JPH03179787A - 発光ダイオード - Google Patents

発光ダイオード

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JPH03179787A
JPH03179787A JP1318165A JP31816589A JPH03179787A JP H03179787 A JPH03179787 A JP H03179787A JP 1318165 A JP1318165 A JP 1318165A JP 31816589 A JP31816589 A JP 31816589A JP H03179787 A JPH03179787 A JP H03179787A
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JP
Japan
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light emitting
emitting diode
light
emitted
face
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JP1318165A
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English (en)
Inventor
Masaharu Shindo
進藤 雅春
Junichi Yoshitake
吉武 順一
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Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Original Assignee
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
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  • Computer Hardware Design (AREA)
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  • Power Engineering (AREA)
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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〕 本発明は発光ダイオードに係り、特に、赤外領域の発光
ダイオードに関するものである。
〔従来の技術〕
従魚 一部の発光ダイオード、特に赤外領域の発光ダイ
オードにおいて1九 発光ダイオードチップより放射さ
れた光束を効率よく、フォトダイオード、フォトトラン
ジスタ等の受光素子を有する受光器に接続するため、レ
ンズキャンと呼ばれるパッケージを用い、光束を絞るよ
うにしている。
しかしながら、上記の装置にょれ1!、レンズ部を形成
する際に、円筒状ガラスを加熱溶融によって接着後形状
出しを行っているため、レンズ部の外形寸法にばらつき
が大きく、焦点距離等の変動を生じ易いものでありら 一方、上記レンズキャンと呼ばれるパッケージを用いた
装置の問題点を解決する目的で、例え1!、特開昭62
−139367号公報では、プラスチックにより形成さ
れたレンズ部を有する発光ダイオードが提案されている
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記の提案では、レンズ部の入射面を発
光ダイオードチップを点光源とみな獣曲率中心とする球
面形状とし 該レンズ部の射出面を楕円面または放物面
としているため、光軸上の発光点に対しては、良好な平
行光束が得られるものの、発光ダイオードチップが2次
元における有限な大きさを有するため、軸外の発光点に
対しては、必ずしも効果的な解決法にはなり得ない。
〔課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番λ 以下のよう
な手段をとっ九 本発明は、レンズ部付き外囲器内に発光ダイオードチッ
プを有する発光ダイオードにおいて、前記発光ダイオー
ドチップは2次元の発光面を有し、前記レンズ部の入射
面と射出面と1気 前記2次元発光面から出た光が入射
面を経て射出面から出る際、平行光束を射出する関係に
形成しムここで、前記入射面(転 (X  A) 2+Y2=1/c、2     (1)
但し C1:  曲率(mm”) A9曲車中心のX座標 で表される形状で形成さ札 前記射出面取 但し C2: 中心曲率(m m −’ ) K :円錐定数、 E :定数 に≠−1のとき に*0 K=−1のとき E=B ここで、Bは楕円の中心のX圧機 また1も 放物面の頂点のX座標 で表される形状で形成される力l その際、入射面、射
出面の形状を選択するにあたり、前記発光点が光軸上の
場合と、光軸外の場合について光線追跡を行い、最終的
な射出角カー 平均的に平行光になるようにする。
〔作用〕
本発明で14  発光ダイオードチップは点光源ではな
く、2次元の発光面を有することを、前提として、レン
ズ部の設計を行ったものであり、より理想的な平行光を
射出面がら得ることができる。
〔実施例〕
第1図は、本発明にかかる発光ダイオードの断面図であ
る。この図に示されるよう&へ 発光ダイオードチップ
1を円板状のステム2上にダイボンディングし 金線3
により外部電極4にワイヤーボンディングしである。
一方、レンズ部6及び胴部7が一体成形されたプラスチ
ック製外囲器5を用意する。これは、レンズ部6の周囲
に円筒状胴部7を垂下させた形状である。
ここで、発光ダイオードチップ1が搭載されたステム2
を、前記胴部7の下端に取り付ける。この際、外部電極
4に通電し、発光ダイオードを発光させ、射出光が平行
光束になるように位置合わせする。
このように構成することにより、プラスチックレンズ部
6を通過した光束は、平行であるため効率の高い光源と
して利用できる。
また、外囲器5を構成するレンズ部6と胴部7はプラス
チックにより一体成形されるため、従来のレンズキャン
に比べその製造が容易であり、しかもステム2との組立
調整が簡単に行える。
一方、本実施例の発光ダイオードのレンズ部6の形状に
ついて、第2図を参照しながら説明する。
レンズ部6の入射面6aと射出面6bとは、前記2次元
発光面である発光ダイオードチップ1から出た光が入射
面6aを経て射出面6bがら出る際、平行光束を射出す
る関係に設計し九 本実施例において(九 既存の発光ダイオードとの寸法
差をできる限り小さくするため&;D、=2. 0mm
  (発光ダイオードチップとレンズ部入射面6aの距
離) D 2 = 2. 8 m m  (し:/ ス部(1
) 厚ミ)と 1− また、 N、=1.53(レンズ材料の屈折率)N2=1   
 (空気中の屈折率) という条件で設計し九 また、入射面6aは次の(1) 面形状とした (X−A)2+Y2=l/C12 但し C1:  曲率(mm−1) A: 曲率中心のX座標 一方、射出面6bは次の(2) 円形状または放物面形状とし氾 式で示される球 (1) 式で示される楕 但し C2: 中心曲率(m m引) K :円錐定数、K≠O E :定数 に≠−1のとき に=−1のとき E=B ここで、Bは楕円の中心のX座凍 また1転 放物面の頂点のX座標 以上において、入射面6 al  射出面6bは各々屈
折力を有し 入射面6aにおける入射角θ、と射出角θ
、。の関係は、 N25inθI+ ””NI 91 nθ、。
また、射出面6bにおける入射角θ2.と射出角θ2゜
の関係1丸 N、sinθ、=N2sinθ2゜ と表される(スネルの法則)。
従って、このスネルの法則を満たす関係志 および各光
線とレンズ部6の交点との関係式により、光線追跡を行
うことにより、最終的な射出光線の角度aが求められる
。この角度aは光軸と光線がなす角である。
ところで、発光ダイオードチップ1142次元の有限な
大きさを有するため、実際の発光部14光軸上の一点の
みではなく、軸外にまで広がっている。このことを第3
図を参照しながら説明する。
発光ダイオードチップlは、光軸外にまで広がる2次元
の有限な大きさを有している。従って光軸上の点Aから
射出される光線と、光軸外の点Bから射出される光線は
、レンズ部6の入射面6aの同一点Cに入射しても、各
々の入射角θ。1とθIllが異なるため、射出光のレ
ンズ部6の射出面6b上の位置A′B’ および射出角
θ、。、θ8゜が異なる。このとき、最終的な射出光線
の角度α9、aB も変化する。
従って、該レンズ部6の形状を決定するにあたってIL
  発光ダイオードチップlの大きさを勘案し 発光点
が光軸上の場合と、光軸外の場合について考慮した光線
追跡を行い、最終的な射出角が、平均的に平行光になる
ようにしら この場合、平均的と示した意味は 必ずし
も算術平均という意味には限定されず、発光点の位置に
より、重み付けがなされても良い。
決定された該レンズ部6の形状+4  入射面6aの曲
率が c、=0. 1 (mm−+) であり、射出面6bの中心曲率が c2=0. 515 (mm−1) 円錐定数か に=−0,45 である。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の主旨に基づいて種々の変更が可能であり、これら
を本発明の範囲から除外するものではない。
〔発明の効果〕
本発明によれ(fl  発光ダイオードチップが点光源
ではなく2次元の大きさを有していることを前提として
、レンズ部の射出面から射出される光が平行となるよう
に設計したため、光軸上の発光点はもちろム 発光ダイ
オードチップ全体の発光点にわたり、レンズ部を通過し
た光束は、収束または発散することなく、平行に射出す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる発光ダイオードの断面は 第2
図は本発明にかかる発光ダイオードの一部をなすレンズ
部の説明は 第3図は発光ダイオードチップの発光点の
違いにより光線追跡結果が異なることを示す模式図であ
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レンズ部付き外囲器内に発光ダイオードチップを
    有する発光ダイオードにおいて、前記発光ダイオードチ
    ップは2次元の発光面を有し、前記レンズ部の入射面と
    射出面とは、前記2次元発光面から出た光が入射面を経
    て射出面から出る際、平行光束を射出する関係に形成し
    てあることを特徴とする発光ダイオード。
  2. (2)前記入射面が (X−A)^2+Y^2=1/(c_1^2)(1)但
    しc_1:曲率(mm^−^1) A:曲率中心のX座標 で表される形状で、 前記射出面が X={c_2^2Y^2}/{1+√〔1−(K+1)
    c_2^2Y^2〕}+E(2)但しc_2:中心曲率
    (mm^−^1) K:円錐定数K≠0 E:定数 K≠−1のとき E=B−1/{(K+1)c_2} K=−1のとき E=B ここで、Bは楕円の中心のX座標 または、放物面の頂点のX座標 で表される形状である請求項1項記載の発光ダイオード
  3. (3)前記入射面の曲率c_1が0.1(mm^−^1
    )であり、前記射出面の中心曲率c_2が0.515(
    mm^−^1)、及び、前記射出面の円錐定数Kが−0
    .45である請求項2項記載の発光ダイオード。
JP1318165A 1989-12-07 1989-12-07 発光ダイオード Pending JPH03179787A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5428227A (en) * 1993-03-17 1995-06-27 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor light emitting element
US5841177A (en) * 1993-06-25 1998-11-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Multicolor light emitting device
JP2006060254A (ja) * 2005-10-31 2006-03-02 Nichia Chem Ind Ltd 発光ダイオード
JP5338900B2 (ja) * 2009-03-30 2013-11-13 株式会社オートネットワーク技術研究所 光通信モジュール及び光通信モジュールの製造方法

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