(57)【要約】【課題】電流制限抵抗を備えた砲弾型の発光ダイオードにおいて、発光ダイオード素子の点灯と非点灯の繰り返しによる電流制限抵抗の発熱と冷却の繰り返し或いは実装時にリード線に加わる外的応力が、電気的特性及び光学的特性に悪影響を及ぼすことのない発光ダイオードを提供することにある。【解決手段】発光ダイオード素子４を透光性を有する封止樹脂６で樹脂封止し、封止樹脂６から一対の抵抗接続用リード線と外部電源から電力を受電する受電用リード線を導出した。そして、抵抗接続用リード線に電流制限抵抗７を接続することにより発光ダイオード素子４と電流制限抵抗７との直列接続回路が形成され、受電用リード線から電力を受電することにより発光ダイオード素子４と電流制限抵抗７との直列接続回路に電力が給電される。【選択図】図１
2013165165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード素子と、
前記発光ダイオード素子を樹脂封止する透光性を有する封止樹脂と、
前記封止樹脂から該封止樹脂外に導出された一対の抵抗接続用リード線と、
前記封止樹脂外で前記一対の抵抗接続用リード線に接続されて前記ＬＥＤ素子に直列接続されてなる電流制限抵抗と、
前記封止樹脂から該封止樹脂外に導出されて外部電源から電力を受電して前記発光ダイオード素子と前記電流制限抵抗との直列接続回路に給電する受電用リード線と、
を備えたことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
発光ダイオード素子と、
前記発光ダイオード素子に並列に接続されたツェナーダイオードと、
前記発光ダイオード素子及び前記ツェナーダイオードを樹脂封止する透光性を有する封止樹脂と、
前記封止樹脂から該封止樹脂外に導出された一対の抵抗接続用リード線と、
前記封止樹脂外で前記一対の抵抗接続用リード線に接続されて前記ＬＥＤ素子と前記ツェナーダイオードとの並列回路に直列接続されてなる電流制限抵抗と、
前記封止樹脂から該封止樹脂外に導出されて外部電源から電力を受電して、前記発光ダイオード素子と前記ツェナーダイオードとの並列回路と前記電流制限抵抗との直列接続回路に給電する受電用リード線と、
を備えたことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項３】
発光ダイオード素子と、
前記発光ダイオード素子を樹脂封止する透光性を有する封止樹脂と、
前記封止樹脂から該封止樹脂外に導出された３本の回路素子接続用リード線と、
前記封止樹脂外で前記回路素子接続用リード線の１本を共通とする夫々２本の回路素子接続用リード線に接続されたツェナーダイオード及び電流制限抵抗と、
前記封止樹脂から該封止樹脂外に導出されて外部電源から電力を受電して、前記発光ダイオード素子と前記ツェナーダイオードとの並列回路と前記電流制限抵抗との直列接続回路に給電する受電用リード線と、
を備えたことを特徴とする発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードに関するものであり、詳しくは、電流制限抵抗等の発熱体の回路素子を備えた砲弾型の発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の発光ダイオードの従来例としては、図９に示すように、並設された一対のリード線６０、６１のうち一方のリード線６０の端部に、ＬＥＤチップ６２と、ツェナーダイオードと抵抗素子とが直列接続されてなる半導体素子６３とが接合されている。
【０００３】
ＬＥＤチップ６２のカソード電極６５はワイヤ６４を介して他方のリード線６１の端部に電気的に接続され、ＬＥＤチップ６２のカソード電極６６はワイヤ６４を介して半導体素子６３のツェナーダイオードのアノード電極６８に電気的に接続され、ＬＥＤチップ６２のアノード電極６７はワイヤ６４を介して半導体素子６３の、抵抗素子の一端でもあるツェナーダイオードのカソード電極６９に電気的に接続されている。
【０００４】
そして、ＬＥＤチップ６２、半導体素子６３及びワイヤ６４を含むリード線６０、６１の夫々の端部が、エポキシ樹脂等の透光性合成樹脂からなる封止部材７０により樹脂封止された構造を有している（特許文献１参照。）。
【０００５】
また、他の従来例としては、図１０に示すように、第１のリード８０、第２のリード８１及び第３のリード８２の３本のリードが並設され、第１のリード８０の端部にＬＥＤチップ８３がマウントされてＬＥＤチップ８３の電極がワイヤ８４を介して第２のリード８１に電気的に接続され、ＬＥＤチップ８３及びワイヤ８４を含む第１のリード８０、第２のリード８１及び第３のリード８２の夫々の端部が、透明なエポキシ樹脂からなる封止部材８５により樹脂封止されている。
【０００６】
そして、封止部材８５の外側において、第１のリード８０と第３のリード８２との間に抵抗素子８６が架設され、第１のリード８０と第２のリード８１との間にツェナーダイオード８７が架設されており、第２のリード８１のターミナル８８と第３のリード８２のターミナル８９が外部電源から電力を受電する受電電極のターミナルとなる構造を有している（特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１８２８０３号公報
【特許文献２】特開２００６−３５２０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記図９の構造を有する発光ダイオード７５は、ＬＥＤチップ６２の点灯時の通電で発熱する半導体素子（抵抗素子）６３が封止部材７０内に実装されており、半導体素子６３近傍の封止部材７０がＬＥＤチップ６２の点灯時の半導体素子（抵抗素子）６３の発熱による膨張とＬＥＤチップ６２の非点灯時の半導体素子（抵抗素子）６３の冷却による収縮を繰り返し、そのため半導体素子６３近傍のワイヤ６４に応力が加わって該ワイヤ６８が損傷したり或いは破断したりする恐れがある。
【０００９】
一方、上記図１０の構造を有する発光ダイオード９５は、発熱体の抵抗素子８６が封止部材８５の外側に実装されているが、抵抗素子８６やツェナーダイオード８７が架設された第２のリード８１及び第３のリード８２は受電電極の機能を有しており、第２のリード８１のターミナル８８と第３のリード８２のターミナル８９が回路基板やコネクタと接するピンの役目も担っている。そのため、発光ダイオード９５の実装時に第２のリード８１及び第３のリード８２に外部応力が加わる可能性があり、抵抗素子或いはツェナーダイオードの接合部に損傷や破損が生じる恐れがある。
【００１０】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、電流制限抵抗等の発熱体の回路素子を備えた砲弾型の発光ダイオードにおいて、発光ダイオード素子の点灯と非点灯の繰り返しによる電流制限抵抗の発熱と冷却の繰り返し或いは実装時にリード線に加わる外的応力が、電気的特性及び光学的特性に悪影響を及ぼすことのない発光ダイオードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、発光ダイオード素子と、前記発光ダイオード素子を樹脂封止する透光性を有する封止樹脂と、前記封止樹脂から該封止樹脂外に導出された一対の抵抗接続用リード線と、前記封止樹脂外で前記一対の抵抗接続用リード線に接続されて前記ＬＥＤ素子に直列接続されてなる電流制限抵抗と、  前記封止樹脂から該封止樹脂外に導出されて外部電源から電力を受電して前記発光ダイオード素子と前記電流制限抵抗との直列接続回路に給電する受電用リード線と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、  発光ダイオード素子と、前記発光ダイオード素子に並列に接続されたツェナーダイオードと、前記発光ダイオード素子及び前記ツェナーダイオードを樹脂封止する透光性を有する封止樹脂と、前記封止樹脂から該封止樹脂外に導出された一対の抵抗接続用リード線と、前記封止樹脂外で前記一対の抵抗接続用リード線に接続されて前記ＬＥＤ素子と前記ツェナーダイオードとの並列回路に直列接続されてなる電流制限抵抗と、前記封止樹脂から該封止樹脂外に導出されて外部電源から電力を受電して、前記発光ダイオード素子と前記ツェナーダイオードとの並列回路と前記電流制限抵抗との直列接続回路に給電する受電用リード線と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、発光ダイオード素子と、前記発光ダイオード素子を樹脂封止する透光性を有する封止樹脂と、前記封止樹脂から該封止樹脂外に導出された３本の回路素子接続用リード線と、前記封止樹脂外で前記回路素子接続用リード線の１本を共通とする夫々２本の回路素子接続用リード線に接続されたツェナーダイオード及び電流制限抵抗と、前記封止樹脂から該封止樹脂外に導出されて外部電源から電力を受電して、前記発光ダイオード素子と前記ツェナーダイオードとの並列回路と前記電流制限抵抗との直列接続回路に給電する受電用リード線と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の発光ダイオードは、発光ダイオード素子を透光性を有する封止樹脂で樹脂封止し、封止樹脂から一対の抵抗接続用リード線と外部電源から電力を受電する受電用リード線を導出した。そして、抵抗接続用リード線に電流制限抵抗を接続することにより発光ダイオード素子と電流制限抵抗との直列接続回路が形成され、受電用リード線から電力を受電することにより発光ダイオード素子と電流制限抵抗との直列接続回路に電力が給電される。
【００１５】
その結果、発熱体でもある電流制限抵抗が封止樹脂外に位置しているため発光ダイオー素子やボンディングワイヤに電流制限抵抗の発熱・冷却による悪影響が及ぼされることが少なく、電気的特性及び光学的特性に対して信頼性の高い発光ダイオードが実現できた。
【００１６】
また、受電用リード線には回路素子等のいかなるものも接続されていないため、発光ダイオードの（回路基板）実装時に受電用リード線に加わる外部応力が電流制限抵抗の接合部に加わることがなく、その接合部に損傷や破損が生じる恐れはない。この点からも、発光ダイオードを電気的な信頼性の高いものとすることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態のＬＥＤの縦断面説明図である。
【図２】ＬＥＤの回路構成を示す説明図である。
【図３】ＬＥＤの基板実装状態を示す説明図である。
【図４】回路素子接合前のＬＥＤの説明図である。
【図５】他の実施形態のＬＥＤの縦断面説明図である。
【図６】ＬＥＤの回路構成を示す説明図である。
【図７】他の実施形態のＬＥＤの縦断面説明図である。
【図８】ＬＥＤの回路構成を示す説明図である。
【図９】従来例の説明図である。
【図１０】従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図８を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００１９】
図１は本発明に係わる実施形態の発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と称する）の縦断面説明図である。
【００２０】
ＬＥＤ１０は第１のリード線１、第２のリード線２及び第３のリード線３の３本のリード線を有し、第１のリード線１は一端面１ａに擂鉢状の凹部１ｅが形成され、第２のリード線２は第１のリード線１の一端部１ｂ側に沿って該第１のリード線１の途中まで並設されると共に一端面２ａが第１のリード線１の一端面１ａと長手方向に垂直な面方向に略面一に近接しており、第３のリード線３は第１のリード線１の第２のリード線２を挟んだ反対側に位置し、他端部３ｄ側が第１のリード線１の他端部１ｄ側に沿って該第１のリード線１の途中まで並設されると共に一端部３ｂ側が第２のリード線２側に折り返し状に折曲されて該第２のリード線２の他端部２ｄ側に沿って並設され、第２のリード２の他端面２ｃと第３のリード線３の一端面３ａとが長手方向に垂直な面方向に略面一に位置している。
【００２１】
なお、第１のリード線１の一端面１ａは該第１のリード線１の長手方向に垂直な面からなり、同様に、第２のリード線２の一端面２ａ及び他端面２ｃはいずれも該第２のリード線２の長手方向に垂直な面からなり、第３のリード線３の一端面３ａは該第３のリード線３の長手方向に垂直な面からなっている。
【００２２】
第１のリード線１の凹部１ｅ内には、アノード電極及びカソード電極のいずれもが上部に形成されたＬＥＤ素子４がダイボンディングされ、アノード電極と第１のリード線１の一端面１ａとにボンディンワイヤ５をワイヤボンディングしてＬＥＤ素子４のアノード電極と第１のリード線１とを電気的に接続し、カソード電極と第２のリード線２の一端面２ａとにボンディンワイヤ５をワイヤボンディングしてＬＥＤ素子４のカソード電極と第２のリード線２とを電気的に接続している。
【００２３】
そして、ＬＥＤ素子４及び各ボンディングワイヤ５を含む、第１のリード線１の一端部１ｂ側、第２のリード線２の一端部２ｂ側及び第３のリード線３の折曲部３ｅが、例えばエポキシ樹脂等の透光性を有する封止樹脂６により樹脂封止されている。
【００２４】
これにより、封止樹脂６からは、第１のリード線１の他端部１ｄ側、第２のリード線２の他端部２ｄ側及び第３のリード線３の折曲部３ｅを除く一端部３ｂ側と他端部３ｄ側が導出されて露出している。
【００２５】
そして、封止樹脂６外に導出された、第２のリード線２の他端部２ｄと第３のリード線３の一端部３ｂとの間に、ＬＥＤ素子４に流れる電流を制御する電流制限抵抗７が接続されている。
【００２６】
このように構成されたＬＥＤ１０は図２（ＬＥＤの回路構成を示す説明図）に示すように、第１のリード線１と第３のリード線３が外部電源からの電力を受電する受電端子となり、封止樹脂６内に位置するＬＥＤ素子４と封止樹脂６外に位置する電流制限抵抗７とが第２のリード線２を中継端子とする直列接続回路を形成している。
【００２７】
直列接続回路を形成する回路素子（ＬＥＤ素子４及び電流制限抵抗７）のうちＬＥＤ素子４は、封止樹脂６で樹脂封止されて水分、塵埃及びガス等の外部環境から保護され、ボンディングワイヤ５は封止樹脂６で樹脂封止されて振動及び衝撃等の機械的応力から保護されている。一方、ＬＥＤ素子４の通電点灯時に発熱体となる電流制限抵抗７は封止樹脂６外に配設され、ＬＥＤ素子４の通電点灯時の電流制限抵抗７の発熱とＬＥＤ素子４の非点灯時の電流制限抵抗７の冷却の繰り返しが封止樹脂６に膨張・収縮などの悪影響が少ないような構成となっている。
【００２８】
その結果、ＬＥＤ素子４やボンディングワイヤ５に電流制限抵抗７の発熱・冷却による悪影響が及ぼされることが少なく、電気的特性及び光学的特性に対して信頼性の高いＬＥＤ１０を実現することができる。
【００２９】
上記ＬＥＤ１０は、例えば回路基板に実装するに際しては、図３（ＬＥＤの基板実装状態を示す説明図）のように、電極パッド２１ａ、２１ｂが形成された回路基板２０を貫通する貫通孔２２ａ、２２ｂの夫々に第１のリード線１の他端部１ｄ側及び第３のリード線３の他端部３ｄ側を挿通し、電極パッド２１ａと第１のリード線１、及び、電極パッド２１ｂと第３のリード線３の夫々をはんだ等の導電接合部材２５で接合する。
【００３０】
このとき、ＬＥＤ１０の光軸（Ｘ）方向に対する位置決めは、互いに電流制限抵抗７が接続された第２のリード線２の他端面２ｃと第３のリード線３の一端面３ａを回路基板２０の当接させることにより簡単に且つ高精度で行うことができる。
【００３１】
なお、ＬＥＤ１０は、回路基板２０に接合された第１のリード線１の他端部１ｄ側及び第３のリード線３の他端部３ｄ側は、その回路基板２０との接合部から封止樹脂６に至るまでの間は回路素子等のいかなるものも接続されていない。
【００３２】
そのため、ＬＥＤ１０の回路基板実装時に第１のリード線１及び第３のリード線３に加わる外部応力が電流制限抵抗７の接合部に加わることがなく、その接合部に損傷や破損が生じる恐れはない。この点からも、ＬＥＤ１０を電気的な信頼性の高いものとすることが可能となる。
【００３３】
なお、封止樹脂６はＬＥＤ素子４とボンディングワイヤ５の保護のためだけではなく、光出射面６ａの形状を適宜な形状（例えば、非球面形状）に設定することにより、ＬＥＤ素子４からの出射光の光路制御を担うレンズ機能を持たせることができる。これにより、ＬＥＤ１０から照射される照射光に適宜な配光特性を持たせることが可能となる。
【００３４】
ＬＥＤ１０の組み立ては、従来の砲弾型のＬＥＤの製造方法と同様の方法によって図４（回路素子接合前のＬＥＤの説明図）にあるような、ＬＥＤ素子４及び各ボンディングワイヤ５を含む、第１のリード線１の一端部１ｂ側、第２のリード線２の一端部２ｂ側及び第３のリード線３の折曲部３ｅが封止樹脂６により樹脂封止され、封止樹脂６から第１のリード線１の他端部１ｄ側、第２のリード線２の他端部２ｄ側及び第３のリード線３の折曲部３ｅを除く一端部３ｂ側と他端部３ｄ側が導出されてなる発光ダイオード（ＬＥＤ）３０を作製する。
【００３５】
その後、図１にあるように、封止樹脂６外に導出された、第２のリード線２の他端部２ｄと第３のリード線３の一端部３ｂとの間に、電流制限抵抗７が接続することにより完成する。このように、ＬＥＤ１０は従来のＬＥＤ製造装置を利用して簡単に且つ効率的に作製することができ、特別な製造コストの上昇を招くものではない。
【００３６】
特に、ＬＥＤ１０を種々の異なる電気的な駆動条件（電源電圧や駆動電流）の下で駆動（点灯）する場合、予め、電流制限抵抗７を接合する前の図４にあるようなＬＥＤ３０を多数用意しておいて、駆動条件に対応する適宜な値の電流制限抵抗７を後付けすることにより容易に対応することができる。
【００３７】
ところで、上述のＬＥＤ１０は、発熱体でもある電流制限抵抗７を、ＬＥＤ素子４及びボンディングワイヤ５を封止して保護する封止樹脂６外に配設することにより、電流制限抵抗７の熱が封止樹脂６を介してＬＥＤ素子４やボンディングワイヤ５に悪影響を及ぼすことがないような構造とした。
【００３８】
そこで、ＬＥＤ素子４の通電点灯時に発熱を生じない回路素子、例えば、過大な逆方向電圧からＬＥＤ素子４を保護するツェナーダイオード８は、封止樹脂６内に配設してもＬＥＤ素子４やボンディングワイヤ５に熱による悪影響を及ぼすことはない。
【００３９】
そこで、図５（他の実施形態のＬＥＤの縦断面説明図）にあるように、図１のＬＥＤ１０の構造を基に、封止樹脂６内に位置する第１のリード線１の一端部１ｂ側と第２のリード線２の一端部２ｂ側との間に、ツェナーダイオード８を接続することが考えられる。
【００４０】
このように構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）３５は図６（ＬＥＤの回路構成を示す説明図）に示すように、第１のリード線１と第３のリード線３が外部電源からの電力を受電する受電端子となり、封止樹脂６内に位置するＬＥＤ素子４とツェナーダイオード８とが並列に接続されると共に、ＬＥＤ素子４とツェナーダイオード８の並列回路と封止樹脂６外に位置する電流制限抵抗７とが第２のリード線２を中継端子とする直列接続回路を形成している。
【００４１】
その結果、ＬＥＤ素子４を過大な逆方向電圧から保護するツェナーダイオード８を封止樹脂６内に配設し、発熱体でもある電流制限抵抗７を封止樹脂６外に配設したことにより、電気的な信頼性の高い小型化されたＬＥＤ３５が実現する。
【００４２】
図７（他の実施形態のＬＥＤの縦断面説明図）は、封止樹脂６内にＬＥＤ素子４を配設し、封止樹脂６外に電流制限抵抗７とツェナーダイオード８を配設した発光ダイオード（ＬＥＤ）４０を示している。このＬＥＤ４０は、第２のリード線２の他端部２ｄと第３のリード線３の一端部３ｂと同様に、封止樹脂６内に位置する第１のリード線１の一端部１ｂ側から延びて封止樹脂６外に導出されて露出した延設部１ｆを備えている。
【００４３】
そして、第１のリード線１の延設部１ｆと第２のリード線２の他端部２ｄとの間にツェナーダイオード８が接続され、第２のリード線２の他端部２ｄと第３のリード線３の一端部３ｂとの間に電流制限抵抗７が接続されている。
【００４４】
このように構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）４０は図８（ＬＥＤの回路構成を示す説明図）に示すように、第１のリード線１と第３のリード線３が外部電源からの電力を受電する受電端子となり、封止樹脂６内に位置するＬＥＤ素子４と封止樹脂６外に位置するツェナーダイオード８とが並列に接続されると共に、ＬＥＤ素子４とツェナーダイオード８の並列回路と封止樹脂６外に位置する電流制限抵抗７とが第２のリード線２を中継端子とする直列接続回路を形成している。
【００４５】
ＬＥＤ４０は、ＬＥＤ素子４とツェナーダイオード８を封止樹脂６外に配設することにより図１のＬＥＤ１０と同様に、従来の砲弾型のＬＥＤの製造方法と同様の方法によってＬＥＤを製作し、その後、封止樹脂６外に導出された、第１のリード線１の延設部１ｆと第２のリード線２の他端部２ｄとの間にツェナーダイオード８を接続し、第２のリード線２の他端部２ｄと第３のリード線３の一端部３ｂとの間に電流制限抵抗７を接続することにより完成する。このように、ＬＥＤ４０は従来のＬＥＤ製造装置を利用して簡単に且つ効率的に作製することができ、特別な製造コストの上昇を招くものではない。
【００４６】
特に、ＬＥＤ４０を種々の異なる電気的な駆動条件（電源電圧や駆動電流）の下で駆動（点灯）する場合、予め、電流制限抵抗７及びツェナーダイオード８を接合する前のＬＥＤ素子４のみが実装されたＬＥＤ（図示は省略する）を多数用意しておいて、駆動条件に対応する適宜な値の電流制限抵抗７及び適宜な特性のツェナーダイオード８を後付けすることにより容易に対応することができ、簡単にＬＥＤ４０のバリエーションを増やすことができる。
【符号の説明】
【００４７】
１…  第１のリード線
１ａ…  一端面
１ｂ…  一端部
１ｃ…  他端面
１ｄ…  他端部
１ｅ…  凹部
１ｆ…  延設部
２…  第２のリード線
２ａ…  一端面
２ｂ…  一端部
２ｃ…  他端面
２ｄ…  他端部
３…  第３のリード線
３ａ…  一端面
３ｂ…  一端部
３ｃ…  他端面
３ｄ…  他端部
３ｅ…  折曲部
４…  ＬＥＤ素子
５…  ボンディングワイヤ
６…  封止樹脂
６ａ…  光出射面
７…  電流制限抵抗
８…  ツェナーダイオード
１０…  発光ダイオード（ＬＥＤ）
２０…  回路基板
２１…  電極パッド
２１ａ…  電極パッド
２１ｂ…  電極パッド
２２…  貫通孔
２２ａ…  貫通孔
２２ｂ…  貫通孔
２５…  導電接合部材
３０…  発光ダイオード（ＬＥＤ）
３５…  発光ダイオード（ＬＥＤ）
４０…  発光ダイオード（ＬＥＤ）
【図１】
2013165165.tif 000003
【図２】
2013165165.tif 000004
【図３】
2013165165.tif 000005
【図４】
2013165165.tif 000006
【図５】
2013165165.tif 000007
【図６】
2013165165.tif 000008
【図７】
2013165165.tif 000009
【図８】
2013165165.tif 000010
【図９】
2013165165.tif 000011
【図１０】
2013165165.tif 000012