JP2002151746A - 反射型発光ダイオード - Google Patents

反射型発光ダイオード

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JP2002151746A JP2000346647A JP2000346647A JP2002151746A JP 2002151746 A JP2002151746 A JP 2002151746A JP 2000346647 A JP2000346647 A JP 2000346647A JP 2000346647 A JP2000346647 A JP 2000346647A JP 2002151746 A JP2002151746 A JP 2002151746A
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Yoshinobu Suehiro
好伸 末広
Koichi Kaga
浩一 加賀
Yuji Kanfu
勇治 関冨
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Toyoda Gosei Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学的に十分な鏡面を有する反射鏡を形成す
ることによって、反射型ＬＥＤの実用化を図ること。 【解決手段】 反射型発光ダイオード１は、発光素子２
に電力を供給するリード３ａ，３ｂに、アルミ板をプレ
ス加工して形成した凹状の反射鏡５を取付け、透明エポ
キシ樹脂６で封止したものである。反射鏡５は、圧延時
に圧延ロール痕が付きにくい工法により製造した直線反
射率が８５％のアルミ板を用い、これをこの表面粗度が
保たれるよう配慮し、発光素子２を焦点とする回転放物
面形状の凹面形状に加工してある。したがって、反射鏡
５の反射面は光学的に十分な鏡面を有し、発光素子２か
ら発せられた光は全て反射鏡５で回転放物面の軸に平行
な方向に反射される。これによって、外部放射効率が高
く、配光特性等の光放射特性の設計自由度の高いものと
できる。この結果、高い光度を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子から発光
された光をアルミ製の凹形の反射鏡で反射することによ
って外部放射効率を向上させることができる反射型発光
ダイオード（以下、「反射型ＬＥＤ」とも略する。）に
関するものである。なお、本明細書中ではＬＥＤチップ
そのものは「発光素子」と呼び、ＬＥＤチップを搭載し
たパッケージ樹脂またはレンズ系等の光学装置を含む発
光装置全体を「発光ダイオード」または「ＬＥＤ」と呼
ぶこととする。
【０００２】
【従来の技術】リードに発光素子がマウントされ、これ
らが樹脂封止されるとともに、発光素子の発光面側に反
射面形状、発光素子の背面側に放射面形状がモールドさ
れ、反射面形状の樹脂面に銀等の金属蒸着を施すことに
よって反射鏡が形成されてなる反射型発光ダイオード
（反射型ＬＥＤ）が知られている。
【０００３】かかる反射型ＬＥＤの一例として、特開平
１０−１４４９６６号公報に記載された発光ダイオード
を図８に示す。図８は従来の反射型ＬＥＤの全体構成を
示す縦断面図である。
【０００４】図８に示されるように、この反射型ＬＥＤ
５１においては、１対のリード５３ａ，５３ｂのうち片
方のリード５３ａに発光素子５２をマウントし、もう一
方のリード５３ｂと発光素子５２とをワイヤ５４でボン
ディングして電気的接続を行ったリード部が、透明エポ
キシ樹脂５６で封止されるとともに、発光素子５２の背
面側に放射面形状５６ａ、発光素子５２の発光面側に反
射面形状５６ｂがモールドされている。この反射面形状
５６ｂの上に銀を蒸着することによって、反射鏡５５が
形成されている。
【０００５】かかる構造の反射型ＬＥＤ５１は、集光度
を上げてもレンズ型ＬＥＤのように外部放射効率が低下
することがなく、配光特性に依存しない高い外部放射特
性を得ることができるので、特に集光外部放射に適す
る。また、トランスファーモールドによって上下の光学
面を同時に容易に製造できるため、量産にも適してい
る。
【０００６】しかしながら、かかる反射型ＬＥＤ５１
は、封止樹脂と蒸着金属との熱膨張率が大きく異なるた
め温度変化に弱く、反射鏡５５の金属材料が封止樹脂５
６から剥離することによって反射面に皺が発生し、反射
鏡としての機能を失ってしまう。このため、温度変化の
大きい基板実装用のリフロー炉等に対応できないという
問題点があった。
【０００７】また、図８に示されるように、金属蒸着時
にリード５３ａ，５３ｂがショートするのを防ぐための
マスキングのスペースをとるためと、リード５３ａ，５
３ｂを垂直に曲げる際の端部の補強のために、１〜１．
５ｍｍのリード引き出し部５７ａ，５７ｂを設けなけれ
ばならず、このため反射型ＬＥＤ５１のパッケージ寸法
は２〜３ｍｍ余分に必要となり、小型化に限界があると
いう難点もあった。
【０００８】そこで、発光素子がマウントされたリード
と、凹状に加工された金属板からなる反射鏡とを光透過
性材料で封止した反射型ＬＥＤが案出されている。かか
る反射型ＬＥＤにおいては、理論上、発光素子が発した
略全光量を反射鏡で外部に放射できるため、高い外部放
射効率が実現できる。また、かかる構造の反射型ＬＥＤ
は、製造が容易であり、温度変化に強く、小型化も容易
であるという利点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる構造の
反射型ＬＥＤを実用化するためには、反射鏡の材料とし
て一般に市販されている金属板を用いるのが望ましい
が、市販の金属板を光学反射面としてそのまま用いるに
は問題があった。即ち、市販の金属板には圧延時のロー
ル痕であるキズが一方向についており、表面粗度が小さ
いグレードのものでもこのキズの表面粗度はＬＥＤの発
光波長程度以上ある。このため、反射鏡のマクロ形状は
プレス加工で形成できても、表面粗度が粗いため反射点
で光が散乱し、十分な外部放射効率が得られないという
問題点があった。
【００１０】上記の金属板に銀メッキを施しても、表面
粗度には変化が認められず、またニッケルや銅による下
地メッキによれば表面粗度はある程度は改善されるが
（微細な凹凸は埋めることができるものの、それより大
きな凹凸は残存する。）、十分な光学的鏡面を得ること
はできなかった。また、光透過性材料内の光が光透過性
材料の界面から外部放射される際には、界面屈折がある
ため、反射鏡上で散乱した光の散乱度はさらに高まるこ
とになる。
【００１１】そこで、本発明は、光学的に十分な鏡面を
有する反射鏡を形成することによって、反射型ＬＥＤの
実用化を図ることを課題とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明にかかる
反射型発光ダイオードは、発光素子と、リードと、前記
発光素子の発光面側に対向した凹面状の反射鏡と、前記
発光素子の背面側の放射部とを具備し、前記反射鏡は、
鏡面状態のアルミ板を作成した後、凹面形成されたもの
である。
【００１３】したがって、凹面状の反射鏡の反射面は鏡
面状態であり、光学的に十分に細かい表面粗度を有して
いるため、反射面での散乱が起こることもない。また、
アルミは可視領域から紫外領域にかけて高い反射率を有
しているため、凹面状の反射鏡においても高い反射率が
得られて外部放射効率が高く、配光特性等の光放射特性
の設計自由度の高いものとできる。このため、高い光度
を実現できる反射型ＬＥＤとなる。
【００１４】ここで、鏡面状態のアルミ板を作成する方
法としては、ロールによる圧延時に圧延ロール痕が付き
にくい特殊な工法によってキズがつかないようにする方
法がある。具体的には、圧延ロールとして鏡面ロールを
用いるとともに、粘着ロールを鏡面ロールの表面または
アルミ材の表面の少なくとも一方に接触させて圧延する
ことによって、付着したアルミ粉を除去しキズのない高
光沢のアルミ板を得る方法である。
【００１５】また、通常の圧延によって作成したアルミ
板にコイニングを施すことによって鏡面状態とすること
もできる。コイニングとは、鏡面加工（表面粗度が極め
て小さい加工）されたポンチを用いて金属板をプレス
し、金属板表面の鏡面化を図る加工技術である。したが
って、コイニングによる鏡面化を行ったアルミ板は、微
細なキズはまだ残るものの、光学的には十分な鏡面状態
を有している。
【００１６】このようにして、鏡面状態のアルミ板を作
成した後、反射鏡を凹面形成することで、光学的に十分
な鏡面を有する反射鏡を形成することによって、反射型
ＬＥＤの実用化を図ることができる。
【００１７】さらに、アルミ板をプレス加工して形成し
た反射鏡を用いたことにより、温度変化に耐性を有し、
樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化
による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うと
いうことがない。このため表面実装用のリフロー炉対応
が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いる
ことができるので、多量に実装される反射型ＬＥＤとし
て適したものとなる。
【００１８】また、アルミは紫外線領域における反射率
が高いので、アルミ板をプレス加工して形成した反射鏡
を用いることにより、紫外線発光素子を搭載した反射型
紫外線ＬＥＤとしても適したものとなる。
【００１９】請求項２の発明にかかる反射型発光ダイオ
ードは、発光素子と、リードと、前記発光素子の発光面
側に対向した凹面状の反射鏡と、前記発光素子の背面側
の放射部と、封止のための光透過性材料とを具備し、前
記反射鏡は、鏡面状態のアルミ板を作成した後、凹面形
成されたものであり、前記放射部は、前記発光素子と、
前記リードの一部と、前記反射鏡とが前記光透過性材料
によって封止されるとともにモールドされているもので
ある。
【００２０】したがって、凹面状の反射鏡の反射面は鏡
面状態であり、光学的に十分に細かい表面粗度を有して
いるため、反射面での散乱が起こることもない。また、
アルミは可視領域から紫外領域にかけて高い反射率を有
しているため、凹面状の反射鏡においても高い反射率が
得られて外部放射効率が高く、配光特性等の光放射特性
の設計自由度の高いものとできる。このため、高い光度
を実現できる反射型ＬＥＤとなる。
【００２１】また、発光素子が光透過性材料によって封
止されているため、発光素子からの光出力が空気中に直
接出す場合に比べて約２倍になり、より一層光度を高く
することができる。また、発光素子が封止されているた
め湿気による劣化が防止され、信頼性の高い反射型ＬＥ
Ｄとなる。さらに、放射部は、発光素子とリードの一部
と反射鏡とが光透過性材料によって封止されるとともに
モールドされているため、封止金型の内壁面を鏡面加工
しておくことによって放射部の表面粗度も光学的レベル
となり、光学面として形成される。これによって、放射
部界面における散乱も起こることなく、反射鏡で反射さ
れた光がそのまま放射部から高い外部放射効率で放射さ
れる。
【００２２】さらに、最終工程は部材を金型にセットし
て樹脂封止するだけの工程であり、既存の生産装置を用
いることによって容易に生産でき、反射型ＬＥＤの量産
化を図ることができる。また、アルミ板をプレス加工し
て形成した反射鏡を用いたことにより、温度変化に耐性
があり、樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような
温度変化による皺の発生等によって反射鏡としての機能
を失うということがない。このため表面実装用のリフロ
ー炉対応が可能となり、表面実装部品として何ら制限な
く用いることができるので、多量に実装される反射型Ｌ
ＥＤとして適したものとなる。
【００２３】請求項３の発明にかかる反射型発光ダイオ
ードは、請求項１または請求項２の構成において、前記
反射鏡は、前記発光素子が発する光を集光反射し、集光
外部放射するものである。
【００２４】即ち、反射鏡の反射面の形状が、発光素子
が発する光を反射する際に平行光あるいはそれに近い光
ビームに集光するものであって、さらにその集光した光
を散乱させることなく集光した状態で外部放射するもの
である。反射型ＬＥＤは、集光度を上げてもレンズ型Ｌ
ＥＤのように外部放射効率が低下することがなく、配光
特性に依存しない高い外部放射特性を得ることができる
ので、特に集光外部放射に適する。このように、集光さ
れた平行光またはそれに近い光ビームを高い外部放射効
率で外部放射できることによって、レンズ型ＬＥＤとの
差別化を図ることができ、反射型ＬＥＤとしてより有用
なものとなる。
【００２５】さらに、アルミ板をプレス加工して形成し
た反射鏡を用いたことにより、温度変化に耐性があり、
樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化
による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うと
いうことがない。このため表面実装用のリフロー炉対応
が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いる
ことができるので、多量に実装されるＬＥＤとして適し
たものとなる。
【００２６】請求項４の発明にかかる反射型発光ダイオ
ードは、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの構成に
おいて、前記反射鏡は、その直線反射率が６５％以上で
あるものである。
【００２７】反射型構造のＬＥＤは、レンズ型ＬＥＤに
比較して約３倍の平行光を外部放射することができるの
で、放射部の界面での屈折を考慮しても、反射鏡の直線
反射率を６５％以上とすれば、レンズ型ＬＥＤに対して
十分優位な特性を得ることができる。このようにして、
高い外部放射効率を有する実用的な反射型ＬＥＤが得ら
れる。
【００２８】さらに、アルミ板をプレス加工して形成し
た反射鏡を用いたことにより、温度変化に耐性があり、
樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化
による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うと
いうことがない。このため表面実装用のリフロー炉対応
が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いる
ことができるので、多量に実装される反射型ＬＥＤとし
て適したものとなる。
【００２９】請求項５の発明にかかる反射型発光ダイオ
ードは、請求項２乃至請求項４のいずれか１つの構成に
おいて、前記光透過性材料による封止部分の前記リード
の引き出し部は、前記リードの引き出し方向に対して略
垂直であるものである。
【００３０】これによって、リードの引き出し部の強度
が高くなるので、基板実装するためにリードを下方へ垂
直に曲げる際に、封止部分から余り離さないでもリード
の引き出し部にクラックが入ったりすることがなく、封
止部分の近傍で折り曲げることができる。これによっ
て、下方へ折り曲げた１対のリードの間隔を狭くするこ
とができるので、基板実装の密度を高めることができ、
多量に実装される反射型ＬＥＤとして適したものとな
る。
【００３１】請求項６の発明にかかる反射型発光ダイオ
ードは、請求項２乃至請求項５のいずれか１つの構成に
おいて、前記反射鏡の端部から前記光透過性材料による
封止部分の端部までの寸法が１．０ｍｍ未満であるもの
である。アルミ板をプレスした反射鏡を用いた反射型Ｌ
ＥＤにおいては、蒸着のためのマスキングのスペース等
が必要ないので、光透過性材料による封止部分の端部を
反射鏡の端部に思い切って近づけることができる。この
ようにして、封止部分の端部から反射鏡の端部までの寸
法を１．０ｍｍ未満とすることによって、反射鏡の小型
化に伴って反射型ＬＥＤ全体を小型化することができ
る。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
【００３３】実施の形態１ まず、本発明の実施の形態１について、図１及び図２を
参照して説明する。図１は本発明の実施の形態１にかか
る反射型発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図であ
る。図２は本発明の実施の形態１にかかる反射型発光ダ
イオードの全体構成を示す平面図である。
【００３４】図１及び図２に示されるように、本実施の
形態１の反射型発光ダイオード１は、発光素子２に電力
を供給する１対のリード３ａ，３ｂのうち、片方のリー
ド３ａに発光素子２をマウントし、もう一方のリード３
ｂと発光素子２とをワイヤ４でボンディングして電気的
接続を行い、アルミ板をプレス加工して形成した凹状の
反射鏡５を取付け、透明エポキシ樹脂６で封止したもの
である。同時に、発光素子２の背面側には放射部６ａの
平面形状がモールドされている。発光素子２は、緑色の
光を発するものである。リード３ａ，３ｂは銅板に銀メ
ッキを施してなるものであり、透明エポキシ樹脂６によ
る封止はポッティングモールドによって行われている。
【００３５】反射鏡５は、圧延時に圧延ロール痕が付き
にくい工法により製造した直線反射率が８５％のアルミ
板を用い、これをこの表面粗度が保たれるよう配慮し、
発光素子２に対し約２πｓｔｒａｄの立体角をもつ、発
光素子２を焦点とする回転放物面形状の凹面形状に加工
してある。したがって、発光素子２が発する光は反射鏡
５で全て回転放物面の軸に平行な反射光となって、発光
素子２の背面の放射部６ａから放射される。
【００３６】かかる構造の反射型ＬＥＤ１においては、
発光素子２が発する略全光束を制御し、外部放射できる
ので、外部放射効率が高く配光特性などの光放射特性の
設計自由度の高いものとできる。このため、高い光度を
実現することができる。
【００３７】また、樹脂モールド形成が必要な光学面は
放射部６ａのみであり、トランスファーモールドでもポ
ッティングモールドでも、部材を金型にセットし樹脂封
止するだけの工程で容易に生産でき、ＬＥＤの量産化を
図ることができる。さらに、製法の自由度向上により、
封止材料６の自由度も高まり、応力の小さい材料、耐熱
性の高い材料、耐候性に優れた材料など、用途に応じた
封止材料６の選択が可能となる。
【００３８】さらに、本実施の形態１においては、アル
ミ板をプレス加工にて形成した凹状の反射鏡５を用いた
ことにより、温度変化に耐性を有し、樹脂面に金属蒸着
した反射鏡等におけるような温度変化による皺の発生等
によって反射鏡としての機能を失うということがない。
このため表面実装用のリフロー炉対応が可能となり、表
面実装部品として何ら制限なく用いることができるの
で、多量に実装されるＬＥＤとして適したものとするこ
とができる。
【００３９】また、本実施の形態１の反射型ＬＥＤ１に
おいては、部品点数は増すが、蒸着工程を省くことがで
き、後工程への配慮をしなくて済むので、樹脂封止工程
を簡略化して歩留まりを上げることができる。また、蒸
着時のリード短絡防止処理への配慮やリード曲げの際の
補強部の確保も必要がなくなり、リード３ａ，３ｂの引
き出し間隔を狭めることができるという効果もある。
【００４０】そして、透明エポキシ樹脂６による封止部
分のリード３ａ，３ｂの引き出し部は、リード３ａ，３
ｂの引き出し方向に対して略垂直である。これによっ
て、リード３ａ，３ｂの引き出し部の強度が高くなるの
で、基板実装するためにリード３ａ，３ｂを下方へ垂直
に曲げる際に、封止部分６から余り離さないでもリード
３ａ，３ｂの引き出し部にクラックが入ったりすること
がなく、封止部分６の近傍で折り曲げることができる。
これによって、下方へ折り曲げた１対のリード３ａ，３
ｂの間隔を狭くできるので、基板実装の密度を高めるこ
とができ、多量に実装される反射型ＬＥＤとして適した
ものとなる。以上のような理由から、アルミカップ反射
鏡５を用いる価値がある。
【００４１】さらに、反射鏡５は直線反射率の高いアル
ミ板材料をプレスにより成形加工しただけのものなの
で、メッキ処理加工が不要になるばかりでなく、メッキ
腐食に対する配慮が不要になるので、材料管理も簡素化
できる。また、アルミ材料は広く一般に用いられている
材料であり、入手が容易である。
【００４２】本実施の形態１においては、略平行光を外
部放射するための反射鏡５の材料として直線反射率が８
５％のアルミ板を用いたが、反射型構造のＬＥＤはレン
ズ型に比べて約３倍の平行光を外部放射できるので、放
射部６ａにおける屈折を考慮しても、直線反射率が６５
％以上のアルミ板を用いれば十分優位な特性を得ること
ができる。
【００４３】実施の形態２ 次に、本発明の実施の形態２について、図３を参照して
説明する。図３は本発明の実施の形態２にかかる反射型
発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【００４４】図３に示されるように、本実施の形態２の
反射型発光ダイオード１１は、紫外線を発する発光素子
１２に電力を供給する１対のリード１３ａ，１３ｂのう
ち、片方のリード１３ａに発光素子１２をマウントし、
もう一方のリード１３ｂと発光素子１２とをワイヤ１４
でボンディングして電気的接続を行ったリード部と、ア
ルミ板をプレス加工して形成した凹状の反射鏡１５と、
ガラス製の放射板１７とを、円筒形の金属製の支持容器
１６に取付けたものである。リード１３ａ，１３ｂは銅
板に銀メッキを施してなるものであり、金属製の支持容
器１６との間には絶縁を確保するため薄いガラス製のス
ペーサーが挟み込まれている。
【００４５】反射鏡１５は、実施の形態１と同様に、圧
延時に圧延ロール痕が付きにくい工法により製造した直
線反射率が８５％のアルミ板を用い、これをこの表面粗
度が保たれるよう配慮し、発光素子１２に対し約２πｓ
ｔｒａｄの立体角をもつ、発光素子１２を焦点とする回
転放物面形状の凹面形状に加工してある。したがって、
発光素子１２が発する光は反射鏡１５で全て回転放物面
の軸に平行な反射光となって、発光素子１２の背面のガ
ラス製の放射板１７の放射部１７ａから放射される。
【００４６】ここで、反射鏡１５はアルミ板でできてい
るので可視光から紫外光にかけての波長領域で反射率が
高く、メッキ処理の必要がない。特に、本実施の形態２
の発光素子１２が発する紫外線の領域においては銀は反
射率が極めて低くなるので、アルミ製の反射鏡１５は広
く行われている銀メッキ処理では得られない高い紫外線
反射率を得ることができる。なお、アルミ反射面形成の
ためには何らかの部材に蒸着処理を行う等の工程が必要
であるが、本発明ではこの工程を省いた簡略な手段でア
ルミ反射面を具現化できる。
【００４７】しかも、反射鏡１５は回転放物面形状に形
成されており、その焦点に発光素子１２が位置している
ことから、発光素子１２から発せられた紫外線は全て反
射鏡１５で回転放物面の軸に平行な方向に反射される。
その方向には、ガラス製の放射板１７があるが、その放
射部１７ａの表面粗度は容易に光学的レベルの表面粗度
にできるので、この放射部１７ａでも紫外線の散乱は起
きることなく反射鏡１５で反射された紫外線はそのまま
の方向で放射部１７ａから放射される。
【００４８】これによって、発光素子１２の発した紫外
線の略全光束を制御し、外部放射することができるの
で、外部放射効率が高く、配光特性等の光放射特性の設
計自由度の高いものとできる。さらに、本実施の形態２
の反射型発光ダイオード１１は樹脂封止されていないの
で、紫外線や可視光の短波長の光による樹脂劣化の問題
もない。この結果、高い光度を実現でき、反射型紫外線
ＬＥＤの実用化を図ることができる。なお、発光素子１
２が樹脂封止されていないことによる湿度による発光素
子１２の劣化を防止するためには、支持容器１６内を乾
燥窒素でシーリングすれば良い。
【００４９】実施の形態３ 次に、本発明の実施の形態３について、実施の形態１に
かかる図１及び図２を参照して説明する。
【００５０】本実施の形態３にかかる反射型発光ダイオ
ードの構成は、基本的に図１及び図２に示される反射型
ＬＥＤ１と同様である。本実施の形態３が実施の形態１
と異なるのは、反射鏡５をアルミ板をコイニングした後
に凹面状にプレス加工することによって反射面として十
分な表面粗度を達成している点である。
【００５１】本実施の形態３におけるコイニングの工程
は、コイニング加工に先立って、アルミ板の反射面形成
部の周辺に抜き取り部を設け、反射面形成部の面積が最
終的な反射面面積よりも小さくなるようにする。この反
射面形成部を鏡面加工されたポンチで加圧して表面のキ
ズをほぼ除去して鏡面化するとともに、反射面形成部を
周辺の抜き取り部へ伸展させて面積を大きくする。
【００５２】このように、コイニングの前に反射鏡形成
部の周辺のアルミ板を除去して抜き取り部を形成し逃げ
を作ることによって、鏡面加工されたポンチで加圧され
た時に反射鏡形成部が容易に伸展して周囲に広がること
ができ、加圧力を極度に高くしなくても表面のキズをほ
ぼ除去できると共に、キズが除去される際に生ずる歪を
逃がすことができ、より確実に表面粗度の優れた反射面
を得ることができる。このようにしてコイニングによる
鏡面化を行ったアルミ板は、微細なキズはまだ残るもの
の、光学的には十分な鏡面状態を有している。こうして
形成された反射鏡形成部をプレス加工して凹状の回転放
物面形状の反射鏡として、本実施の形態３の反射鏡５が
完成する。
【００５３】したがって、発光素子２が発する光は反射
鏡５で全て回転放物面の軸に平行な反射光となって、発
光素子２の背面の放射部６ａから放射される。かかる構
造の反射型ＬＥＤにおいては、発光素子２が発する略全
光束を制御し、外部放射できるので、外部放射効率が高
く配光特性などの光放射特性の設計自由度の高いものと
できる。このため、高い光度を実現することができる。
【００５４】実施の形態４ 次に、本発明の実施の形態４について、図４を参照して
説明する。図４は本発明の実施の形態４にかかる反射型
発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【００５５】図４に示されるように、本実施の形態４の
反射型発光ダイオード２１は、発光素子２２に電力を供
給する１対のリード２３ａ，２３ｂのうち、片方のリー
ド２３ａに発光素子２２をマウントし、もう一方のリー
ド２３ｂと発光素子２２とをワイヤ２４でボンディング
して電気的接続を行い、アルミ板をプレス加工して形成
した凹状の反射鏡２５を取付け、透明エポキシ樹脂２６
で封止したものである。
【００５６】本実施の形態４が実施の形態１〜３と異な
るのは、アルミ製反射鏡２５の形状である。反射鏡２５
は、圧延時に圧延ロール痕が付きにくい工法により製造
した直線反射率が８５％のアルミ板を用い、これをこの
表面粗度が保たれるよう配慮して凹状にプレス加工した
もので、発光素子２２の位置を第１の焦点とし、透明エ
ポキシ樹脂２６内の点ｆを第２の焦点とする楕円の一部
を反射型ＬＥＤ２１の中心軸周りに回転させた中心軸対
称形状に形成されている。これによって、発光素子２２
から発せられて反射鏡２５で反射された光は、点ｆを反
射型ＬＥＤ２１の中心軸周りに回転させてできる円上の
点に集光され、発光素子２２の背面の放射部２７から放
射される。
【００５７】したがって、反射鏡２５で反射された光
は、点ｆを通り発光素子２２の上方を取り巻く円状に集
光され、発光素子２２の周辺へは至らずに外部放射され
る。これによって、反射型ＬＥＤ２１を小型化して放射
部２７に対する遮光部（発光素子２２）の面積比が増加
しても、外部放射効率を高く保つことができる。さら
に、反射鏡２５の端部から透明エポキシ樹脂２６による
封止部分の端部までの寸法が１．０ｍｍ未満（０．５ｍ
ｍ程度）であり、これによって反射型ＬＥＤ２１は一層
小型化される。
【００５８】このようにして、本実施の形態４の反射型
ＬＥＤ２１は、高い反射率を有するアルミ製の反射鏡２
５によって外部放射効率を高くできるだけでなく、小型
化に適した反射型ＬＥＤとなる。
【００５９】実施の形態５ 次に、本発明の実施の形態５について、図５及び図６を
参照して説明する。図５は本発明の実施の形態５にかか
る反射型発光ダイオードの構成を示す縦断面図である。
図６は本発明の実施の形態５にかかる反射型発光ダイオ
ードの全体構成を示す平面図である。
【００６０】図５及び図６に示されるように、本実施の
形態５の反射型発光ダイオード３１は、実施の形態１〜
４のようなカップ状の反射鏡ではなく樋形状の反射鏡３
５を有しており、５個の発光素子３２が直線状に配置さ
れて透明エポキシ樹脂３６によって直方体形状に封止さ
れている。
【００６１】図６に示されるように、本実施の形態５の
反射型ＬＥＤ３１においては、発光素子３２に電力を供
給する１対のリード３３ａ，３３ｂが同一方向から反射
鏡３５上に伸びており、一方のリード３３ａの先端下面
に発光素子３２がマウントされ、他方のリード３３ｂの
先端３３ｃはＴ字状になっていてこの先端部３３ｃの下
面は第２の反射面を形成している。他方のリード３３ｂ
と発光素子３２の間はワイヤ３４でボンディングされて
電気的接続がとられている。このような１対のリード３
３ａ，３３ｂの構成が同一平面上に５組並べられてお
り、５個の発光素子３２と他方のリード３３ｂの先端部
３３ｃは全て一直線上に並ぶように配置されている。
【００６２】次に、反射鏡３５の形状について、図５を
参照して説明する。
【００６３】図５に示されるように、反射鏡３５の反射
面の断面形状は発光素子３２の中心線３２ａを境界とし
て、図示右側は発光素子３２を中心とする円の一部をな
しており、図示左側は発光素子３２を第１の焦点ｆ０と
し封止樹脂３６内の点ｆ１を第２の焦点とする楕円の一
部をなしている。即ち、反射鏡３５は円筒形状の反射鏡
の一部と楕円筒形状の反射鏡の一部が組み合わされた形
状を有していることになる。
【００６４】そして、発光素子３２から発せられた光の
うち円筒形状の反射鏡側に照射された光は、発光素子３
２もしくは発光素子３２を通って紙面に垂直な直線上に
向けて反射される。図６に示されるように、この直線上
には他方のリード３３ｂの先端部３３ｃが配置されてい
るため、光は先端部３３ｃの下面で再び反射されて、大
部分の光は中心線３２ａより左側の楕円筒形状の反射鏡
側へ向かうことになる。しかし、先端部３３ｃの下面の
反射面は反射鏡３５ほど直線反射率が良くないので散乱
する光もあり、散乱した光は再び円筒形状の反射鏡側に
向かい、これを繰り返すことになる。
【００６５】一方、発光素子３２から発せられた光のう
ち楕円筒形状の反射鏡側に照射された光は、点ｆ１もし
くは点ｆ１を通って紙面に垂直な直線上に向けて反射さ
れる。このようにして、発光素子３２から発せられた光
は最終的には全て点ｆ１を通って紙面に垂直な直線上に
集光されることになる。こうして直線状に集光された発
光素子３２からの光は、放射部３６ａから高い外部放射
効率で外部放射される。
【００６６】反射鏡３５は、圧延時に圧延ロール痕が付
きにくい工法により製造した直線反射率が８５％のアル
ミ板を用い、これをこの表面粗度が保たれるよう配慮し
つつ加工して、図５にその断面が示される円筒形状の一
部と楕円筒形状の一部が組み合わされた形状に形成され
ている。本実施の形態５の反射型ＬＥＤ３１の場合、幾
度も反射を繰り返す必要があるので、反射鏡３５の直線
反射率はカップ状反射鏡以上に高いものが求められる。
したがって、実施の形態１〜４のカップ状反射鏡の場合
は直線反射率が６５％でも十分優位な特性が得られた
が、本実施の形態５の反射鏡３５の場合は８０％以上の
直線反射率が必要とされる。
【００６７】実施の形態６ 次に、本発明の実施の形態６について、図７を参照して
説明する。図７（ａ）は本発明の実施の形態６にかかる
反射型発光ダイオードの全体構成を示す平面図、（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ断面を示す縦断面図である。
【００６８】図７に示されるように、本実施の形態６の
反射型ＬＥＤ４１は、実施の形態５と同様の円筒形状の
一部と楕円筒形状の一部が組み合わされた形状の反射鏡
４５を有しており、赤色発光素子Ｒ、緑色発光素子Ｇ、
青色発光素子Ｂの３個の発光素子が並べられて、透明エ
ポキシ樹脂４６によって直方体形状に封止されている。
【００６９】３色の発光素子Ｒ，Ｇ，Ｂは、２本の支持
部４２ａ，４２ｂの先端に図示縦方向に伸びて設けられ
たリード４２の先端部４２ｃの下面にマウントされてい
る。２本の支持部４２ａ，４２ｂの間には、３色の発光
素子Ｒ，Ｇ，Ｂのもう一方のリード４３Ｒ，４３Ｇ，４
３Ｂがそれぞれ先端部４２ｃの近傍まで延びていて、ワ
イヤ４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂによってそれぞれボンディ
ングされて電気的接続がとられている。そして、先端部
４２ｃの下面には第２の反射面が形成されている。
【００７０】反射鏡４５の反射面の断面形状は、発光素
子Ｂの中心線Ｂａを境界として、図示右側は発光素子Ｂ
を中心とする円の一部をなしており、図示左側は発光素
子Ｂを第１の焦点とし封止樹脂４６内の点ｆ２を第２の
焦点とする楕円の一部をなしている。即ち、反射鏡４５
は円筒形状の反射鏡の一部と楕円筒形状の反射鏡の一部
が組み合わされた形状を有していることになる。
【００７１】そして、発光素子Ｒ，Ｇ，Ｂから発せられ
た光のうち円筒形状の反射鏡側に照射された光は、発光
素子Ｒ，Ｇ，Ｂもしくは発光素子Ｒ，Ｇ，Ｂを通って図
７（ｂ）の紙面に垂直な直線上に向けて反射される。図
７（ａ）に示されるように、この直線上にはリード４２
の先端部４２ｃが配置されているため、光は先端部４２
ｃの下面で再び反射される。ここで、先端部４２ｃの下
面の反射面は、実施の形態５の先端部３３ｃの下面の反
射面よりもさらに表面粗度が粗く、散乱が起き易くなっ
ている。このため、一部の光は中心線Ｂａより左側の楕
円筒形状の反射鏡側へ向かうことになるが、その他の光
は再び円筒形状の反射鏡側に反射されてこれを繰り返す
ことになる。
【００７２】このように、何回も円筒形状の反射鏡側と
先端部４２ｃの下面の反射面との間で反射を繰り返すこ
とによって発光素子Ｒ，Ｇ，Ｂから発せられた光の混色
度合いが良くなり、赤色、緑色、青色が均等に混ざり合
って白色の光となる。なお、このように先端部４２ｃの
下面における散乱の度合いが大きくても、反射鏡４５の
直線反射率が極めて高いため、外部放射効率が低下する
ことはない。
【００７３】一方、発光素子Ｒ，Ｇ，Ｂから発せられた
光のうち楕円筒形状の反射鏡側に照射された光は、点ｆ
２もしくは点ｆ２を通って紙面に垂直な直線上に向けて
反射される。このようにして、発光素子Ｒ，Ｇ，Ｂから
発せられた光は、最終的には全て点ｆ２を通って紙面に
垂直な直線上に集光されることになる。こうして直線状
に集光された発光素子Ｒ，Ｇ，Ｂからの光は、赤色、緑
色、青色が均等に混ざり合って白色光となって放射部４
６ａから高い外部放射効率で外部放射される。
【００７４】反射鏡４５は、圧延時に圧延ロール痕が付
きにくい工法により製造した直線反射率が８５％のアル
ミ板を用い、これをこの表面粗度が保たれるよう配慮し
つつ加工して、図７（ｂ）にその断面が示される円筒形
状の一部と楕円筒形状の一部が組み合わされた形状に形
成されている。本実施の形態６の反射型ＬＥＤ４１の場
合も、幾度も反射を繰り返す必要があるので、反射鏡４
５の直線反射率はカップ状反射鏡以上に高いものが求め
られる。したがって、実施の形態１〜４のカップ状反射
鏡の場合は直線反射率が６５％でも十分優位な特性が得
られたが、本実施の形態６の反射鏡４５の場合は８０％
以上の直線反射率が必要とされる。
【００７５】上記各実施の形態においては、封止のため
の光透過性材料として透明エポキシ樹脂を用いた例につ
いて説明したが、その他の種類の封止樹脂を用いること
もできる。また、リードとして銅板に銀メッキを施した
ものを用いた例について説明したが、その他にも鉄板に
銀メッキを施したものや、銅板にアルミ蒸着を施したも
の等、種々の材料を用いることができる。
【００７６】反射型発光ダイオードのその他の部分の構
成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等について
も、上記各実施の形態に限定されるものではない。
【００７７】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
かかる反射型発光ダイオードは、発光素子と、リード
と、前記発光素子の発光面側に対向した凹面状の反射鏡
と、前記発光素子の背面側の放射部とを具備し、前記反
射鏡は、鏡面状態のアルミ板を作成した後、凹面形成さ
れたものである。
【００７８】したがって、凹面状の反射鏡の反射面は鏡
面状態であり、光学的に十分に細かい表面粗度を有して
いるため、反射面での散乱が起こることもない。また、
アルミは可視領域から紫外領域にかけて高い反射率を有
しているため、凹面状の反射鏡においても高い反射率が
得られて外部放射効率が高く、配光特性等の光放射特性
の設計自由度の高いものとできる。このため、高い光度
を実現できる反射型ＬＥＤとなる。
【００７９】このようにして、光学的に十分な鏡面を有
する反射鏡を形成することによって、反射型ＬＥＤの実
用化を図ることができる。
【００８０】さらに、アルミ板をプレス加工して形成し
た反射鏡を用いたことにより、温度変化に耐性を有し、
樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化
による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うと
いうことがない。このため表面実装用のリフロー炉対応
が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いる
ことができるので、多量に実装される反射型ＬＥＤとし
て適したものとなる。
【００８１】また、アルミは紫外線領域における反射率
が高いので、アルミ板をプレス加工して形成した反射鏡
を用いることにより、紫外線発光素子を搭載した反射型
紫外線ＬＥＤとしても適したものとなる。
【００８２】請求項２の発明にかかる反射型発光ダイオ
ードは、発光素子と、リードと、前記発光素子の発光面
側に対向した凹面状の反射鏡と、前記発光素子の背面側
の放射部と、封止のための光透過性材料とを具備し、前
記反射鏡は、鏡面状態のアルミ板を作成した後、凹面形
成されたものであり、前記放射部は、前記発光素子と、
前記リードの一部と、前記反射鏡とが前記光透過性材料
によって封止されるとともにモールドされているもので
ある。
【００８３】したがって、凹面状の反射鏡の反射面は鏡
面状態であり、光学的に十分に細かい表面粗度を有して
いるため、反射面での散乱が起こることもない。また、
アルミは可視領域から紫外領域にかけて高い反射率を有
しているため、凹面状の反射鏡においても高い反射率が
得られて外部放射効率が高く、配光特性等の光放射特性
の設計自由度の高いものとできる。このため、高い光度
を実現できる反射型ＬＥＤとなる。
【００８４】また、発光素子が光透過性材料によって封
止されているため、発光素子からの光出力が空気中に直
接出す場合に比べて約２倍になり、より一層光度を高く
することができる。また、発光素子が封止されているた
め湿気による劣化が防止され、信頼性の高い反射型ＬＥ
Ｄとなる。さらに、放射部は、発光素子とリードの一部
と反射鏡とが光透過性材料によって封止されるとともに
モールドされているため、封止金型の内壁面を鏡面加工
しておくことによって放射部の表面粗度も光学的レベル
となり、光学面として形成される。これによって、放射
部界面における散乱も起こることなく、反射鏡で反射さ
れた光がそのまま放射部から高い外部放射効率で放射さ
れる。
【００８５】さらに、最終工程は部材を金型にセットし
て樹脂封止するだけの工程であり、既存の生産装置を用
いることによって容易に生産でき、反射型ＬＥＤの量産
化を図ることができる。また、アルミ板をプレス加工し
て形成した反射鏡を用いたことにより、温度変化に耐性
があり、樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような
温度変化による皺の発生等によって反射鏡としての機能
を失うということがない。このため表面実装用のリフロ
ー炉対応が可能となり、表面実装部品として何ら制限な
く用いることができるので、多量に実装される反射型Ｌ
ＥＤとして適したものとなる。
【００８６】請求項３の発明にかかる反射型発光ダイオ
ードは、請求項１または請求項２の構成において、前記
反射鏡は、前記発光素子が発する光を集光反射し、集光
外部放射するものである。
【００８７】即ち、反射鏡の反射面の形状が、発光素子
が発する光を反射する際に平行光あるいはそれに近い光
ビームに集光するものであって、さらにその集光した光
を散乱させることなく集光した状態で外部放射するもの
である。請求項１または請求項２に記載の効果に加え
て、反射型ＬＥＤは、集光度を上げてもレンズ型ＬＥＤ
のように外部放射効率が低下することがなく、配光特性
に依存しない高い外部放射特性を得ることができるの
で、特に集光外部放射に適する。このように、集光され
た平行光またはそれに近い光ビームを高い外部放射効率
で外部放射できることによって、レンズ型ＬＥＤとの差
別化を図ることができ、反射型ＬＥＤとしてより有用な
ものとなる。
【００８８】さらに、アルミ板をプレス加工して形成し
た反射鏡を用いたことにより、温度変化に耐性があり、
樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化
による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うと
いうことがない。このため表面実装用のリフロー炉対応
が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いる
ことができるので、多量に実装されるＬＥＤとして適し
たものとなる。
【００８９】請求項４の発明にかかる反射型発光ダイオ
ードは、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの構成に
おいて、前記反射鏡は、その直線反射率が６５％以上で
あるものである。
【００９０】反射型構造のＬＥＤは、レンズ型ＬＥＤに
比較して約３倍の平行光を外部放射することができるの
で、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の効果
に加えて、放射部の界面での屈折を考慮しても、反射鏡
の直線反射率を６５％以上とすれば、レンズ型ＬＥＤに
対して十分優位な特性を得ることができる。このように
して、高い外部放射効率を有する実用的な反射型ＬＥＤ
が得られる。
【００９１】さらに、アルミ板をプレス加工して形成し
た反射鏡を用いたことにより、温度変化に耐性があり、
樹脂面に金属蒸着した反射鏡等におけるような温度変化
による皺の発生等によって反射鏡としての機能を失うと
いうことがない。このため表面実装用のリフロー炉対応
が可能となり、表面実装部品として何ら制限なく用いる
ことができるので、多量に実装される反射型ＬＥＤとし
て適したものとなる。
【００９２】請求項５の発明にかかる反射型発光ダイオ
ードは、請求項２乃至請求項４のいずれか１つの構成に
おいて、前記光透過性材料による封止部分の前記リード
の引き出し部は、前記リードの引き出し方向に対して略
垂直であるものである。
【００９３】これによって、請求項２乃至請求項４のい
ずれか１つに記載の効果に加えて、リードの引き出し部
の強度が高くなるので、基板実装するためにリードを下
方へ垂直に曲げる際に、封止部分から余り離さないでも
リードの引き出し部にクラックが入ったりすることがな
く、封止部分の近傍で折り曲げることができる。これに
よって、下方へ折り曲げた１対のリードの間隔を狭くで
きるので、基板実装の密度を高めることができ、多量に
実装される反射型ＬＥＤとして適したものとなる。
【００９４】請求項６の発明にかかる反射型発光ダイオ
ードは、請求項２乃至請求項５のいずれか１つの構成に
おいて、前記反射鏡の端部から前記光透過性材料による
封止部分の端部までの寸法が１．０ｍｍ未満であるもの
である。請求項２乃至請求項５のいずれか１つに記載の
効果に加えて、アルミ板をプレスした反射鏡を用いた反
射型ＬＥＤにおいては、蒸着のためのマスキングのスペ
ース等が必要ないので、光透過性材料による封止部分の
端部を反射鏡の端部に思い切って近づけることができ
る。このようにして、封止部分の端部から反射鏡の端部
までの寸法を１．０ｍｍ未満とすることによって、反射
鏡の小型化に伴って反射型ＬＥＤ全体を小型化すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の実施の形態１にかかる反射型
発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【図２】 図２は本発明の実施の形態１にかかる反射型
発光ダイオードの全体構成を示す平面図である。
【図３】 図３は本発明の実施の形態２にかかる反射型
発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【図４】 図４は本発明の実施の形態４にかかる反射型
発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【図５】 図５は本発明の実施の形態５にかかる反射型
発光ダイオードの構成を示す縦断面図である。
【図６】 図６は本発明の実施の形態５にかかる反射型
発光ダイオードの全体構成を示す平面図である。
【図７】 図７（ａ）は本発明の実施の形態６にかかる
反射型発光ダイオードの全体構成を示す平面図、（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ断面を示す縦断面図である。
【図８】 図８は従来の反射型ＬＥＤの全体構成を示す
縦断面図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１，４１ 反射
型発光ダイオード ２，１２，２２，３２，Ｒ，Ｇ，Ｂ 発光
素子 ３ａ，３ｂ，１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂ，３３
ａ，３３ｂ，４２，４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂ リード ５，１５，２５，３５，４５ 反射
鏡 ６，１７，２６，３６，４６ 光透
過性材料 ６ａ，１７ａ，２７，３６ａ，４６ａ 放射
部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関冨 勇治 愛知県大府市北崎町井田27番地１ 株式会 社松尾製作所内 Ｆターム(参考） 4M109 AA01 BA01 CA02 CA21 DA07 EA03 EC11 EE12 EE13 EE20 GA01 5F041 AA05 AA12 AA47 CA77 DA07 DA13 DA17 DA44 DA55 DB09 EE23

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発光素子と、リードと、前記発光素子の
    発光面側に対向した凹面状の反射鏡と、前記発光素子の
    背面側の放射部とを具備し、 前記反射鏡は、鏡面状態のアルミ板を作成した後、凹面
    形成されたものであることを特徴とする反射型発光ダイ
    オード。
  2. 【請求項２】 発光素子と、リードと、前記発光素子の
    発光面側に対向した凹面状の反射鏡と、前記発光素子の
    背面側の放射部と、封止のための光透過性材料とを具備
    し、 前記反射鏡は、鏡面状態のアルミ板を作成した後、凹面
    形成されたものであり、 前記放射部は、前記発光素子と、前記リードの一部と、
    前記反射鏡とが前記光透過性材料によって封止されると
    ともにモールドされていることを特徴とする反射型発光
    ダイオード。
  3. 【請求項３】 前記反射鏡は、前記発光素子が発する光
    を集光反射し、集光外部放射することを特徴とする請求
    項１または請求項２に記載の反射型発光ダイオード。
  4. 【請求項４】 前記反射鏡は、その直線反射率が６５％
    以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のい
    ずれか１つに記載の反射型発光ダイオード。
  5. 【請求項５】 前記光透過性材料による封止部分の前記
    リードの引き出し部は、前記リードの引き出し方向に対
    して略垂直であることを特徴とする請求項２乃至請求項
    ４のいずれか１つに記載の反射型発光ダイオード。
  6. 【請求項６】 前記反射鏡の端部から前記光透過性材料
    による封止部分の端部までの寸法が１．０ｍｍ未満であ
    ることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１
    つに記載の反射型発光ダイオード。
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