JP4239477B2

JP4239477B2 - Light emitting diode and LED light

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Publication number: JP4239477B2
Application number: JP2002139068A
Authority: JP
Inventors: 好伸末広; 明弘三沢; 利典高橋
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2022-05-14
Also published as: JP2003332630A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のテールライトやブレーキライト、または工事用の警報ランプや標識など広範囲の分野における照明装置並びに表示装置として適用される発光ダイオードおよびＬＥＤライトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の発光ダイオードを用いたＬＥＤライトの発明として、例えば特開２００１−９３３１２号公報に記載されている車両用信号灯具がある。この車両用信号灯具は、ＬＥＤ等の光源と、光源の直上に配置されて光源からの上方に向かう出射光を水平光にして反射する第１の反射鏡と、第１の反射鏡を中心にして配置されて第１の反射鏡からの水平光を垂直光にして反射する第２の反射鏡とを備えている。
【０００３】
以上の構成において、光源からの出射光が、第１の反射鏡によって水平方向に反射され、この反射光が第２の反射鏡によって垂直方向に反射されることにより、車両用信号灯具から光が照射される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のＬＥＤライトである車両用信号灯具においては、光源と、第１の反射鏡とが別体であるので、光源から出射された光が第１の反射鏡の反射面に適正に水平方向に反射する様に組み立てなければならず、その分、組み立て時の工数が嵩むという問題がある。
【０００５】
また、光源の直上に第１の反射鏡が配置されているので、光源から直接出射される光は、第１の反射鏡に妨げられて垂直方向に照射されることは無く、このため中心に暗部が生じるという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、組み立て工数を削減し、かつ、全面が均一な明るさを有する発光ダイオードおよびＬＥＤライトを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の発光ダイオードは、光を発光する発光素子と、前記発光素子を実装してその素子に電力を供給するリードフレームと、前記発光素子および前記リードフレームを封止する光透過性樹脂とを備え、前記リードフレームは、前記光透過性樹脂で封止される部分が、前記発光素子を実装して水平方向へ延びる延在部と、前記延在部の縁に繋がり前記延在部よりも細長い平板形状部分と、を有し、前記縁の部分で前記細長い平板形状部分が前記発光素子の実装面下方へ折り曲がって前記光透過性樹脂の外部へ突き出た形状を成し、前記光透過性樹脂は、前記発光素子の実装面上方に位置する空気との境界で、前記発光素子からの出射光を、前記実装面と平行な水平方向へ反射する上面反射面と、前記水平方向へ反射された光を垂直方向へ拡げることなく外部放射する側面放射面と、前記上面反射面の中心部分に形成され、空気との界面となる平坦面と、を有し、前記平坦面の周縁から湾曲させられた前記上面反射面は、前記平坦面を形成せずに湾曲させた上面反射面の厚みより薄いことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の発光ダイオードは、光を発光する発光素子と、前記発光素子を実装してその素子に電力を供給するリードフレームと、前記発光素子および前記リードフレームを封止する光透過性樹脂とを備え、前記リードフレームは、前記光透過性樹脂で封止される部分が、前記発光素子の熱を広範囲に伝導して分散する広面積を有し、この広面積部分の縁に細長い平板形状部分が繋がる形状を成し、且つ前記縁の部分で前記細長い平板形状部分が前記発光素子の実装面下方へ折り曲がって前記光透過性樹脂の外部へ突き出た形状を成すことを特徴としている。
【０００９】
また、前記リードフレームを、熱伝導率の高い材料で形成したことを特徴としている。
【００１０】
また、前記リードフレームは、前記光透過性樹脂内にあって、前記発光素子の実装位置を含んで凹部を有し、この凹部の側面が前記発光素子からの出射光を上方へ反射する角度に形成されていることを特徴としている。
【００１１】
また、前記リードフレームは、前記光透過性樹脂内にあって、前記発光素子の実装位置から周囲に向かって下方に傾斜して立ち上がるパターンを繰り返す形状を有し、かつ前記立ち上がりの側面が前記発光素子からの出射光を上方へ反射する角度に形成されていることを特徴としている。
【００１２】
また、前記光透過性樹脂は、前記発光素子の実装面と対向する面の上方に位置する空気との境界で、前記発光素子からの出射光を、前記実装面と平行な水平方向へ反射する放物面状の反射面と、前記水平方向へ反射された光を外部放射する側面放射面とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
また、前記光透過性樹脂は、前記発光素子の直上方向に、空気との界面となる平坦面を有することを特徴としている。
【００１４】
また、前記光透過性樹脂は、前記発光素子および前記リードフレームの一部を封止する第１の光透過性樹脂と、この第１の光透過性樹脂の側面を当接して囲む第２の光透過性樹脂とから形成されたことを特徴としている。
【００１５】
また、本発明のＬＥＤライトは、上記発光ダイオードと、前記発光ダイオードから放射される光を反射する反射鏡とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
また、本発明のＬＥＤライトは、光を発光する発光素子を実装してその素子に電力を供給するリードフレームと前記発光素子とを光透過性樹脂で封止して成り、前記リードフレームが、前記封止部分にあって前記発光素子の熱を広範囲に伝導して分散する広面積を有し、この広面積部分の縁に細長い平板形状部分が繋がる形状を成し、且つ前記縁の部分で前記細長い平板形状部分が前記発光素子の実装面下方へ折り曲がって前記光透過性樹脂の外部へ突き出た形状を成す発光ダイオードと、前記発光ダイオードから放射される光を反射する反射鏡とを備えたことを特徴としている。
【００１７】
また、前記リードフレームを、熱伝導率の高い材料で形成したことを特徴としている。
【００１８】
また、前記リードフレームは、前記光透過性樹脂内にあって、前記発光素子の実装位置を含んで凹部を有し、この凹部の側面が前記発光素子からの出射光を上方へ反射する角度に形成されていることを特徴としている。
【００１９】
また、前記リードフレームは、前記光透過性樹脂内にあって、前記発光素子の実装位置から周囲に向かって下方に傾斜して立ち上がるパターンを繰り返す形状を有し、かつ前記立ち上がりの側面が前記発光素子からの出射光を上方へ反射する角度に形成されていることを特徴としている。
【００２０】
また、前記光透過性樹脂は、前記発光素子の実装面と対向する面の上方に位置する空気との境界で、前記発光素子からの出射光を、前記実装面と平行な水平方向へ反射する放物面状の反射面と、前記水平方向へ反射された光を垂直方向へ拡げることなく外部放射する側面放射面とを備えたことを特徴としている。
【００２１】
また、前記光透過性樹脂は、前記発光素子の直上方向に、空気との界面となる平坦面を有することを特徴としている。
【００２２】
また、前記光透過性樹脂は、前記発光素子および前記リードフレームの一部を封止する第１の光透過性樹脂と、この第１の光透過性樹脂の側面を当接して囲む第２の光透過性樹脂とから形成されたことを特徴としている。
【００２３】
なお、本発明において、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）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。さらに、ＬＥＤを光源とする車載用ライト等の照明装置、表示装置等を「ＬＥＤライト」と呼ぶこととする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたＬＥＤライトの全体構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ｂ）のＰ部分の拡大図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施の形態１のＬＥＤライト１は、円盤形状の本体の中心に、光源である発光素子６を実装したＬＥＤ２を搭載し、このＬＥＤ２の周囲に同心円の階段状の反射面３ａが形成された反射鏡３で囲んだ構造を成している。ここで、発光素子６の垂直方向の中心軸をＺ軸とし、このＺ軸と交わる発光素子６の上面を原点とし、この原点において水平方向のＸ軸とＹ軸とが直角に交わるように定めてある。また、ＬＥＤ２には、後述で説明するように発光素子６から発光される光を反射する第１の反射鏡が一体に含まれている。上記の反射鏡３は第２の反射鏡３となる。
【００２７】
第２の反射鏡３は、透明アクリル樹脂で成形した後、上面にアルミ蒸着を施すことによって反射面３ａを形成している。各反射面３ａは、図１（ｃ）に示すように、Ｘ−Ｙ平面に対して約４５度に傾斜している。
【００２８】
次に、ＬＥＤ２の構成を、図２および図３を参照して説明する。図２は、図１に示すＬＥＤ２の構成を示すＡ−Ａ断面図、図３は、図１に示すＬＥＤ２の構成を示す平面図である。
【００２９】
ＬＥＤ２は、図２および図３に示すように、Ｘ−Ｙ平面上に絶縁のための間隙を介して配置した一対のリードフレーム５ａ，５ｂのうち、細長い平板形状をＬ字形に折り曲げたリードフレーム５ａの上記原点位置に発光素子６を実装し、発光素子６の上面の電極とリードフレーム５ｂの先端部とを、ワイヤ７でボンディングし、さらに、各リードフレーム５ａ，５ｂの一部分、発光素子６、ワイヤ７を、平坦な概略円柱形状の透明エポキシ樹脂（光透過性材料）８によって封止することにより形成したものである。
【００３０】
このＬＥＤ２の特徴は、発光素子６を後述の第１の反射鏡となる透明エポキシ樹脂８（以降、単に樹脂８ともいう）で封止することにより、発光素子６と第１の反射鏡とを一体型とし、また、発光素子６を実装したリードフレーム５ａを、発光素子６の実装部分の近傍から実装面下方へ直角に折り曲げて透明エポキシ樹脂８の外部へ突き出すことによって、そのリードフレーム５ａが透明エポキシ樹脂８に埋まる部分を極力少なくなるようにしたことにある。なお、他方のリードフレーム５ｂは、細長い平板形状を成し、上記のリードフレーム５ｂの樹脂外部へ突き出る部分と平行に配置されている。
【００３１】
発光素子６は、その個数を極力少なくしてＬＥＤ２の発光強度を所定値に維持する目的から、大電流タイプ（高出力タイプ）のものが用いられている。例えば、図４に示すように、Ｎ型ＧａＰ基板１０１の上に、Ｎ型ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１０２、多重井戸活性領域１０３、Ｐ型ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１０４、Ｐ型ＧａＰウインドウ１０５が順次形成され、また、Ｐ型ＧａＰウインドウ１０５の上に、このウインドウ１０５とオーミック接触するためのＡｕＺｎコンタクト１０６を介してＡｌボンディングパッド（正電極）１０７が形成され、さらに、Ｎ型ＧａＰ基板１０１の下にＡｕ合金電極（負電極）１０８が形成された構造となっている。
【００３２】
このような構造の発光素子６の負電極１０８をリードフレーム５ａに実装し、前述のように正電極１０７とリードフレーム５ｂの先端とをワイヤ７でボンディングして、両電極１０７，１０８間に所定電圧を印加することによって、発光素子６が発光する。この発光は、各クラッド層１０２，１０４の各々で、キャリア（電子とホール）を多重井戸活性領域１０３に閉じ込める作用が行われ、多重井戸活性領域１０３で、キャリアが再結合されることによって行われる。
【００３３】
また、発光素子６は大電流タイプのものであることから発熱量が多くなる。このため仮に、図５に示すように、一対のリードフレーム１２０ａ，１２０ｂが双方とも細長い平板形状のままで透明エポキシ樹脂８に水平に対向配置されて外部へ突き出るもの、即ち通常のものであるとする。この場合、発光素子６が実装されたリードフレーム１２０ａの実装部分から樹脂８の外部へ突き出るまでの埋設部分が長くなる。このように、細長い平板形状の埋設部分が長ければ長いほど、発光素子６から発生する熱が樹脂８の外部へ放出されにくくなり、発光素子６が高温となって光度が低下することになる。また、発光素子６並びにリードフレーム１２０ａに熱が蓄積されて高熱となり、透明エポキシ樹脂８との境界でクラックが生じ易くなる。
【００３４】
そこで、本実施の形態１では、発光素子６が実装されるリードフレーム５ａを、図２に示したように、発光素子６の実装部分近傍で下方に折り曲げ、埋設部分を極力少なくすることによって、外部への放熱性を高め、発光素子６並びにリードフレーム１２０ａに熱が極力蓄積されないようにした。このように熱が蓄積されないと、リードフレーム１２０ａと透明エポキシ樹脂８との境界でクラックが生じないようになる。また、外部への放熱性をより高くするために、リードフレーム５ａ，５ｂに、熱伝導率の高い銅合金などの材料を用いた。
【００３５】
ＬＥＤ２の形状は、図２および図３に示すように、透明エポキシ樹脂８の形状である平坦な概略円柱形状であり、その上面９ｂの中心部分（発光素子６の直上部分）が平坦面９ａとなっており、この平坦面９ａに続いて第１の反射鏡９として、発光素子６の原点を焦点とするＸ軸方向の放物線の一部を、Ｚ軸の周りに回転させた概略傘状の反射形状を成している（したがって、回転放物面ではない）。以降、第１の反射鏡９における反射面の形状を反射形状と称す。
【００３６】
また、第１の反射鏡９の直径は、発光素子６からの出射光を水平方向にほぼ全反射させることが可能なサイズとされている。ここでは、出射光のうちＺ軸に対して２０度以上の範囲内の光が上面９ｂに至るサイズとされている。さらに、ＬＥＤ２の側面１０は、発光素子６を中心とする球面の一部を成している。このような構成を有するＬＥＤ２が円形のＬＥＤライト１の中心に固定されている。
【００３７】
次に、このような構成のＬＥＤライト１の光り方を、図１および図２を参照して説明する。
【００３８】
ＬＥＤ２のリードフレーム５ａ，５ｂに電圧をかけて発光素子６を発光させると、発光素子６からの出射光のうち、真上のＺ方向に向かった光は、平坦面９ａから透明エポキシ樹脂８をそのまま通り抜けて直進し、ＬＥＤライト１の上に被せられている図示せぬ透明な前板を通り抜けて外部放射される。また、発光素子６の出射光のうちＺ軸に対して２０度以上の範囲内の光が、第１の反射鏡９としての上面９ｂに至り、これらの光は、入射角が大きいため全て全反射されて側面１０に向かう。ここで、上面９ｂは、前述した反射形状を成すので、上面９ｂで反射された光は、全てＸ−Ｙ平面に平行に進む。
【００３９】
また、側面１０は、発光素子６を中心とする球面の一部を成しているため、その平行に進む光は、側面１０をほぼそのまま平行に進んでＺ軸周り３６０度の方向に略平面状に放射される。さらに、発光素子６から側面１０に直接向かった光は、側面１０で屈折することなくそのままの向きで放射される。
【００４０】
側面１０から放射された光、即ち、上面９ｂで反射されてＸ−Ｙ平面に略平行に進んできた光を始めとして、発光素子６から側面１０を介して直接放射された光は、第２の反射鏡３の略４５度の傾斜を有する反射面３ａで反射され、ほぼ垂直に近く上方へ進み、少なくともＸ−Ｙ平面から２０度以上の範囲内で、図示せぬ透明な前板を通り抜けて外部へ放射される。なお、上記で「平行」と表現している光も、発光素子６の大きさがあるために完全な平行にはならないが、いずれの光もほぼ平行になり、少なくともＺ軸から２０度の範囲内には確実に入るものとなる。
【００４１】
このように、実施の形態１のＬＥＤライト１によれば、このＬＥＤライト１に用いるＬＥＤ２を、光源である発光素子６と第１の反射鏡とを一体構造として形成したので、従来のように、光源と第１の反射鏡とが別体であるため、その組み立て工数が嵩むということが無くなる。つまり、ＬＥＤ２並びにＬＥＤ２を用いるＬＥＤライト１の組み立て工数を削減することができる。
【００４２】
また、ＬＥＤ２の第１の反射鏡９は、発光素子６の直上に平坦面９ａを有するので、発光素子６の出射光のうち直上に向かう光（垂直光）を平坦面９ａから外部へ放射することができる。従って、ＬＥＤ２の平坦面９ａと側面１０で構成される照射面全面を照射することができ、このＬＥＤ２を用いたＬＥＤライト１においても、照射面全面を照射することができる。
【００４３】
また、直上に平坦面９ａを形成し、平坦面９ａの周縁から上面９ｂのように湾曲させることで第１の反射鏡９を、より薄くすることができる。直上平面を形成せずに湾曲させると、発光素子６とこの直上界面との距離を長くしなければならないので、第１の反射鏡９の厚みが大きくなるが、この点を解消することができる。
【００４４】
また、ＬＥＤ２において、発光素子６が実装されるリードフレーム５ａを、発光素子６の実装部分近傍で下方に折り曲げて透明エポキシ樹脂８の外部へ突き出し、樹脂８への埋設部分を極力少なくした。このようにリードフレーム５ａを下方に折り曲げて樹脂８の外部へ突き出すと、樹脂８の発光素子６実装面を周囲に側面まで延長した水平面の下方の部分は、その水平面の上方部分よりも大幅に薄いので、埋設部分は樹脂８の水平方向Ｘに突き出すのに比べ大幅に少なくなる。これによって、発光素子６が大電流タイプで発熱量が多いものでも、発光素子６の熱が極短い距離で外部へ放熱されるので、発光素子６並びにリードフレーム１２０ａに熱が蓄積されず、また、リードフレーム１２０ａと樹脂８との当接部分が少なくなるので、リードフレーム１２０ａと透明エポキシ樹脂８との境界でクラックが生じることを防止することができる。
【００４５】
言い換えれば、透明エポキシ樹脂８に熱が蓄積されて高熱となり、この熱により触発される透明エポキシ樹脂８の残留応力による熱膨張によって、発光素子６並びにリードフレーム５ａと透明エポキシ樹脂８との境界でクラックが生じるといったことを防止することができる。
【００４６】
さらに、同リードフレーム５ａに、熱伝導率の高い材料を用いたので、より放熱性が高くなり、これによってより効率的に放熱させることができるので、クラックの発生を、より防止することができる。
【００４７】
さらには、放熱性が大幅に向上することから、発光素子６に大電流を投入しても熱飽和が起きないため大きな光出力が得られるという利点があるので、熱飽和の制限を受けることなく大きな光出力が得られ、明るい放射光を得ることができる。
【００４８】
この他、図６（ａ）の平面図並びに（ｂ）の断面図に示すＬＥＤ２ａのように、一対のリードフレーム１２２ａ，１２２ｂの内、発光素子６が実装されるリードフレーム１２２ａを、透明エポキシ樹脂８との境界でクラックが生じないように、発光素子６の熱を広範囲に伝導して分散させることが可能な広面積を有すると共に、その広面積部分の縁に繋がる細長い平板形状を形成し、この細長い平板形状を縁の部分で下方に折り曲げて透明エポキシ樹脂８の外部へ突き出し、樹脂８への埋設部分を極力少なくしてもよい。なお、図６の例では、広面積部分を、一対で円形状となるようにしたが、熱を分散できる広面積を有していれば、四角、三角等どの様な形状であっても良い。
【００４９】
このような構成のＬＥＤ２ａにおいては、発光素子６が実装されるリードフレーム１２２ａの透明エポキシ樹脂８に封止された部分が、発光素子６の熱を広範囲に伝導して分散させる広面積となっているので、発光素子６が大電流タイプで発熱量が多いものでも、発光素子６から直接透明エポキシ樹脂８に伝導する熱、並びに発光素子６からリードフレーム１２２ａを介して透明エポキシ樹脂８に伝導する熱を、広面積のリードフレーム１２２ａ全体に分散させることができる。これに加え、広面積部分の熱が短い距離で外部へ放熱されるので、発光素子６並びにリードフレーム１２０ａに熱が蓄積されず、また、リードフレーム１２０ａと樹脂８との当接部分が少なくなるので、リードフレーム１２０ａと透明エポキシ樹脂８との境界で熱によるクラックが生じることを防止することができる。また、図６（ｃ）に示すように、透明エポキシ樹脂８の外部に突き出たリードフレーム１２２ａの部分に、複数のフィン１２２ｃを設け、熱交換を促進するようにしても良い。この場合、リードフレーム１２２ａの熱が、透明エポキシ樹脂８の外部へ早く放出される。
【００５０】
（変形例１）
ＬＥＤライト１の第１の変形例として、図７に示すように、ＬＥＤ２ｂにおいて、一対のリードフレーム１２ｂ，１２ｃを発光素子６の周辺のみ凹ませて第３の反射鏡とする。但し、一対のリードフレーム１２ｂ，１２ｃの平面形状は、図６に示したリードフレーム１２０ａ，１２０ｂと同様であるとする。
【００５１】
これによって、図２に示すＬＥＤ２の基本形においては、発光素子６の直上方向にのみ光が放射されていたのに対して、発光素子６の周囲からも上方に光が放射されるようになり、より全体が発光しているように見え、見栄えが向上するという効果が得られる。
【００５２】
（変形例２）
ＬＥＤライト１の第２の変形例として、図８に示すように、ＬＥＤ２ｃにおいて、一対のリードフレーム１３ａ，１３ｂにハーフエッチングやスタンピングパターンにより、図示するような鋸歯状のパターンを設けることによって、発光素子６から斜め下方に放射される光を反射して上方に光を放射するようにしても良い。但し、一対のリードフレーム１３ａ，１３ｂの平面形状は、図６に示したリードフレーム１２０ａ，１２０ｂと同様であるとする。
【００５３】
このようにリードフレーム１３ａ，１３ｂに複数の同心円反射鏡を形成することにより、変形例１と同様に、より全体が発光しているように見せることができ、見栄え向上を図ることができる。なお、この場合には、透明エポキシ樹脂８とリードフレーム１３ａ，１３ｂとの接着面積が増し、接着形状を平面形状でなくすることによる剥離不良低減の効果もある。特に、発熱の大きい大電流タイプの場合に有効である。
【００５４】
（変形例３）
ＬＥＤライト１の第３の変形例として、図９に示すように、ＬＥＤ２ｄにおいて、透明エポキシ樹脂８による封止部分の側面形状を変更しても良い。基本例の側面１０は、発光素子６を中心とする球面形状の一部であり、発光素子６から出た光は側面１０に略垂直に入射してそのまま直進するようになっていた。この第３の変形例においては、側面１４は発光素子６を一方の焦点とする楕円体表面の一部を成しており、発光素子６から出た光は側面１４において直進方向に対してやや下方に屈折する。したがって、ＬＥＤの周囲の階段状の第２の反射鏡３をより低い位置にもってきても高い外部放射効率が得られるＬＥＤライトとなる。これによって、ＬＥＤライトをより薄型にすることができる。
【００５５】
（変形例４）
ＬＥＤライト１の第４の変形例として、図１０に示すように、ＬＥＤ２ｅにおいて、第１の反射鏡９の上面９ｂにおける側方への反射を、透明エポキシ樹脂８と空気の境界面における全反射によらず、上面９ｂにメッキ、蒸着等を施した金属反射膜１５を付着させても良い。この場合には、発光素子６の真上を平坦にしてしまうと真上に放射される光は外部放射されなくなるので、上面９ｂの中心部分まで全て発光素子６を焦点とする放物線の一部をＺ軸周りに回転させた形状とする必要がある。
【００５６】
（変形例５）
ＬＥＤライト１の第５の変形例として、図１１に示すように、ＬＥＤ２ｆを、基本形の第１の反射鏡９よりも直径を小さくして形成した概略円柱形状の反射鏡９ｄの外周に、別体の環状反射鏡９ｅを形成して、第１の反射鏡９ｆを形成した。この第１の反射鏡９ｆを形成する場合、例えば第１の樹脂封止用金型に、前述したように発光素子６が実装され、且つワイヤボンディングされた一対のリードフレーム５ａ，５ｂ（またはリードフレーム１２２ａ，１２２ｂ）をセットし、透明エポキシ樹脂８ａを流し込んで硬化する。この硬化によって形成された反射鏡９ｄを第２の樹脂封止用金型にセットし、透明エポキシ樹脂８ｂを流し込んで硬化することによって環状反射鏡９ｅを形成する。なお、予め個々に作製した概略円柱形状の反射鏡９ｄに、環状反射鏡９ｅを嵌め込んで形成しても良い。
【００５７】
このように形成された第１の反射鏡９ｆの外形は、基本形９と同様である。従って、環状反射鏡９ｅの外側面は、基本形９と同様に発光素子６を中心とする球面の一部を成す形状となっている。また、概略円柱形状の反射鏡９ｄと環状反射鏡９ｅとの境界は、この例では図示するように垂直としたが、基本形９と同じく発光素子６を中心とする球面の一部を成す形状としても良い。
【００５８】
このようなＬＥＤ２ｆによれば、発光素子６、ボンディングワイヤ７および一対のリードフレーム５ａ，５ｂを封止する透明エポキシ樹脂を、第１と第２の透明エポキシ樹脂８ａ，８ｂに分離したので、各々の樹脂８ａ，８ｂの体積が基本形の透明エポキシ樹脂８よりも小さくなり、各々の残留応力を小さくすることができる。つまり、発光素子６並びに発光素子６からリードフレーム５ａを介して各々の透明エポキシ樹脂８ａ，８ｂに熱が伝導しても、各々の残留応力は小さく個別のものなので、熱により触発される残留応力による熱膨張を小さくすることができる。従って、熱膨張によって、発光素子６並びにリードフレーム５ａと透明エポキシ樹脂８との境界でクラックが生じるといったことを防止することができる。
【００５９】
さらに、図７〜図１０に示したＬＥＤ２ｂ〜２ｅに、第５の変形例で説明した透明エポキシ樹脂を分割して第１の反射鏡を形成する構成を採用しても、同様にクラックの発生を防止することができる。
【００６０】
（変形例６）
ＬＥＤライト１の第６の変形例として、図１２の（ａ）〜（ｄ）に示すように、ＬＥＤライト１ａの第２の反射鏡３ａを、上記図１に示した基本例の第２の反射鏡３のように全体を略均一に光らせるのではなく、発光点を点在させることもできる。即ち、図１２（ａ）に示すように、円形の第２の反射鏡３ａを扇形に分割して、図１２（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、ＬＥＤ２（又はＬＥＤ２ｂ〜２ｆの何れか）から反射面２３ａまでの距離を何種類かに分ける。これによって、上方から見たときに反射光の放射される位置が円の中で散らばり、きらきらと光り美しく見えるという効果がある。なお、この第６の変形例においては、各扇形において、それぞれ一段の反射面２３ａでＬＥＤ２からの光を全て反射しなければならないので、図１２（ｂ）〜（ｄ）に示す各反射面２３ａの高さは、同図（ｂ）に示すように基本例である円形階段形反射鏡３の全体の高さｈと同じ高さにする必要がある。
【００６１】
（変形例７）
ＬＥＤライト１の第６の変形例として、図１３の（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＬＥＤライト１ｂの第２の反射鏡３ｂを、扇形に分割してそれぞれ長さを変えることによって、第２の反射鏡３ｂの形状を、多角形の１つとしての正方形に近づけることができる。即ち、図１３（ｂ），（ｃ）に示すように、最も短い扇形においては、反射面２６ａから次の反射面２６ａまでの長さをＬとすると、その扇形から４５度ずれた最も長い扇形においては、反射面２６ａから次の反射面２６ａまでの長さを√２Ｌとする。これによって、図１３（ａ）に示すように、概略正方形状の第２の反射鏡３ｂを形成することができる。
【００６２】
例えば、基本形のＬＥＤライト１の応用として、図１４に示すように、図１に示した円形のＬＥＤライト１を正方形またはその一部に切断して、断片１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆの６個を作製し、これらを図のように組み合わせて所定エリアをカバーする複数の発光素子を有する一体型のＬＥＤライト１１とすることができる。このように、複数の正方形のＬＥＤライト１１ａ，…を連結する場合でも、図１３に示したＬＥＤライト１ｂを用いれば、円形のＬＥＤライト１ｂを正方形にカットする必要がないので、外部放射効率の低下がなく、より明るい連結型ライトとなる。また、概略円柱形状のＬＥＤ２，２ｂ〜２ｆの代わりに略正方形のＬＥＤを光源として用いた場合、ＬＥＤの各側面から反射鏡２６までの距離が全周に亘ってほぼ等しくなるという利点もある。
【００６３】
このような利点を有するＬＥＤライト１ｂを用いて、例えば図１５に示すような自動車のテールライトやブレーキライト等に適用できる車両用の灯具１１０を形成すれば、より明るい灯具を形成することができる。灯具１１０は、内部が空洞となったカバー１１１の中に、矢印Ｙ１で指示する方向の正面位置が各々異なる３段２列の階段状の台座１１２を形成し、この台座１１２の正面にＬＥＤライト１ｂを固定し、カバー１１１の内壁１１１ａと、台座１１２の上面１１２ｂおよび側面１１２ｃにアルミメッキを施して形成されている。
【００６４】
即ち、カバー１１１の内面全てが光を効率よく反射するので、ＬＥＤライト１ｂから半球全ての方向に放射される光が効率よく反射され、より明るい灯具を形成することができる。また、ＬＥＤライト１ｂから放射された光は、カバー１１１の内壁１１１ａの側面や、台座１１２の側面１１２ｃにも反射するので、矢印Ｘ１で指示する横方向からも出射される。従って、自動車のテールライトやブレーキライトに適用すれば、自動車の真後ろだけでなく、横方向からの光の視認性も向上させることができる。
【００６５】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について、図１６を参照して説明する。図１６は、本発明の実施の形態２に係るＬＥＤライトに用いられるＬＥＤの全体構成を示す縦断面図である。
【００６６】
図１６に示すように、本実施の形態２のＬＥＤ３１は、１対のリードフレーム５ａ，５ｂのうちリードフレーム５ａの先端に発光素子６がマウントされ、発光素子６の上面の電極とリードフレーム５ｂの先端とがワイヤ７でボンディングされて電気的接続がなされている。これらの電気系としてのリードフレーム５ａ，５ｂの先端、発光素子６、ワイヤ７が光透過性材料としての透明エポキシ樹脂３６によって封止されている。この透明エポキシ樹脂３６の外形は、発光素子６を中心とする球形の半分の上部を円錐形に抉り取った形状を成している。この場合には、発光素子６から出た光は第１の反射鏡としての上面３２で全反射されるが、反射光は上面３２に対する発光素子６の鏡映点からの放射光に相当するので、集光された光ではなく、拡がり角をもって側面３７から放射される。したがって、これらの光を上方へ反射する第２の反射鏡としての円形階段状反射鏡も、前述した実施の形態１のＬＥＤ２と比較するとＺ方向に長いものが必要とされる。
【００６７】
しかし、ＬＥＤライトとして比較的広い配光でも良いもの、またＬＥＤライトとして極めて薄いものが要求されない場合などには、このような単純な円錐形の反射面３２を用いることもできる。
【００６８】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について、図１７を参照して説明する。図１７は本発明の実施の形態３に係るＬＥＤライトの全体構成を示す縦断面図である。
【００６９】
図１７に示すように、本発明の実施の形態３のＬＥＤライト４０は、１対のリードフレーム５ａ，５ｂのうちリードフレーム５ａの先端に発光素子６がマウントされ、発光素子６の上面の電極とリードフレーム５ｂの先端とがワイヤ７でボンディングされて電気的接続がなされている。これらの電気系としてのリードフレーム５ａ，５ｂの先端、発光素子６、ワイヤ７が透明エポキシ樹脂３６によって封止されている。この透明エポキシ樹脂３６の形状は、通常の円柱形であり、したがって透明エポキシ樹脂３６の上面は第１の反射鏡の役目を果たし得ない。その代わりに透明アクリル樹脂で成形した傘のような形状の円形の光学体３８を、透明エポキシ樹脂３６の上面に光透過性材料３７を介して取り付けている。この光学体３８の上面３９は、発光素子３４を焦点としＸ軸方向を対称軸とする放物線の一部をＺ軸の周りに回転させた形状を成している。
【００７０】
また、光学体３８の下面４１は、第２の反射鏡としての上記実施の形態１の円形階段状反射鏡３の代わりをすべく、約４５度の段のついた円形の階段状となっている。さらに、下面４１にはアルミ蒸着４２がされて、その上からアルミ蒸着膜の保護のために図示せぬオーバーコートが行なわれる。本実施の形態３においては、蒸着鏡面化の後のオーバーコートの自由度が大きくできる。即ち、オーバーコートを有色のものにしても構わないし、厚さの制限もない。
【００７１】
かかる構成を有するＬＥＤライト４０は、１対のリードフレーム５ａ，５ｂに所定の電圧がかけられると発光素子６が発光して、そのうち真上へ向かった光は遮るものがないのでそのまま直進して、図示せぬ透明な前板を透過して外部放出される。また、斜め上方から側方へかけて放射された光は、光透過性材料３７を透過して光学体３８内に入り、第１の反射鏡としての上面３９に当った光は全反射するが、上面３９は発光素子６を焦点とする放物線の一部をＺ軸の周りに回転させた形状を成しているので、全て側面方向へＸ−Ｙ平面に略平行に反射される。そして、第２の反射鏡としての円形階段状反射鏡４１で上方へＺ軸に略平行に反射されて上面３９から前記前板を透過して外部放射される。光学体３８内に入り、円形階段状反射鏡４１に直接当った光も同様に上方へ放射される。
【００７２】
このようにして、ＬＥＤの特長である薄型という点を生かしつつ、通常の円筒形のＬＥＤを用いて見栄え良く１個の発光素子で大面積を照射することができ、高い外部放射効率が得られるＬＥＤライトとなる。
【００７３】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について、図１８を参照して説明する。図１８（ａ）は、本発明の実施の形態４に係るＬＥＤを用いたＬＥＤライトの全体構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。
【００７４】
図１８に示すように、本実施の形態４のＬＥＤライト８０は、下面８３が第２の反射鏡としての階段状の反射面となっており、中心部に円筒形の空間８４が設けられた透明アクリル樹脂で成形された光学体８１と、中心部の空間８４内に固定された前述のＬＥＤ２との組み合わせで構成されている。即ち、ＬＥＤ２は、発光素子６等を透明エポキシ樹脂で封止するとともに、その上面を第１の反射鏡としての放物面９ｂにしており、発光素子６から出て上面９ｂで側面方向へ反射された光は、光学体８１の下面８３で上方へ反射され、図示せぬ透明な前板を透過して外部放射される。
【００７５】
ここで、ＬＥＤ２の側面１０の上部から直接（上面９ｂで反射されずに）放射された光は、前述したＬＥＤライト１においては、二点鎖線で示される経路をたどるため上方へ反射されず、有効利用されずに終わっていたが、本ＬＥＤライト８０においては、破線で示すように光学体８１の水平な上面８２で反射され、さらに下面８３で上方へ反射されて有効利用される。これによって、薄型でより外部放射効率の高いＬＥＤライトとなる。また、空間８４に入射した光はＺ軸に対し大きな角度となる方向に屈折されるので、図１８（ａ）で上方から見た場合の周辺部の輝度が向上する。
【００７６】
上記本発明の実施の形態１〜４においては、発光素子等を封止する光透過性材料として透明エポキシ樹脂を主に用いているが、その他の光透過性材料でも構わない。また、第２の反射鏡としての、または第１の反射鏡と第２の反射鏡を兼ねる光学体として透明アクリル樹脂を用いているが、その他の透明合成樹脂を始めとして、他の材料を用いることもできる。さらに、ＬＥＤライト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、上記実施の形態１〜４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、本発明によれば、発光ダイオードを、光を発光する発光素子と、発光素子を実装してその素子に電力を供給するリードフレームと、発光素子および前記リードフレームを封止する光透過性樹脂とを備え、光透過性樹脂が、発光素子の上方に位置する空気との界面である反射面で、発光素子からの出射光を水平方向（光透過性樹脂の側面放射面方向）へ反射し、この反射された光を側面放射面で垂直方向へ拡げることなく外部放射し、さらに、光透過性樹脂が、発光素子の直上方向に空気との界面となる平坦面を有するように構成した。
【００７８】
つまり、発光ダイオードは、光源である発光素子と反射鏡とが一体構造として形成されているので、従来のように、光源と反射鏡（反射面）とが別体であるため、その組み立て工数が嵩むということが無くなる。つまり、発光ダイオード並びに発光ダイオードを用いるＬＥＤライトの組み立て工数を削減することができる。
【００７９】
また、発光ダイオードの反射鏡は、発光素子の直上に平坦面を有するので、発光素子の出射光のうち直上に向かう光（垂直光）を平坦面から外部へ放射することができる。従って、発光ダイオードの照射面全面を照射することができ、この発光ダイオードを用いたＬＥＤライトにおいても、照射面全面を照射することができる。
【００８０】
また、リードフレームを、光透過性樹脂で封止される部分が極力少なくなるように、発光素子の実装部分の近傍から実装面下方へ折り曲がって光透過性樹脂の外部へ突き出た形状を成すように構成した。
【００８１】
このようにリードフレームを下方に折り曲げて光透過性樹脂の外部へ突き出すと、光透過性樹脂における発光素子実装面を周囲に側面まで延長した水平面の下方の部分は、その水平面の上方部分よりも大幅に薄いので、封止部分は樹脂の水平方向に突き出すのに比べ大幅に少なくなる。これによって、発光素子の熱が極短い距離で外部へ放熱されるので、発光素子並びにリードフレームに熱が蓄積されず、また、リードフレームと樹脂との当接部分が少なくなるので、リードフレームと樹脂との境界でクラックが生じることを防止することができる。
【００８２】
また、リードフレームを、光透過性樹脂で封止される部分が、発光素子の熱を広範囲に伝導して分散する広面積を有し、この広面積部分の縁に細長い平板形状部分が繋がる形状を成し、且つ縁の部分で細長い平板形状部分が発光素子実装面下方へ折り曲がって光透過性樹脂の外部へ突き出た形状を成すように構成した。
【００８３】
これによって、発光素子から直接光透過性樹脂に伝導する熱、並びに発光素子からリードフレームを介して光透過性樹脂に伝導する熱を、広面積のリードフレーム全体に分散させることができる。これに加え、広面積部分の熱を短い距離で外部へ放熱されるので、発光素子並びにリードフレームに熱が蓄積されず、リードフレームと樹脂との境界でクラックが生じることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたＬＥＤライトの全体構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ｂ）のＰ部分の拡大図である。
【図２】実施の形態１に係るＬＥＤライトの光源であるＬＥＤの縦断面図である。
【図３】実施の形態１に係るＬＥＤの構成を示す平面図である。
【図４】実施の形態１に係るＬＥＤに用いられる発光素子の構成を示す断面図である。
【図５】リードフレームを水平方向に突き出した場合のＬＥＤの縦断面図である。
【図６】（ａ）は実施の形態１に係るＬＥＤにおいて広面積形状のリードフレームを用いた場合の平面図、（ｂ）は（ａ）の縦断面図、（ｃ）は（ｂ）にフィンを設けた図である。
【図７】実施の形態１に係るＬＥＤライトの光源であるＬＥＤの第１の変形例を示す縦断面図である。
【図８】実施の形態１に係るＬＥＤライトの光源であるＬＥＤの第２の変形例を示す縦断面図である。
【図９】実施の形態１に係るＬＥＤライトの光源であるＬＥＤの第３の変形例を示す説明図である。
【図１０】実施の形態１に係るＬＥＤライトの第４の変形例を示す部分拡大図である。
【図１１】実施の形態１に係るＬＥＤライトの光源であるＬＥＤの第５の変形例を示す縦断面図である。
【図１２】（ａ）実施の形態１に係るＬＥＤライトの第５の変形例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｄ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図１３】（ａ）は実施の形態１に係るＬＥＤライトの第６の変形例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図、（ｃ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。
【図１４】実施の形態１に係るＬＥＤライトの周囲を矩形にカットし、複数個を合わせて一定範囲をカバーするようにした構造を示す平面図である。
【図１５】第６の変形例によるＬＥＤライトを複数組み合わせて形成した車両用の灯具の構造を示す斜視図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係るＬＥＤライトに用いられるＬＥＤの全体構成を示す縦断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態３に係るＬＥＤライトの全体構成を示す縦断面図である。
【図１８】（ａ）は本発明の実施の形態４に係るＬＥＤライトの全体構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，２１，２４，３１，４０，８０ＬＥＤライト
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆＬＥＤ（発光ダイオード）
３，３ａ，３ｂ，２３，２６，４１，８３第２の反射鏡
５ａ，５ｂ，７，１２ｂ，１２ｃ，１３ａ，１３ｂ，３３ａ，３３ｂ，３５，１２０ａ，１２０ｂ，１２２ａ，１２２ｂ電気系（リードフレームおよびボンディングワイヤ）
６，３４，８５発光素子
８，８ａ，８ｂ，３６透明エポキシ樹脂（光透過性材料）
９，９ｆ，１５，３２，３９第１の反射鏡
９ｄ概略円柱形状の反射鏡
９ｅ環状反射鏡
１２ｂ，１２ｃ，１３ａ，１３ｂ第３の反射鏡
１５金属面
３８，８１光学体
１０１Ｎ型ＧａＰ基板
１０２Ｎ型ＡｌＩｎＧａＰクラッド層
１０３多重井戸活性領域
１０４Ｐ型ＡｌＩｎＧａＰクラッド層
１０５Ｐ型ＧａＰウインドウ
１０６ＡｕＺｎコンタクト
１０７Ａｌボンディングパッド（正電極）
１０８Ａｕ合金電極（負電極）
１１０車両用の灯具
１１１カバー
１１１ａカバーの内壁
１１２台座
１１２ｂ台座の上面
１１２ｃ台座の側面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to light emitting diodes and LED lights applied as lighting devices and display devices in a wide range of fields such as automobile taillights and brake lights, construction warning lamps and signs.
[0002]
[Prior art]
As an invention of a conventional LED light using a light emitting diode, for example, there is a vehicle signal lamp described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-93312. The vehicle signal lamp includes a light source such as an LED, a first reflecting mirror that is disposed immediately above the light source and reflects upward light emitted from the light source as horizontal light, and a first reflecting mirror. And a second reflecting mirror that reflects the horizontal light from the first reflecting mirror as vertical light.
[0003]
In the above configuration, the light emitted from the light source is reflected in the horizontal direction by the first reflecting mirror, and the reflected light is reflected in the vertical direction by the second reflecting mirror. Irradiated.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the vehicle signal lamp that is the above-described conventional LED light, the light source and the first reflecting mirror are separate from each other, so that the light emitted from the light source is appropriate for the reflecting surface of the first reflecting mirror. Therefore, there is a problem that the man-hours for assembling increase accordingly.
[0005]
In addition, since the first reflecting mirror is arranged immediately above the light source, the light directly emitted from the light source is not blocked by the first reflecting mirror and is not irradiated in the vertical direction. There is a problem that dark parts occur.
[0006]
This invention is made | formed in view of this point, and it aims at providing the light emitting diode and LED light which reduce an assembly man-hour, and the whole surface has uniform brightness.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a light-emitting diode according to the present invention includes a light-emitting element that emits light, a lead frame that mounts the light-emitting element and supplies power to the element, and seals the light-emitting element and the lead frame. A portion of the lead frame sealed with the light transmissive resin, An extending portion that mounts the light emitting element and extends in the horizontal direction; and a flat plate-shaped portion that is connected to an edge of the extending portion and is longer than the extending portion. In the edge portion, the elongated flat plate-shaped portion is bent downward on the mounting surface of the light emitting element and protrudes to the outside of the light transmitting resin. The light-transmitting resin has an upper surface reflecting surface that reflects emitted light from the light emitting element in a horizontal direction parallel to the mounting surface at a boundary with air positioned above the mounting surface of the light emitting element; A flat side surface that is formed at a central portion of the upper surface reflection surface and serves as an interface with air; and a flat surface that radiates outside the light reflected in the horizontal direction without spreading in the vertical direction. The upper surface reflecting surface curved from the periphery of the surface is thinner than the thickness of the upper surface reflecting surface curved without forming the flat surface. It is characterized by that.
[0008]
The light-emitting diode of the present invention includes a light-emitting element that emits light, a lead frame that mounts the light-emitting element and supplies power to the element, and a light-transmitting resin that seals the light-emitting element and the lead frame The lead frame has a wide area in which the portion sealed with the light-transmitting resin conducts and disperses the heat of the light-emitting element over a wide area, and an elongated flat plate on the edge of the wide area portion The shape portions are connected to each other, and at the edge portion, the elongated flat plate shape portion is bent downward from the mounting surface of the light emitting element and protrudes to the outside of the light transmitting resin. .
[0009]
Further, the lead frame is formed of a material having high thermal conductivity.
[0010]
The lead frame is in the light-transmitting resin and has a recess including the mounting position of the light emitting element, and the side surface of the recess has an angle that reflects light emitted from the light emitting element upward. It is characterized by being formed.
[0011]
The lead frame is in the light-transmitting resin, and has a shape that repeats a pattern that rises downward from the mounting position of the light emitting element toward the periphery, and the rising side surface has the light emitting side. It is characterized in that it is formed at an angle that reflects light emitted from the element upward.
[0012]
The light-transmitting resin reflects light emitted from the light-emitting element in a horizontal direction parallel to the mounting surface at a boundary with air positioned above a surface facing the mounting surface of the light-emitting element. A parabolic reflecting surface and a side emitting surface that radiates the light reflected in the horizontal direction to the outside are provided.
[0013]
Further, the light-transmitting resin has a flat surface that is an interface with air in a direction directly above the light-emitting element.
[0014]
The light-transmitting resin includes a first light-transmitting resin that seals the light emitting element and a part of the lead frame, and a second light-transmitting resin that surrounds the side surface of the first light-transmitting resin. It is formed from a light transmissive resin.
[0015]
The LED light of the present invention is the above The light-emitting diode includes a light-emitting diode and a reflecting mirror that reflects light emitted from the light-emitting diode.
[0016]
Further, the LED light of the present invention comprises a lead frame that mounts a light emitting element that emits light and supplies power to the element and the light emitting element is sealed with a light-transmitting resin, and the lead frame includes: The sealing portion has a wide area that conducts and disperses heat of the light emitting element over a wide range, and has a shape in which an elongated flat plate-shaped portion is connected to an edge of the wide area portion, and the edge portion A light-emitting diode having a shape in which the elongated flat plate-shaped portion is bent downward from a mounting surface of the light-emitting element and protrudes to the outside of the light-transmitting resin; and a reflecting mirror that reflects light emitted from the light-emitting diode. It is characterized by that.
[0017]
Further, the lead frame is formed of a material having high thermal conductivity.
[0018]
The lead frame is in the light-transmitting resin and has a recess including the mounting position of the light emitting element, and the side surface of the recess has an angle that reflects light emitted from the light emitting element upward. It is characterized by being formed.
[0019]
The lead frame is in the light-transmitting resin, and has a shape that repeats a pattern that rises downward from the mounting position of the light emitting element toward the periphery, and the rising side surface has the light emitting side. It is characterized in that it is formed at an angle that reflects light emitted from the element upward.
[0020]
The light-transmitting resin reflects light emitted from the light-emitting element in a horizontal direction parallel to the mounting surface at a boundary with air positioned above a surface facing the mounting surface of the light-emitting element. A parabolic reflective surface and a side radiation surface that radiates the light reflected in the horizontal direction to the outside without spreading in the vertical direction are provided.
[0021]
Further, the light-transmitting resin has a flat surface that is an interface with air in a direction directly above the light-emitting element.
[0022]
The light-transmitting resin includes a first light-transmitting resin that seals the light emitting element and a part of the lead frame, and a second light-transmitting resin that surrounds the side surface of the first light-transmitting resin. It is formed from a light transmissive resin.
[0023]
In the present invention, an LED (Light Emitting Diode) chip itself is called a “light emitting element”, and the entire light emitting device including an optical device such as a package resin or a lens system on which the LED chip is mounted is referred to as a “light emitting diode” or “LED”. I will call it. Further, an illumination device such as an in-vehicle light using LED as a light source, a display device, and the like will be referred to as “LED light”.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0025]
(Embodiment 1)
FIG. 1A is a plan view showing the overall configuration of an LED light using an LED (light emitting diode) according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. ) Is an enlarged view of a P portion in (b).
[0026]
As shown in FIG. 1, the LED light 1 according to the first embodiment includes an LED 2 mounted with a light emitting element 6 as a light source at the center of a disk-shaped main body, and a concentric stepped shape around the LED 2. It has a structure surrounded by a reflecting mirror 3 on which a reflecting surface 3a is formed. Here, the vertical center axis of the light emitting element 6 is defined as the Z axis, the upper surface of the light emitting element 6 intersecting with the Z axis is defined as the origin, and the horizontal X axis and the Y axis intersect at a right angle at the origin. It is. Further, the LED 2 integrally includes a first reflecting mirror that reflects light emitted from the light emitting element 6 as will be described later. The reflecting mirror 3 becomes the second reflecting mirror 3.
[0027]
The second reflecting mirror 3 is formed of a transparent acrylic resin, and thereafter, the reflecting surface 3a is formed by performing aluminum vapor deposition on the upper surface. As shown in FIG. 1C, each reflecting surface 3a is inclined at about 45 degrees with respect to the XY plane.
[0028]
Next, the configuration of the LED 2 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. 2 is a cross-sectional view taken along line AA showing the configuration of the LED 2 shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the LED 2 shown in FIG.
[0029]
As shown in FIGS. 2 and 3, the LED 2 is a lead frame obtained by bending an elongated flat plate shape into an L shape out of a pair of lead frames 5a and 5b arranged on the XY plane with a gap for insulation. The light emitting element 6 is mounted at the origin position of 5a, the electrode on the upper surface of the light emitting element 6 and the tip of the lead frame 5b are bonded with the wire 7, and further, a part of each of the lead frames 5a and 5b, the light emitting element 6 The wire 7 is formed by sealing with a flat, substantially cylindrical transparent epoxy resin (light transmissive material) 8.
[0030]
The LED 2 is characterized in that the light emitting element 6 and the first reflecting mirror are sealed by sealing the light emitting element 6 with a transparent epoxy resin 8 (hereinafter also simply referred to as a resin 8) that becomes a first reflecting mirror described later. The lead frame 5a, which is an integrated type, is mounted at a right angle from the vicinity of the mounting portion of the light emitting element 6 to the lower side of the mounting surface and protrudes to the outside of the transparent epoxy resin 8, whereby the lead frame 5a is This is because the portion buried in the transparent epoxy resin 8 is reduced as much as possible. The other lead frame 5b has an elongated flat plate shape, and is arranged in parallel with a portion of the lead frame 5b protruding to the outside of the resin.
[0031]
For the purpose of maintaining the light emission intensity of the LED 2 at a predetermined value by reducing the number of the light emitting elements 6 as much as possible, a large current type (high output type) is used. For example, as shown in FIG. 4, an N-type AlInGaP cladding layer 102, a multi-well active region 103, a P-type AlInGaP cladding layer 104, and a P-type GaP window 105 are sequentially formed on an N-type GaP substrate 101. An Al bonding pad (positive electrode) 107 is formed on the P-type GaP window 105 via an AuZn contact 106 for ohmic contact with the window 105, and an Au alloy electrode (positive electrode) is formed below the N-type GaP substrate 101. Negative electrode) 108 is formed.
[0032]
The negative electrode 108 of the light emitting element 6 having such a structure is mounted on the lead frame 5a, and the positive electrode 107 and the tip of the lead frame 5b are bonded with the wire 7 as described above, and a predetermined gap is established between the electrodes 107 and 108. By applying a voltage, the light emitting element 6 emits light. This light emission is carried out by the action of confining carriers (electrons and holes) in the multi-well active region 103 in each of the cladding layers 102 and 104, and the carriers are recombined in the multi-well active region 103. .
[0033]
Further, since the light emitting element 6 is of a large current type, the amount of heat generation increases. Therefore, as shown in FIG. 5, it is assumed that the pair of lead frames 120a and 120b are both in the shape of an elongated flat plate, are horizontally opposed to the transparent epoxy resin 8 and protrude outward, that is, normal. To do. In this case, the embedded portion extending from the mounting portion of the lead frame 120a on which the light emitting element 6 is mounted to the outside of the resin 8 becomes long. As described above, the longer the elongated flat plate-shaped embedded portion is, the more difficult the heat generated from the light-emitting element 6 is released to the outside of the resin 8, and the light-emitting element 6 becomes high temperature and the luminous intensity decreases. Further, heat is accumulated in the light emitting element 6 and the lead frame 120a, resulting in high heat, and cracks are likely to occur at the boundary with the transparent epoxy resin 8.
[0034]
Therefore, in the first embodiment, the lead frame 5a on which the light emitting element 6 is mounted is bent downward in the vicinity of the mounting portion of the light emitting element 6 as shown in FIG. 2 to reduce the buried portion as much as possible. The heat dissipation to the outside is improved, and heat is prevented from being accumulated as much as possible in the light emitting element 6 and the lead frame 120a. When heat is not accumulated in this way, cracks do not occur at the boundary between the lead frame 120a and the transparent epoxy resin 8. In addition, in order to further improve the heat dissipation to the outside, a material such as a copper alloy having a high thermal conductivity is used for the lead frames 5a and 5b.
[0035]
2 and 3, the shape of the LED 2 is a flat, generally cylindrical shape that is the shape of the transparent epoxy resin 8, and the central portion of the upper surface 9b (the portion directly above the light emitting element 6) is a flat surface 9a. Then, following this flat surface 9a, as a first reflecting mirror 9, a part of a parabola in the X-axis direction focusing on the origin of the light-emitting element 6 is rotated substantially around the Z-axis. Reflective shape (thus not a paraboloid of revolution). Hereinafter, the shape of the reflecting surface of the first reflecting mirror 9 is referred to as a reflecting shape.
[0036]
Moreover, the diameter of the 1st reflective mirror 9 is made into the size which can totally reflect the emitted light from the light emitting element 6 in a horizontal direction. Here, the light within the range of 20 degrees or more with respect to the Z axis in the emitted light is sized to reach the upper surface 9b. Further, the side surface 10 of the LED 2 forms a part of a spherical surface centering on the light emitting element 6. The LED 2 having such a configuration is fixed to the center of the circular LED light 1.
[0037]
Next, how the LED light 1 having such a configuration shines will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0038]
When voltage is applied to the lead frames 5a and 5b of the LED 2 to cause the light emitting element 6 to emit light, the light directed from the light emitting element 6 toward the Z direction directly passes through the transparent epoxy resin 8 from the flat surface 9a. The light passes straight through and passes through a transparent front plate (not shown) that is placed on the LED light 1 and is emitted to the outside. In addition, light within the range of 20 degrees or more with respect to the Z axis among the emitted light from the light emitting element 6 reaches the upper surface 9b as the first reflecting mirror 9, and all of these lights have a large incident angle. Reflected toward the side 10. Here, since the upper surface 9b has the reflection shape described above, all of the light reflected by the upper surface 9b travels parallel to the XY plane.
[0039]
Further, since the side surface 10 forms a part of a spherical surface with the light-emitting element 6 as the center, the light traveling in parallel travels substantially in parallel on the side surface 10 in a direction of 360 degrees around the Z axis. Radiated in a shape. Further, the light directed directly from the light emitting element 6 to the side surface 10 is emitted in the same direction without being refracted by the side surface 10.
[0040]
The light radiated from the side surface 10, that is, the light directly reflected from the light emitting element 6 through the side surface 10 including the light reflected by the upper surface 9 b and traveling substantially parallel to the XY plane, Reflected by the reflecting surface 3a having an inclination of approximately 45 degrees of the reflecting mirror 3 and proceeding upward substantially perpendicularly, passing through a transparent front plate (not shown) at least within a range of 20 degrees or more from the XY plane. Radiated to the outside. Note that the light expressed as “parallel” in the above is not perfectly parallel because of the size of the light emitting element 6, but any light is almost parallel and is at least 20 degrees from the Z axis. It will surely be inside.
[0041]
As described above, according to the LED light 1 of the first embodiment, the LED 2 used in the LED light 1 is formed by integrally forming the light emitting element 6 that is a light source and the first reflecting mirror. Since the light source and the first reflecting mirror are separate bodies, the assembly man-hour is not increased. That is, the number of assembling steps of the LED 2 and the LED light 1 using the LED 2 can be reduced.
[0042]
Further, since the first reflecting mirror 9 of the LED 2 has the flat surface 9a immediately above the light emitting element 6, the light (vertical light) heading right above the light emitted from the light emitting element 6 is emitted from the flat surface 9a to the outside. be able to. Accordingly, it is possible to irradiate the entire irradiation surface composed of the flat surface 9a and the side surface 10 of the LED 2, and the LED light 1 using the LED 2 can also irradiate the entire irradiation surface.
[0043]
In addition, the first reflecting mirror 9 can be made thinner by forming the flat surface 9a immediately above and curving the upper surface 9b from the periphery of the flat surface 9a. If it is curved without forming a plane directly above, the distance between the light emitting element 6 and the interface directly above has to be increased, so that the thickness of the first reflecting mirror 9 increases, but this point can be eliminated. .
[0044]
In the LED 2, the lead frame 5 a on which the light emitting element 6 is mounted is bent downward in the vicinity of the mounting portion of the light emitting element 6 and protrudes to the outside of the transparent epoxy resin 8, so that the portion embedded in the resin 8 is reduced as much as possible. When the lead frame 5a is bent downward and protrudes to the outside of the resin 8, the portion below the horizontal plane where the light-emitting element 6 mounting surface of the resin 8 extends to the side surface is significantly larger than the upper portion of the horizontal plane. Since it is thin, the embedded portion is significantly less than the resin 8 protruding in the horizontal direction X. As a result, even if the light emitting element 6 is a large current type and generates a large amount of heat, the heat of the light emitting element 6 is dissipated to the outside at a very short distance, so that no heat is accumulated in the light emitting element 6 and the lead frame 120a. Since the contact portion between the lead frame 120a and the resin 8 is reduced, it is possible to prevent the occurrence of cracks at the boundary between the lead frame 120a and the transparent epoxy resin 8.
[0045]
In other words, heat is accumulated in the transparent epoxy resin 8 to become high heat, and thermal expansion caused by residual stress of the transparent epoxy resin 8 triggered by this heat causes a boundary between the light emitting element 6 and the lead frame 5 a and the transparent epoxy resin 8. The occurrence of cracks can be prevented.
[0046]
Furthermore, since a material having high thermal conductivity is used for the lead frame 5a, the heat dissipation becomes higher, and thereby heat can be radiated more efficiently, so that the generation of cracks can be further prevented. .
[0047]
Furthermore, since the heat dissipation is greatly improved, there is an advantage that a large light output can be obtained because no thermal saturation occurs even if a large current is supplied to the light emitting element 6, so that there is no restriction on thermal saturation. A large light output can be obtained, and bright radiation light can be obtained.
[0048]
In addition, among the pair of lead frames 122a and 122b, as shown in the plan view of FIG. 6A and the cross-sectional view of FIG. 8 has a wide area capable of conducting and dispersing the heat of the light-emitting element 6 over a wide range so as not to cause a crack at the boundary with 8, and forming an elongated flat plate shape connected to the edge of the wide area portion, The elongated flat plate shape may be bent downward at the edge portion so as to protrude to the outside of the transparent epoxy resin 8 so that the portion embedded in the resin 8 may be reduced as much as possible. In the example of FIG. 6, the wide area portion is formed in a pair of circular shapes, but may have any shape such as a square or a triangle as long as it has a large area capable of dispersing heat. .
[0049]
In the LED 2a having such a configuration, a portion sealed with the transparent epoxy resin 8 of the lead frame 122a on which the light emitting element 6 is mounted has a wide area for conducting and dispersing heat of the light emitting element 6 over a wide range. Therefore, even if the light emitting element 6 is a large current type and generates a large amount of heat, heat is conducted directly from the light emitting element 6 to the transparent epoxy resin 8, and from the light emitting element 6 to the transparent epoxy resin 8 via the lead frame 122a. Heat can be distributed throughout the large lead frame 122a. In addition, since heat in a large area is radiated to the outside at a short distance, heat is not accumulated in the light emitting element 6 and the lead frame 120a, and the contact portion between the lead frame 120a and the resin 8 is reduced. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of cracks due to heat at the boundary between the lead frame 120a and the transparent epoxy resin 8. Further, as shown in FIG. 6C, a plurality of fins 122c may be provided in the portion of the lead frame 122a protruding outside the transparent epoxy resin 8 to promote heat exchange. In this case, the heat of the lead frame 122a is quickly released to the outside of the transparent epoxy resin 8.
[0050]
(Modification 1)
As a first modification of the LED light 1, as shown in FIG. 7, in the LED 2b, a pair of lead frames 12b and 12c are recessed only in the periphery of the light emitting element 6 to form a third reflecting mirror. However, the planar shape of the pair of lead frames 12b and 12c is the same as that of the lead frames 120a and 120b shown in FIG.
[0051]
Thereby, in the basic form of the LED 2 shown in FIG. 2, light is emitted only in the direction directly above the light emitting element 6, whereas light is emitted upward from the periphery of the light emitting element 6, The whole appears to emit light, and the effect of improving the appearance is obtained.
[0052]
(Modification 2)
As a second modification of the LED light 1, as shown in FIG. 8, the LED 2c emits light by providing a sawtooth pattern as shown in the figure by half etching or a stamping pattern on the pair of lead frames 13a and 13b. Light emitted obliquely downward from the element 6 may be reflected to emit light upward. However, the planar shape of the pair of lead frames 13a and 13b is the same as that of the lead frames 120a and 120b shown in FIG.
[0053]
By forming a plurality of concentric reflecting mirrors on the lead frames 13a and 13b in this way, it is possible to make the whole appear to emit light as in the first modification, and the appearance can be improved. In this case, the bonding area between the transparent epoxy resin 8 and the lead frames 13a and 13b is increased, and there is an effect of reducing peeling defects by making the bonding shape not a planar shape. This is particularly effective in the case of a large current type that generates a large amount of heat.
[0054]
(Modification 3)
As a third modification of the LED light 1, as shown in FIG. 9, in the LED 2 d, the side surface shape of the sealed portion by the transparent epoxy resin 8 may be changed. The side surface 10 of the basic example is a part of a spherical shape centering on the light emitting element 6, and the light emitted from the light emitting element 6 enters the side surface 10 substantially perpendicularly and goes straight as it is. In the third modification, the side surface 14 forms a part of the ellipsoidal surface having the light emitting element 6 as one focal point, and the light emitted from the light emitting element 6 is slightly on the side surface 14 in the straight direction. Refracts downward. Therefore, even if the step-like second reflecting mirror 3 around the LED is brought to a lower position, the LED light can obtain a high external radiation efficiency. Thereby, the LED light can be made thinner.
[0055]
(Modification 4)
As a fourth modified example of the LED light 1, as shown in FIG. 10, in the LED 2e, the side reflection on the upper surface 9b of the first reflecting mirror 9 is totally reflected on the boundary surface between the transparent epoxy resin 8 and the air. Regardless, the metal reflective film 15 that has been subjected to plating, vapor deposition, or the like may be attached to the upper surface 9b. In this case, if the portion directly above the light emitting element 6 is flattened, the light emitted directly above is not radiated to the outside. Therefore, a part of the parabola with the light emitting element 6 as the focal point is partially formed up to the central portion of the upper surface 9b. The shape needs to be rotated around the Z axis.
[0056]
(Modification 5)
As a fifth modification of the LED light 1, as shown in FIG. 11, the LED 2 f is separately provided on the outer periphery of a substantially cylindrical reflecting mirror 9 d formed with a diameter smaller than that of the basic first reflecting mirror 9. A body-shaped annular reflecting mirror 9e was formed to form a first reflecting mirror 9f. In the case of forming the first reflecting mirror 9f, for example, a pair of lead frames 5a and 5b (or leads) in which the light emitting element 6 is mounted and wire-bonded as described above in a first resin sealing mold, for example. Frames 122a and 122b) are set, and a transparent epoxy resin 8a is poured and cured. The reflecting mirror 9d formed by this curing is set in the second resin sealing mold, and the annular epoxy mirror 9e is formed by pouring and curing the transparent epoxy resin 8b. Note that the annular reflecting mirror 9e may be fitted into a substantially cylindrical reflecting mirror 9d that is individually produced in advance.
[0057]
The outer shape of the first reflecting mirror 9 f formed in this way is the same as that of the basic shape 9. Accordingly, the outer surface of the annular reflecting mirror 9e is shaped like a part of a spherical surface centering on the light emitting element 6 as in the basic shape 9. The boundary between the substantially cylindrical reflecting mirror 9d and the annular reflecting mirror 9e is vertical in this example as shown in the figure. However, like the basic shape 9, it forms a part of a spherical surface centering on the light emitting element 6. Also good.
[0058]
According to such an LED 2f, the transparent epoxy resin that seals the light emitting element 6, the bonding wire 7 and the pair of lead frames 5a and 5b is separated into the first and second transparent epoxy resins 8a and 8b. The volume of the resin 8a, 8b is smaller than that of the basic transparent epoxy resin 8, and each residual stress can be reduced. That is, even if heat is conducted from the light emitting element 6 and the light emitting element 6 to the respective transparent epoxy resins 8a and 8b through the lead frame 5a, the residual stress is small and individual, so that the residual stress induced by the heat. Thermal expansion due to can be reduced. Therefore, it is possible to prevent a crack from occurring at the boundary between the light emitting element 6 and the lead frame 5a and the transparent epoxy resin 8 due to thermal expansion.
[0059]
Furthermore, even if the LED 2b to 2e shown in FIGS. 7 to 10 is formed by dividing the transparent epoxy resin described in the fifth modification to form the first reflecting mirror, the generation of cracks is similarly caused. Can be prevented.
[0060]
(Modification 6)
As a sixth modification of the LED light 1, as shown in FIGS. 12A to 12D, the second reflecting mirror 3a of the LED light 1a is replaced with a second example of the basic example shown in FIG. Rather than illuminating the entire surface substantially uniformly as in the case of the reflecting mirror 3, light emitting points can be scattered. That is, as shown in FIG. 12 (a), the circular second reflecting mirror 3a is divided into sectors, and as shown in FIGS. 12 (b), (c), and (d), the LEDs 2 (or LEDs 2b˜ The distance from any one of 2f) to the reflecting surface 23a is divided into several types. As a result, the position where the reflected light is radiated is scattered in the circle when viewed from above, and there is an effect that it looks bright and beautiful. In the sixth modification, all the light from the LED 2 must be reflected by the one-stage reflecting surface 23a in each sector, so that each reflecting surface 23a shown in FIGS. 12 (b) to 12 (d). As shown in FIG. 2B, it is necessary to set the height to the same height as the overall height h of the circular stepped reflector 3 as a basic example.
[0061]
(Modification 7)
As a sixth modification of the LED light 1, as shown in FIGS. 13A to 13C, the second reflecting mirror 3b of the LED light 1b is divided into sectors and the lengths thereof are changed. The shape of the second reflecting mirror 3b can be made close to a square as one of the polygons. That is, as shown in FIGS. 13B and 13C, in the shortest fan shape, when the length from the reflecting surface 26a to the next reflecting surface 26a is L, the longest fan shape shifted by 45 degrees from the fan shape. In, the length from the reflecting surface 26a to the next reflecting surface 26a is set to √2L. Thereby, as shown in FIG. 13A, the second reflecting mirror 3b having a substantially square shape can be formed.
[0062]
For example, as an application of the basic LED light 1, as shown in FIG. 14, the circular LED light 1 shown in FIG. 1 is cut into a square or a part thereof, and fragments 11 a, 11 b, 11 c, 11 d, 11 e, 6 pieces of 11f are produced, and these can be combined as shown in the figure to form an integrated LED light 11 having a plurality of light emitting elements covering a predetermined area. As described above, even when a plurality of square LED lights 11a,... Are connected, if the LED light 1b shown in FIG. 13 is used, there is no need to cut the circular LED light 1b into a square. There is no decline and the connected light is brighter. In addition, when a substantially square LED is used as a light source instead of the substantially cylindrical LEDs 2 and 2b to 2f, there is an advantage that the distance from each side surface of the LED to the reflecting mirror 26 is substantially equal over the entire circumference.
[0063]
If the LED lamp 1b having such advantages is used to form a vehicular lamp 110 that can be applied to, for example, an automobile taillight or brake light as shown in FIG. 15, a brighter lamp can be formed. . The lamp 110 is formed with a stepped pedestal 112 in three steps and two rows having different front positions in the direction indicated by the arrow Y1 in a cover 111 having a hollow inside, and an LED light is provided in front of the pedestal 112. 1b is fixed, and the inner wall 111a of the cover 111 and the upper surface 112b and the side surface 112c of the base 112 are formed by aluminum plating.
[0064]
That is, since the entire inner surface of the cover 111 reflects light efficiently, the light emitted from the LED light 1b in all directions of the hemisphere is efficiently reflected, and a brighter lamp can be formed. Further, since the light emitted from the LED light 1b is reflected also to the side surface of the inner wall 111a of the cover 111 and the side surface 112c of the pedestal 112, it is also emitted from the lateral direction indicated by the arrow X1. Therefore, when applied to the taillights and brake lights of automobiles, it is possible to improve the visibility of light from the side as well as directly behind the automobile.
[0065]
(Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a longitudinal sectional view showing an overall configuration of an LED used in the LED light according to Embodiment 2 of the present invention.
[0066]
As shown in FIG. 16, in the LED 31 of the second embodiment, the light emitting element 6 is mounted at the tip of the lead frame 5a of the pair of lead frames 5a and 5b, and the electrode on the upper surface of the light emitting element 6 and the lead frame 5b. The tip of the wire is bonded with a wire 7 to be electrically connected. The leading ends of the lead frames 5a and 5b as the electrical system, the light emitting element 6, and the wire 7 are sealed with a transparent epoxy resin 36 as a light transmissive material. The outer shape of the transparent epoxy resin 36 has a shape in which the upper half of a spherical shape centering on the light emitting element 6 is scraped into a conical shape. In this case, the light emitted from the light emitting element 6 is totally reflected by the upper surface 32 as the first reflecting mirror, but the reflected light corresponds to the radiated light from the reflection point of the light emitting element 6 with respect to the upper surface 32. Instead of the condensed light, the light is emitted from the side surface 37 with a spread angle. Therefore, the circular step-like reflecting mirror as the second reflecting mirror that reflects these lights upward is also required to be longer in the Z direction than the LED 2 of the first embodiment.
[0067]
However, such a simple conical reflecting surface 32 can be used when the LED light may have a relatively wide light distribution or when an extremely thin LED light is not required.
[0068]
(Embodiment 3)
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing the overall configuration of the LED light according to Embodiment 3 of the present invention.
[0069]
As shown in FIG. 17, in the LED light 40 according to the third embodiment of the present invention, the light emitting element 6 is mounted at the tip of the lead frame 5a of the pair of lead frames 5a and 5b, and the electrode on the upper surface of the light emitting element 6 The lead frame 5b is bonded to the tip of the lead frame 5b with a wire 7 to be electrically connected. The leading ends of the lead frames 5a and 5b as the electrical system, the light emitting element 6, and the wire 7 are sealed with a transparent epoxy resin 36. The shape of the transparent epoxy resin 36 is a normal cylindrical shape, and therefore the upper surface of the transparent epoxy resin 36 cannot serve as the first reflecting mirror. Instead, a circular optical body 38 shaped like an umbrella molded with a transparent acrylic resin is attached to the upper surface of the transparent epoxy resin 36 via a light transmissive material 37. The upper surface 39 of the optical body 38 has a shape obtained by rotating a part of a parabola around the Z axis with the light emitting element 34 as a focal point and the X axis direction as an axis of symmetry.
[0070]
In addition, the lower surface 41 of the optical body 38 has a circular stepped shape with a step of about 45 degrees to replace the circular stepped reflecting mirror 3 of the first embodiment as the second reflecting mirror. Yes. Further, aluminum is deposited on the lower surface 41, and an overcoat (not shown) is applied on the lower surface 41 to protect the deposited aluminum film. In this Embodiment 3, the freedom degree of overcoat after vapor deposition mirror surface formation can be enlarged. That is, the overcoat may be colored, and there is no thickness limitation.
[0071]
In the LED light 40 having such a configuration, when a predetermined voltage is applied to the pair of lead frames 5a and 5b, the light emitting element 6 emits light. The light is transmitted to the outside through a transparent front plate (not shown). In addition, light emitted obliquely from the upper side to the side passes through the light-transmitting material 37 and enters the optical body 38, and light hitting the upper surface 39 as the first reflecting mirror is totally reflected. The upper surface 39 has a shape in which a part of a parabola with the light emitting element 6 as a focus is rotated around the Z axis, so that all of the upper surface 39 is reflected substantially parallel to the XY plane in the lateral direction. Then, the light is reflected upward by the circular step-like reflecting mirror 41 as the second reflecting mirror and substantially parallel to the Z axis, and is transmitted from the upper surface 39 through the front plate to be externally radiated. The light that enters the optical body 38 and directly hits the circular stepped reflector 41 is also emitted upward.
[0072]
In this way, while taking advantage of the thinness that is a feature of the LED, it is possible to irradiate a large area with a single light emitting element using a normal cylindrical LED, and high external radiation efficiency can be obtained. It becomes LED light.
[0073]
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 18A is a plan view showing an overall configuration of an LED light using an LED according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 18B is a GG sectional view of FIG.
[0074]
As shown in FIG. 18, in the LED light 80 of the fourth embodiment, the lower surface 83 is a stepped reflecting surface as a second reflecting mirror, and a cylindrical space 84 is provided in the center. The optical body 81 is made of a transparent acrylic resin, and the LED 2 is fixed in the central space 84. That is, the LED 2 seals the light emitting element 6 and the like with a transparent epoxy resin, and its upper surface is a parabolic surface 9b as a first reflecting mirror, and is reflected from the light emitting element 6 to the side surface direction by the upper surface 9b. The light thus reflected is reflected upward by the lower surface 83 of the optical body 81 and is transmitted to the outside through a transparent front plate (not shown).
[0075]
Here, the light emitted directly from the upper part of the side surface 10 of the LED 2 (not reflected by the upper surface 9b) is not reflected upward in the LED light 1 described above because it follows the path indicated by the two-dot chain line, However, the LED light 80 is reflected by the horizontal upper surface 82 of the optical body 81 and further reflected upward by the lower surface 83 as shown by the broken line. As a result, the LED light is thin and has higher external radiation efficiency. In addition, since the light incident on the space 84 is refracted in a direction having a large angle with respect to the Z axis, the luminance of the peripheral portion when viewed from above in FIG.
[0076]
In the first to fourth embodiments of the present invention, a transparent epoxy resin is mainly used as a light transmissive material for sealing a light emitting element or the like, but other light transmissive materials may be used. In addition, although a transparent acrylic resin is used as the second reflecting mirror or an optical body that serves as both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror, other materials such as other transparent synthetic resins are used. You can also. Further, the configuration, shape, quantity, material, size, connection relationship, and the like of the other parts of the LED light are not limited to those in the first to fourth embodiments.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a light emitting diode, a light emitting element that emits light, a lead frame that mounts the light emitting element and supplies power to the element, and the light emitting element and the lead frame are sealed. A light-transmitting resin, and the light-transmitting resin is a reflecting surface that is an interface with the air located above the light-emitting element, and emits light emitted from the light-emitting element in a horizontal direction (side emission surface of the light-transmitting resin) And the reflected light radiates outside without spreading in the vertical direction on the side radiation surface, and the light-transmitting resin has a flat surface that serves as an interface with air directly above the light emitting element. It was configured as follows.
[0078]
In other words, since the light emitting diode is formed by integrating the light emitting element as the light source and the reflecting mirror, the light source and the reflecting mirror (reflecting surface) are separate from each other as in the prior art. It will not be bulky. That is, it is possible to reduce the man-hours for assembling the light emitting diode and the LED light using the light emitting diode.
[0079]
Further, since the reflecting mirror of the light emitting diode has a flat surface directly above the light emitting element, light (vertical light) traveling directly above the light emitted from the light emitting element can be emitted from the flat surface to the outside. Accordingly, it is possible to irradiate the entire irradiation surface of the light emitting diode, and it is also possible to irradiate the entire irradiation surface of the LED light using the light emitting diode.
[0080]
Further, the lead frame is bent from the vicinity of the mounting portion of the light emitting element to the lower side of the mounting surface so that the portion sealed with the light transmitting resin is minimized, and has a shape protruding to the outside of the light transmitting resin. It was configured as follows.
[0081]
When the lead frame is bent downward and protrudes to the outside of the light-transmitting resin, the lower portion of the horizontal plane that extends the light-emitting element mounting surface to the side surface in the light-transmitting resin is more than the upper portion of the horizontal plane. Since it is significantly thin, the sealing portion is significantly less than that protruding in the horizontal direction of the resin. As a result, the heat of the light emitting element is dissipated to the outside at an extremely short distance, so that heat is not accumulated in the light emitting element and the lead frame, and the contact portion between the lead frame and the resin is reduced. It is possible to prevent cracks from occurring at the boundary with the resin.
[0082]
In addition, the portion where the lead frame is sealed with the light-transmitting resin has a wide area that conducts and disperses the heat of the light emitting element over a wide area, and a shape in which an elongated flat plate portion is connected to the edge of the wide area portion In addition, an elongated flat plate-shaped portion at the edge portion is bent downward from the light emitting element mounting surface to form a shape protruding to the outside of the light transmitting resin.
[0083]
Accordingly, heat conducted directly from the light emitting element to the light transmissive resin and heat conducted from the light emitting element to the light transmissive resin through the lead frame can be dispersed throughout the wide lead frame. In addition, since heat in a large area is radiated to the outside at a short distance, heat is not accumulated in the light emitting element and the lead frame, and cracks can be prevented from occurring at the boundary between the lead frame and the resin. .
[Brief description of the drawings]
1A is a plan view showing an overall configuration of an LED light using an LED (light emitting diode) according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. c) is an enlarged view of a P portion of (b).
2 is a longitudinal sectional view of an LED that is a light source of the LED light according to Embodiment 1. FIG.
3 is a plan view showing a configuration of an LED according to Embodiment 1. FIG.
4 is a cross-sectional view showing a configuration of a light-emitting element used in the LED according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 5 is a vertical sectional view of an LED when a lead frame is protruded in a horizontal direction.
6A is a plan view when a lead frame having a large area is used in the LED according to Embodiment 1, FIG. 6B is a longitudinal sectional view of FIG. 6A, and FIG. It is the figure which provided the fin.
7 is a longitudinal sectional view showing a first modification of an LED that is a light source of the LED light according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a second modification of the LED that is the light source of the LED light according to the first embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a third modification of the LED that is the light source of the LED light according to the first embodiment.
10 is a partial enlarged view showing a fourth modification of the LED light according to Embodiment 1. FIG.
11 is a longitudinal sectional view showing a fifth modification of the LED that is the light source of the LED light according to Embodiment 1. FIG.
12A is a plan view showing a fifth modification of the LED light according to Embodiment 1, FIG. 12B is a sectional view taken along line BB in FIG. 12A, and FIG. C sectional drawing, (d) is DD sectional drawing of (a).
13A is a plan view showing a sixth modification of the LED light according to Embodiment 1, FIG. 13B is a sectional view taken along line EE in FIG. 13A, and FIG. It is -F sectional drawing.
14 is a plan view showing a structure in which the periphery of the LED light according to Embodiment 1 is cut into a rectangle and a plurality of the LED lights are combined to cover a certain range. FIG.
FIG. 15 is a perspective view showing the structure of a vehicular lamp formed by combining a plurality of LED lights according to a sixth modification.
FIG. 16 is a longitudinal sectional view showing an overall configuration of an LED used in an LED light according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing an overall configuration of an LED light according to Embodiment 3 of the present invention.
18A is a plan view showing an overall configuration of an LED light according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 18B is a GG sectional view of FIG.
[Explanation of symbols]
1,1a, 1b, 21,24,31,40,80 LED light
2, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f LED (light emitting diode)
3, 3a, 3b, 23, 26, 41, 83 Second reflecting mirror
5a, 5b, 7, 12b, 12c, 13a, 13b, 33a, 33b, 35, 120a, 120b, 122a, 122b Electrical system (lead frame and bonding wire)
6, 34, 85 Light emitting element
8, 8a, 8b, 36 Transparent epoxy resin (light transmissive material)
9, 9f, 15, 32, 39 First reflecting mirror
9d Mirror with a generally cylindrical shape
9e Annular reflector
12b, 12c, 13a, 13b Third reflecting mirror
15 Metal surface
38,81 optical body
101 N-type GaP substrate
102 N-type AlInGaP cladding layer
103 Multiple well active region
104 P-type AlInGaP cladding layer
105 P-type GaP window
106 AuZn contacts
107 Al bonding pad (positive electrode)
108 Au alloy electrode (negative electrode)
110 Vehicle lamps
111 cover
111a Cover inner wall
112 pedestal
112b Top surface of pedestal
112c Side of pedestal

Claims

A light emitting element (6, 34) for emitting light;
A lead frame (5a, 5b, 12b, 12c, 13a, 13b, 33a, 33b, 120a, 120b, 122a, 122b) for mounting the light emitting element and supplying power to the element;
A light transmissive resin (8, 8a, 8b, 36) for sealing the light emitting element and the lead frame;
In the lead frame, a portion sealed with the light-transmitting resin has an extending portion that mounts the light emitting element and extends in a horizontal direction, and is connected to an edge of the extending portion, and is a flat plate that is longer than the extending portion. has a shaped portion, wherein the elongated plate-shaped portion in a portion of the edge to forming a shape protruding to the outside of the light transmitting resin unfolded to the mounting surface below the light emitting element,
The light transmissive resin is
An upper surface reflecting surface (9b) for reflecting light emitted from the light emitting element in a horizontal direction parallel to the mounting surface at a boundary with air positioned above the mounting surface of the light emitting element;
A side emitting surface (10) for emitting the light reflected in the horizontal direction to the outside without spreading in the vertical direction;
A flat surface (9a) that is formed at the center portion of the upper surface reflection surface and serves as an interface with air;
The light emitting diode , wherein the upper surface reflection surface curved from the periphery of the flat surface is thinner than the thickness of the upper surface reflection surface curved without forming the flat surface .

The lead frame is in the light transmissive resin and has a recess including a mounting position of the light emitting element, and a side surface of the recess is formed at an angle that reflects light emitted from the light emitting element upward. Tei Ru請 Motomeko 1 to the light emitting diode according.

The lead frame is in the light-transmitting resin, has a shape that repeats a pattern that rises downward from the mounting position of the light emitting element toward the periphery, and the rising side surface is from the light emitting element. the light-emitting diode according to the outgoing light 請 Motomeko 1 that is formed at an angle to reflect upward.

The light transmissive resin is
A first light transmissive resin that seals part of the light emitting element and the lead frame;
The first light emitting diode according to aspects of the light transmitting resin from 請 Motomeko 1 formed from a second optically transparent resin surrounding contact with the any one of 3.

The light emitting diode according to any one of claims 1 to 4,
L ED light having a reflecting mirror for reflecting light emitted from the light emitting diode.