(57)【要約】      （修正有）【課題】 発光素子と反射面が対向して配置された構造の発光ダイオードに於いて、光放射特性を損なうことなく放熱性に優れた多数個からなるユニットを得るために、リード厚さと形状を規定し、少なくとも一対の発光ダイオードを密着固定できるユニットが可能とする。【解決手段】  発光素子が搭載されたリードよりも一方のリードとのリード厚を薄くし、折り曲げ、突き合わせることによって一対の発光ダイオードを密着させることを可能にした。  このことによって効率よくしかも小型で放熱性に優れた多数個搭載した高出力反射型発光ダイオードユニットが得られた。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子の発光面側とその素子が発する光を直接反射面で受けるように対向して配置してなる一対の発光ダイオードにおいて、少なくとも発光素子を搭載していない側の金属製リード側同士が突き合わされた配置としたことを特徴とする反射型発光ダイオードユニット。
【請求項２】
発光素子の発光面側とその素子が発する光を直接反射面で受けるように対向して配置してなる発光ダイオードにおいて、少なくとも発光素子を搭載した側の金属製リードが発光素子が搭載されていない金属製リードよりもリード厚が厚いことを特徴とする第一項記載の反射型発光ダイオードユニットに使用する反射型発光ダイオード。
【請求項３】
発光素子の発光面側とその素子が発する光を直接反射面で受けるように対向して配置してなる発光ダイオードにおいて、少なくとも発光素子を搭載していない側の金属製リードが発光素子が搭載されている金属製リードよりも本体外側面において大きく曲折していることを特徴とする第一項記載の反射型発光ダイオードユニットに使用する反射型発光ダイオード。
【請求項４】
上記一対の発光ダイオードからなるユニットにおいて各発光ダイオードから放射された光が一点に集中されるように角度を持って取り付けられたことを特徴とする第一項記載の反射型発光ダイオードユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエポキシ樹脂で封止された反射光学系を有する発光ダイオ−ド、所謂反射型発光ダイオードに関するものであり、詳細には例えば液晶プロジェクターの光源、自動車用ヘッドランプあるいは各種照射装置用光源として使用する際にハウジングや取り付けに適した発光ダイオードおよび発光ダイオードユニットの構成に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年発光ダイオードの高出力化への要求が強く、特に照明用、液晶バックライト用或いは車載用発光ダイオードにおいて期待されている。
従来この種の高出力発光ダイオードに採用されているパワーパッケージ構造は図８に示すような構成からなっている。
高出力、即ち発光ダイオード１個からの光量を増大するために大きな電流を発光素子へ供給できるように発光素子外形寸法を大きくした従来発光素子の約４倍ほどの発光面積とすることによって電流密度を高めることなく大電流が流せることから一般的に使用されている。このような発光素子を熱伝導性の良好な大きな銅やアルミニウム金属からなる放熱ブロックの上に搭載し、発光素子から発した熱を積極的に外部へ放熱できる構造が種々考案されている。
一方、上記した反射光学系を有する、俗に反射型発光ダイオードと称する図９に示すものにおいては発光素子が比較的発光ダイオードの表面近傍に搭載されているために従来砲弾型発光ダイオードよりも放熱しやすい構造とはいえ大電流を発光素子へ通電する高出力発光ダイオードにおいては同様に放熱構造を工夫する必要がある。
反射型発光ダイオードとは基本構造が異なるものの、前記従来例の代表的なものとして、特開２００１−２５７３０１号広報及び特開２００３−１２４５２４号広報に開示されている。図８において説明すると、通常よりも大きな電流を発光素子８１へ通電するために電流密度を押さえるために発光素子の外形寸法は大きく、且つ発光素子８１から放射された熱を外部へ効率よく放散させるために熱伝導性材料８２を発光素子８１に熱伝導性接着剤８７にて直接接合し、発光素子８１上面に設けられたアノード、カソード各電極８３ａ，ｂと前記熱伝導性材料８２とは電気的に絶縁された電極リード８４ａ，ｂとを金線８５ａ，ｂを用いて電気的に接合した後に発光素子８１及び金線部を覆うように透明エポキシ樹脂或いはシリコン樹脂８６にて封止した大電流を通電させても信頼性を損なうことのない構造が提案されている。
【０００３】
一方、反射型構造においては発光素子が光の放射面近傍にあるために上記のような放熱構造を採用することが基本構成上難しく、特開２００４−００６４３８号広報や特開平１１−１６３４１１号広報に開示されているようにせいぜいパッケージ外へ露出したリード部において放熱性を高めるためにリード幅を広げたり、反射面を金属板で構成し、発光素子が搭載されている側のリードと電気的に即ち熱的にも一体的になるようにリード金属と反射面金属とを接触させることによって放熱性を向上させ解決が図られている。
図９の構造断面図を持って説明すると、発光素子９１から放射された光は発光素子９１に対向するように設けられた反射面９２に一旦反射された後に放射面９３から外部へ光が放散されることになる。発光素子は一方のリード９４ａのパット部に光学的焦点近傍に電気伝導性接着剤９５を介して配置され、さらに発光素子９１上面に設けられたカソード電極９５と対抗リード９４ｂとは金線９６を用いて電気的に接続されている。
さらに、発光素子９１と反射面９３との隙間及び全体を透明エポキシ樹脂９７にて充填され発光素子９１及び反射面９３が保護されようになっている。
図９により作成された反射型発光ダイオードの外観概略を図１０に示す。
【特許文献１】特開２００１−２５７３０１号広報
【特許文献２】特開２００３−１２４５２４号広報
【特許文献３】特開２００４−００６４３８号広報
【特許文献４】特開平１１−１６３４１１号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特に上記のように反射型発光ダイオードにおいて大きな電流を通電しようとするときは回路基板や筐体に反射型発光ダイオードを実装する際の放熱性を考慮しなければならない。
この反射型発光ダイオードにおいて、特にひとつの基板上に複数個の発光ダイオードを高密度に実装しようとしたときに、各発光ダイオードからの放熱により実質的に周囲温度が異常に高まり、その結果発光ダイオードの寿命特性の低下や発光効率の低下などによる信頼性に係わる問題点が生じ、この点の解決が課題とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では上記の課題を解決するための具体的な手段を次の構成とする。
反射型発光ダイオードの特に発光素子を搭載した側の本体外部に突き出したリードにおいて、そのリードと放熱性に優れた回路基板あるいは筐体とを熱伝導性に優れた接着剤あるいはネジ止めなどにより密着固定することによって発光素子から発した熱をリードを介して回路基板あるいは筐体へ積極的に放散させる。
一方、実装密度を高めるために発光素子が搭載されていない対向電極側の外部に突き出したリードは発光ダイオード本体の側面に沿って屈曲され相隣接する発光ダイオードとは同様の発光素子が搭載されていないリードとを直接あるいは間接的にリード同士を密着して配置する。
このことによって、複数個の反射型発光ダイオードを放熱性を損なうことなく高密度に回路基板あるいは筐体へ実装することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
発光素子と対向して反射面を設けた反射型発光ダイオードにおいて、図１に示されるように発光素子を搭載した側のリードは放熱性の高い回路基板あるいは筐体に熱的コンタクトを損なうことなく取り付けられ、一方の発光素子を搭載していない側のリードは発光ダイオードの本体から突出した後に本体に沿うように折り曲げられている。
隣り合う一方の反射型発光ダイオードにおいて発光素子を搭載していない側のリードは同様に発光ダイオードの本体から突出した後に本体に沿うように折り曲げられ隣接する発光ダイオードとは発光素子が搭載されていないリード同士で電気的に接合されている。
このことにより、一対の反射型発光ダイオードは発光素子が搭載されていないリード同士で接合し一体化され、双方の発光素子を搭載したリードは独立あるいは共有して回路基板あるいは筐体とは熱的に一体的に接合されていることになる。
【実施例１】
【０００７】
以下、本発明を第１〜６図において説明する。第１図において、１１は発光素子であり、１２ａ，ｂはリ−ドフレ−ム、１３は金線である。
発光素子１１は、リ−ドフレ−ム１２ａ上の所定の位置に設けられた素子搭載用ラウンドの部位に導電性樹脂１４を介して固定され、発光素子１１と一方のリ−ドフレ−ム１２ｂとの電気的接続は金線１３によってなされている。
このように構成された発光素子が搭載されたリードフレーム１２ａ，ｂを用意する。
このとき、発光素子を搭載するリードフレーム１２ａ側のリード厚を対向する発光素子を搭載しないリードフレーム１２ｂの厚みよりも厚くしたものを使用する。
このことによって、発光素子が搭載しないリードフレーム１２ｂはリードフレームを曲げやすいようになにものとして用意する。
一方では第２図に示すようなアルミニウム或いは銀からなる蒸着或いはメッキ層からなる反射面２１を内側に備えたポリエーテルエーテルケトン樹脂とポリ フェニレン サルファイド（ＰＰＳ）樹脂との混合樹脂を使用した耐熱性樹脂からなる凹面体本体２２を用意する。
この時に反射体２２には前記リードフレームを填め込むためのリード位置に合わせた填め込み部位２３を対向する辺の一対に形成しておく。
このように用意された発光素子を搭載したリードフレームと対向する発光素子を搭載していないリードとは凹面状反射面を持つ凹面体とを第３図に示すように発光素子が凹面状反射面に対向するように配置し凹面体端面に設けた溝にリードフレームを勘合させる。
凹面体の溝に勘合させる際に事前にリードフレーム部位に光硬化性樹脂あるいは接着性樹脂３１をディスペンサーなどを用いて少量滴下した後に硬化させて第４図に示すようにポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂あるいはＰＥＥＫ樹脂にポリ フェニレン サルファイド（ＰＰＳ）樹脂が添加された凹面体本体と発光素子を搭載したリードフレームと発光素子が搭載されていないリードフレームとを固定する。
次にこの発光素子と蒸着あるいはメッキによって凹面部に反射鏡を形成させた前記凹面体との間の隙間にカチオン重合型透明エポキシ樹脂を凹面体本体の縁面まで充填させた後に８０〜１３０℃の雰囲気炉にて樹脂を硬化させ完成させる。この際リードフレームを勘合させた反射体辺部の凹部からエポキシ樹脂が漏れないように高温においてもチクソ材が添加された粘性の高い樹脂を使用することによって漏れを防止できることも確認された。
上述の実施例において、発光素子を搭載したリード側に厚いリードフレームを採用したことによって放熱特性が増し、発光素子に大電流を通電して、点灯しても過熱されることなく長寿命の高出力反射型発光ダイオードが得られる。
次に、発光素子を搭載していない側のリード４１を図４に示すように凹面体本体側面に沿うように折り曲げる。
このように曲げ加工された反射型発光ダイオード５１ａ，ｂを２個用意し、図５に示すように前記発光素子を搭載していない折り曲げたリード５２ａ，ｂの側面同士を突き合わせるように配置しハンダ付け法にて電気的に接合する。
さらに発光素子が搭載されているリード５３ａ，ｂを放熱性に優れた銅金属からなる筐体５４に接続すると同時に電気的にも導通するように熱伝導製接着剤あるいはビス止めにより密着固定させる。
このことによって、一対の反射型発光ダイオードを放熱性を損なうことなく密着固定させることができる。
以上により、２個の反射型発光ダイオードからなるユニットが完成する。
さらに、２個の発光ダイオードから放射された光を一点に集中させるために図６に示すように２個の発光ダイオードを角度を持って配置させることもできる。
このことによって、単位面積あたりの光放射量を２倍にすることが可能になる。
なお、２つの発光ダイオードにおいて発光素子を搭載していない側のリード同士を実施例においては直接電気的な接合あるいは密着をした構成としているが、必ずしも密着させないで、さらに放熱のための部材を発光素子を搭載していない一対のリード間に挟み込んだり、対流の発生のために多少の隙間を持たせて実装することも本発明の効果において同じような目的を達成することができる。
【実施例２】
【０００８】
さらに多数個の配列体としての実施例として、上記２個の基本ユニットを上から鳥瞰した図７のように並べることによって少なくとも４個の密着ユニットが完成する。
この場合も、実施例１と同様に各発光ダイオードが一点に光が集中するように角度を持って配置することによって１個の発光ダイオードの４倍の光強度が得られたユニットとすることができる。
【０００９】
なお、本実施例においては発光素子を搭載していない側のリードを曲折し、突き合わせることによって一対のユニットを構成したが、発光ダイオード本体の外側に出た発光素子を搭載していないリードを本体近傍で短く切断して突き合わせることによっても同様の近接した一対のユニットを得ることができることは容易に考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に基付くリードフレーム上に実装された発光素子の説明構造図である。
【図２】本発明に基付く凹面体の概略構造図である。
【図３】本発明に基付いた凹面体とリードフレーム上に実装された発光素子との関係を分かりやすく説明した配置図である。
【図４】本発明による発光ダイオードの外観図。
【図５】本発明による説明図である。
【図６】本発明による応用説明図である。
【図７】本発明による応用例説明図である。
【図８】本発明による応用例説明図である。
【図９】従来からある凹面体を用いて発光素子と反射体との隙間をトランスファー法によって充填し、外部への露出したリード幅を広くし実質的に放熱特性が改善された構造断面図である。
【図１０】図９の外観図である。
【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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