(57)【要約】【課題】表示むらを招くことなく、光の照り返し等の外部からの入射光に起因する誤認識を防ぐことができる発光ダイオードランプおよび発光ダイオード表示装置を提供する。【解決手段】この発光ダイオードランプは、凸レンズ３の上側部５の上側曲面５Ａは下側部６の下側曲面６Ａとは異なる形状であり、発光ダイオードチップ２が出射する光を下側曲面６Ａよりも強く屈折させる。これにより、外光が入射しても、この外光が正面に反射されるのを回避でき、誤認識を防げる。また、凸レンズ３の上側部５と下側部６との境界面Ｓ１が発光ダイオードチップ２の上側端面２Ａに位置しているので、境界面Ｓ１に出射光が集中するのを防ぎ、正面にいびつな発光ピークができるのを防げる。【選択図】図１
2008066750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップが出射する光が通過する凸レンズを有する発光ダイオードランプにおいて、
上記凸レンズは、形状が互いに異なる複数の曲面を有し、
上記複数の曲面は、上記発光ダイオードチップの発光面もしくはこの発光面の延長面に垂直であると共に上記発光ダイオードチップの発光面を通らない境界平面で境を接する第１,第２の曲面を含み、
上記第１の曲面は、
上記発光面の延長面であるｘ−ｙ平面及び上記境界平面に垂直で上記発光ダイオードチップの出射光軸を通る平面における湾曲形状が、上記発光ダイオードチップの出射光軸に対して軸対称の位置にある上記第２の曲面に比べて、上記発光ダイオードチップからの出射光を大きく屈折させる湾曲形状であることを特徴とする発光ダイオードランプ。
【請求項２】
発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップが出射する光が通過する凸レンズを有する発光ダイオードランプにおいて、
上記凸レンズは、形状が互いに異なる複数の曲面を有し、
上記複数の曲面は、上記発光ダイオードチップの発光面もしくはこの発光面の延長面に垂直であると共に上記発光ダイオードチップの発光面を通らない境界平面で境を接する第１,第２の曲面を含み、
上記第１の曲面と第２の曲面とは、上記発光ダイオードチップの出射光軸に対して軸対称の位置において、上記発光面の延長面であるｘ−ｙ平面及び上記境界平面に垂直で上記発光ダイオードチップの出射光軸を通る平面における湾曲形状の曲率が異なっていることを特徴とする発光ダイオードランプ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発光ダイオードランプにおいて、
上記発光ダイオードチップを含む第１の部分と、
上記境界平面で上記第１の部分と境を接していて上記発光ダイオードチップを含まない第２の部分とを有し、
上記第１の部分は、
第１の境界平面としての上記境界平面と平行であると共に上記発光ダイオードチップに関して上記第１の境界平面の反対側に位置している第２の境界平面で境を接する一側曲面と他側曲面とを含んでおり、上記一側曲面と他側曲面とは互いに異なる形状であることを特徴とする発光ダイオードランプ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の発光ダイオードランプにおいて、
上記発光ダイオードチップを複数個有し、この複数個の発光ダイオードチップは、一方向に配列され、かつ、この配列方向は上記境界平面に平行であることを特徴とする発光ダイオードランプ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の発光ダイオードランプにおいて、
上記凸レンズは上記境界平面の法線方向が上下方向となるように配置され、
上記凸レンズが有する複数の曲面において、上記境界平面よりも下側の曲面に比べて、上記発光ダイオードランプの上記発光ダイオードチップからの出射光を大きく屈折させる曲面を上記境界平面よりも上側に配置し、
表示面を水平方向に向けたことを特徴とする発光ダイオード表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光ダイオードランプおよび発光ダイオード表示装置に関し、例えば、屋外用のＬＥＤ(発光ダイオード)表示板等に使用され、交通情報等の道路情報表示または広告宣伝用の屋外表示や信号機等に使用されると好適な発光ダイオードランプおよび発光ダイオード表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤランプとしては、図１０に示すものがある。このＬＥＤランプは、リードフレーム１０１に搭載されたＬＥＤチップ１０２が樹脂モールドされて樹脂レンズ１０３内に埋め込まれている。この樹脂レンズ１０３は、ＬＥＤチップ１０２の光出射方向に向かって凸に湾曲した曲面１０３Ａを有している。
【０００３】
図１０に示す従来のＬＥＤランプでは、例えば、屋外のＬＥＤ表示板として使用された場合、太陽の照射角度の浅い夕方や早朝において太陽光が直接ＬＥＤランプの中に差込み、点灯していないＬＥＤランプがあたかも点灯しているように見える現象がある。この現象は、点灯しているＬＥＤランプと非点灯ＬＥＤランプのコントラスト比を小さくしてしまうので、ＬＥＤ表示板が見えにくくなることがある。この現象は、信号機の西日による誤認識に似たものであり、電光表示板等を構成するＬＥＤ表示板の表示品位を著しく低下させる。
【０００４】
図１２を参照して、上記従来のＬＥＤランプにおける上記現象をより詳しく説明する。照射角度の浅い夕方や早朝における太陽光(例えば西日)１１１ａ,１１１ｂが、図１２に示すように、樹脂レンズ１０３に入射すると、樹脂レンズ１０３の曲面１０３Ａで屈折して、進行方向が入射点Ｐ１０１,Ｐ１０２での法線Ｌ１０１,Ｌ１０２に近づく。この屈折により、上記太陽光１１１ａ,１１１ｂは、リードフレーム１０１の略ＬＥＤチップ１０２が搭載されている箇所に入射して反射し、略ＬＥＤチップ１０２の発光光に近い入射角で、樹脂レンズ１０３の曲面１０３Ａに入射して屈折し、出射光軸Ｊ１０１に略平行に出射することとなる。これが、点灯していないＬＥＤランプがあたかも点灯しているように見える現象である。
【０００５】
次に、図１１に、今１つの従来例を示す。この従来例は、リードフレーム１０１にＬＥＤランプ１０２が搭載された構造は前述の従来例と同様であるが、形状の異なる上下２つの曲面１０５Ａ,１０５Ｂを有するレンズ１０５を有する点が前述の従来例と異なる。この従来例のように、上下のレンズ曲面の曲率が大きく異なると、２つのレンズ曲面１０５Ａ,１０５Ｂの境界に光が集中し、正面にいびつな発光ピークができる。そのため、正面から見た場合と正面から少し視点を下方にずらして見た場合とで、みかけの発光強度が著しく異なることになり、表示品位の低下になっていた。
【０００６】
また、製造バラツキにより発光ダイオードチップとレンズの境界面の位置関係がずれると、前述の発光ピークの放射角度にバラツキが生じるため、特に縦横に発光ダイオードランプを多数個並べたＬＥＤ表示板では、正面から見た時に表示むらが発生していた。
【特許文献１】特開平１１−１５４７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のごとく、前者の従来例では、ＬＥＤ表示板の設置場所を考慮する必要があり、西日があたる場所では、設置できないか、または、ＬＥＤ表示板の表示面を下方向に傾けて設置しなければならない。このため、特に、交通情報板などにおいては、本来の機能である交通安全に役立てるための表示に適用できない場合があった。
【０００８】
また、後者の従来例のごとく、上下曲率の違うレンズを単に組み合わせるだけでは正面方向に表示むらが発生した。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、表示むらを招くことなく、光の照り返し等の外部からの入射光に起因する誤認識を防ぐことができる発光ダイオードランプおよび発光ダイオード表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、この発明の発光ダイオードランプは、発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップが出射する光が通過する凸レンズを有する発光ダイオードランプにおいて、
上記凸レンズは、形状が互いに異なる複数の曲面を有し、
上記複数の曲面は、上記発光ダイオードチップの発光面もしくはこの発光面の延長面に垂直であると共に上記発光ダイオードチップの発光面を通らない境界平面で境を接する第１,第２の曲面を含み、
上記第１の曲面は、
上記発光面の延長面であるｘ−ｙ平面及び上記境界平面に垂直で上記発光ダイオードチップの出射光軸を通る平面における湾曲形状が、上記発光ダイオードチップの出射光軸に対して軸対称の位置にある上記第２の曲面に比べて、上記発光ダイオードチップからの出射光を大きく屈折させる湾曲形状である。
【００１１】
この発明の発光ダイオードランプでは、上記凸レンズの一方の側の曲面は、他方の側の曲面とは異なる形状であり、上記発光ダイオードチップが出射する光を上記他方の側の曲面よりも強く屈折させる。上記凸レンズの他方の側の曲面に、浅い角度で入射する外光(西日等の太陽光で代表される)は屈折して上記発光ダイオードチップが搭載されている付近の箇所に達し、この箇所で反射して一方の側の曲面に内側から入射する。この一方の側の曲面に入射した外光は、上記一方の側の曲面で強く屈折して他方の側に向けて出射される。もしくは、上記外光が一方の側の曲面に入射する入射角が臨界角を超えていれば、上記外光は一方の側の曲面で全反射されて凸レンズの外に出射されない。上記一方の側の曲面は、上記発光ダイオードチップが出射する出射角が等しい出射光について、上記他方の側の曲面よりも大きく屈折させるのである。ここで、例えば、上記一方の側を上側、他方の側を下側とすることができる。
【００１２】
したがって、この発明によれば、外光が入射しても、この外光が正面に反射されるのを回避でき、非点灯時に点灯しているように見えるといった誤認識を防ぐことができる。
【００１３】
また、この発明では、上記一方の側の曲面と他方の側の曲面とは、上記発光面の中心を通らない平面に関して一方の側と他方の側にあるから、上記発光面の中心を通る平面に発光ダイオードチップの出射光が集中するのを防いで、正面にいびつな発光ピークができるのを防げる。したがって、正面からのわずかに視点がずれただけで発光強度が急減するような現象を回避できる。したがって、この発明によれば、表示むらを招くことなく、光の照り返し等の外部からの入射光に起因する誤認識を防ぐことができる。
【００１４】
また、一実施形態の発光ダイオードランプは、上記発光面の中心を通らない平面は、上記発光ダイオードチップの発光面の延長面に直交し、上記発光ダイオードチップと交わらない。
【００１５】
この実施形態では、上記発光面の中心を通る平面に、発光ダイオードチップの出射光が集中することをより確実に防げ、表示むらをさらに確実に防止して、表示品位を向上できる。
【００１６】
また、一実施形態の発光ダイオードランプは、複数個の上記発光ダイオードチップを有し、この複数個の発光ダイオードチップは、一方向に配列されている。
【００１７】
この実施形態の発光ダイオードランプでは、複数個の発光ダイオードチップが一方向に配列されているので、表示むらや誤認識を防ぎつつ、輝度を向上できる。また、この複数個の発光ダイオードチップを互いに異なる波長の光を出射するものとすることで、多色発光ダイオードランプを実現できる。
【００１８】
また、一実施形態の発光ダイオードランプでは、上記発光ダイオードチップは、上記発光ダイオードチップが出射する光のピーク波長以外の波長において光吸収帯を持った樹脂でモールドされている。この樹脂が上記凸レンズを構成している。
【００１９】
この実施形態の発光ダイオードランプでは、上記凸レンズを構成している樹脂は、上記発光ダイオードチップが出射する光の波長ピーク以外の波長において光吸収帯を持っている。したがって、不要な波長の光を減衰させることができ、表示品位を向上できる。
【００２０】
また、一実施形態の発光ダイオードランプでは、上記発光ダイオードチップは、黒色表面処理がなされたリードフレームに装着されている。
【００２１】
この実施形態の発光ダイオードランプでは、上記発光ダイオードチップは、黒色表面処理がなされたリードフレームに装着されている。したがって、外部から凸レンズ内に入射した外光が上記リードフレームで反射することを抑制でき、非点灯時に点灯していると誤認識することをより確実に防げる。
【００２２】
また、一実施形態の発光ダイオードランプは、上記発光ダイオードチップの周囲の少なくとも一部を取り囲む反射カップを備え、この反射カップの内周面は黒色表面処理がなされている。
【００２３】
この実施形態の発光ダイオードランプでは、上記発光ダイオードチップの少なくとも一部の周りを囲む反射カップの内周面は黒色表面処理がなされている。この黒色表面処理がなされた反射カップの内周面は、外部から凸レンズ内に入射してきた外光の反射を抑え、外光が凸レンズから外部へ出射するのを抑える。したがって、非点灯時に点灯していると誤認識することをより確実に防ぐことができる。
【００２４】
また、一実施形態の発光ダイオードランプでは、上記発光ダイオードチップを搭載するリードフレームに装着した黒色の樹脂を有し、
上記黒色の樹脂は、上記発光ダイオードチップの発光面側から上記発光ダイオードチップを搭載する上記リードフレームの搭載面を見たときに、上記搭載面の背後および上記搭載面の周縁よりも外方に位置している。
【００２５】
この実施形態の発光ダイオードランプでは、上記発光ダイオードチップの背後に位置する黒色の樹脂を上記リードフレームに装着した。この黒色樹脂は上記発光ダイオードチップの背面をなすから、コントラストを向上できる。
【００２６】
また、一実施形態の発光ダイオード表示装置は、上記発光ダイオードランプを備えている。この実施形態の発光ダイオード表示装置では、表示むらを招くことなく、光の照り返し等の外部からの入射光に起因する誤認識を防ぐことができる。
【００２７】
また、一実施形態の発光ダイオードランプは、上記凸レンズの上記一方の側または上記他方の側の曲面の少なくとも一方の曲面は、形状が異なる複数の曲面を有する。
【００２８】
この実施形態の発光ダイオードランプでは、上記凸レンズの上記一方の側または上記他方の側の曲面の少なくとも一方の曲面は、形状が異なる複数の曲面を有するので、各曲面ごとに、発光ダイオードチップからの出射光を屈折させる強さを異ならせることで、上記凸レンズの曲面から出射される光の方向を調節できる。
【００２９】
また、一実施形態の発光ダイオードランプでは、上記複数の曲面は、上記発光ダイオードチップの発光面の延長面に直交すると共に上記発光ダイオードチップと交わらない平面に関して、一方の側の曲面と他方の側の曲面とを含む。
【００３０】
この実施形態の発光ダイオードランプでは、上記発光面を通る平面に発光ダイオードチップの出射光が集中するのを防いで、正面にいびつな発光ピークができるのを防げる。したがって、表示むらを防ぎ、表示品位を向上できる。
【発明の効果】
【００３１】
この発明の発光ダイオードランプでは、凸レンズの一方の側の曲面は、他方の側の曲面とは異なる形状であり、発光ダイオードチップが出射する光を上記他方の側の曲面よりも強く屈折させる。上記凸レンズの他方の側の曲面に、浅い角度で入射する外光(西日等の太陽光で代表される)は屈折して上記発光ダイオードチップが搭載されている付近の箇所に達し、この箇所で反射して一方の側の曲面に内側から入射する。この一方の側の曲面に入射した外光は、上記一方の側の曲面で強く屈折して下方に向けて出射される。もしくは、上記外光が一方の側の曲面に入射する入射角が臨界角を超えていれば、上記外光は一方の側の曲面で全反射されて凸レンズの外に出射されない。したがって、この発明によれば、外光が入射しても、この外光が正面に反射されるのを回避でき、非点灯時に点灯しているように見えるといった誤認識を防ぐことができる。
【００３２】
また、この発明では、上記一方の側の曲面と他方の側の曲面とは、上記発光ダイオードチップの発光面の中心を通らない平面に関して一方の側と他方の側にあるから、上記発光面の中心を通る平面に発光ダイオードチップの出射光が集中するのを防いで、正面にいびつな発光ピークができるのを防げる。したがって、正面からのわずかに視点がずれただけで発光強度が急減するような現象を回避できる。したがって、この発明によれば、表示むらを招くことなく、光の照り返し等の外部からの入射光に起因する誤認識を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３４】
（第１の実施の形態）
図１に、この発明の発光ダイオードランプの第１実施形態を側方より見た様子を示す。この第１実施形態は、リードフレーム１のカップ状の搭載部１Ａに発光ダイオードチップ２が搭載されている。この発光ダイオードチップ２および搭載部１Ａは樹脂製の凸レンズ３内に埋め込まれている。この樹脂製の凸レンズ３は、発光ダイオードチップ２が発光光を出射する方向に凸形状の凸レンズをなし、一方の側の曲面の一例としての上側曲面５Ａを含む上側部５と他方の側の曲面の一例としての下側曲面６Ａを含む下側部６を有する。この発光ダイオードランプは、使用時において、上記発光ダイオードチップ２の発光面２Ｂに垂直な方向を前方向とし、上記発光面２Ｂに平行な方向を上下方向としている。使用時において、上側部５は上方向に位置し、下側部６は下方向に位置する。
【００３５】
この上側部５と下側部６の境界面Ｓ１は、上記発光ダイオードチップ２の発光面２Ｂの延長面に直交し、かつ、上記発光面２Ｂの中心を通らない平面であり、発光ダイオードチップ２の出射光軸Ｊ１よりも距離Ｄ１だけ上に位置している。この境界面Ｓ１は発光ダイオードチップ２の上側端面２Ａの延長面より上方にある。また、この樹脂製の凸レンズ３では、その上側部５の上側曲面５Ａと上記境界面Ｓ１とがなす角が上記下側部６の下側曲面６Ａと境界面Ｓ１とがなす角よりも小さくなっている。すなわち、この上側曲面５Ａは、上記下側曲面６Ａとは異なる形状であり、発光ダイオードチップ２が出射する光を、下側曲面６Ａよりも強く屈折させるような形状になっている。すなわち、凸レンズ３は上下非対称のレンズ曲率を持っている。
【００３６】
この第１実施形態において、使用時には、樹脂製の凸レンズ３に対する照射角度の浅い夕方や早朝における太陽光(例えば西日)１１ａ,１１ｂが樹脂製の凸レンズ３の下側部６の下側曲面６Ａの入射点Ｐ１,Ｐ２に入射する様子を、図２に示す。なお、図２では、発光ダイオードチップ２を省略している。この場合、太陽光１１ａは、樹脂製の凸レンズ３の下側部６の下側曲面６Ａで屈折して、入射点Ｐ１から搭載部１Ａの中央部１Ａ-１に入射する。この搭載部１Ａの中央部１Ａ-１は、発光ダイオードチップ２の上下方向の中心である出射光軸Ｊ１と交わる部分である。この搭載部１Ａの中央部１Ａ-１に入射した太陽光１１ａは、この中央部１Ａ-１で反射して、樹脂製の凸レンズ３の下側部６の下側曲面６Ａの上端部６Ａ-１から出射光軸Ｊ１に略平行に出射する。この上端部６Ａ-１は出射光軸Ｊ１よりも境界面Ｓ１に近い。つまり、上端部６Ａ-１は出射光軸Ｊ１よりも上に位置している。
【００３７】
一方、上記太陽光１１ａよりも下側曲面６Ａの下側の入射点Ｐ２に入射した太陽光１１ｂは、下側曲面６Ａで屈折してリードフレーム１の搭載部１Ａにおける中央部１Ａ-１よりも下側の部分１Ａ-２に入射する。この太陽光１１ｂの部分１Ａ-２への入射角は、太陽光１１ａの中央部１Ａ-１への入射角よりも大きい。その理由は、太陽光１１ｂが下側曲面６Ａに入射する角度が、太陽光１１ａが下側曲面６Ａに入射する角度よりも大きいため、太陽光１１ｂは、下側曲面６Ａにおいて、太陽光１１ａよりも大きく屈折するからである。
【００３８】
したがって、太陽光１１ｂは、搭載部１Ａの部分１Ａ-２において、太陽光１１ａよりも大きな角度で反射する。これにより、太陽光１１ｂは、上側部５の上側曲面５Ａに入射する。この上側曲面５Ａへの太陽光１１ｂの入射角θ１は臨界角θｃｒを越えているので、太陽光１１ｂは上側曲面５Ａで全反射して上側曲面５Ａから外部に出られない。この臨界角θｃｒは、外部の空気の屈折率ｍ１とし、樹脂製の凸レンズ３をなす樹脂の屈折率をｍ２とすると、次式(１)で算出される。この臨界角θｃｒは、この第１実施形態では、例えば、４１゜であった。
θｃｒ＝ｓｉｎ−１(ｍ１/ｍ２)            …… (１)
【００３９】
この第１実施形態では、上側部５の上側曲面５Ａは、下側部６の下側曲面６Ａに比べて、発光ダイオードチップ２が出射する光をより強く屈折する曲面になっている。このため、上述の太陽光１１ｂのように、外部から樹脂製の凸レンズ３の下側曲面６Ａに入射して、発光ダイオードチップ２の付近で反射した外光は、上側曲面５Ａによって、上述のように全反射されて樹脂製の凸レンズ３から外に出ない。もしくは、上記外光は上側曲面５Ａによって下方に向かうように屈折される。したがって、上記樹脂製の凸レンズ３を有する発光ダイオードチップ２によれば、西日等の外部からの入射光に起因して、非点灯の発光ダイオードチップが点灯しているように見えるといった誤認識を防ぐことができる。
【００４０】
また、この第１実施形態では、樹脂製の凸レンズ３の上側部５と下側部６との境界面Ｓ１が発光ダイオードチップ２の出射光軸Ｊ１よりも上方に位置しているので、上記境界面Ｓ１に発光ダイオードチップ２の出射光が集中するのを防いで、正面にいびつな発光ピークができるのを防げる。したがって、正面からのわずかに視点がずれただけで発光強度が急減するような現象を回避できる。
【００４１】
したがって、この第１実施形態では、表示むらを招くことなく、光の照り返し等の外部からの入射光に起因する誤認識を防ぐことができる。
【００４２】
(第２の実施の形態)
次に、図３に、この発明の発光ダイオードランプの第２実施形態を正面から見た様子を示す。この第２実施形態は、リードフレーム２１の搭載部２１Ａに２個の発光ダイオードチップ２２,２３が搭載されている。この２個の発光ダイオードチップ２２,２３は、それぞれ、接続ワイヤ２７,２８でもって、リードフレーム２１の両脇の電極リード２５,２６に接続されている。
【００４３】
この搭載部２１Ａ,２個の発光ダイオードチップ２２,２３および電極リード２５,２６は、樹脂製の凸レンズ２４内に埋め込まれている。この凸レンズ２４は、２個の発光ダイオードチップ２２,２３の光出射方向に向かって凸の形状になっている。また、この凸レンズ２４は、境界面Ｓ２で境を接する上側部３１と下側部３２からなる。この境界面Ｓ２は、発光ダイオードチップ２２,２３の発光面２２Ｂ,２３Ｂの延長面に直交し、かつ、上記発光ダイオードチップ２２,２３と交わらない平面である。この発光ダイオードランプは、使用時において、上記発光ダイオードチップ２２,２３の発光面２２Ｂ,２３Ｂに垂直な方向を前方向とし、上記発光面２２Ｂに平行な方向を上下方向としている。使用時において、上側部３１は上方向に位置し、下側部３２は下方向に位置する。この上側部３１は、一方の側の面としての上側曲面３１Ａを有し、下側部３２は他方の側の面としての下側曲面３２Ａを有する。また、上記境界面Ｓ２は、上記２個の発光ダイオードチップ２２,２３の上下方向の中心となる出射光軸を通る光軸平面Ｓ３に平行であり、この光軸平面Ｓ３と上記境界面Ｓ２とは距離Ｄ２だけ離れている。図３に示すように、境界面Ｓ２は、搭載部２１Ａの発光ダイオードチップ２２,２３よりも上方に位置している。この発光ダイオードチップ２２,２３は、上記境界面Ｓ２と平行な左右方向に配列されている。
【００４４】
上記凸レンズ２４の上側部３１は、直交平面Ｓ５において上下方向の厚さが最大になっている肉厚最大部３０を有している。この直交平面Ｓ５は、上記光軸平面Ｓ３における発光ダイオードチップ２２と２３の間の中心軸Ｊ２を通り、かつ、光軸平面Ｓ３と直交している。また、上記凸レンズ２４の下側部３２も上記直交平面Ｓ５において上下方向の厚さが最大になっている肉厚最大部３３を有している。
【００４５】
この凸レンズ２４は、上側部３１の上側曲面３１Ａは、発光ダイオードチップ２２,２３の出射光を、下側部３２の下側曲面３２Ａよりも一層強く屈折させて凸レンズ２４から出射させる曲面になっている。したがって、この第２実施形態によれば、使用時に、上記第１実施形態と同様に、西日等の外部からの入射光に起因して、非点灯の発光ダイオードチップが点灯しているように見えるといった誤認識を防ぐことができる。また、凸レンズ２４の上側部３１と下側部３２との境界面Ｓ２は光軸平面Ｓ３よりも距離Ｄ２だけ上方にあり、発光ダイオードチップ２２,２３よりも上方に位置している。したがって、この第２実施形態によれば、境界面Ｓ２に発光ダイオードチップ２２,２３の出射光が集中するのを防いで、正面にいびつな発光ピークができるのを防げる。したがって、正面からわずかに視点がずれただけで発光強度が急減するような現象を回避できる。したがって、この第２実施形態では、表示むらを招くことなく、光の照り返し等の外部からの入射光に起因する誤認識を防ぐことができる。
【００４６】
さらに、この第２実施形態では、たとえば、発光ダイオードチップ２２を赤色発光ダイオードとし、発光ダイオードチップ２３を緑色発光ダイオードとすることで、多色点灯の発光ダイオードランプを実現できる。なお、発光ダイオードチップ２２と２３の点灯色の組合わせは、赤色と緑色の組合わせに限らないのは勿論で、赤色と青色の組合わせや黄色と緑色の組合わせ等も可能である。また、上記２つの発光ダイオードチップ２２,２３を同色とした場合には、輝度を向上できる。なお、この第２実施形態では、２個の発光ダイオードチップを備えたが、２個以上の発光ダイオードチップを備えてもよい。
【００４７】
(第３の実施の形態)
次に、図４に、この発明の発光ダイオードランプの第３実施形態を正面から見た様子を示す。この第３実施形態は、リードフレーム４１の搭載面４１Ａに発光ダイオードチップ４２が搭載されており、この発光ダイオードチップ４２は接続ワイヤ４８で電極リード４６に接続されている。
【００４８】
このリードフレーム４１,発光ダイオードチップ４２および電極リード４６は、樹脂製の凸レンズ４４内に埋め込まれている。この凸レンズ４４は、発光ダイオードチップ４２の光出射方向(紙面に垂直な手前方向)に向かって凸形状になっている。また、この凸レンズ４４は、樹脂製の本体部５５上に載置されている。この本体部５５の両側面には、プリント配線板(図示せず)との接続用端子５６,５７が配置されている。この接続用端子５６は、上記リードフレーム４１に電気的に接続されており、接続用端子５７は上記電極リード４６に電気的に接続されている。
【００４９】
この発光ダイオードランプは、使用時において、上記発光ダイオードチップ４２の発光面４２Ｂに垂直な方向を前方向とし、上記発光面４２Ｂに平行な方向を上下方向とする。上記凸レンズ４１は、上記上下方向における上側部５１と下側部５２からなり、この上側部５１と下側部５２は境界面Ｓ１１で境を接している。この境界面Ｓ１１は、上記発光ダイオードチップ４２の発光面４２Ｂの延長面に直交し、かつ、上記発光ダイオードチップ４２と交わらない平面である。
【００５０】
上側部５１は、一方の側の曲面としての上側曲面５１Ａを有し、下側部５２は他方の側の曲面としての下側曲面５２Ａを有する。また、上記発光ダイオードチップ４２の光出射面の上下方向の中心を通る光軸平面Ｓ１２は、上記境界面Ｓ１１に平行になっており、この光軸平面Ｓ１２と境界面Ｓ１１とは寸法Ｄ３だけ離隔している。
【００５１】
上記上側部５１の上側曲面５１Ａは、下側部５２の下側曲面５２Ａに比べて、発光ダイオードチップ４２が出射する光をより強く屈折する曲面になっている。
【００５２】
したがって、発光ダイオードチップ４２の発光光が上側曲面５１Ａに入射する入射角θi１を、発光光が上側曲面５１Ａから出射する出射角θo１から減算した角度(θo１−θi１)＝Δθ１とし、発光ダイオードチップ４２の発光光が下側曲面５２Ａに入射する入射角θi２を発光光が下側曲面５２Ａから出射する出射角θo２から減算した角度(θo２−θi２)＝Δθ２とすると、Δθ１がΔθ２より大きくなる。
【００５３】
したがって、この第３実施形態によれば、上記第１実施形態と同様に、使用時において、西日等の外部からの入射光に起因して、非点灯の発光ダイオードチップ４２が点灯しているように見えるといった誤認識を防ぐことができる。また、凸レンズ４４の上側部５１と下側部５２との境界面Ｓ１１は光軸平面Ｓ１２よりも寸法Ｄ３だけ上方にあり、発光ダイオードチップ４２よりも上方に位置している。したがって、この第３実施形態によれば、境界面Ｓ１１に発光ダイオードチップ４２の出射光が集中するのを防いで、正面にいびつな発光ピークができるのを防げる。したがって、正面からのわずかに視点がずれただけで発光強度が急減するような現象を回避できる。したがって、この第３実施形態では、表示むらを招くことなく、光の照り返し等の外部からの入射光に起因する誤認識を防ぐことができる。
【００５４】
なお、この第３実施形態は、樹脂製の本体部５５の上面上に発光ダイオードチップ４２を埋め込んだ樹脂製の凸レンズ４４を実装して、表面実装型の発光ダイオードランプとしたが、樹脂製の本体部５５内に凸レンズ４４を内蔵するタイプの発光ダイオードランプであってもよい。また、上記樹脂製の凸レンズ４４が上記本体部５５の上面を貫通するタイプの発光ダイオードランプであってもよい。
【００５５】
(第４の実施の形態)
次に、図５に、第４の実施形態を示す。この第４実施形態は、前述の第２実施形態において、樹脂製の凸レンズ２４をエポキシ樹脂製の凸レンズとし、かつ、このエポキシ樹脂を、特定波長(例えば緑色に相当する波長および赤色に相当する波長)の光を透過し、この特定波長以外の波長の光を減衰させるような顔料を混合させたものとした。この場合、たとえば、発光ダイオードチップ２２を赤色発光とし、発光ダイオードチップ２３を緑色発光とした場合に、実用上不要な光の放射を減衰させることが可能となり、表示品位をさらに向上させることができる。
【００５６】
なお、凸レンズ２４をなすエポキシ樹脂に、緑色に相当する波長と赤色に相当する波長以外に光吸収帯をもった顔料を混合してもよい。この場合には、上記エポキシ樹脂で緑色と赤色以外の不要な波長の光を吸収して減衰させることができるから、表示品位を向上させることができる。また、上記凸レンズ２４を構成するのはエポキシ樹脂以外の樹脂としてもよい。また、上記顔料は上記樹脂に混合できない場合は、凸レンズ２４の表面に塗布してもよい。さらには、上記顔料を混合したカバーで凸レンズ２４の表面を覆うようにしてもよい。
【００５７】
(第５の実施の形態)
次に、図６に、第５の実施形態を示す。この第５実施形態は、図３の第２実施形態のリードフレーム２１,電極リード２５,２６に替えて、リードフレーム６２,電極リード６３,６１を備えた点だけが、前述の第２実施形態と異なる。
【００５８】
この第５実施形態では、上記リードフレーム６２の搭載面６２Ａに黒色表面処理を行うことにより、この搭載面６２Ａの光の反射率を８０％以下にした。また、電極リード６３,６１の表面６３Ａ,６１Ａに黒色表面処理を行うことにより、この表面６３Ａ,６１Ａの光の反射率を８０％以下にした。上記搭載面６２Ａに発光ダイオードチップ２２,２３が搭載されており、この発光ダイオードチップ２２は接続ワイヤ２７で電極リード６３の表面６３Ａに接続されている。また、発光ダイオードチップ２３は接続ワイヤ２８で電極リード６１の表面６１Ａに接続されている。
【００５９】
この第５実施形態では、リードフレーム６２の搭載面６２Ａの光の反射率を８０％以下にし、かつ、電極リード６３,６１の表面６３Ａ,６１Ａの光の反射率を８０％以下にしたから、外部から凸レンズ２４内に入射した外光が上記搭載面６２Ａ,表面６３Ａ,６１Ａで反射することを抑えることができる。したがって、凸レンズ２４内に入射した外光が凸レンズ２４外に出射することを抑制でき、非点灯時に点灯していると誤認識することをより確実に防ぐことができる。なお、この第５実施形態では、黒色表面処理によって、リードフレーム６２の搭載面６２Ａおよび電極リード６３,６１の表面６３Ａ,６１Ａの反射率を８０％以下にした。なぜなら、反射率が８０％を越えると反射抑制効果が不足するからである。
【００６０】
(第６の実施の形態)
次に、図７に、この発明の発光ダイオードランプの第６実施形態を示す。この第６実施形態は、図６の第５実施形態において、リードフレーム６２,電極リード６３,６１の搭載面６２Ａ,表面６３Ａ,６１Ａから光出射方向と逆の方向に所定の寸法だけ後退した位置において、凸レンズ２４の底面２４Ｃを貫通して凸レンズ２４の内部から外部に延在している黒色樹脂７１を備えた点だけが、前述の第５実施形態と異なる。
【００６１】
この黒色樹脂７１は、凸レンズ２４の底面２４Ｃの内部および外部において、上記リードフレーム６２の首部６２Ａ,電極リード６３の屈曲部６３Ａ,電極リード６１の屈曲部６１Ａの周囲を囲むように埋め込んでいる。この黒色樹脂７１は全体として略立方体形状をしている。
【００６２】
この第６実施形態では、上記黒色樹脂７１の黒色の前面７１Ａが、上記リードフレーム６２の搭載面６２Ａ,電極リード６３の表面６３Ａ,電極リード６１の表面６１Ａの背面をなす。したがって、この第６実施形態によれば、コントラストを向上させることができる。
【００６３】
(第７の実施の形態)
次に、図８に、この発明の発光ダイオードランプの第７実施形態を示す。この第７実施形態は、リードフレーム８１の搭載面８１Ａに発光ダイオードチップ８２が搭載されており、この発光ダイオードチップ８２は接続ワイヤ８８で電極リード９６に接続されている。この電極リード９６は樹脂製本体８５の底面から側面に亘って屈曲して延在している。
【００６４】
この発光ダイオードチップ８２は樹脂製の凸レンズ８４内に埋め込まれている。この凸レンズ８４は、発光ダイオードチップ８２の光出射方向に向かって凸形状になっている。この発光ダイオードランプは、使用状態において、上記発光ダイオードチップ８２の発光面８２Ａに垂直な方向を前方向とし、上記発光面に平行な方向を上下方向とする。図９に断面を示すように、この凸レンズ８４は、上記上下方向における上側部９１と下側部９２からなり、この上側部９１と下側部９２は境界面Ｓ５１で境を接している。この境界面Ｓ５１は、上記発光ダイオードチップ８２の発光面８２Ａの延長面に直交し、かつ、上記発光ダイオードチップ８２と交わらない平面である。この境界面Ｓ５１は、発光ダイオードチップ８２の中心軸Ｓ５２から上方に距離Ｄ５だけ離隔しており、かつ、発光ダイオードチップ８２から上方に離隔している。また、この凸レンズ８４の上側部９１が有する一方の側の曲面としての上側曲面９１Ａは、下側部９２が有する他方の側の曲面としての下側曲面９２Ａに比べて、発光ダイオードチップ８２が出射する光をより強く屈折させるような曲面形状になっている。したがって、この第７実施形態によれば、前記第１〜第６実施形態と同様に、使用時において、西日等の外部からの入射光に起因して、非点灯の発光ダイオードチップ８２が点灯しているように見えるといった誤認識を防ぐことができる。また、凸レンズ８４の上側部９１と下側部９２との境界面Ｓ５１は中心軸Ｓ５２よりも寸法Ｄ５だけ上方にあり、発光ダイオードチップ８２よりも上方に位置している。したがって、この第７実施形態によれば、境界面Ｓ５１に発光ダイオードチップ８２の出射光が集中するのを防いで、正面にいびつな発光ピークができるのを防げる。
【００６５】
また、この第７実施形態では、図９に示すように、樹脂製本体８５のすり鉢状の窪み９５の底面９５Ａに上記発光ダイオードチップ８２が配置されており、この窪み９５の反射カップをなす周壁面９７は黒色の表面処理がなされて光の反射率が８０％以下になっている。また、この反射カップをなす反射率８０％以下の周壁面９７は、発光ダイオードチップ８２の光出射方向に向かって拡径して末広がり形状になっている。この黒色の周壁面９７は、外部から凸レンズ８４内に入射してきた外光の反射を抑え、外光が凸レンズ８４から外部へ出射するのを抑える。したがって、非点灯時に点灯していると誤認識することをより確実に防ぐことができる。なお、この第７実施形態では、黒色表面処理によって、周壁面９７の反射率を８０％以下にした。なぜなら、反射率が８０％を越えると反射抑制効果が不足するからである。
【００６６】
尚、上記第１〜第７実施形態のような発光ダイオードランプを縦横に配列して、絵柄,記号,文字等の情報を表示する発光ダイオード表示装置を実現でき、この発光ダイオード表示装置によれば、表示むらを抑制して表示品位が高く、かつ、外光に起因する誤認識を抑えることができる。
【００６７】
(第８の実施の形態)
図１３に、この発明の発光ダイオードランプの第８実施形態を側方より見た様子を示す。この第８実施形態は、リードフレーム１３１の平板状の搭載部１３１Ａに発光ダイオードチップ１３２が搭載されている。この発光ダイオードチップ１３２および搭載部１３１Ａは樹脂製の凸レンズ１３３内に埋め込まれている。この樹脂製の凸レンズ１３３は、発光ダイオードチップ１３２が発光光を出射する方向に凸形状の凸レンズをなす。また、この凸レンズ１３３は、上側部１３５と下側部１３６を有する。そして、この凸レンズ１３３のレンズ面は、上側部１３５が有する上側曲面１３５Ａと下側部１３６が有する下側曲面１３６Ａを有する。
【００６８】
上側曲面１３５Ａは一方の側の曲面の一例をなし、下側曲面１３６Ａは他方の側の曲面の一例をなす。
【００６９】
上記凸レンズ１３３の上側部１３５と下側部１３６との接合面である境界平面Ｓ１３１は、上記発光ダイオードチップ１３２の発光面１３２Ｂの延長面に直交し、かつ、上記発光面１３２Ｂの中心を通らない平面であり、発光ダイオードチップ１３２の出射光軸Ｊ１３１よりも距離Ｄ１３１だけ下に位置している。上記境界平面Ｓ１３１は、発光ダイオードチップ１３２の下側端面１３２Ｃの延長面よりも下方にある。
【００７０】
また、この樹脂製の凸レンズ１３３の上側部１３５は、第１上側部１３７と第２上側部１３８を有し、この第１上側部１３７は第１の上側曲面１３５Ａ１を有し、第２上側部１３８は第２の上側曲面１３５Ａ２を有している。
【００７１】
この第１上側部１３７と第２上側部１３８との接合面である境界平面Ｓ１３２は、上記出射光軸Ｊ１３１よりも距離Ｄ１３２だけ上に位置していて、発光ダイオードチップ１３２の上側端面１３２Ａの延長面よりも上方に位置している。
【００７２】
この発光ダイオードランプは、使用時において、上記発光ダイオードチップ１３２の発光面１３２Ｂに垂直な方向を前方向とし、上記発光面１３２Ｂに平行な方向を上下方向としている。使用時において、上側部１３５は上方向に位置し、下側部１３６は下方向に位置する。すなわち、図１３において、Ｘ軸の矢印の方向が上方向であり、Ｚ軸の矢印の方向が光軸方向である。また、上記上方向と光軸方向とに垂直なＹ軸の方向が左右方向になる。
【００７３】
図１３に示すように、上側部１３５の上側曲面１３５Ａの部分は、出射光軸Ｊ１３２に関して軸対称の位置にある下側曲面１３６Ａの部分に比べて、発光ダイオードチップ１３２からの出射光を大きく屈折させる曲面形状である。つまり、上側部１３５の上側曲面１３５Ａの部分は、出射光軸Ｊ１３１に関して軸対称の位置にある下側曲面１３６Ａの部分に比べて、発光ダイオードチップ１３２からの出射光の入射角が大きくなる曲面形状である。
【００７４】
したがって、この第８実施形態では、この上側曲面１３５Ａは、上記下側曲面１３６Ａとは異なる形状であり、発光ダイオードチップ１３２が出射する光を、下側曲面１３６Ａよりも強く屈折させるような形状になっている。すなわち、凸レンズ１３３は上下非対称のレンズ曲率を持っている。
【００７５】
上記凸レンズ１３３の下側曲面１３６Ａに、浅い角度で入射する外光(西日等の太陽光で代表される)は屈折して発光ダイオードチップ１３２が搭載されている付近の箇所に達し、この箇所で反射して上側曲面１３５Ａに内側から入射する。この上側曲面１３５Ａに入射した外光は、上側曲面１３５Ａで強く屈折して下方の側に向けて出射される。もしくは、上記外光が上側曲面１３５Ａに入射する入射角が臨界角を超えていれば、上記外光は上側曲面１３５Ａで全反射されて凸レンズ１３３の外に出射されない。上側曲面１３５Ａは、発光ダイオードチップ１３２が出射する出射角が等しい出射光について、下側曲面１３６Ａよりも大きく屈折させるのである。
【００７６】
したがって、この実施形態によれば、外光が入射しても、この外光が正面に反射されるのを回避でき、非点灯時に点灯しているように見えるといった誤認識を防ぐことができる。
【００７７】
また、この実施形態では、上側曲面１３５Ａと下側曲面１３６Ａとは、発光面１３２Ｂの中心を通らない境界平面Ｓ１３１に関して上側と下側にあるから、上記発光面１３２Ｂの中心を通る平面に発光ダイオードチップ１３２の出射光が集中するのを防いで、正面にいびつな発光ピークができるのを防げる。したがって、正面からのわずかに視点がずれただけで発光強度が急減するような現象を回避できて、表示むらを招くことなく、光の照り返し等の外部からの入射光に起因する誤認識を防ぐことができる。
【００７８】
また、この第８実施形態では、上側曲面１３５Ａと下側曲面１３６Ａとの境界平面Ｓ１３１が光軸Ｊ１３１よりも下方に位置しているから、上記境界平面Ｓ１３１が光軸Ｊ１３１もしくは光軸Ｊ１３１よりも上方に位置している場合に比べて、出射光は下向きに集光される。したがって、この第８実施形態の発光ダイオードランプは、たとえば、図２０に示すような交通情報等の道路情報表示を行う発光ダイオード表示装置２０１などのように、例えば支柱２０２で地上数ｍの所で略水平方向に向いた表示面２０３を有して、高所から下方にいる視認者に向かって表示を行う表示装置を構成するのに適している。このような場合、上記凸レンズ１３３からの出射光の強度分布のピークは、水平方向を０°として、例えば下向き３°に設定するとよい。すなわち、この第８実施形態の発光ダイオードランプの凸レンズ１３３の上側部１３５を上側に位置させ、下側部１３６を下側に位置させた。この発光ダイオード表示装置２０１によれば、太陽光による表示面２０３の反射が低減され、誤認識を防止できる。なお、上記発光ダイオード表示装置２０１において、太陽光が表示面２０３に差し込む角度に応じて、上記発光ダイオードランプの凸レンズ１３３を光軸Ｊ１３１を中心軸として所定の角度だけ回転させて表示面２０３に装着してもよい。
【００７９】
さらに、この第８実施形態では、図１３に示すように、凸レンズ１３３の上側部１３５の上側曲面１３５Ａは、光軸Ｊ１３１よりも距離Ｄ１３２(例えば２.０ｍｍ)だけ上方に位置する境界平面Ｓ１３２で曲率が極大となる。この第８実施形態では、発光ダイオードチップ１３２からの出射光を、上記境界平面Ｓ１３２にある程度集光させて、上方向への光の分布を調節できる。
【００８０】
また、上記上側曲面１３５Ａが有する第１上側曲面１３５Ａ１は、第２上側曲面１３５Ａ２よりも曲率が小さくて、第２上側曲面１３５Ａ２よりも上方に位置している。そして、上側曲面１３５Ａは、上記境界平面Ｓ１３２で、Ｙ軸とＺ軸を含む水平面に対する傾きが急減して、第２上側曲面１３５Ａ２から第１上側曲面１３５Ａ１になっている。この第１上側曲面１３５Ａ１の存在により、下方向への光度分布を増大できる。
【００８１】
次に、この第８実施形態における上記凸レンズ１３３のレンズ面の形状のより詳細な一例を説明する。
【００８２】
上記レンズ面を構成する上側曲面１３５Ａの第１上側曲面１３５Ａ１は、次式(ｆ１)によって規定される。
ｚ２／（９.０２）２  ＋  ｘ２／（３.０１５）２  ＝１      …（ｆ１）
【００８３】
上記式(ｆ１)では、光軸Ｊ１３１と発光ダイオードチップ１３２の発光面１３２Ｂとの交点を原点Ｐ０としたｘ-ｚ座標における(ｘ１,ｚ１)を原点Ｐ１とした。このＰ１(ｘ１,ｚ１)はＰ１(０,０)とした。そして、上記式(ｆ１)において、ｘは上記原点Ｐ１(ｘ１,ｚ１)からのｘ座標(単位ｍｍ)であり、ｚは上記原点(ｘ１,ｚ１)からのｚ座標(単位ｍｍ)である。
【００８４】
また、上記レンズ面を構成する上側曲面１３５Ａの第２上側曲面１３５Ａ２は、次式(ｆ２)によって規定される。
ｚ２／（３.４２）２  ＋  ｘ２／（３.０６５）２  ＝１      …（ｆ２)
【００８５】
上記式(ｆ２)では、上記原点Ｐ０のｘ-ｚ座標における(ｘ２,ｚ２)を原点Ｐ２とした。このＰ２(ｘ２,ｚ２）はＰ２(０，５.５２)とした。そして、上記式(ｆ２)において、ｘは上記原点Ｐ２(ｘ２,ｚ２)からのｘ座標(単位ｍｍ)であり、ｚは上記原点Ｐ２(ｘ２,ｚ２)からのｚ座標(単位ｍｍ)である。
【００８６】
また、上記レンズ面を構成する下側曲面１３６Ａは、次式(ｆ３)によって規定される。
ｚ２／（３.６２）２  ＋  ｘ２／（３.０６５）２  ＝１      …（ｆ３）
【００８７】
上記式(ｆ３)では、上記原点Ｐ０のｘ-ｚ座標における(ｘ３,ｚ３)を原点Ｐ３とした。このＰ３(ｘ３,ｚ３）をＰ３(０，５.３２)とした。そして、上記式(ｆ３)において、ｘは上記原点Ｐ３(ｘ３,ｚ３)からのｘ座標(単位ｍｍ)であり、ｚは上記原点(ｘ３,ｚ３)からのｚ座標(単位ｍｍ)である。
【００８８】
上式(ｆ１),(ｆ２),(ｆ３)で規定された上記実施形態における上記レンズ面形状の具体的一例では、上記距離Ｄ１３１は０．２ｍｍであり、上記距離Ｄ１３２は２.０ｍｍである。つまり、上記光軸Ｊ１３１よりも下側０.２ｍｍのところで、下側曲面１３６Ａと第２上側曲面１３５Ａ２とが交わっている。また、上記光軸Ｊ１３１よりも上側２.０ｍｍのところで、第２上側曲面１３５Ａ２と第１上側曲面１３５Ａ１とが交わっている。
【００８９】
なお、上記レンズ面を構成する上記第１上側曲面１３５Ａ１,第２上側曲面１３５Ａ２,下側曲面１３６Ａは、所定の水平面(つまりＹ-Ｚ平面に平行な面)における湾曲形状が、上記原点Ｐ０を通る垂直面との交点を頂点とする楕円形であり、次式（ｆ４）で規定される。
ｚ２／（３.６２）２  ＋  ｙ２／（３.０１５）２  ＝１      …（ｆ４）
【００９０】
上記式(ｆ４)において、ｚ座標及びｙ座標の単位はｍｍである。
【００９１】
また、上記式（ｆ１）〜（ｆ４）によって規定されるレンズ曲面の接合面は、角が立たないように面取りされている。この第８実施形態の具体的一例では、外光の影響をたとえば２０％低減して、発光ダイオードチップ１３２からの出射光率を向上できる。また、上記第１,第２上側曲面１３５Ａ１,１３５Ａ２によって、凸レンズ１３３の上側部１３５からの出射光の分布を調整した。
【００９２】
(第９の実施の形態）
次に、図１４に、この発明の発光ダイオードランプの第９実施形態を正面から見た様子を示す。この第９実施形態は、リードフレーム１４１の搭載部１４１Ａに２個の発光ダイオードチップ１４２,１４３が搭載されている。この２個の発光ダイオードチップ１４２,１４３は、それぞれ、接続ワイヤ１４７,１４８でもって、リードフレーム１４１の両脇の電極リード１４５,１４６に接続されている。
【００９３】
上記搭載部１４１Ａと２個の発光ダイオードチップ１４２,１４３および電極リード１４５,１４６は、樹脂製の凸レンズ１４４内に埋め込まれている。この凸レンズ１４４は、２個の発光ダイオードチップ１４２,１４３の光出射方向に向かって凸の形状になっている。この凸レンズ１４４は、境界平面Ｓ１４２で境を接する上側部１５１と下側部１５２を有する。この境界平面Ｓ１４２は、発光ダイオードチップ１４２,１４３の発光面１４２Ｂ,１４３Ｂの延長面に直交し、かつ、上記２個の発光ダイオードチップ１４２,１４３と交わらない平面である。この発光ダイオードランプは、使用時において、発光ダイオードチップ１４２,１４３の発光面１４２Ｂ,１４３Ｂに垂直な方向を前方向とし、上記境界平面Ｓ１４２の法線方向を上下方向としている。
【００９４】
使用時において、上側部１５１は境界平面Ｓ１４２に関して上側に位置し、下側部１５２は境界平面Ｓ１４２に関して下側に位置している。
【００９５】
この上側部１５１は、一方の側の面としての上側曲面１５１Ａを有し、下側部１５２は他方の側の面としての下側曲面１５２Ａを有する。また、上記境界平面Ｓ１４２は、上記２個の発光ダイオードチップ１４２,１４３の発光面１４２Ｂ,１４３Ｂの上下方向の中心となる出射光軸を通ると共に発光面１４２Ｂ,１４３Ｂに直交する光軸平面Ｓ１４３に平行である。この光軸平面Ｓ１４３は、上記境界平面Ｓ１４２とは距離Ｄ１４２だけ離れている。図１４に示すように、境界平面Ｓ１４２は発光ダイオードチップ１４２,１４３よりも下方に位置している。また、この発光ダイオードチップ１４２,１４３は、発光面１４２Ｂ,１４３Ｂに垂直な光軸方向と上記上下方向とに垂直な左右方向に配列されている。
【００９６】
上記凸レンズ１４４の上側部１５１は、直交平面Ｓ１４６において上下方向の厚さが最大になっている肉厚最大部１５０を有している。この直交平面Ｓ１４６は、光軸平面Ｓ１４３における発光ダイオードチップ１４２と１４３の間の中心で光軸方向に延在する中心軸Ｊ１５２を通り、かつ、光軸平面Ｓ１４３と直交している。また、上記凸レンズ１４４の下側部１５２も上記直交平面Ｓ１４６において上下方向の厚さが最大になっている肉厚最大部１５３を有している。
【００９７】
上側部１５１の上側曲面１５１Ａと下側部１５２の下側曲面１５２Ａとが凸レンズ１４４のレンズ面１４４Ａをなす。このレンズ面１４４Ａの上側曲面１５１Ａは、発光ダイオードチップ１４２,１４３からの出射光を、下側曲面１５２Ａよりも強く屈折させてレンズ面１４４Ａから出射させる曲面になっている。したがって、この第９実施形態によれば、前述の第８実施形態と同様に、西日等の外部からの入射光に起因して、非点灯の発光ダイオードチップが点灯しているように見えるといった誤認識を防ぐことができる。
【００９８】
また、この第９実施形態では、上側曲面１５１Ａと下側曲面１５２Ａとは、発光面１４２Ｂ,１４３Ｂの中心を通らない境界平面Ｓ１４２に関して上側と下側にある。したがって、上記発光面１４２Ｂ,１４３Ｂの中心を通る平面Ｓ１４３に発光ダイオードチップ１４２,１４３の出射光が集中するのを防いで、正面にいびつな発光ピークができるのを防げる。したがって、正面からわずかに視点がずれただけで発光強度が急減するような現象を回避できて、表示むらを招くことなく、光の照り返し等の外部からの入射光に起因する誤認識を防ぐことができる。
【００９９】
また、この第９実施形態では、上側曲面１５１Ａと下側曲面１５２Ａとの境界平面Ｓ１４２が光軸平面Ｓ１４３よりも下方に位置しているから、境界平面Ｓ１４２が光軸平面Ｓ１４３よりも上方に位置している場合に比べて、出射光は下向きに集光される。したがって、この第９実施形態の発光ダイオードランプは、たとえば、図２０に示すような交通情報等の道路情報表示を行う発光ダイオード表示装置２０１などのように、例えば支柱２０２で地上数ｍの所で略水平方向に向いた表示面２０３を有して、高所から下方にいる視認者に向かって表示を行う表示装置を構成するのに適している。このような場合、上記凸レンズ１４４からの出射光の強度分布のピークは、水平方向を０°として、例えば下向き３°に設定するとよい。
【０１００】
また、この第９実施形態では、上側部１５１の上側曲面１５１Ａは、第１上側曲面１５１Ａ１と第２上側曲面１５１Ａ２を有している。第１上側曲面１５１Ａ１と第２上側曲面１５１Ａ２とは境界平面Ｓ１４５で境を接している。第１上側曲面１５１Ａ１は、境界平面Ｓ１４５に関して、第２上側曲面１５１Ａ２よりも上側に位置している。この境界平面Ｓ１４５は、上記光軸平面Ｓ１４３及び境界平面Ｓ１４２に平行である。また、境界平面Ｓ１４５は、光軸平面Ｓ１４３よりも距離Ｄ１４３だけ上方に位置しており、上記発光面１４２Ｂ,１４３Ｂと交わっていない。
【０１０１】
さらに、この第９実施形態では、凸レンズ１４４の上側部１５１の上側曲面１５１Ａは、光軸平面Ｓ１４３よりも距離Ｄ１４３(例えば２.０ｍｍ)だけ上方に位置する境界平面Ｓ１４５で垂直面における曲率が極大となる。これにより、この第９実施形態では、発光ダイオードチップ１４２,１４３からの出射光を、上記境界平面Ｓ１４５にある程度集光させて、上方向への光の分布を調節できる。
【０１０２】
また、この第９実施形態では、上側曲面１５１Ａが有する第１上側曲面１５１Ａ１は、第２上側曲面１５１Ａ２よりも曲率が小さくて、第２上側曲面１５１Ａ２よりも上方に位置している。そして、上側曲面１５１Ａは、境界平面Ｓ１４５で、光軸平面(水平面)Ｓ１４３に対する傾きが急減して、第２上側曲面１５１Ａ２から第１上側曲面１５１Ａ１になっている。この第１上側曲面１５１Ａ１の存在により、下方向への光度分布を増大できる。
【０１０３】
さらに、この第９実施形態では、たとえば、発光ダイオードチップ１４２を赤色ダイオードとし、発光ダイオードチップ１４３を緑色発光ダイオードとすることで、多色点灯の発光ダイオードランプを実現できる。なお、発光ダイオードチップ１４２と１４３の点灯色の組合わせは、赤色と緑色の組合わせに限らないのは勿論で、赤色と青色の組合わせや黄色と緑色の組合わせ等も可能である。また、上記２つの発光ダイオードチップ１４２,１４３を同色とした場合には、輝度を向上できる。なお、この第９実施形態では、２個の発光ダイオードチップを備えたが、２個以上の発光ダイオードチップを備えてもよい。
【０１０４】
(第１０の実施の形態)
次に、図１５に、第１０の実施形態を示す。この第１０実施形態は、前述の第９実施形態において、樹脂製の凸レンズ１４４をエポキシ樹脂製の凸レンズとし、かつ、このエポキシ樹脂を、特定波長(例えば緑色に相当する波長および赤色に相当する波長)の光を透過し、この特定波長以外の波長の光を減衰させるような顔料を混合させたものとした。この場合、たとえば、発光ダイオードチップ１４２を赤色発光とし、発光ダイオードチップ１４３を緑色発光とした場合に、実用上不要な光の放射を減衰させることが可能となり、表示品位をさらに向上させることができる。また、外部から凸レンズ１４４に差し込む光が再反射しにくくなる。
【０１０５】
なお、凸レンズ１４４をなすエポキシ樹脂に、緑色に相当する波長と赤色に相当する波長以外に光吸収帯をもった顔料を混合してもよい。この場合には、上記エポキシ樹脂で緑色と赤色以外の不要な波長の光を吸収して減衰させることができるから、表示品位を向上させることができる。また、上記凸レンズ１４４を構成するのはエポキシ樹脂以外の樹脂としてもよい。また、上記顔料を上記樹脂に混合できない場合は、凸レンズ１４４の表面に塗布してもよい。さらには、上記顔料を混合したカバーで凸レンズ１４４の表面を覆うようにしてもよい。
【０１０６】
(第１１の実施の形態)
次に、図１６に、この発明の発光ダイオードランプの第１１実施形態を示す。この第１１実施形態は、図１４の第９実施形態のリードフレーム１４１,電極リード１４５,１４６に替えて、リードフレーム１６２,電極リード１６３,１６１を備えた点だけが、前述の第９実施形態と異なる。
【０１０７】
この第１１実施形態では、上記リードフレーム１６２の搭載面１６２Ａに黒色表面処理を行うことにより、この搭載面１６２Ａの光の反射率を８０％以下にした。また、電極リード１６３,１６１の表面１６３Ａ,１６１Ａに黒色表面処理を行うことにより、この表面１６３Ａ,１６１Ａの光の反射率を８０％以下にした。上記搭載面１６２Ａに発光ダイオードチップ１４２,１４３が搭載されており、この発光ダイオードチップ１４２は接続ワイヤ１４７で電極リード１６３の表面１６３Ａに接続されている。また、発光ダイオードチップ１４３は接続ワイヤ１４８で電極リード１６１の表面１６１Ａに接続されている。
【０１０８】
この第１１実施形態では、リードフレーム１６２の搭載面１６２Ａの光の反射率を８０％以下にし、かつ、電極リード１６３,１６１の表面１６３Ａ,１６１Ａの光の反射率を８０％以下にしたから、外部から凸レンズ１４４内に入射した外光が上記搭載面１６２Ａ,表面１６３Ａ,１６１Ａで反射することを抑えることができる。したがって、凸レンズ１４４内に入射した外光が凸レンズ１４４外に出射することを抑制でき、非点灯時に点灯していると誤認識することをより確実に防ぐことができる。なお、この第１１実施形態では、黒色表面処理によって、リードフレーム１６２の搭載面１６２Ａおよび電極リード１６３,１６１の表面１６３Ａ,１６１Ａの反射率を８０％以下にした。なぜなら、反射率が８０％を越えると反射抑制効果が不足するからである。
【０１０９】
(第１２の実施の形態)
次に、図１７に、この発明の発光ダイオードランプの第１２実施形態を示す。この第１２実施形態は、図１６の第１１実施形態において、リードフレーム１６２,電極リード１６３,１６１の搭載面１６２Ａ,表面１６３Ａ,１６１Ａから光出射方向と逆の方向に所定の寸法だけ後退した位置において、凸レンズ１４４の底面１４４Ｃを貫通して凸レンズ１４４の内部から外部に延在している黒色樹脂１７１を備えた点だけが、前述の第１１実施形態と異なる。
【０１１０】
この黒色樹脂１７１は、凸レンズ１４４の底面１４４Ｃの内部および外部において、上記リードフレーム１６２の首部１６２Ｂ,電極リード１６３の屈曲部１６３Ｂ,電極リード１６１の屈曲部１６１Ｂの周囲を囲むように埋め込んでいる。この黒色樹脂１７１は全体として略立方体形状をしている。
【０１１１】
この第１２実施形態では、上記黒色樹脂１７１の黒色の前面１７１Ａが、上記リードフレーム１６２の搭載面１６２Ａ,電極リード１６３の表面１６３Ａ,電極リード１６１の表面１６１Ａの背面をなす。したがって、この第１２実施形態によれば、コントラストを向上させることができる。
【０１１２】
(第１３の実施の形態)
次に、図１８に、この発明の発光ダイオードランプの第１３実施形態を示す。この第１３実施形態は、リードフレーム１８１の搭載面１８１Ａに発光ダイオードチップ１８２が搭載されており、この発光ダイオードチップ１８２は接続ワイヤ１８８で電極リード１９６に接続されている。この電極リード１９６は、樹脂製本体１８５の底面から側面に亘って屈曲して延在している。
【０１１３】
この発光ダイオードチップ１８２は、樹脂製の凸レンズ１８４内に埋め込まれている。この凸レンズ１８４は、発光ダイオードチップ１８２の光出射方向に向かって凸形状になっている。この発光ダイオードランプは、使用状態において、上記発光ダイオードチップ１８２の発光面１８２Ａに垂直な方向を前方向とし、上記発光面１８２Ａに平行な方向を上下方向とする。すなわち、図１８において、Ｚ軸の矢印方向を前方向とし、Ｘ軸の矢印方向を上方向とし、Ｙ軸の方向を左右方向とした。なお、この実施形態では、凸レンズ１８４の部分はトランスファー成形により製作を行った。
【０１１４】
図１９に断面を示すように、この第１３実施形態において、凸レンズ１８４は、上記上下方向における上側部１９５と下側部１９６からなり、この上側部１９５と下側部１９６は境界面Ｓ１９１で境を接している。この境界面Ｓ１９１は、発光ダイオードチップ１８２の発光面１８２Ａの延長面に直交し、かつ、発光ダイオードチップ１８２と交わらない平面である。
【０１１５】
この境界面Ｓ１９１は、発光ダイオードチップ１８２の発光面１８２Ａの中心軸Ｊ１９１から下方に距離Ｄ１９１だけ離隔しており、かつ、発光ダイオードチップ１８２から下方に離隔している。また、この凸レンズ１８４の上側部１９５が有する一方の側の曲面としての上側曲面１９５Ａは、下側部１９６が有する他方の側の曲面としての下側曲面１９６Ａに比べて、発光ダイオードチップ１８２が出射する光をより強く屈折させるような曲面形状になっている。したがって、この第１３実施形態によれば、前記第８〜第１２実施形態と同様に、使用時において、西日等の外部からの入射光に起因して、非点灯の発光ダイオードチップ１８２が点灯しているように見えるといった誤認識を防ぐことができる。また、凸レンズ１８４の上側部１９５と下側部１９６との境界面Ｓ１９１は中心軸Ｊ１９１よりも寸法Ｄ１９１(一例として０.２ｍｍ)だけ下方にあり、発光ダイオードチップ１８２よりも下方に位置している。したがって、この第１３実施形態によれば、境界面Ｓ１９１に発光ダイオードチップ１８２の出射光が集中するのを防いで、正面にいびつな発光ピークができるのを防げる。
【０１１６】
また、この第１３実施形態では、図１９に示すように、樹脂製本体１８５のすり鉢状の窪み２０５の底面２０５Ａをなす搭載面１８１Ａに発光ダイオードチップ１８２が配置されており、この窪み２０５の反射カップをなす周壁面２０７は黒色の表面処理がなされて光の反射率が８０％以下になっている。また、この反射カップをなす反射率８０％以下の周壁面２０７は、発光ダイオードチップ１８２の光出射方向に向かって拡径して末広がり形状になっている。この黒色の周壁面２０７は、外部から凸レンズ１８４内に入射してきた外光の反射を抑え、外光が凸レンズ１８４から外部へ出射するのを抑える。つまり、外部から差し込む光によって、上記反射カップが光る現象を抑えることができる。したがって、非点灯時に点灯していると誤認識することをより確実に防ぐことができる。なお、この第１３実施形態では、黒色表面処理によって、周壁面２０７の反射率を８０％以下にした。なぜなら、反射率が８０％を越えると反射抑制効果が不足するからである。
【０１１７】
また、この第１３実施形態では、第８実施形態と同様に、上側曲面１９５Ａと下側曲面１９６Ａとの境界平面Ｓ１９１が光軸Ｊ１９１よりも下方に位置しているから、上記境界平面Ｓ１９１が光軸Ｊ１９１もしくは光軸Ｊ１９１よりも上方に位置している場合に比べて、出射光は下向きに集光される。したがって、この第１３実施形態の発光ダイオードランプは、たとえば、図２０に示すような交通情報等の道路情報表示を行う発光ダイオード表示装置２０１を構成するのに適している。この発光ダイオード表示装置２０１によれば、太陽光による表示面２０３の反射が低減され、誤認識を防止できる。
【０１１８】
さらに、この第１３実施形態では、凸レンズ１８４の上側部１９５の上側曲面１９５Ａは、光軸Ｊ１９１よりも距離Ｄ１９２(例えば２.０ｍｍ)だけ上方に位置する境界平面Ｓ１９２で曲率が極大となる。この第１３実施形態では、発光ダイオードチップ１８２からの出射光を、上記境界平面Ｓ１９２にある程度集光させて、上方向への光の分布を調節できる。
【０１１９】
また、上記上側曲面１９５Ａが有する第１上側曲面１９５Ａ１は、第２上側曲面１９５Ａ２よりも曲率が小さくて、第２上側曲面１９５Ａ２よりも上方に位置している。そして、上側曲面１９５Ａは、上記境界平面Ｓ１９２で、Ｙ軸とＺ軸を含む水平面に対する傾きが急減して、第２上側曲面１９５Ａ２から第１上側曲面１９５Ａ１になっている。この第１上側曲面１９５Ａ１の存在により、下方向への光度分布を増大できる。
【０１２０】
尚、上記第１〜第１３実施形態では、凸レンズを構成する樹脂として、エポキシ樹脂の他に、所望の透明樹脂を採用できる。また、上記第８〜第１３実施形態では、凸レンズの上側曲面を第１,第２の２つの上側曲面で構成したが、３つ以上の異なる形状の曲面で上側曲面を構成してもよい。また、凸レンズの下側曲面を、異なる形状の複数の曲面で構成して、上記凸レンズの曲面から出射される光の方向を調節してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】この発明の発光ダイオードランプの第１実施形態を側方から見た様子を示す図である。
【図２】上記第１実施形態において外光が屈折,反射する様子を示す図である。
【図３】この発明の発光ダイオードランプの第２実施形態を正面から見た様子を示す図である。
【図４】この発明の発光ダイオードランプの第３実施形態を正面から見た様子を示す図である。
【図５】この発明の発光ダイオードランプの第４実施形態の斜視図である。
【図６】この発明の発光ダイオードランプの第５実施形態の斜視図である。
【図７】この発明の発光ダイオードランプの第６実施形態の斜視図である。
【図８】この発明の発光ダイオードランプの第７実施形態の斜視図である。
【図９】上記第７実施形態の断面図である。
【図１０】従来の発光ダイオードランプの側面図である。
【図１１】従来の今１つの発光ダイオードランプの側面図である。
【図１２】図１０の従来の発光ダイオードランプにおいて外光が屈折,反射する様子を示す図である。
【図１３】この発明の発光ダイオードランプの第８実施形態を側方から見た様子を示す図である。
【図１４】この発明の発光ダイオードランプの第９実施形態を正面から見た様子を示す図である。
【図１５】この発明の発光ダイオードランプの第１０実施形態の斜視図である。
【図１６】この発明の発光ダイオードランプの第１１実施形態の斜視図である。
【図１７】この発明の発光ダイオードランプの第１２実施形態の斜視図である。
【図１８】この発明の発光ダイオードランプの第１３実施形態の斜視図である。
【図１９】上記第１３実施形態の断面図である。
【図２０】この発明の発光ダイオードランプを備えた発光ダイオード表示装置の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１,２１,４１,６２,８１…リードフレーム、１Ａ,２１Ａ…搭載部、
４１Ａ,６２Ａ,８１Ａ…搭載面、１Ａ-１…中央部、１Ａ-２…下側の部分、
２,２２,２３,４２,８２…発光ダイオードチップ、
２Ｂ,２２Ｂ,２３Ｂ,４２Ｂ,８２Ａ…発光面、
３,２４,４４,８４…凸レンズ、５,３１,５１,９１…上側部、
５Ａ,３１Ａ,５１Ａ…上側曲面、６,３２,５２,９２…下側部、
６Ａ,３２Ａ,５２Ａ…下側曲面、６Ａ-１…上端部、
Ｓ１,Ｓ２,Ｓ５１…境界面、Ｓ３…光軸平面、Ｓ５…直交平面、
Ｄ１,Ｄ２…距離、１１ａ,１１ｂ…太陽光、Ｐ１,Ｐ２…入射点、
Ｊ１…出射光軸、Ｊ２…中心軸、θ１…入射角、θｃｒ…臨界角、
２５,２６,６３,６１…電極リード、５５…樹脂製の本体部、
５６,５７…接続用端子、７１…黒色樹脂、８５…樹脂製本体、
９５…窪み、９７…周壁面、
１３１,１４１,１６２,１８１…リードフレーム、
１３１Ａ,１４１Ａ…搭載部、
１６２Ａ,１８１Ａ…搭載面、
１３２,１４２,１４３,１８２…発光ダイオードチップ、
１３２Ｂ,１４２Ｂ,１４３Ｂ,１８２Ａ…発光面、
１３３,１４４,１８４…凸レンズ、
１３５,１５１,１９５…上側部、
１３６,１５２,１９６…下側部、
１３５Ａ,１５１Ａ,１９５Ａ…上側曲面、
１３５Ａ１,１５１Ａ１,１９５Ａ１…第１上側曲面、
１３５Ａ２,１５１Ａ２,１９５Ａ２…第２上側曲面、
１３６Ａ,１５２Ａ,１９６Ａ…下側曲面、
１３７…第１上側部、
１３８…第２上側部、
Ｊ１３１…出射光軸、
２０１…発光ダイオード表示装置、
２０２…支柱、
２０３…表示面。
【図１】
2008066750.tif 000003
【図２】
2008066750.tif 000004
【図３】
2008066750.tif 000005
【図４】
2008066750.tif 000006
【図５】
2008066750.tif 000007
【図６】
2008066750.tif 000008
【図７】
2008066750.tif 000009
【図８】
2008066750.tif 000010
【図９】
2008066750.tif 000011
【図１０】
2008066750.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2008066750.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2008066750.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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