(57)【要約】【課題】従来のこの種の面実装型ＬＥＤ素子において、ＬＥＤチップに青色発光など短波長のものを採用するとケースの黄変などによる光量低下を生じやすく、短寿命となる問題点を生じていた。【解決手段】本発明により、窒化ガリウム系化合物半導体から成るＬＥＤチップと、このＬＥＤチップ２の電極部２ａに圧接可能とした一対の金属リード端子３と、ＬＥＤチップを金属リード端子とで外周から覆う透明ガラスカバー４とから成り、透明ガラスカバーの内径内で金属リード端子によりＬＥＤチップを挟持し、この状態で透明ガラスカバー、金属リード端子、ＬＥＤチップの間に生じる空隙を低融点ガラス５により封止した面実装型ＬＥＤ素子１としたことで、有機部材を使用することを無くし、黄変などを生じないものとして所定の寿命を全うさせ課題を解決する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化ガリウム系化合物半導体から成る活性層を有し両端に電極部が配置されたＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップの前記電極部に圧接可能な形状として形成された一対の金属リード端子と、前記ＬＥＤチップを前記金属リード端子とで外周から覆う略筒状とした透明ガラスカバーとから成り、前記透明ガラスカバーの内径内で前記金属リード端子により前記ＬＥＤチップの電極部を挟持しておき、この状態で前記透明ガラスカバー、前記金属リード端子、前記ＬＥＤチップの間に生じる空隙を低融点ガラスにより封止したことを特徴とする面実装型ＬＥＤ素子。
【請求項２】
前記低融点ガラス中にはＹＡＧ系、もしくは、三原色系の蛍光体が混和されていることを特徴とする請求項１記載の面実装型ＬＥＤ素子。
【請求項３】
前記透明ガラスカバーの内径にはＹＡＧ系、もしくは、三原色系の蛍光体が予めに塗布されていることを特徴とする請求項１記載の面実装型ＬＥＤ素子。
【請求項４】
前記金属リード端子は前記ＬＥＤチップに対して反射鏡を兼ねる構成とされていることを特徴とする請求項１〜請求項３何れかに記載の面実装型ＬＥＤ素子。
【請求項５】
前記透明ガラスカバーの外径には、前記ＬＥＤチップからの光の照射角を制御するための反射膜が一部に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４何れかに記載の面実装型ＬＥＤ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板上に取付けが行われるＬＥＤ素子の構成に関するものであり、詳細には、面実装型と称されて、前記回路基板に取付穴を設けることなく取り付けを可能とする構成とされたＬＥＤ素子に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のチップタイプＬＥＤランプにおいては、回路基板などへの取付けに適するように例えば樹脂など絶縁性部材で形成された樹脂基板が設けられ、この樹脂基板上には例えば金属板、金属箔など導電性部材で適宜形状として形成されたパッド、端子部などが設けられ、前記パッドにはＬＥＤチップがマウントされている。また、前記ＬＥＤチップは湿度による劣化を防止するために透明樹脂によるケースで覆われるものとされている。（例えば、特許文献１）
【０００３】
【特許文献１】
特開平０９−２１４００２号公報（段落「０００２」〜「０００５」、図１４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の構成のＬＥＤランプにおいて、発光色に白色が要求される場合には、ＬＥＤチップ９１に窒化ガリウム系化合物半導体などから成る活性層を有し、発光色としては青色発光が行われるものとすると共に、ケース９３をエポキシ樹脂などで形成する際にＹＡＧ系蛍光体の適量を混和しておき、前記ＬＥＤチップ９１からの青色発光によりＹＡＧ系蛍光体に黄色発光を行わせ、総合として白色光を得るものとしている。
【０００５】
このときに、前記ＬＥＤチップ９１が発光する光は波長が短く、有機の素材などに対する活性度が強いものであるので、ケース９３など樹脂部品は黄変による透明度の低下など劣化を生じ易く、ＬＥＤチップ９１には何らの劣化も生じていない状態であるにもかかわらず、例えば１０００時間程度の使用において、光量が半減し使用不能となる問題点を生じている。また、上記した透明度の低下と共に、ＬＥＤチップ９１からの発熱によりケース９３など樹脂部品の強度が低下し破損などの要因となる問題点も生じている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来の課題を解決するための具体的手段として、窒化ガリウム系化合物半導体から成る活性層を有し両端に電極部が配置されたＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップの前記電極部に圧接可能な形状として形成された一対の金属リード端子と、前記ＬＥＤチップを前記金属リード端子とで外周から覆う略筒状とした透明ガラスカバーとから成り、前記透明ガラスカバーの内径内で前記金属リード端子により前記ＬＥＤチップの電あ極部を挟持しておき、この状態で前記透明ガラスカバー、前記金属リード端子、前記ＬＥＤチップの間に生じる空隙を低融点ガラスにより封止したことを特徴とする面実装型ＬＥＤ素子を提供することで課題を解決するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１、及び、図２に示すものは本発明に係る面実装型ＬＥＤ素子１の第一実施形態であり、この第一実施形態においては、面実装型ＬＥＤ素子１は、ＬＥＤチップ２と、一対の金属リード端子３と、略筒状として形成された透明ガラスカバー４と、低融点ガラス５と、蛍光体６とから構成されている。
【０００８】
前記ＬＥＤチップ２は、窒化ガリウム系化合物半導体から成る活性層を有するものであり、電源が印可されることで５００ｎｍよりも短い波長の色光の発光を行うものとされ、例えば、ＹＡＧ系、ＲＧＢ三原色系とされた蛍光体６を励起し発光させる。また、前記ＬＥＤチップ２には、点灯を行うときの給電のための電極部２ａの２カ所が対向する面に設けられている。
【０００９】
このときに、前記ＬＥＤチップ２はその電極部２ａを、一対の金属リード端子３により両側から挟まれて保持が行われるものであり、これに備えて前記金属リード端子３には電極部２ａに接する部分に接点部３ａが設けられている。また、前記金属リード端子３には前記透明ガラスカバー４の端面４ｂと当接して前記ＬＥＤチップ２を適宜な圧力で挟持、保持するための当接部３ｂが設けられている。
【００１０】
このように形成したことで、前記透明ガラスカバー４の両側から前記金属リード端子３を接点部３ａ側から挿入し、そして、この一対の金属リード端子３でＬＥＤチップ２を挟持させれば、このＬＥＤチップ２は透明ガラスカバー４の内径４ａ内の中心付近に保持されるものとなる。そして、金属リード端子３は導電性であるので前記ＬＥＤチップ２とは電気的にも接続されているものとなる。
【００１１】
従って、前記ＬＥＤチップ２の両側に位置する金属リード端子３に適正な極性で適正な電圧（或いは電流）を印可すれば前記透明ガラスカバー４中に保持されるＬＥＤチップ２を点灯させることが可能である。尚、本発明においては、前記金属リード端子３を形成する素材、または、素材の表面に行う表面処理をハンダ付け可能な特性を有するものとしている。
【００１２】
また、前記透明ガラスカバー４と金属リード端子３との間に生じる空隙、および、透明ガラスカバー４とＬＥＤチップ２間に生じる空隙は低融点ガラス５で充填（図２参照）が行われ、これにより、前記ＬＥＤチップ２の外気からの封止が行われ、例えば湿度などによるＬＥＤチップ２の性能劣化が保護されるものとなっている。尚、この第一実施形態においては、前記蛍光体６は適宜量として前記低融点ガラス５内に混和、分散されている。
【００１３】
図３は、上記に説明した構成とした本発明の面実装型ＬＥＤ素子１を、例えばプリント回路基板など面実装を行うための基板１０上にハンダリフローなどの手段で実装した状態を示すものであり、前記基板１０には金属リード端子３の接点部３ａの反対側である端子部３ｃでハンダによる取付けが成されている。
【００１４】
ここで、上記構成とした本発明の面実装型ＬＥＤ素子１の作用、および、効果について説明を行うと、ＬＥＤチップ２からの光が透過する部位となる透明ガラスカバー４も低融点ガラス５も共に無機素材であるので、活性度が高い単波長の青色光、近紫外光に対しても安定性が高く、黄変などを生じないものとすることができる。
【００１５】
よって、面実装型ＬＥＤ素子１としては、ＬＥＤチップ２の寿命以外の要素で、光量の低下、或いは、発光色の変化などの劣化を生じることがなく、面実装型ＬＥＤ素子１に対して実質的には無限といわれている寿命を保証することが可能となるのである。
【００１６】
図４は本発明に係る面実装型ＬＥＤ素子１の第二実施形態であり、前の第一実施形態では蛍光体６は低融点ガラス５内に適宜量として混和しておくものであったが、この第二実施形態では、あたかも蛍光灯の製造工程で行われている如くに予めに透明ガラスカバー４の内径部４ａに塗布されている。
【００１７】
このようにすることで、例えばガラス管など長いパイプ状の状態で内径に蛍光体６を塗布しておき、しかる後に所定の長さに前記したガラス管を切断することで内径に均一に蛍光体６が塗布された透明ガラスカバー４が容易に形成できるものとなる。
【００１８】
図５は、本発明に係る面実装型ＬＥＤ素子１の第三実施形態であり、この第三実施形態では、前記金属リード端子３の接点部３ａと当接部３ｂとの間で、且つ、ＬＥＤチップ２寄りとなる部分に、テーパー状となる部分を設け、更に、このテーパー状の部分に光輝処理を行うなどして反射鏡部３ｄを形成したものであり、前記ＬＥＤチップ２からの光を一層に効率よく外部に取り出せるようにしたものである。尚、図示は省略してあるが、蛍光体６については、図２に示したように低融点ガラス５中に分散しても良く、或いは、図４に示すように透明ガラスカバー４の内径に塗布されても良いものである。
【００１９】
図６は、本発明に係る面実装型ＬＥＤ素子１の第四実施形態であり、面実装型ＬＥＤ素子１の場合には、基板１０側に放射されるＬＥＤチップ２からの光は、前記基板１０に吸収されるなどして実質的には無効となる。よって、この第四実施形態では、透明ガラスカバー４の外径部４ｃの径の略半分の部分には、例えばアルミニウムの真空蒸着を行うなどして反射膜７が形成されている。
【００２０】
そして、基板１０に面実装型ＬＥＤ素子１を取付ける際には、前記反射膜７が基板１０側となるように設置すれば、面実装型ＬＥＤ素子１から取出せる光量は実質的に倍増する。尚、実際の実施に当たっては、第三実施形態の反射鏡部３ｄとの併用を行うなどすれば、より高い効果が期待できるものとなる。尚、図６においては、前記反射膜７を明確に示すために、断面方向を図２、図４、および図５とは直交する方向としている。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、窒化ガリウム系化合物半導体から成る活性層を有し両端に電極部が配置されたＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップの前記電極部に圧接可能な形状として形成された一対の金属リード端子と、前記ＬＥＤチップを前記金属リード端子とで外周から覆う略筒状とした透明ガラスカバーとから成り、前記透明ガラスカバーの内径内で前記金属リード端子により前記ＬＥＤチップの電極部を挟持しておき、この状態で前記透明ガラスカバー、前記金属リード端子、前記ＬＥＤチップの間に生じる空隙を低融点ガラスにより封止した面実装型ＬＥＤ素子としたことで、発光色の短波長化が図られ活性度が高まった青色光などに対しても、例えば蛍光体の担体、ケースなど光が透過する部分を初めとする全ての部分に有機部材を使用することを無くし、例えば黄変などによる透過率の低下、或いは、強度の劣化などによりにＬＥＤチップの本来の寿命以前に面実装型ＬＥＤ素子が使用不能となることを無くし、この種の窒化ガリウム系化合物半導体を採用する面実装型ＬＥＤ素子の信頼性の向上に極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る面実装型ＬＥＤ素子の第一実施形態を一部を分解した状態で示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明に係る面実装型ＬＥＤ素子を基板に取付けた状態で示す説明図である。
【図４】同じく本発明に係る面実装型ＬＥＤ素子の第二実施形態を示す断面図である。
【図５】同じく本発明に係る面実装型ＬＥＤ素子の第三実施形態を示す断面図である。
【図６】同じく本発明に係る面実装型ＬＥＤ素子の第四実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１……面実装型ＬＥＤ素子
２……ＬＥＤチップ
２ａ……電極部
３……金属リード端子
３ａ……接点部
３ｂ……当接部
３ｃ……端子部
３ｄ……反射鏡部
４……透明ガラスカバー
４ａ……内径部
４ｂ……端面
４ｃ……外径部
５……低融点ガラス
６……蛍光体
７……反射膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004186173.tif 000006
【図５】
2004186173.tif 000007
【図６】
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