(57)【要約】      （修正有）【課題】照射範囲を増やし、全体的な発光効率を改善した広角型発光ダイオード及びそれを用いた発光装置を提供する。【解決手段】一対の金属ソケット１１、金属放熱座１２及び長方形ケース１３から構成され、一対の金属ソケットが金属放熱座の前後側にそれぞれ設置される。長方形ケースの上半部が金属放熱座の周囲を包囲する開口を有する長方形のカップ１４を形成し、金属ソケットの上縁面の一部が露出されている台座１０と、金属放熱座の上に設置される青色発光ダイオードチップ２０と、カップ内に充填されるシール材３０と、シール材の表面に塗布されているシール材粘着剤４０とを有する。長方体を呈し、頂面に、隆起するとともに長手方向において互いに対称である二つの第一表面領域５１１、及び、二つの第一表面領域の間で凹む第二表面領域５１２が形成され、底面に、平坦な第三表面領域５２１が形成され、第二表面領域の下方に青色発光ダイオードチップが位置するレンズ５０とを備える。【選択図】図２
0003193946.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
一対の金属ソケット、金属放熱座及び長方形ケースから構成され、一対の前記金属ソケットが前記金属放熱座の前後側にそれぞれ設置されており、前記長方形ケースの下半部が前記金属放熱座及び前記金属ソケットを包囲して定位し、前記長方形ケースの上半部が前記金属放熱座の周囲を包囲する開口を有する長方形のカップを形成し、前記金属放熱座及び前記金属ソケットの底縁面が露出されており、前記金属ソケットの上縁面の一部が露出されている台座と、
前記金属放熱座の上に設置されており、導線により電極が前記金属ソケットに接続されている青色発光ダイオードチップと、
前記カップ内に充填されており、前記青色発光ダイオードチップ及び前記導線を封止するシール材と、
前記シール材の表面に塗布されているシール材粘着剤と、
長方体を呈すると共に前記シール材粘着剤に結合されており、頂面に、隆起するとともに長手方向において互いに対称である二つの第一表面領域、及び、二つの前記第一表面領域の間で凹む第二表面領域が形成されており、底面に、平坦な第三表面領域が形成されており、前記シール材の屈折率より小さい屈折率を有し、前記第二表面領域の下方に前記青色発光ダイオードチップが位置するレンズとを備え、
前記青色発光ダイオードチップから放射される青色光は、前記シール材を透過した後、前記第三表面領域に進入し、偏向青色光線となり、前記第一表面領域の予定発光範囲に案内され、前記第一表面領域を透過することで広角に投射されることを特徴とする広角型発光ダイオード。
【請求項２】
複数の請求項１に記載の広角型発光ダイオードと、
表面には複数の前記広角型発光ダイオードが電気的に接続されており、複数の前記広角型発光ダイオードの間の距離が１．５ｃｍ以上である回路基板と、
半筒体を呈し、薄い内層である黄色蛍光層、及び、厚い外層である混光層から構成されており、前記広角型発光ダイオードを覆い、前記回路基板に結合されているＬＥＤストリップと、を備え、
前記回路基板が通電された後、前記広角型発光ダイオードの間で交差し重畳する青色光線は、前記ＬＥＤストリップに照射され、前記ＬＥＤストリップの前記黄色蛍光層を透過し、前記混光層に導かれ、均一な白光に変換されることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
前記金属放熱座は、階段状の凹型溝であり、前記青色発光ダイオードチップが載置されており、
前記青色発光ダイオードチップの側面から出射する青色光は、前記金属放熱座を経由し反射され集中することを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記凹型溝の側辺の外向きの傾斜角度は４０〜５０゜であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記シール材の屈折率は１．５以上であり、
前記レンズの屈折率は１．４以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第一表面領域の隆起曲率は、前記第三表面領域の予定点を曲率の中心とし、曲率半径が１．２〜１．４ｍｍであり、
前記青色光は、前記第一表面領域を通過し、１４０〜１６０゜の角度範囲で投射されることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、広角型発光ダイオード及びそれを用いた発光装置に関し、より詳しくは、発光の角度範囲を増加することで照射範囲を増やし、発光ダイオードの数量を減らし、全体的な発光効率を改善する広角型発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード技術は日増しに向上し、発光装置に汎く応用されて照明を提供している。発光装置の照明の優劣は発光ダイオードの光学的設計によって決まり、前記光学的設計は基本的に第一光学系及び第二光学系に分けられる。以下に詳しく説明する。
（１）第一光学系：発光ダイオードの実装構造中、レンズ形状のシール材がＬＥＤチップに被覆されると共に台座に結合され、前記シール材は光線分布或いは光形調整機能を有する。これにより、前記シール材は第一光学レンズとなり、発生させる光形或いは光線は分布されて固定形態を呈し、発光角度は一般的に１１０〜１２０゜前後となる。
（２）第二光学系：発光ダイオード照明に異なる照明として応用されるため異なる光線分布が要求され、このため第二光学設計を組み合わせることで光線分布を調整する。これにより、前記第二光学設計では第一光学のレンズを経過した後の光に１個の光学レンズを通過させるため、第二光学レンズと呼ばれ、照明の光学性能を改変させる。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
前記発光ダイオードは第一光学系或いは第二光学系で設計されるが、発光ダイオード間に設計される第一光学系或いは第二光学系の相関性を無視しており、相互の相関性が低ければ、発光装置にとって甚大な影響がある。例えば、光の強度が強くなるほど光点が集中しているため、発光角度がより小さくなる。但し、このような光の集中性では、発光ダイオードの配列間隔を１．５ｃｍ以内にしなければならず、より多くの発光ダイオードを使用することになり、産業の発展にとって不利であった。もしくは、発光ダイオードの配列間隔が長くなり、発光ダイオード間の光線分布が不均一になって影領域を作り出した。故に、発光装置のコストを削減させるため、或いは歩留まりを向上させるためには、発光ダイオード間の良好な光学的設計が必要であり、これは単体の発光ダイオードによる光学的設計ではない。
【０００４】
そこで、本考案者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的かつ効果的に課題を改善する本考案の提案に到った。
【０００５】
本考案は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本考案は、広角型発光ダイオード及びその発光装置を提供することを主目的とする。即ち、発光ダイオードに第一光学系及び第二光学系を利用し連続的に屈折させ、発光ダイオード間で交差し重畳する光線分布を実現させ、発光ダイオードの配列間隔を減らして発光ダイオードの使用数を削減し、さらに発光ダイオードの発光装置への設置かかるコスト低減効果を促進する。
【０００６】
さらに、広角型発光ダイオード及びその発光装置を提供することを本考案の他の目的とする。即ち、発光ダイオードの第一光学系を強化し、光線を集中発射させることで光の強度を高め、第二光学系で連続して第一光学系の屈折を実行させ、均一な光線分布を発生させ、さらに、発光ダイオードが発光装置に設置される場合に歩留まりを向上させる効果を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案による広角型発光ダイオードは、台座、青色発光ダイオードチップ、シール材、シール材粘着剤、および、レンズを備える。台座は、一対の金属ソケット、金属放熱座及び長方形ケースから構成され、一対の金属ソケットが金属放熱座の前後側にそれぞれ設置されており、長方形ケースの下半部が金属放熱座及び金属ソケットを包囲して定位し、長方形ケースの上半部が金属放熱座の周囲を包囲する開口を有する長方形のカップを形成し、金属放熱座及び金属ソケットの底縁面が露出されており、金属ソケットの上縁面の一部が露出されている。青色発光ダイオードチップは、金属放熱座の上に設置されており、導線により電極が前記金属ソケットに接続されている。シール材は、カップ内に充填されており、青色発光ダイオードチップ及び導線を封止する。シール材粘着剤は、シール材の表面に塗布されている。レンズは、長方体を呈すると共にシール材粘着剤に結合されており、頂面に、隆起するとともに長手方向において互いに対称である二つの第一表面領域、及び、二つの第一表面領域の間で凹む第二表面領域が形成されており、底面に、平坦な第三表面領域が形成されており、シール材の屈折率より小さい屈折率を有し、第二表面領域の下方と第一表面領域との間に青色発光ダイオードチップが設置されている。
青色発光ダイオードチップから放射される青色光は、シール材を透過した後、第三表面領域に進入し、偏向青色光線となり、第一表面領域の予定発光範囲に案内され、第一表面領域を透過することで広角に投射される。
【０００８】
本考案による発光装置は、複数の請求項１に記載の広角型発光ダイオードと、回路基板と、ＬＥＤストリップとを備える。回路基板は、表面に複数の広角型発光ダイオードが電気的に接続されており、複数の広角型発光ダイオードの間の距離が１．５ｃｍ以上である。ＬＥＤストリップは、半筒体を呈し、薄い内層である黄色蛍光層、及び、厚い外層である混光層から構成されており、広角型発光ダイオードを覆い、回路基板に結合されている。
回路基板が通電された後、広角型発光ダイオードの間で交差し重畳する青色光線は、ＬＥＤストリップに照射され、ＬＥＤストリップの黄色蛍光層を透過し、混光層に導かれ、均一な白光に変換される。
【０００９】
本考案によれば、第一光学系では前記青色発光ダイオードチップが放射する青色光が前記シール材を透過し、前記凹型溝と組み合わされた側面に青色光が集光され、前記青色光が強化された後にレンズ内に偏向されて青色光線分布が形成される。第二光学系では、第一光学系から続いた青色光線の屈折光をさらに均一な青色光線にし、発光ダイオードの間で交差し重畳する青色光線分布を形成し、発光ダイオードが発光装置に設置される場合に発光ダイオードの配列間隔を減少させて発光ダイオードの使用数を減らす。このほか、青色光線の分布状態を強化し、さらに発光ダイオードが発光装置に設置される場合にコスト低減及び歩留まり向上効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本考案の一実施形態による広角型発光ダイオードを示す斜視図。
【図２】図１の２―２線断面図。
【図３】図１の３―３銭断面図。
【図４】本考案の一実施形態による広角型発光ダイオードの長手方向において、青色光線の分布を示す模式図。
【図５】本考案の一実施形態による広角型発光ダイオードの短手方向において、青色光線の分布を示す模式図。
【図６】本考案の一実施形態による発光装置を示す斜視図。
【図７】本考案の一実施形態による発光装置を示す断面図。
【図８】図７の８―８銭断面図。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
本考案における実施形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施形態は、実用新案登録請求の範囲に記載された本考案の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本考案の必須要件であるとは限らない。
【００１２】
（一実施形態）
以下、実施形態１を図１〜図８に基づいて説明する。この実施形態では、本考案の広角型発光ダイオード６０及びその発光装置９０は以下の４種類の部材を備える。
【００１３】
（１）台座１０は一対の金属ソケット１１、金属放熱座１２及び長方形ケース１３で構成され、前記金属ソケット１１は前記金属放熱座１２の前、後側にそれぞれ設置され、前記長方形ケース１３の下半部により前記金属放熱座１２及び金属ソケット１１が包囲されて定位され、上半部により前記金属放熱座１２の周囲が包囲されて開口が長方形のカップ１４が形成される。また、前記金属放熱座１２及び金属ソケット１１の底縁面が露出し、前記金属ソケット１１の上縁面の一部も露出する。
【００１４】
（２）青色発光ダイオードチップ２０は前記金属放熱座１２に設置され、導線２１により電極が前記金属ソケット１１にそれぞれ接続される。本実施形態では、前記金属放熱座１２は階段状の凹型溝であり、前記凹型溝の表面は反射面で階段状に形成され、前記青色発光ダイオードチップ２０が載置され、前記青色発光ダイオードチップ２０の側面から放射される青色光Ｂは前記凹型溝を経由して反射されて集中さ、光の強度が増強され、且つ前記凹型溝の側辺の外向きの傾斜角度は４０〜５０゜が最も好ましい。
【００１５】
（３）シール材３０は前記カップ１４内に充填され、前記青色発光ダイオードチップ２０及び導線２１を封止して第一次実装を完成させる。本実施形態では、前記シール材の屈折率は１．５以上であり、シリカゲル材質のシール材粘着剤４０が前記シール材３０の表面に塗布してもよい。
【００１６】
（４）レンズ５０は長方体を呈すると共に前記シール材粘着剤４０に結合されて第二次実装を完成させる。前記長方体の長手方向が横方向として設定され、横方向の上面５１には２つの隆起し対称になる第一表面領域５１１及び前記第一表面領域５１１の中間で収縮する第二表面領域５１２を有し、横方向の底面５２には平坦な第三表面領域５２１を有する。前記レンズの屈折率は１．４以上であり、前記レンズ５０の屈折率は前記シール材３０の屈折率より小さい。また、前記青色発光ダイオードチップ２０は前記第二表面領域５１２の下方と前記第一表面領域５１１との間に設置され、前記第一表面領域５１１の隆起曲率と組み合わされ、前記第三表面領域５２１の予定点が曲率中心となり、曲率半径は１．２〜１．４ｍｍに設定され、前記青色光Ｂは前記第一表面領域５１１を透過し１４０〜１６０゜の角度で射光される。
【００１７】
図４及び図５は、前記広角型発光ダイオード６０の長手方向の青色光線の分布及び短手方向の青色光線の分布状態図である。まず、前記青色発光ダイオードチップ２０が放射する青色光Ｂが前記シール材３０を透過させた後、前記青色光Ｂは続けて前記第三表面領域５２１に進入して偏向青色光線Ｌを発生させ、前記青色光線Ｌは前記第一表面領域５１１の予定発光範囲Ｒに集光され、前記青色光線Ｌが前記第一表面領域５１１を透過し広角θで射光される。
【００１８】
図６、図７及び図８に示す発光装置９０は、上述の広角型発光ダイオード６０、表面が複数の広角型発光ダイオード６０に電気的に接続され、前記広角型発光ダイオード６０間の距離は１．５ｃｍ以上である回路基板７０、及び半筒体を呈すると共に薄い内層の黄色蛍光層８１並びに厚い外層の混光層８２で構成され、且つ前記広角型発光ダイオード６０を覆うと共に前記回路基板７０に結合されるＬＥＤストリップ８０を備える。これにより、前記回路基板７０が通電された後、前記広角型発光ダイオード６０間は交差し重畳する青色光線Ｌが前記ＬＥＤストリップ８０へ放射され、前記青色光線Ｌは前記ＬＥＤストリップ８０の黄色蛍光層８１ないし混光層８２を励起させて混光層８２に行って、均一に発光される白光Ｗに転換される。本実施形態では、前記広角型発光ダイオード６０には青色光発光ダイオードに加えてイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ｙｔｔｒｉｕｍ  ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  ｇａｒｎｅｔ：ＹＡＧ）黄色蛍光粉が採用され、青色光を利用して黄色蛍光粉を励起させ白光を発生させるが、但しこれに限定されない。
【００１９】
上述の通り、前記広角発光ダイオード６０は発光ダイオードの発光角度を増加させ、光効率が１５％向上した発光ダイオードにより、且つ前記階段状の凹型溝及び前記レンズ５０の第二光学系により相互作用を生む。例えば、前記青色発光ダイオードチップ２０が放射する青色光Ｂは前記凹型溝により上向きに集中し、前記青色光線Ｌの強度が強化され、第二光学系設計を利用し更に均一な青色光線Ｌを発生させ、前記青色光線Ｌ、前記黄色蛍光層８１、及び混光層８２の構造によりさらに高効率な白光に転換させる。このほか、二次実装構造を用い発光ダイオードのカップ１４及びシール材３０の剥離を減少させ、発光ダイオードの過酷な環境下での寿命を延ばす。よって、前記広角発光ダイオード６０、発光装置９０、及び二次実装構造により相補相乗効果が得られる。
【００２０】
以上、本考案の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００２１】
１０  台座、
１１  金属ソケット、
１２  金属放熱座、
１３  長方形ケース、
１４  カップ、
２０  青色発光ダイオードチップ、
２１  導線、
３０  シール材、
４０  シール材粘着剤、
５０  レンズ、
５１  上面、
５１１  第一表面領域、
５１２  第二表面領域、
５２  底面、
５２１  第三表面領域、
６０  広角型発光ダイオード、
７０  回路基板、
８０  ＬＥＤストリップ、
８１  黄色蛍光層、
８２  混光層、
９０  発光装置、
Ｂ  青色光、
Ｌ  青色光線、
Ｒ  予定発光範囲、
Ｗ  白光、
θ  広角。
【図１】
0003193946.tif 000003
【図２】
0003193946.tif 000004
【図３】
0003193946.tif 000005
【図４】
0003193946.tif 000006
【図５】
0003193946.tif 000007
【図６】
0003193946.tif 000008
【図７】
0003193946.tif 000009
【図８】
0003193946.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月3日(2014.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
一対の金属ソケット、金属放熱座及び長方形ケースから構成され、一対の前記金属ソケットが前記金属放熱座の前後側にそれぞれ設置されており、前記長方形ケースの下半部が前記金属放熱座及び前記金属ソケットを包囲して定位し、前記長方形ケースの上半部が前記金属放熱座の周囲を包囲する開口を有する長方形のカップを形成し、前記金属放熱座及び前記金属ソケットの底縁面が露出されており、前記金属ソケットの上縁面の一部が露出されている台座と、
前記金属放熱座の上に設置されており、導線により電極が前記金属ソケットに接続されている青色発光ダイオードチップと、
前記カップ内に充填されており、前記青色発光ダイオードチップ及び前記導線を封止するシール材と、
前記シール材の表面に塗布されているシール材粘着剤と、
長方体を呈すると共に前記シール材粘着剤に結合されており、頂面に、隆起するとともに長手方向において互いに対称である二つの第一表面領域、及び、二つの前記第一表面領域の間で凹む第二表面領域が形成されており、底面に、平坦な第三表面領域が形成されており、前記シール材の屈折率より小さい屈折率を有し、前記第二表面領域の下方に前記青色発光ダイオードチップが位置するレンズとを備え、
前記青色発光ダイオードチップから放射される青色光は、前記シール材を透過した後、前記第三表面領域に進入し、偏向青色光線となり、前記第一表面領域の予定発光範囲に案内され、前記第一表面領域を透過することで広角に投射されることを特徴とする広角型発光ダイオード。
【請求項２】
前記金属放熱座は、階段状の凹型溝であり、前記青色発光ダイオードチップが載置されており、
前記青色発光ダイオードチップの側面から出射する青色光は、前記金属放熱座を経由し反射され集中することを特徴とする請求項１に記載の広角型発光ダイオード。
【請求項３】
前記凹型溝の側辺の外向きの傾斜角度は４０〜５０゜であることを特徴とする請求項２に記載の広角型発光ダイオード。
【請求項４】
前記シール材の屈折率は１．５以上であり、
前記レンズの屈折率は１．４以上であることを特徴とする請求項１に記載の広角型発光ダイオード。
【請求項５】
前記第一表面領域の隆起曲率は、前記第三表面領域の予定点を曲率の中心とし、曲率半径が１．２〜１．４ｍｍであり、
前記青色光は、前記第一表面領域を通過し、１４０〜１６０゜の角度範囲で投射されることを特徴とする請求項１に記載の広角型発光ダイオード。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の複数の広角型発光ダイオードと、
表面には複数の前記広角型発光ダイオードが電気的に接続されており、複数の前記広角型発光ダイオードの間の距離が１．５ｃｍ以上である回路基板と、
半筒体を呈し、薄い内層である黄色蛍光層、及び、厚い外層である混光層から構成されており、前記広角型発光ダイオードを覆い、前記回路基板に結合されているＬＥＤストリップと、を備え、
前記回路基板が通電された後、前記広角型発光ダイオードの間で交差し重畳する青色光線は、前記ＬＥＤストリップに照射され、前記ＬＥＤストリップの前記黄色蛍光層を透過し、前記混光層に導かれ、均一な白光に変換されることを特徴とする発光装置。