发光二极管、LED灯及灯具制造技术

该ＬＥＤ灯具备发光二极管；和设置在该发光二极管周围的反射镜，该发光二极管具有：安装在电源提供部件上的发光元件；密封该发光元件的由透光性材料构成的密封部件；反射面，相对所述发光元件的发光面侧，向与所述发光元件的中心轴正交或与中心轴形成大的角度的方向反射所述发光元件发出的光；侧面辐射面，该侧面辐射面从侧面向与所述发光元件的中心轴正交或与中心轴形成大的角度的方向辐射由所述反射面反射的光。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种搭载发光元件(下面也称为LED芯片)的封装树脂(下面也称为发光二极管或LED)、将该发光二极管用作光源的LED灯(下面也称为发光器)、及使用这种LED灯并适用于汽车的尾灯或刹车灯等的灯具。
技术介绍
随着发光元件的高亮度化，在汽车的尾灯等中多使用将LED作为光源的LED灯。LED的光谱清晰(sharp)，识别性好。另外，因为响应速度快，所以向后续车的信号传递速度快，在高速行驶中，对缩短静止距离有显著效果。并且，因为LED本身为单色光源，所以不必象白炽灯泡那样滤去必要色以外的光，作为单色光源，效率高，节能。图103中示出这种LED灯的一例。如图103所示，该LED灯1000将由透明环氧树脂1050把发光元件1020密封成凸透镜形的透镜型LED1010用作光源。透镜型LED1010在一对导线1030a、1030b中的导线1030a上安装发光元件1020，并用引线1040接合发光元件1020与导线1030b，用透明环氧树脂1050把整体密封成凸透镜形。另外，由旋转抛物面形的反射镜1060覆盖透镜型LED1010的周围，在上方中央部形成菲涅尔透镜1070。在以上结构中，从透镜型LED1010辐射出的光被反射镜1060反射，或被菲涅尔透镜1070聚光，全部向上方大致平行地射出。之后，由设置在树脂透镜1090下面的凹凸界面扩散后透过树脂透镜1090的光作为车载用后灯标准的具有约20度扩散度的辐射光被辐射到外部。另一方面，在要进一步提高发光元件输出的今天，需要由少的发光元件来覆盖所定面积的发光区域。这是为了减少零件数量，并削减零件安装的工时。但是，在上述LED灯1000中，若用1个发光元件覆盖较大面积，则形状以相似形变大，面积方向上变大，同时，厚度方向上也变厚。另外，若勉强变薄，则降低美观。因此，存在不能成为作为LED特长的薄型光源的问题。并且，因为不能控制从发光元件1020至反射镜1060或菲涅尔透镜1070的光，不能辐射到外部，所以在外部辐射效率上也有问题。作为解决该课题的手段，例如有特开2001～93312号公报中公开的LED灯。图104表示该公报中公开的LED灯，(a)是以光源为中心的纵向截面图，(b)是表示LED灯的结构的局部立体图。在该LED灯中，具备光源1100；具有抛物线反射面1110a的第1反射面1110，其配置在与光源1100对向的中心轴上的位置上，反射从光源1100辐射的光，作为与光源1100的中心轴X大致正交的Y方向的光；和具备多个小反射面1120a的第2反射面1120，其以第1反射面1110为中心，配置在其周围，反射由第1反射面1110反射的光，变为中心轴X方向的光。在这种构成中，从光源1100辐射的光由第1反射面1110的抛物线反射面1110a反射到Y方向，该反射光由第2反射面1120的小反射面1120a反射到中心轴X方向上，从而可以在所定面积辐射具有所定辐射角度的车辆用信号光。但是，在该LED灯中，因为将第1反射面1110配置在光源1100的正上方，所以从光源1100直接射出的光被第1反射面1110妨碍而不会沿垂直方向照射，因此存在中心产生暗部的问题。另一方面，作为解决这种问题的手段，例如有国际公开第99/09349号公开的LED灯。图105表示该公报中记载的LED灯，(a)表示以光源为中心的纵向截面图，(b)表示(a)的K～K部的截面图。在该LED灯中，具有光源1620，其将发光元件1600作为发光源，配有圆顶部1610和基座部1610A；透镜要素1740，其由入射面1630、第1反射区域1640、第1反射面1640A、直接传导区域1650、第2反射区域1660、照射面1670、边缘1680和1690、接线柱1720和1730构成；和将枕式(pillow)透镜1750A形成阵列状的光学要素1750，在透镜要素1740的第2反射区域1660中，在第1反射区域1640的周围360度内形成抽取面1660A和逐级下降部(step downs)1660B的组。另外，如(b)所示，光源1620通过使基座部1610A的凹部1620A和1620B与透镜要素1740的接线柱1720和1730结合，将圆顶部1610定位在第1反射区域1640的中心。在这种构成中，若从光源1620辐射光，则得到在第1反射面1640A中沿与光源1620的中心轴方向正交的方向反射、另外在抽取面1660A中向中心轴方向反射后从照射面1670射出的光A；和从光源1620透过直接传导区域1650后沿中心轴方向辐射的光B，向光学要素1750入射照射范围扩大后的光。但是，根据上述公报记载的LED灯，因为具有使来自光源1620的辐射光聚光到中心轴上的圆顶部1610，所以存在厚度变大的问题。另外，因为难以使透镜要素1740的中心轴与光源1620的中心轴完全一致来组装，所以容易引起错位，容易导致全部方向的亮度不均匀。即，因为单独形成并定位光源1620与透镜要素1740，所以若光源1620的中心轴对透镜要素1740的第1反射区域1640的位置精度低，则由第1反射区域1640反射到全反射方向的反射光的光量变得不均匀，在LED灯的表面中产生明暗(亮度差)。尤其是在向上方辐射光源1620的射出光的大部分的聚光度高的光学系统的情况下，光源1620自身的配光差异、或相对上述透镜要素1740与光源1620的中心轴向垂直方向错位引起的光学特性的差异造成的亮度差变得明显。即，在上述LED灯中，因为来自发光元件1600的发光由圆顶部1610聚光后辐射，所以即使发光元件1600的中心轴与圆顶部1610的中心轴仅稍稍错位，都会在从圆顶部1610聚光辐射的光的配光中产生大的差异。这样，在光源1620的结构本身存在易产生配光特性差异的课题，并且如上所述，由于作为个体的透镜要素1740的安装时的错位，由第1反射区域1640反射到全反射方向的反射光的光量变得不均匀的课题加重。另外，还存在不能由圆顶部1610聚光到中心轴上的侧向光的光利用率低、不能增大照射面积等问题。即，从光源1620向水平面方向(X方向)放出的光不能由第2反射区域1660反射，另外，在第1反射区域1640和第2反射区域1660任一中都未被反射的光未被辐射到Z方向，所以存在光效率差的课题。另外，在上述LED灯中，如上所述，因为光源1620与透镜要素1740为个体，所以从光源1620辐射的光一旦通过空气层后，则入射到透镜要素1740的入射面1630，所以在中途的空气层或界面产生光损耗，光源1620与透镜要素1740的界面上有污垢，进一步导致光的损耗。并且，因为是个体，所以在产生物理冲击的情况下，易引起错位，不能成立使发光元件与反射镜接近的光学系统。另外，还存在零件个数或组装工序数增加、或组装精度差异变大等问题。另外，上述多个问题也直接存在于特开2001～93312号公报中公开的LED灯中。因此，即使使用多个这种LED灯来制作例如构成汽车的刹车灯一体型尾灯的灯具，也由于上述问题而不能产生光源本来的亮度，作为整体变暗，美观的自由度缺乏。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种全部方向的亮度均匀、得到高的外部辐射效率的发光二极管、LED灯及能有利利用从光源辐射的光的高亮度灯具，解决上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管，其特征在于，具有：安装在电源提供部件上的发光元件；密封该发光元件的由透光性材料构成的密封部件；反射面，其相对向于所述发光元件的发光面侧，向与所述发光元件的中心轴正交或与中心轴形成大的角度的方向反射所述发光元件发出的光；和侧面辐射面，该侧面辐射面从侧面向与所述发光元件的中心轴正交或与中心轴形成大的角度的方向辐射由所述反射面反射的光。

【技术特征摘要】
JP 2001-11-16 351743/2001;JP 2001-11-21 355826/2001.一种发光二极管，其特征在于，具有安装在电源提供部件上的发光元件；密封该发光元件的由透光性材料构成的密封部件；反射面，其相对向于所述发光元件的发光面侧，向与所述发光元件的中心轴正交或与中心轴形成大的角度的方向反射所述发光元件发出的光；和侧面辐射面，该侧面辐射面从侧面向与所述发光元件的中心轴正交或与中心轴形成大的角度的方向辐射由所述反射面反射的光。2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于在所述反射面的中央部具有中央辐射面，向与所述发光元件的中心轴大致平行的方向辐射所述发光元件发出的光。3.根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于所述中央辐射面形成于从所述发光元件的发光面沿所述发光元件的中心轴方向的0.3mm～1.0mm的范围内。4.根据权利要求2所述的发光二极管，其特征在于所述中央辐射面比所述发光元件的发光面积小。5.一种发光二极管，其特征在于，具有安装在电源提供部件上的发光元件；和密封所述发光元件的由透光性材料构成的密封部件，所述密封部件具有反射面，向与所述发光元件的中心轴正交或与中心轴形成大的角度的方向反射从所述发光元件辐射出的光；和从侧面辐射由所述反射面反射的光的侧面辐射面，所述反射面与所述发光元件的最短距离不到所述反射面半径R的1/2，并相对于所述发光元件形成邻近光学系统。6.一种发光二极管，其特征在于，具有安装在电源提供部件上的发光元件；和密封所述发光元件的由透光性材料构成的密封部件，所述密封部件具有反射面，向与所述发光元件的中心轴正交或与中心轴形成大的角度的方向反射从所述发光元件辐射出的光；和从侧面辐射由所述反射面反射的光的侧面辐射面，所述反射面具有半径R比从所述发光元件的发光面到所述反射面的所述发光元件中心轴方向的高度H大的尺寸，并相对于所述发光元件形成邻近光学系统。7.根据权利要求5或6所述的发光二极管，其特征在于当射出光相对所述发光元件的所述中心轴方向的射出角度的辐射强度I(θ)用I(θ)＝k·cosθ+(1～l)·sinθ(k为由所述发光元件对应于所述射出角度θ的辐射强度确定的常数)表示时，k≤0.8。8.根据权利要求5或6所述的发光二极管，其特征在于所述发光元件具有相对发光的光示出光透过性的透光性基板。9.根据权利要求5或6所述的发光二极管，其特征在于所述密封部件包含覆盖所述发光元件的光扩散材料。10.根据权利要求9所述的发光二极管，其特征在于所述光扩散材料是荧光体。11.一种发光二极管，由透光性材料的密封部件密封安装在电源提供部件上的发光元件，并由所述密封部件形成接受辐射光并反射到所述发光元件的发光面的反射面；和辐射来自所述反射面的反射光与来自所述发光元件的直接光的侧面辐射面，其特征在于所述反射面，相对所述发光元件具有2π{1～cosθc(θc所述透光性材料的临界角)}以上的立体角，所述侧面辐射面，形成为由所述反射面反射的反射光的入射角和从所述发光元件辐射的直接光的入射角具有比所述θc小的角度，入射从所述发光元件发出的光后，辐射到外部。12.根据权利要求11所述的发光二极管，其特征在于所述反射面是在由与所述发光元件的中心轴(Z轴)正交的X轴形成的平面中使Z＝f(X)的一部分线段绕所述发光元件的中心轴旋转的形状，所述Z＝f(X)为{d2f(X)/dX2}＜0。13.根据权利要求1、5、6、11的任一项中所述的发光二极管，其特征在于所述反射面形成使所述发光元件或将其周围设为焦点的椭圆、抛物线、双曲线任一的一部分绕所述发光元件的中心轴旋转的形状。14.根据权利要求1、5、6、11的任一项中所述的发光二极管，其特征在于所述侧面辐射面具有向所述发光元件侧倾斜的梯度。15.根据权利要求1、5、6、11的任一项中所述的发光二极管，其特征在于所述侧面辐射面形成以所述发光元件为中心的球面的一部分。16.一种发光二极管，其特征在于具备发光的发光元件；安装所述发光元件并向该元件供电的导线框；和密封所述发光元件和所述导线框的光透过性树脂，其中，所述导线框形成从所述发光元件的安装部分的附近向安装面下方弯曲后向所述光透过性树脂外部突出的形状，使由所述光透过性树脂密封的部分尽可能少。17.一种发光二极管，其特征在于具备发光的发光元件；安装所述发光元件并向该元件供电的导线框；和密封所述发光元件和所述导线框的光透过性树脂，其中，所述导线框由所述光透过性树脂密封的部分，具有向宽范围传导并分散所述发光元件的热的面积。18.根据权利要求16或17所述的发光二极管，其特征在于所述导线框由导热系数高的材料形成。19.根据权利要求18所述的发光二极管，其特征在于所述导线框由导热系数在300W/m·k以上的导电性材料形成。20.一种发光二极管，其特征在于具备发光的发光元件；安装所述发光元件并向该元件供电的导线框；和密封所述发光元件和所述导线框的光透过性树脂，其中，所述光透过性树脂，由密封所述发光元件和所述导线框的一部分的第1光透过性树脂、和抵接并包围该第1光透过性树脂的侧面的第2光透过性树脂形成。21.一种发光二极管，其特征在于，具备发光部，该发光部具有将从由光透过性材料埋设的发光元件辐射的光至少向2维平面方向反射光的2维方向反射面；和反射器部，在所述发光部的至少2维方向周围，具有光学结合、延长所述2维方向反射面所形成的反射面。22.根据权利要求21所述的发光二极管，其特征在于所述反射器部的厚度形成得薄，还向所述2维方向反射从所述发光部辐射的光中到达与所述反射面相对向的面的光。23.根据权利要求21所述的发光二极管，其特征在于所述反射器部具有与所述反射面相对向、并将由所述2维方向反射面和反射面向所述2维方向反射的光向与所述2维方向大致垂直的方向反射的阶梯状反射面。24.根据权利要求21所述的发光二极管，其特征在于所述发光部的2维方向反射面形成以发光元件或发光元件周围为焦点、并使椭圆、抛物线、双曲线或它们的近似曲线的任一部分绕通过所述发光元件的发光面中心的垂直轴旋转的形状。25.一种发光二极管，其特征在于，具备光源部，其为相对埋设的发光元件的发光面的部分向外侧突出的圆锥形；和反射部，其具有结合在所述圆锥形部分上、并将从所述光源部辐射的光至少向2维平面方向反射光的2维方向反射面。26.一种在发光二极管周围配备反射镜的LED灯，其特征在于，所述发光二极管具有安装在电源提供部件上的发光元件；密封该发光元件的由透光性材料构成的密封部件；反射面，其相对向于所述发光元件的发光面侧，向与所述发光元件的中心轴正交或与中心轴形成大的角度的方向反射所述发光元件发出的光；和侧面辐射面，该侧面辐射面从侧面向与所述发光元件的中心轴正交或与中心轴形成大的角度的方向辐射由所述反射面反射的光。27.根据权利要求26所述的LED灯，其特征在于在所述反射面的中央部具有中央辐射面，向与所述发光元件的中心轴大致平行的方向辐射所述发光元件发出的光。28.一种LED灯，其特征在于，具有发光二极管和反射镜，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：末广好伸，三泽明弘，高桥利典，太田久敏，太田光一，冈野纯子，
申请(专利权)人：丰田合成株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]