(57)【要約】      （修正有）【課題】静電気放電保護機能を有する発光ダイオード素子を提供する。【解決手段】発光ダイオード素子の支持フレーム９は、正極電極リード５と、陰極電極リード４と、を固定し、電気絶縁性材質で形成され、光を照り返す反射面に囲まれた凹部９４を備えた反射カップ９２を含む。発光ダイオードチップ１０は、凹部内に配置され、その一対の電極が正極電極リードと陰極電極リードにそれぞれ電気的に連結される。光透過性樹脂層１５は、発光ダイオードチップを覆うように凹部に満たされて形成される。グランド電極リード４１は、支持フレームに装着される。静電気放電保護素子Ｚは、陰極電極リードとグランド電極リードに、その一対の電極がそれぞれ電気的に連結される。グランド電極リードと陰極電極リードとを電気的に連結する静電気放電保護素子が備わることによって、静電気放電によって、発光ダイオード素子が損傷することを効果的に防止することができる。【選択図】図２
2009135496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極電極リードおよび陰極電極リードと、
前記正極電極リードおよび前記陰極電極リードが固定されているとともに、電気絶縁性材質で形成されており、光を反射する反射面で囲まれた凹部を備えた反射カップを含む支持フレームと、
前記凹部内に配置され、一対の電極が前記正極電極リードおよび前記陰極電極リードにそれぞれ電気的に接続された発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップを覆うように前記凹部に満たされる光透過性樹脂層と、
前記支持フレームに装着されるグランド電極リードと、
前記陰極電極リードおよび前記グランド電極リードに、一対の電極がそれぞれ電気的に接続された静電気放電保護素子と、を有することを特徴とする発光ダイオード素子。
【請求項２】
前記静電気放電保護素子は、前記反射カップの凹部の外側に位置していることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオード素子。
【請求項３】
前記グランド電極リードは、前記陰極電極リードと隣り合うように前記反射カップの凹部の外側に位置しており、
前記静電気放電保護素子は、前記グランド電極リードに取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオード素子。
【請求項４】
前記静電気放電保護素子は、前記グランド電極リードの下面に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード素子。
【請求項５】
前記グランド電極リードの一端は、前記支持フレームの下端まで延びるように形成されていることを特徴とする請求項1から４のいずれか一項に記載の発光ダイオード素子。
【請求項６】
前記静電気放電保護素子は、ツェナーダイオード(Zenerdiode)またはバリスタ(varistor)であることを特徴とする請求項1から５のいずれか一項に記載の発光ダイオード素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード素子に関するものである。より詳細には、本発明は、静電気放電保護機能を有する発光ダイオード素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード素子は、電気信号を光学信号に変換する装置であり、電気信号が加えられると発光ダイオード素子は光を発散するようになる。発光ダイオード素子は、発光ダイオードチップの種類によって青色、赤色、緑色の発光波長に相当する光を発散する。
【０００３】
発光ダイオード素子は、優れた単色性ピーク(peak)波長を有し、光効率に優れて小型化が可能という長所を有するので、発光ダイオード素子は、多様なディスプレイ装置および光源に幅広く使用されている。
【０００４】
例えば、従来の発光ダイオード素子は、電気絶縁性材質(例えば、熱可塑性プラスチック)で形成される支持フレーム(frame)を含み、この支持フレームは、光を照り返す反射面を備えた反射カップを形成している。
【０００５】
一方、陰極電極リードと、正極電極リードとが支持フレームによって固定され、発光ダイオードチップが反射カップ内に位置した状態で陰極電極リードの終端に備わるダイパッド(die pad)に付着している。
【０００６】
この時、発光ダイオードチップの陰極電極は、陰極電極リードに電気的に接続され、発光ダイオードチップの正極電極は、正極電極リードに電気的に接続される。そして、エポキシ樹脂層やシリコン樹脂層のような光透過性樹脂層が反射カップ内に形成され、光透過性樹脂層は、発光ダイオードチップが保護できるように発光ダイオードチップを覆うように形成されている。
【０００７】
発光ダイオードチップは、静電気放電によって損傷することがあり、特に、発光ダイオードチップのうち、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ系の発光ダイオードチップは、静電気に弱い酸化アルミニウム(Ａｌ２Ｏ３)基板を使うので、静電気放電による不良率が高くなってしまう問題がある。
【０００８】
従来、発光ダイオードチップを静電気放電から保護するために、発光ダイオードチップにツェナーダイオード(Zener diode)のような静電気放電保護素子を設ける技術が知られている。
【０００９】
一例として、ツェナーダイオードを反射カップ内に位置する正極電極リードの終端の上面に付着してツェナーダイオードの二つの電極を、陰極電極リードと正極電極リードにそれぞれ電気的に接続する方式が知られている。
【００１０】
また、他の一例として、バリスタ(ｖａｒｉｓｔｏｒ)を反射カップの下の位置で、接着剤で正極電極リードと陰極電極リードの下面にそれぞれ付着する方式やツェナーダイオードを反射カップの下の位置で、陰極電極リードの下面に接着剤で付着して、ツェナーダイオードの電極のうちの一つを正極電極リードにゴールドワイヤー(gold wire)で電気的に接続する方式が知られている。
【００１１】
しかし、ツェナーダイオードが反射カップ内で正極電極リードの終端の上面に付着する場合、ツェナーダイオードが発光ダイオードチップから放射された光を吸収したり、散乱させたりすることによって、放射方向に光が進むことを邪魔し、これによって、発光ダイオード素子の輝度が低下してしまう問題がある。
【００１２】
また、バリスタを正極電極リードと陰極電極リードの下面に接着剤で付着する場合、バリスタを正極および陰極電極リードに付着した後、射出工程で反射カップを備える支持フレームを形成することになるが、この工程で接着剤が溶けて流れる現象が発生してしまい、これによって、反射板形成工程の収率が落ち、その結果、製造原価の上昇が誘発される。
【００１３】
さらに、ツェナーダイオードを、陰極電極リードの下面に接着剤で付着してゴールドワイヤーに電極を形成する場合、ツェナーダイオードを陰極電極リードに付着した後、射出工程で反射カップを形成する工程で射出物が噴射される射出ゲート(ｇａｔｅ)と、ゴールドワイヤーとが同じ位置に存在するようになることによって、ゴールドワイヤーが損傷してしまうおそれがあり、これによって、反射カップ形成工程の収率が落ち、その結果、製造原価の上昇が誘発される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、前述のような問題点を解決するために創出されたものであって、本発明が解決しようとする課題は、静電気放電保護素子による輝度低下を防止し、反射カップ形成工程の収率低下が防止できる静電気放電保護機能を有する発光ダイオード素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するための本発明の一実施例である発光ダイオード素子は、正極電極リードおよび陰極電極リードと、支持フレームと、発光ダイオードチップと、光透過性樹脂層と、グランド電極リードと、静電気放電保護素子と、を有している。支持フレームは、正極電極リードおよび陰極電極リードが固定されているとともに、電気絶縁性材質で形成されており、光を反射する反射面で囲まれた凹部を備えた反射カップを有している。発光ダイオードチップは、凹部内に配置されており、この一対の電極が正極電極リードと陰極電極リードにそれぞれ電気的に接続されている。光透過性樹脂層は、発光ダイオードチップを覆うように凹部内に満たされて形成されている。グランド電極リードは、支持フレームに装着されている。静電気放電保護素子の一対の電極は、陰極電極リードおよびグランド電極リードにそれぞれ電気的に接続される。
【００１６】
静電気放電保護素子は、反射カップの凹部の外側に配置することができる。
【００１７】
グランド電極リードは、陰極電極リードと隣り合うように反射カップの凹部の外側に配置することができ、静電気放電保護素子は、グランド電極リードに取り付けることができる。
【００１８】
特に、静電気放電保護素子は、グランド電極リードの下面に取り付けることができる。
【００１９】
グランド電極リードの一端は、支持フレームの下端まで延びるように形成することができる。
【００２０】
静電気放電保護素子としては、ツェナーダイオード（Zｅｎｅｒｄｉｏｄｅ）またはバリスタ（ｖａｒｉｓｔｏｒ）を用いることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、グランド電極リードが備わっているとともに、このグランド電極リードおよび陰極電極リードを電気的に接続する静電気放電保護素子が備わっていることによって、静電気放電によって、発光ダイオード素子が損傷してしまうのを効果的に防止することができる。
【００２２】
特に、静電気放電保護素子を、発光ダイオードチップが装着される反射カップの凹部の外側に位置させることによって、静電気保護素子によって、光の進路が阻止されるのを防止できる。これによって、発光ダイオード素子の輝度が低下してしまうのを防止できたり、射出成形によって支持フレームを形成する工程で静電気保護素子を接続する電極が損傷してしまうのを防止して支持フレーム形成工程の収率を高めたりすることができる。
【００２３】
また、グランド電極リードが反射カップの凹部の外側に配置された状態において、静電気放電保護素子がグランド電極リードに装着されることによって、発光ダイオード素子の輝度低下を防止し、支持フレーム形成工程の収率を向上させるだけでなく、静電気放電保護素子を容易に装着することができる。
【００２４】
さらに、グランド電極リードが支持フレームの底まで延びることによって、発光ダイオード素子を基板などに装着する場合、グランド端子により簡単に連結することができる。
【００２５】
そして、静電気放電保護素子をグランド電極リードの下面に装着することによって、静電気放電保護素子をより安定的に装着することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳しく説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施例である発光ダイオード素子の斜視図であり、図２は、本発明の実施例である発光ダイオード素子の一部を切開した断面図であり、図３は、本発明の実施例である発光ダイオード素子の電気回路図である。
【００２８】
図１および図２に示すように、本発明の実施例である発光ダイオード素子は支持フレーム９を含み、正極電極リード５と陰極電極リード４とが支持フレーム９に固定されている。
【００２９】
支持フレーム９は、電気絶縁性材質で形成することができ、例えば、電気絶縁性を有するプラスチック材質で形成することができる。例えば、支持フレーム９は、熱可塑性のプラスチック材質で射出成形によって、形成することができる。
【００３０】
支持フレーム９の上部には、反射カップ９２が形成されている。反射カップ９２は、その中心部において下方に窪んだ凹部９４を備えており、この凹部９４を囲む反射カップ９２の内面は光を照り返す反射面９６で構成されている。
【００３１】
正極電極リード５と陰極電極リード４とは、電気伝導性材質で形成することができ、例えば、正極電極リード５と陰極電極リード４とを、電気伝導性金属で形成することができる。
【００３２】
正極電極リード５と陰極電極リード４とは、支持フレーム９に固定される。そして、図１および図２に示すように、正極電極リード５と陰極電極リード４の一部は、支持フレーム９の外部に露出するようにそれぞれ配置されており、外部電源の電力が正極電極リード５と陰極電極リード４の露出した部分を介して、発光ダイオード素子に印加される。
【００３３】
一方、図１および図２に示すように、正極電極リード５と陰極電極リード４の一端は、反射カップ９２の凹部９４にそれぞれ位置しており、正極電極リード５と陰極電極リード４とが互いに電気的に分離するように、正極電極リード５と陰極電極リード４の向き合う一端は、予め設定された距離だけ離隔した状態で配置されている。
【００３４】
つまり、図１および図２に示すように、正極電極リード５および陰極電極リード４の内側終端は、反射カップ９２の凹部９４にそれぞれ位置し、正極電極リード５および陰極電極リード４は、支持フレーム９を通過して外側に延びて、正極電極リード５および陰極電極リード４の外側終端は、支持フレーム９の外部に露出する支持フレーム９の下端まで延びている。
【００３５】
図１に示すように、発光ダイオードチップ１０は、反射カップ９２の凹部９４に配置されている。例えば、発光ダイオードチップ１０を、反射カップ９２の凹部９４に位置する正極電極リード５の終端の上面に対して、接着剤によって付着させることができる。発光ダイオードチップ１０としては、予め設定された色の光を発散する従来の任意の発光ダイオードチップを用いることができる。
【００３６】
図１および図２に示すように、発光ダイオードチップ１０の一対の電極は、電気伝導性ワイヤー１１によって、正極電極リード５と陰極電極リード４にそれぞれ電気的に接続されている。図３に示すように、発光ダイオードチップ１０の正極は、正極電極リード５に電気的に接続され、発光ダイオードチップ１０の陰極は、陰極電極リード４に電気的に接続されている。
【００３７】
光透過性樹脂層１５は、反射カップ９２の凹部９４に形成されている。つまり、光透過性樹脂層１５は、反射カップ９２の凹部９４に位置する発光ダイオードチップ１０と、電気伝導性ワイヤー１１と、を覆うように反射カップ９２の凹部９４に満たされている。
【００３８】
光透過性樹脂層１５は、光を透過させることのできる任意の材質で形成することができ、例えばエポキシ樹脂やシリコン樹脂などで形成することができる。光透過性樹脂層１５は、発光ダイオードチップ１０で発散された光が所望の方向に進むことができるようにすると共に、発光ダイオードチップ１０と、電気伝導性ワイヤー１１と、を保護する。
【００３９】
このような構造を有する発光ダイオード素子の動作を以下に簡単に説明する。
【００４０】
まず、支持フレーム９の外部に露出した正極電極リード５と陰極電極リード４に対して外部電源からの電力が印加されると、外部電源の電圧が電気伝導性ワイヤー１１を通じて発光ダイオードチップ１０に印加される。これによって、発光ダイオードチップ１０は、予め設定された色の光を発散し、発光ダイオードチップ１０で発散された光は、光透過性樹脂層１５を通過して外部に直接発散されたり、反射カップ９２の反射面９６によって反射した後に外部に発散されたりする。
【００４１】
一方、本発明の実施例である発光ダイオード素子は、グランド(ｇｒｏｕｎｄ)電極リード４１を有している。グランド電極リード４１は、電気伝導性材質で形成することができ、発光ダイオード素子が実際に装着される場合は、外部の接地端子に接続される。
【００４２】
図１および図２を参照すれば、グランド電極リード４１は、支持フレーム９の内部に取り付けられ、グランド電極リード４１の外側端は、支持フレーム９の外部に露出している。
【００４３】
図２に示すように、グランド電極リード４１は、反射カップ９２の凹部９４の外部に位置するように配置されている。グランド電極リード４１は、陰極電極リード４と隣り合って配置され、陰極電極リード４から離れるように配置される。つまり、グランド電極リード４１は、反射カップ９２の凹部９４の外側に位置した状態で支持フレーム９内に位置するように固定され、その外側端の一部は、支持フレーム９の外部に露出される。
【００４４】
そして、本発明の実施例である発光ダイオード素子は、静電気放電保護素子Ｚを有している。静電気放電保護素子Ｚとしては、ツェナーダイオード(Zｅｎｅｒ  ｄｉｏｄｅ)を用いることができる。
【００４５】
静電気放電保護素子Ｚの一対の電極は、陰極電極リード４とグランド電極リード４１にそれぞれ電気的に接続される。つまり、図３に示すように、静電気放電保護素子Ｚがツェナーダイオードである場合、ツェナーダイオードの正極は、陰極電極リード４に電気伝導性ワイヤー１３によって電気的に接続され、ツェナーダイオードの陰極は、グランド電極リード４１に電気的に接続される。
【００４６】
ここで、静電気放電保護素子Ｚは、反射カップ９２の凹部９４の外側に位置するように支持フレーム９に装着することができる。具体的には、図２に示すように、静電気放電保護素子Ｚを、反射カップ９２の凹部９４の外側に位置するグランド電極リード４１に付着することができる。
【００４７】
一方、図２に示す実施例では、静電気放電保護素子Ｚがグランド電極リード４１の上面に付着しているが、静電気放電保護素子を、グランド電極リードの下面に付着させることもできる。
【００４８】
静電気放電保護素子Ｚが、陰極電極リード４とグランド電極リード４１に電気的に接続されることによって、発光ダイオードチップ１０の両端に高い電圧がかかる場合、電流が避雷針効果などによって、静電気放電保護素子Ｚと、グランド電極リード４１と、を通じて流れるようになって発光ダイオードチップ１０に過電流が流れることを防止することができる。これによって、発光ダイオードチップ１０が静電気放電によって損傷してしまうのを防止することができる。
【００４９】
以下、図４ないし図６を参照して本発明の他の実施例である発光ダイオード素子について説明する。説明の便宜のために上述した実施例と同一の部分に対する説明は省略する。
【００５０】
図４は、本発明の他の実施例である発光ダイオード素子の一部切開断面図であり、図５は、図４の発光ダイオード素子の電気回路図である。
【００５１】
本実施例では、静電気放電保護素子７としてバリスタ(ｖａｒｉｓｔｏｒ)を用いている。
【００５２】
図４および図５に示すように、静電気放電保護素子、つまり、バリスタ７の両端は、陰極電極リード４とグランド電極リード４１にそれぞれ電気的に接続されている。バリスタ７も前述したツェナーダイオードと同様に動作して、発光ダイオードチップ１０に過電流が流れてしまうのを防止する。
【００５３】
図６は、本発明の他の実施例である発光ダイオード素子の斜視図である。
【００５４】
本実施例では、グランド電極リード４１の一端が支持フレーム９の下端まで延びている。つまり、図６に示すように、支持フレーム９の外側に露出したグランド電極リード４１が下方へ延びて支持フレーム９の底まで到達している。
【００５５】
以上で本発明の実施例を説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではなく、本発明の実施例から本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって、容易に変更されて均等なことに認められる範囲のすべての変更および修正を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施例である静電気放電保護機能を有する発光ダイオード素子の斜視図である。
【図２】図１の発光ダイオード素子の支持フレームの一部が切開された状態の斜視図である。
【図３】図１の発光ダイオード素子の電気回路図である。
【図４】本発明の他の実施例である静電気放電保護機能を有する、発光ダイオード素子の支持フレームの一部が切開された状態の斜視図である。
【図５】図４の発光ダイオード素子の電気回路図である。
【図６】本発明の他の実施例である静電気放電保護機能を有する、発光ダイオード素子の斜視図である。
【符号の説明】
【００５７】
４    陰極電極リード
５    正極電極リード
７    バリスタ
９    支持フレーム
１０  発光ダイオードチップ
１１  電気伝導性ワイヤー
１５  光透過性樹脂層
４１  グランド電極リード
９２  反射カップ
Z    ツェナーダイオード
【図１】
2009135496.tif 000003
【図２】
2009135496.tif 000004
【図３】
2009135496.tif 000005
【図４】
2009135496.tif 000006
【図５】
2009135496.tif 000007
【図６】
2009135496.tif 000008