JP2003298115A - 発光ダイオード - Google Patents

発光ダイオード

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貞人 今井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光素子を封止する樹脂体の側面側に射出さ
れる光量を増やすことによって、広角な指向性を得られ
るようにすると共に全体の輝度アップを図るようにした
発光ダイオードを提供することである。 【解決手段】 電極23a,23bが形成された基板2
2の上面に発光素子24を載置し、該発光素子24と前
記電極23a,23bとを電気的に接続すると共に、該
発光素子24を樹脂体26で封止してなる発光ダイオー
ド21において、前記樹脂体26の表層部に光散乱材7
が集中する光散乱層30を設け、樹脂体26の側面33
側での発光輝度を向上させることで広角な指向性を有す
る発光効果を得られるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、広角な指向性を備
えた発光ダイオードに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の発光ダイオードとして、例えば図
4に示すようなものが知られている(特開2000−1
24507号公報等参照)。この発光ダイオード1は、
一対の電極3a,3bが両側に形成された基板2と、こ
の基板2上に載置されボンディングワイヤ5を介して前
記電極3a,3bと接続される発光素子4と、この発光
素子4の上方を封止する樹脂体6とで構成され、さらに
樹脂体6の内部には発光輝度を高める目的で微粒状の光
散乱材7が全体に分散した構造となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の発光ダイオード1にあっては、光散乱材7が樹脂体
6の内部全体に均一に分散した構造となっていたので、
光散乱材7による散乱効果が発光素子4の発光正面側、
即ち樹脂体6の上面である発光射出面8で大きくなり発
光輝度が向上するものの、樹脂体6の側面9では光散乱
効果が小さいために広指向性を有した発光が得られな
い。そのため、上記発光ダイオード1の発光方向は狭い
範囲に限られたものとなっていた。
【0004】そこで、本発明の目的は、発光素子を封止
する樹脂体の側面側に射出される光量を増やすことによ
って、広角な指向性を得られるようにすると共に全体の
輝度アップを図るようにした発光ダイオードを提供する
ことである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、発光素子から発光した光が樹脂体を透過
する際の反射率を高め、樹脂体の側面方向へ多くの光を
散乱させたものである。即ち、本発明の請求項1に係る
発光ダイオードは、電極が形成された基板の上面に発光
素子を載置し、該発光素子と前記電極とを電気的に接続
すると共に、該発光素子を樹脂体で封止してなる発光ダ
イオードにおいて、前記樹脂体の表層部に光散乱材が集
中する光散乱層を設けたことを特徴とする。
【0006】この発明によれば、樹脂体の表層部に光散
乱材を集中させたので、発光素子から発する光が樹脂体
を透過する際には光散乱材に当たる頻度が高くなると共
に樹脂体の内部に反射する率も高くなり、その分樹脂体
の側面から射出される光量が多くなる。このことから、
側面側での発光輝度が向上し、発光ダイオードの指向性
が広がるものとなる。
【0007】前記光散乱層は、二酸化ケイ素や酸化チタ
ン等からなる微粒状の光散乱材が混入された塗料を樹脂
体の表面に印刷するか、もしくは光散乱材が含有された
シート部材を樹脂体の表面に貼付するなどして形成する
ことができる。
【0008】なお、前記光散乱層は、発光素子の発光正
面である樹脂体の発光射出面に設けることによって、光
の屈折効果や反射効果を高めることができ、それによっ
て広角な指向性と高輝度が図られる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
に係る発光ダイオードの実施形態を詳細に説明する。図
1は本発明に係る発光ダイオードの全体形状を示す斜視
図、図2は前記発光ダイオードの断面図である。
【0010】図1及び図2に示されるように、この実施
形態に係る発光ダイオード21は、ガラスエポキシやB
Tレジン(Bismaleimide Triazine Resin)等からなる
基板22と、この基板22上に載置される発光素子24
と、該発光素子24を基板22上に封止する樹脂体26
と、この樹脂体26の表層部に形成される光散乱層30
とで構成されている。前記基板22には、発光素子24
との導通及びマザーボード等の外部基板に実装するため
の電極23a,23bが設けられている。発光素子24
は、一対の素子電極部29a,29b(アノード電極,
カソード電極)を備えた微小な四角形状のシリコンチッ
プであり、底部が前記基板22上に絶縁性接着剤28を
介して固定され、前記素子電極部29a,29bが基板
22上の電極23a,23bにボンディングワイヤ25
によって接続されている。また、樹脂体26は、発光素
子24を中心にして基板22上に形成された略直方体形
状の封止体であり、透明又は乳白色など透光性を備えた
エポキシ系の樹脂材を金型等に充填することによって形
成される。そして、前記発光素子24及びボンディング
ワイヤ25を封止すると共に、発光素子24から発した
光を透過する。
【0011】前記発光素子24の発光正面となる樹脂体
26の上面は平坦状の発光射出面27として構成されて
おり、この発光射出面27に光散乱層30が形成されて
いる。この光散乱層30には微粒状の光散乱材7が集中
しており、発光射出面27の全面に一定の厚みを持たせ
て形成されている。光散乱材7としては、例えば、二酸
化ケイ素(SiO)や酸化チタン(TiO)等の反
射率の高い微粒子が効果的である。微粒子の大きさは特
に限定されないが、平均粒径が1μm程度のものが反射
効果及び取扱い面で好ましい。
【0012】前記光散乱層30の形成方法として、成形
された樹脂体26の発光射出面27に予め適量の光散乱
材7が混入してある塗料を印刷し、適宜の厚さの塗装膜
を形成することによって簡易に得ることができる。光散
乱材7の混入密度を高めることで光の散乱効果は大きく
なるが、多過ぎると透過率の低下を招くので、バランス
が必要である。また、光散乱層30の厚みも特に限定さ
れないが、樹脂体26の厚みに対して1〜2割程度とな
るように印刷形成したときに散乱効果が大きくなる。塗
料材料は透明又は透光性のあるエポキシ系樹脂塗料を利
用することができる。上記印刷方法によって光散乱層3
0を形成した場合は、図1及び図2に示したように、発
光射出面27から光散乱材7が突出して全面が凸凹状と
なり、樹脂体26と外部との境界面でも大きく屈折する
ので、反射光がランダムになって発光輝度をより高める
ことができる。
【0013】次に、上記構造からなる発光ダイオード2
1の発光作用を図2に基づいて説明する。発光ダイオー
ド21は、基板22に形成された電極23a,23bに
電流を流すことによって発光素子24が励起されて光を
発する。そして、発光した光はその多くが発光素子24
と対向する樹脂体26の上面、即ち発光射出面27に向
かって透過し、さらにこの発光射出面27に印刷形成さ
れた光散乱層30で屈折され、あるいは反射される。こ
れらの屈折光や反射光は、様々な角度で樹脂体26の外
部に散乱したり、樹脂体26の内部に向かって進む。内
部に向かった反射光は、その角度によってそのまま樹脂
体26の側面33から射出されたり、あるいは基板22
の上面に再度反射してから樹脂体26の側面33から射
出されるものも多い。このように、樹脂体26の内部あ
るいは基板22の上面で乱反射が繰り返されることで側
面33から射出される光量が増え、側面33側での発光
輝度が向上する。一方、樹脂体26の発光射出面27も
散乱光の増加によって発光輝度が向上することから、発
光ダイオード21全体の指向性が拡大することになる。
【0014】図3に示した他の実施形態は、樹脂体26
の発光射出面27に光散乱材7が含有されたシート部材
32を貼付することによって、前記と同様の光散乱層3
0を形成したものである。前記シート部材32は、エポ
キシ樹脂等の透明又は透光性のある樹脂材に二酸化ケイ
素(SiO)や酸化チタン(TiO)等の微粒子を
練り込んでシート状に成形したものである。シート部材
32の厚み及び光散乱材7の含有量は適宜設定される。
成形された樹脂体26の発光射出面27に透明性のある
接着剤によって貼付することで、簡易に形成することが
できる。前述の光散乱層30と同様、光散乱材7をシー
ト上面から僅かに突出させてシート部材32全体を凸凹
状にすることで、大きな光散乱効果を得ることができ
る。
【0015】なお、前記光散乱層30の形成方法とし
て、例えば、樹脂体26を成形する際の金型の底面に前
記光散乱材7を敷き詰めておき、その上に樹脂材を充填
することで樹脂体26の成形と同時に形成することもで
きる。このようにして製造された発光ダイオードは、光
散乱層30が樹脂体26と一体になっているので、外部
からの衝撃や温度変化等によって剥がれたり、脱落する
ことがない。このため、長期間に亘って一定の発光品質
を維持することができる。
【0016】また、上記の各実施形態では、光散乱層3
0を樹脂体26の上面に位置する発光射出面27に設け
た場合を示したが、樹脂体26の側面にも前記と同様の
光散乱材7を混入させた光散乱層を設けてもよく、さら
に樹脂体26の側面側に発光射出面がある場合には側面
だけに光散乱層を設けてもよい。また、樹脂体26の形
状も直方体形状のものに限られず、樹脂体で封止される
あらゆる形状の発光ダイオードに適用可能である。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る発光
ダイオードによれば、樹脂体の表層部に光散乱材が集中
する光散乱層を設けたので、発光素子から発光する光が
樹脂体を透過する際には光散乱材に当たる頻度が高くな
ると共に樹脂体の内部に反射する率も高くなり、その分
樹脂体の側面から射出される光量が多くなる。このた
め、側面側での発光輝度が向上し、発光ダイオードの指
向性が広がるものとなった。
【0018】また、本発明では二酸化ケイ素や酸化チタ
ン等の微粒状の光散乱材を利用することで、光散乱材の
粒径や混入量を容易に調整することができ、発光ダイオ
ードの使用目的に応じた指向性や発光輝度を容易に得る
ことができる。
【0019】さらに、本発明では光散乱材が混入された
塗料の印刷や光散乱材が含有されたシート部材の貼付な
ど、簡易な手段によって光散乱層を形成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る発光ダイオードの全体形状を示す
斜視図である。
【図2】上記図1の発光ダイオードの断面図である。
【図3】樹脂体の上面に光散乱材を含有させたシート部
材を貼付して形成された発光ダイオードの断面図であ
る。
【図4】従来の発光ダイオードの断面図である。
【符号の説明】
7 光散乱材 21,31 発光ダイオード 22 基板 23a,23b 電極 24 発光素子 26 樹脂体 27 発光射出面 30 光散乱層 32 シート部材 33 側面

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極が形成された基板の上面に発光素子
    を載置し、該発光素子と前記電極とを電気的に接続する
    と共に、該発光素子を樹脂体で封止してなる発光ダイオ
    ードにおいて、 前記樹脂体の表層部に光散乱材が集中する光散乱層を設
    けたことを特徴とする発光ダイオード。
  2. 【請求項2】 前記光散乱層が、光散乱材が混入された
    塗料を樹脂体の表面に印刷して形成した塗装膜である請
    求項1記載の発光ダイオード。
  3. 【請求項3】 前記光散乱層が、樹脂体の表面に貼付さ
    れた光散乱材を含有するシート部材である請求項1記載
    の発光ダイオード。
  4. 【請求項4】 前記光散乱層が、前記発光素子と対向す
    る樹脂体の発光射出面に設けられた請求項1乃至3のい
    ずれかに記載の発光ダイオード。
  5. 【請求項5】 前記光散乱材は、微粒状の二酸化ケイ素
    及び酸化チタンのいずれかで構成されている請求項1乃
    至3のいずれかに記載の発光ダイオード。
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