１の曲面であり、その外表面に向かった光線は屈折す
ることがなく反射鏡３１に向けてテーパ状に拡散するた
め、パラボラ状の反射鏡３１の高ざｈｌは高く設定せね
ばならない。高ざｈｌが高くなるということはパラボラ
状であるから開口径ｄ１も大きくなってしまい、これら
を複数配列して発光ダイオード構造物を構成した場合、
おのずからその外形が大きくなってしまうものであった
。さらに、肩部２６２の外表面から放射される光線はテ
ーパ状に拡散するため、光線を前面に効率良く放射する
ためには反射鏡３１を曲面を有するパラボラ状とする必
要があり、反射鏡の加工も面倒で、コストも高くつくと
いう問題点もあった。

またハイマウント・ストップランプに限らず、より小ざ
く、より薄く、より高性能で安価なものを求めるのが現
代社会におけるニーズの自然な流れであって、本発明者
らはかかるニーズに対応すべく鋭意研究を重ねた結果、
本発明を提案するに至った。

［問題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なされなものであ
って、透光性の有機高分子にてモールドした発光ダイオ
ードを、発光光線を前面に反射するための反射鏡を具備
させて平面上に配列した発光ダイオード構造物において
、前記有機高分子モールド発光ダイオードは外表面がそ
れぞれ凸レンズ状曲面に成形された頂部と肩部の少なく
とも二部分からなる略ダルマ状を呈する部分を有した形
状であって、かつ前記肩部の凸レンズ状曲面は、入射し
た発光光線を集光し反射鏡方向に平行に放射させる曲面
であることを特徴とする発光ダる発光ダイオード構造物
である。

［作用］ 本発明の発光ダイオード構造物は一例として第１図にそ
の断面図を示した如く、有機高分子モールド発光ダイオ
ード２のモールド部２６は、外表面がそれぞれ凸レンズ
状の曲面に成形された頂部２６１、肩部２６４からなる
略ゲルマ状を呈する部分と、残部下位部分２６３より形
成されている。また肩部２６４の凸レンズ状曲面は、発
光ダイオード２１からの発光光線を集光し、反射鏡３２
の方向に平行に放射させる如き曲面に形成されている。

かかる曲面としたことにより頂部２６１の外表面に向か
う光線は、当該曲面で集光・屈折されて前方（基板１に
垂直な方向）に放射され、ざらに肩部２６４の外表面に
向かう光線も当該曲面にて集光・屈折されて反射鏡３２
の方向に平行に放射される。従って、平行光線を単に反
射させるだけで良いから反射鏡３２は曲面を有ざない円
錐状のものでこと足りる。

また第１図の肩部２６４の外表面に入射する光線のうち
、頂部２６１と肩部２６４の境界点ａ点に近い部分に入
射する光線は、図示した如くθの角度をもって下方（発
光ダイオード２１に近い方）に屈折するため、この結果
反射鏡３２の高ざｈ２を、第２図の反射鏡３１の高さｈ
ｌに比べて低くすることがでとる（低くしても同様の光
度が得られることは言うまでもない）。

し実施例コ 以下、本発明の発光ダイオード構造物を図面に基づいて
説明する。

第１図は本発明の一実施例の断面図であって、１は基板
、２は基板１の上に縦横に整列して基盤目状に取付けら
れた多数の有機高分子モールド発光ダイオード、３２は
反射鏡である。

基板１としては、例えばガラス、セラミック、有機高分
子（エポキシ、ガラスエポキシ等）からなる物が用いら
れる。

有機高分子モールド発光ダイオード２の構造につき説明
すると、発光ダイオード２１が銀メッキ処理などを施し
た導電性を呈するリードフレーム電極２２の中央の凹部
に導電性エポキシ樹脂系接着剤によってダイボンディン
グきれている。ざらに発光ダイオード２１は、正電極＋
のリード端子２３の上側突出端部と金などのワイヤ２５
を用いてワイヤボンディングされている。また、リード
フレーム電極２２は負電極−のリード端子２４に接続さ
れている。このリード端子２３．２４を有する発光ダイ
オード２１は透光性の優れた有機高分子、たとえばクリ
アエポキシにてモールドされたモールド部２６を有して
いる。

モールド部２６は、外表面がそれぞれ凸レンズ状の曲面
に成形された頂部２６１、肩部２６４　ｈ）らなる略ダ
ルマ状を呈する部分と、残部下位部分２６３より形成さ
れている。また肩部２６４の凸レンズ状曲面は前述した
とおり、発光ダイオード２１からの発光光線を集光し、
反射鏡方向に平行に放射させる如き曲面に形成されてお
り、すなわち肩部２６４の外表面の曲面はかかる曲面と
なるような半径ｒ２にて形成されている。頂部２６１の
外表面の曲面もそのように形成されている方が、光線を
有効に前面に放射するには効果的である。なお、本明細
書で言う「平行」とは、完全なる平行状態のみと限定解
釈されるものではなく、平行に近い状態のものをも包含
する。また光線の状態の説明は本発明の発光ダイオード
構造物の一断面上における光線の状態を述べたものであ
る。

第３図は本発明の他の実施例を示した断面図であって、
肩部２６４の凸レンズ状曲面は、肩部２６４と頂部２６
１の境界点ａと発光ダイオード２１の存在位置点とを結
ぶ直線上に中心点を有する半径ｒ３の曲面に形成されて
いる。かかる曲面とすることにより肩部２６４の外表面
に入射する光線のうち１点に近い部分に入射する光線は
、屈折されることなく反射鏡３２に向けてほぼ直進する
。ざらに半径ｒ３は、ａ点付近以外に入射する光線も、
ａ点付近に入射し屈折されない光線に平行に、屈折して
放射させる如き曲面となるように選択されている。すな
わち、肩部２６４から放射きれる光線は平行に円錐状の
反射鏡３２に向かうことになる。

第４図は本発明にかかる第３図に示した発光ダイオード
構造物と、第２図に示した従来の発光ダイオード構造物
（図中点線で示す）とを重ね合わせて比較した図を示し
ている。それぞれの肩部２６２．２６４のａ点付近に入
射した光線は屈折することなく直進し、本発明の構造で
は円錐状の反射鏡３２にｂ点で反射され、従来の構造で
はパラボラ状の反射鏡３１の０点で反射されることにな
る。この０点における接線Ｘ−Ｘ線と円錐状の反射鏡３
２の断面の線とは平行になるため、本発明の構造におけ
る反射鏡３２の開口径ｄ３及び高さｈ３は、従来の構造
における反射鏡の開口径ｄ１及び高きｈｌに比べ大幅に
小きくできるものである。

発光ダイオード２１としては、市販されているもので構
わず、その発光色にも別に特定はなく、たとえば自動車
のストップランプに使用する場合は赤色、ターンシグナ
ルランプや室内燈の場合は黄色、緑色の信号燈では緑色
など、用途に応じて所望の発光色のものを選択すれば良
い。しかして、ＪＩＳ及びＳＡＥの高度基準を満たすと
いう観点から、できるだけ発光輝度の高いものを使用す
ることが好ましい。その−例として、特に本発明の発光
ダイオード構造物を自動車のストップランプに使用する
場合にその構造物に用いる発光ダイオードとしては、特
願昭６１−９２８９５号明細書に記載されている発光ダ
イオード、すなわち活性層のキャリア濃度が１０１５〜
ＩＱ１９／ｃ、３で、ダブルヘテロ構造を有するものを
使用することが好ましい。前記明細書に記載の発光ダイ
オードは、通常の発光ダイオードよりも低電圧で高い発
光輝度が得られ、低電圧により熱の発生量が少な（なる
と共にチップにおける発光輝度の不良が少なく、量産が
可能となりコストを低くすることができ、本発明の発光
ダイオード構造物に最適である。

主として肩部２６４からの放射光線を前方に放射する役
割を果たす反射鏡３２としては、発光ダイオード２１か
らの発光光線を反射・集光させて効率よく反射鏡３２の
前方（基板１に垂直な方向）に集束光として放射するも
のであれば、各種構造のものを特に制限はなく　（たと
えばパラボラ反射鏡の如きものなど）用いることがでと
るが、本発明の発光ダイオード構造物は前述したとおり
、肩部２６４から放射きれる光線は平行光線であるため
特に曲面を有したバボラ反射鏡を用いる必要はなく、単
に光線を反射させるだけで良いから曲面を有きない円錐
状のもので充分に光線を効率的に放射することができる
。また反射鏡３２は、たとえば金、銀、アルミニウム、
ニッケル、クロム、亜鉛、錫等の金属を蒸着またはメッ
キしたガラスや合成樹脂からなるもの、あるいは表面を
鏡面仕上げしたステンレス板、アルミニウム板からなる
もの等により構成することができる。

この発光ダイオード構造物を実際に自動車のハイマウン
ト・ストップランプに使用する場合には第３図に示すよ
うに、反射鏡３２の上に赤色拡散カバーを４を取付け、
または取付けることなく、第４図に示す如（ハイマウン
ト・ストップランプのケーシング５に組み込んで、自動
車の車室内において後部窓ガラスを通して自動車の後方
から良く見える位置に取付ける。この場合、赤色拡散カ
バー４から発散される光が赤色であれば、発光ダイオー
ドの発光色や拡散カバーの色には特に制限はなく、たと
えば、赤色発光ダイオード及び赤色の拡散カバーを使用
してもよいが、赤色発光ダイオードを用いた場合は必ず
しも赤色の拡散カバーを使用する必要はなく、たとえば
無色の拡散カバーであっても構わない。

［効果］ 本発明の発光ダイオード構造物は、本出願人が先に提案
した、発光光度を従来に比べて著しく向上させた特願昭
６１−１７７４３４号明細書に記載されている発光ダイ
オード構造物をざらに実用的にすべくなされた発明であ
って、前記明細書に記載されているものに比べて次のよ
うな利点を有する。

■　反射鏡３２は、特に成形用金型費用が高くつくパラ
ボラ状とする必要はなく、円錐状のもので足りるため製
造コストが安くなる。

■　反射鏡３２の高ざを従来の高ざに比べて低くしても
同じ発光光度を得ることができるので構造物自体を薄く
することができる。

■　反射鏡３２の開口径を従来の開口径よりも小き（で
き、高密度に発光ダイオード２１を配列することができ
る。すなわち、構造物自体を小ざくしても同様の発光光
度が得られるものである。

上記のような利点を有する本発明の発光ダイオード構造
物は、特にハイマウント・ストップランプに使用する場
合、安価に、構造物自体を小きく、そして薄く構成でき
ることから極めて実用的なものであって、また、現代社
会においてもてはやされる、いわゆる軽薄短小の時流に
合った有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の発光ダイオード構造物の一実施例の断
面図、第２図は従来の発光ダイオード構造物の断面図、
第３図は本発明の発光ダイオード構造物め他の実施例の
断面図、第４図は第２図及び第３図に示した発光ダイオ
ード構造物を重ね合゛わせた比較図、第５図は第１図に
示した構造物を自動車のハイマウント・ストップランプ
に使用すべく赤色拡散カバーを取付けた時の断面図、第
６図は第５図に示したものを自動車のハイマウント・ス
トップランプのケーシングに組み込んだ時の斜視図であ
る。 １・・・基板、２・・・有機高分子モールド発光ダイオ
ード、２１・・・発光ダイオード、２６・・・モールド
部、２６１・・・頂部、２６２．２６４・・・肩部、３
１．３２・・・反射鏡。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）透光性の有機高分子にてモールドした発光ダイオ
   ードを、発光光線を前面に反射するための反射鏡を具備
   させて平面上に配列した発光ダイオード構造物において
   、前記有機高分子モールド発光ダイオードは外表面がそ
   れぞれ凸レンズ状曲面に成形された頂部と肩部の少なく
   とも二部分からなる略ダルマ状を呈する部分を有した形
   状であって、かつ前記肩部の凸レンズ状曲面は、入射し
   た発光光線を集光し反射鏡方向に平行に放射させる曲面
   であることを特徴とする発光ダイオード構造物。
2. （２）前記肩部の凸レンズ状曲面は、前記肩部と頂部の
   境界点と前記発光ダイオードの存在位置点とを結ぶ直線
   上に径の中心点を有する曲面である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構造物。
3. （３）前記発光ダイオードは、活性層のキャリア濃度が
   １０＾１＾５〜１０＾１＾９／ｃｍ＾３で、ダブルヘテ
   ロ構造を有するものである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構造物。
4. （４）前記反射鏡は有機高分子モールド発光ダイオード
   を基底として、上部に向け開口面積が拡大している円錐
   状である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構造物。
5. （５）前記発光ダイオード構造物が自動車用ストップラ
   ンプであることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   乃至第（４）項のいずれかに記載の発光ダイオード構造
   物。