(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１個のＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを一方の焦点とするときに他の一方となる焦点を有する二葉双曲面反射面と、前記二葉双曲面反射面の焦点と焦点を略一致させ前記ＬＥＤチップ側に向けて開口する回転放物面反射面とから成り、前記二葉双曲面反射面と回転放物面反射面との少なくとも一方には蛍光体が塗布されていることを特徴とする反射型ＬＥＤランプ。
【請求項２】
前記蛍光体は前記二葉双曲面反射面と回転放物面反射面との双方にドット状として塗布されていることを特徴とする請求項１記載の反射型ＬＥＤランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＬＥＤと称されている半導体発光素子を光源とするランプに関するものであり、詳細には、前記ＬＥＤからの光により励起される蛍光体が併用されているＬＥＤランプの構成に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のＬＥＤランプ９０の構成の例を示すものが図５であり、このＬＥＤランプ９０のＬＥＤチップ９１としては、比較的に短波長の光を放射する窒化ガリウム系あるいはシリコンカーバイト系など化合物半導体のＬＥＤチップ９１を採用し、このＬＥＤチップ９１をリードフレーム９２に導電性接着剤などによりダイボンドし配線を行った後に、蛍光体９３を混和したエポキシ樹脂などによりモールドを行いケース９４を形成するものである。
【０００３】
このように形成することで、ＬＥＤランプ９０から放射される光は、前記ＬＥＤチップ９１が有する発光色と、前記蛍光体９３が励起されて発する発光色との混合色と成る。よって、前記ＬＥＤチップ９１の発光色と、蛍光体９３の発光色とを補色の関係としておけば、ＬＥＤランプ９０から外部に放射される光の発光色を白色とすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来のＬＥＤランプ９０においては、第一にはケース９４に蛍光体９３を混和する際にエポキシ樹脂との均一な混合が難しく、不均一な分散状態となり、ケース９４の部位によりＬＥＤチップ９１からの光と蛍光体９３からの光との混合割合が異なるものとなり、いわゆる色ムラが発生し、ＬＥＤランプ９０の品質が損なわれる問題点を生じている。
【０００５】
第二には、如何に上記したエポキシ樹脂と蛍光体９３とを均一に混和したとしても、蛍光体９３はエポキシ樹脂よりも比重が大きいので、エポキシ樹脂が硬化するまでの間に蛍光体９３が沈降し、ケース９４として完成した時点では、上記と同様に色ムラを生じるものとなっている。
【０００６】
また、上記した蛍光体９３の沈降を防止するために沈降防止剤をエポキシ樹脂に添加する方法も提案されているが、この添加を行った場合にはエポキシ樹脂の接着性が極度に低下するものとなり、リードフレーム９２およびＬＥＤチップ９１から剥離して湿度の浸入を許し、ＬＥＤチップ９１が早期に劣化し、ＬＥＤランプ９０の信頼性が低下する問題点を生じるものとなる。
【０００７】
第三には、上記従来の構成のＬＥＤランプ９０においては、蛍光体９３がケース９４の全体にほヾ均一な割合として混和されているので、ケース９４は全面で発光するものとなり、しかも、蛍光体９３が励起されて発光する光が拡散光であることから、一方向に光を集中することができず、よって、光量が不足気味となる問題点も生じ、これらの点の解決が課題とされるものとなっていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来の課題を解決するための具体的な手段として、少なくとも１個のＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを一方の焦点とするときに他の一方となる焦点を有する二葉双曲面反射面と、前記二葉双曲面反射面の焦点と焦点を略一致させ前記ＬＥＤチップ側に向けて開口する回転放物面反射面とから成り、前記二葉双曲面反射面と回転放物面反射面との少なくとも一方には蛍光体が塗布されていることを特徴とする反射型ＬＥＤランプを提供することで課題を解決するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の第一実施形態であり、図中に符号１で示すものは本発明に係る反射型ＬＥＤランプであり、この反射型ＬＥＤランプ１においても、窒化ガリウム系など適宜な発光色（例えばＸ＝０．１３、Ｙ＝０．０９）を有するＬＥＤチップ２をリードフレーム３にダイボンドして光源とするものである点は従来例のものと同様である。
【００１０】
また、前記ＬＥＤチップ２およびリードフレーム３の一部がエポキシ樹脂などによるケース４で覆われるものとされている点も従来例と同様であるが、ここで本発明においては、前記ケース４に二葉双曲面反射面５と回転放物面反射面６とが設けられるものとされている。
【００１１】
図２は前記二葉双曲面反射面５の形成手順を示すものであり、先ず、ＬＥＤチップ２から適宜の距離を有する点Ｆ２を設定し、前記ＬＥＤチップ２と点Ｆ２を焦点とする双曲線ＨＰ１、ＨＰ２を想定する。そして、前記ＬＥＤチップ２と点Ｆ２とを通る線を軸Ｘとして前記双曲線ＨＰ１、ＨＰ２に回転を行わせれば二葉双曲面が得られる。
【００１２】
本発明では上記で得られる一対の二葉双曲面の内の、ＬＥＤチップ２を一方の焦点とするときに他の一方となる点Ｆ２を焦点とする二葉双曲面反射面５を採用するものである。また加えて、前記回転放物面反射面６について説明を行えば、この回転放物面反射面６は前記点Ｆ２を焦点とする放物線ＰＢを前記軸Ｘで回転させて得られるものである。
【００１３】
尚、実際の反射型ＬＥＤランプ１の製作に当たっては、ケース４は以後に説明する蛍光体７の配設などを可能とするために上記二葉双曲面反射面５と回転放物面反射面６とを境界としてケース上部４１とケース下部４２とに分割して形成されている。
【００１４】
この第一形態においては、前記二葉双曲面反射面５に蛍光体７を設けるものであり、このときに、前記二葉双曲面反射面５と回転放物面反射面６とがケース上部４１に設けられているのであれば、凹面となっている二葉双曲面反射面５の部分に印刷などで蛍光体７を膜面状に敷設する。このときに、この実施形態においては蛍光体７として、例えば励起される光が色度（Ｘ＝０．４９７  、Ｙ＝０．４９６  ）を有するＹＡＧ蛍光体などが採用されている。
【００１５】
尚、このとき同時に前記回転放物面反射面６にはアルミニウムの真空蒸着などにより鏡面６ａを形成しておく、また、この場合には前記ケース上部４１には光の放射方向を二葉双曲面反射面５側に向けたＬＥＤチップ２がリードフレーム３と共にモールドされ、前記ＬＥＤチップ２の背面側には投射レンズ４１ａが設けられている。
【００１６】
そして、上記蛍光体７と鏡面６ａが形成された後には、この蛍光体７と鏡面６ａとを覆いケース下部４２が樹脂モールドなどにより形成されて反射型ＬＥＤランプ１は完成されるものとなる。また、ケース下部４２側に二葉双曲面反射面５と回転放物面反射面６とが設けられている場合にも略同様な手順で反射型ＬＥＤランプ１は完成される。
【００１７】
ついで、上記の構成とした本発明の反射型ＬＥＤランプの作用および効果について説明する。先ずＬＥＤチップ２から放射される光はその正面方向にある二葉双曲面反射面５に大部分が達するものとなり、この二葉双曲面反射面５に塗布された蛍光体７により色度が変換される。
【００１８】
このときに前記ＬＥＤチップ２は双曲線の２つの焦点の一方の位置に置かれ、二葉双曲面反射面５は他の一方である点Ｆ２を焦点とするものであるので、二葉双曲面反射面５から反射する光は点Ｆ２から放射されるのと同じ状況となるが、前記回転放物面反射面６が点Ｆ２を焦点としているので、二葉双曲面反射面５に反射した光の内の回転放物面反射面６に到達したものは略平行光線となり投射レンズ４１ａに向かうものとなる。
【００１９】
ここで、前記ＬＥＤチップ２から放射される光の全てが色度を変換されるものとはならず、前記投射レンズ４１ａから外部に放射される際には、ＬＥＤチップ２直接の発光色の光と、蛍光体７の発光色の光とが混色されるものとなり、この混色の比率を二葉双曲面反射面５の面積の調整するなど、適宜とすることで、例えば色度（Ｘ＝０．３１、Ｙ＝０．３３）の白色光が得られるものとなる。
【００２０】
図３に示すものは、本発明の第二実施形態であり、前の第一実施形態では二葉双曲面反射面５の側に蛍光体７が塗布されていたが、この第二実施形態では前記回転放物面反射面６の側に施すものである。この場合、二葉双曲面反射面５はＬＥＤチップ２からの光に色変換を行うことなく回転放物面反射面６および投射レンズ４１ａに向けて反射させるものとなる。
【００２１】
従って、投射レンズ４１ａから外部に放射される光にはＬＥＤチップ２からの直射光の成分が増えることが期待できるので、上記したように白色光を得ようとするときに直射光の成分が不足するときには、この第二実施形態を実施すれば良いものとなる。尚、上記以外の部分における作用、効果は前の第一実施形態と同じであるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００２２】
図４に示すものは、本発明の第三実施形態であり、この第三実施形態では二葉双曲面反射面５と回転放物面反射面６の双方に蛍光体７を塗布する。このときには双方の反射面５、６の全面を覆い蛍光体７を塗布しても良いものであるが、この第三実施形態では、二葉双曲面反射面５と回転放物面反射面６との双方にドット状として塗布している。そして、蛍光体７が塗布されない部分は鏡面５ａ、６ａとされている。
【００２３】
よって、投射レンズ４１ａから外部に放射される光の経路としては、▲１▼二葉双曲面反射面５の鏡面５ａで反射し回転放物面反射面６の鏡面６ａで反射するもの。▲２▼二葉双曲面反射面５の鏡面５ａで反射し回転放物面反射面６の蛍光体７で反射するもの。▲３▼二葉双曲面反射面５の蛍光体７で反射し回転放物面反射面６の鏡面６ａで反射するもの。▲４▼二葉双曲面反射面５の蛍光体７で反射し回転放物面反射面６の蛍光体７で反射するもの。
【００２４】
即ち、この第三実施形態によれば、▲１▼で示したほとんど拡散が行われない光から▲４▼で示したほヾ完全な拡散が行われた光まで得られるものとなるので、光の混合は前の第一実施形態、第二実施形態よりも一層に確実に行われるものとなる。また、この第三実施形態では二葉双曲面反射面５に塗布する蛍光体７のドットの大きさと、回転放物面反射面６に塗布する蛍光体７のドットの大きさとを変えるなどすれば、より微細な調整が行えるものとなる。
【００２５】
ここで、第一実施形態〜第三実施形態の総括を行えば、何れの実施形態も本発明により二葉双曲面反射面５と回転放物面反射面６とが設けられているものであるので、ＬＥＤチップ２から放射される光は大部分が二葉双曲面反射面５に達し更に回転放物面反射面６に反射して投射レンズ４１ａ方向へ向かうものとなり、即ち、本発明の反射型ＬＥＤランプ１は指向性を有する配光特性が得られるものとなる。
【００２６】
尚、本発明の実際の実施に当たり、例えば蛍光体７はチタン酸バリウムの白色粉末が混和されたものとし反射効率を高めるなど、従来から蛍光体７を使用する際に行われていた手法を採用するのは自由であり、同様に従来からＬＥＤランプのケースの形成時に行われているように、ケース４に拡散材を混和するなども自由である。
【００２７】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、少なくとも１個のＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを一方の焦点とするときに他の一方となる焦点を有する二葉双曲面反射面と、前記二葉双曲面反射面の焦点と焦点を略一致させ前記ＬＥＤチップ側に向けて開口する回転放物面反射面とから成り、前記二葉双曲面反射面と回転放物面反射面との少なくとも一方には蛍光体が塗布されている反射型ＬＥＤランプとしたことで、ケースを構成する樹脂に蛍光体を混和することをなくし、攪拌不足あるいは未硬化樹脂内での沈降による混合の不均一が生じることをなくし、色ムラの発生を防止して、この種の蛍光体を併用するＬＥＤランプの性能向上に極めて優れた効果を奏するものである。
【００２８】
また、ケースを構成する樹脂に蛍光体を混和することをなくしたことで、ケース内での光の散乱がなくなり二葉双曲面反射面および回転放物面反射面で設定された反射方向に光が集中するものとなり、従来からのＬＥＤランプの特性であった指向性を有する配光特性が確保できるものとして、互換性を保つ優れた効果も奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る反射型ＬＥＤランプの第一実施形態を示す断面図である。
【図２】同じく本発明に係る反射型ＬＥＤランプの反射面の形成手段を示す説明図である。
【図３】同じく本発明に係る反射型ＬＥＤランプの第二実施形態を示す断面図である。
【図４】同じく反射型ＬＥＤランプの第三実施形態を示す断面図である。
【図５】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１……反射型ＬＥＤランプ
２……ＬＥＤチップ
３……リードフレーム
４……ケース
４１……ケース上部
４１ａ……投射レンズ
４２……ケース下部
５……二葉双曲面反射面
５ａ……鏡面
６……回転放物面反射面
６ａ……鏡面
７……蛍光体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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