(57)【要約】      （修正有）【課題】反射面で光の散乱が起こり、一様な強度の光を出力できる反射型発光ダイオードを提供する。【解決手段】液晶ポリマーからなり、内部に凹面状の反射面２を有する支持体６と、反射面の上方中央部において反射面に発光面を向けて配置された発光素子１０とを備える。支持体に液晶ポリマーを用いた場合は、反射面はミクロな凹凸による適度なざらつきのある面となるため、発光素子から出射した光は反射面で散乱され、出射光は一様な強度の光となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ポリマーからなり、内部に凹面状の反射面を有する支持体と、
前記反射面の上方中央部において前記反射面に発光面を向けて配置された発光素子と
を備えたことを特徴とする反射型発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント回路基板等の表面に実装される表面実装型の反射型発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子と、その発光素子が固定され、内部に凹面形状の反射面を有する支持体とを有し、発光素子から出射された光を反射面で反射して外部に出力する反射型発光ダイオードが知られている（例えば、特許文献１参照）。反射型発光ダイオードの支持体をポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂のような材料で形成した場合、反射面の凹部底面を高度の平滑面に仕上げることができる。
【０００３】
しかしながら、反射型発光ダイオードから一様な強度の光を出力するためには、反射面で光がある程度散乱することが有効である。このため、反射面の表面に適度なざらつき、即ち凹凸があることが好ましい。ＰＥＥＫ樹脂を支持体に使用した場合には鏡面が平滑すぎて反射面での光の散乱が起こらず、反射型発光ダイオードから出力される光が一様な強度にならないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９８２６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記問題点に鑑み、本発明は、反射面で光の散乱が起こり、一様な強度の光を出力できる反射型発光ダイオードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、液晶ポリマーからなり、内部に凹面状の反射面を有する支持体と、前記反射面の上方中央部において反射面に発光面を向けて配置された発光素子とを備えた反射型発光ダイオードが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、反射面で光の散乱が起こり、一様な強度の光を出力できる反射型発光ダイオードを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る反射型発光ダイオードの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る反射型発光ダイオードの発光素子搭載部分を下から見た底面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に用いる発光素子の外形図であり、図３（ａ）は発光素子の正面図、図３（ｂ）は発光素子の側面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に用いる発光素子の等価回路図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る反射型発光ダイオードの支持体の斜視図である。
【図６】図１に示した反射型発光ダイオードのＶＩ−ＶＩ方向に沿った断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る反射型発光ダイオードの製造において使用するリードフレームの一部破断した平面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る反射型発光ダイオードの製造方法を説明するための工程図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る反射型発光ダイオードの構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る反射型発光ダイオードの発光素子搭載部分を下から見た底面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
【００１０】
本発明の第１の実施形態に係る反射型発光ダイオード１は、図１に示すように、液晶ポリマーからなり、内部に凹面状の反射面２を有する支持体６と、反射面２の上方中央部から支持体６の第１の壁面６１に向けて水平に延びるアノード接続アーム７ａを有する第１電極リード７と、反射面２の上方中央部から支持体６の第１の壁面６１に対向する第２の壁面６２に向けて水平に延びるカソード接続アーム８ａを有する第２電極リード８と、アノード接続アーム７ａの先端部と電気的に接続するアノード電極、及びカソード接続アーム８ａの先端部と電気的に接続するカソード電極を有し、反射面２の上方中央部において反射面２に発光面を向けて配置された発光素子１０とを備える。
【００１１】
支持体６は液晶ポリマーで一体物として形成されている。「液晶ポリマー」は、溶融状態で規則性を持ち、液晶様性質を示す熱可塑性樹脂である。液晶ポリマーは固化時にも基本的にはその構造が変わらない。このため、収縮等の成形変化なしに分子が規則的な成形品が得られる。支持体６に使用可能な液晶ポリマーとしては、例えばエチレンテレフタレートとパラヒドロキシ安息香酸との重縮合体、フェノール及びフタル酸とパラヒドロキシ安息香酸との重縮合体、2,6-ヒドロキシナフトエ酸とパラヒドロキシ安息香酸との重縮合体等がある。
【００１２】
支持体６の上面側に形成される放物凹曲面の鏡面仕上げを行うために凸面の金型に注型して液晶ポリマーを硬化させると、支持体６にＰＥＥＫ樹脂を用いた場合ほどには放物凹曲面は滑らかな鏡面にならない。つまり、放物凹曲面はミクロな凹凸により適度なざらつきがある表面状態になる。放物凹曲面がざらつきのある状態である場合、放物凹曲面に銀若しくはアルミニウムを蒸着した後の反射面２も同様にざらつきがある状態になる。つまり、支持体６にＰＥＥＫ樹脂を用いた場合には反射面２はほぼ完全な鏡面になるのに対し、支持体６に液晶ポリマーを用いた場合は、反射面２はミクロな凹凸による適度なざらつきがある面になる。
【００１３】
このため、支持体６に液晶ポリマーを用いることにより、発光素子１０から出射された光は反射面２で反射する際に散乱され、この散乱された光が反射型発光ダイオード１の外部に出力される。その結果、反射型発光ダイオード１から出力される光Ｌは一様な強度の光になる。
【００１４】
図１に示した発光素子１０は、光を出射する発光面と、発光面に対向する電極面１００を有する。電極面１００には、アノード接続アーム７ａの先端部に接するアノード電極と、カソード接続アーム８ａの先端部に接するカソード電極とが配置されている。
【００１５】
図２に、第１電極リード７と第２電極リード８からなる一対のリードに発光素子１０を搭載した状態を示す。図２は、発光素子１０の搭載箇所を反射面２側から見た図であり、発光素子１０は、光を出射する発光面１１０を支持体６の反射面２に向けて、第１電極リード７と第２電極リード８上に搭載されている。図２では、発光素子１０を透過してアノード電極１０１及びカソード電極１０２が破線で表示されている。アノード電極１０１はアノード接続アーム７ａの先端部に接し、カソード電極１０２はカソード接続アーム８ａの先端部に接している。つまり、図１に示した反射型発光ダイオード１では、発光素子１０のアノード電極及びカソード電極が第１電極リード７及び第２電極リード８それぞれと直接に接触しており、ボンディングワイヤは使用されていない。
【００１６】
発光素子１０には、例えば図３（ａ）〜図３（ｂ）に示すような、発光部１１と蛍光発光部１２とを積層した箱型の発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ等が採用可能である。発光部１１の一方の主面にアノード電極１０１及びカソード電極１０２が形成され、他方の主面上に樹脂に蛍光体を混入した構成或いはガラスに蛍光体を塗布した構成の蛍光発光部１２が配置されている。
【００１７】
例えば、発光部１１に波長４７０ｎｍ程度の青色光を出力する青色光発光体を使用し、蛍光発光部１２にイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）等の黄色蛍光体を使用する。アノード電極１０１とカソード電極１０２間に所定の電圧が印加されると、発光部１１から青色光が出力される。この青色光が黄色蛍光体の蛍光発光部１２に入射し、蛍光発光部１２を透過した光Ｌが白色光として発光素子１０から出射される。
【００１８】
図４に示すように、発光素子１０に光Ｌを出射する発光ダイオード１０ａと保護素子１０ｂを並列接続した構成を採用し、発光ダイオード１０ａを保護することが有効である。保護素子１０ｂには、発光ダイオード１０ａに逆並列接続されたツェナーダイオード等が使用可能である。
【００１９】
図１、図２に示したように、第１電極リード７は、アノード接続アーム７ａ、広幅リード側面部７１及び広幅リード底面部７２を有し、第２電極リード８は、カソード接続アーム８ａ、広幅リード側面部８１及び広幅リード底面部８２を有する。広幅リード側面部７１及び広幅リード側面部８１は、支持体６の壁面に沿って配置され、広幅リード底面部７２及び広幅リード底面部８２は、支持体６の底面に沿って配置される。つまり、第１電極リード７及び第２電極リード８は、支持体６の外側面に沿ってそれぞれ折り曲げられている。
【００２０】
支持体６は、図５に示すように、凹面状の反射面２を囲む周囲の壁部３のうち、第１の壁面６１の上部に溝３１が形成され、第１の壁面６１に対向する第２の壁面６２の上部に溝３２が形成された構造である。
【００２１】
図１に示すように、第１電極リード７のアノード接続アーム７ａが溝３１に嵌合され、第２電極リード８のカソード接続アーム８ａが溝３２に嵌合される。また、支持体６の溝３１において、第１電極リード７の嵌合部分の上面から支持体６の上縁面までの段差を塞ぐように、堰止め３０１が形成されている。同様に、支持体６の溝３２において、第２電極リード８の嵌合部分の上面から支持体６の上縁面までの段差を塞ぐように、堰止め３０２が形成されている。堰止め３０１〜３０２は、例えばＵＶ硬化性樹脂を段差部分に詰めて硬化させることにより形成される。これにより、アノード接続アーム７ａ及びカソード接続アーム８ａの基部が固定される。
【００２２】
更に、支持体６の凹部内に、例えばカチオン重合型透明エポキシ樹脂等の透明エポキシ樹脂若しくは透明シリコン樹脂のような透明樹脂１４を、支持体６の上縁面に達する深さに充填して硬化させる。これにより、発光素子１０、アノード接続アーム７ａ、及びカソード接続アーム８ａを透明樹脂１４の中に埋没させた状態で固定している。
【００２３】
支持体６の底面に配置された第１電極リード７の広幅リード底面部７２、及び第２電極リード８の広幅リード底面部８２をプリント回路基板（図示略）上の配線パターンに接続するようにして、反射型発光ダイオード１をプリント回路基板に表面実装する。例えば半田等を用いて、広幅リード底面部７２及び広幅リード底面部８２とプリント回路基板とを接続する。これにより、反射型発光ダイオード１から光Ｌを出力させるために、プリント回路基板上の配線パターンを介して第１電極リード７と第２電極リード８間に所定の電圧を印加できる。
【００２４】
発光素子１０から出射された光Ｌは、図６に示すように大部分が下方に向かい、放物曲面の反射面２で反射される。反射面２で反射された後、光Ｌはほぼ平行光線となって、支持体６の上面から、この上面に垂直な方向に出射される。このため、反射型発光ダイオード１から出射される光Ｌは、砲弾型の発光面の発光ダイオード等に比べて、向きが揃った指向性の強い光である。したがって、反射型発光ダイオード１によれば、光Ｌが照射された位置における輝度の高い光を得ることができる。
【００２５】
また、発光素子１０と第１電極リード７及び第２電極リード８との接続にボンディングワイヤは使用されていない。このため、発光素子１０から出射された光がボンディングワイヤ等に遮られることはない。
【００２６】
以上に説明したように、本発明の第１の実施形態に係る反射型発光ダイオード１では、支持体６に液晶ポリマーを使用することにより、反射面２において散乱された光Ｌが反射型発光ダイオード１から出力される。その結果、図１に示した反射型発光ダイオード１から出力される光Ｌは一様な強度の光になる。
【００２７】
更に、図１に示した反射型発光ダイオード１では、発光素子１０で発生した熱が、支持体６の外側面に沿って配置された広幅リード側面部７１、８１を通じて反射型発光ダイオード１の外部に放熱される。このため、反射型発光ダイオード１の熱抵抗を低減させることができ、発光素子１０の大電流の通電が可能になる。そのため、反射型発光ダイオード１の高出力化が可能という利点がある。
【００２８】
図７及び図８（ａ）〜図８（ｄ）を用いて、本発明の第１の実施形態に係る反射型発光ダイオード１の製造方法を説明する。なお、以下に述べる反射型発光ダイオード１の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。
【００２９】
大量生産においては、図７に示すような、第１電極リード７と第２電極リード８とが両側に対向して多数横並びになるように形成されたリードフレーム２０を使用する。具体的には、良導電性の材料、例えば、銅（Ｃｕ）を主成分として９８％〜９９％含み、若干の鉄（Ｆｅ）、硫黄（Ｓ）を含み、更に２μｍ〜６μｍ厚に銀メッキが施された薄板を材料とし、これにエッチング或いは打ち抜き加工にてリードフレーム２０を形成する。
【００３０】
リードフレーム２０において、第１電極リード７の広幅リード側面部７１となる部分と広幅リード底面部７２となる部分との境目に相当する部分に、曲げ応力を緩和するための応力逃がし穴を形成してもよい。同様に、第２電極リード８の広幅リード側面部８１となる部分と広幅リード底面部８２となる部分との境目に相当する部分に、応力逃がし穴を形成してもよい。
【００３１】
なお、図７において、第１電極リード７の広幅リード底面部７２及び第２電極リード８の広幅リード底面部８２それぞれの端部に相当する位置に形成されている扁平楕円形の穴２１、２２は、破断線２３、２４にて切断加工する時の切断抵抗を小さくするためのものである。
【００３２】
上記のリードフレーム２０において、図２に示したように、アノード接続アーム７ａ及びカソード接続アーム８ａに発光素子１０を搭載する。例えば、アノード接続アーム７ａの先端部に発光素子１０のアノード電極１０１を銀ペーストにて固着し、カソード接続アーム８ａの先端部に発光素子１０のカソード電極１０２を銀ペーストにて固着する。
【００３３】
図８（ａ）〜図８（ｄ）に、リードフレーム２０の各一対の第１電極リード７及び第２電極リード８を、支持体６に取り付ける手順を示す。
【００３４】
（イ）図８（ａ）に示すように、発光素子１０が搭載された一対の第１電極リード７及び第２電極リード８を、発光素子１０の発光面１１０を反射面２に向けて、支持体６に取り付ける。このとき、第１電極リード７のアノード接続アーム７ａを溝３１に嵌合し、第２電極リード８のカソード接続アーム８ａを溝３２に嵌合する。これにより、支持体６の内部において、アノード接続アーム７ａ及びカソード接続アーム８ａが反射面２の上方に位置する。そして、広幅リード側面部７１、８１、及び広幅リード底面部７２、８２が、支持体６の外部に位置する。
【００３５】
（ロ）図８（ｂ）に示すように、第１電極リード７の嵌合部分の上面から支持体６の上縁面までの段差を塞ぐように堰止め３０１を形成し、第２電極リード８の嵌合部分の上面から支持体６の上縁面までの段差を塞ぐように堰止め３０２を形成する。既に述べたように、堰止め３０１〜３０２にはＵＶ硬化性樹脂等が採用可能である。
【００３６】
（ハ）図８（ｃ）に示すように、硬化触媒を含む高粘度の透明エポキシ樹脂や透明シリコン樹脂等の透明樹脂１４を、支持体６の凹部にその上縁面まで充填する。その後、透明樹脂１４を８０℃〜１３０℃での雰囲気炉で硬化させる。これにより、アノード接続アーム７ａ、カソード接続アーム８ａ、及び発光素子１０を支持体６と一体化する。
【００３７】
（ニ）図８（ｄ）に示すように、第１電極リード７及び第２電極リード８の支持体６の外側に出ている部分に曲げ加工を施す。この曲げ加工では、広幅リード側面部７１に相当する部分と連結するアノード接続アーム７ａの基部、及び広幅リード側面部８１に相当する部分と連結するカソード接続アーム８ａの基部を、支持体６の側面に沿うように底面側に折り曲げる。更に、支持体６の底面に広幅リード底面部７２、８２に相当する部分が接するように、第１電極リード７及び第２電極リード８を内側に折り曲げる。このようにして、第１電極リード７及び第２電極リード８それぞれが折り曲げられて、曲げ加工が完了する。この曲げ加工が完了すると、図１に示した反射型発光ダイオード１が完成する。なお、必要に応じて、第１電極リード７の広幅リード底面部７２及び第２電極リード８の広幅リード底面部８２を支持体６の底面に半田で固定してもよい。
【００３８】
上記のような本発明の第１の実施形態に係る反射型発光ダイオード１の製造方法によれば、反射面２で光Ｌの散乱が起こり、一様な強度の光Ｌを出力する反射型発光ダイオード１を提供することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る反射型発光ダイオード１Ａは、図９に示すように、第１電極リード７０に搭載された発光素子１０Ａが、ボンディングワイヤ９０１を介して第２電極リード８０に接続されている。その他の構成については、第１の実施形態と同様である。
【００４０】
即ち、支持体６は液晶ポリマーからなり、内部に凹面状の反射面２を有する。発光素子１０Ａは反射面２の上方中央部において反射面２に発光面を向けて配置されている。また、第１電極リード７０は、反射面２の上方中央部から第１の壁面６１に向けて水平に延びるアノード接続アーム７０ａを有し、第２電極リード８０は、反射面２の上方中央部から第２の壁面６２に向けて水平に延びるカソード接続アーム８０ａを有する。
【００４１】
発光素子１０Ａは、対向する一対の主面のそれぞれにアノード電極とカソード電極がそれぞれ配置され、カソード電極が配置された主面を発光面とするＬＥＤである。図１０に示すように、アノード電極がアノード接続アーム７０ａの先端部に接触するように発光素子１０Ａが第１電極リード７０に搭載され、カソード電極はカソード接続アーム８０ａの先端部とボンディングワイヤ９０１を介して接続される。例えば、アノード接続アーム７０ａの先端部に、発光素子１０Ａのアノード電極を銀ペーストにて固着する。次いで、この固着された発光素子１０Ａのカソード電極とカソード接続アーム８０ａとをボンディングワイヤ９０１により接続する。ボンディングワイヤ９０１には金線等が使用可能である。
【００４２】
支持体６に液晶ポリマーを用いているため、発光素子１０Ａから出射された光は反射面２で反射する際に散乱され、この散乱された光が反射型発光ダイオード１Ａの外部に出力される。その結果、反射型発光ダイオード１Ａから出力される光Ｌは一様な強度の光になる。
【００４３】
図９〜図１０は、発光素子１０Ａがカソード電極を配置された主面１１０Ａを発光面とするＬＥＤである例を示している。発光素子１０Ａの発光面がアノード電極を配置された主面である場合には、発光素子１０Ａのカソード電極と接してカソード接続アーム８０ａの先端部に発光素子１０Ａが搭載される。そして、発光素子１０Ａのアノード電極がアノード接続アーム７０ａの先端部とボンディングワイヤによって接続される。
【００４４】
図１０に示したように発光素子１０Ａが電気的に接続された第１電極リード７０及び第２電極リード８０は、図８を参照して説明した方法と同様にして、支持体６に取り付けられる。即ち、アノード接続アーム７０ａが支持体６の溝３１に嵌合され、カソード接続アーム８０ａが支持体６の溝３２に嵌合される。支持体６の凹部に透明樹脂１４を充填した後、第１電極リード７０を支持体６の外側面に沿って折り曲げて、広幅リード側面部７０１を第１の壁面６１に沿って配置し、広幅リード底面部７０２を支持体６の底面に沿って配置する。同様に、第２電極リード８０を支持体６の外側面に沿って折り曲げて、広幅リード側面部８０１を第２の壁面６２に沿って配置し、広幅リード底面部８０２を支持体６の底面に沿って配置する。
【００４５】
図９に示したアノード接続アーム７０ａ及びカソード接続アーム８０ａの先端部は、第１の壁面６１及び第２の壁面６２と平行な方向に沿って配置されている。このため、ボンディングワイヤ９０１は、アノード接続アーム７０ａ及びカソード接続アーム８０ａが延伸する方向と垂直な方向に沿って配線される。したがって、ボンディングワイヤ９０１は、第１電極リード７０及び第２電極リード８０を折り曲げる加工の際に発生する先端部を引き離す力によって引っ張られることがない。この結果、製造時におけるボンディングワイヤ９０１の断線を防止でき、反射型発光ダイオード１Ａの製造歩留まりが向上する。他は、第１の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。
【００４６】
本発明の第２の実施形態に係る反射型発光ダイオード１Ａによれば、第１電極リード７０又は第２電極リード８０とボンディングワイヤで接続される発光素子１０Ａを使用する場合に、反射面２で光Ｌの散乱が起こり、反射型発光ダイオード１Ａから出力される光Ｌを一様な強度の光にすることができる。
【００４７】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は第１及び第２の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００４８】
既に述べた実施形態の説明においては、青色光を出力する発光部１１と黄色蛍光体を用いた蛍光発光部１２を積層した発光素子１０により白色光を出力する例を示した。種々の発光部１１と蛍光発光部１２とを組み合わせることにより、反射型発光ダイオード１の出力する光Ｌの色を任意に設定可能である。また、発光素子１０Ａの発光色も限定されるものではない。
【００４９】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００５０】
Ｌ…光
１、１Ａ…反射型発光ダイオード
２…反射面
３…壁部
６…支持体
７、７０…第１電極リード
７ａ、７０ａ…アノード接続アーム
８、８０…第２電極リード
８ａ、８０ａ…カソード接続アーム
１０、１０Ａ…発光素子
１０ａ…発光ダイオード
１０ｂ…保護素子
１１…発光部
１２…蛍光発光部
１４…透明樹脂
３１、３２…溝
６１…第１の壁面
６２…第２の壁面
７１、８１、７０１、８０１…広幅リード側面部
７２、８２、７０２、８０２…広幅リード底面部
１００…電極面
１０１…アノード電極
１０２…カソード電極
１１０…発光面
９０１…ボンディングワイヤ
【図１】
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【図２】
2010263152.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010263152.tif 000008
【図７】
2010263152.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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