(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを封止する透明樹脂の封止部と、前記封止部の周囲に形成され、散乱材が混入された樹脂レンズとを備え、前記ＬＥＤチップと樹脂レンズは前記透明樹脂により光学的に接続され、前記封止部は円柱状に形成され、前記樹脂レンズは砲弾型に形成されて円柱部分を含まないレンズ部と、前記封止部の円周の周囲を包囲する円筒部とから成り、前記レンズ部の平面状の底面が前記封止部の平面状の上面と接することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記散乱材がダイヤモンドの微粒子であることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
ＬＥＤチップとリードフレームを準備し、前記ＬＥＤチップを前記リードフレームに搭載する工程と、
前記ＬＥＤチップとリードフレームの周囲を透明樹脂で封止して円柱状の封止部を形成する工程と、
前記封止部の周囲に、透明樹脂に散乱材を混入した樹脂で、平面状の底面が前記封止部の平面状の上面と接するようにした円柱部分を含まないレンズ部と、前記封止部の円周の周囲を包囲する円筒部とから成る樹脂レンズを形成する工程と
を備えたことを特徴とする発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光度の低下を抑制した広い指向角を有する発光素子及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＥＤチップから発光された光を樹脂レンズで集光する構造の発光素子において、その指向角を広げるためには、発光するＬＥＤチップを極力樹脂レンズの底部に近づける方法が取られていた。この方法で指向角を広げた場合、概略樹脂レンズから放出される発光光度と立体角の積は一定であるために、その発光光度は極端に低下する。
【０００３】
また、発光するＬＥＤチップを樹脂レンズの底部から離すと、発光光度は向上するが、樹脂レンズの集光作用で指向角は大幅に絞られ、狭い指向角になってしまう。
【０００４】
そこで、指向角を広げる手段として、直径数μｍ以下のシリカ（二酸化珪素）の粉末を透明樹脂の中に混ぜ、この徴粉末によりＬＥＤチップから発光された光を拡散させて、指向角を広げる方法が取られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、シリカの徴粉末による光の吸収が多く、指向角は広がるが、光度は低下するという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するため、本発明はＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを封止する透明樹脂の封止部と、封止部の周囲に形成され、散乱材が混入された樹脂レンズとを備え、ＬＥＤチップと樹脂レンズは透明樹脂により光学的に接続され、封止部は円柱状に形成され、樹脂レンズは砲弾型に形成されて円柱部分を含まないレンズ部と、封止部の円周の周囲を包囲する円筒部とから成り、レンズ部の平面状の底面が封止部の平面状の上面と接するようにして、高光度で広い指向角を実現したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施形態を示す断面図で、１１は樹脂レンズ、１２は封止部、１３はＬＥＤチップ、１４は金ワイヤ、1５は陽極電極側のリードフレーム、１６は陰極電極側のリードフレームである。
【０００８】
ＬＥＤチップ１３はリードフレーム１６に搭載された後、金ワイヤ１４によりリードフレーム１５にワイヤボンディングされ、封止部１２により封止される。
【０００９】
封止部１２は例えばエポキシ樹脂等の透明樹脂で、円柱状に形成されている。
【００１０】
樹脂レンズ１１は封止部１２の周囲に、例えばエポキシ樹脂等の透明樹脂に散乱材例えばシリカやダイヤモンドの微粒子を混入した樹脂で、砲弾型に形成される。
【００１１】
ＬＥＤチップ１３と樹脂レンズ１１は封止部１２の透明樹脂で光学的に接続されているので、ＬＥＤチップ１３から発光された光は封止部１２の透明樹脂の中を減衰無しで伝播し、散乱材の入った樹脂レンズ１１に入る。
【００１２】
樹脂レンズ１１の中には散乱材が入っているため、指向角は散乱材の散乱効果で広げられる。散乱材の有無による指向角の広がりは、散乱材の濃度が２％〜６％で、散乱材無しより１０度から２０度広がることが実験で得られている。
【００１３】
なお、封止部１２の円柱状の透明樹脂の中に散乱材を入れた場合、この散乱材はＬＥＤチップ１３から発光された光の強度を減衰する作用のみで、指向角を広げる作用が全くないことも実験で得られている。
【００１４】
従って、封止部１２の透明樹脂１２は散乱材を混入させないことが光度の低下を抑制し、高光度を維持することに効果がある。
【００１５】
なお、樹脂レンズ１１中の散乱材によって、光度は多少低下するが、円柱の封止部１２では光は全く減衰しないので、従来に比して光度の低下を大巾に抑制することができる。
【００１６】
以上のように第１の実施形態によれば、ＬＥＤチップ１３の封止部１２を透明樹脂で形成し、封止部１２の周囲に形成した樹脂レンズ１１にだけ散乱材を混入するようにしたので、光度の低下を抑制しかつ指向角を広げることができる。
【００１７】
これにより、発光素子の正面方向からだけでなく、斜め方向からも集光した高光度の光を広く視認することができる。
【００１８】
図２は本発明の第２の実施形態を示す断面図で、２１は樹脂レンズ、２２は封止部、他の構成要素は第１の実施形態と同じである。
【００１９】
樹脂レンズ２１は、透明樹脂に散乱材を混入した樹脂で、封止部２２の周囲に形成されるが、砲弾型のレンズ部２１ａと封止部２２の円周の周囲を包囲する円筒部２１ｂとで構成される。
【００２０】
封止部２２はＬＥＤチップ１３を封止し、透明樹脂で円柱状に形成されるが、円柱の高さが第１の実施形態より高くなっている。
【００２１】
即ち、樹脂レンズ２１の円柱部分を含まないレンズ部２１ａの底面が、封止部２２の頂面と接するように構成されている。
【００２２】
このようにすると、指向角を広げる作用がなく、光の強度を減衰する作用だけの円柱部分をすべて透明樹脂にし、散乱材を混入した樹脂レンズ２１の部分の厚さを薄くできるので、光度の低下を最小に、指向角を広げるのに理想的な状態になる。
【００２３】
以上のように第２の実施形態によれば、樹脂レンズ２１の円柱部分を含まないレンズ部２１ａの底面が封止部２２の頂面と接するので、第１の実施形態の効果に加えて、更に光度の低下を抑制し、指向角を広げることができる。
【００２４】
図３は本発明の第３の実施形態を示す断面図で、３１は樹脂レンズ、３２は封止部、他の構成要素は第１の実施形態と同じである。
【００２５】
樹脂レンズ３１及び封止部３２が第１の実施形態と異なるのは形状だけで、他は同じである。
【００２６】
即ち、樹脂レンズ３１、封止部３２共に砲弾型に形成したもので、ＬＥＤチップ１３から樹脂レンズ３１の頂部までの距離のうち、光度の減衰がない透明樹脂の部分を大きくし、散乱材の入った樹脂レンズ３１の部分を薄くしたものである。
【００２７】
このようにすると指向角の広がりが多少減少するが、光度の低下が更に抑制されるので、高光度の必要な用途には適している。
【００２８】
以上のように第３の実施形態によれば、樹脂レンズ３１、封止部３２共に砲弾型に形成したので、指向角を広げると共に光度の低下を第１の実施形態より更に抑制することができる。
【００２９】
図４は本発明の製造方法を示す断面図で、１０，２０は型である。
【００３０】
予めＬＥＤチップ１３とリードフレーム１５，１６を準備し、ＬＥＤチップ１３をリードフレーム１６に搭載し、リードフレーム１５と金ワイヤ１４によりワイヤボンディングする。
【００３１】
（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ１３を搭載したリードフレーム１５，１６を上下反転させて型１０に収容し、透明樹脂を注入してＬＥＤチップ１３とリードフレーム１５，１６の周囲を封止して封止部１２を形成する。
【００３２】
次に型１０から封止部１２等を取り外して、（ｂ）に示すように型２０に収容し、透明樹脂に散乱材を混入した樹脂を流し込んで封止部１２の周囲に樹脂レンズ１１を形成する。その際、封止部１２と樹脂レンズ１１は自動的に一体に接着される。
【００３３】
型２０から樹脂レンズ１１等を取り外すと、第１の実施形態の発光素子が完成する。
【００３４】
第２の実施形態を製造する場合には、型１０の深さを調整すれば良く、また、第３の実施形態を製造する場合には、型２０の底部を砲弾型に形成すれば良い。
【００３５】
【発明の効果】
上記したように、本発明によれば、ＬＥＤチップの封止部を透明樹脂で形成し、樹脂レンズにのみ散乱材を混入したので、光度の低下を抑制しかつ指向角を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す断面図
【図２】本発明の第２の実施形態を示す断面図
【図３】本発明の第３の実施形態を示す断面図
【図４】本発明の製造方法を示す断面図
【符号の説明】
１１，２１，３１    樹脂レンズ
１２，２２，３２    封止部
１３                ＬＥＤチップ
１４                金ワイヤ
１５，１６          リードフレーム
２１ａ              レンズ部
２１ｂ              円筒部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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