(57)【要約】【課題】発光ダイオードにおいて、二次元方向への放射効率が高く、量産性に優れ、信頼性が高いこと。【解決手段】発光ダイオード２は、発光部３にリフレクタ部４を取り付けてなる。発光素子８から上方に放射された光は反射面３ａで略水平方向に反射されて３６０度二次元方向に放射される。発光素子８から側方に放射された光は球面の一部をなす側面から二次元方向に放射される。このような径の小さい二次元方向放射の発光部３は量産性に優れ、信頼性が高いが光学的に不利であるため発光部３の外側にリング状のリフレクタ部４が取り付けられる。リフレクタ部４は発光部と同等の屈折率のアクリル樹脂で形成され、光学接合剤によって物理的、光学的に接合されている。リフレクタ部４の上面４ａは、発光部３の上面３ａと連続した曲面になっており、発光素子８から放射されリフレクタ部４の上面４ａで反射された光は、略水平に３６０度二次元方向に放射される。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性材料によって埋設された発光素子から放射された光を、少なくとも二次元平面方向へ光を反射する二次元方向反射面を有する発光部と、
前記発光部の少なくとも二次元方向の周囲で、光学的に結合され、前記二次元方向反射面を延長してなる反射面を有するリフレクタ部と
を具備することを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記リフレクタ部は厚さが薄く形成され、前記発光部から放射された光のうち前記反射面と対向する面に至った光をも前記二次元方向へ反射することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記リフレクタ部は、前記反射面と対向し、前記二次元方向反射面及び反射面によって前記二次元方向へ反射された光を前記二次元方向と略垂直な方向へ反射する階段状反射面を有することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記発光部の二次元方向反射面は、発光素子あるいは発光素子周辺を焦点とし、楕円、放物線、双曲線、あるいはこれらの近似曲線のいずれかの一部を前記発光素子の発光面の中心を通る垂直軸の周りに回転させた形状をしていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の発光ダイオード。
【請求項５】
埋設された発光素子の発光面に対向する部分が外側へ突出した円錐形である光源部と、
少なくとも前記円錐形部分に結合し、前記光源部から放射された光を、少なくとも二次元平面方向へ光を反射する二次元方向反射面を有する反射部と
を具備することを特徴とする発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子の発光面と対向した反射面によって少なくとも発光素子の発光軸と略垂直な二次元方向へ光を反射する小型の発光ダイオード（以下、「発光部」という。）が組み込まれた発光ダイオードに関するものである。
【０００２】
なお、本明細書中においては、ＬＥＤチップそのものは「発光素子」と呼び、ＬＥＤチップを搭載したパッケージ樹脂またはレンズ系等の光学装置を含む全体を「発光ダイオード」または「ＬＥＤ」と呼ぶこととする。
【０００３】
【従来の技術】
ＬＥＤは単色光源として用いた場合、白熱電球のようにフィルターロスがなく、また発熱はあるものの高温になる箇所はなく、薄型化を図ることができる。しかし、従来のフレネルレンズ併用方式の灯具においては、以下のような問題点があった。
【０００４】
従来のフレネルレンズ併用方式の灯具について、図８を参照して説明する。図８は、従来のフレネルレンズ併用方式の灯具の構造を示す断面図である。この灯具４０は、凸レンズ形のＬＥＤ４１、フレネルレンズ４２、及び前面カバーレンズ４３を備えている。そして、ＬＥＤ４１から発せられる光は、凸レンズ形の放射面によってある程度集光されてフレネルレンズ４２に至り、フレネルレンズ４２で配光制御されて平行光として前方へ放射され、前面カバーレンズ４３から外部放射される。
【０００５】
しかしながら、フレネルレンズ４２と光源の距離の制約により図に示されるように灯具４０として厚いものとなり、また横方向にレンズ制御できない光が放射されるため光利用効率が低い。そこで、二次元方向放射ＬＥＤと、その周囲に設置された二次元方向放射光を略垂直方向に反射する反射部材と、前面カバーレンズとからなる灯具とすることによって、薄型で光利用効率が高い灯具とすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、二次元方向放射ＬＥＤを小型のものにすると、発光素子に対する立体角が小さくなり放射効率が低くなる。また、大型のものにすると、かかるＬＥＤはリードフレームに複数連で形成されるが、その間隔はパッケージ直径程度なので取り数が少なくなりＬＥＤ封止樹脂硬化時間は一般に１時間以上かかるので、量産性に劣る。さらに、ＬＥＤ封止樹脂の内部応力が大きくなるので、発光素子への応力ダメージ、パッケージのクラックが生じやすくなり、信頼性に劣るものとなる。
【０００７】
そこで、本発明は、放射効率が高く、量産性に優れ、信頼性が高い二次元方向放射型の発光ダイオードの提供を課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかる発光ダイオードは、光透過性材料によって埋設された発光素子から放射された光を、少なくとも二次元平面方向へ光を反射する二次元方向反射面を有する発光部と、前記発光部の少なくとも二次元方向の周囲で、光学的に結合され、前記二次元方向反射面を延長してなる反射面を有するリフレクタ部とを具備するものである。
【０００９】
このように、このＬＥＤは、二次元方向反射面を備えた発光部とその周囲に少なくとも光学的に結合されたリフレクタ部を備えており、リフレクタ部は二次元方向反射面を延長した反射面を有している。したがって、このＬＥＤはリフレクタ部の大きさの二次元方向放射ＬＥＤと同等なものとなり、発光素子に対して大きな立体角を形成できるため、放射効率の高いＬＥＤとなる。
【００１０】
また、かかる発光部はリードフレームに複数連で形成されるが小型にできることから、同一立体角を発光素子封止樹脂で形成するのに対して、その間隔はパッケージ直径程度で取り数を増すことができる。そして、ＬＥＤ封止樹脂硬化時間は一般に１時間以上であるため、量産性に優れたＬＥＤとなる。さらに、同一立体角を発光素子封止樹脂で形成するのに対して、ＬＥＤ封止樹脂の内部応力を小さく抑えることができるので、発光素子への応力ダメージ、パッケージのクラックが生じない信頼性の高いものとできる。
【００１１】
このようにして、放射効率が高く、量産性に優れ、信頼性が高い二次元方向放射型の発光ダイオードとなる。
【００１２】
請求項２の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１の構成において、前記リフレクタ部は厚さが薄く形成され、前記発光部から放射された光のうち前記反射面と対向する面に至った光をも二次元方向へ反射するものである。
【００１３】
これによって、反射面で反射されて二次元方向へ反射される光に加えて、反射面と対向する面においても発光部からの光が全反射されて二次元方向へ放射されるので、より放射効率の高いＬＥＤとなる。
【００１４】
このようにして、放射効率がより高く、量産性に優れ、信頼性が高い二次元方向放射型の発光ダイオードとなる。
【００１５】
請求項３の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１の構成において、前記リフレクタ部は前記反射面と対向し前記二次元方向反射面及び反射面によって前記二次元方向へ反射された光を前記二次元方向と略垂直な方向へ反射する階段状反射面を有するものである。
【００１６】
これによって、発光ダイオードの周囲に反射部材を設けなくても、リフレクタ部が反射部材の役目をして二次元方向と略垂直な方向へ光を反射する。したがって、小型で放射効率の高い灯具として用いることができる発光ダイオードとなる。
【００１７】
このようにして、小型で放射効率の高い灯具として用いることができ、量産性に優れ、信頼性が高い発光ダイオードとなる。
【００１８】
請求項４の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１乃至請求項３の構成において、前記発光部の二次元方向反射面は、発光素子あるいは発光素子周辺を焦点とし、楕円、放物線、双曲線、あるいはこれらの近似曲線のいずれかの一部を前記発光素子の発光面の中心を通る垂直軸の周りに回転させた形状をしているものである。
【００１９】
これによって、発光素子から発せられた光のうち、所定の範囲内の光が二次元方向反射面としての光学面に至り、これらの光は光学面への入射角が臨界角より大きいため全て全反射されて側面に向かう。ここで、光学面は発光素子あるいは発光素子周辺を焦点とし、楕円、放物線、双曲線、あるいはこれらの近似曲線のいずれかの一部を前記発光素子の発光面の中心を通る垂直軸の周りに回転させた形状をしているため、光学面で反射された光は全て水平面に平行に進み、二次元方向に放射される。そして、リフレクタ部の上面はこの光学面と連続した形状をしているため、リフレクタ部の上面で反射された光も全て水平面に平行に進み、二次元方向に放射される。
【００２０】
このようにして、二次元方向への放射効率が高く、量産性に優れ、信頼性が高い発光ダイオードとなる。
【００２１】
請求項５の発明にかかる発光ダイオードは、埋設された発光素子の発光面に対向する部分が外側へ突出した円錐形である光源部と、少なくとも前記円錐形部分に結合し、前記光源部から放射された光を、少なくとも二次元平面方向へ光を反射する二次元方向反射面を有する反射部とを具備するものである。
【００２２】
したがって、光源部から放射されて反射部で反射された光は、少なくとも二次元平面方向へ放射され、発光ダイオード全体が二次元方向放射光源としての働きをする。このように、少なくとも二次元平面方向へ光を反射する二次元方向反射面を有する発光部とリフレクタ部の組み合わせでなくても、二次元方向へ高い放射効率で光を放射できる発光ダイオードとなる。
【００２３】
このようにして、二次元方向への放射効率が高く、量産性に優れ、信頼性が高い発光ダイオードとなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
実施の形態１
まず、本発明の発光ダイオードの実施の形態１について、図１乃至図３を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる発光ダイオードの全体構成を示す平面図、（ｂ）は縦断面図である。図２は本発明の実施の形態１にかかる発光ダイオードの二次元方向放射光源としての特性を示す説明図である。図３は本発明の実施の形態１にかかる発光ダイオードを用いた灯具の構成を示す縦断面図である。
【００２６】
まず、本実施の形態１のＬＥＤ２の構造について、図１を参照して説明する。図１に示されるように、ＬＥＤ２は発光部３にリフレクタ部４を取り付けてなる。発光部３は、立設された１対のリード５ａ，５ｂのうちリード５ａに発光素子８をマウントし、発光素子８とリード５ｂとは図示しないワイヤで電気的接続をとっている。これらのリード５ａ，５ｂの先端、発光素子８、ワイヤが樹脂封止用金型にセットされて、透明エポキシ樹脂によって図に示すような断面形状に樹脂封止されている。
【００２７】
ここで、発光部３の上面３ａの中心部分には微小な平坦面が形成されている。この中心点に続いて二次元方向放射面としての反射面３ａとして発光素子８の発光面の中心を略焦点とし、Ｘ軸方向を対称軸とする放物線の一部をＺ軸の周りに回転させた傘のような形状をしている。また、発光部３の側面は、発光素子８を中心とする球面の一部をなしている。発光素子８から上方に放射された光は反射面３ａで略水平方向に反射されて、３６０度二次元方向に放射される。また、発光素子８から側方に放射された光は球面の一部をなす側面から二次元方向に放射される。
【００２８】
このような径の小さい二次元方向放射の発光部３は量産性に優れ、信頼性が高いが光学的に不利である。そこで、かかる発光部３の外側に、リング状のリフレクタ部４が取り付けられる。リフレクタ部４は発光部３と同等の屈折率のアクリル樹脂で形成され、光学接合剤によって物理的、光学的に接合されている。なお、必ずしも物理的接合は必要ではない。また、発光部３とリフレクタ部４との隙間は僅かであり、それぞれの界面は略平行であるので、光学接合剤を用いなくても光損失は小さく、必ずしも光学接合剤を用いなくても良い。
【００２９】
なお、発光部３は発光素子８を封止するとともに反射面３ａを形成してあるので、発光素子８に対し反射面３ａが近接したものとでき、ワイヤ高さ程度の０．３ｍｍとすることも可能である。近接することで幾何学的に大きな立体角をとることができ、他の部材で反射面３ａを形成するよりも光学的に有利である。
【００３０】
リフレクタ部４の上面４ａは、発光部３の上面３ａと連続した曲面になっており、発光素子８から放射されリフレクタ部４の上面４ａで反射された光は、略水平に３６０度二次元方向に放射される。ここで、発光部３の外径はφ５であり、リフレクタ部４の外径はφ２０である。リフレクタ部４を取り付けることによる光学的利点について、図２を参照して説明する。図２に示されるように、発光部３のみの場合は発光素子８の中心を通る垂線からθ１の角度内の光しか二次元方向に放射されないのに対して、リフレクタ部４を取り付けることによって垂線からθ２の角度内の光まで二次元方向に放射されるので、θ１〜θ２の角度内に放射される光をも有効に二次元方向に放射することができる。
【００３１】
なお、図２では断面による二次元表示であるが、実際にはθ１〜θ２範囲の立体角内の光であるので、顕著な効果を得ることができる。
【００３２】
このような本実施の形態１の発光ダイオード２を用いた灯具について、図３を参照して説明する。図３に示されるように、本実施の形態１のＬＥＤ２を用いた灯具１は、中心に発光素子を内蔵した二次元方向放射光源としてのＬＥＤ２が載置され、その周囲に設置された反射部材６の階段状の表面のうち略４５度の斜めの部分６ａが反射面となっている。そして、これらを覆う前面カバーレンズ７を備えている。ＬＥＤ２のリード５に電力を供給すると、ＬＥＤ２の発光部３の周囲に取り付けられたリフレクタ部４の側面から３６０度の二次元方向に向かって発光素子の光が放射され、これらの光は反射部材６の反射面６ａで略垂直方向に反射されて、前面カバーレンズ７から外部放射される。
【００３３】
なお、ここで二次元方向とは、ＬＥＤ２に対する、その周辺に設置された反射部材６の反射面６ａへの方向を意味する。厳密にＬＥＤ２からＺ軸に対して垂直な平面方向ではなく、ＬＥＤ２からの光が、ＬＥＤ２の周囲に設置された反射面へ効率良く照射されるものであれば良い。
【００３４】
このように、本実施の形態１の発光ダイオード２を用いた灯具１は、極めて薄型で、ＬＥＤ２から放射される光の大部分が有効利用され、前面カバーレンズ７から極めて効率良く外部放射される。
【００３５】
実施の形態２
次に、本発明の発光ダイオードの実施の形態２について、図４を参照して説明する。図４は本発明の実施の形態２にかかる発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【００３６】
図４に示されるように、本実施の形態２のＬＥＤ１２は、発光部３の構造は実施の形態１と同様である。しかし、リフレクタ部１４の底面１４ｂが発光素子８のマウント面近くまで上がって、リフレクタ部１４が薄くなっている。これによって、発光素子８から上方へ放射される光のみでなく、発光素子８の側面から下方へ放射される光のリフレクタ部１４の底面１４ｂに対する入射角も大きくなって臨界角を超えるので、リフレクタ部１４の底面１４ｂで全反射されてリフレクタ部１４の側面から二次元方向に放射される。
【００３７】
また、発光素子８が大きさを有するために、リフレクタ部１４の上面１４ａで反射されて図示のように水平方向に放射されずに下方に反射される光もあるが、このような光もリフレクタ部１４の底面１４ｂで全反射されてリフレクタ部１４の側面から二次元方向に放射される。
【００３８】
これによって、ＬＥＤ１２から二次元方向に放射される光量が増加し、放射効率のより良い二次元方向放射ＬＥＤとなる。
【００３９】
実施の形態３
次に、本発明の発光ダイオードの実施の形態３について、図５を参照して説明する。図５は本発明の実施の形態３にかかる発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【００４０】
図５に示されるように、本実施の形態３のＬＥＤ２１は、発光部３の構造は実施の形態１と同様である。しかし、リフレクタ部２４の底面が階段状に形成されて斜面の部分が反射面２４ｂとなっており、上面３ａ，２４ａから二次元方向に反射されてきた光を反射面２４ｂで上方へ反射する。上方へ反射された光はリフレクタ部２４の上面２４ａから外部放射されるが、この際上面２４ａにおいて屈折が起こるため屈折後の光が略垂直に外部放射されるように反射面２４ｂによる反射方向を制御する。そして、反射面２４ｂの二次元放射光に対する角度が全反射とならない角度になるようであれば、反射面２４ｂに外部から金属蒸着等の鏡面処理を施して高い反射率を確保する必要がある。
【００４１】
このようにして、リフレクタ部２４の底面に二次元放射光を略垂直方向に反射する反射面２４ｂを形成することによって、小型の灯具としての役目を果たす発光ダイオード２１となる。
【００４２】
実施の形態４
次に、本発明の発光ダイオードの実施の形態４について、図６を参照して説明する。図６（ａ）は本発明の実施の形態４にかかる発光ダイオードの全体構成を示す平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【００４３】
図６に示されるように、本実施の形態４のＬＥＤ３１は、発光部３の構造は実施の形態１と同様である。しかし、リフレクタ部３４の外形が上記各実施の形態においては円形であったが、本実施の形態４においては楕円形になっている。また、リフレクタ部３４の底面は実施の形態３と同様に階段状に形成され、斜面の部分が反射面３４ｂとなっており、上面３ａ，３４ａから二次元方向に反射されてきた光を反射面３４ｂで上方へ反射する。上方へ反射された光はリフレクタ部３４の上面３４ａから外部放射されるが、この際上面３４ａにおいて屈折が起こるため屈折後の光が略垂直に外部放射されるように反射面３４ｂによる反射方向を制御する。そして、反射面３４ｂの二次元放射光に対する角度が全反射とならない角度になるようであれば、反射面３４ｂに外部から金属蒸着等の鏡面処理を施して高い反射率を確保する必要がある。
【００４４】
さらに、図６（ａ）に示されるように、リフレクタ部３４の底面は８個のセグメントに分かれ、隣り合うセグメント同士の反射面３４ｂが互い違いになるように形成されている。そして、各反射面３４ｂを発光部３からの照射密度に応じて曲率を持たせることによって、発光ダイオード３１全体の輝度を均一にすることができる。この結果、上方から見た場合、発光ダイオード３１の全体の輝度が均一でキラキラ光る自然なイメージの発光ダイオードとできる。さらに、発光ダイオード３１は消灯している際にも外部光が反射して全体が均一にキラキラ光る非常に見栄えの良い発光ダイオードとなる。
【００４５】
実施の形態５
次に、本発明の発光ダイオードの実施の形態５について、図７を参照して説明する。図７は本発明の実施の形態５にかかる発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【００４６】
図７に示されるように、本実施の形態５のＬＥＤ５１は、上記各実施の形態と異なり、光源部５３と反射部５４とからなる。即ち、光源部５３は、立設された１対のリード５５ａ，５５ｂのうちリード５５ａに発光素子８をマウントし、発光素子８とリード５５ｂとは図示しないワイヤで電気的接続をとっている。これらのリード５５ａ，５５ｂの先端、発光素子８、ワイヤが樹脂封止用金型にセットされて、透明エポキシ樹脂によって図に示すような円錐形と円柱形とが接続された形状に樹脂封止される。
【００４７】
そして、透明エポキシ樹脂と同等の屈折率を有するアクリル樹脂からなり、中央部分に光源部５３の円錐部分と対応する凹部を有する反射部５４が、円錐部分において光学接合剤によって物理的、光学的に接合されている。なお、必ずしも物理的接合は必要ではない。また、光源部５３と反射部５４との隙間は僅かであり、それぞれの界面は略平行であるので、光学接合剤を用いなくても光損失は小さく、必ずしも光学接合剤を用いなくても良い。
【００４８】
反射部５４の上面５４ａは、発光素子８から放射された光が略二次元平行方向に反射される二次元方向反射面となっている。したがって、１対のリード５５ａ，５５ｂに電力を供給して発光素子８を発光させると、上方へ向かって上面５４ａで反射された光は略水平に３６０度二次元方向に反射され、反射部５４の側面から外部放射される。
【００４９】
このように、二次元平面方向へ光を反射する二次元方向反射面を有する発光部とリフレクタ部の組み合わせでなくても、二次元方向へ高い放射効率で光を放射できる発光ダイオードとなる。なお、反射部５４は必ずしも光源部５３の円錐部分にのみ結合するものに限られず、その下の光源部５３の円柱部分にまで結合するものでも良い。
【００５０】
上記各実施の形態においては、発光素子として赤色発光素子を用いた場合を想定しているが、何色の発光素子を用いても構わない。また、発光部及び光源部において発光素子等を封止する光透過性材料として透明エポキシ樹脂を用いているが、透明シリコン樹脂を始めとするその他の材料を用いても良い。
【００５１】
また、発光部の上面の中心部分の平坦面は凹面や凸面でも良く、あるいは中心部分から反射面が形成されたものでも良い。反射面はＸ軸を対称軸とする放物線の一部をＺ軸の周りに回転させた形状に限らず、発光素子あるいは発光素子の周辺を焦点とする楕円、放物線、双曲線、あるいはこれらの近似曲線の一部をＺ軸の周りに回転させた形状としても、所定範囲へ光を放射することができる。
【００５２】
また、上記各実施の形態においては、リフレクタ部及び反射部の外形を円形あるいは楕円形としているが、その他の形状としても構わない。さらに、リフレクタ部及び反射部の素材としてはアクリル樹脂を用いているが、発光部の封止材料と同等の屈折率を有するものであれば、どのような素材を用いても構わない。
【００５３】
発光ダイオードのその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、上記各実施の形態に限定されるものではない。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかる発光ダイオードは、光透過性材料によって埋設された発光素子から放射された光を、少なくとも二次元平面方向へ光を反射する二次元方向反射面を有する発光部と、前記発光部の少なくとも二次元方向の周囲で、光学的に結合され、前記二次元方向反射面を延長してなる反射面を有するリフレクタ部とを具備するものである。
【００５５】
このように、このＬＥＤは、二次元方向反射面を備えた発光部とその周囲に少なくとも光学的に結合されたリフレクタ部を備えており、リフレクタ部は二次元方向反射面を延長した反射面を有している。したがって、このＬＥＤはリフレクタ部の大きさの二次元方向放射ＬＥＤと同等なものとなり、発光素子に対して大きな立体角を形成できるため、放射効率の高いＬＥＤとなる。
【００５６】
また、かかる発光部はリードフレームに複数連で形成されるが小型にできることから、同一立体角を発光素子封止樹脂で形成するのに対して、その間隔はパッケージ直径程度で取り数を増すことができる。そして、ＬＥＤ封止樹脂硬化時間は一般に１時間以上であるため、量産性に優れたＬＥＤとなる。さらに、同一立体角を発光素子封止樹脂で形成するのに対して、ＬＥＤ封止樹脂の内部応力を小さく抑えることができるので、発光素子への応力ダメージ、パッケージのクラックが生じない信頼性の高いものとできる。
【００５７】
このようにして、放射効率が高く、量産性に優れ、信頼性が高い二次元方向放射型の発光ダイオードとなる。
【００５８】
請求項２の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１の構成において、前記リフレクタ部は厚さが薄く形成され、前記発光部から放射された光のうち前記反射面と対向する面に至った光をも二次元方向へ反射するものである。
【００５９】
これによって、反射面で反射されて二次元方向へ反射される光に加えて、反射面と対向する面においても発光部からの光が全反射されて二次元方向へ放射されるので、より放射効率の高いＬＥＤとなる。
【００６０】
このようにして、放射効率がより高く、量産性に優れ、信頼性が高い二次元方向放射型の発光ダイオードとなる。
【００６１】
請求項３の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１の構成において、前記リフレクタ部は前記反射面と対向し前記二次元方向反射面及び反射面によって前記二次元方向へ反射された光を前記二次元方向と略垂直な方向へ反射する階段状反射面を有するものである。
【００６２】
これによって、発光ダイオードの周囲に反射部材を設けなくても、リフレクタ部が反射部材の役目をして二次元方向と略垂直な方向へ光を反射する。したがって、小型で放射効率の高い灯具として用いることができる発光ダイオードとなる。
【００６３】
このようにして、小型で放射効率の高い灯具として用いることができ、量産性に優れ、信頼性が高い発光ダイオードとなる。
【００６４】
請求項４の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１乃至請求項３の構成において、前記発光部の二次元方向反射面は、発光素子あるいは発光素子周辺を焦点とし、楕円、放物線、双曲線、あるいはこれらの近似曲線のいずれかの一部を前記発光素子の発光面の中心を通る垂直軸の周りに回転させた形状をしているものである。
【００６５】
これによって、発光素子から発せられた光のうち、所定の範囲内の光が二次元方向反射面としての光学面に至り、これらの光は光学面への入射角が臨界角より大きいため全て全反射されて側面に向かう。ここで、光学面は発光素子あるいは発光素子周辺を焦点とし、楕円、放物線、双曲線、あるいはこれらの近似曲線のいずれかの一部を前記発光素子の発光面の中心を通る垂直軸の周りに回転させた形状をしているため、光学面で反射された光は全て水平面に平行に進み、二次元方向に放射される。そして、リフレクタ部の上面はこの光学面と連続した形状をしているため、リフレクタ部の上面で反射された光も全て水平面に平行に進み、二次元方向に放射される。
【００６６】
このようにして、二次元方向への放射効率が高く、量産性に優れ、信頼性が高い発光ダイオードとなる。
【００６７】
請求項５の発明にかかる発光ダイオードは、埋設された発光素子の発光面に対向する部分が外側へ突出した円錐形である光源部と、少なくとも前記円錐形部分に結合し、前記光源部から放射された光を、少なくとも二次元平面方向へ光を反射する二次元方向反射面を有する反射部とを具備するものである。
【００６８】
したがって、光源部から放射されて反射部で反射された光は、少なくとも二次元平面方向へ放射され、発光ダイオード全体が二次元方向放射光源としての働きをする。このように、少なくとも二次元平面方向へ光を反射する二次元方向反射面を有する発光部とリフレクタ部の組み合わせでなくても、二次元方向へ高い放射効率で光を放射できる発光ダイオードとなる。
【００６９】
このようにして、二次元方向への放射効率が高く、量産性に優れ、信頼性が高い発光ダイオードとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる発光ダイオードの全体構成を示す平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１にかかる発光ダイオードの二次元方向放射光源としての特性を示す説明図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態１にかかる発光ダイオードを用いた灯具の構成を示す縦断面図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態２にかかる発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態３にかかる発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【図６】図６（ａ）は本発明の実施の形態４にかかる発光ダイオードの全体構成を示す平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態５にかかる発光ダイオードの全体構成を示す縦断面図である。
【図８】図８は、従来のフレネルレンズ併用方式の灯具の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
２，１２，２１，３１，５１　発光ダイオード
３　発光部
３ａ　二次元方向放射面
４，１４，２４，３４　リフレクタ部
４ａ，１４ａ，２４ａ，３４ａ　反射面
８　発光素子
１４ｂ　反射面と対向する面
２４ｂ，３４ｂ　階段状反射面
５３　光源部
５４　反射部
【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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