JPWO2004093204A1 - 反射型発光ダイオード - Google Patents
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Abstract
発光素子（１１）が発する光を反射して外部に放射する反射面を有する反射型発光ダイオードにおいて、内部に凹面形状の反射面（１５）を有し、周囲の壁部に溝（１７）を有する凹状ケース（２２）と、狭幅リード部（１２）と広幅リード部（１８）とから構成される一対のリード構造と、前記リード構造の狭幅リード部（１２）に搭載された発光素子（１１）とから構成され、前記リード構造は、狭幅リード部（１２）が凹状ケース（２２）の溝（１７）に嵌合される。このような構成とすることによって、発光素子（１１）で発生した熱が広幅リード部（１８）を通じて外部に逃げるので、反射型発光ダイオードの熱抵抗を低減させることができ、信頼性の向上及び高出力化を可能にする。また、広幅リード部（１８）を実装時の端子として用いるので、表面実装精度を高くし、発光ダイオードの傾きを防止することができる。
Description
本発明は、プリント回路基板などの表面に実装される表面実装型反射型発光ダイオードに関するものである。特に反射型発光ダイオードの放射効率を損なうことなく、温度特性を改善し、かつプリント回路基板に対して精度よく表面実装できる反射型発光ダイオードに関するものである。
従来、図５に示す表面実装型発光ダイオードが良く知られている。この従来の表面実装型発光ダイオードは、発光素子４１と樹脂基板４２と透明モールド樹脂部４３からなる。前記樹脂基板４２を形成するに当たっては、基板の表裏両面に導体箔を有する両面プリント基板の表面に対して、エッチング法によって回路パターン４７ａ、４７ｂを形成し、同様に裏面に対しても発光素子のアノード４６ｂ、カソード４６ａをエッチング法等によって形成する。その後、切断された側面に無電解銀メッキなどによって導体箔の表裏を電気的に接続する側面接続導体４８ａ，４８ｂを形成する。
このようにして形成された樹脂基板４２の回路パターン４７ａ上に発光素子４１の一端を導電性接着剤４４によって接着し、発光素子４１の他端を金線４５によって回路パターン４７ｂに電気的に接続する。このようにして発光素子４１が搭載された樹脂基板４２を透明樹脂４３で覆うことによって表面実装型発光ダイオードを得ている。
しかしながら、前者の樹脂基板を用いた方法においては、樹脂基板上に形成された金属箔からなる回路パターンでは、金属箔が薄いので発光素子で発生した熱を充分に外部へ放散させることができない。このために、高出力化、大電流動作や高信頼性を得るには実用上問題があり、発光素子からの放射が全方向に拡散されるので、発生された光を効率よく利用できない欠点があった。
一方、前記のような樹脂基板を用いないでリードフレームを用いて製造される反射型発光ダイオードを図６に示す。図６は、特開平１１−１６３４１１号および特開平０７−２１１９４０号に開示される反射型発光ダイオードの基本構造部分を強調して描いた図である。
図６における反射型発光ダイオードは、次のような過程で製造される。すなわち、エッチングまたは金型によって抜かれた一対のリード５６ａ，５６ｂの一方、たとえば、リード５６ａに発光素子５１の一端を導電性接着剤５２を用いて接着し、次に、発光素子５１の他端をリード５６ｂに金線５３を用いて電気的に接続し、さらに、発光素子５１を搭載したリード５６ａ，５６ｂを発光素子５１が下向きになるようにして凹状ケース５５に取り付け、その後、透明樹脂５４を凹状ケース５５の凹面部５７に充填することによって製造される。
このような反射型発光ダイオードにおいては、発光素子から放射された光はいったん後方にある反射面で反射した後に外部へ放射されるために、光路の妨げになるリードの幅をなるべく狭くするようにする必要がある。このために反射効率の良いものを得るためには、リードの幅を狭くする必要があり、その場合には発光素子から発生した熱をリードを介して充分に外部へ放散させることが難しい。その結果リードの熱抵抗が高くなるので発光素子が高温度になり、反射型発光ダイオードの寿命が短くなり、また温度特性が悪く時間が経つにつれて出力が低下するなどの問題があった。
本発明の目的は表面実装型の反射型発光ダイオードにおいてその光学的特性を損なうことなく発光素子から発生した熱を効率よく積極的に外部へ放散させることによって信頼性の高い且つ温度特性に優れた表面実装型反射型発光ダイオードを提供することにある。
このようにして形成された樹脂基板４２の回路パターン４７ａ上に発光素子４１の一端を導電性接着剤４４によって接着し、発光素子４１の他端を金線４５によって回路パターン４７ｂに電気的に接続する。このようにして発光素子４１が搭載された樹脂基板４２を透明樹脂４３で覆うことによって表面実装型発光ダイオードを得ている。
しかしながら、前者の樹脂基板を用いた方法においては、樹脂基板上に形成された金属箔からなる回路パターンでは、金属箔が薄いので発光素子で発生した熱を充分に外部へ放散させることができない。このために、高出力化、大電流動作や高信頼性を得るには実用上問題があり、発光素子からの放射が全方向に拡散されるので、発生された光を効率よく利用できない欠点があった。
一方、前記のような樹脂基板を用いないでリードフレームを用いて製造される反射型発光ダイオードを図６に示す。図６は、特開平１１−１６３４１１号および特開平０７−２１１９４０号に開示される反射型発光ダイオードの基本構造部分を強調して描いた図である。
図６における反射型発光ダイオードは、次のような過程で製造される。すなわち、エッチングまたは金型によって抜かれた一対のリード５６ａ，５６ｂの一方、たとえば、リード５６ａに発光素子５１の一端を導電性接着剤５２を用いて接着し、次に、発光素子５１の他端をリード５６ｂに金線５３を用いて電気的に接続し、さらに、発光素子５１を搭載したリード５６ａ，５６ｂを発光素子５１が下向きになるようにして凹状ケース５５に取り付け、その後、透明樹脂５４を凹状ケース５５の凹面部５７に充填することによって製造される。
このような反射型発光ダイオードにおいては、発光素子から放射された光はいったん後方にある反射面で反射した後に外部へ放射されるために、光路の妨げになるリードの幅をなるべく狭くするようにする必要がある。このために反射効率の良いものを得るためには、リードの幅を狭くする必要があり、その場合には発光素子から発生した熱をリードを介して充分に外部へ放散させることが難しい。その結果リードの熱抵抗が高くなるので発光素子が高温度になり、反射型発光ダイオードの寿命が短くなり、また温度特性が悪く時間が経つにつれて出力が低下するなどの問題があった。
本発明の目的は表面実装型の反射型発光ダイオードにおいてその光学的特性を損なうことなく発光素子から発生した熱を効率よく積極的に外部へ放散させることによって信頼性の高い且つ温度特性に優れた表面実装型反射型発光ダイオードを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、発光素子が発する光を反射して外部に放射する反射面を有する反射型発光ダイオードにおいて、この反射型発光ダイオードは、内部に凹面形状の反射面を有し、周囲の壁部に溝を有する凹状ケースと、狭幅リード部と広幅リード部とから構成される一対のリード構造と、前記リード構造の狭幅リード部に搭載された発光素子とから構成され、前記リード構造は、狭幅リード部が前記の凹状ケースの溝に嵌合される。
このような構成とすることによって、発光素子で発生した熱は広幅リード部を通じて外部に逃げるので、反射型発光ダイオードの熱抵抗を低減させることができ、反射型発光ダイオードの信頼性の向上及び高出力化を可能にする。
好ましくは、凹状ケースの溝の外部で前記のリード構造の狭幅リード部が前記の凹状ケースの外面に沿って折り曲げられる。
凹状ケースの外で狭幅リード部を曲げるので、曲げ加工が容易となり、かつ曲げ応力を最小限にでき、その結果折り曲げによる発光素子へのダメージを最小限に押さえることができ、信頼性を損なうことはない。
さらに、好ましくは、前記で凹状ケースの外面に沿って折り曲げられた広幅リード部は凹状ケースの底部で内部に向かって折り曲げられ、その折り曲げ部分によって実装用端子が構成される。このように、広幅リード部は実装時の端子として用いられるので、表面実装位置精度を高くし、発光ダイオードの傾きを防止することができる。
このような構成とすることによって、発光素子で発生した熱は広幅リード部を通じて外部に逃げるので、反射型発光ダイオードの熱抵抗を低減させることができ、反射型発光ダイオードの信頼性の向上及び高出力化を可能にする。
好ましくは、凹状ケースの溝の外部で前記のリード構造の狭幅リード部が前記の凹状ケースの外面に沿って折り曲げられる。
凹状ケースの外で狭幅リード部を曲げるので、曲げ加工が容易となり、かつ曲げ応力を最小限にでき、その結果折り曲げによる発光素子へのダメージを最小限に押さえることができ、信頼性を損なうことはない。
さらに、好ましくは、前記で凹状ケースの外面に沿って折り曲げられた広幅リード部は凹状ケースの底部で内部に向かって折り曲げられ、その折り曲げ部分によって実装用端子が構成される。このように、広幅リード部は実装時の端子として用いられるので、表面実装位置精度を高くし、発光ダイオードの傾きを防止することができる。
図１は、本発明における一対のリード構造とその上に実装される発光素子とを説明するための図である。
図２は、発光素子を搭載した本発明のリード構造を固定するための凹状ケースを説明するための図である。
図３は、発光素子を搭載した本発明のリード構造を凹状ケースに取り付けた状態を説明するための図である。
図４は、発光素子を搭載した本発明の一対のリード構造を凹状ケースに取り付け、凹状ケースの外部で折り曲げた状態を説明するための図である。
図５は、基板を用いた従来の表面実装型発光ダイオードの構造を示す図である。
図６は、発光素子を搭載した従来のリード構造を凹状ケースに取り付けた状態を説明するための図である。
図７は、発光素子を搭載した従来のリード構造を凹状ケースに取り付け、凹状ケースの外部で折り曲げた状態を説明するための図である。
図２は、発光素子を搭載した本発明のリード構造を固定するための凹状ケースを説明するための図である。
図３は、発光素子を搭載した本発明のリード構造を凹状ケースに取り付けた状態を説明するための図である。
図４は、発光素子を搭載した本発明の一対のリード構造を凹状ケースに取り付け、凹状ケースの外部で折り曲げた状態を説明するための図である。
図５は、基板を用いた従来の表面実装型発光ダイオードの構造を示す図である。
図６は、発光素子を搭載した従来のリード構造を凹状ケースに取り付けた状態を説明するための図である。
図７は、発光素子を搭載した従来のリード構造を凹状ケースに取り付け、凹状ケースの外部で折り曲げた状態を説明するための図である。
以下、本発明を、図１〜図４を用いて説明する。図１は、本発明におけるリード構造とその上に実装される発光素子を説明するための図である。図１において、本発明の一対のリード構造は、広幅リード部１８ａ、１８ｂおよびその先端の幅が狭くなった狭幅リード部１２ａ、１２ｂから構成される。発光素子１１の一端は、狭幅リード部１２ａ上に設けられた発光素子搭載用ラウンドの部位に導電性樹脂１４を用いて固定される。一方、発光素子１１の他端は、金線１３を用いて狭幅リード部１２ｂと電気的に接続される。
図２は、本発明のリード構造を固定するための凹状ケースを説明するための図である。図２（ａ）は、凹状ケースの全体斜視図であり、図２（ｂ）は凹状ケースの側面図である。凹状ケース２２の反射面１５にはアルミニウムもしくは銀が蒸着されまたはメッキ層が形成されている。凹状ケース２２の周囲を構成する壁部には、前記リード構造を嵌合するための一対の溝１７ａ，１７ｂが対向して形成される。
図３は、発光素子を搭載した本発明のリード構造を凹状ケースに取り付けた状態を説明するための図である。図１において、発光素子１１を搭載したリード構造は、上下を逆さまにして、狭幅リード部１２ａ、１２ｂ部が、それぞれ凹状ケース２２の溝１７ａ、１７ｂに嵌合される。このとき、リード構造は、凹状ケース２２内部においては幅が狭い狭幅リード部１２ａ、１２ｂを構成し、凹状ケース２２の外部では幅が広い広幅リード部１８ａ、１８ｂを構成する。
次に、この発光素子１１と反射面１５との間の隙間に硬化触媒を含む高粘度の透明エポキシ樹脂を凹状ケース２２の縁面まで充填させた後に、８０〜１０５℃の雰囲気炉で透明エポキシ樹脂を硬化させ、狭幅リード部１２ａ、１２ｂを凹状ケース２２と一体化する。
このようにして凹状ケース２２と一体化された狭幅リード部１２ａ、１２ｂをそれぞれ図４に示すように凹状ケース２２の両端の溝１７ａ，１７ｂの外部で凹状ケース２２の外面に沿うように曲げ、さらに、凹状ケース２２の底部で凹状ケース２２の裏面に曲げて表面実装型発光ダイオードが完成する。
従来の反射型発光ダイオードにおいてはリード幅が狭く熱抵抗が高く高出力化が難しいものであったが、本発明では、上述のように、凹状ケース２２の内部においては放射光の妨げになるリード幅を極力小さくでき、かつ凹状ケース２２の外部ではリード幅を広くすることによって熱抵抗を低減でき、かつ表面実装精度の高い極めて優れた反射型発光ダイオードが得られる。
また、凹状ケース２２の外で狭幅リード部１２ａ、１２ｂを曲げるので曲げ加工が容易なり、曲げ応力が小さくできるので、凹状ケース２２を破壊することがない。
図２は、本発明のリード構造を固定するための凹状ケースを説明するための図である。図２（ａ）は、凹状ケースの全体斜視図であり、図２（ｂ）は凹状ケースの側面図である。凹状ケース２２の反射面１５にはアルミニウムもしくは銀が蒸着されまたはメッキ層が形成されている。凹状ケース２２の周囲を構成する壁部には、前記リード構造を嵌合するための一対の溝１７ａ，１７ｂが対向して形成される。
図３は、発光素子を搭載した本発明のリード構造を凹状ケースに取り付けた状態を説明するための図である。図１において、発光素子１１を搭載したリード構造は、上下を逆さまにして、狭幅リード部１２ａ、１２ｂ部が、それぞれ凹状ケース２２の溝１７ａ、１７ｂに嵌合される。このとき、リード構造は、凹状ケース２２内部においては幅が狭い狭幅リード部１２ａ、１２ｂを構成し、凹状ケース２２の外部では幅が広い広幅リード部１８ａ、１８ｂを構成する。
次に、この発光素子１１と反射面１５との間の隙間に硬化触媒を含む高粘度の透明エポキシ樹脂を凹状ケース２２の縁面まで充填させた後に、８０〜１０５℃の雰囲気炉で透明エポキシ樹脂を硬化させ、狭幅リード部１２ａ、１２ｂを凹状ケース２２と一体化する。
このようにして凹状ケース２２と一体化された狭幅リード部１２ａ、１２ｂをそれぞれ図４に示すように凹状ケース２２の両端の溝１７ａ，１７ｂの外部で凹状ケース２２の外面に沿うように曲げ、さらに、凹状ケース２２の底部で凹状ケース２２の裏面に曲げて表面実装型発光ダイオードが完成する。
従来の反射型発光ダイオードにおいてはリード幅が狭く熱抵抗が高く高出力化が難しいものであったが、本発明では、上述のように、凹状ケース２２の内部においては放射光の妨げになるリード幅を極力小さくでき、かつ凹状ケース２２の外部ではリード幅を広くすることによって熱抵抗を低減でき、かつ表面実装精度の高い極めて優れた反射型発光ダイオードが得られる。
また、凹状ケース２２の外で狭幅リード部１２ａ、１２ｂを曲げるので曲げ加工が容易なり、曲げ応力が小さくできるので、凹状ケース２２を破壊することがない。
Claims (3)
- 発光素子が発する光を反射して外部に放射する反射面を有する反射型発光ダイオードにおいて、
内部に凹面形状の反射面を有し、周囲の壁部に溝を有する凹状ケースと、
狭幅リード部と広幅リード部とから構成される一対のリード構造と、
前記リード構造の狭幅リード部に搭載された発光素子とから構成され、
前記リード構造は、狭幅リード部が前記の凹状ケースの溝に嵌合されることを特徴とする反射型発光ダイオード。 - 凹状ケースの溝の外部で前記のリード構造の狭幅リード部が前記の凹状ケースの外面に沿って折り曲げられること特徴とする請求項１記載の反射型発光ダイオード。
- 前記で凹状ケースの外面に沿って折り曲げられた広幅リード部は凹状ケースの底部で内部に向かって折り曲げられ、その折り曲げ部分によって実装用端子が構成されること特徴とする請求項２記載の反射型発光ダイオード。
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