(57)【要約】【課題】発光した光のうち、不要方向への光をモールド部材内で必要方向へ反射させ、所定の方向への照射効率を向上させたＬＥＤランプを提供する。【解決手段】ＬＥＤランプ１は、通電に伴って発光するＬＥＤチップ３と、このＬＥＤチップ３を搭載する一対のリード線２を備え、この一対のリード線２の上端部及びＬＥＤチップ３を透光性樹脂等によるモールド部材１で封止して構成されている。モールド部材１内のＬＥＤチップ３の近傍には、反射板５が立設されており、ＬＥＤチップ３からの光の一部を反対側方向へ反射させ、所望の方向への光量を増大させる。また、ＬＥＤランプ１の背部方向からの外光を反射板５によって遮光し、ＬＥＤチップ３による発光が見づらくなるのを防止する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＬＥＤチップが透光性のモールド部材で封止されたＬＥＤランプにおいて、
前記ＬＥＤチップに接続されるリードとは別に前記モールド部材に設けられ、前記ＬＥＤチップの主光軸とは異なる所定の方向に指向するように前記ＬＥＤチップからの光を反射する反射体を備えていることを特徴とするＬＥＤランプ。
【請求項２】
前記反射体は、前記モールド部材の内部に埋設された反射板であることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤランプ。
【請求項３】
前記反射体は、前記モールド部材の表面に被着された反射膜であることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤランプ。
【請求項４】
前記反射体は、光入射面が鏡面仕上げに加工されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤランプ。
【請求項５】
前記反射体は、平板状、曲面状、又は複数の反射面を有することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＥＤランプに関し、特に、発光した光のうち、不要方向への光をモールド部材内で必要方向へ反射させ、所定の方向への照射効率を向上させたＬＥＤランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、小型軽量、低消費電力、及び長寿命という特徴を有している。ＬＥＤを表示ランプ等の用途に供するように作られたＬＥＤランプは、一般に、ステム型又はリードフレーム型と呼ばれるもので、平行する２本のリード端子の上端部にＬＥＤチップを取り付け、このＬＥＤチップを覆うようにしてモールド部材（透明又は半透明の樹脂材によるモールド）等を施した形状を成している。この一例を図７に示して説明する。
【０００３】
図７は、従来のＬＥＤランプを示す。図中、（ａ）は正面を示し、（ｂ）はその側面を示す。従来のＬＥＤランプ１０は、直線状のリード線１１Ａと、リード線１１Ａと平行させた状態で配される逆Ｌ字形のリード線１１Ｂと、リード線１１Ｂの上端の水平部に発光面を上にして、搭載されるＬＥＤチップ１２と、リード線１１Ａ，１１Ｂの上部とＬＥＤチップ１２を覆うモールド部材１４とを備える。リード線１１ＢとＬＥＤチップ１２の接続及び固定は、ＬＥＤチップ１２の底面に設けられた下部電極に導電性ペーストによるダイボンディングすることにより行われる。ＬＥＤチップ１２の上部電極は、ボンディングワイヤ１３によりリード線１１Ａの端部に接続される。
【０００４】
モールド部材１４は、胴部１４ａが円柱状を成し、その下面１４ｂは平面にされている。また、モールド部材１４の頂部１４ｃは、均一な曲率半径Ｒによる曲面が形成され、この曲面部分がレンズ（曲率半径Ｒで囲まれ、かつ胴部１４ａの垂直部より上側の部分）して機能するように構成されている。
【０００５】
リード線１１Ａと１１Ｂに所定の電圧の直流電源を接続し、ＬＥＤチップ１２に通電を行うと、発光した光は図の点線１５に示すように進み、曲面部分で屈折して図の上方向に出射する。モールド部材１４の曲面が均一な曲率半径（Ｒ）であるため、ＬＥＤチップ１２による光は、ＬＥＤ１０の軸心（モールド部材１４のレンズ部の光軸）に対して、頂部１４ｃ側の輝度が高くなっている。
【０００６】
図７のようなＬＥＤランプを電子装置等の正面パネル、内蔵基板等に取り付けた場合、特に問題になることはない。しかし、信号機等のように下方向や左右方向により多くの光量を必要とする場合、あるいはＬＥＤを見る方向とＬＥＤによる光の照射方向とにずれがある場合には、十分な光量を得られなくなったり、ＬＥＤの発光を認識できなくなったりすることがある。一般に、リードフレーム型のＬＥＤは基板等の固定部材に対して直角に取り付けられるので、光の照射方向はリード線に平行する方向になる。方向ずれを無くすためには、基板等にＬＥＤのリード線を接続した後、基板等の実装面に対してＬＥＤランプが傾斜するようにリード線を曲げ、光の出射方向を見る方向に合わせればよい。
【０００７】
しかし、最適な光出射角度になるようにリード線を曲げ加工することは容易ではないし、試行錯誤を繰り返す過程でモールド部材１４を破損させたり、リード線を折る等の事故を発生する恐れがある。また、実装するＬＥＤの個数が多くなると、曲げ角度を同じにするのに多大の時間を要することになる。
【０００８】
そこで、モールド部材の曲率半径を部分的に異ならせ（すなわち、ＬＥＤチップの光軸とモールド部材の光軸をずらし）、光の出射方向をＬＥＤチップの発光面に垂直な方向に対し、異なる方向へ集光又は反射させることができるようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ＬＥＤチップの中心軸とモールド部材のレンズ光軸とを偏心させて光の出射方向を傾斜させた構成（例えば、特許文献２）や、モールド部材の側部の一部をカットした形状にしてＬＥＤチップからの光の一部を反射させる構成も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
図８は、光の出射方向を所望の角度範囲に特定できる様にした従来のＬＥＤランプを示す（特許文献１の図２の（Ａ）と同じ構成でもある）。なお、図８のＬＥＤ２０においては、図７に示したと同一であるものには同一引用数字を用いたので、ここでは重複する説明は省略する。
【００１０】
透明（又は半透明）の樹脂材によるモールド部材２１は、図７のモールド部材１４と同様に胴部２１ａは円柱状を成すと共に、下面２１ｂは平坦な形状を有している。しかし、ＬＥＤチップ１２は、胴部２１ａの中心にはなく、ＬＥＤチップ１２の光軸と胴部２１ａの中心とが偏心している。更に、モールド部材２１のレンズとして機能する頂部２１ｃには、２つの曲率半径を有する曲面が形成されている。即ち、半径の大きい曲率半径Ｒと、半径の小さい曲率半径ｒとを有する曲面が形成されている。また、モールド部材２１の曲率半径ｒに接する側壁面は、他の側壁面よりも半径の小さい後面２１ｄが形成されている。
【００１１】
ＬＥＤ２０に通電を行うと、ＬＥＤチップ１２が発光し、その光の一部は曲率半径Ｒの面で屈折して出射光１５となり、図７のＬＥＤ１０と同じ方向に出射する。一方、曲率半径ｒの面に向かった光は屈折角が大きくなり、リード線１１Ａ，１１Ｂに平行するよう（上方向に向かうよう）に屈折して出射光１６となる。更に、ＬＥＤチップ１２からモールド部材２１の内面との距離が短い側（後面２１ａ）に向かった光は胴部の内面で反射して前方（図の左方向）に向かい、曲率半径Ｒの面で屈折して出射光１７となる。
【００１２】
このように、曲率半径Ｒの曲面のほかに、曲率半径ｒの曲面と後面２１ｄを形成できたことにより、ＬＥＤ２０の背部に照射される光を他の方向に向けることが可能になる。このような光照射特性を有するＬＥＤ２０は、光照射方向及び光量が、左右方向や下向き方向に顕著なことが望まれる信号機等の用途に適している。また、図８のＬＥＤ２０では、視認方向の光量を従来に比べて増大できるため、視認方向の光量が従来と同じでよい場合には消費電力を低減することができる。
【００１３】
図９は、図７のＬＥＤランプに外光が入射した状態を示す。例えばＬＥＤ１０の右側上方から外光１０１が入射した場合、ＬＥＤ１０が発光していても、外光１０１の明るさのために、ＬＥＤ１０が点灯しているか否かを識別することが困難になることがある。この問題は、図７のＬＥＤ１０に限らず、図８のＬＥＤ２０においても同様に生じる。外光の影響を軽減する手段として、外光の到来方向に遮光部材を設けることが考えられる。この一例を図１０に示す。
【００１４】
図１０は、外光の影響を軽減した発光装置の構成を示す。
図７に示した構成のＬＥＤランプ１０を実装する基板１０２には、外光１０１を遮るようにして遮光板１０３が立設されている。遮光板１０３の高さは、基板１０２に実装されたＬＥＤランプ１０に外光１０１が入り込まない高さ以上にする必要がある。なお、遮光板１０３は、基板１０２に固定してもよいし、単独に装置の筐体等に取り付けてもよい。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１１−１５４７６６号公報
【特許文献２】
特開平５−１２１７８５号公報
【特許文献３】
特開平５−２７５７５２号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のＬＥＤランプによると、交通信号機等のように所定方向で良好な視認性が要求される用途においては、発光による出射光の指向角を効率良く制限する必要があるが、特許文献１及び図８の構成では、所定方向への出射光は増大できてはいるものの、目的外の方向への出射光（例えば、出射光１７）が生じており、その分だけ所定の方向への照射効率が低下する。
【００１７】
更に、特許文献２のように、光軸を偏心させる構成では、偏心角度を大きくすることは困難である。また、特許文献３のように、モールド部材内のＬＥＤチップの設置位置が高く、しかも上方向に光を出射させることを目的に形成されたカット面を有する構成では、斜め方向等へ光を反射させることはできない。
【００１８】
また、ＬＥＤランプへの外光の影響を低減しようとして、図１０のように遮光板１０３を設けた場合、ＬＥＤランプとは別に遮光板１０３を必要とするほか、そのための設置スペースを確保する必要がある。
【００１９】
したがって、本発明の目的は、発光した光のうち、不要方向への光をモールド部材内で必要方向へ反射させ、所定の方向への照射効率を向上させたＬＥＤランプを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、少なくともＬＥＤチップが透光性のモールド部材で封止されたＬＥＤランプにおいて、前記ＬＥＤチップに接続されるリードとは別に前記モールド部材に設けられ、前記ＬＥＤチップの主光軸とは異なる所定の方向に指向するように前記ＬＥＤチップからの光を反射する反射体を備えていることを特徴とするＬＥＤランプを提供する。
【００２１】
この構成によれば、所定の方向以外の不要方向に向かったＬＥＤチップからの光は、モールド部材に設けた反射体によって反射し、所定の方向に向かうので、所定の方向の光量が増大する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るＬＥＤランプの第１の実施の形態を示す。
ＬＥＤランプ１は、平行に配設される一対のリード線２と、この一対のリード線２の一方の端部に搭載（導電性ペーストによるダイボンディング）されたＬＥＤチップ３と、このＬＥＤチップ３及び一対のリード線２の上端部を覆うように設けられたモールド部材４と、一対のリード線２に近接かつ平行させてモールド部材４の内部に埋設され、ＬＥＤチップ３に接続されるリード線２とは別に形成した反射板５とを備えて構成されている。モールド部材４は、図７に示した従来構成のモールド部材１４と同サイズ及び同形状であり、かつ頂部４ｃの曲面は大きな曲率半径（Ｒ）による一般的な形状のレンズ部が形成されている。このレンズ部の光軸にＬＥＤチップ３の光軸が合致するようにＬＥＤチップ３が配置される。また、ＬＥＤチップ３は図７に示したように、一対のリード線２の他方との接続には、ボンディングワイヤ（図示せず）が用いられる。
【００２３】
反射板５は、金属板、ガラス板、樹脂板等が使用可能であるが、そのＬＥＤチップ３側の表面には反射面が形成される。この反射面は、銀メッキ、クロームメッキ、各種金属による蒸着、あるいは銀色や白色の塗装等により形成することができ、更に反射面には、高反射率が得られるように、鏡面仕上げ等の処理を施すのが望ましい。反射板５のサイズは、モールド部材４を２つに分断する大きさに設けることも、モールド部材４の内部に埋設された状態に設けることも、ＬＥＤチップ３の設置位置より上側部分に介在する大きさであってもよい。また、反射板５は、光エネルギーの低下を防止するために、リード線２の近傍に配設している。なお、反射板５は、反射光を均一に拡散させるため、反射面に、例えば凹凸を施してもよい。
【００２４】
ＬＥＤチップ３が発光したとき、ＬＥＤチップ３からは、真上方向（主光軸方向）及び斜め上の全周方向に向けて光が出光する。この内、ＬＥＤチップ３から反射板５の方向に向かった光は、ほぼ全てが反射板５で反射し、反対側又は上方向に向かい、モールド樹脂の屈折率に応じてモールド部材４の内面で屈折して出射する。したがって、不要な方向に光が無駄に出射されることを防止できるので、図１のＬＥＤランプ１の左側から出射する光量は、図７に示したような従来構成に比べ、約２倍になる。しかも、反射板５を従来と同じサイズのモールド部材４内に設けることができるため、図１０のように、遮光板のためにスペースをとられることもない。このように所望方向への出射角と高光度を有するＬＥＤランプ１は、特定な方向にのみ光を必要とする信号機、メッセージボード等の光源に適している。また、リード線とは別個に反射板を設けたため、リードを大きくすることによるＬＥＤランプの大形化が避けられ、また、反射板の設置位置や大きさなど反射板の設計自由度が大きくなる。また、反射体は、ＬＥＤチップの主光軸とは異なる所定の方向に指向するようにＬＥＤチップからの光を反射するため、容易に希望する方向にＬＥＤチップからの光を指向させることができる。
【００２５】
図２は、本発明に係るＬＥＤランプの第２の実施の形態を示す。なお、図２においては、図１と同一部材であるものには同一引用数字を用いている。
本実施の形態のＬＥＤランプ６が図１の実施の形態と異なるところは、モールド部材７の形状にある。図１では、モールド部材７はレンズ部を除き、全体として円筒形を成す形状にしたが、本実施の形態では反射板５の背面にある樹脂を除去した形状のモールド部材７にしている。つまり、モールド部材７の胴部の一部（ＬＥＤチップ３の後部）を縦にカッットした形状になっており、これにより、ＬＥＤランプ６は、図１のＬＥＤランプ１に比べ、小型化及び軽量化を図ることができる。ＬＥＤチップ３が発光したときは、第１の実施の形態と同様である。
【００２６】
図３は、本発明に係るＬＥＤランプの第３の実施の形態を示す。
上記第１及び第２の実施の形態は、リードフレーム型のＬＥＤランプであったが、本実施の形態はチップ型のＬＥＤランプに対応するものである。チップ型ＬＥＤランプ３０は、両側面から上面にかけて配線パターン３２Ａ，３２Ｂが形成されている絶縁性のステム３１と、このステム３１上に搭載されるＬＥＤチップ３３、このＬＥＤチップ３３及びステム３１の上面を覆うように設けられるモールド部材３４と、ＬＥＤチップ３３の近傍で且つモールド部材３４内に立設された反射板３５とを備えて構成されている。反射板３５は、反射板５と同様に、光入射面に鏡面加工が施されている。
【００２７】
ＬＥＤチップ３３は角形を成し、例えば、下面に（−）電極が形成された半導体基板上にエピタキシャル層、（＋）電極を順次形成した構造を有している。そして、（−）電極は導電性ペーストにより配線パターン３２Ｂにダイボンディングされ、（＋）電極はボンディングワイヤ３６によって配線パターン３２Ａにボンディングされる。モールド部材３４は、反射板３５が埋設された状態でＬＥＤチップ３３の真上にドーム形のレンズ部３４ａが形成されるように設けられている。
【００２８】
図３の構成において、配線パターン３２Ａと３２Ｂの間に所定の電圧の直流電源が印加されると、ＬＥＤチップ３３に通電が行われ、ＬＥＤチップ３３は発光する。ＬＥＤチップ３３の光は、一部が真上に進行し、他の一部は斜め前方（図の左上方向に進行し、これらの光はレンズ部３４ａで屈折してチップ型ＬＥＤランプ３０から出射光３７として出射する。更に、他の一部は斜め後方に進行して反射板３５で反射し、その反射光はレンズ部３４ａで屈折した後、チップ型ＬＥＤランプ３０から出射光３８として出射する。ＬＥＤチップ３３から見て、後方（図右側）の出射不要方向に向かった光は全て反射板３５で反射するので、チップ型ＬＥＤランプ３０の斜め前方における照度は反射板３５で反射した分だけ増大する。つまり、出射しようとする所望方向における光量を増大させることができる。
【００２９】
図１〜図３における反射板５，３５は、ＬＥＤランプ１，６，３０が搭載される基板面（又は固定面）に対して垂直に立設するものとしたが、必要に応じて前傾又は後傾させてもよい。更に、反射板５，３５は、平板であるとしたが、用途に応じ、平板以外の形状にすることもできる。この一例を図４に示す。
【００３０】
図４は上記各実施の形態における反射板の他の構成例を示す。図４の（ａ）は断面形状を「く」の字形にした反射板４１の例であり、図４の（ｂ）は断面形状を半円形にした反射板４２の例であり、共に反射面には鏡面加工が施されている。いずれも、上方向又は横方向からみて図４の断面形状になるようにする。反射板４２の場合、その両端部がＬＥＤチップ３又はＬＥＤチップ３３の直線上に位置するように配置すれば、前方向のみに指向性をもたせることが可能になる。ここでは２例を示したが、これらの形状に限定されるものではなく、例えば、楕円形、「コ」の字形、波形、横Ｕの字形、横Ｗの字形等であってもよい。また、上記反射板５，３５，４１，４２は、いずれも板状の反射物体である必要はなく、例えば、モールド部材の表面に被着した反射膜であってもよい。
【００３１】
次に、図１及び図２の構成のＬＥＤランプに対し、図５及び図６のように後方から外光が入光した場合について説明する。図５のＬＥＤランプ１に外光１０１が入光した場合、反射板５で遮られ、ＬＥＤチップ３に到達することがない。したがって、図１０に示したように、別途遮光板を設ける必要がない。また、図６のＬＥＤランプ３に外光１０１が入光した場合、同様に反射板５で遮られ、ＬＥＤチップ３に到達することがなく、この構成においても別途遮光板を必要とはしない。更に、図３のチップ型ＬＥＤランプ３０においても、外光が反射板３５の背部から入光した場合には、反射板３５によって外光が遮られるので、ＬＥＤチップ３３の発光状態の視認に影響を与えることがなくなる。
【００３２】
なお、本発明の実施の形態においては、ＬＥＤランプの外形として、リードフレーム型とチップ型ＬＥＤランプの２例を示したが、ＬＥＤランプの出射光を特定方向に多くしたい用途のＬＥＤランプで、反射板をモールド部材の内部又は側壁部に設ける構成の全てのタイプ（ステム型、リードフレーム型、チップ型等）に本発明を適用可能である。そして、ＬＥＤランプは、ＬＥＤチップを発光体に用いた構成のほか、他の発光体、例えば、超小型の白熱電球にした構成であってもよい。
【００３３】
また、上記実施の形態において、反射板５，３５，４１，４２は、外光に対する遮光特性を重視する場合、外光入射面に黒又は暗色系の塗装や加工を施し、あるいは梨地等の反射防止加工を施すようにする。更に、モールド部材４，７，３４には樹脂材を用いるものとしたが、他の材料、例えばガラス材であってもよい。あるいは、樹脂材とガラス材が混在する構成であってもよい。
【００３４】
更に、上記実施の形態においては、１つのＬＥＤランプは１つのＬＥＤチップを用いる構成であるとしたが、１つのモールド部材の中に複数のＬＥＤチップが搭載されていてもよい。複数のＬＥＤチップが異なる発光色、例えば、光の三原色を構成する赤、青、緑の３色のＬＥＤチップが搭載されているような場合、ＬＥＤチップ毎に反射板を設けることも、３つのＬＥＤチップに対して１つの反射板を設けることも可能である。
【００３５】
また、モールド部材は、添加剤が含まれていてもよい。例えば、着色剤、光安定化材、拡散剤、蛍光体等の添加剤を必要に応じて加えることができる。また、モールド部材は、１種類または２種類以上の曲率半径を備え、所定方向の出射光となるようとなるように構成してもよい。反射板と組合わさることで、出射光の指向性を高めることができ、また、より視認性を高めることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明のＬＥＤランプによれば、モールド部材にＬＥＤランプの主光軸とは異なる方向に指向する反射体を設ける構成にしたため、発光した光のうち、不要方向への光をモールド部材内で必要方向へ反射させ、所定の方向への照射効率を向上させることができる。また、反射体が外光に対する遮光部材として機能するので、別途遮光部材を設ける必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＬＥＤランプの第１の実施の形態を示す側面断面図である。
【図２】本発明に係るＬＥＤランプの第２の実施の形態を示す側面断面図である。
【図３】本発明に係るＬＥＤランプの第３の実施の形態を示す側面断面図である。
【図４】本発明の各実施の形態における反射板の他の例を示す側面断面図であり、（ａ）は「く」の字形の反射板を示し、（ｂ）は半円形の反射板を示す。
【図５】図１のＬＥＤランプに対して後方から外光が入光した場合を示す説明図である。
【図６】図２のＬＥＤランプに対して後方から外光が入光した場合を示す説明図である。
【図７】従来のＬＥＤランプを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はその側面図である。
【図８】ＬＥＤチップの光軸とモールド部材の光軸をずらせた構成の従来のＬＥＤランプを示す側面図である。
【図９】図７のＬＥＤランプに外光が入射した状態を示す説明図である。
【図１０】外光の影響を軽減した発光装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１，６  ＬＥＤランプ
２  一対のリード線
３，３３  ＬＥＤチップ
４，７，１４，２１，３４  モールド部材
４ｃ，１４ｃ，２１ｃ  頂部
５，３５，４１，４２  反射板
１０，２０  ＬＥＤ
１１Ａ，１１Ｂ  リード線
１２  ＬＥＤチップ
１３，３６  ボンディングワイヤ
１４ａ，２１ａ  胴部
１４ｂ，２１ｂ  下面
２１ｄ  後面
３０  チップ型ＬＥＤランプ
３１  ステム
３２Ａ，３２Ｂ  配線パターン
３４ａ  レンズ部
３７，３８  出射光
１０１  外光
１０２  基板
１０３  遮光板
【図１】
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【図２】
2004288866.tif 000004
【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】
2004288866.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004288866.tif 000011
【図１０】
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