(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、前記発光素子が先端部に載置された前記発光素子に電力を供給するリードと、前記発光素子が発した光の放射方向を制御する光学系とを具備する発光ダイオードが、複数個並置されて構成された発光ダイオード配列体において、
前記複数の発光ダイオードの少なくとも一つは、厚みの異なる前記発光素子を有し、且つ肉厚が異なる前記リードを用いることにより、前記厚みの異なる前記発光素子の発光面の前記光学系に対する位置が他の前記発光ダイオードのものと同じになるように構成されていることを特徴とする発光ダイオード配列体。
【請求項２】
前記光学系は、前記発光素子の発光面に対向するように設けられた、前記発光素子が発した光を反射する反射面であることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード配列体。
【請求項３】
発光面を同じ方向に向けて配置された、少なくとも一つは厚みが異なる複数の発光素子と、前記発光素子が先端部に載置された、前記発光素子に電力を供給する複数のリードと、前記複数の発光素子が発した光の放射方向を制御するすり鉢状の光学系と、を具備する発光ダイオードにおいて、
前記複数の発光素子は、前記光学系の対称軸に対して左右対称となるように、且つ、前記複数のリードの少なくとも一つに肉厚が異なるものを用いることにより、前記複数の発光素子の発光面が同一平面に含まれるように配置されていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項４】
発光面を同じ方向に向けて線状に配列された、少なくとも一つは厚みが異なる複数の発光素子と、前記発光素子が先端部に載置された、前記発光素子に電力を供給する複数のリードと、前記複数の発光素子が発した光の放射方向を制御する柱面状の光学系と、を具備する発光ダイオードにおいて、
前記複数の発光素子は、前記光学系の中心軸と平行になるように、且つ、前記複数のリードの少なくとも一つに肉厚が異なるものを用いることにより、前記複数の発光素子の発光面が同一平面上に位置するように配列されていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項５】
前記光学系は、前記発光素子の発光面に対向するように設けられた、前記発光素子が発した光を反射する反射面であることを特徴とする請求項３又は４記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード配列体及び発光ダイオード、特にフルカラー表示装置に用いる発光ダイオード配列体及び発光ダイオードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、発光ダイオードは、光透過性材料をモールド成形して、先端部に発光素子が載置されたリードの一部を光透過性材料で封止すると共に光透過性材料の表面に光学系を形成することにより作製される。また、一般に市販されているＧａＡｌＡｓを用いた赤色光を発する発光素子、ＧａＰを用いた黄緑色光を発する発光素子は、作り易さとコスト的な問題から、約０．３ｍｍ３  の立方体状に、すなわち、略同一の形状及び寸法に形成されている。このため、同じ金型を用いて発光ダイオードを作製する場合、上記の一般に市販されている発光素子のいずれを用いても、発光素子の光学系に対する位置関係が同じになるので、同じ配光特性を有する発光ダイオードを作製することができる。たとえば、同じ金型でモールド成形した発光ダイオードを複数個並べてマルチカラーの発光ダイオード配列体を作製する場合、上記の一般に市販されている発光素子を用いることにより、視野範囲内での色バランスを略均一にすることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、ＧａＮを用いた高輝度の青色光を発する発光素子が開発され、実用化されつつある。このＧａＮを用いた発光素子は、サファイア基板上にＰＮ接合を形成したものである。しかしながら、上記のＧａＮを用いた発光素子は、サファイアが高価であること、およびサファイア基板のダイシングが困難であることから、薄板状のサファイア基板が用いられている。このため、発光素子の厚みが０．１〜０．２ｍｍ程度しかない。したがって、同じ金型を用いて発光ダイオードを作製する場合、ＧａＮの発光素子を用いて発光ダイオードを作製すると、上記の一般に市販されている発光素子を用いて作製した発光ダイオードに比べ、たとえば発光素子の光学系に対する距離が遠くなり、配光が狭くなる。したがって、同じ金型でモールド成形した発光ダイオードを複数個並べて、フルカラーの発光ダイオード配列体を作製する場合、青色光を発する発光ダイオードとしてＧａＮの発光素子を用いると、青色光の配光特性が赤色光及び黄緑色光の配光特性より狭くなるため、視野範囲内での色バランスが均一でなくなるという問題がある。
【０００４】
これまでに、レンズ型及び反射型の発光ダイオードが知られているが、反射型はレンズ型に比べ発光素子の発する光の制御効率がよい。しかし、反射型では、発光素子の厚みがより顕著に配光特性に影響を及ぼすという問題がある。これは、反射型発光ダイオードは、発光素子から横方向へ放射される光も有効に利用できるためである。
【０００５】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、厚みの異なる発光素子を用いた場合でも均一な配光特性を得ることができる発光ダイオード配列体及び発光ダイオードを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明の発光ダイオード配列体は、発光素子と、前記発光素子が先端部に載置された前記発光素子に電力を供給するリードと、前記発光素子が発した光の放射方向を制御する光学系とを具備する発光ダイオードが、複数個並置されて構成された発光ダイオード配列体において、
前記複数の発光ダイオードの少なくとも一つは、厚みの異なる前記発光素子を有し、且つ肉厚が異なる前記リードを用いることにより、前記厚みの異なる前記発光素子の発光面の前記光学系に対する位置が他の前記発光ダイオードのものと同じになるように構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２記載の発明の発光ダイオード配列体は、請求項１記載の発明において、前記光学系が、前記発光素子の発光面に対向するように設けられた、前記発光素子が発した光を反射する反射面であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３記載の発明の発光ダイオードは、発光面を同じ方向に向けて配置された、少なくとも一つは厚みが異なる複数の発光素子と、前記発光素子が先端部に載置された、前記発光素子に電力を供給する複数のリードと、前記複数の発光素子が発した光の放射方向を制御するすり鉢状の光学系と、を具備する発光ダイオードにおいて、前記複数の発光素子は、前記光学系の対称軸に対して左右対称となるように、且つ、前記複数のリードの少なくとも一つに肉厚が異なるものを用いることにより、前記複数の発光素子の発光面が同一平面に含まれるように配置されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４記載の発明は、発光面を同じ方向に向けて線状に配列された、少なくとも一つは厚みが異なる複数の発光素子と、前記発光素子が先端部に載置された、前記発光素子に電力を供給する複数のリードと、前記複数の発光素子が発した光の放射方向を制御する柱面状の光学系と、を具備する発光ダイオードにおいて、前記複数の発光素子は、前記光学系の中心軸と平行になるように、且つ、前記複数のリードの少なくとも一つに肉厚が異なるものを用いることにより、前記複数の発光素子の発光面が同一平面上に位置するように配列されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の発明において、前記光学系は、前記発光素子の発光面に対向するように設けられた、前記発光素子が発した光を反射する反射面であることを特徴とするものである。
【００１３】
【作用】
ここで、発光素子が発した光の放射方向を制御する光学系とは、レンズ面又は反射面のことである。
また、すり鉢状の光学系とは、例えば回転楕円面を含む楕円面等のものをいう。
【００１４】
柱面状の光学系とは、発光素子の配列方向と平行になるように形成され、且つ、その断面形状が放物線を含む楕円形状、又は発光素子から発し、反射面で反射し、平面状の放射面で屈折た光が線状に集光する凹面形状に形成されたものをいう。
リードの肉厚が異なるようにするとは、板材の両面からケミカルエッチングを施すことによりリードを作製する際に、一部のリードについて片面にのみマスクを施すことにより、そのリードの先端部の厚みを薄くすることや、板材をプレス加工してリードを作製する際に、一部のリードを押し潰してそのリードの先端部の厚みを薄くすることや、一部のリードについて板材を重ね合わせてリードを作製することにより、そのリードの先端部の厚みを厚くすることをいう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の第一実施形態である発光ダイオード配列体の概略正面図、図２は図１に示す発光ダイオード配列体に用いる発光ダイオードの配列を説明するための図、図３は図１に示す発光ダイオード配列体に用いる赤色光及び黄緑色光を発する発光ダイオードの概略正面図、図４は図３に示す発光ダイオードのＡ−Ａ矢視方向概略断面図、図５は図１に示す発光ダイオード配列体に用いる青色光を発する発光ダイオードの概略断面図であり、図４に相当する図である。
【００１６】
本発明の第一実施形態である発光ダイオード配列体１は、図１に示すように、マトリックス状に配列された発光ダイオード１０と、発光ダイオード１０を収納するケース２０と、ケース２０内に充填された黒色樹脂３０と、を備えて構成されている。発光ダイオード１０は、図２に示すように、赤色系の光（Ｒ）の光を発する発光ダイオード１０ａと、緑色系の光（Ｇ）を発する発光ダイオード１０ｂと、青色系の光（Ｂ）を発する発光ダイオード１０ｃとを有する。
【００１７】
発光ダイオード１０ａ，１０ｂは、図３及び図４に示すように、発光素子１１と、発光素子１１に電力を供給するリード１２ａ，１２ｂと、ワイヤ１３と、光透過性材料１４と、発光素子１１の発光面に対向するように設けられた凹面状の反射面１５と、発光素子１１の背面側に設けられた平面状の放射面１６と、を備えている。
【００１８】
発光素子１１は、発光ダイオード１０ａではＧａＡｌＡｓを用いた赤色光を発するものが、また発光ダイオード１０ｂではＧａＰを用いた黄緑色光を発するものが用いられる。ＧａＡｌＡｓを用いた発光素子及びＧａＰを用いた発光素子は、一般に市販されているものであり、両者とも約０．３ｍｍ３  の立方体形状に、すなわち略同一の形状及び寸法に形成されている。また、発光素子１１は、リード１２ａの先端部に載置され、ワイヤ１３によりリード１２ｂと電気的に接続されている。光透過性材料１４は、発光素子１１と、リード１２ａ，１２ｂの一部と、ワイヤ１３とを一体的に封止するようにモールド成形される。反射面１５と放射面１６は、光透過性材料１４の表面に形成されている。反射面１５は、モールド成形された光透過性材料１４の凸面に鍍金、金属蒸着等により鏡面加工を施すことによって形成される。
【００１９】
上記構成の発光ダイオード１０ａ，１０ｂは、発光素子１１が発した光の略全光束を反射面１５で反射して光放射方向を制御し、その後、放射面１６から外部に放射する。また、上記構成の発光ダイオード１０ａ，１０ｂでは、用いる発光素子１１の形状及び寸法が同じなので、同じ金型を用いて同じ配光特性を有するものを作製することができる。
【００２０】
発光ダイオード１０ｃが発光ダイオード１０ａ，１０ｂと異なる点は、図５に示すように、発光素子１１に代えて発光素子１１ａを用いたこと、および発光素子１１ａとリード１２ａとの間にスペーサ１７を介在させたことである。尚、発光素子１１ａは両電極が発光面に形成されているので、発光素子１１ａとリード１２ａ，１２ｂとはワイヤ１３により電気的に接続されている。また、発光ダイオード１０ｃの概略正面図は、図３に示す発光ダイオード１０ａ，１０ｂの概略正面図と同様であるので省略する。
【００２１】
発光素子１１ａには、ＧａＮを用いた高輝度の青色光を発するものが用いられる。このＧａＮを用いた発光素子は、最近になって開発されたものであり、サファイア基板上にＰＮ接合が形成されたものである。また、ＧａＮを用いた発光素子は、サファイアが高価であること、およびサファイア基板のダイシングが困難であることから、薄板状のサファイア基板が用いられている。このため、発光素子の厚みが０．１〜０．２ｍｍ程度しかなく、上記のＧａＡｌＡｓを用いた発光素子及びＧａＰを用いた発光素子に比べて薄い。スペーサ１７は、発光素子１１ａの反射面１５に対する位置が発光ダイオード１０ａ，１０ｂにおける発光素子１１の反射面１５に対する位置と同じになるように、すなわち発光素子１１ａの厚みとスペーサ１７の厚みとの合計が発光素子１１の厚みと等しくなるように形成されている。たとえば、発光素子１１ａの厚みが０．２ｍｍで、発光素子１１の厚みが０．３ｍｍの場合、スペーサ１７は、厚みが０．１ｍｍとなるように形成される。尚、本実施形態で用いるＧａＮの発光素子は、発光面側に両極の電極が形成されているので、スペーサ１７に必ずしも導電性材料を用いなくてもよい。
【００２２】
上記構成の発光ダイオード１０ｃは、発光素子１１ａが発した光の略全光束を反射面１５で反射して光放射方向を制御し、その後、放射面１６から外部に放射する。また、上記構成の発光ダイオード１０ｃでは、発光素子１１ａの反射面１５に対する位置が発光ダイオード１０ａ，１０ｂにおける発光素子１１の反射面１５に対する位置と同じになるように、発光素子１１ａとリード１２ａとの間にスペーサを介在させたことにより、発光ダイオード１０ａ，１０ｂを作製するのに用いた金型と同じものを用いて発光ダイオード１０ａ，１０ｂと同じ配光特性を有するものを作製することができる。
【００２３】
上記構成の発光ダイオード配列体１は、各発光ダイオード１０ａ〜１０ｃに供給する電力を制御して、赤色光、緑色光及び青色光の光量を調節することにより、フルカラー表示を行うことができる。これにより、フルカラー表示装置として最適な発光ダイオード配列体を提供することができる。尚、発光ダイオード１０ａ，１０ｂ，１０ｃの配列順序は、図１に示すものに限定されるものではないが、各発光ダイオード１０ａ，１０ｂ，１０ｃが発する光が効率よく混色されるように配列することが好ましい。また、ＧａＰを用いた発光素子が発する緑色光の光量は、ＧａＡｌＡｓを用いた発光素子が発する赤色光及びＧａＮを用いた発光素子が発する青色光の光量に比べ少ないので、各色光の光量を均一にするために、発光ダイオード１０ｂを発光ダイオード１０ａ，１０ｃより多く配置することが好ましい。また、各ＬＥＤを平面状に配列したものに限らず、特開平７−９９３４３号のように、各ＬＥＤの中心軸が縦方向に一致するように配列したものでもよい。
【００２４】
本発明の第一実施形態によれば、発光ダイオード１０ｃにおける発光素子１１ａの反射面１５に対する位置が発光ダイオード１０ａ，１０ｂにおける発光素子１１の反射面１５に対する位置と同じになるように、発光素子１１ａとリード１２ａとの間にスペーサを介在させたことにより、発光ダイオード１０ａ，１０ｂ，１０ｃは同じ配光特性を有する。したがって、視野範囲内での色バランスを均一にすることができる。
【００２５】
尚、上記の第一実施形態では、発光ダイオード１０ｃにおける発光素子１１ａの反射面１５に対する位置を発光ダイオード１０ａ，１０ｂにおける発光素子１１の反射面１５に対する位置と同じにするために、発光素子１１ａとリード１２ａとの間にスペーサを介在させたもの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い。本発明は、リード１２ａの先端部の肉厚を調節することにより、発光素子１１ａの反射面１５に対する位置を発光素子１１の反射面１５に対する位置と同じにしてもよい。
【００２６】
図６は本実施形態の変形例を説明するための図であり、図６（ａ）は先端部にＧａＡｌＡｓの発光素子（Ｒ）が載置されたリードの概略正面図及び概略底面図、図６（ｂ）は先端部にＧａＰの発光素子（Ｇ）が載置されたリードの概略正面図及び概略底面図、図６（ｃ）は先端部にＧａＮの発光素子（Ｂ）が載置されたリードの概略正面図及び概略底面図である。たとえば、板材の両面をケミカルエッチングしてリードを作製する場合、マスクを両面に施すか又は片面にのみ施すかにより、リードの厚みを調節することができる。すなわち、両面にマスクを施したときは、その部分はエッチングされないので、リードの厚みを板材の厚みとすることができる。また、片面にのみマスクを施したときは、その部分は片面のみエッチングされる（ハーフエッチング）ので、リードの厚みを板材の厚みより薄くすることができる。また、たとえば、板材をプレス加工してリードを作製する場合、板材を押しつぶすことにより、リードの厚みを調節することができる。これ等により、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＧａＡｌＡｓの発光素子を載置するリード及びＧａＰの発光素子を載置するリードの先端部をＧａＮの発光素子を載置するリードの先端部より薄くして、各発光素子の反射面に対する位置を同じにすることができる。
【００２７】
また、図７は本実施形態の他の変形例を説明するための図であり、図７（ａ）は先端部にＧａＡｌＡｓの発光素子（Ｒ）が載置されたリードの概略正面図及び概略底面図、図７（ｂ）は先端部にＧａＰの発光素子（Ｇ）が載置されたリードの概略正面図及び概略底面図、図７（ｃ）は先端部にＧａＮの発光素子（Ｂ）が載置されたリードの概略正面図及び概略底面図である。図７に示す変形例では、板材を重ね合わせてリードを作製することによりリードの厚みを調節している。すなわち、板材を２枚重ね合わせてＧａＮの発光素子を載置するリードを作製し、１枚の板材からＧａＡｌＡｓの発光素子を載置するリード及びＧａＰの発光素子を載置するリードを作製することにより、ＧａＮの発光素子を載置するリードの先端部をＧａＡｌＡｓの発光素子を載置するリード及びＧａＰの発光素子を載置するリードの先端部より厚くして、各発光素子の反射面に対する位置を同じにしている。
【００２８】
次に、本発明の第二実施形態について図面を参照して説明する。
図８は本発明の第二実施形態である発光ダイオード配列体の概略正面図、図９は図８に示す発光ダイオード配列体に用いる発光ダイオードの配列を説明するための図、図１０は図８に示す発光ダイオード配列体に用いる第一発光ダイオードの概略正面図、図１１は図１０に示す第一発光ダイオードのＢ−Ｂ矢視方向概略断面図、図１２は図８に示す発光ダイオード配列体に用いる第二発光ダイオードの概略断面図であり、図１１に相当する図である。尚、第二実施形態において、第一実施形態のものと同一の機能を有するものには、同一の符号又は対応する符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。
【００２９】
本発明の第二実施形態である発光ダイオード配列体４は、図８に示すように、マトリックス状に配列された発光ダイオード４０と、発光ダイオード４０を収納するケース２０と、ケース２０内に充填された黒色樹脂３０と、を備えて構成されている。発光ダイオード４０は、図１１に示すように、赤色系の光（Ｒ）及び青色系の光（Ｂ）を発する第一発光ダイオード４０ａと、緑色系の光（Ｇ）を発する第二発光ダイオード４０ｂとを有する。図示していないが、第一発光ダイオード４０ａ及び第二発光ダイオード４０ｂは、互いに独立して点灯することができるように電気的に接続されている。
【００３０】
第一発光ダイオード４０ａは、図１０及び図１１に示すように、発光素子４１ａ，発光素子４１ｂと、発光素子４１ａ，４１ｂに電力を供給するリード４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、ワイヤ４３ａ，４３ｂと、光透過性材料４４と、発光素子４１ａ，４１ｂの発光面に対向するように設けられた軸対称な凹面状の反射面４５と、発光素子４１ａ，４１ｂの背面側に設けられた平面状の放射面４６とを有する。
【００３１】
発光素子４１ａにはＧａＡｌＡｓを用いた赤色光を発するものが、また発光素子４１ｂにはＧａＮを用いた青色光を発するものが用いられる。発光素子４１ａ及び発光素子４１ｂは、反射面４５の中心軸に対して水平方向に左右対称となるように配置されている。発光素子４１ａは、リード１２ａの先端部に載置され、ワイヤ４３ａによりリード４２ｃと電気的に接続されている。また、発光素子４１ｂは、リード４２ｂの先端部にスペーサ４７を介して載置され、ワイヤによりリード４２ｂ，４２ｃと電気的に接続されている。上述したように、ＧａＡｌＡｓを用いた発光素子は約０．３ｍｍの厚みに形成されており、またＧａＮを用いた発光素子は、０．１〜０．２ｍｍの厚みに形成されている。そこで、本実施形態では、発光素子４１ｂとリード４２ｂとの間にスペーサ４７を介在させることにより、発光素子４１ａの発光面と発光素子４１ｂの発光面とが同一平面上に位置するように調節している。リード４２ａ，４２ｂは、発光素子４１ａ，４１ｂを互いに独立して点灯することができるように接続されている。光透過性材料４４は、発光素子４１ａ，４１ｂと、リード４２ａ，４２ｂ，４２ｃの一部と、ワイヤ４３ａ，４３ｂとを一体的に封止するようにモールド成形される。反射面１５と放射面１６は、光透過性材料１４の表面に形成されている。反射面４５は、モールド成形された光透過性材料４４の凸面に鍍金、金属蒸着等により鏡面加工を施すことによって形成される。
【００３２】
上記構成の第一発光ダイオード４０ａは、発光素子４１ａが発した赤色光及び発光素子４１ｂが発した青色光の略全光束を反射面４５で反射して光放射方向を制御し、その後、放射面４６から外部に放射する。また、上記構成の第一発光ダイオード４０ａでは、発光素子４１ａ及び発光素子４１ｂを反射面４５の中心軸に対して左右対称となる配置すると共に、発光素子４１ｂとリード４２ｂとの間にスペーサ４７を介在させることにより、発光素子４１ａの発光面と発光素子４１ｂの発光面とが同一平面上に位置するように調節しているので、発光素子４１ａが発した赤色光及び発光素子４１ｂが発した青色光を左右対称な配光特性で外部に放射することができる。
【００３３】
第二発光ダイオード４０ｂが第一発光ダイオード４０ａと異なる点は、図１２に示すように、発光素子４１ａ，４１ｂに代えて発光素子４１ｃ，４１ｃを用いたこと、および発光素子４１ｂとリード４２ｂとの間に介在させたスペーサ４７を取り除いたことである。尚、第二発光ダイオード４０ｂの概略正面図は、図１０に示す発光ダイオード４０ａの概略正面図と同様であるので省略する。
【００３４】
発光素子４１ｃには、ＧａＰを用いた黄緑色光を発するものが用いられる。このＧａＰを用いた発光素子は、上述したように、ＧａＡｌＡｓを用いた赤色光を発する発光素子と略同一の形状及び寸法に形成されている。
上記構成の第二発光ダイオード４０ｂは、発光素子４１ｃ，４１ｃが発した光の略全光束を反射面４５で反射して光放射方向を制御し、その後、放射面４６から外部に放射する。また、上記構成の第二発光ダイオード４０ｂでは、発光素子４１ｃの形状及び寸法が発光素子４１ａと同じなので、第一発光ダイオード４０ａを作製するのに用いた金型と同じ金型を用いて、第一発光ダイオード４０ａと同じ配光特性を有するものを作製することができる。
【００３５】
上記構成の発光ダイオード配列体２は、発光ダイオード４０に供給する電力を制御して、赤色光、緑色光及び青色光の光量を調節することにより、フルカラー表示を行うことができる。これにより、フルカラー表示装置として最適な発光ダイオード配列体を提供することができる。尚、発光ダイオード４０の配列順序は、図９に示すものに限定されるものではないが、各発光素子の発光出力を考慮して、第一発光ダイオード４０ａ及び第二発光ダイオード４０ｂが発する光が効率よく混色されるように配列することが好ましい。但し、赤色光の配光特性と青色光の配光特性とが等しくなるようにするために、第一発光ダイオード４０ａは、各々の反射面４５の中心軸に対して右側に配置された発光素子４１ａの総数及び発光素子４１ｂの総数と、左側に配置された発光素子４１ａの総数及び発光素子４１ｂの総数とが、それぞれ等しくなるように配置する必要がある。
【００３６】
本発明の第二実施形態によれば、発光素子４１ａ及び発光素子４１ｂを反射面４５の中心軸に対して左右対称となるように配置すると共に、発光素子４１ｂとリード４２ｂとの間にスペーサ４７を介在させることにより、発光素子４１ａの発光面と発光素子４１ｂの発光面とが同一平面上に位置するように調節した第一発光ダイオード４０ａを用いることにより、赤色光及び青色光を左右対称な配光特性で外部に放射することができる。また、上記構成の第一発光ダイオード４０ａを各々の反射面４５の中心軸に対して右側に配置された発光素子４１ａの総数及び発光素子４１ｂの総数と、左側に配置された発光素子４１ａの総数及び発光素子４１ｂの総数とが、それぞれ等しくなるように配置することにより、赤色光及び青色光を同じ配光特性で放射することができる。また、第二発光ダイオード４０ｂに用いる発光素子４１ｃに第一発光ダイオード４０ａに用いた発光素子４１ａと略同一の形状及び寸法を有するＧａＰの発光素子を用いることにより、第一発光ダイオード４０ａを作製するのに用いた金型と同じ金型を用いて、第一発光ダイオード４０ａと同じ配光特性を有するものを作製することができる。したがって、発光ダイオード配列体２の視野範囲内での色バランスを均一にすることができる。
【００３７】
尚、上記の第二実施形態では、第一発光ダイオード４０ａの発光素子４１ａ及び発光素子４１ｂを、発光面が同一平面上に位置するように配置するために、発光素子４１ｂとリード４２ｂとの間にスペーサ４７を介在させたもの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い。本発明は、リード４２ａ又はリード４２ｂの先端部の肉厚を調節することにより、発光素子４１ａ及び発光素子４１ｂを、発光面が同一平面上に位置するように配置してもよい。
【００３８】
たとえば、図６に示す第一実施形態の変形例で説明したように、板材の両面をケミカルエッチングしてリードを作製する際や、板材をプレス加工してリードを作製する際に、リードの厚みを調節して、発光素子４１ａを載置するリード４２ａの先端部を発光素子４１ｂを載置するリード４２ｂの先端部より薄くして、発光素子４１ａ，４１ｂの発光面が同一平面上に位置するようにしてもよい。
【００３９】
また、たとえば、図７に示す第一実施形態の他の変形例で説明したように、板材を重ね合わせてリードを作製することによりリードの厚みを調節して、発光素子４１ｂを載置するリード４２ｂの先端部を発光素子４１ａを載置するリード４２ａの先端部より厚くして、発光素子４１ａ，４１ｂの発光面が同一平面上に位置するようにしてもよい。
【００４０】
次に、本発明の第三実施形態について図面を参照して説明する。
図１３は本発明の一実施形態である発光ダイオードの概略正面図、図１４は図１３に示す発光ダイオードのＣ−Ｃ矢視方向概略断面図、図１５は図１３に示す発光ダイオードのＤ−Ｄ矢視方向概略断面図である。
本発明の第三実施形態である発光ダイオード５は、図１３乃至図１５に示すように、発光面を同じ方向に向けて一列に配列された複数の発光素子５１と、複数の発光素子５１に各々電力を供給する複数のリード５２ａ，５２ｂと、光透過性材料５３と、複数の発光素子５１の背面側に設けられた平面状の放射面２５と、複数の発光素子５１の発光面に対向するように設けられた、断面形状が放物線を含む楕円形状又は発光素子から発し、反射面で反射し、平面状の放射面で屈折した光が線状に集光する凹面形状等の柱面状の反射面５４と、複数の発光素子５１の背面側に設けられた平面状の放射面２５とを有する。
【００４１】
複数の発光素子５１は、柱面状の反射面５４の中心軸と平行になるように配列されている。また、複数の発光素子５１には、ＧａＡｌＡｓを用いた赤色光を発する発光素子５１ａと、ＧａＰを用いた黄緑色光を発する発光素子５１ｂと、ＧａＮを用いた青色光を発する発光素子５１ｃとが用いられる。発光素子５１ａ及び発光素子５１ｂは、リード５２ａの先端部に載置され、ワイヤ（不図示）により対応するリード５２ｂと電気的に接続されている。また、発光素子５１ｃは、リード５２ａの先端部にスペーサ５７を介して載置され、ワイヤ（不図示）により対応するリード５２ａ，５２ｂと電気的に接続されている。上述したように、ＧａＡｌＡｓを用いた発光素子及びＧａＰを用いた発光素子は約０．３ｍｍの厚みに形成されており、またＧａＮを用いた発光素子は、０．１〜０．２ｍｍの厚みに形成されている。そこで、本実施形態では、発光素子５１ｃとリード５２ａとの間にスペーサ５７を介在させることにより、各発光素子５１ａ〜５１ｃの発光面が同一平面上に位置するように調節している。光透過性材料５３は、発光素子５１と、リード５２ａ，５２ｂの一部とを一体的に封止するようにモールド成形される。反射面５４と放射面５５とは、光透過性材料５３の表面に形成されている。反射面５４は、光透過性材料５３の表面に鍍金、金属蒸着等により鏡面加工を施すことによって形成される。
【００４２】
上記構成の発光ダイオード５は、複数の発光素子５１が発した光を柱面状の反射面５４で反射した後、放射面５５から前方に放射する。ここで、放射面５５から放射された光は、放射方向が反射面５４によって制御され、所定位置において細い線幅の線状に集光される。これにより、カラー感光材料の露光用光源やカラー複写機の読取り用光源として最適な発光ダイオードを提供することができる。尚、発光素子５１ａ〜５１ｃの配列順序は、図１５に示すものに限定されるものではないが、各発光素子が発する光のバランスを考慮して配置することが好ましい。また、ＧａＰを用いた発光素子が発する緑色光の光量は、ＧａＡｌＡｓを用いた発光素子が発する赤色光及びＧａＮを用いた発光素子が発する青色光の光量に比べ少ないので、各色光の光量を均一にするために、発光素子５１ｂを発光素子５１ａ，５１ｃより多く配置することが好ましい。
【００４３】
本発明の第三実施形態によれば、発光素子５１ａ〜５１ｃを反射面５４の中心軸と平行になるように配置すると共に、発光素子５１ｃとリード５２ａとの間にスペーサ５７を介在させることにより、発光素子５１ａ〜５１ｃの発光面が同一平面上に位置するように調節しているので、発光素子５１ａが発した赤色光、発光素子５１ｂが発した黄緑色光、および発光素子５１ｃが発した青色光を同じ配光特性で外部に放射し、被照射部に同じ効率で集光することができる。
【００４４】
尚、発光素子５１ｃをリード５２ａの先端部に直接載置した場合、発光素子５１ｃの反射面５４に対する位置が発光素子５１ａ，５１ｂの反射面５４に対する位置より遠くなるので、発光素子５１ｃが発する青色光を、発光素子５１ａが発する赤色光及び発光素子５１ｂが発する黄緑色光の集光点で集光させることができない。このため、青色光の照射密度を十分に確保することができない。また、青色光の照射密度を上げるため、発光素子５１ｃに供給する電力を増加させると、発光素子５１ｃの発熱量が増加する。
【００４５】
上記の第三実施形態では、発光素子５１ａ〜５１ｃの発光面が同一平面上に位置するように配列するために、発光素子５１ｃとリード５２ａとの間にスペーサ５７を介在させたもの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い。本発明は、リード５２ａの先端部の肉厚を調節することにより、発光素子５１ａ〜５１ｃの発光面が同一平面上に位置するように配列してもよい。
【００４６】
たとえば、図６に示す第一実施形態の変形例で説明したように、板材の両面をケミカルエッチングしてリードを作製する際や、板材をプレス加工してリードを作製する際に、リードの厚みを調節して、発光素子５１ｃを載置するリード５２ａの先端部を発光素子５１ａ及び発光素子５１ｂを載置するリード５２ａの先端部より薄くして、発光素子５１ａ〜５１ｃの発光面が同一平面上に位置するようにしてもよい。
【００４７】
また、たとえば、図７に示す第一実施形態の他の変形例で説明したように、板材を重ね合わせてリードを作製することによりリードの厚みを調節して、発光素子５１ｃを載置するリード５２ａの先端部を発光素子５１ａ及び発光素子５１ｂを載置するリード５２ａの先端部より厚くして、発光素子５１ａ〜４１ｃの発光面が同一平面上に位置するようにしてもよい。
【００４８】
本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。たとえば、上記の各実施形態では、発光ダイオードとして、発光素子の発光面に対向するように反射面が設けられた所謂反射型発光ダイオードを用いたもの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、発光素子の発光面側にレンズ面が設けられた所謂レンズ型発光ダイオードを用いたものでもよい。
【００４９】
また、上記の各実施形態では、赤色光を発するＧａＡｌＡｓの発光素子と、黄緑色光を発するＧａＰの発光素子と、青色光を発するＧａＮの発光素子とを用いたもの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い。本発明は、厚みの異なる発光素子を用いる場合に、各発光素子の光学系に対する位置が同じになるようにしたものであればよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、前記の構成によって、発光素子の光学系に対する位置が同じになるように構成したことにより、厚みの異なる発光素子を用いたときでも、各発光ダイオードの配光特性を同じにすることができ、これにより、視野範囲内での色バランスを均一にすることができる発光ダイオード配列体を提供することができる。
【００５１】
請求項３記載の発明によれば、前記の構成によって、複数の発光素子を、光学系に対して軸対称となるように、且つ発光面が同一平面上に位置するように配置したことにより、厚みの異なる発光素子を用いたときでも、各発光素子が発する光を軸対称の配光特性で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ができる。
請求項４記載の発明によれば、前記の構成によって、複数の発光素子を、光学系の中心軸と平行になるように、且つ発光面が同一平面上に位置するように配列したことにより、厚みの異なる発光素子を用いたときでも、各発光素子が発する光を同じ配光特性で外部に放射することができ、これにより、線状光の光照射密度を均一にすること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】
【図１】本発明の第一実施形態である発光ダイオード配列体の概略正面図である。
【図２】図１に示す発光ダイオード配列体に用いる発光ダイオードの配列を説明するための図である。
【図３】図１に示す発光ダイオード配列体に用いる赤色光及び黄緑色光を発する発光ダイオードの概略正面図である。
【図４】図３に示す発光ダイオードのＡ−Ａ矢視方向概略断面図である。
【図５】図１に示す発光ダイオード配列体に用いる青色光を発する発光ダイオードの概略断面図であり、図４に相当する図である。
【図６】第一実施形態の変形例を説明するための図であり、（ａ）は先端部にＧａＡｌＡｓの発光素子が載置されたリードの概略正面図及び概略底面図、（ｂ）は先端部にＧａＰの発光素子が載置されたリードの概略正面図及び概略底面図、（ｃ）は先端部にＧａＮの発光素子が載置されたリードの概略正面図及び概略底面図である。
【図７】第一実施形態の他の変形例を説明するための図であり、（ａ）は先端部にＧａＡｌＡｓの発光素子が載置されたリードの概略正面図及び概略底面図、（ｂ）は先端部にＧａＰの発光素子が載置されたリードの概略正面図及び概略底面図、（ｃ）は先端部にＧａＮの発光素子が載置されたリードの概略正面図及び概略底面図である。
【図８】本発明の第二実施形態である発光ダイオード配列体の概略正面図である。
【図９】図８に示す発光ダイオード配列体に用いる発光ダイオードの配列を説明するための図である。
【図１０】図８に示す発光ダイオード配列体に用いる第一発光ダイオードの概略正面図である。
【図１１】図１０に示す第一発光ダイオードのＢ−Ｂ矢視方向概略断面図である。
【図１２】図８に示す発光ダイオード配列体に用いる第二発光ダイオードの概略断面図であり、図１１に相当する図である。
【図１３】本発明の第三実施形態である発光ダイオードの概略正面図である。
【図１４】図１３に示す発光ダイオードのＣ−Ｃ矢視方向概略断面図である。
【図１５】図１３に示す発光ダイオードのＤ−Ｄ矢視方向概略断面図である。
【符号の説明】
１，２    発光ダイオード配列体
５，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，４０ａ，４０ｂ    発光ダイオード
２０    黒色樹脂
３０    ケース
１１，１１ａ，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ    発光素子
１２ａ，１２ｂ，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，５２ａ，５２ｂ    リード
１３，４３ａ，４３ｂ    ワイヤ
１４，４４，５３    光透過性材料
１５，４５，５４    反射面
１６，４６，５５    放射面
１７，４７，５７    スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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