(57)【要約】      （修正有）【課題】量子ドットのみを使用するＬＥＤを用い、発光効率と光色を改善したＬＥＤ発光装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ発光装置は、台座１０と、波長３２０〜４１５ｎｍの紫色光を出射する紫色発光ダイオードチップ１１と、第１量子ドット１２１、第２量子ドット１２２、第３量子ドット１２３からなる量子ドット励起構造１２とを備える。第１量子ドットの粒径が第２量子ドットの粒径より大きく、第２量子ドットの粒径が第３量子ドットの粒径より大きく、かつ、第１量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ１が第２量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ２および第３量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ３より小さくなるように設け、Ｄ１＜Ｄ２、Ｄ１＜Ｄ３（式１）の関係が成り立たつ。【選択図】図１Ａ
2019021890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ発光装置であって、
台座と、紫色発光ダイオードと、量子ドット励起構造とを備え、
前記紫色発光ダイオードチップを前記台座に設け、波長３２０〜４１５ｎｍの紫色光を出射し、
前記量子ドット励起構造を前記紫色発光ダイオードチップに対応するように設置して紫色光を吸収させ、
前記量子ドット励起構造は、第１量子ドットと、第２量子ドットと、第３量子ドットとを含み、
前記第１量子ドットの粒径が前記第２量子ドットの粒径より大きく、前記第２量子ドットの粒径が前記第３量子ドットの粒径より大きく、かつ、前記第１量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ１が前記第２量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ２および前記第３量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ３より小さくなるように設け、Ｄ１＜Ｄ２、Ｄ１＜Ｄ３（式１）の関係が成り立ち、
前記第１量子ドットと前記紫色発光ダイオードチップとの相対距離Ｌ１が、前記第２量子ドットと前記紫色発光ダイオードチップとの相対距離Ｌ２、及び前記第３量子ドットと前記紫色発光ダイオードチップとの相対距離Ｌ３よりも小さくなるように設け、Ｌ１＜Ｌ２、Ｌ１＜Ｌ３（式２）の関係が成り立ち、
前記第１量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長が６２０〜６６０ｎｍの光線を出射し、前記第２量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長が５１０〜５４０ｎｍの光線を出射し、前記第３量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長が４３０〜４７０ｎｍの光線を出射し、これらをさらに混色して白色光を形成することを特徴とする、ＬＥＤ発光装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤ発光装置は、前記紫色発光ダイオードチップを封止するためのコロイド体を更に有し、
前記第１量子ドットを前記コロイド体にドープし、
前記第２量子ドットと前記第３量子ドットとを前記コロイド体の外側に設けることを特徴とする、請求項１記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３】
前記第２量子ドット及び前記第３量子ドットと、前記コロイド体との間に、透光性隔離層を設けることを特徴とする、請求項２記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４】
前記第２量子ドットと前記第３量子ドットとを２つの空乏層の間に封止して、薄膜状構造体を形成することを特徴とする、請求項２記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５】
前記量子ドット励起構造は、２つの空乏層をさらに含み、
前記第１量子ドットと、前記第２量子ドットと、前記第３量子ドットとを前記２つの空乏層の間に重ねて封止して、薄膜状構造体を形成することを特徴とする、請求項１記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６】
前記紫色発光ダイオードチップを封止するための前記コロイド体をさらに含み、
前記量子ドット励起構造を前記コロイド体の外側に設けることを特徴とする、請求項５記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７】
前記量子ドット励起構造を前記紫色発光ダイオードチップの一側部に接触して覆うように設けることを特徴とする、請求項５記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項８】
前記紫色発光ダイオードチップ及び前記量子ドット励起構造を封止するためのコロイド体をさらに含むことを特徴とする、請求項７記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項９】
前記量子ドット励起構造は、複数の空乏層をさらに含み、
前記第１量子ドットと、前記第２量子ドットと、前記第３量子ドットとをそれぞれ前記複数の空乏層のうちのいずれか２つの空乏層の間に封止することを特徴とする、請求項１記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１０】
前記紫色発光ダイオードチップを封止するためのコロイド体をさらに含み、
前記量子ドット励起構造を前記コロイド体の外側に設けることを特徴とする、請求項９記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１１】
前記量子ドット励起構造を前記紫色発光ダイオードチップの一側部に接触して覆うように設けることを特徴とする、請求項９記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１２】
前記紫色発光ダイオードチップ及び前記量子ドット励起構造を封止するための前記コロイド体をさらに含むことを特徴とする、請求項１０記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１３】
前記量子ドット励起構造を前記紫色発光ダイオードチップの少なくとも一側部に接触して覆うように設け、
前記量子ドット励起構造と前記紫色発光ダイオードチップとの間に透光性隔離層を設けることを特徴とする、請求項１記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１４】
前記台座はプレート構造またはカップ状構造であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１５】
前記第１量子ドットと前記コロイド体とを互いに混合して設け、
前記第１量子ドットと前記コロイド体との混合比は１：１５〜１：１８であることを特徴とする、請求項５〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１６】
前記第１量子ドットと前記コロイド体との混合比は１：１７であることを特徴とする、請求項１５記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１７】
前記第２量子ドットと前記コロイド体とを互いに混合して設け、前記第２量子ドットと前記コロイド体との混合比は１：５〜１：８であることを特徴とする、請求項５〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１８】
前記第２量子ドットと、前記コロイド体との混合比は１：７であることを特徴とする、請求項１７記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１９】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は３２０ｎｍ〜４００ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２０】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は４００ｎｍ〜４１５ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかの１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２１】
前記紫色発光ダイオードチップのサイズは１００〜３６６０平方ｍｉｌであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２２】
前記紫色発光ダイオードチップのサイズは７００〜８６０平方ｍｉｌであることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２３】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光がＣＩＥ１９３１色度座標（０．４０３，０．４２６）に位置することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２４】
前記紫色発光ダイオードチップの順方向電圧は１．６〜３．４Ｖであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２５】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光線のスペクトルは１４〜１５ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２６】
前記紫色発光ダイオードチップの放射電力は１３０〜２３０ｍＷであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２７】
前記紫色発光ダイオードチップの順方向電流ピーク値は２４０ｍＡであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２８】
前記紫色発光ダイオードチップの厚みは１３０〜１６０μｍであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２９】
前記紫色発光ダイオードチップの稼働温度は−４０℃〜１２５℃であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３０】
前記台座の材料はセラミック材、アルミ、銅、熱硬化性エポキシ樹脂、熱硬化性シリコンまたは熱硬化性プラスチックのいずれか一つであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３１】
前記空乏層の部材はポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする、請求項４〜１２のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３２】
前記台座は紫外線硬化性樹脂、シリコンまたはエポキシレジンのいずれか一つであることを特徴とする、請求項２、３、４、６、１０、１２のうちいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３３】
ＬＥＤ発光装置であって、
台座と、紫色発光ダイオードと、量子ドット励起構造とを備え、
前記紫色発光ダイオードチップを前記台座に設け、波長３２０〜４１５ｎｍの紫色光を出射し、
前記量子ドット励起構造を前記紫色発光ダイオードチップに対応して設け、紫色光を吸収し、
前記量子ドット励起構造は、第１量子ドットと、第２量子ドットと、第３量子ドットとを含み、
前記第１量子ドットの粒径が第２量子ドットの粒径より大きく、前記第２量子ドットの粒径が前記第３量子ドットの粒径より大きく、
前記第１量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長が６２０〜６６０ｎｍの光線を出射し、前記第２量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長が５１０〜５４０ｎｍの光線を出射し、前記第３量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長が４３０〜４７０ｎｍの光線を出射し、これらをさらに混色して白色光を形成することを特徴とする、ＬＥＤ発光装置。
【請求項３４】
前記紫色発光ダイオードチップを封止するためのコロイド体を更に有し、
前記第１量子ドットと、前記第２量子ドットと、前記第３量子ドットとを前記コロイド体にドープすることを特徴とする、請求項３３記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３５】
前記第１量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ１を前記第２量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ２と、前記第３量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ３とより小さく設け、Ｄ１＜Ｄ２、Ｄ１＜Ｄ３（式１）の関係が成り立つことを特徴とする、請求項３４記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３６】
前記第１量子ドットと前記コロイド体との混合比は１：１５〜１：１８であることを特徴とする、請求項３４又は３５に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３７】
前記第１量子ドットと前記コロイド体との混合比は１：１７であることを特徴とする、請求項３６記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３８】
前記第２量子ドットと前記コロイド体の混合比は１：５〜１：８であることを特徴とする、請求項３４又は３５に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３９】
前記第２量子ドットと前記コロイド体との混合比は１：７であることを特徴とする、請求項３８記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４０】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は３２０ｎｍ〜４００ｎｍであることを特徴とする、請求項３３〜３５のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４１】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は４００ｎｍ〜４１５ｎｍであることを特徴とする、請求項３３〜３５のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４２】
前記台座はプレート構造またはカップ状構造であることを特徴とする、請求項３３〜３５のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４３】
前記台座の材料はセラミック材、アルミ、銅、熱硬化性エポキシ樹脂、熱硬化性シリコンまたは熱硬化性プラスチックのいずれか一つであることを特徴とする、請求項３３〜３５のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４４】
前記コロイド体は紫外線硬化性樹脂、シリコンまたはエポキシレジンのいずれか一つであることを特徴とする、請求項３３〜３５のうちいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４５】
前記紫色発光ダイオードチップのサイズは１００〜３６６０平方ｍｉｌであることを特徴とする、請求項３３〜３５のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４６】
前記紫色発光ダイオードチップのサイズは００〜８６０平方ｍｉｌであることを特徴とする、請求項４５に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４７】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光がＣＩＥ１９３１色度座標（０．４０３，０．４２６）に位置することを特徴とする、請求項３３〜３５のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４８】
前記紫色発光ダイオードチップの順方向電圧は１．６〜３．４Ｖであることを特徴とする、請求項３３〜３５のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４９】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光線のスペクトルは１４〜１５ｎｍであることを特徴とする、請求項３３〜３５のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５０】
前記紫色発光ダイオードチップの放射電力は１３０〜２３０ｍＷであることを特徴とする、請求項３３〜３５のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５１】
前記紫色発光ダイオードチップの順方向電流ピーク値は２４０ｍＡであることを特徴とする、請求項３３〜３５のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５２】
前記紫色発光ダイオードチップの厚みは１３０〜１６０μｍであることを特徴とする、請求項３３〜３５のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５３】
前記紫色発光ダイオードチップの稼働温度は−４０℃〜１２５℃であることを特徴とする、請求項３３〜３５のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５４】
ＬＥＤ発光装置であって、
台座と、紫色発光ダイオードと、量子ドット励起構造とを備え、
前記紫色発光ダイオードチップを前記台座に設け、波長３２０〜４１５ｎｍの紫色光を出射し、
前記量子ドット励起構造を前記紫色発光ダイオードチップに対応して設け、紫色光を吸収し、
前記量子ドット励起構造は、第１量子ドットと、第２量子ドットとを含み、
前記第１量子ドットの粒径が第２量子ドットの粒径より大きく、前記第１量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長が６２０〜６６０ｎｍの光線を出射し、前記第２量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長が５１０〜５４０ｎｍの光線を出射し、これらをさらに混色して白色光を形成することを特徴とする、ＬＥＤ発光装置。
【請求項５５】
前記紫色発光ダイオードチップを封止するためのコロイド体を更に有し、前記第１量子ドットと、前記第２量子ドットとを前記コロイド体にドープすることを特徴とする、請求項５４記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５６】
前記第１量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ１が前記第２量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ２より小さくなるように設けられることを特徴とする、請求項５５記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５７】
前記第１量子ドットと前記コロイド体との混合比は１：１５〜１：１８であることを特徴とする、請求項５５又は５６に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５８】
前記第１量子ドットと前記コロイド体との混合比は１：１７であることを特徴とする、請求項５７記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５９】
前記第２量子ドットと前記コロイド体との混合比は１：５〜１：８であることを特徴とする、請求項５５又は５６に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６０】
前記第２量子ドットと前記コロイド体との混合比は１：７であることを特徴とする、請求項５９記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６１】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は３２０ｎｍ〜４００ｎｍであることを特徴とする、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６２】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は４００ｎｍ〜４１５ｎｍであることを特徴とする、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６３】
前記台座はプレート構造またはカップ状構造であることを特徴とする、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６４】
前記台座の材料はセラミック材、アルミ、銅、熱硬化性エポキシ樹脂、熱硬化性シリコンまたは熱硬化性プラスチックいずれかの一つであることを特徴とする、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６５】
前記コロイド体は紫外線硬化性樹脂、シリコンまたはエポキシレジンのいずれか一つであることを特徴とする、請求項５４〜５６のうちいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６６】
前記紫色発光ダイオードチップのサイズは１００〜３６６０平方ｍｉｌであることを特徴とする、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６７】
前記紫色発光ダイオードチップのサイズは７００〜８６０平方ｍｉｌであることを特徴とする、請求項６６に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６８】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光がＣＩＥ１９３１色度座標（０．４０３，０．４２６）に位置することを特徴とする、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６９】
前記紫色発光ダイオードチップの順方向電圧は１．６〜３．４Ｖであることを特徴とする、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７０】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光線のスペクトルは１４〜１５ｎｍであることを特徴とする、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７１】
前記紫色発光ダイオードチップの放射電力は１３０〜２３０ｍＷであることを特徴とする、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７２】
前記紫色発光ダイオードチップの順方向電流ピーク値は２４０ｍＡであることを特徴とする、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７３】
前記紫色発光ダイオードチップの厚みは１３０〜１６０μｍであることを特徴とする、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７４】
前記紫色発光ダイオードチップの稼働温度は−４０℃〜１２５℃であることを特徴とする、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７５】
ＬＥＤ発光装置であって、
台座と、紫色発光ダイオードと、量子ドット励起構造とを備え、
前記紫色発光ダイオードチップを前記台座に設け、波長３２０〜４１５ｎｍの紫色光を出射し、
青色発光ダイオードチップを前記台座に設け、前記紫色発光ダイオードチップと並列に設置し、前記青色発光ダイオードチップの光波の波長は２０〜４４０ｎｍであり、
前記紫色発光ダイオードチップを主な励起光源とし、前記青色発光ダイオードチップを次の励起光源とし、
前記量子ドット励起構造を前記紫色発光ダイオードチップ及び前記青色ダイオードチップに対応して設け、紫色光と青色光とを吸収し、
前記量子ドット励起構造は、第１量子ドットと、第２量子ドットとを含み、
前記第１量子ドットの粒径が前記第２量子ドットの粒径より大きく、
前記第１量子ドットが一部の紫色光と一部の青色光とを吸収して波長が６２０〜６６０ｎｍの光線を出射し、前記第２量子ドットが一部の紫色光と一部の青色光とを吸収して波長が５１０〜５４０ｎｍの光線を出射し、これらをさらに混色して白色光を形成することを特徴とする、ＬＥＤ発光装置。
【請求項７６】
前記第１量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ１が前記第２量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ２より小さくなるように設けられることを特徴とする、請求項７５記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７７】
前記紫色発光ダイオードチップと、前記青色ダイオードチップとを封止するためのコロイド体を更に有し、
前記第１量子ドットと、前記第２量子ドットとを前記コロイド体にドープすることを特徴とする、請求項７６記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７８】
前記ＬＥＤ発光装置は、前記紫色発光ダイオードチップと、前記青色ダイオードチップとを封止するためのコロイド体を更に有し、
前記第１量子ドットを前記コロイド体にドープし、前記第２量子ドットを前記コロイド体の外側に設けることを特徴とする、請求項７６記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７９】
前記第１量子ドットと前記コロイド体との混合比は１：１５〜１：１８であることを特徴とする、請求項７６〜７８のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項８０】
前記第１量子ドットと前記コロイド体との混合比は１：１７であることを特徴とする、請求項７９記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項８１】
前記第２量子ドットと前記コロイド体との混合比は１：５〜１：８であることを特徴とする、請求項７６又は７７に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項８２】
前記第２量子ドットと前記コロイド体との混合比は１：７であることを特徴とする、請求項８１記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項８３】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は３２０ｎｍ〜４００ｎｍであることを特徴とする、請求項７５〜７８のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項８４】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は４００ｎｍ〜４１５ｎｍであることを特徴とする、請求項７５〜７８のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項８５】
前記台座はプレート構造またはカップ状構造であることを特徴とする、請求項７５〜７８のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項８６】
前記台座の材料はセラミック材、アルミ、銅、熱硬化性エポキシ樹脂、熱硬化性シリコンまたは熱硬化性プラスチックのいずれか一つであることを特徴とする、請求項７５〜７８のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項８７】
前記コロイド体は紫外線硬化性樹脂、シリコンまたはエポキシレジンのいずれか一つであることを特徴とする、請求項７５〜７８のうちいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項８８】
前記紫色発光ダイオードチップのサイズは１００〜３６６０平方ｍｉｌであることを特徴とする、請求項７５〜７８のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項８９】
前記紫色発光ダイオードチップのサイズは７００〜８６０平方ｍｉｌであることを特徴とする、請求項８８に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項９０】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光がＣＩＥ１９３１色度座標（０．４０３，０．４２６）に位置することを特徴とする、請求項７５〜７８のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項９１】
前記紫色発光ダイオードチップの順方向電圧は１．６〜３．４Ｖであることを特徴とする、請求項７５〜７８のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項９２】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光線のスペクトルは１４〜１５ｎｍであることを特徴とする、請求項７５〜７８のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項９３】
前記紫色発光ダイオードチップの放射電力は１３０〜２３０ｍＷであることを特徴とする、請求項７５〜７８のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項９４】
前記紫色発光ダイオードチップの順方向電流ピーク値は２４０ｍＡであることを特徴とする、請求項７５〜７８のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項９５】
前記紫色発光ダイオードチップの厚みは１３０〜１６０μｍであることを特徴とする、請求項７５〜７８のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項９６】
前記紫色発光ダイオードチップの稼働温度は−４０℃〜１２５℃であることを特徴とする、請求項７５〜７８のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ダイオード分野に関し、特に紫光と量子ドットとを組み合わせて混合し、高い演色性と発光効率を有するＬＥＤ発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の白色光照明分野において、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ、以下ＬＥＤという）は重要な位置を占めている。そして、現在もっとも幅広く応用している公知のＬＥＤには、青色ＬＥＤチップと蛍光体とを組み合わせて白色光を形成する構造が使用されている。この種の白色光ＬＥＤを大量に背光モジュールと、照明灯具に取り込み、主な光源として使用されている。前述の白色光ＬＥＤは、青色ＬＥＤチップに緑色または黄緑色蛍光体と、赤色蛍光体とが組み合わされ、蛍光体が青色光を吸収して緑色光と、赤色光とが出射される。しかしこの種の白色光ＬＥＤには、発光効率が低いと、演色性がよくないなどの欠点がある。需要の高度化に伴い、０次元半導体ナノ粒子（量子ドット，Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｏｔともいう）を蛍光体に取って代えた白色光ＬＥＤが現れている。
【０００３】
量子ドットは、バルク材と、独立分子または原子との間という特性をもっており、材料が量子ドットサイズのとき、電子は励起によってエネルギー準位を改変し、電子孔と結合によって励起して光線が出射される。さらに、量子ドットは独特の狭いスペクトル線の光学特性を有していることから、ＬＥＤ、太陽電池およびバイオ微生物学的手法に応用されることとなった。量子ドットのＬＥＤにおける応用は、蛍光体と同じく、青色ＬＥＤチップの青色光を吸収して他色の光線を出射することができることにあり、これにより、必要な光色に混色させることができる。量子ドットの狭蛍光放射スペクトルによって、ＬＥＤの演色性と、発光効率とが大幅に向上される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】中華人民共和国特許出願第２０１５１０５９４１５６．１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
量子ドットの光学的に優れた効果によって、中華人民共和国特許出願第２０１５１０５９４１５６．１号（特許文献１）に開示されたとおり、青色発光素子と、緑光量子ドットと、赤色蛍光体とを組み合わせた発光装置は、青色発光素子より出射する青色光の一部が赤色蛍光体と、緑光量子ドットによって吸収され、それぞれ赤色光と、緑色光とを励起し、さらに、青色発光素子から出射する青色光と混合して白色光が形成される。かかる特許出願文献においては、赤色量子ドットの代わりに赤色蛍光体を使用する理由に言及している。公知の発光装置は、赤色量子ドットと緑色量子ドットと青色発光素子とを組み合わせて、混色によって白色光を形成するが、本発明者らは二次吸収の問題が残されていることに気づいた。すなわち、赤色を形成する量子ドットが緑色量子ドットに出射された緑光を吸収することによって、発光装置全体の効果に大きな影響がある。
【０００６】
さらに、単独で青色発光素子を励起素子としたＬＥＤの発光効率を主な設計配慮にする場合は、その設置方式で青色光の輝度を引き上げることによって、全体の発光効率を向上する。しかし、この方法では青色光が強すぎて、人の目に悪影響を与える問題を引こしてしまう。青色光による使用者の目への影響を避けるため、ＬＥＤの励起素子としての青色発光素子の強さを引き下げなければならない。しかし、その結果、ＬＥＤの発光効率がよくないという問題に戻ってしまう。よって、本質的に、両方の長所を兼ね合わせて、かつ、最良な光色表現を得ることができない現在のＬＥＤ発光設計の基本構造を放棄しなければ、高い発光効率と、人の目への影響を防止する最適な光色表現が得られない。
【０００７】
よって、蛍光体を使わずに量子ドットのみを使用するＬＥＤと、それに伴う二次吸収の問題を避けて、よりよい発光効率と光色を提供できるＬＥＤの提供は、急いで解決すべき問題である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一目的は、紫外光を励起光源とし、励起材料は、量子ドットを蛍光体に取り代わって紫色光を励起光源とし、さらに、量子ドットを蛍光体に代わって励起材料を使用することによって、ＬＥＤ発光装置がよりよい発光効率と、使用者の目への影響を避ける効果を有すると共に、公知ＬＥＤ発光装置が量子ドット使用による二次吸収問題を有効に解消できるＬＥＤ発光装置を提供することにある。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、台座と、紫色発光ダイオードチップと、量子ドット励起構造と、を含むＬＥＤ発光装置を提供する。紫色発光ダイオードチップは、台座に設けられ、波長３２０〜４１５ｎｍの紫色光を出射する。量子ドット励起構造は、紫色発光ダイオードチップに対応して設けられ、紫色光を吸収する。量子ドット励起構造は、第１量子ドットと、第２量子ドットと、第３量子ドットとを含む。そのうち、第１量子ドットの粒径は第２量子ドットの粒径より大きく、第２量子ドットの粒径は第３量子ドットの粒径より大きく、かつ、第１量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ１が第２量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ２および第３量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ３より小さく、Ｄ１＜Ｄ２、Ｄ１＜Ｄ３（式１）の関係が成立する。第１量子ドットと紫色発光ダイオードチップとの相対距離Ｌ１は、第２量子ドットと紫色発光ダイオードチップとの相対距離Ｌ２と、第３量子ドットと紫色発光ダイオードチップとの相対距離Ｌ３とよりも小さく、Ｌ１＜Ｌ２、Ｌ１＜Ｌ３（式２）の関係が成立する。第１量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長６２０〜６６０ｎｍの光線を出射し、第２量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長５１０〜５４０ｎｍの光線を出射し、第３量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長４３０〜４７０ｎｍの光線を出射し、これらがさらに混色されて白色光を形成する。このように、第１量子ドットが第２量子ドット及び第３量子ドットよりも紫色発光ダイオードに近い位置に設けられ、第１量子ドットの単位体積の分布密度を第２量子ドット及び第３量子ドットの単位体積の分布密度よりも小さくすることによって、光線の二次吸収問題を有効に打ち消すことができる。さらに、ＬＥＤ発光装置に紫色光を励起光線として使用することにより、ＬＥＤ発光装置の発光効率を向上できる。第３量子ドット励起光線の強さは任意に調整することができ、青色光による人の目への影響を避けられるとともに、ＬＥＤ発光装置に極めてよい顕色能力を与える。
【００１０】
一実施例においては、ＬＥＤ発光装置は紫色発光ダイオードチップを封止するためのコロイド体を更に有し、第１量子ドットをコロイド体にドープしていて、第２量子ドットと第３量子ドットとをコロイド体の外側に設け、コロイド体によって、紫色発光ダイオードチップと第１量子ドットとを封止する。
【００１１】
そのうち、第２量子ドット及び第３量子ドットとコロイド体との間に透光性の隔離層が設けられ、紫色発光ダイオードチップが稼働するときの熱エネルギーを隔離するとともに、光線を通過させるようにしてもよい。
【００１２】
あるいは、第２量子ドット及び第３量子ドットを２つの空乏層の間に封止して薄膜状の構造体を形成し、紫色発光ダイオードチップの一側部に設けることで、２つの空乏層をもって第２量子ドット及び第３量子ドット効果の保護が達成されるようにしてもよい。
【００１３】
一実施例においては、量子ドット励起構造が紫色発光ダイオードチップの少なくとも一側部に接触して覆うようにし、量子ドット励起構造と、紫色発光ダイオードチップとの間に透光性の隔離層を設けることで、透光性の隔離層をもって光線を透過させる効果の保護が達成される。
【００１４】
もう一つの実施例においては、量子ドット励起構造が２つの空乏層をさらに含み、第１量子ドット、第２量子ドット及び第３量子ドットを重ねて２つの空乏層の間に封止して薄膜状の構造体を形成し、２つの空乏層をもって第１量子ドット、第２量子ドット及び第３量子ドットを保護封止する。
【００１５】
同様に、ＬＥＤ発光構造は、紫色発光ダイオードチップを封止するためのコロイド体をさらに含み、量子ドット励起構造をコロイド体の外側に設けてもよい。
【００１６】
もう一つの実施態様においては、量子ドット励起構造は、紫色発光ダイオードチップの一側部に接触して覆うようにし、紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光を直接に吸収する。
【００１７】
さらなる保護を図るため、ＬＥＤ発光装置は同様に、紫色発光ダイオードチップ及び量子ドット励起構造の封止に用いるコロイド体を含んでもよい。
【００１８】
もう一つの実施例においては、量子ドット励起構造は複数の空乏層をさらに含み、第１量子ドット、第２量子ドット及び第３量子ドットをそれぞれいずれか２つの空乏層の間に封止し、この空乏層をもって第１量子ドット、第２量子ドット及び第３量子ドットを隔離するとともに、保護効果を達成する。
【００１９】
同様に、ＬＥＤ発光装置は、紫色発光ダイオードチップを封止するためのコロイド体をさらに含み、量子ドット励起構造をコロイド体の外側に設けてもよい。
【００２０】
あるいはもう一つの実施態様として、量子ドット励起構造は、紫色発光ダイオードチップの一側部に接触して覆うようにし、紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光を直接に受け入れる。
【００２１】
紫色発光ダイオードチップと、量子ドット励起構造を保護するため、一実施態様において、ＬＥＤ発光装置は、紫色発光ダイオードチップ及び量子ドット励起構造の封止に用いるコロイド体を含んでもよい。
【００２２】
前述各実施例と実施態様に基づき、台座はプレート構造またはカップ状構造であることが好ましい。
【００２３】
この他、一実施例において、第１量子ドットは混合グルーと混合されて設置され、かつ、第１量子ドットと混合グルーの混合比は１：１５〜１：１８が好ましく、よりよい発光効率を得るためには１：１７が好ましい。
【００２４】
もう一つの実施例において、第２量子ドットは、混合グルーと混合されて設置され、かつ、第２量子ドットと混合グルーの混合比は１：５〜１：８が好ましく、よりよい発光効率を得るためには１：７が好ましい。
【００２５】
一実施例において、紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は３２０ｎｍ〜４００ｎｍであり、すなわち、ＬＥＤ発光装置は非可視光の紫外光を励起光線として使用することができる。
【００２６】
もう一つの実施例において、紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は４００ｎｍ〜４１５ｎｍであり、すなわち、ＬＥＤ発光装置は可視光の紫外光を励起光線として使用することができる。
【００２７】
前述各実施例と実施態様に基づき、紫色発光ダイオードチップのサイズは１００〜３６６０平方ｍｉｌであることが好ましく、さらに、封止の都合から、７００〜８６０平方ｍｉｌであることがより好ましい。一方、紫色発光ダイオードチップの厚みは１３０〜１６０μｍであることが好ましい。
【００２８】
さらに、一実施例において、よりよい励起効果を図るため、紫色発光ダイオードチップより出射する紫色光がＣＩＥ１９３１色度座標（０．４０３，０．４２６）に位置することが好ましい。一実施例において、紫色発光ダイオードチップの駆動態様は、紫色発光ダイオードチップの順方向電圧は１．６〜３．４Ｖであり、紫色発光ダイオードチップの紫色光の全幅発光スペクトルの半値全幅は１４〜１５ｎｍであり、紫色発光ダイオードチップの放射電力は１３０〜２３０ｍＷであり、紫色発光ダイオードチップの順方向電流ピーク値は２４０ｍＡであり、紫色発光ダイオードチップの稼働温度は−４０℃〜１２５℃である。
【００２９】
もう一つの実施例において、台座の材料はセラミック材、アルミ、銅、熱硬化性エポキシ樹脂、熱硬化性シリコンまたは熱硬化性プラスチックいずれかの一つであり、空乏層の材料は、よりよい可撓性と、保護効果を図るため、ポリエチレンテレフタレートであることが好ましい。一実施例において、コロイド体は、よりよい耐熱と酸化耐性を備えた紫外線硬化性樹脂、シリコンまたはエポキシレジンのいずれかの一つを使用することが好ましい。
【００３０】
本発明の一実施例において、台座と、紫色発光ダイオードチップと、量子ドット励起構造と、を含むＬＥＤ発光装置を提供する。紫色発光ダイオードチップを台座に設け、波長３２０〜４１５ｎｍの紫色光を出射する。量子ドット励起構造を紫色発光ダイオードチップに対応して設け、紫色光を吸収する。量子ドット励起構造は、第１量子ドットと、第２量子ドットと、第３量子ドットとを含む。そのうち、第１量子ドットの粒径が第２量子ドットより大きく、第２量子ドットの粒径が第３量子ドットより大きい。第１量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長６２０〜６６０ｎｍの光線を出射し、第２量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長５１０〜５４０ｎｍの光線を出射し、第３量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長４３０〜４７０ｎｍの光線を出射し、これらをさらに混色して白色光を形成する。このようにＬＥＤ発光装置において紫色光を励起光源に用いることで、よりよい発光効率を有するとともに、青色光による人の目への影響を防止し、ＬＥＤ発光装置の光出射もよりよい演色性を有する。
【００３１】
前述実施例に基づき、もう一つの実施例において、紫色発光ダイオードチップを封止するためのコロイド体を更に有するＬＥＤ発光装置を開示する。第１量子ドットと、第２量子ドットと、第３量子ドットとをコロイド体にドープし、紫色発光ダイオードチップと、第１量子ドットと、第２量子ドットと、第３量子ドットの保護効果を達成する。好ましくは、第１量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ１を第２量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ２及び第３量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ３より小さく設ける。すなわち、Ｄ１＜Ｄ２、Ｄ１＜Ｄ３（式１）の関係を成立させることによって、屈折が発光効率に与える影響を有効に防止する。
【００３２】
この他、一実施例において、第１量子ドットとコロイド体との混合比は１：１５〜１：１８が好ましく、よりよい発光効率を得るためには１：１７が好ましい。
【００３３】
もう一つの実施例において、第２量子ドットとコロイド体との混合比は１：５〜１：８が好ましく、よりよい発光効率を得るためには１：７が好ましい。
【００３４】
一実施例において、紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は３２０ｎｍ〜４００ｎｍであり、すなわち、ＬＥＤ発光装置は非可視光の紫外光を励起光線として使用することができる。
【００３５】
もう一つの実施例において、紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は４００ｎｍ〜４１５ｎｍであり、すなわち、ＬＥＤ発光装置は可視光の紫外光を励起光線として使用することができる。
【００３６】
前述各実施例と実施態様に基づき、紫色発光ダイオードチップのサイズは１００〜３６６０平方ｍｉｌであることが好ましく、さらに、封止の都合から、７００〜８６０平方ｍｉｌであることがより好ましい。一方、紫色発光ダイオードチップの厚みは１３０〜１６０μｍであることが好ましい。
【００３７】
さらに、一実施例において、よりよい励起効果を図るため、紫色発光ダイオードチップより出射する紫色光がＣＩＥ１９３１色度座標（０．４０３，０．４２６）に位置することが好ましい。一実施例において、紫色発光ダイオードチップの駆動態様は、紫色発光ダイオードチップの順方向電圧は１．６〜３．４Ｖであり、紫色発光ダイオードチップの紫色光の全幅発光スペクトルの半値全幅は１４〜１５ｎｍであり、紫色発光ダイオードチップの放射電力は１３０〜２３０ｍＷであり、紫色発光ダイオードチップの順方向電流ピーク値は２４０ｍＡであり、紫色発光ダイオードチップの稼働温度は−４０℃〜１２５℃である。
【００３８】
もう一つの実施例において、台座はプレート構造またはカップ状構造が好ましく、かつ、かかる台座の材料はセラミック材、アルミ、銅、熱硬化性エポキシ樹脂、熱硬化性シリコンまたは熱硬化性プラスチックいずれかの一つであることが好ましい。一実施例において、コロイド体は、よりよい耐熱と酸化耐性を有する紫外線硬化性樹脂、シリコンまたはエポキシレジンのいずれかの一つを使用することが好ましい。
【００３９】
本発明の一実施例において、台座と、紫色発光ダイオードチップと、量子ドット励起構造と、を含むＬＥＤ発光装置を提供する。紫色発光ダイオードチップを台座に設け、波長３２０〜４１５ｎｍの紫色光を出射する。量子ドット励起構造を紫色発光ダイオードチップに対応して設け、紫色光を吸収する。量子ドット励起構造は、第１量子ドットと、第２量子ドットとを含む。そのうち、第１量子ドットの粒径が第２量子ドットの粒径より大きく、第１量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長６２０〜６６０ｎｍの光線を出射し、第２量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長５１０〜５４０ｎｍの光線を出射し、これらをさらに混色して白色光を形成する。このようなＬＥＤ発光装置においては高い発光効率が実現され、青色光が人の目に与える影響を有効に防止できるとともに、人の目で観賞可能な光源を提供することができる。
【００４０】
前述実施例に基づき、一実施例において、紫色発光ダイオードチップを封止するためのコロイド体を更に有するＬＥＤ発光装置が開示される。第１量子ドットをコロイド体にドープし、紫色発光ダイオードチップと、第１量子ドットと、第２量子ドットの保護効果を提供できる。好ましくは、第１量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ１が第２量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ２より小さくなるように設け、これにより屈折が発光効率に与える影響を有効に防止する。
【００４１】
この他、一実施例において、第１量子ドットとコロイド体との混合比は１：１５〜１：１８が好ましく、より良い発光効率を得るためには１：１７が好ましい。
【００４２】
もう一つの実施例において、第２量子ドットとコロイド体との混合比は１：５〜１：８が好ましく、よりよい発光効率を得るためには１：７が好ましい。
【００４３】
一実施例において、紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は３２０ｎｍ〜４００ｎｍであり、すなわち、ＬＥＤ発光装置は非可視光の紫外光を励起光線として使用することができる。
【００４４】
もう一つの実施例において、紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は４００ｎｍ〜４１５ｎｍであり、すなわち、ＬＥＤ発光装置は可視光の紫外光を励起光線として使用することができる。
【００４５】
前述各実施例と実施態様に基づき、紫色発光ダイオードチップのサイズは１００〜３６６０平方ｍｉｌであることが好ましく、さらに、封止の都合から、７００〜８６０平方ｍｉｌであることが好ましい。一方、紫色発光ダイオードチップの厚みは１３０〜１６０μｍであることが好ましい。
【００４６】
さらに、一実施例において、よりよい励起効果を図るため、紫色発光ダイオードチップより出射する紫色光がＣＩＥ１９３１色度座標（０．４０３，０．４２６）に位置することが好ましい。一実施例において、紫色発光ダイオードチップの駆動態様は、紫色発光ダイオードチップの順方向電圧は１．６〜３．４Ｖであり、紫色発光ダイオードチップの紫色光の全幅発光スペクトルの半値全幅は１４〜１５ｎｍであり、紫色発光ダイオードチップの放射電力は１３０〜２３０ｍＷであり、紫色発光ダイオードチップの順方向電流ピーク値は２４０ｍＡであり、紫色発光ダイオードチップの稼働温度は−４０℃〜１２５℃である。
【００４７】
もう一つの実施例において、台座はプレート構造またはカップ状構造が好ましく、かつ、かかる台座の材料はセラミック材、アルミ、銅、熱硬化性エポキシ樹脂、熱硬化性シリコンまたは熱硬化性プラスチックいずれかの一つであることが好ましい。一実施例において、コロイド体は、よりよい耐熱と酸化耐性を有する紫外線硬化性樹脂、シリコンまたはエポキシレジンのいずれか一つを使用することが好ましい。
【００４８】
本発明の一実施例において、台座と、紫色発光ダイオードチップと、青色発光ダイオードチップと、量子ドット励起構造と、を含むＬＥＤ発光装置を提供する。紫色発光ダイオードチップを台座に設け、波長３２０〜４１５ｎｍの紫色光を出射し、青色発光ダイオードチップを紫色発光ダイオードチップと並列に台座に設け、青色光を出射する。青色発光ダイオードチップが出射する青色光の波長は４２０〜４４０ｎｍである。そのうち、紫色発光ダイオードチップを主要な励起光源とし、青色発光ダイオードチップを次の励起光源とする。量子ドット励起構造は、紫色発光ダイオードチップと、青色発光ダイオードチップとに対応して設け、紫色光と青色光とを吸収する。量子ドット励起構造は、第１量子ドットと、第２量子ドットとを含む。そのうち、第１量子ドットの粒径が第２量子ドットの粒径より大きく、第１量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長６２０〜６６０ｎｍの光線を出射し、第２量子ドットが一部の紫色光と一部の青色光を吸収して波長５１０〜５４０ｎｍの光線を出射し、これらをさらに混色して白色光を形成する。このように紫色発光ダイオードを主な励起光源とし、青色発光ダイオードを次の励起光源とする構造を使用することによって、ＬＥＤ発光装置が高い発光効率を有するとともに、青色光による人の目への影響を防ぐ効果を有し、青色発光ダイオードによって、全体の顕色能力を向上させることができる。
【００４９】
前述実施例に基づき、もう一つの実施例において、紫色発光ダイオードチップと青色発光ダイオードとを封止するためのコロイド体を更に有するＬＥＤ発光装置を開示する。第１量子ドットと、第２量子ドットとをコロイド体にドープし、紫色発光ダイオードチップと、青色発光ダイオードと、第１量子ドットと、第２量子ドットの保護効果を達成する。または、コロイド体をもって、紫色発光ダイオードチップと青色発光ダイオードチップとを封止すると共に、第１量子ドットをコロイド体にドープし、第２量子ドットをコロイド体の外側に設ける態様にすることもできる。好ましくは、第１量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ１が第２量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ２より小さくなるように設けることによって、屈折が発光効率に与える影響を有効に防止する。
【００５０】
この他、一実施例において、第１量子ドットとコロイド体との混合比は１：１５〜１：１８であることが好ましく、よりよい発光効率を得るためには１：１７であることが好ましい。
【００５１】
もう一つの実施例において、第２量子ドットと、コロイド体との混合比は１：５〜１：８であることが好ましく、よりよい発光効率を得るためには１：７であることが好ましい。
【００５２】
一実施例において、紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は３２０ｎｍ〜４００ｎｍであり、すなわち、ＬＥＤ発光装置は非可視光の紫外光を励起光線として使用することができる。
【００５３】
もう一つの実施例において、紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は４００ｎｍ〜４１５ｎｍであり、すなわち、ＬＥＤ発光装置は可視光の紫外光を励起光線として使用することができる。
【００５４】
前述各実施例と実施態様に基づき、紫色発光ダイオードチップのサイズは１００〜３６６０平方ｍｉｌであることが好ましく、さらに、封止の都合から、７００〜８６０平方ｍｉｌであることがより好ましい。一方、紫色発光ダイオードチップの厚みは１３０〜１６０μｍであることが好ましい。
【００５５】
さらに、一実施例において、よりよい励起効果を図るため、紫色発光ダイオードチップより出射する紫色光がＣＩＥ１９３１色度座標（０．４０３，０．４２６）に位置することが好ましい。一実施例において、紫色発光ダイオードチップの駆動態様は、紫色発光ダイオードチップの順方向電圧は１．６〜３．４Ｖであり、紫色発光ダイオードチップの紫色光の全幅発光スペクトルの半値全幅は１４〜１５ｎｍであり、紫色発光ダイオードチップの放射電力は１３０〜２３０ｍＷであり、紫色発光ダイオードチップの順方向電流ピーク値は２４０ｍＡであり、紫色発光ダイオードチップの稼働温度は−４０℃〜１２５℃である。
【００５６】
もう一つの実施例において、台座はプレート構造またはカップ状構造が好ましく、かつ、かかる台座の材料はセラミック材、アルミ、銅、熱硬化性エポキシ樹脂、熱硬化性シリコンまたは熱硬化性プラスチックいずれかの一つであることが好ましい。一実施例において、コロイド体は、よりよい耐熱と酸化耐性を有する紫外線硬化性樹脂、シリコンまたはエポキシレジンのいずれか一つを使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００５７】
前述をまとめると、本発明のＬＥＤ発光装置は、単独に青色チップを励起光源とする設計の代わりに、紫色発光ダイオードチップと、量子ドット励起構造とを組み合わせることによって、ＬＥＤ発光装置の発光効率を向上し、青色光が人の目に与える影響を防止できるとともに、顕色能力をさらに向上し、顕色のニーズを満足することができる。紫色光を励起光源に用いることは、従来の青色光を励起光源とする手段に比べて、より高輝度と発光効果を得られ、このほかに、青色光が人の目に与える影響を防止できる。特別に配置された量子ドット励起構造は、光線の二次吸収による変換効率低下の欠点を解消するとともに、各量子ドットから励起された光線の波長が安定し、色ムラを引き起こしにくく、同時に、安定、かつ、精確な白色光を提供できる。加えて、ＬＥＤ発光装置が各種配慮に基づいて形成された数多くの構造の実施態様は、ＬＥＤ発光装置の発光効率をさらに向上し、青色光による影響を取り除き、光色表現効果が増強される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１Ａ】本発明の第１実施例の第１実施態様の断面を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施例の第２実施態様の断面を示す図である。
【図１Ｃ】本発明の第１実施例の第３実施態様の断面を示す図である。
【図２Ａ】本発明の第２実施例の第１実施態様の断面を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の第２実施例の第２実施態様の断面を示す図である。
【図３Ａ】本発明の第３実施例の第１実施態様の断面を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の第３実施例の第２実施態様の断面を示す図である。
【図３Ｃ】本発明の第３実施例の第３実施態様の断面を示す図である。
【図３Ｄ】本発明の第３実施例の第４実施態様の断面を示す図である。
【図４Ａ】本発明の第４実施例の第１実施態様の断面を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の第４実施例の第２実施態様の断面を示す図である。
【図５Ａ】本発明の第４実施例の第３実施態様の断面を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の第４実施例の第４実施態様の断面を示す図である。
【図６Ａ】本発明の第５実施例の断面を示す図（その１）である。
【図６Ｂ】本発明の第５実施例の断面を示す図（その２）である。
【図７】本発明の第５実施例のＬＥＤ発光装置に係る発光スペクトル図である。
【図８Ａ】本発明の第６実施例の断面を示す図（その１）である。
【図８Ｂ】本発明の第６実施例の断面を示す図（その２）である。
【図９】本発明の第６実施例のＬＥＤ発光装置に係る発光スペクトル図である。
【図１０Ａ】本発明の第７実施例の断面を示す図（その１）である。
【図１０Ｂ】本発明の第７実施例の断面を示す図（その２）である。
【図１１】本発明の第７実施例のＬＥＤ発光装置に係る発光スペクトル図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００５９】
図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃを参照して、本発明の第１実施例の第１実施態様と、第２実施態様と、第３実施態様とを説明する。本発明のＬＥＤ発光装置１は、台座１０と、紫色発光ダイオードチップ１１と、量子ドット励起構造１２とを含む。台座１０は、紫色発光ダイオードチップ１１の載置に提供し、例えば、プレート構造またはカップ状構造であってもよい。その材料は、セラミック材、アルミ、銅、熱硬化性エポキシレジン、熱硬化性シリコンまたは熱塑性プラスチックなどのいずれか一つを選択することができる。本実施例において、台座１０は、凹み溝１０１を有するカップ状構造体を例示している。紫色発光ダイオードチップ１１を台座１０に設けて、波長３２０〜４１５ｎｍの紫色光を出射する。ここで言う紫色光は、可視光を含む紫色光または不可視光の紫外光（ＵＶ光）を含む。実務応用において、紫色発光ダイオードチップ１１から出射する紫色光の波長は３２０ｎｍ〜４００ｎｍであり、いわゆる不可視の紫外光（ＵＶ）である。紫色発光ダイオードチップ１１から出射する紫色光の波長を４００ｎｍ〜４１５ｎｍに、いわゆる可視光の紫色光にすることもできる。換言すれば、ＬＥＤ発光装置１は、可視光の紫外光または不可視光の紫外光いずれを量子ドット励起構造１２の励起光源に使用したとしても、ＬＥＤ発光装置１に優れた発光効率をもたらすことができる。
【００６０】
量子ドット励起構造１２を紫色発光ダイオードチップ１１に対応して設け、紫色光を吸収する。量子ドット励起構造１２は、第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３とを含む。そのうち、第１量子ドット１２１の粒径が第２量子ドット１２２の粒径より大きく、第２量子ドット１２２の粒径が第３量子ドット１２３の粒径より大きく、かつ、第１量子ドット１２１の単位体積の分布密度Ｄ１が第２量子ドット１２２の単位体積の分布密度Ｄ２および第３量子ドット１２３の単位体積の分布密度Ｄ３より小さくなるように設け、Ｄ１＜Ｄ２、Ｄ１＜Ｄ３（式１）の関係を成立させる。第１量子ドット１２１と紫色発光ダイオードチップ１１との相対距離Ｌ１が第２量子ドット１２２と紫色発光ダイオードチップ１１との相対距離Ｌ２と、第３量子ドット１２３と紫色発光ダイオードチップ１１との相対距離Ｌ３とよりも小さくなるように設け、Ｌ１＜Ｌ２、Ｌ１＜Ｌ３（式２）の関係を成立させる。紫色発光ダイオードチップ１１が出射する紫色光を量子ドット励起構造１２に伝送した後、第１量子ドット１２１によって一部の紫色光を吸収して、波長６２０〜６６０ｎｍの光線を励起し、第２量子ドット１２２が一部の紫色光を吸収して波長５１０〜５４０ｎｍの光線を出射し、第３量子ドット１２３が一部の紫色光を吸収して波長４３０〜４７０ｎｍの光線を出射し、これらをさらに混色して白色光を形成する。そのうち、第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３とは、ＣｄＳｅ、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、コア／シェル形ＣｄＳｅ、またはＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＩｎＰ、またはＩｎＰ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅｘＴｅ１−ｘ、またはＺｎｘＣｄ１−ｘＳｅ等の材料に透光性ゲル材と結合させて合成したゲル化量子ドットである。
【００６１】
本発明において、量子ドットは０次元半導体ナノ粒子であり、粒径が一定サイズより小さいとき、サイズ効果によって、特定波長の光線を励起し、独特な差異を引き起こす。一方、量子ドットの性質は主にサイズ、欠陥、不純物、結晶性および不動態化方式などの要素によって決められる。そして、これらの要素は、量子ドットの量子効率と発光の波長に影響を与える。量子ドットが外部エネルギーの励起によって、電子が基底状態から励起状態に遷移し、電子と電子孔により高いエネルギーを与える。その後、電子と電子孔が再び結合し低いエネルギーの状態になり、最後に基底状態に戻る。再結合と寛解のプロセスにおいて、エネルギーは輻射方式（光子）または非放射などの方式で放出される。量子ドットに係る光放出性質は、適切な材料選択とナノチップのサイズをもって制御する。量子ドットが受け入れた励起エネルギーを受け入れて、バンドギャップがバンドギャップに遷移したとき、伝導帯の電子と価電子帯の電子孔はたたちに再結合して光を放出される。このような直接再結合の現象をバンドエッジ（Ｂａｎｄ  Ｅｄｇｅ）の再結合という。これは量子ドットによる量子閉じ込め効果（Ｑｕａｎｔｕｍ  ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  ｅｆｆｅｃｔ）の独特な性質である。よって、量子ドットは粒径の大きさ調節によって、バンドギャップを改変し、放出光線の波長を変化させる。光学面での応用では、同じ材料で粒径が異なる量子ドットを用いて、各種波長の光線を励起できる。
【００６２】
量子ドットクリスタル構造または表面に欠陥がある場合、量子ドットが励起エネルギーを受け入れた後、電子と電子孔がそれらの欠陥箇所によってキャッチされ、それらの欠陥によって再結合を引き起こす。このとき、放射する波長のずれが生じる。よって、量子ドットの表面構造に存在する欠陥は、量子ドットの光放出性質と重要な影響を与えるため、適切な表面状態は、量子ドットの高い発光効率の必須条件である。量子ドットの比面積が大きいほど、電子量子状態と表面準位は光学性質に大きな影響を与える。さらに、比面積の大きな量子ドットにおいては、高い表面状態密度によって量子ドットによる光学吸収、量子効率、光放出強度、光スペクトルの位置と、蛍光励起などの現象に影響する。そこで、表面準位の改善を図るため、一般的には表面安定化処理方法が量子ドットの光学性質の改善に用いられている。さらに、表面安定化処理でよく見かける方法は、量子ドットの表面を有機または無機化合物で覆って、量子ドット表面の非結合電子構造を完全に表面安定化する処理を実施し、表面にエネルギー準位をなくすことによって、量子ドットの発光性質に与える影響を軽減する。量子ドットは単一材料、異なるサイズにエネルギー励起と組み合わせて、各種波長の光線を励起することによって、高い量子効率を有し、出射波長を制御でき、励起光スペクトル半波の幅が狭く、励起光の波長幅が広いなどの優れた特性が得られる。発明者は、蛍光体に代わって量子ドットを用いた本発明のＬＥＤ発光装置１を提示し、光線二次吸収の問題や、発光効率低下の問題点を解消する。
【００６３】
ＬＥＤ発光装置１におけるよりよい発光効率と白色光の表現を図るため、特定波長の光線に比重制御を実施した。発明者は紫色発光ダイオードチップ１１を用いて、紫色光をもって量子ドット励起構造１２に前述した各種波長範囲の光線をそれぞれ励起させ、所要の白色光に混色できるほか、従来の青色発光ダイオードに比べて、紫色光と量子ドットとを組み合わせることで高い発光効率や、人の目への影響を防ぐニーズを合わせて達成できるとともに、それぞれ最適な表現効率が得られる。現在、ＬＥＤの適用によって、特定波長における高いエネルギーが人の目に影響し、黄斑変性症などの症状を引き起こすことがわかっている。目に大きい影響を与える可視光の波長は一般的に４１５〜４５５ｎｍであり、いわゆる青色光である。公知ＬＥＤで使用する励起光はすべて青色光に属する。公知白色光の混色が青色光と、赤色と緑光蛍光体または量子ドットとを組み合わせた場合、励起光である青色光の強度を低くすると、全体の発光効率と、白色光の光色表現に大きく影響する。この点は、現在の白色光ＬＥＤ表示装置と、照明灯具でよく見受けられる解決しにくい課題である。本発明のＬＥＤ発光装置１では、紫色光を励起光に用い、青色光の光線は第３量子ドット１２３によって励起されたものであり、紫色発光ダイオードチップ１１から直接提供されるものではない。よって、第３量子ドット１２３の濃度制御と合わせて、最終的白色光に混色した青色光の比重は、本発明が紫色発光ダイオードチップ１１を選択して用いた重要な理由の一つである。公知の青色光を使用して励起されたＬＥＤは、青色光の強さを低くして、その後に混色した白色光が人の目に与える影響を軽減することはできるものの、前述したように、発光効率不足の問題が起きてしまう。さらに、赤色と緑光蛍光体または量子ドットの組み合わせも調節する必要がある。加えて、白色光の光色ずれ問題が引き起こされる。これに対して、本発明のＬＥＤ発光装置１を適用すれば、第３量子ドット１２３の濃度について少し調整することで光線強さの比重を調節でき、高い顕色性を維持できる。よって、本実施例に係るＬＥＤ発光装置１は、いままでの単独で青色発光ダイオードチップを励起光源とするＬＥＤの設計概念を排除し、高い発光効率と、高い顕色能力と、人の目への影響を防ぐ効果とを達成できる。
【００６４】
量子ドット励起構造１２を使用してよく生じる二次吸収の問題は、相対距離の限定と、量子ドット濃度の設計によって解決を図る。量子ドットの粒径が大きいとき、吸収する光線の波長範囲も比較的に大きい。これに対して、量子ドットの粒径が小さい時、吸収する光線の波長範囲も比較的に小さい。一方、光線の波長が大きいほど、その単位エネルギー量は小さくなる。そのため、本発明において、大きい粒径の第１量子ドット１２１を紫色発光ダイオードチップ１１の付近場所に設置し、小さい粒径と光線の波長吸収範囲とを有する第２量子ドット１２２及び第３量子ドット１２３を用いることによって、励起する光線が第１量子ドット１２１によって吸収されない。さらに、第１量子ドット１２１の励起によって形成される光線と紫色光が第２量子ドット１２２及び第３量子ドット１２３に伝送されたとき、第２量子ドット１２２と第３量子ドット１２３とはエネルギー量の高い紫色光のみを吸収し、第１量子ドット１２１の励起によって形成する光線を吸収しない。これにより、二次吸収問題を有効に排除し、発光効率低下を防ぐことができる。さらに、ＬＥＤ発光装置１については、全体の発光効率を確実に向上する目的で、第１量子ドット１２１の単位体積の分布密度を第２量子ドット１２２及び第３量子ドット１２３の単位体積の分布密度よりも小さくなるように制限する。より詳しく言えば、第１量子ドット１２１の単位体積分布密度は、単位体積にある粒子の数が第２量子ドット１２２及び第３量子ドット１２３の単位体積にある粒子の数より少ない。この方法は、屈折現象による光線ロスを軽減できる。すなわち、第１量子ドット１２１の粒子数を少なくし、光線が大きい粒径の第１量子ドット１２１によって屈折される確率を減少させる。さらに、大きい粒径の第１量子ドット１２１を紫色発光ダイオードチップ１１の付近に設置することによって、前述した光線の二次吸収現象を軽減できるほか、第２量子ドット１２２と及び第３量子ドット１２３に伝送する紫色光が大きい粒径の第１量子ドット１２１の影響を受けて拡散し、有効な吸収ができず、励起することができないため、紫色光の利用率を向上できる。
【００６５】
本実施例において、ＬＥＤ発光装置１は紫色発光ダイオードチップ１１を封止するためのコロイド体１３を更に有し、第１量子ドットをコロイド体１３にドープしていて、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３とをコロイド体１３の外側に設ける。図１Ａに示すように、粒径の大きい第１量子ドット１２１をコロイド体１３にドープし、紫色発光ダイオードチップ１１をコロイド体１３によって台座１０に封止して置き、コロイド体１３をもって紫色発光ダイオードチップ１１と第１量子ドット１２１の保護効果を提供し、湿気や酸化の問題を防止できる。好ましくは、コロイド体１３は紫外線硬化性樹脂、シリコンまたはエポキシレジンから選択し、第１量子ドット１２１と紫色発光ダイオードチップ１１が湿気の影響を受けて酸化することを防ぐ保護効果を向上できる。
【００６６】
この他、図１Ｂに示すように、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３と、コロイド体１３との間に透光性隔離層１４を設けて、紫色光と、第１量子ドット１２１が励起によって出射する光線とが通過するのに好適であるとともに、熱エネルギーが第２量子ドット１２２及び第３量子ドット１２３に与える影響を防ぐことができる。また、図１Ｃに示すように、第２量子ドット１２２及び第３量子ドット１２３を２つの空乏層１２４の間に封止して、薄膜状構造体を形成してもよい。好ましくは、第２量子ドット１２２と第３量子ドット１２３とを層状に重ねて、２つの空乏層１２４に封止する。２つの空乏層１２４が第２量子ドット１２２及び第３量子ドット１２３を保護することによって、熱エネルギーを遮断し、湿気防止の効果を達成し、前述の現象による色調変異と輝度低下を避けることができる。２つの空乏層１２４は、ポリエチレンテレフタレート、またはその他薄型化した透光性の等効果部材を使用することができる。その厚みは第２量子ドット１２２及び第３量子ドット層１２３の厚みより薄い。特に説明したいことは、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３と、カップ状構造の台座１０とを接触して設置するか、または台座１０と距離を設けてもよいことである。図１Ａ〜１Ｃは第２量子ドット１２２と第３量子ドット１２３とを層に分けて設置することを例示しているが、第２量子ドット１２２及び第３量子ドット１２３の構造はこの限りではなく、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３とは互いに混合して単層構造方式で設置してもよい。
【００６７】
この他、紫色発光ダイオードチップ１１のサイズは１００〜３６６０平方ｍｉｌであることが好ましく、さらに、封止の難易度、ＬＥＤ発光装置１全体体積の大きさ、紫色発光ダイオードチップ１１の輝度などの要因を考慮した場合、好ましくは７００〜８６０平方ｍｉｌのサイズの紫色発光ダイオードチップ１１を選択し、過大面積によって封止が影響されたり、ＬＥＤ発光装置１全体の体積や面積が小さすぎて輝度が影響されて発光効率がよくなかったりする状況を防ぎ、紫色発光ダイオードチップ１１の厚みに好ましくは１３０〜１６０μｍの制限を加えてもよい。紫色発光ダイオードチップ１１の好適な適用条件は、紫色発光ダイオードチップ１１が出射する紫色光がＣＩＥ１９３１色度座標（０．４０３，０．４２６）に位置することが好ましく、紫色発光ダイオードチップ１１の順方向電圧は１．６〜３．４Ｖであり、好ましくは３．３２Ｖである。紫色発光ダイオードチップ１１の紫色光の全幅発光スペクトルの半値全幅は１４〜１５ｎｍであり、紫色発光ダイオードチップ１１の放射電力は１３０〜２３０ｍＷであり、紫色発光ダイオードチップ１１の順方向電流ピーク値は２４０ｍＡであり、紫色発光ダイオードチップ１１の稼働温度は−４０℃〜１２５℃である。前述の適用条件にすれば、ＬＥＤ発光装置１においてよりよい光出射効果が得られる。
【実施例２】
【００６８】
本発明の第２実施例の第１実施態様と第２実施態様を図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明する。第１実施例と同じ技術的特徴はここでの説明を省略する。本実施例において、もう一種のＬＥＤ発光装置１の構造を開示する。量子ドット励起構造１２は２つの空乏層１２４をさらに含む。第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３とを層状に２つの空乏層１２４の間に封止して、薄膜状の構造体が形成される。これにより、第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３とが外部環境の湿気の影響によって材料が酸化し、励起した後の光線の波長に影響し、ＬＥＤ発光装置１の光色ずれが生じることをさらに防ぐことができる。このほか、この種の構造によって、量子ドット励起構造１２は、紫色発光ダイオードチップ１１を稼働した熱の影響を有効に遮断し、熱エネルギーが量子ドットに対して色の変異や輝度低下などの芳しくない現象を生じさせることを防ぐことができる。製造プロセスも比較的に単純である。図２Ｂに示す本実施例のもう一つの実施態様においては、ＬＥＤ発光装置１は例えばコロイド体１３を紫色発光ダイオードチップ１１の封止に提供し、量子ドット励起構造１２をコロイド体１３の外側に設けて、紫色発光ダイオードチップ１１に保護を提供し、空気中の水分の侵入による光色や発光効率への影響を避けることができる。コロイド体１３は紫外線硬化性樹脂、シリコンまたはエポキシレジンから選択する。その理由は前述のとおりである。さらに、本実施例において、第１量子ドット１２１は混合グルー２とを組み合わせて設置し、第１量子ドット１２１と混合グルー２との比率を１：１５〜１：１８にすることが好ましく、最適な励起効率を図るために好適な比率は１：１７である。第２量子ドット１２２と混合グルー２とを組み合わせて設置し、かつ、第２量子ドット１２２と混合グルー２との比率を１：５〜１：８にすることが好ましく、比率を１：７とすることで、同様に最適な励起効率が得られる。
【実施例３】
【００６９】
引き続き、本発明の第３実施例の第１〜第４実施態様を図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ参照して説明する。第１実施例及び第２実施例と同じ技術的特徴は、ここでの説明を省略する。図３Ａに示すように、本実施例においては、量子ドット励起構造１２を紫色発光ダイオードチップ１１の少なくとも一側部を覆うように設置し、第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３とを層状に設け、量子ドット励起構造１２と紫色発光ダイオードチップ１１との間に透光性隔離層１４を設ける。透光性隔離層１４の材料については、好ましくは樹脂を選択できる。台座１０はプレート構造である。特に説明したいことは、量子ドット励起構造１は図３Ａに示すように、紫色発光ダイオードチップ１１の主な出光側に接触して覆うように設置できるほか、弧状にして紫色発光ダイオードチップ１１の各面を覆うように設置し、さらに、量子ドット励起構造１２と紫色発光ダイオードチップ１１との間に透光性隔離層１４を設けて、紫色発光ダイオードチップ１１稼働の熱エネルギーが量子ドット励起構造１２に影響したり、励起光線の波長ずれを引き起こしたりして全体の出光効率や光色への影響が生じることを防ぐことができる。
【００７０】
図３Ｂに示す量子ドット励起構造１２は、同様に紫色発光ダイオードチップ１１の少なくとも一側部に接触して覆うように設置し、直接に紫色発光ダイオードチップ１１の光線を受け入れて、紫色光の光線の使用率を更に向上させる。かかる量子ドット励起構造１２は、２つの空乏層１２４をさらに含む。第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３とを層状に２つの空乏層１２４の間に封止して薄膜状構造体を形成する例示である。さらに、図３Ｃに示すＬＥＤ発光装置１はコロイド体１３をもって、紫色発光ダイオードチップ１１と量子ドット励起構造１２を封止し、紫色発光ダイオードチップ１１と量子ドット励起構造１２にさらなる保護効果を提供する。湿気の影響による紫色発光ダイオードチップ１１や量子ドット励起構造１２の酸化により発光効率や光色にずれが生じることを防ぐことができる。台座１０を凹み溝１０１のカップ状構造にした場合、その構造は図３Ｄに示す通りである。
【実施例４】
【００７１】
本発明の第４実施例の第１実施態様と第２実施態様を図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明する。第１実施例ないし第３実施例と同じ技術的特徴は、ここでの説明を省略する。本実施例において、量子ドット励起構造１２は複数の空乏層１２４をさらに含む。第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３とをそれぞれいずれか２つの空乏層１２４の間に設ける。すなわち、第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３との間にはすべて空乏層１２４が設置され、第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３とをそれらの空乏層１２４に積み重ねて設け、量子ドット励起構造１２を形成する。各空乏層１２４によって、第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３とを保護し、外部環境の湿気により励起効率や発光状態に影響が生じることを避ける。図４Ｂに示すように、ＬＥＤ発光構造１はコロイド体１３を用いて紫色発光ダイオードチップ１１を封止し、量子ドット励起構造１２をコロイド体１３の外側に設け、紫色発光ダイオードチップ１１を保護し、空気中の水分の侵入による光色や発光効率への影響がでることを避ける。
【００７２】
本発明の第４実施例の第３実施態様と第４実施態様を図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明する。第４実施例の第３実施態様において、第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３とは同様にそれぞれいずれか２つの空乏層１２４の間に設けられ、薄膜状の量子ドット励起構造１２を形成する。さらに、量子ドット励起構造１２を紫色発光ダイオードチップ１１の一側部に接触して覆うように設置する。図５Ａに示すように、量子ドット励起構造１２は例えば弧状にして紫色発光ダイオードチップ１１の各面を覆うように設置することもできる。これにより、第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３とが直接に紫色発光ダイオードチップ１１から出射する紫色光を受け入れ、それぞれ吸収し、さまざまな波長範囲の光線を励起し、必要な白色光に混色する。さらに、図５Ｂに示すように、ＬＥＤ発光装置１にコロイド体１３を設けて紫色発光ダイオードチップ１１と量子ドット励起構造１２を封止し、保護効果を達成する。コロイド体１３は同様に紫外線硬化性樹脂、シリコンまたはエポキシレジンのいずれかを選択する。その理由は前述のとおりである。
【実施例５】
【００７３】
引き続き図６Ａ、図６Ｂ及び図７の本発明の第５実施例における各断面を示す図と、発光スペクトル図とを参照して、本発明によるＬＥＤ発光装置１を開示する。ＬＥＤ発光装置１は、台座１０と、紫色発光ダイオードチップ１１と、量子ドット励起構造１２とを含む。紫色発光ダイオードチップ１１を台座１０に設けて、波長３２０〜４１５ｎｍの紫色光を出射する。量子ドット励起構造１２を紫色発光ダイオードチップ１１に対応して設け、紫色光を吸収する。量子ドット励起構造１２は、第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３とを含む。そのうち、第１量子ドット１２１の粒径が第２量子ドット１２２の粒径より大きく、第２量子ドット１２２の粒径が第３量子ドット１２３の粒径より大きい。第１量子ドット１２１が一部の紫色光を吸収して励起する光線の波長は６２０〜６６０ｎｍであり、第２量子ドット１２２が一部の紫色光を吸収して励起する光線の波長は５１０〜５４０ｎｍであり、第３量子ドット１２３が一部の紫色光を吸収して励起する光線の波長は４３０〜４７０ｎｍであり、これらをさらに混色して白色光を形成する。量子ドット励起構造１２は紫色光によって励起され、白色光を混色し、ＬＥＤ発光装置１に極めてよい顕色能力を与えることができる。さらに、前述紫色光を励起光源に用いることは、ＬＥＤ発光装置１によりよい発光効率が与えられる。よって、本実施例に係るＬＥＤ発光装置１は、いままで単独で青色発光ダイオードチップを励起光源としてきたＬＥＤの設計概念を排除し、高い発光効率と高い顕色能力を有し、人の目への影響を防ぐ効果を達成できる。ＬＥＤ発光装置１の発光スペクトルは、図７に示す。
【００７４】
ＬＥＤ発光装置１は紫色発光ダイオードチップ１１を封止するためのコロイド体１３を更に有し、第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３とをコロイド体１３にドープされていることが好ましい。これにより、第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２３とが紫色発光ダイオードチップ１１から出射する紫色光を効率よく受け入れ、さまざまな波長範囲の光線をそれぞれ励起して必要な白色光に混色する。
【００７５】
同じく、ＬＥＤ発光装置１全体の発光効率を向上させるため、第１量子ドット１２１の単位体積の分布密度Ｄ１が第２量子ドット１２２の単位体積の分布密度Ｄ２及び第３量子ドット１２３の単位体積の分布密度Ｄ３よりも小さくなるように設ける。すなわち、Ｄ１＜Ｄ２、Ｄ１＜Ｄ３（式１）の関係を成立させることによって、大きい粒径の第１量子ドット１２１による屈折や拡散を防ぐことができる。本実施例において、第１量子ドット１２１とコロイド体１３との混合比は１：１５〜１：１８であることが好ましく、よりよい励起効率を得るためには１：１７の比率がより好ましい。第２量子ドット１２２とコロイド体１３との混合比を１：５〜１：８にすることが好ましく、より好ましい比率は１：７であり、同様に最適な励起効率が得られる。
【００７６】
ＬＥＤ装置１の紫色発光ダイオードチップ１１の紫色光の波長は同様に３２０ｎｍ〜４００ｎｍが好ましく、不可視光の紫外光を用いて量子ドット励起構造１２を励起しＬＥＤ発光装置１に白色光を提供することができる。または、ＬＥＤ発光装置１の紫色発光ダイオードチップ１１の紫色光の波長を４００ｎｍ〜４１５ｎｍにして、可視光の紫色光を用いて量子ドット励起構造１２を励起させてもよい。紫色発光ダイオードチップ１１のサイズは１００〜３６６０平方ｍｉｌであるが封止の難易度、ＬＥＤ発光装置１面積全体の大きさ、紫色発光ダイオードチップの輝度などの点を配慮し、好ましくは７００〜８６０平方ｍｉｌの紫色発光ダイオードチップ１１を選択する。面積が大きすぎて封止やＬＥＤ発光装置１全体の体積に影響が出ることや、また面積が小さすぎて輝度や発光効率が芳しくない現象が生じることを防ぐことができる。さらに、紫色発光ダイオードチップ１１の厚みに制限を加えてもよく、好ましくは１３０〜１６０μｍである。このほか、紫色発光ダイオードチップ１１の好適な適用条件は、紫色発光ダイオードチップ１１が出射する紫色光がＣＩＥ１９３１色度座標（０．４０３，０．４２６）に位置していて、かつ、紫色発光ダイオードチップ１１の順方向電圧は１．６〜３．４Ｖであり、好ましくは３．３２Ｖである。紫色発光ダイオードチップ１１の紫色光の全幅発光スペクトルの半値全幅は１４〜１５ｎｍであり、紫色発光ダイオードチップ１１の放射電力は１３０〜２３０ｍＷであり、紫色発光ダイオードチップ１１の順方向電流ピーク値は２４０ｍＡであり、紫色発光ダイオードチップ１１の稼働温度は−４０℃〜１２５℃である。前述の適用条件にすれば、ＬＥＤ発光装置１においてよりよい光出射効果が得られる。
【００７７】
台座１０はプレート構造またはカップ状構造であってもよい、図６Ａに示すものは台座１０がプレート構造の例である。図６Ｂに示すものは台座１０がカップ状構造の例である。よりよい剛性と放熱効果を図るため、台座１０の材料はセラミック材、アルミ、銅、熱硬化性エポキシレジン、熱硬化性シリコンまたは熱塑性プラスチックなどのいずれか一つを選択する。ＬＥＤ発光装置１封止の難易度と、量子ドット励起構造１２及び紫色発光ダイオードチップ１１への影響を配慮し、コロイド体１３は紫外線硬化性樹脂、シリコンまたはエポキシレジンから選択することが好ましい。
【実施例６】
【００７８】
引き続き図８Ａ、図８Ｂ及び図９の本発明の第６実施例における各断面を示す図と、発光スペクトル図を参照する。本実施例において、ＬＥＤ発光装置１は、台座１０と、紫色発光ダイオードチップ１１と、量子ドット励起構造１２とを含む。紫色発光ダイオードチップ１１を台座１０に設け、波長３２０〜４１５ｎｍの紫色光を出射する。量子ドット励起構造１２を紫色発光ダイオードチップ１１に対応して設け、紫色光を吸収する。量子ドット励起構造１２は、第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２と、第３量子ドット１２２とを含む。そのうち、第１量子ドット１２１の粒径が第２量子ドット１２２の粒径より大きく、第１量子ドット１２１が一部の紫色光を吸収して出射する光線の波長は６２０〜６６０ｎｍであり、第２量子ドット１２２が一部の紫色光を吸収して出射する光線の波長は５１０〜５４０ｎｍであり、これらをさらに混色して白色光を形成する。特に説明したいことは、ＬＥＤ発光装置１を長時間の光線として人に提供する場合は、波長が４１５ｎｍ〜４５５ｎｍの光線、いわゆる青色光が人の眼部に病変を引き起こすことがあるため、前述の波長範囲の光線の量を引き下げることが重要な設計方針である。そのため、本実施例において開示するＬＥＤ発光装置１は、青色光を励起光源とする設計を使用せず、前述の波長範囲の光線の出射効果が得られる。よって、人に光源を提供し、長時間使用しても、人の目に影響することはないと同時に、高い発光効率が維持され、高い発光効率を有し、青色光が人の目に与える影響を防止する効果を有する。
【００７９】
好ましくは、ＬＥＤ発光装置１は紫色発光ダイオードチップ１１の封止に用いるコロイド体１３をさらに有し、第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２とをコロイド体１３にドープして、コロイド体１３によって紫色発光ダイオードチップ１１と量子ドット励起構造１２とを封止して保護効果を達成し、量子ドット励起構造１２が紫色光によって励起される前述の波長範囲の光線を有効に受け入れる。ＬＥＤ発光装置１の発光スペクトルを図９に示す。
【００８０】
ＬＥＤ発光装置１全体の発光効率を向上させるため、第１量子ドット１２１の単位体積の分布密度Ｄ１が第２量子ドット１２２の単位体積の分布密度Ｄ２より小さくなるように設け、大きい粒径の第１量子ドット１２１による屈折や拡散を防ぐ。本実施例において、第１量子ドット１２１とコロイド体１３との混合比は１：１５〜１：１８が好ましく、よりよい励起効率を得るためには１：１７の比率がより好ましい。第２量子ドット１２２とコロイド体１３との混合比を１：５〜１：８にすることが好ましく、より好ましい比率は１：７であり、同様に最適な励起効率が得られる。
【００８１】
ＬＥＤ発光装置１の紫色発光ダイオードチップ１１の紫色光の波長は、同様に３２０ｎｍ〜４００ｎｍが好ましく、不可視光の紫外光を用いて量子ドット励起構造１２を励起し、ＬＥＤ発光装置１に白色光を提供する。または、ＬＥＤ発光装置１の紫色発光ダイオードチップ１１の紫色光の波長を４００ｎｍ〜４１５ｎｍにし、可視光の紫色光を用いて量子ドット励起構造１２を励起させてもよい。紫色発光ダイオードチップ１１のサイズは１００〜３６６０平方ｍｉｌであり、封止の難易度、ＬＥＤ発光装置１の面積全体の大きさ、紫色発光ダイオードチップ１１の輝度などの点を配慮し、７００〜８６０平方ｍｉｌの紫色発光ダイオードチップ１１を選択することが好ましい。面積が大きすぎて封止やＬＥＤ発光装置１全体の体積に影響することや、または面積が小さすぎて輝度や発光効率が芳しくない現象が生じることを防ぐ。さらに、紫色発光ダイオードチップ１１の厚みに制限を加えてもよく、好ましくは１３０〜１６０μｍである。このほか、紫色発光ダイオードチップ１１の好適な適用条件は、紫色発光ダイオードチップ１１が出射する紫色光がＣＩＥ１９３１色度座標（０．４０３，０．４２６）に位置していて、かつ、紫色発光ダイオードチップ１１の順方向電圧は１．６〜３．４Ｖであり、好ましくは３．３２Ｖである。紫色発光ダイオードチップ１１の紫色光の全幅発光スペクトルの半値全幅は１４〜１５ｎｍであり、紫色発光ダイオードチップ１１の放射電力は１３０〜２３０ｍＷであり、紫色発光ダイオードチップ１１の順方向電流ピーク値は２４０ｍＡであり、紫色発光ダイオードチップ１１の稼働温度は−４０℃〜１２５℃である。
【００８２】
台座１０はプレート構造またはカップ状構造であってもよい、図８Ａに示すものは、台座１０がプレート構造の例である。図８Ｂに示すものは、台座１０がカップ状構造の例である。よりよい剛性と、放熱効果を図るため、台座１０の材料はセラミック材、アルミ、銅、熱硬化性エポキシレジン、熱硬化性シリコンまたは熱塑性プラスチックなどのいずれか一つを選択する。ＬＥＤ発光装置１封止の難易度と、量子ドット励起構造１２及び紫色発光ダイオードチップ１１への影響を配慮し、コロイド体１３は紫外線硬化性樹脂、シリコンまたはエポキシレジンから選択することが好ましい。
【００８３】
引き続き図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１１の本発明の第６実施例における各断面を示す図と発光スペクトル図を参照する。本実施例において、ＬＥＤ発光装置１は、台座１０と、紫色発光ダイオードチップ１１と、青色発光ダイオードチップ１５と、量子ドット励起構造１２とを含む。紫色発光ダイオードチップ１１を台座１０に設けて、波長３２０ｎｍ〜４１５ｎｍの紫色光を出射し、青色発光ダイオードチップ１５を台座１０に設けて、紫色発光ダイオードチップ１１と並列に設置する。青色発光ダイオードチップ１５の青色光の波長は４２０〜４４０ｎｍである。紫色発光ダイオードチップ１１が主な励起光源であり、青色発光ダイオードチップ１５が次の励起光源である。量子ドット励起構造１２が紫色発光ダイオードチップ１１と青色発光ダイオードチップ１５とに対応して設けられ、紫色光及び青色光を吸収する。量子ドット励起構造１２は主に紫色発光ダイオードチップ１１に励起され光線を出射する。かかる量子ドット励起構造１２は、第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２とを含む。そのうち、第１量子ドット１２１の粒径が第２量子ドット１２２の粒径より大きく、第１量子ドット１２１が一部の紫色光と一部の青色光とを吸収して出射する光線の波長は６２０〜６６０ｎｍであり、第２量子ドット１２２が一部の紫色光と一部の青色光とを吸収して出射する光線の波長は５１０〜５４０ｎｍであり、これらをさらに混色して白色光を形成する。このようなＬＥＤ発光装置１は高い顕色能力と発光効果を有する。特に説明したいことは、量子ドット励起構造１２のよりよい励起効率を図るため、主に紫色光を励起光線に用いる一方で、青色光は次の励起量子ドット励起構造１２の光線に用いるほか、ＬＥＤ発光装置１の顕色能力を発揮する役目がある。高い顕色ニーズのある表示装置においては、ＬＥＤ発光装置１が提供する白色光の顕色能力がより重要である。よって、本実施例に係るＬＥＤ発光装置１は、いままで単独に青色発光ダイオードチップを励起光源とするＬＥＤの設計概念を排除して紫色光を励起光源に用いることで、高い発光効率と高い顕色能力とを実現し、人の目への影響を防ぐ効果が達成できる。ＬＥＤ発光装置１の発光スペクトルは図１１に示す。
【００８４】
好ましくは、ＬＥＤ発光装置１は紫色発光ダイオードチップ１１と、青色発光ダイオードチップ１５の封止に用いるコロイド体１３をさらに有し、第１量子ドット１２１と、第２量子ドット１２２とをコロイド体１３にドープして、コロイド体１３によって紫色発光ダイオードチップ１１と青色発光ダイオードチップ１５と量子ドット励起構造１２とを封止して保護効果を達成し、量子ドット励起構造１２が紫色光と一部の青色光によって励起される前述の波長範囲の光線を有効に受け入れる。ＬＥＤ発光装置１の発光スペクトルを図１１に示す。また、コロイド体１３をもって、紫色発光ダイオードチップ１１と青色発光ダイオードチップ１５とを封止すると共に、第１量子ドット１２１をコロイド体１３にドープし、第２量子ドット１２２をコロイド体１３の外側に設ける態様にすることもできる。ここでは第１量子ドット１２２をコロイド体１３にドープする態様を例示している。第１量子ドット１２１の単位体積の分布密度Ｄ１が第２量子ドット１２２の単位体積の分布密度Ｄ２より小さくなるように設け、大きい粒径の第１量子ドット１２１による屈折や拡散を防ぐ。本実施例において、第１量子ドット１２１とコロイド体１３との混合比は１：１５〜１：１８であることが好ましく、よりよい励起効率を得るためには１：１７の比率がより好ましい。第２量子ドット１２２とコロイド体１３との混合比は１：５〜１：８であることが好ましく、より好ましい比率は１：７であり、同様に最適な励起効率が得られる。
【００８５】
ＬＥＤ発光装置１の紫色発光ダイオードチップ１１の紫色光の波長は、同様に３２０ｎｍ〜４００ｎｍが好ましく、不可視光の紫外光を用いて量子ドット励起構造１２を励起し、ＬＥＤ発光装置１に白色光を提供する。または、ＬＥＤ発光装置１の紫色発光ダイオードチップ１１の紫色光の波長を４００ｎｍ〜４１５ｎｍにし、可視光の紫色光を用いて量子ドット励起構造１２を励起させてもよい。紫色発光ダイオードチップ１１のサイズは１００〜３６６０平方ｍｉｌであり、封止の難易度、ＬＥＤ発光装置１の面積全体の大きさ、紫色発光ダイオードチップの輝度などの点を配慮し、７００〜８６０平方ｍｉｌの紫色発光ダイオードチップ１１を選択することが好ましい。面積が大きすぎて封止やＬＥＤ発光装置１全体の体積に影響したり、または面積が小さすぎて輝度や発光効率が芳しくない現象が生じたりすることを防ぐことができる。さらに、紫色発光ダイオードチップ１１の厚みに制限を加えてもよく、好ましくは１３０〜１６０μｍである。このほか、紫色発光ダイオードチップ１１の好適な適用条件は、紫色発光ダイオードチップ１１が出射する紫色光がＣＩＥ１９３１色度座標（０．４０３，０．４２６）に位置していて、かつ、紫色発光ダイオードチップ１１の順方向電圧は１．６〜３．４Ｖであり、好ましくは３．３２Ｖである。紫色発光ダイオードチップ１１の紫色光の全幅発光スペクトルの半値全幅は１４〜１５ｎｍであり、紫色発光ダイオードチップ１１の放射電力は１３０〜２３０ｍＷであり、紫色発光ダイオードチップ１１の順方向電流ピーク値は２４０ｍＡであり、紫色発光ダイオードチップ１１の稼働温度は−４０℃〜１２５℃である。
【００８６】
台座１０はプレート構造またはカップ状構造であってもよく、図１０Ａに示すものは台座１０がプレート構造の例であり、図１０Ｂに示すものは台座１０がカップ状構造の例である。よりよい剛性と、放熱効果を図るため、台座１０の材料はセラミック材、アルミ、銅、熱硬化性エポキシレジン、熱硬化性シリコンまたは熱塑性プラスチックなどのいずれか一つを選択する。ＬＥＤ発光装置１封止の難易度や、量子ドット励起構造１２及び紫色発光ダイオードチップ１１への影響を配慮し、コロイド体１３は紫外線硬化性樹脂、シリコンまたはエポキシレジンから選択することが好ましい。
【００８７】
以上の説明をまとめると、本発明のＬＥＤ発光装置は、青色チップを単独で励起光源とするやり方に代えて、紫色発光ダイオードチップを量子ドット励起構造の光源にすることで、ＬＥＤ発光装置の発光効率を向上し、青色光が人の目に与える影響を防止することができるとともに、顕色能力をさらに向上し、顕色ニーズを満足させることができる。紫色光を励起光源に用いることは、従来の青色光のみを励起光源とする手段に比べてより高い輝度や発光効果が得られるほか、青色光が人の目に与える影響を防止できる。さらに、特別に配置された量子ドット励起構造は、光線の二次吸収による変換効率低下の欠点を解消し、各量子ドットから励起された光線の波長が安定し、色ムラを引き起こしにくくなると同時に、安定かつ精確な白色光を提供できる。また、安定かつ精確な白色光を提供すると共に、特定波長と比重についても調節が可能である。ＬＥＤ発光装置が各種の配慮に基づいて形成された数多くの構造の実施態様は、ＬＥＤ発光装置の発光効率と光色表現効果をさらに向上させ、青色光による影響を取り除くこともできる。
【符号の説明】
【００８８】
１      ＬＥＤ発光装置
１０    台座
１０１  凹み溝
１１    紫色発光ダイオードチップ
１２    量子ドット励起構造
１２１  第１量子ドット
１２２  第２量子ドット
１２３  第３量子ドット
１２４  空乏層
１３    コロイド体
１４    透光性隔離層
１５    青色発光ダイオードチップ
２      混合グルー
【図１Ａ】
2019021890.tif 000003
【図１Ｂ】
2019021890.tif 000004
【図１Ｃ】
2019021890.tif 000005
【図２Ａ】
2019021890.tif 000006
【図２Ｂ】
2019021890.tif 000007
【図３Ａ】
2019021890.tif 000008
【図３Ｂ】
2019021890.tif 000009
【図３Ｃ】
2019021890.tif 000010
【図３Ｄ】
2019021890.tif 000011
【図４Ａ】
2019021890.tif 000012
【図４Ｂ】
2019021890.tif 000013
【図５Ａ】
2019021890.tif 000014
【図５Ｂ】
2019021890.tif 000015
【図６Ａ】
2019021890.tif 000016
【図６Ｂ】
2019021890.tif 000017
【図７】
2019021890.tif 000018
【図８Ａ】
2019021890.tif 000019
【図８Ｂ】
2019021890.tif 000020
【図９】
2019021890.tif 000021
【図１０Ａ】
2019021890.tif 000022
【図１０Ｂ】
2019021890.tif 000023
【図１１】
2019021890.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月27日(2018.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ発光装置であって、
台座と、紫色発光ダイオードと、量子ドット励起構造とを備え、
前記紫色発光ダイオードチップを前記台座に設け、波長３２０〜４１５ｎｍの紫色光を出射し、
前記量子ドット励起構造を前記紫色発光ダイオードチップに対応するように設置して紫色光を吸収させ、
前記量子ドット励起構造は、第１量子ドットと、第２量子ドットと、第３量子ドットとを含み、
前記第１量子ドットの粒径が前記第２量子ドットの粒径より大きく、前記第２量子ドットの粒径が前記第３量子ドットの粒径より大きく、かつ、前記第１量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ１が前記第２量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ２および前記第３量子ドットの単位体積の分布密度Ｄ３より小さくなるように設け、Ｄ１＜Ｄ２、Ｄ１＜Ｄ３（式１）の関係が成り立ち、
前記第１量子ドットと前記紫色発光ダイオードチップとの相対距離Ｌ１が、前記第２量子ドットと前記紫色発光ダイオードチップとの相対距離Ｌ２、及び前記第３量子ドットと前記紫色発光ダイオードチップとの相対距離Ｌ３よりも小さくなるように設け、Ｌ１＜Ｌ２、Ｌ１＜Ｌ３（式２）の関係が成り立ち、
前記第１量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長が６２０〜６６０ｎｍの光線を出射し、前記第２量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長が５１０〜５４０ｎｍの光線を出射し、前記第３量子ドットが一部の紫色光を吸収して波長が４３０〜４７０ｎｍの光線を出射し、これらをさらに混色して白色光を形成することを特徴とする、ＬＥＤ発光装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤ発光装置は、前記紫色発光ダイオードチップを封止するためのコロイド体を更に有し、
前記第１量子ドットを前記コロイド体にドープし、
前記第２量子ドットと前記第３量子ドットとを前記コロイド体の外側に設けることを特徴とする、請求項１記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３】
前記第２量子ドット及び前記第３量子ドットと、前記コロイド体との間に、透光性隔離層を設けることを特徴とする、請求項２記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４】
前記第２量子ドットと前記第３量子ドットとを２つの空乏層の間に封止して、薄膜状構造体を形成することを特徴とする、請求項２記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５】
前記量子ドット励起構造は、２つの空乏層をさらに含み、
前記第１量子ドットと、前記第２量子ドットと、前記第３量子ドットとを前記２つの空乏層の間に重ねて封止して、薄膜状構造体を形成することを特徴とする、請求項１記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６】
前記紫色発光ダイオードチップを封止するための前記コロイド体をさらに含み、
前記量子ドット励起構造を前記コロイド体の外側に設けることを特徴とする、請求項５記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７】
前記量子ドット励起構造を前記紫色発光ダイオードチップの一側部に接触して覆うように設けることを特徴とする、請求項５記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項８】
前記紫色発光ダイオードチップ及び前記量子ドット励起構造を封止するためのコロイド体をさらに含むことを特徴とする、請求項７記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項９】
前記量子ドット励起構造は、複数の空乏層をさらに含み、
前記第１量子ドットと、前記第２量子ドットと、前記第３量子ドットとをそれぞれ前記複数の空乏層のうちのいずれか２つの空乏層の間に封止することを特徴とする、請求項１記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１０】
前記紫色発光ダイオードチップを封止するためのコロイド体をさらに含み、
前記量子ドット励起構造を前記コロイド体の外側に設けることを特徴とする、請求項９記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１１】
前記量子ドット励起構造を前記紫色発光ダイオードチップの一側部に接触して覆うように設けることを特徴とする、請求項９記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１２】
前記紫色発光ダイオードチップ及び前記量子ドット励起構造を封止するための前記コロイド体をさらに含むことを特徴とする、請求項１０記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１３】
前記量子ドット励起構造を前記紫色発光ダイオードチップの少なくとも一側部に接触して覆うように設け、
前記量子ドット励起構造と前記紫色発光ダイオードチップとの間に透光性隔離層を設けることを特徴とする、請求項１記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１４】
前記台座はプレート構造またはカップ状構造であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１５】
前記第１量子ドットと前記コロイド体とを互いに混合して設け、
前記第１量子ドットと前記コロイド体との混合比は１：１５〜１：１８であることを特徴とする、請求項５〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１６】
前記第１量子ドットと前記コロイド体との混合比は１：１７であることを特徴とする、請求項１５記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１７】
前記第２量子ドットと前記コロイド体とを互いに混合して設け、前記第２量子ドットと前記コロイド体との混合比は１：５〜１：８であることを特徴とする、請求項５〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１８】
前記第２量子ドットと、前記コロイド体との混合比は１：７であることを特徴とする、請求項１７記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１９】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は３２０ｎｍ〜４００ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２０】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光の波長は４００ｎｍ〜４１５ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかの１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２１】
前記紫色発光ダイオードチップのサイズは１００〜３６６０平方ｍｉｌであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２２】
前記紫色発光ダイオードチップのサイズは７００〜８６０平方ｍｉｌであることを特徴とする、請求項２１に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２３】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光がＣＩＥ１９３１色度座標（０．４０３，０．４２６）に位置することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２４】
前記紫色発光ダイオードチップの順方向電圧は１．６〜３．４Ｖであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２５】
前記紫色発光ダイオードチップから出射する紫色光線のスペクトルは１４〜１５ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２６】
前記紫色発光ダイオードチップの放射電力は１３０〜２３０ｍＷであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２７】
前記紫色発光ダイオードチップの順方向電流ピーク値は２４０ｍＡであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２８】
前記紫色発光ダイオードチップの厚みは１３０〜１６０μｍであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項２９】
前記紫色発光ダイオードチップの稼働温度は−４０℃〜１２５℃であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３０】
前記台座の材料はセラミック材、アルミ、銅、熱硬化性エポキシ樹脂、熱硬化性シリコンまたは熱硬化性プラスチックのいずれか一つであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３１】
前記空乏層の部材はポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする、請求項４〜１２のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３２】
前記台座は紫外線硬化性樹脂、シリコンまたはエポキシレジンのいずれか一つであることを特徴とする、請求項２、３、４、６、１０、１２のうちいずれか１項に記載のＬＥＤ発光装置。