JPH0436588B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は可視光又は赤外線を発光し、周縁部を
金属キヤツプで囲撓すると共に、前面側にレンズ
が取付けられた発光ダイオードに関するものであ
る。

（従来技術） 一般に金属キヤツプとレンズとを備えた構造の
発光ダイオードは第４図に示したものが知られて
いる。同図において、１はGaP系又はGaAsP系
の発光素子であり、該発光素子１を金属ステム２
上にマウントし、該金属ステムには一方のリード
３が一体に接続されている。他方のリード４は前
記金属ステム２に設けた孔２ａに覗かせて封止ガ
ラス５により絶縁状態に保持させ、このリード４
の端部と前記発光素子１との間にワイヤー６をボ
ンデイングして電気的に接続させてある。そし
て、前記金属ステム２の周面を囲撓するようにし
て適宜長さの筒状の金属キヤツプ７を配設し、該
金属キヤツプの端部に平行光線にするためのガラ
ス製のレンズ８が取付けられた構造になつてい
る。尚、前記したGaP系及びGaAsP系の発光素
子の発光指向特性は第５図のグラフ中９で示した
曲線の通りである。

このような構造を有する従来例にあつて、発光
素子１から発せられる光がレンズ８を介して外部
に平行光線となるように照射される光束の有効利
用範囲θは、レンズ８と発光素子１との距離及び
レンズ８の直径とによつて決定され、実際には図
示されたようにその範囲は略60°程度である。発
光ダイオードにおける正面の照度アツプを図るた
めに、発光素子１からの光束を凸状のレンズ８に
より光軸Ｘと平行光線にしようとしている関係
で、レンズ８と発光素子１とを接触状態に配設す
ることはできず、適宜の間隔をもつて配設しなけ
ればならない。従つて、発光素子１から放出され
る光束の全てを前面方向に導出できず、金属キヤ
ツプ７の内部で乱反射してしまう。このように発
光ダイオードから出る光を凸状のレンズ８で光軸
Ｘと平行になるようにした場合、前記した通り正
面方向において60°の範囲の光束しか利用できず、
第５図に示した通り、光束の利用率は最も悪いこ
とになる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は従来例における発光素子からの光束の
利用率の悪さの問題点を解決しようとするもので
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決する具体的手段とし
て、一方のリードを備えたステム上に発光素子を
マウントし、他のリードとの間でワイヤーボンデ
イングし、前記ステムの周縁にレンズを有する筒
状のキヤツプを被着させた発光ダイオードにおい
て、前記レンズは前面が略平坦で周側面が曲面を
呈する略椀形の全体形状を呈し、後面中央部に断
面凹状の陥没部を設け、該陥没部内に前記発光素
子が納まるように配設し、前記周側面は前記発光
素子からの放射光線を光学的に全反射させる曲面
としたことを特徴とする発光ダイオードを提供す
るものであつて、発光素子がレンズ後面の陥没部
内に納まるので、該発光素子からの放射光線のほ
とんどがレンズ内に導かれると共に、レンズの周
側面において側面方向に放射される発光素子から
の光線を全反射して前面側に平行光線として照射
するものであるから、発光素子からの放射光のほ
とんどを前面側に放射し、光束の利用率にむだが
なくなり、その分発光ダイオードの輝度が大巾に
増大するのである。

（実施例） 次に本発明を図示の実施例によりさらに詳しく
説明する。尚、理解を容易にするため従来と同一
部分には同一符号を付して説明する。

第１図において、１はGaP系及びGaAsP系の
発光素子であり、該発光素子１を金属ステム２上
にマウントし、該金属ステムには一方のリード３
が一体に接続されている。他方のリード４はその
端部を前記金属ステム２に設けた孔２ａに覗かせ
て配設し、封止ガラス５により前記金属ステム２
に対し絶縁状態に且つ一体的に保持させ、このリ
ード４の端部と前記発光素子１との間にワイヤー
６をボンデイングして電気的に接続させてある。
前記金属ステム２は上面が略平坦な砲台状に形成
され、裾部２ｂがフランジ状に張り出し、前記封
止ガラス５は砲台状の内部に充填されて他方のリ
ード４を保持している。

７は筒状を呈する金属キヤツプであり、該金属
キヤツプ７は前面側の内部にレンズ１０を有し後
端側は前記金属ステム２の周面に嵌着又は被着さ
せてある。この金属キヤツプ７の後端側にはフラ
ンジ部７ａが形成され、金属ステム２の裾部２ａ
と当接するようにして嵌着状態を安定させる。

前記レンズ１０はその前面が略平坦で周側面１
１が曲面に形成され、後面中央部に断面凹状の陥
没部１２が設けてある。この陥没部の突当底面１
２ａは開口部側に向つて放物曲面状に盛上つてお
り、陥没部の周囲壁１２ｂは断面が略鮫歯状を呈
する形状になつている。そしてこのレンズ１０を
前記金属キヤツプ７に取付ける手段として例えば
前面側周囲にフランジ部１０ａを設け、該フラン
ジ部を介して嵌着させるようにする。尚その他の
手段で取付けることも可能である。

このような構成のレンズ１０は金属キヤツプ７
と共に金属ステム２に取付けられるが、この取付
けに当り、レンズ１０の陥没部１２内に発光素子
１が納まるようにし、該発光素子１から放射され
る前面側への光線ａは陥没部１２の底面１２ａの
放物曲面によつて光軸Ｘに対し平行光線になり、
発光素子１から側面へ放射される光線ｂは周囲壁
１２ｂを通過する際に一次屈折し、該一次屈折し
た光線が周側面１１の曲面によつて全反射し、前
面側へ光軸Ｘと平行の光線として取出される。従
つて、周側面１１は発光素子１からの放射光線を
光学的に全反射させる回転放物面状の曲面に形成
されているのである。又発光ダイオードから照射
される光線は平行光線であるが、この光線を任意
位置で焦点を結ばせることが必要な時にはレンズ
１０の前面に所定の曲率を持たせれば良い。

（発明の効果） 以上説明したように本発明に係る発光ダイオー
ドは、レンズの全体形状を椀形に形成すると共に
後面中央部に断面凹状の陥没部を設け、該陥没部
内に発光素子が納まるように配設し、レンズの周
側面は発光素子からの放射光線を光学的に全反射
させる曲面とした構成であるため、発光素子から
放射される光線のほとんどがレンズによつて前面
方向に光軸と平行に放射され、光束利用率が高く
輝度が大巾に増大するという優れた効果を奏す
る。

又、平行光線だけを必要とする場合、レンズの
前面を平坦に形成するので発光ダイオード全体の
高さを低くし小型化することができるという優れ
た効果も奏する。

更に、発光素子から放射される光束のほとんど
全てが発光ダイオードの前面側に取出せるため、
従来と同じ程度の明るさを求めるとすれば、消費
電流を著しく低減させることができ、経済的な面
においても優れるという効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る発光ダイオードの断面
図、第２図は同発光ダイオードの正面図、第３図
は同発光ダイオードに使用されるレンズの断面
図、第４図は従来例の発光ダイオードの断面図、
第５図は発光素子の発光指向特性のグラフであ
る。 １……発光素子、２……金属ステム、３，４…
…リード、５……封止ガラス、６……ワイヤー、
７……金属キヤツプ、１０……レンズ、１１……
周側面、１２……陥没部。

【特許請求の範囲】

１ LED素子をリードフレーム又はステムもし
くは基板等にマウント及びワイヤー接続し、樹脂
モールドしたLEDと、中心部に貫通孔を有し側
面外周がテーパ状で且つ一部カツトされて発光面
が角形になる略ホーン状の全反射レンズとからな
り、前記貫通孔に前記LEDを挿着して合体させ、
前記カツトされた角形の側面を隣接状態にして複
数個並べて角形面光源としたことを特徴とする
LED光源体。 ２ 全反射レンズを複数個隣接状態に一体的に形
成したことを特徴とする前記１項記載のLED光
源体。