(57)【要約】本発明は、電子エンジニアリングの分野に係り、特に、ルミネッセンスダイオード装置の分野に関し、半導体産業での応用を意図している。ルミネッセンスダイオード装置は、反射側面を有する基板の窪み部に配置された発光体の結晶と、集光レンズと、を含む。レンズは、フラットな円錐面、放物面、或いは、それらの組み合わせの面に置かれた、環状素子、線状素子、並びに、両者の組み合わせのラスター形式で作成される。母線のレンズ光軸に対する傾斜角度は、０度から±９０度までの範囲に保たれる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反射側面を有する基板窪み部に設けられた発光体の結晶と、集光レンズと、を具備し、
集光レンズは、フラットな円錐面、放物面、若しくは、円錐面と放物面の組み合わせの面に置かれた、環状素子、線状素子、若しくは、環状素子と線状素子の組み合わせのラスター構造の形に作成され、
母線のレンズの光軸に対する傾斜角度は０°から±９０°の範囲に保たれる、ルミネッセンスダイオード装置。
【請求項２】
レンズのラスター構造の各素子の直径と、この各素子から結晶までの距離との比は、０．２から５までの範囲に保たれる、請求項１記載のルミネッセンスダイオード装置。
【請求項３】
基板窪み部の深さと、結晶の厚さとの比は、２：１から４：１の範囲に収まる、請求項１記載のルミネッセンスダイオード装置。
【請求項４】
各結晶は、取り付け用台座に据え付けられ、取り付け用台座の直径は、対応した結晶の下面の対角線の寸法の１．５倍を超えないようにされている、請求項１記載のルミネッセンスダイオード装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、電子エンジニアリグの分野、すなわち、共通基板上に作成された数個の素子を含む半導体装置に係り、特に、ルミネッセンスダイオードに関する。本発明は、電力工学、鉄道輸送、鉄の金属学、化学工業、重工業及びその他の工業で使用されるルミネッセンスダイオードの開発及び製造の際に半導体産業で適用される。
【０００２】
ルミネッセンスダイオードは、種々の装置の動作モードの通知、任意のフォーマットの公共利用のフルカラースクリーン、情報パネル、トラベリイングライン、信号機、自動車のブレーキの補助信号のような情報源の製造などの際に広く使用されている。
【０００３】
白熱ランプの代わりにルミネッセンスダイオードを使用することにより、機器の信頼性が著しく高まり、消費電力が減少する。これに伴って、殆どの場合に、ルミネッセンスダイオードは、光フローの色及び形状の広い範囲、発光スポットのサイズ及び均等性の可変性、並びに、放射パワー（発光強度）の可変性が要求される。
【０００４】
ルミネッセンスダイオードの最も重要なパラメータは、順方向電流の強度と、発光体の結晶が組み込まれるホルダーの熱抵抗値とに殆ど依存する放射パワーである。
【０００５】
技術的に重要な点を考慮するならば、本発明が提案するルミネッセンスダイオード装置に最も近い装置は、反射側面を有する基板の窪み部に配置された発光体の結晶と、集光レンズと、を含む装置である（国際特許出願ＰＣＴ／ＲＵ９７／０００７０、国際公開ＷＯ９８／４２０３１、１９９８年９月２４日発行）。この装置の欠点は、放射方向性の集中と、低光強度とが不足していることである。
【０００６】
提案された本発明による技術的効果は、可視角度と、放射方向性の空間配置を変化させ得ることによって、ルミネッセンスダイオードの放射パワー（発光強度）が増加することである。
【０００７】
上述の課題は、ルミネッセンスダイオードが、光反射側面を有する基板の窪み部に置かれた発光体の結晶と、集光レンズと、を含むことによって解決される。レンズは、フラットな円錐面、放物面、或いは、それらの組み合わせの面に置かれた、環状素子、線状素子、並びに、両者の組み合わせのラスター構造の形式で作成される。母線のレンズ光軸に対する傾斜角度は、０度から±９０度までの範囲に保たれる。レンズラスター構造の各素子の直径と、この素子から結晶までの距離との比は、０．２から５までの範囲に制限される。基板窪み部の深さと、結晶の厚さとの比は、２：１乃至４：１である。各結晶は取り付け用台座に置かれ、その台座の直径は、対応した結晶の下面の対角線の寸法の１．５倍を超えない。
【０００８】
ルミネッセンスダイオード装置は、反射側面４を有する基板３の窪み部２に取り付けられた発光体の結晶１を含む。この装置は、ラスター構造に作成された集光レンズ５を更に含む。ラスター構造は、フラットな円錐面、放物面、又は、それらの組み合わせの面にプロットされた、環状素子、線状素子、或いは、環状素子と線状素子の組み合わせによって構成される。母線のレンズ光軸に対する傾斜角度は、０°から±９０°の範囲に保たれる。
【０００９】
レンズラスター構造５の各素子の直径と、この素子から結晶１までの距離との比は、０．２から５までの範囲に保たれる。
【００１０】
基板３の窪み部２の深さと、結晶１の厚さとの比は、２：１から４：１である。各結晶は取り付け用台座に置かれ、その台座の直径は、対応した結晶の下面の対角線の寸法の１．５倍を超えない。
【００１１】
次に、ルミネッセンスダイオード装置の動作を説明する。
【００１２】
発光体の結晶１に順方向電流が流れることを保証する電圧が接続口に供給されるとき、結晶１は発光し始める。発光体の結晶１の上面からの放射、及び、窪み部２の円錐台面４によって反射された結晶の側面からの放射は、ポリマー・シーリング化合物の（密封）層７に到達し、次に、要求された強度の放射を形成する集光レンズ５に当たる。
【００１３】
要求された放射方向性の配置（線図）に応じて、対応したレンズの構造が適用される。ポリマー・シーリング化合物（密封）層７と、レンズ５の円柱状ベース部８を利用することによって、放射強度損失の減少と、要求された放射方向性の線図が保証される。さらに、ポリマー・シーリング化合物（密封）層７は、発光体の結晶１を湿気の侵入から保護する。
【００１４】
発光体の結晶１用のフラットな取り付け用台座の深さは、結晶の厚さよりも大きいが，結晶の厚さの４倍を超えない。発光体の結晶１用のフラットな取り付け用台座のサイズは、結晶の下面の対角線の寸法の１．５乃至２倍を超えない。これにより、最終的に、ルミネッセンスダイオードの光軸方向の放射を完全に集め、基板の下面からの消費電力の高分散を保証できるようになる。
【００１５】
赤色、橙色、黄色、緑色、青色、及び、紺青色のルミネッセンスをもつ発光体の結晶１は、モノクロ単色のルミネッセンスダイオードに使用してもよい。
【００１６】
本発明によって作成された具体的なルミネッセンスダイオード装置の構造体は、１ミリ厚のスチール製のガラス状合金ホルダーを具備し、直径０．５５ｍｍの接続口が設けられている。反射用円錐台面は０．６ｍｍの深さを有し、基板面上の直径は２．４ｍｍであり、結晶の取り付け用台座が置かれたフラットな底面の直径は１．５ｍｍである。カバーは、Ｌｅｘａｎ（登録商標）タイプのポリカーボネートのようなプラスチックの塊に成型される。１５９−３２２型のシーリング用（ポリマー）化合物が使用される。
【００１７】
波長６３３ｎｍの赤色光、波長５２５ｎｍの緑色光、及び、波長４７０ｎｍの紺青色光を放出する結晶が発光体の結晶として使用される。この発光体の結晶を取り付け、銀を含有する絶縁性接続口への導体の接合部を被覆するため、ＴＯＫ−２タイプの電流伝導性接着剤が塗布された。
【００１８】
上述のルミネッセンスダイオード装置の構造体は、熱抵抗値が１７０℃／Ｗになり、ルミネッセンスダイオードを流れる順方向電流が、ルクス−アンペアの線形性を失うことなく、最大８０ｍＡまで増加することを保証する。これにより、カーボン温度３℃で、６０カンデラ（Ｃｄ）以上の発光強度が得られる。
【００１９】
以下では、本発明に基づいて開発されたスーパー・ブライト・フルカラー・ルミネッセンスダイオードの特性・特徴を示す。
【００２０】
この装置は、（赤色、緑色及び紺青色の）発光体結晶が、矩形ベース部及びプラスチック製カバーを有する密封プラスチック部に取り付けられている。
【００２１】
提案するルミネッセントダイオード装置の実施例は、表１及び表２に示されている。
【００２２】
表１は、ブライト半導体ルミネッセントダイオードの特性／特徴を示す。
【００２３】
【表１】
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表２は、半導体ルミネッセントダイオードの最大動作特性／特徴及びその他の特性を示す。
【００２４】
【表２】
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上記の本発明の説明及びその具体的な実施例から導かれるように、開発されたルミネッセントダイオード装置には広範な産業上利用性がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明のルミネッセンスダイオード装置の概略図である。
【図２】
本発明のルミネッセンスダイオード装置の下面図である。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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