(57)【要約】      （修正有）【課題】発生した光が効果的に中央に収束され、光学系のレンズに正確に光が入射し、光学系における光路設計及び光の効率的利用に適したプロジェクタ用ＬＥＤパッケージを提供する。【解決手段】パッケージ筐体１２が上面１３と、キャビティ１８を有し、ＬＥＤチップ１４がキャビティ１８の底面１５に設けられ、パッケージ筐体１２の上面１３に配置される囲壁２４の内側に周囲面１７が設けられ、透明な蓋がキャビティ１８の開口部２５を封止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面と、前記上面に設けられ底面及び開口部を有するキャビティと、前記キャビティの前記開口部を囲む周囲面とを有する筐体と、
前記キャビティの前記底面に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
前記周囲面の上方に設けられ、前記キャビティの前記開口部を封止する透明な蓋と、
前記筐体の前記上面の上方に設けられ前記透明な蓋を囲む囲壁とを備えるＬＥＤパッケージ構造。
【請求項２】
前記周囲面に配置され、前記周囲面と前記透明な蓋とを接合する接着材をさらに備える請求項１に記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項３】
前記筐体が、前記周囲面と前記囲壁との間に設けられる溝をさらに有する請求項１または２に記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項４】
前記透明な蓋と前記筐体とを接合し、前記溝に配置される接着材をさらに備える請求項３に記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項５】
前記キャビティの前記底面に設けられ、下方に延在して前記筐体の下面から露出する放熱デバイスをさらに備え、前記ＬＥＤが前記放熱デバイスの表面に設けられる請求項１から４の何れか１項に記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項６】
前記キャビティが真空キャビティである、又は前記キャビティが空気で満たされている請求項１から５の何れか１項に記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項７】
前記筐体及び前記囲壁からなる一体的に形成された構造をもつ請求項１から６の何れか１項に記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項８】
前記筐体に囲まれた少なくとも一つのリードフレームを更に備え、前記リードフレームの下端は下方に延在して前記筐体の下面から露出し、前記リードフレームの上端は前記キャビティ内部に露出する請求項１から７の何れか１項に記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項９】
前記キャビティの前記底面に設けられ前記ＬＥＤと電気的に接続されるツェナーダイオードをさらに備える請求項１から８の何れか１項に記載のＬＥＤパッケージ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ構造に関し、特に、光路の一体化設計の機能を提供するＬＥＤパッケージ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
日常生活におけるプロジェクターの使用が急速に広まっている。例えば、会議の出席者に、報告書の内容を明確に理解してもらえるようプレゼンテーションを行う際などに、プロジェクターが使用される。また、プロジェクターは、家庭で映画の映像を投影するのにも使用され、リビングルームが映画館になったかのように映画を楽しむことができる。技術が発展し、開発されてきた主要なデジタルプロジェクターとしては、ブラウン管（ＣＲＴ）プロジェクター、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）プロジェクター、ＤＬＰ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクター、及びＬＣＯＳ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｙｒｓｔａｌ  ｏｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ）プロジェクターが挙げられる。これらプロジェクターは全て、その光学系に光源を必要とする。従来より、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）やメタルハライドランプが、プロジェクターの一般的な光源として使用されている。しかしながら、上記二種の光源は、体積が大きい、消費電力が高い、及び環境への配慮に欠けた設計であるという問題があった。これら従来の光源と比較して、ＬＥＤパッケージ部品は、サイズが小さく、低消費電力で、環境にやさしい上に、明るさ、彩度、及び高周波での使用を可能とする高反応速度において、優れた性能を備えている。上記利点を有することから、市場では、ＬＥＤパッケージの方が優位となっている。
【０００３】
しかしながら、ＬＥＤパッケージデバイスをプロジェクターの光源として適用する技術は、まだ完全に開発されていない。通常のＬＥＤパッケージデバイスでは、およそ１１０〜１２０度の発散角を有するが、プロジェクターに何ら特別な機械設計を設けていないため、ＬＥＤパッケージデバイスから発生した光が効果的に中央に収束されず、プロジェクターの光学系のレンズに正確に光が入射せず、プロジェクターの光学系における光路設計及び光の効率的利用に影響を及ぼすという問題があった。したがって、プロジェクターの光源に適したＬＥＤパッケージを提供することは、製造者にとって依然として重要な課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的の一つは、プロジェクターに容易に適用でき、上述のプロジェクターの光源の問題を解決するように、特別な構造設計を備えるＬＥＤパッケージ構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
特許請求の範囲に係る本発明では、ＬＥＤパッケージ構造が提供される。当該ＬＥＤパッケージ構造は、筐体、ＬＥＤ、透明な蓋、及び囲壁を備える。筐体は、上面と、当該上面から露出するキャビティとを有し、キャビティは底面及び開口部を有する。筐体は、キャビティの開口部を囲む周囲面をさらに有する。ＬＥＤがキャビティの底面に設けられる。透明な蓋が周囲面上方に配置され、キャビティの開口部を密封する。そして、囲壁が筐体の上面上方に設けられ、透明な蓋を囲む。
【０００６】
本発明のＬＥＤパッケージ構造では、従来より使用されているエポキシのような封止材が内部を満たす又はＬＥＤを覆うことがないので、ＬＥＤから発生した光が散乱されたり、封止材に起因するパッケージ構造の信頼性の低下といった問題を防ぐことができる。また、本発明のＬＥＤパッケージ構造は、上面に囲壁を備えることで、ＬＥＤから発生する光をプロジェクタの光学系の光路設計に沿って正確に出射させて好ましい光の利用効率を得られるように、透明な蓋を適切な位置に配置し固定する機能を提供する。
【０００７】
上記及びその他の本発明の目的は、下記の好ましい実施形態の記載及び図面を参照することにより、当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態によるＬＥＤパッケージ構造の上部外面を概略的に示した図である。
【図２】図１に示す本発明のＬＥＤパッケージ構造の概略断面図である。
【図３】図１に示す本発明のＬＥＤパッケージ構造の下部外面を概略的に示した図である。
【図４】本発明の第２実施形態によるＬＥＤパッケージ構造の外面を概略的に示した図である。
【図５】図４に示す本発明のＬＥＤパッケージ構造の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１〜３を参照して本発明の実施形態を説明する。図１及び図３は、本発明の第１実施形態によるＬＥＤパッケージ構造の上部外面及び下部外面をそれぞれ概略的に示した図であり、図２は、図１に示すＬＥＤパッケージ構造の概略断面図である。本発明のＬＥＤパッケージ構造１０は、プロジェクターの光源として、プロジェクターに適用することができる。ＬＥＤパッケージ構造１０は、パッケージ筐体１２と、少なくとも一つのＬＥＤチップ１４と、透明な蓋１６と、放熱デバイス２０とを備える。パッケージ筐体１２は、上面１３及びキャビティ１８を有する。キャビティ１８は、パッケージ筐体１２内に設けられ、パッケージ筐体１２の上面１３から露出している。キャビティ１８は、底面１５及び開口部２５を有する。放熱デバイス２０は、キャビティ１８の底面１５に設けられ、下方に延在し、パッケージ筐体１２の下面２３から露出している。放熱デバイス２０は、金属材料のような高い熱伝導率を有する材料からなる。放熱デバイス２０は、同じ大きさ又は異なる大きさの、一つ又は複数のＬＥＤチップを配置するための平らな上面を有する。本実施形態では、ＬＥＤチップ１４は、キャビティ１８の底面１５に設けられ、放熱デバイス２０の上面に直に接触する位置に配置される。また、本実施形態では、透明な蓋１６は、平板型ガラスレンズのような板状レンズである。
【００１０】
ＬＥＤパッケージ構造１０は、パッケージ筐体１２の上面１３に設けられ、透明な蓋１６を固定して配置する囲壁２４をさらに備える。ＬＥＤパッケージ構造１０は、さらに、囲壁２４の内側に設けられる周囲面１７を備える。周囲面１７は、パッケージ筐体１２の一部として扱ってもよい。周囲面１７の表面は、透明な蓋１６の縁部を支持するのに使用され、透明な蓋１６が囲壁２４の内側壁に直に接する。加えて、例えば塗布により設けられる接着材２８を、周囲面１７の表面に配置して、透明な蓋１６の縁部と周囲面１７の表面とを接合し、透明な蓋１６をより強固に固定するようにしてもよい。また、パッケージ筐体１２は、周囲面１７と囲壁２４との間に設けられた溝１９をさらに有し、透明な蓋１６と周囲面１７とをより強固に接合する接着材２８を当該溝に収容するようにしてもよい。囲壁２４及び周囲面１７の構造によれば、レンズの縁部のサイズ及び形状が囲壁２４の形状に適合しさえすれば、様々な型のレンズを囲壁２４の内側に配置することができる。本実施形態では、囲壁２４と、周囲面１７と、パッケージ筐体１２とが一体的に形成されている。すなわち、ＬＥＤパッケージ構造１０は、例えばプラスチックによって、パッケージ筐体１２、囲壁２４及び周囲面１７からなり、一体的に形成された構造を含む。この一体的に形成された構造は、射出成形法により形成するようにしてもよい。また、キャビティ１８の内部及び透明な蓋１６の下方には、固体材料、封入材又は封止材のいずれも充填されていない。空気又はガスのみが、キャビティ１８の内部、及びＬＥＤチップ１４と透明な蓋１６との間を満たしている。他の実施形態においては、キャビティ１８の内部を真空空間としてもよく、この場合、キャビティ１８は真空キャビティとなる。上記設計によれば、封入材や従来より使用されている封止材が、ＬＥＤチップ１４と透明な蓋１６との間に配置されないので、ＬＥＤチップ１４から発生した光は、そのまま透明な蓋１６を透過してＬＥＤパッケージ構造１０の外部に出射する。したがって、従来のＬＥＤパッケージデバイスで発生する、散乱光を出射する、光が容易に減衰してしまうという問題、及びエポキシの充填材の濁りが原因の高い吸光度（ｈｉｇｈ  ｍｉｓｔ  ａｂｓｏｒｂｅｎｃｙ）の問題が、ＬＥＤパッケージ構造１０では発生しない。さらに、本発明のＬＥＤパッケージ構造１０は、高い放熱能力及び優れた信頼性を備える。
【００１１】
加えて、ＬＥＤパッケージ構造１０は、パッケージ筐体１２に周囲を囲まれた少なくとも一つのリードフレーム３０を含む。ＬＥＤチップ１４は、少なくとも一つのリード線２１を通じて、キャビティ１８から露出するリードフレーム３０と電気的に接続されるようにしてもよい。図に示すように、リードフレーム３０の一部はキャビティ１８の内部に位置し、リードフレーム３０の別の部分はパッケージ筐体１２の外側面に露出して設けられ、外部回路との接続に使用される。これにより、ＬＥＤパッケージ構造１０に電源が供給される。すなわち、リードフレーム３０の下端部は、下方に延びてパッケージ筐体１２の下面２３から露出し、リードフレーム３０の上端部は、キャビティ１８内に露出する。他の実施形態として、リードフレーム３０のパッケージ筐体１２の側面に露出する部分が、パッケージ筐体１２の底面に配置されるようにしてもよく、図１に示される例に限定されない。さらに、例えばツェナーダイオード３２のような一つ又は複数の電圧調整デバイスを、キャビティ１８内のリードフレーム３０の表面に設けられたパッド部あるいはキャビティ１８の底面１５に配置するようにして、ＬＥＤパッケージ構造１０の安定性をさらに高めるようにしてもよい。好ましい実施形態においては、ツェナーダイオード３２とＬＥＤチップ１４とが並列に電気接続される。また、他の態様では、印３４をパッケージ筐体１２の上側の周辺部に設けて、使用者が、少なくともＬＥＤパッケージ構造１０の位置方向または型を見分けられるようにしてもよい。
【００１２】
図４及び図５は、それぞれ本発明のＬＥＤパッケージ構造の第２実施形態の外面図及び断面図である。第１の実施形態と共通のデバイスを示す場合には、同一の参照番号を用いて、第２の実施形態を説明する。本実施形態においても、本発明のＬＥＤパッケージ構造４０をプロジェクターに適用する。ＬＥＤパッケージ構造４０は、パッケージ筐体１２、キャビティ１８の底面１５に設けられた放熱デバイス２０、放熱デバイス２０の上面に設けられた少なくとも一つのＬＥＤチップ１４、及びＬＥＤチップ１４の上方に配置される透明な蓋４２を含む。本実施形態における透明な蓋４２は、レンズであり、好ましくは、凸レンズである。透明な蓋４２は、ＬＥＤチップ１４から発生した光を集光させ外側に出射させる機能を有する。例えば、透明な蓋４２は、プロジェクターの光学系の光軸設計に沿うように、光を、パッケージ筐体１２の上面１３に垂直な方向に、そしてＬＥＤパッケージ構造４０の外側に向かって直線的に出射させることができる。本発明のＬＥＤパッケージ構造４０は、パッケージ筐体１２の上面に設けられ透明な蓋４２を固定して配置する囲壁２４をさらに含む。また、透明な蓋４２の縁部を配置及び支持する周囲面１７を囲壁２４の内側に設ける。また、周囲面１７と囲壁２４との間であって周囲面１７の下方に、溝４４が設けられる。この実施形態において、接着材２８を周囲面１７に塗布する、又は溝４４に接着材２８を充填して、周囲面１７と透明な蓋４２の縁部とを接合することにより、透明な蓋４２の縁部を囲壁２４の内部に効果的に固定してもよい。好ましい実施形態においては、パッケージ筐体１２、囲壁２４、周囲面１７及び溝４４が一体的に形成される構造となるように設計されている。さらに、パッケージ筐体１２の上面に、ＬＥＤパッケージ構造１０の位置方向、型または種類を見分けられるような印３４を設けるようにしてもよい。上記の実施形態と同様に、従来のパッケージ構造のＬＥＤチップ１４と透明な蓋４２との間に使用されているようなパッケージ密封材や封入材（例えばエポキシ）は使用されていない。すなわち、空気又はガスのみが、キャビティ１８を満たしている。あるいは、キャビティ１８を真空キャビティとしてもよい。
【００１３】
従来の技術と異なり、従来のパッケージ構造で使用されていたエポキシのようなパッケージ封止材及び封入材が使用されていない点が、本発明のＬＥＤパッケージ構造の利点である。したがって、従来技術によるＬＥＤパッケージ構造で発生する、高い吸光度、高い減衰率、低い放熱性、及び高い光散乱という問題を、効果的に回避することができる。すなわち、ガスのみが透明な蓋（例えばレンズ）とＬＥＤチップとの間を満たしている、又は、本発明のＬＥＤパッケージ構造のＬＥＤチップと透明な蓋との間でキャビティが真空になっている。ＬＥＤチップと透明な蓋との間またはキャビティ内部は、固体材料、封止材又は封入材等のいずれも充填されないので、ＬＥＤチップから発生した光は、そのままレンズ又はＬＥＤチップの上方に位置する透明な蓋を通過して上方に出射し、効果的にレンズの型の設計及び光路設計に沿った光となる。さらに、封止材がキャビティ内を満たしていないので、本発明のＬＥＤパッケージ構造は高い信頼性と良好な放熱性を有する。加えて、囲壁により、内部の透明な蓋を有効に固定することができ、当該蓋を適切な位置に配置し固定する機能を提供することができるので、ＬＥＤパッケージ構造から出射する光を、光学系の予め定められた光軸に沿ったものにすることができる。例えば、光学系の設計及びプロジェクタの機構設計に応じて、ＬＥＤパッケージ構造から出射する光が偏向することなく効果的にプロジェクタの光学系の光軸に沿うように、プロジェクタの機構が直接、囲壁の位置を決定するようにしてもよい。また、他の実施形態において、プロジェクターの所望の入射光路を提供し、光の効率的利用が改善されるように、特定の方向に導光する光路設計に応じた様々な型のレンズ又は他の透明な蓋が、囲壁に収容されるようにしてもよい。その結果、本発明のＬＥＤパッケージ構造を良好にプロジェクターの光学系に適用することができ、光源の利用効率を向上させることが可能となる。したがって、市場の要求に応えて、プロジェクター全体の容積を小さくすることができる。また、本発明のＬＥＤパッケージ構造を採用したプロジェクターを、携帯情報機器製品に適用することもできる。
【００１４】
当業者であれば、本発明の教示するところを維持しながら上記の装置及び方法に多様な変更または改良を加えることができることは明らかである。
【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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