JPH02280388A - 発光ダイオード - 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、高放射エネルギー密度の放射ができる発光ダ
イオードに関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、発光ダイオ−じの発光素子が発する光を有効
に前面方向に放射するため、種々の構造の発光ダイオー
ドが案出されている。

第５図は従来の発光ダイオードの概略断面図であり、第
６図はその発光素子が発する光の光路を示す図である。

第５図及び第６図において５１は発光素子、５２・５３
はリードフレーム、５４はワイヤ、５５は光透過性材ｒ
ｌ、５５ａは凹面状反射面、５５ｂは放射面である０発
光素子５１は一方のリードフレーム５２上にマウントさ
れ、他方のリードフレーム５３とはワイヤ５４によって
電気的に接続されている。そして、これらは光ＪｍＪＱ
性材料５５により、モールドされると共に、発光素子５
１の発光面側には発光面と対向して凹面状反射面５５ａ
が形成され、一方発光素子５１の背面側には発光素子５
１が発した光を外部に放射する放射面５５ｂが形成され
ている。尚、光透過性材料５５の下端面は発光素７−５
１を焦点とする回転放物面状に形成され、この下端面に
金属蒸着又は鍍金処理等を施すことにより凹面状反射面
が形成されている。

上記のように構成された発光ダイオードにおいて、発光
素子５１が発する光は第６図の矢印で示すような光路を
たどる。すなわち、発光素子５１が発する略全光束は凹
面状反射面５５ａに放射され、放射された光は凹面状反
射面５５ａによって凹面状反射面５５Ｈの中心軸に対し
てＴ行な光として反射され、この反射光は放射面５５ｂ
から外部に放射される。したがって、発光素子５１が発
する光を有効に前面方向に放射することができる。

（Ｒ，明が解決しようとする！！題〕 ところで、従来の発光グイ；ｔ−ドでは、放射面５５ｂ
の放射面積を小さ（したときには、凹面状反射面５５１
の形状も小さくしなければならず、このため発光素子５
１やリードフレーム５２・５３の影によって生ずる影♂
が無視できなくなる。

このように、従来の発光ダイオードでは、放射面５５ｂ
の形状を小さくすると、発光素子５１が発する光の前面
方向への放射効率が悪くなるという欠点があった。

また、従来の発光ダイオードでは、凹面状反則面５５ａ
の形状を小さくすると、発光素子５１の大きさを無視す
ることができなくなり、発光素子５１を点光源とみなす
ことができなくなる。このため、従来の発光ダイオード
では、放射面５５ｂの形状を小さくすると、凹面状反射
面５５ａが発光素子５１の発する光を効率よく制御する
ことができ゛な（なるという欠点があった。

本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、放射
面の放射面積を小さくし、しかもその小面積の放射面か
ら高放射エネルギーの光を効率よく外部に放射すること
ができる発光ダイオードを提供することを目的とするも
のである。

（！！１４ｆｌを解決するための手段〕上記の目的を達
成するための本発明は、発光素子と、該発光素子に電力
を供給するリード部と、前記発光素子の発光面に対向し
て設けられ前記発光素子が発した光を反射し収束する凹
面状反射面と、前記発光素子の背面側に設けられｍｌｌ
光発光素子発した光を外部に放射する放射面であって前
記凹面状反射面よりも形状の小さい放射面とを具備し、
前記発光素子が発する光を前記凹面状反射面で反射し収
束した後に、眩光を前記放射面から外部に放射するよう
に構成したものである。

また、前記凹面状反射面は楕円面状に形成され、ｍｌｌ
光発光素子該凹面状反射面の略焦点に配置されているこ
とが好ましい。

また、０；１記放射面は凸レンズ状又は凹レンズ状に形
成され、且つ該放射面の焦点が前記凹面状反射面の他方
の焦点に配置されていることが好ましい。

また、前記凹面状反射面と１）り記数射面との間の中空
部は光透過性材料で埋められていることが好ましい。

〔作用〕

本発明は前記の構成によ吟、発光素子の発光面側には発
光素子が発した光を反射し収束する凹面状反射面が、ま
た発光素子の背面側には発光素子が発した光を外部に放
射する放射面Ｊ貞の小さい放射面が形成されているので
、リード部から発光素子に電力を供給し、発光素子が発
光すると、発光した光は前記凹面状反射面で反射し収束
された後、前記放射面から外部に放ｎ１される。このよ
うに、発光素子が発した光を一度凹面状反射面によって
反射し収束した後、外部に放射するので、放射面の形状
が小さくても発光素子やリード部の影による放射効率の
低下を防止することができる。また、放射面の形状は小
さくても、凹面状反射面は発光素子を点光源とみなすこ
とができるように大きく形成することができるので、発
光素子が発した光を放射面積の小さい放射面から効率よ
く外部に放射することができる。

また、前記凹面状反射面を楕円面状に形成し、前記発光
索子を該凹面状反射面の略焦点に配置することにより、
発光索子が発する光を効率よく他方の焦点に収束するよ
うに反射して外部に放射することができる。

また、前記放射面を凸レンズ状又は凹レンズ状に形成し
、且つ該放射面の焦点を楕円面状に形成された前記凹面
状反射面の他方の焦点に配置することにより、発光素子
が発した光は前記凹面状反射面によって反射面の焦点に
集光するように反射され、更に反射面によって平行光と
して外部に放射される。

更に、前記凹面状反射面と１）；１記放射而との１ｍの
１１空部を光透過性材＃１で埋めることにより、発光素
子から放射面までの光路は光透過性材料で埋められ、空
気ばか介在しないので、界面反射による光損失の減少を
図ると共に、振動や衝繋から発光素子等を保護すること
ができる。

〔実施例〕

以下に本発明の第１の実施例を第１図又は第２図を参照
にして説明する。第１図は本発明の第１の実施例である
発光ダイオードの概略断面図、第２図はぞの発光素子が
発する光の光路を示す図である。第１図及び第２図にお
いて１は発光素ｒ−１２・３はリードフレーム、４はワ
イヤ、５は光透過性材料、５ａは凹面状反射面、５ｂは
放射面である。

発光素７−１は一方のリードフレーム２にマウントされ
、ワイヤ４により他方のリードフレーム３と電気的に接
続されている。また、発光素子ｌとリードフレーム２・
３の先端部とワイヤ４とは硝子やエポキシ樹脂等の光透
過性材料５によりモールドされている。光透過性材料５
の下端面は、発光素子１の発光面と対向し、且つ発光素
子１を焦点とする回転１ａ円面状に形成され、その下端
面には、鍍金又は金属蒸着等による鏡面加工により、凹
面状反射面５ａが形成されている０発光素子１の背面側
に位置する光透過１生材料５の上端面は、発光素子が発
した光を外部に放射する放射面５ｂであり、また放射面
５ｂは回転楕円状に形成された凹面状反射面５ａの中心
軸上に、凹面状反射面５ａの他方の焦点をその焦点とす
る凸レンズ状に形成されている。尚、凹面状反射面５ａ
を金属鍍金した場合には、金属鍍金により２本のリード
フレーム２・３間が短縮されるのを防止するために、リ
ードフレーム２・３には［を施す必要がある。

上記の構成によれば、リードフレーム２・３により発光
素子１に電力が供給され、発光索子ｌが発光する。発光
索子ｌが発した光は第２図の矢印で示すような光路をた
どる。すなわち、発光素子１が発した略全での光は発光
素子−１の発光面側に対向し°ζ設けられた凹面状反！
ＩＨｍ５ａにより反射される。ここで、本実施例の凹面
状反射面５ａは回転楕円面状に形成され、発光素子は凹
面状反射面５ａの一方の焦点に配置されているので、発
光素子ｌが発した光は凹面状反射面５ａで反射され、他
方の焦点に集光する。また、本実施例の放射面５ｂは凹
面状反射ｌ１ｆｉ５ａの他方の焦点をその焦点とする凸
レンズ状に形成されているので、集光された光は凸レン
ズ状の放射面５ｂにより、その放射面の中心軸に対して
・１′行な光とされて外部に放射される。

上記の実施例によれば、発光素子１が発した光を凹面状
反射面５．１１によって反射して略−・点に集光した後
、放射面５ｂによって平行光として外部に放射するので
、放射面５ｂの面積が小さくても発光素子ｌやリードフ
レーム２・３の影による放射効率の低下を防止すること
ができる。

また、上記の実施例によれば、放射面５ｂの形状は小さ
く°ζも、凹面状反射面５ａは発光索子ｌを点光源とみ
なすことができる程度に大きく形成することができるの
で、発光索子１が発した光を効率よく反射・収束して外
部に放射することができる。

更に、上記の実施例によれば、発光素子ｌが発した略仝
光束を放射面５ｂから有効に放射することができるので
、放射面積が小さくても高放射エネルギー密度の放Ｍ＋
ができる発光ダイオードを提供することができる。

加えて、上記の実施例によれば、放射面５ｂを適当な大
きさに形成することにより、たとえば光ファイバと効率
よく結合することができ、多種多様な用途に適用するこ
とができる。

第３図は本発明の第２の実施例である発光ダイオードの
概略断面図であり、第４図はその発光素子が発する光の
光路を示す図である。第３図及び第４図において５０は
凹レンズ状に形成された放射面である。尚、第３図及び
第４１２１に示す第２の実施例において上記第１閃及び
第２図に示す第１の実施例と同一の機能をｆ１′するも
のは、同一の符号を付することによりその詳細な説明を
省略する。

第２の実施例が前記第１の実施例と穴なるのは、第１の
実施例の凸レンズ状の放射面５ｂを、凹レンズ状の放射
面５ｃとした点にある０本実ｈ’＝例は上記の構成によ
り、第４図に示すように、凹面状反射面５ａの一方の焦
点に配置された発光素子ｌが発した光は凹面状反射面５
３の他方の焦点、すなわち凹レンズ状の放射面５Ｃの焦
点に収束するように凹面状反射面５ａによって反射され
、更に凹レンズ状の放ｔ４ｉ而５Ｃによって前記第１の
実施例と同様に中心軸に平行な１「行光とされ外部に放
射される。その他の作用・効果は第１の実施例と同様で
ある。

尚、上記第１及び第２の実施例では、凹面状反射面５Ｊ
は回転楕円面状に形成した場合について説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、発光素子が発す
る光を収束光として反射できるものであれば、たとえば
他の楕円面状のものであ、°ζもよい。

また、上記第１及び第２の実施例では、放射面を凸レン
ズ状又は凹レンズ状に形成した場合について説明したが
、放射面はこれに限られず、たとえばプリズム状に形成
したものでもよい、これにより、たとえば微小のプリズ
ムを放射面に多数個配置することにより、発光素子１が
発した光を散乱光として外部に放射することができる。

更に、上記第１及び第２の実施例では、凹面状反射面５
ａと放射面５ｂ・５ｃとの間の中空部は光透過性材料５
で埋められている場合について説明したが、凹面状反射
面５ａと放射面５ｂ・５ｃとは空気層を介して配置され
たものであってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、発光素子の発光面
側に発光素子が発した光を反射し収束する凹面状反射面
を配置し、発光素子の背面側であって反射光の集光点近
傍に、凹面状反射面よりも形状の小さい放射面を配置す
ることにより、放射面の形状が小さく°ζも、発光素子
が発した光を効率よく放射面から前面方向に放射するこ
とができる発光ダイオードを提Ｉハすることができる。

また、本発明によれば、発光素子が発した略仝光束を放
射面積の小さい放射面から外部に放射することができる
ので、高放射エネルギー密度の放射ができる発光ダイオ
ードを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例である発光ダイオードの
概略断面図、第２図はその発光素子が発する先の光路図
、第３図は本発明の第２の実施例である発光ダイオード
の概略断面図、第４図はその発光素子が発する光の光路
図、第５１２Ｉは従来の発光ダイオードの概略断面図、
第６図はその発光素子が発する先の光路図である。 １・・・発光素子、２・３・・・リードフレーム、４・
・・ワイヤ、５・・・光’ｌ１ＵＵ性材料、５ａ・・・
凹面状反射面、５ｂ・５ｃ・・・放射面・出願人　岩　
崎　電　気　株式会社 Ｊ 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光素子と、該発光素子に電力を供給するリード
   部と、前記発光素子の発光面に対向して設けられ前記発
   光素子が発した光を反射し収束する凹面状反射面と、前
   記発光素子の背面側に設けられ前記発光素子が発した光
   を外部に放射する放射面であって前記凹面状反射面より
   も形状の小さい放射面とを具備し、前記発光素子が発す
   る光を前記凹面状反射面で反射し収束した後に、該光を
   前記放射面から外部に放射するように構成したことを特
   徴とする発光ダイオード。
2. （２）前記凹面状反射面は楕円面状に形成され、前記発
   光素子は該凹面状反射面の略焦点に配置されている請求
   項１記載の発光ダイオード。
3. （３）前記放射面は凸レンズ状又は凹レンズ状に形成さ
   れ、且つ該放射面の焦点が前記凹面状反射面の他方の焦
   点に配置されている請求項２記載の発光ダイオード。
4. （４）前記凹面状反射面と前記放射面との間の中空部は
   光透過性材料で埋められている請求項１乃至３の何れか
   に記載の発光ダイオード。