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JP2005079244A - Light emitting diode - Google Patents

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JP2005079244A
JP2005079244A JP2003306131A JP2003306131A JP2005079244A JP 2005079244 A JP2005079244 A JP 2005079244A JP 2003306131 A JP2003306131 A JP 2003306131A JP 2003306131 A JP2003306131 A JP 2003306131A JP 2005079244 A JP2005079244 A JP 2005079244A
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JP
Japan
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lens
led
light
led element
antireflection
Prior art date
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Pending
Application number
JP2003306131A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Higuchi
政廣 樋口
Yoshiaki Maeno
良昭 前納
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Mavic Media Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Mavic Media Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd, Sanyo Mavic Media Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2003306131A priority Critical patent/JP2005079244A/en
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    • H10W74/00
    • H10W90/756

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Abstract

【構成】 LED10はLED素子12を含み、LED素子12は樹脂からなるレンズ20で覆われる。レンズ20表面に反射防止用微細構造22が形成されており、LED素子12から発せられた光は反射防止用微細構造22を通過して、外部に放射される。一方、外部からLED10へ照射された外光も反射防止用微細構造22を通過して、レンズ20内に入射される。
【効果】 反射防止用微細構造22によってレンズ20から空気層へ屈折率が連続的に変化するようにされているため、LED素子12から発せられる光および外部からLED10へ照射される光に対して反射を防止することができ、LEDの発光効率を向上させ、かつ発光と反射光とによる干渉を抑えることができる。
【選択図】 図1
[Structure] The LED 10 includes an LED element 12, and the LED element 12 is covered with a lens 20 made of resin. An antireflection microstructure 22 is formed on the surface of the lens 20, and light emitted from the LED element 12 passes through the antireflection microstructure 22 and is emitted to the outside. On the other hand, external light applied to the LED 10 from the outside also passes through the antireflection microstructure 22 and enters the lens 20.
[Effect] Since the refractive index continuously changes from the lens 20 to the air layer by the antireflection microstructure 22, the light emitted from the LED element 12 and the light emitted to the LED 10 from the outside are applied. Reflection can be prevented, the light emission efficiency of the LED can be improved, and interference due to light emission and reflected light can be suppressed.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、発光ダイオード(以下「LED」)に関し、特にたとえば、照明および液晶用光源などに使用され、LED素子を封止する樹脂レンズを備えるLEDに関する。   The present invention relates to a light emitting diode (hereinafter referred to as “LED”), and more particularly, to an LED that is used in, for example, an illumination and a liquid crystal light source and includes a resin lens that seals an LED element.

従来のLEDの一例が、特許文献1に開示されている。この特許文献1の半導体発光装置は半導体発光素子を含み、半導体発光素子はコア層、内皮層および外皮層で順番に覆われている。これら発光素子、コア層、内皮層、外皮層および空気層(外部)の屈折率を順番に小さくすることにより、外部から半導体発光装置へ照射される光を発光装置内へ取り込むと同時に、発光素子から発せられた光を外部へ放射する。さらに、外皮層の厚さを5〜15μmにすることにより、外部から入射される光の透過率を最大に設定している。
特開2000−150965号公報[H01L 33/00]
An example of a conventional LED is disclosed in Patent Document 1. The semiconductor light emitting device of Patent Document 1 includes a semiconductor light emitting element, and the semiconductor light emitting element is sequentially covered with a core layer, an endothelial layer, and an outer skin layer. By reducing the refractive indexes of the light emitting element, the core layer, the endothelial layer, the outer skin layer, and the air layer (outside) in order, the light emitted from the outside to the semiconductor light emitting device is taken into the light emitting device, and at the same time, the light emitting element The light emitted from is emitted to the outside. Furthermore, the transmittance of light incident from the outside is set to the maximum by setting the thickness of the outer skin layer to 5 to 15 μm.
JP 2000-150965 A [H01L 33/00]

特許文献1の従来技術では、半導体発光素子をコア層、内皮層および外皮層で順番に覆うため、各層に対応する3種類の材料を用意し、それぞれの層を重ねなければならないので、製造工程および生産コストが増えて、生産性に問題がある。
これら発光素子、コア層、内皮層および外皮層の屈折率を順番に小さくしているが、コア層、内皮層および外皮層は屈折率以外に光透過性など半導体発光装置の部品として別の要件も備えなければならず、コア層、内皮層および外皮層に対応する最適な材料は限られてしまう。また、各層を形成する際に層間の物理的および化学的性質により層を重ねることができない場合があり、さらに材料の選択は限定される。
In the prior art of Patent Document 1, in order to cover a semiconductor light emitting element in turn with a core layer, an endothelial layer, and an outer skin layer, three types of materials corresponding to each layer must be prepared and each layer must be stacked. In addition, the production cost increases and there is a problem in productivity.
The refractive index of these light emitting elements, core layer, endothelial layer and outer skin layer is made smaller in order, but the core layer, inner skin layer and outer skin layer have different requirements as parts of semiconductor light emitting devices such as light transmittance in addition to the refractive index. And the optimum materials corresponding to the core layer, the endothelial layer and the outer skin layer are limited. In addition, when forming each layer, the layers may not be stacked due to the physical and chemical properties between the layers, and the selection of materials is further limited.

外皮層の厚さを5〜15μmと限定しているが、層の厚さを制御すると、外皮層の生産管理が厳しくなり、半導体発光素子の歩留りが悪くなる。   Although the thickness of the outer skin layer is limited to 5 to 15 μm, when the thickness of the outer skin layer is controlled, production control of the outer skin layer becomes strict and the yield of the semiconductor light emitting device is deteriorated.

外皮層の厚さおよび屈折率を制御することにより、各界面で生じる反射光同士をそれぞれ干渉させて界面での光反射全体を弱めている。このため、特定の厚さおよび屈折率を持つ層により反射を防止できる光の波長域は狭く、波長域が広い外光および多種の半導体素子から発せられる光の波長に対応することはできない。   By controlling the thickness and refractive index of the outer skin layer, reflected light generated at each interface is caused to interfere with each other to weaken the entire light reflection at the interface. For this reason, the wavelength range of light that can be prevented from being reflected by the layer having a specific thickness and refractive index is narrow, and it is not possible to cope with the wavelength of external light having a wide wavelength range and light emitted from various semiconductor elements.

それゆえに、この発明の主たる目的は、容易に製造することができ、かつLEDのレンズ表面での反射を抑えながら、高い発光効率のLEDを提供することである。   Therefore, a main object of the present invention is to provide an LED that can be easily manufactured and has high luminous efficiency while suppressing reflection on the lens surface of the LED.

請求項1の発明は、LED素子を封止し、かつ樹脂からなるレンズを備えたLEDにおいて、レンズの表面に反射防止用微細構造を形成したことを特徴とするLEDである。   The invention of claim 1 is an LED in which an LED element is sealed and a lens made of resin is provided, and an antireflection microstructure is formed on the surface of the lens.

請求項1の発明では、たとえばLEDはLED素子を含み、LED素子は一対の端子の一方上にマウントされ、その上面は他方の端子と金線で接続される。そして、LED素子、金線および一対の端子上部は樹脂で覆われ、レンズが形成される。   In the invention of claim 1, for example, the LED includes an LED element, the LED element is mounted on one of the pair of terminals, and the upper surface thereof is connected to the other terminal by a gold wire. And an LED element, a gold wire, and a pair of terminal upper part are covered with resin, and a lens is formed.

このようなLEDを製造する場合、一方の端子上にLED素子をマウントした後、銀ペーストなどの導電材料で固定する。このLED素子と他方の端子とを金線により接続する。   When manufacturing such an LED, the LED element is mounted on one terminal and then fixed with a conductive material such as silver paste. This LED element and the other terminal are connected by a gold wire.

その後、反射防止用微細構造の型が形成されたレンズ用金型にLED素子、金線、端子の上端部を入れて、たとえばエポキシ樹脂を金型内に注入して熱硬化させる。これにより、レンズ表面に反射防止用微細構造が形成されるため、LED素子から発せられた光がレンズ表面を通過する際、レンズと空気層との界面で急激な屈折率の変化がなく、この界面で光の反射が抑制される。このため、LEDは高い発光効率を得ることができる。   Thereafter, the LED element, the gold wire, and the upper end of the terminal are placed in the lens mold on which the antireflection microstructure has been formed, and, for example, epoxy resin is injected into the mold and thermally cured. As a result, an antireflection microstructure is formed on the lens surface, so that when the light emitted from the LED element passes through the lens surface, there is no sudden refractive index change at the interface between the lens and the air layer. Light reflection is suppressed at the interface. For this reason, LED can obtain high luminous efficiency.

また、外部からLEDへ照射される際も同様に、レンズと空気層との界面で急激な屈折率の変化がないため、この界面で外光は反射せず、外光はレンズ表面を通過する。このため、LED素子から発せられた光と外光によりレンズ表面で生じる反射光とが干渉することがない。   Similarly, when the LED is irradiated from the outside, since there is no sudden refractive index change at the interface between the lens and the air layer, external light is not reflected at this interface and the external light passes through the lens surface. . For this reason, the light emitted from the LED element and the reflected light generated on the lens surface by external light do not interfere with each other.

レンズ用金型に予め反射防止用微細構造の型を形成しておけば、この金型に樹脂を注入するだけで、反射防止用微細構造とレンズとを一体成型することができる。また、この構造は多くの樹脂の材料に適応することができる。   If a mold having an antireflection microstructure is formed in advance on the lens mold, the antireflection microstructure and the lens can be integrally molded simply by injecting resin into the mold. In addition, this structure can be applied to many resin materials.

請求項2の発明は、請求項1記載の発明において、反射防止用微細構造は、LED素子を中心にレンズの頂点における法線に対するなす角が指向角の1.33〜2.8倍の角度範囲で形成されるLEDである。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the antireflection microstructure has an angle of 1.33 to 2.8 times the directivity angle with respect to the normal line at the apex of the lens centering on the LED element. LED formed in a range.

請求項2の発明では、LED素子から発せされる光は指向性を有するため、この光はLED素子の真正面であるレンズの頂点を中心に狭い範囲しか通過しない。そこで、発光素子を中心にレンズの頂点における法線に対するなす角が指向角の1.33〜2.8倍の角度範囲で反射防止用微細構造を形成するだけで、十分にLED素子から発せられる光の反射を防止することができる。   In the invention of claim 2, since the light emitted from the LED element has directivity, the light passes only through a narrow range centering on the apex of the lens that is directly in front of the LED element. Therefore, the LED element can be sufficiently emitted from the LED element only by forming the antireflection microstructure within an angle range of 1.33 to 2.8 times the directivity angle with respect to the normal line at the apex of the lens centering on the light emitting element. Light reflection can be prevented.

請求項3の発明は、請求項1または2記載の発明において、反射防止用微細構造は錐体の集合体であるLEDである。   A third aspect of the present invention is the LED according to the first or second aspect, wherein the antireflection microstructure is an aggregate of cones.

請求項3の発明では、反射防止用微細構造を錐体にすることにより、LED素子から発せられた光がレンズから外側の空気層へ放射される際、レンズから空気層へ屈折率が連続的に変化するため、広い波長域の入射光に対してレンズと空気層との界面で生じる反射を防止し、LEDの発光効率を向上させることができる。よって、この反射防止効果は発光素子から発せられる光の波長、つまり発光素子の種類を選ばない。また、外側からレンズへ照射される外光に対しても同様に、広い波長域の光反射を防止できる。   In the invention of claim 3, by forming the antireflection microstructure into a cone, when the light emitted from the LED element is emitted from the lens to the outer air layer, the refractive index is continuous from the lens to the air layer. Therefore, reflection that occurs at the interface between the lens and the air layer with respect to incident light in a wide wavelength range can be prevented, and the luminous efficiency of the LED can be improved. Therefore, this antireflection effect does not select the wavelength of light emitted from the light emitting element, that is, the type of the light emitting element. Similarly, it is possible to prevent light reflection in a wide wavelength range with respect to external light applied to the lens from the outside.

請求項4の発明は、レーザダイオード(以下「LD」)素子を覆うカバーガラスを備えるLDユニットにおいて、カバーガラスの表面に反射防止用反射防止用微細構造を形成したことを特徴とするLDユニットである。   The invention of claim 4 is an LD unit comprising a cover glass covering a laser diode (hereinafter referred to as “LD”) element, wherein an antireflection microstructure is formed on the surface of the cover glass. is there.

請求項4の発明では、カバーガラスの表面に反射防止用微細構造が形成されるため、LD素子から発せられたレーザ光はカバーガラスを通過する際、カバーガラスと空気層との間で急激な屈折率の変化がなく、この界面でレーザ光は反射しない。このため、LDユニットは高い発光効率を得ることができる。また、外側からカバーガラスへ照射される外光に対しても同様に、光反射を防止できる。   In the invention of claim 4, since the antireflection microstructure is formed on the surface of the cover glass, the laser light emitted from the LD element is abrupt between the cover glass and the air layer when passing through the cover glass. There is no change in refractive index, and laser light is not reflected at this interface. For this reason, the LD unit can obtain high luminous efficiency. Similarly, light reflection can be prevented with respect to external light irradiated on the cover glass from the outside.

この発明によれば、レンズ表面に反射防止用微細構造を形成したため、LED素子から発せられた光および外部からLEDへ照射される光はレンズと空気層との界面で反射せず、または反射が抑制されるため、LEDは高い発光効率を得ることができ、かつLEDから発せられた光と外光によりレンズ表面で生じる反射光とが干渉しない。   According to the present invention, since the antireflection microstructure is formed on the lens surface, the light emitted from the LED element and the light emitted to the LED from the outside do not reflect or reflect at the interface between the lens and the air layer. Therefore, the LED can obtain high luminous efficiency, and the light emitted from the LED does not interfere with the reflected light generated on the lens surface by external light.

反射防止用微細構造とレンズとを一体成型することができるため、LEDを容易に製造することができる。   Since the antireflection microstructure and the lens can be integrally molded, the LED can be easily manufactured.

この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。   The above object, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.

図1に示すこの発明の一実施例であるLED10はLED素子12を含み、LED素子12は第1端子14上にボンディングされ、このLED素子12の下面電極(図示せず)が第1端子14に接続される。LED素子12の上面には図示しない上面電極が形成され、この上面電極は別の第2端子16と金線18でワイヤボンディングされる。LED素子12、金線18および2本の端子14および16の上部を樹脂で覆うことによって、中実のレンズ20が形成される。   An LED 10 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes an LED element 12, and the LED element 12 is bonded onto a first terminal 14, and a lower electrode (not shown) of the LED element 12 is a first terminal 14. Connected to. An upper surface electrode (not shown) is formed on the upper surface of the LED element 12, and the upper surface electrode is wire-bonded with another second terminal 16 and a gold wire 18. A solid lens 20 is formed by covering the LED element 12, the gold wire 18 and the upper portions of the two terminals 14 and 16 with resin.

レンズ20はエポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂およびポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂など透明な樹脂から形成され、ドーム状である。レンズ20表面に反射防止用微細構造22が形成される。   The lens 20 is formed of a transparent resin such as an acrylic resin such as an epoxy resin, a polycarbonate resin, and polymethyl methacrylate, and has a dome shape. An antireflection microstructure 22 is formed on the surface of the lens 20.

反射防止用微細構造22の形成範囲Wは発光中心であるLED素子12を中心にレンズ20の頂点20aにおける法線24に対するなす角θが指向角αの1.33〜2.8倍の角度範囲であり、好適には表1に示す値である。たとえば、指向角αが20度に対して反射防止用微細構造22の形成範囲の角度θは26.6〜56度であり、その中でも最適は40〜45度である。指向角αは相対発光強度が1/2となる角度である。反射防止用微細構造22は図2に示すように、均一な四角錘の突起26が横および縦方向に連続的に配列される集合体である。突起26のピッチpは入射光の波長λおよび突起26の屈折率nとの関係において数1を満たし、その高さhはアスペクト比が1以上になるように設定される。   The formation range W of the antireflection microstructure 22 is an angle range in which the angle θ formed with respect to the normal line 24 at the apex 20a of the lens 20 around the LED element 12 that is the emission center is 1.33 to 2.8 times the directivity angle α. Preferably, the values shown in Table 1 are used. For example, the angle θ of the formation range of the antireflection fine structure 22 is 26.6 to 56 degrees with respect to the directivity angle α of 20 degrees, and the optimum is 40 to 45 degrees. The directivity angle α is an angle at which the relative light emission intensity becomes ½. As shown in FIG. 2, the antireflection microstructure 22 is an aggregate in which uniform quadrangular pyramidal projections 26 are continuously arranged in the horizontal and vertical directions. The pitch p of the projections 26 satisfies Equation 1 in relation to the wavelength λ of the incident light and the refractive index n of the projections 26, and the height h is set so that the aspect ratio is 1 or more.

Figure 2005079244
Figure 2005079244

Figure 2005079244
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たとえば、屈折率nが1.5の樹脂20で覆われるLED素子12が、最短波長λが400nmの光を発光した場合、突起26のピッチpは267nmであり、これに加工精度を考慮するとピッチpは300nm以下となり、高さhは300nm以上となる。   For example, when the LED element 12 covered with the resin 20 having a refractive index n of 1.5 emits light having a shortest wavelength λ of 400 nm, the pitch p of the protrusions 26 is 267 nm. p is 300 nm or less, and the height h is 300 nm or more.

LED10を製造する場合、まず、第1端子14のリフレクタ28底面上に、LED素子12をマウントした後、銀ペーストなどで固定する。このLED素子12と第2端子16とを金線18により接続する。次に、図3に示す金型30にLED素子12、金線18、第1端子14及び第2端子16の上端部を入れた後、エポキシ樹脂を注入して熱硬化させてレンズ20を形成する。この金型30の内面はドーム状であり、この内表面には反射防止用微細構造22をレンズ20表面上に形成するための型32(これは図2の反射防止用微細構造に対してネガの構造を有する)が設けられる。形成範囲WはLED素子12の配置される点34を中心にドーム状の頂点30aにおける法線24に対するなす角θが指向角αの1.33〜2.8倍の角度である。   When manufacturing the LED 10, first, the LED element 12 is mounted on the bottom surface of the reflector 28 of the first terminal 14, and then fixed with silver paste or the like. The LED element 12 and the second terminal 16 are connected by a gold wire 18. Next, the LED element 12, the gold wire 18, the first terminal 14 and the second terminal 16 are put into the mold 30 shown in FIG. 3, and then an epoxy resin is injected and thermally cured to form the lens 20. To do. The inner surface of the mold 30 has a dome shape, and a mold 32 for forming the antireflection microstructure 22 on the surface of the lens 20 on the inner surface (this is a negative relative to the antireflection microstructure of FIG. 2). Having the following structure). The formation range W is such that the angle θ formed with respect to the normal line 24 at the dome-shaped apex 30a around the point 34 where the LED element 12 is disposed is 1.33 to 2.8 times the directivity angle α.

このようなLED10を使用する場合、1対の端子14および16を通じてLED素子12に電力が供給されると、LED素子12の上面から光が発せられる。LED素子12から発せられた光は前方にあるレンズ20に到達し、その光はレンズ効果により集束されてLED10外部へ放射される。LED素子12から発せられた光は指向性を持つため、特にLED素子12の真正面であるレンズ20の頂点20aを中心とした狭い範囲、つまりレンズ20表面に反射防止用微細構造22が形成される範囲Wを通過する。光が反射防止用微細構造22を通過する際、空気に対する樹脂すなわちレンズ20の体積が徐々に減少するのに伴い、屈折率も連続的に変化する。このため、レンズ20と空気層との界面で光の反射が生じず、LED素子12から発せられた光は外部(空気層)へ放射される。   When such an LED 10 is used, light is emitted from the upper surface of the LED element 12 when power is supplied to the LED element 12 through a pair of terminals 14 and 16. The light emitted from the LED element 12 reaches the lens 20 located in front, and the light is focused by the lens effect and emitted to the outside of the LED 10. Since the light emitted from the LED element 12 has directivity, the antireflection microstructure 22 is formed in a narrow range around the apex 20a of the lens 20 that is directly in front of the LED element 12, that is, on the lens 20 surface. It passes through the range W. As the light passes through the antireflection microstructure 22, the refractive index continuously changes as the volume of the resin, that is, the lens 20, with respect to the air gradually decreases. For this reason, reflection of light does not occur at the interface between the lens 20 and the air layer, and the light emitted from the LED element 12 is radiated to the outside (air layer).

一方、空気層からレンズ20へ照射される外光は、空気に対するレンズ20の体積が徐々に増加するのに伴い、屈折率も連続的に変化するため、レンズ20と空気層との界面で外光の反射が生じず、空気層から照射される外光はレンズ20内へ入射される。   On the other hand, since the refractive index of the external light irradiated from the air layer to the lens 20 changes continuously as the volume of the lens 20 with respect to the air gradually increases, the external light is exposed at the interface between the lens 20 and the air layer. Light reflection does not occur, and external light irradiated from the air layer enters the lens 20.

反射防止用微細構造22に錐体を用いることにより、レンズ20表面でレンズ20から空気層へ空気に対して反射防止用微細構造22が占める体積は徐々に減少するのに伴い、屈折率が連続的に変化するため、広い波長域の光に対して反射を防止することができる。つまり、LED素子12から発せられた光がレンズから外側の空気層へ放射される場合、反対に外部からLED10のレンズ20内へ入射される場合に、レンズ20表面で光反射を防止できるため、LEDの発光効率を向上させ、かつ発光と反射光とによる干渉を抑えることができる。
このように、LED素子12から発せられた光がレンズ20の表面を通過する範囲Wに反射防止用微細構造22が形成されるため、レンズ20の屈折率が連続的に変化して、LED素子12から発せられた光はレンズ20と空気層との界面で反射しない。このため、レンズ20の表面における光損失を低減し、LED10の発光効率を向上させることができる。
たとえば、図4に示すように、反射防止膜を蒸着したガラス(蒸着AR)では反射率は波長依存性を有し、波長500nm付近では低い反射率を示すが、400nm以下および600nm以上の波長域では急激に反射率が増加している。これに対して、ガラスの表面に反射防止用微細構造22(微細AR)を設けると、全波長領域で低い反射率を示す。このため、反射防止用微細構造22を設けたガラスの表面では波長に影響されず、高い反射防止効果を得ることができる。
By using a cone for the antireflection microstructure 22, the refractive index continues as the volume occupied by the antireflection microstructure 22 with respect to the air from the lens 20 to the air layer on the surface of the lens 20 gradually decreases. Therefore, reflection can be prevented with respect to light in a wide wavelength range. That is, when light emitted from the LED element 12 is emitted from the lens to the outer air layer, on the contrary, when entering the lens 20 of the LED 10 from the outside, light reflection on the surface of the lens 20 can be prevented. The light emission efficiency of the LED can be improved, and interference caused by light emission and reflected light can be suppressed.
As described above, since the antireflection microstructure 22 is formed in the range W in which the light emitted from the LED element 12 passes through the surface of the lens 20, the refractive index of the lens 20 continuously changes, and the LED element. The light emitted from 12 is not reflected at the interface between the lens 20 and the air layer. For this reason, the light loss in the surface of the lens 20 can be reduced and the luminous efficiency of LED10 can be improved.
For example, as shown in FIG. 4, in a glass (deposition AR) on which an antireflection film is deposited, the reflectance has a wavelength dependency and shows a low reflectance near a wavelength of 500 nm, but the wavelength range of 400 nm or less and 600 nm or more. Then, the reflectance increases rapidly. On the other hand, when the antireflection microstructure 22 (fine AR) is provided on the glass surface, the reflectance is low in the entire wavelength region. For this reason, the surface of the glass provided with the antireflection microstructure 22 is not affected by the wavelength, and a high antireflection effect can be obtained.

また、空気層からLED10へ照射された外光がレンズ20表面の反射防止用微細構造22が形成される範囲Wを通過する際、レンズ20と空気層との界面で外光は反射しないため、この範囲WでLEDから発せられた光と外光によりレンズ表面で生じる反射光とが干渉しないため、LEDの点滅を見分けることができる。   Further, when the external light irradiated from the air layer to the LED 10 passes through the range W where the antireflection microstructure 22 on the surface of the lens 20 is formed, the external light is not reflected at the interface between the lens 20 and the air layer. In this range W, the light emitted from the LED and the reflected light generated on the lens surface by external light do not interfere with each other, so that the blinking of the LED can be distinguished.

反射防止用微細構造22の型が形成されるレンズ20の金型30に樹脂を注入するだけで、反射防止用微細構造22とレンズ20とを一体成型することができるため、新たな製造工程や材料を必要としなく、迅速かつ容易に発光効率を向上させたLED10を製造することができる。また、この構成は多くの樹脂の材料に適応することができるため、容易に製造することができる。   The antireflection microstructure 22 and the lens 20 can be integrally molded simply by injecting resin into the mold 30 of the lens 20 on which the mold of the antireflection microstructure 22 is formed. The LED 10 with improved luminous efficiency can be manufactured quickly and easily without the need for materials. Moreover, since this structure can be applied to many resin materials, it can be easily manufactured.

なお、反射防止用微細構造22を四角錘の突起26としたが、円錐形などを用いてもよい。   Although the antireflection microstructure 22 is a quadrangular pyramid protrusion 26, a conical shape or the like may be used.

図5に示すこの発明の他の一実施例であるLDユニット100はLD素子102を含む。LD素子102はステム104の一方面上にマウントされたヒートシンク106に接合され、キャップ108で覆われて不活性ガス雰囲気内に密封される。ステム104の他方面にリード線110が取り付けられる。キャップ108は円柱状で、円形の底面は空いており、側面の底面側の端部はステム104と結合する。キャップ108の上面の中心に上面と同心円の穴112が空いており、その裏側にカバーガラス114が設けられる。   An LD unit 100 according to another embodiment of the present invention shown in FIG. The LD element 102 is bonded to a heat sink 106 mounted on one surface of the stem 104, covered with a cap 108, and sealed in an inert gas atmosphere. A lead wire 110 is attached to the other surface of the stem 104. The cap 108 has a cylindrical shape, a circular bottom surface is vacant, and an end of the side surface on the bottom surface side is coupled to the stem 104. A hole 112 concentric with the upper surface is formed in the center of the upper surface of the cap 108, and a cover glass 114 is provided on the back side thereof.

カバーガラス114は円板であり、その両面には図2に示す反射防止用微細構造22が形成される。カバーガラス114は高い透光性を有する樹脂であり、たとえばポリカーボネート、アクリル樹脂、PET(ポリエチレンテレフタレート)、TAC(トリアセチルセルロース)などの樹脂から形成される。反射防止用微細構造22は図1に示すLED10の場合と同様であるため、説明は省略する。   The cover glass 114 is a disc, and the antireflection microstructure 22 shown in FIG. The cover glass 114 is a resin having high translucency, and is formed of a resin such as polycarbonate, acrylic resin, PET (polyethylene terephthalate), or TAC (triacetyl cellulose). The antireflection microstructure 22 is the same as that of the LED 10 shown in FIG.

このように、カバーガラス114の両面に反射防止用微細構造22を設けると、カバーガラス114の表面でLD素子102から発せられる光を反射しないため、LDユニット100の発光効率が良い。つまり、LD素子102から外部へ放射される光がカバーガラス114を通過する際、LD素子102側からカバーガラス114に向かって空気に対して反射防止用微細構造22が占める体積は徐々に増加するに伴い、屈折率も徐々に変化するため、光は急激な屈折率の変化を受けず、カバーガラス114の表面でLD素子102側へ反射しない。また、カバーガラス114内から外部に向かって空気に対して反射防止用微細構造22が占める体積は徐々に減少するに伴い、屈折率も徐々に変化するため、光はカバーガラス114内へ反射しない。このため、LD素子102から発せられた光はカバーガラス114表面で光量を損失することなく、高い発光効率を得ることができる。   As described above, when the antireflection microstructure 22 is provided on both surfaces of the cover glass 114, the light emitted from the LD element 102 is not reflected on the surface of the cover glass 114, so that the light emission efficiency of the LD unit 100 is good. That is, when light emitted from the LD element 102 to the outside passes through the cover glass 114, the volume occupied by the antireflection microstructure 22 with respect to the air gradually increases from the LD element 102 side toward the cover glass 114. Accordingly, since the refractive index also changes gradually, the light does not receive a sudden change in the refractive index and is not reflected on the surface of the cover glass 114 toward the LD element 102 side. Further, as the volume occupied by the antireflection microstructure 22 with respect to the air from the inside of the cover glass 114 toward the outside gradually decreases, the refractive index also changes gradually, so that light does not reflect into the cover glass 114. . For this reason, the light emitted from the LD element 102 can obtain high light emission efficiency without losing the amount of light on the surface of the cover glass 114.

なお、反射防止用微細構造22はカバーガラス114全体またはLD素子102から発せられる光が通る部分など一部だけに設けてもよい。   The antireflection microstructure 22 may be provided only on a part of the cover glass 114 or a part through which light emitted from the LD element 102 passes.

この発明の一実施例のLEDを示す断面図である。It is sectional drawing which shows LED of one Example of this invention. 図1実施例のLEDのレンズ表面に形成した反射防止用微細構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the microstructure for antireflection formed in the lens surface of LED of FIG. 1 Example. 図1実施例のLEDのレンズを形成する金型を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the metal mold | die which forms the lens of LED of FIG. 1 Example. ガラスの表面状態の違いにおける、光の波長に対する光反射率を示すグラフである。It is a graph which shows the light reflectivity with respect to the wavelength of light in the difference in the surface state of glass. この発明の他の実施例のLDユニットを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the LD unit of the other Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…LED
12…LED素子
20…レンズ
22…反射防止用微細構造
100…LDユニット
102…LD素子
114…カバーガラス
10 ... LED
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... LED element 20 ... Lens 22 ... Fine structure for reflection prevention 100 ... LD unit 102 ... LD element 114 ... Cover glass

Claims (4)

発光ダイオード素子を封止し、かつ樹脂からなるレンズを備えた発光ダイオードにおいて、
前記レンズの表面に反射防止用微細構造を形成したことを特徴とする、発光ダイオード。
In a light-emitting diode that seals a light-emitting diode element and includes a lens made of resin,
A light emitting diode, wherein an antireflection microstructure is formed on a surface of the lens.
前記微細構造は、前記発光ダイオード素子を中心に前記レンズの頂点における法線に対するなす角が指向角の1.33〜2.8倍の角度範囲で形成される、請求項1記載の発光ダイオード。   2. The light emitting diode according to claim 1, wherein the fine structure is formed in an angle range of 1.33 to 2.8 times a directivity angle with respect to a normal line at a vertex of the lens with the light emitting diode element as a center. 前記微細構造は錐体の集合体である、請求項1または2記載の発光ダイオード。   The light emitting diode according to claim 1, wherein the fine structure is an aggregate of cones. レーザダイオード素子を覆うカバーガラスを備えるレーザダイオードユニットにおいて、
前記カバーガラスの表面に反射防止用微細構造を形成したことを特徴とする、レーザダイオードユニット。
In the laser diode unit comprising a cover glass covering the laser diode element,
A laser diode unit, wherein an antireflection microstructure is formed on the surface of the cover glass.
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