JPH11177130A - Ｌｅｄランプ - Google Patents

Ｌｅｄランプ

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JPH11177130A
JPH11177130A JP34596597A JP34596597A JPH11177130A JP H11177130 A JPH11177130 A JP H11177130A JP 34596597 A JP34596597 A JP 34596597A JP 34596597 A JP34596597 A JP 34596597A JP H11177130 A JPH11177130 A JP H11177130A
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JP
Japan
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light emitting
emitting element
led
reflection
led lamp
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Hidekazu Toda
秀和 戸田
Shinji Isokawa
慎二 磯川
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＥＤ発光素子から放出された光を真上方向
に反射させることによって、ＬＥＤランプの発光効率を
高くする。 【解決手段】 ＬＥＤランプ１０は、反射皿４が形成さ
れた第１のリード３と、第２のリード６とを有してい
る。反射皿４は反射パラボラ５を有し、反射パラボラ５
の底面は凹曲面状になっている。反射パラボラ５には低
融点ガラス２が組み込まれ、低融点ガラス２のフラット
面にはＬＥＤ発光素子１がボンディングされている。Ｌ
ＥＤ発光素子１から放出された光７は、低融点ガラス２
を透過し、反射パラボラ５の底面に到達する。反射パラ
ボラ５の底面が凹曲面状なので、光７は真上方向に反射
し、エポキシ樹脂１１を一方向に無駄なく透過して空気
中に放出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、計測機器やＯＡ
機器の機能表示等に使用され、ＬＥＤ式表示装置の構成
要素にもなるＬＥＤランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＬＥＤランプは、計測機器、ＯＡ機器を
初めとする各種機器のＯＮ／ＯＦＦ表示や機能表示に用
いられたり、ＬＥＤドットマトリックス表示装置の基板
上に配列されている。
【０００３】ＬＥＤランプ３０は、図５に示されるよう
に、下端部がそれぞれ基板（図示略）にハンダ付けされ
る第１のリード３と、第２のリード６とを備えており、
リード３の先端には反射皿４が形成されている。反射皿
４の底面部は丸みがなくフラットになっており、そのフ
ラット面にＬＥＤ発光素子１がボンディングされてい
る。反射皿４の周辺は、透明な封止用樹脂１１で封止さ
れている。ＬＥＤ発光素子１から放出された光７は、封
止用樹脂１１を透過してから空気中に放出されることに
なる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】光７は、ＬＥＤ発光素
子１内部の発光点Ｐから放出される。ＬＥＤ発光素子１
が青色発光素子のように透明基板（サファイア基板）を
含むものである場合、発光点Ｐから下方向に放出され光
７は、サファイア基板２１（図２参照）を透過して反射
皿４の底面部に達してしまう。光７は、反射皿４の底面
部や側壁面で多方向に反射してから封止用樹脂１１を透
過するので、発光点Ｐから真上方向に放出される光の量
が少なくなる。このため反射皿４のフラット面にＬＥＤ
発光素子１がボンディングされているＬＥＤランプ３０
は、発光効率が高いものとはいえなかった。発光効率を
高めるには、光７を一方向（発光点Ｐの真上方向）に無
駄なく反射させる必要がある。
【０００５】本願発明は、このような事情のもとで考え
出されたものであって、ＬＥＤ発光素子から放出された
光を真上方向に反射させることによって、ＬＥＤランプ
の発光効率を高くすることをその課題としている。
【０００６】
【発明の開示】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。
【０００７】すなわち、本願発明は、先端に反射皿が形
成されたリードを有し、上記反射皿内にＬＥＤ発光素子
が搭載されるＬＥＤランプにおいて、上記反射皿は、底
面が凹曲面状の反射パラボラを有し、上記反射パラボラ
の底面にフラット面を持つ透明素材が組み込まれ、上記
透明素材のフラット面にＬＥＤ発光素子が配置されてい
ることを特徴としている。
【０００８】本願発明では、反射皿は、底面が凹曲面状
である反射パラボラを有している。上記反射パラボラに
は、ＬＥＤ発光素子の台座となる透明素材が組み込まれ
ている。ＬＥＤ発光素子から放出されて透明素材を透過
した光は、反射パラボラの凹曲面によって真上方向に反
射されることになる。真上方向に反射された光は、封止
用樹脂を無駄なく透過して、空気中に放出される。従っ
て、底面が凹曲面状の反射パラボラを有する本願発明の
ＬＥＤランプは、ＬＥＤ発光素子が反射皿のフラット面
にボンディングされている従来のＬＥＤランプよりも発
光効率が優れたものとなる。
【０００９】上記透明素材の屈折率は、２〜３であるこ
とが好ましい。ＬＥＤ発光素子の屈折率（ｎL ）が４前
後であるので、透明素材の屈折率に対するｎL の比率が
比較的１に近いものとなり、ＬＥＤ発光素子内におい
て、透明素材とＬＥＤ発光素子との境界における全反射
臨界角が比較的大きいものとなる。上記全反射臨界角が
大きいと、ＬＥＤ発光素子から透明素材を透過して反射
パラボラの凹曲面状の底面に達する光の量が多くなる。
反射パラボラの凹曲面によって光が真上方向に反射する
ので、ＬＥＤランプの発光効率が向上する。
【００１０】上記透明素材は、低融点ガラスであること
が望まれる。低融点ガラスは、光を透過させることがで
き、屈折率が２〜３である。このため低融点ガラスとＬ
ＥＤ発光素子との境界で全反射する光が少なくなり、低
融点ガラスを透過して反射パラボラの凹曲面に達する光
の量が多くなる。また、低融点ガラスの融点が４００℃
前後と低いので、低融点ガラスの熱処理によってＬＥＤ
発光素子の品質やリードの品質が低下することがない。
低融点ガラスの種類は特に限定されることはないが、屈
折率や融点を考慮すると、鉛ガラスが本願発明に適して
いる。
【００１１】本願発明のさらに好ましい実施形態とし
て、上記反射パラボラは、表面に金属メッキを有する構
成としている。リードの反射率が低い場合には、反射率
の高い金属メッキを反射パラボラの表面に形成し、上記
金属メッキで光を真上方向に反射させることで、ＬＥＤ
ランプの発光効率を高めることができる。
【００１２】上記金属メッキは、Ａｇメッキであること
が望ましい。Ａｇメッキは、反射率が高く光を吸収する
ことがない。反射パラボラの底面に形成されたＡｇメッ
キは、ＬＥＤ発光素子から放出されて低融点ガラスを透
過した光を真上方向に反射させる。
【００１３】本願発明の実施形態として、上記ＬＥＤ発
光素子は、上記透明素材のフラット面の中心に配置され
ていることが好ましい。ＬＥＤ発光素子がフラット面の
中心に配置されていると、ＬＥＤ発光素子から放出され
た光が、反射パラボラの底面の中心付近に到達しやすく
なる。光が底面の中心付近に集まることによって、真上
方向に反射する光が多くなり、ＬＥＤランプの発光効率
が向上する。
【００１４】このように、本願発明に係るＬＥＤランプ
は、凹曲面状の底面を有する反射パラボラを反射皿に設
けることによって、ＬＥＤ発光素子から下方向に放出さ
れた光を真上方向に反射させるものである。光が一方向
（真上）に反射することによって、ＬＥＤランプの発光
効率は向上する。本願発明では、ＬＥＤ発光素子の屈折
率に比較的近い屈折率を持つ低融点ガラスを透明素材と
したり、ＬＥＤ発光素子を透明素材のフラット面の中心
にボンディングしたりして、真上方向に反射する光を多
くしている。これによって、ＬＥＤランプの発光効率が
より高くなる。リードの反射率が低い場合には、Ａｇメ
ッキを施すことで反射率のさらなる向上が図れる。
【００１５】上記手段をとることによって、ＬＥＤラン
プの発光効率は高くなる。発光効率の高くなったＬＥＤ
ランプを構成要件とする計測機器、ＯＡ機器やＬＥＤド
ットマトリックス表示装置によって表示される文字等
は、従来のＬＥＤランプで表示される文字よりも見やす
いものとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照して説明する。
【００１７】図１は、本願発明に係るＬＥＤランプ１０
の一実施例を示す要部断面図である。同図に示されるよ
うに、ＬＥＤランプ１０は、先端部に反射皿４が形成さ
れた第１のリード３と、第２のリード６とを有してい
る。反射皿４は反射パラボラ５を有し、この反射パラボ
ラ５は底面が球面等の凹曲面状になっている。反射パラ
ボラ５には屈折率２〜３の低融点ガラス２が組み込まれ
ており、低融点ガラス２のフラット面の中心部にはＬＥ
Ｄ発光素子１がボンディングされている。ボンディング
されたＬＥＤ発光素子１は、反射パラボラ５の底面の中
心の真上に位置することになる。ＬＥＤ発光素子１は青
色発光素子であり、ワイヤＷによって第１のリード３お
よび第２のリード６にボンディングされている。第１の
リード３、第２のリード６およびワイヤＷは、透明性の
エポキシ樹脂１１で封止されている。
【００１８】上記実施例におけるＬＥＤ発光素子１は、
青色発光素子として構成されたものである。図２は、Ｌ
ＥＤ発光素子１の一例を示す縦断面図である。同図に示
されるように、絶縁基板であるサファイア基板２１の表
面にはバッファ層２２が形成されており、バッファ層２
２の上にはｎ型半導体層２３、発光層２４、ｐ型半導体
層２５からなる積層部３０が形成されている。ｎ型半導
体層２３の表面にワイヤボンディング用の電極２８が設
けられ、ｐ型半導体層２５の表面にもワイヤボンディン
グ用の電極２７が設けられている。このＬＥＤ発光素子
１は、有機金属化合物気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ
法）によってサファイア基板２１の上に各層を形成する
ことによって得られる。
【００１９】青色発光素子として構成されるＬＥＤ発光
素子１は、図３に示されるようなＭＩＳ構造でもよい。
同図に示されるように、サファイア基板３１にはバッフ
ァ層３２が形成されており、バッファ層３２の上には、
順に高キャリア濃度ｎ+ 層３３と低キャリア濃度ｎ層３
４が形成されており、更に低キャリア濃度ｎ層３４の上
にはｉ層３５が形成されている。そして、ｉ層３５に接
続する電極３７と、高キャリア濃度ｎ+ 層３３に接続す
る電極３８が形成されている。ＭＩＳ構造のＬＥＤ発光
素子１も、ＭＯＣＶＤ法によって得られる。
【００２０】ＬＥＤランプ１０における光の挙動を、図
１によって説明する。ＬＥＤ発光素子１内部の発光点Ｐ
から上向きに放出された光７は、封止用樹脂であるエポ
キシ樹脂１１を介して空気中に放出される。発光点Ｐか
ら下方向に放出された光７は、低融点ガラス２に入射し
ようとする。低融点ガラス２の屈折率（ｎG ）は２〜３
であり、ＬＥＤ発光素子１の屈折率（ｎL ≒４）に比較
的近い値である。ｎGがｎL に近いと、ＬＥＤ発光素子
１内において、低融点ガラスとＬＥＤ発光素子との境界
における全反射臨界角が比較的大きくなり、ＬＥＤ発光
素子１の表面で全反射して素子内部に戻される光が少な
くなる。ＬＥＤ発光素子１から放出されて低融点ガラス
２を透過した光７は、反射パラボラ５の底面の中心部付
近に到達する。反射パラボラ５の底面が凹曲面状なの
で、底面に達した光７は、真上方向に反射する。真上方
向に反射した光７は、エポキシ樹脂１１を一方向に無駄
なく透過し、空気中に放出される。光７が一方向に反射
することによって、ＬＥＤランプ１０は、発光効率に優
れたものとなる。
【００２１】ＬＥＤランプ１０の製造工程の一例を以下
に示す。第１のリード３、第２のリード６が連結された
リードフレーム（図示略）に対して、第１のリード３の
先端に加圧成形を施し、反射パラボラ５を有する反射皿
４を形成する。反射パラボラ５の底面に液状の低融点ガ
ラス２を流し込み、低融点ガラス２が固まってからＬＥ
Ｄ発光素子１を低融点ガラス２のフラット面にボンディ
ングする。ＬＥＤ発光素子１と第１のリード３および第
２のリード６とをワイヤＷによってボンディングした
後、鋳型法（キャスティングモールド法）により、上記
反射皿４の周辺部分にエポキシ樹脂１１を形成する。か
くして図１に示されるＬＥＤランプ１０が製造される。
【００２２】上記製造工程では、液状の低融点ガラス２
を反射パラボラ５の底面に流し込んでから固めている
が、予め低融点ガラス２を反射パラボラ５の底面に合う
形状に成形しておいてから、組み込んでも差し支えな
い。
【００２３】低融点ガラス２としては、鉛ガラスが多く
用いられる。鉛ガラスは、屈折率が２〜３なので、ＬＥ
Ｄ発光素子１の表面で全反射して素子内部に戻る光を少
なくすることができる。また、鉛ガラスの融点は４００
℃前後であり他のガラスよりも低いので、熱処理を施し
て鉛ガラスを固めたり溶かしたりする場合でも、ＬＥＤ
発光素子１の品質やリード３，６の品質が変化すること
がない。
【００２４】図４は、本願発明に係るＬＥＤランプ２０
の別の実施例を示す要部断面図である。このＬＥＤラン
プ２０の基本的な構造は、図１に示されるＬＥＤランプ
１０と同じであるが、反射パラボラ５の表面にＡｇメッ
キ９が施されている。このＡｇメッキ９は光の反射層に
なり、リード３の反射率が低い場合に有効である。
【００２５】上記実施形態ではＡｇメッキ９を反射層と
しているが、反射層は蒸着によって形成されたＡｇ薄膜
でもよい。尚、反射層を形成する金属はＡｇに限らず、
反射率が高ければ他の金属でもよい。
【００２６】このＬＥＤランプ２０は、Ａｇメッキ９に
よって光７を真上方向に反射させるものである。リード
３の反射率が低くても、Ａｇメッキ９によって光が真上
方向に反射するので、ＬＥＤランプ２０の発光効率は高
くなる。
【００２７】ＬＥＤランプ２０の製造工程の一例を以下
に示す。このＬＥＤランプ２０の基本的な製造工程は、
図１に示されるＬＥＤランプ１０の製造工程と同じであ
る。反射パラボラ５の底面に液状の低融点ガラス２を流
し込む前に、反射パラボラ５の表面にＡｇメッキ９を形
成しておく。その後の製造工程は、図１に示されるＬＥ
Ｄランプ１０の製造工程と同様である。
【００２８】以上、本願発明に係るＬＥＤランプの一実
施例を説明したが、本願発明は、これらに限定されず、
下記のように種々変形することが可能である。
【００２９】ＬＥＤランプ１０，２０では、図１や図４
に示されるように、反射皿４に形成される反射パラボラ
５の底面を球面状にしているが、本願発明はこのような
ものに限定されることはない。ＬＥＤ発光素子１から放
出された光７が真上方向に反射すればＬＥＤランプ１
０，２０の発光効率が向上するので、反射パラボラ５の
底面は他の形状であってもよい。
【００３０】上記実施形態におけるＬＥＤ発光素子１は
青色発光素子であるが、本願発明は、ＬＥＤ発光素子１
が赤色発光素子や緑色発光素子であるものにも適用可能
である。従って、バッファ層、ｎ型半導体層、発光層、
ｐ型半導体層等の各部の具体的な材質は限定されること
はなく、各部の具体的な構成は種々に設計変更が可能で
ある。
【００３１】上記実施形態では、低融点ガラス２にボン
ディングされるＬＥＤ発光素子１は一つであるが、本願
発明は低融点ガラス２に複数のＬＥＤ発光素子１がボン
ディングされるようなものにも適用できる。
【００３２】また、上記実施形態においては、第１のリ
ード３と第２のリード６の数はそれぞれ一つずつである
が、本願発明はリードの数には限定されることはない。
第２のリード６が二つ以上ある場合にも、本願発明を適
用することができる。
【００３３】上記実施形態では、透明素材として低融点
ガラス２を用いているが、屈折率２〜３の透明素材であ
れば、透明性の合成樹脂でもよい。ＬＥＤ発光素子１の
屈折率が４前後であるので、屈折率２〜３の透明素材を
用いれば、ＬＥＤ発光素子の表面で全反射して素子内に
戻る光が少なくなり、ＬＥＤ発光素子１から透明素材を
透過して反射パラボラの底面に達する光の量を多くする
ことができる。
【００３４】以上、本願発明に係るＬＥＤランプの一実
施例を説明したが、本願発明は、これらに限定されず、
特許請求の範囲に含まれる範囲内で様々な変形を施すこ
とも可能であり、その中には各構成要素を均等物で置換
したものも含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るＬＥＤランプの一実施例を示す
要部断面図である。
【図２】ＬＥＤ発光素子の一例を示す拡大断面図であ
る。
【図３】ＬＥＤ発光素子の他の一例を示す拡大断面図で
ある。
【図４】本願発明に係るＬＥＤランプの他の実施例を示
す要部断面図である。
【図５】従来のＬＥＤランプの一例を示す要部断面図で
ある。
【符号の説明】
１ ＬＥＤ発光素子 ２ 低融点ガラス ３ 第１のリード ４ 反射皿 ５ 反射パラボラ ６ 第２のリード ７ 光 ９ Ａｇメッキ １１ エポキシ樹脂 １０ ＬＥＤランプ Ｗ ワイヤ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 先端に反射皿が形成されたリードを有
    し、上記反射皿内にＬＥＤ発光素子が搭載されるＬＥＤ
    ランプにおいて、 上記反射皿は、底面が凹曲面状の反射パラボラを有し、 上記反射パラボラの底面にフラット面を持つ透明素材が
    組み込まれ、 上記透明素材のフラット面にＬＥＤ発光素子が配置され
    ていることを特徴とする、ＬＥＤランプ。
  2. 【請求項２】 上記透明素材の屈折率は、２〜３である
    ことを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤランプ。
  3. 【請求項３】 上記透明素材は、低融点ガラスであるこ
    とを特徴とする、請求項１または２記載のＬＥＤラン
    プ。
  4. 【請求項４】 上記反射パラボラは、表面に金属メッキ
    を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに
    記載のＬＥＤランプ。
  5. 【請求項５】 上記金属メッキは、Ａｇメッキであるこ
    とを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥ
    Ｄランプ。
  6. 【請求項６】 上記ＬＥＤ発光素子は、上記透明素材の
    フラット面の中心に配置されていることを特徴とする、
    請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤランプ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005191138A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Kyocera Corp 発光装置
JP2012114142A (ja) * 2010-11-22 2012-06-14 Panasonic Corp Ｌｅｄ発光装置

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