(57)【要約】【課題】ＬＥＤチップから放射される光の照射範囲を変更することができる発光ダイオードを実現する。【解決手段】ＬＥＤチップ12と、該ＬＥＤチップ12の上方に配置される透光性弾性体38と、該透光性弾性体38の上方に配置され、透光性弾性体38と対向する球状外面46を有する透光性のドーム状部材48を備えた発光ダイオード10であって、上記ドーム状部材48を上下方向に移動させることにより、ドーム状部材48の球状外面46が透光性弾性体38を接触押圧し、該透光性弾性体38を凹状に弾性変形させて凹レンズ化させると共に、透光性弾性体38を接触押圧する球状外面46の接触面積が変化するよう構成した。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップの上方に配置される透光性弾性体と、該透光性弾性体の上方に配置され、透光性弾性体と対向する球状外面を有する透光性のドーム状部材を備えた発光ダイオードであって、
上記ドーム状部材を上下方向に移動させることにより、ドーム状部材の球状外面が透光性弾性体を接触押圧し、該透光性弾性体を凹状に弾性変形させて凹レンズ化させると共に、透光性弾性体を接触押圧する球状外面の接触面積が変化するよう構成したことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
上記透光性弾性体が、シリコンラバーで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
上記ＬＥＤチップと上記透光性弾性体との間に繊維の集合体を配置すると共に、該繊維の集合体に、ＬＥＤチップから放射される光を所定波長の光に変換して放射する蛍光体を担持させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
上記繊維の集合体が不織布であり、該不織布を構成する繊維に蛍光体を担持させたことを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案は、ＬＥＤチップから放射される光の照射範囲を変更することができる発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２は、本出願人が提案した特開２００６−６００９９号に係る発光ダイオードを示すものであり、このＬＥＤ70は、絶縁材料より成る基板72上に、ＬＥＤチップ74を接続・固定して成る。また、上記基板72の表面から側面を経て裏面にまで延設された一対の外部電極76ａ，76ｂが相互に絶縁された状態で形成されている。
上記ＬＥＤチップ74上面の一方の電極（図示せず）は、ボンディングワイヤ78を介して、一方の外部電極76ａに接続されると共に、ＬＥＤチップ74上面の他方の電極（図示せず）は、ボンディングワイヤ78を介して、他方の外部電極76ｂに接続されている。
【０００３】
上記ＬＥＤチップ74上には、蛍光体80を担持して成るシート状の不織布82が配置されている。
また、ＬＥＤチップ74は、基板72上に配置された所定高さを備えた枠部材84で囲繞されていると共に、該枠部材84内にエポキシ樹脂等の透光性材料を充填して形成された透光性の蓋部材86によって封止されている。
【０００４】
上記ＬＥＤ70にあっては、一対の外部電極76ａ，76ｂを介してＬＥＤチップ74に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ74が発光して、上記蛍光体80を励起させる紫外線や青色可視光等の光が放射される。この光が、ＬＥＤチップ74上に配置されている不織布82に担持された蛍光体80で所定色の可視光に波長変換され、透光性の蓋部材86を透過して外部へ放射されるのである。
【特許文献１】特開２００６−６００９９
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記した従来のＬＥＤ70にあっては、透光性の蓋部材86を透過して外部へ放射される光の照射範囲は常に一定であり、変更することはできなかった。
【０００６】
本考案は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＬＥＤチップから放射される光の照射範囲を変更することができる発光ダイオードを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発光ダイオードは、
ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップの上方に配置される透光性弾性体と、該透光性弾性体の上方に配置され、透光性弾性体と対向する球状外面を有する透光性のドーム状部材を備えた発光ダイオードであって、
上記ドーム状部材を上下方向に移動させることにより、ドーム状部材の球状外面が透光性弾性体を接触押圧し、該透光性弾性体を凹状に弾性変形させて凹レンズ化させると共に、透光性弾性体を接触押圧する球状外面の接触面積が変化するよう構成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発光ダイオードは、請求項１に記載の発光ダイオードにおいて、上記透光性弾性体を、シリコンラバーで構成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発光ダイオードは、請求項１又は２に記載の発光ダイオードにおいて、
上記ＬＥＤチップと上記透光性弾性体との間に繊維の集合体を配置すると共に、該繊維の集合体に、ＬＥＤチップから放射される光を所定波長の光に変換して放射する蛍光体を担持させたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発光ダイオードは、請求項３に記載の発光ダイオードにおいて、上記繊維の集合体が不織布であり、該不織布を構成する繊維に蛍光体を担持させたことを特徴とする。
【考案の効果】
【００１１】
本考案の発光ダイオードにあっては、ＬＥＤチップの上方に、透光性弾性体を配置すると共に、該透光性弾性体の上方に、透光性弾性体と対向する球状外面を有する透光性のドーム状部材を配置して成り、該ドーム状部材を上下方向に移動させることにより、ドーム状部材の球状外面が透光性弾性体を接触押圧し、該透光性弾性体を凹状に弾性変形させて凹レンズ化させると共に、透光性弾性体を接触押圧する球状外面の接触面積が変化するよう構成したので、上記球状外面の接触面積を変化させて、透光性弾性体の凹レンズ化領域を変化させることにより、ＬＥＤチップから放射される光の照射範囲を変更することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発光ダイオードの如く、ＬＥＤチップと透光性弾性体との間に繊維の集合体を配置すると共に、該繊維の集合体に、ＬＥＤチップから放射される光を所定波長の光に変換して放射する蛍光体を担持させた場合、繊維の集合体は単位体積当たりの繊維の表面積が大きいことから、単位体積当たりの蛍光体の担持量及び表面積を大きく確保することができ、高輝度な発光ダイオードを実現できる。
【００１３】
さらに、請求項４に記載の発光ダイオードの如く、請求項３に記載の発光ダイオードにおいて、多数の繊維が立体的に絡み合って形成された不織布を繊維の集合体として用い、該不織布を構成する繊維に蛍光体を担持させた場合には、不織布は単位体積当たりの繊維の表面積が極めて大きいことから、単位体積当たりの蛍光体の担持量及び表面積をより一層大きく確保することができ、高輝度な発光ダイオードを実現できる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づき、本考案に係るＬＥＤの実施形態を説明する。
図１は、本考案に係るＬＥＤ10を模式的に示す概略断面図であり、本考案のＬＥＤ10は、ＬＥＤチップ12をリング状の枠体14で囲繞すると共に、該枠体14内に露出した第１のリードフレーム16の先端部16ａに、上記ＬＥＤチップ12をダイボンドすることにより、第１のリードフレーム16とＬＥＤチップ12底面の一方の電極（図示せず）とを電気的に接続している。
第１のリードフレーム16の後端部16ｂは、枠体14を貫通して外方へ向かって水平方向に取り出されている。
【００１５】
また、上記枠体14内に露出した第２のリードフレーム18の先端部18ａと、上記ＬＥＤチップ12上面の他方の電極（図示せず）とをボンディングワイヤ20を介して電気的に接続して成る。
第２のリードフレーム18の後端部18ｂは、枠体14を貫通して外方へ向かって水平方向に取り出されている。
尚、上記第１のリードフレーム16の先端部16ａと、第２のリードフレーム18の先端部18ａは、上下方向に所定の間隙を設けて対向配置されることにより、相互に絶縁されている。
【００１６】
上記枠体14には第１の段部22が形成されており、該第１の段部22上に、蛍光体24を担持して成る繊維の集合体としてのシート状の不織布26が載置されている。この結果、ＬＥＤチップ12の上方に、蛍光体24を担持した不織布26が配置されることとなる。
【００１７】
上記不織布26は、図２〜図５に示すように、多数の繊維28が絡み合って形成されるものであり、繊維28間に多数の空隙30（図４参照）が形成されており、また、多数の繊維28が立体的に絡み合っているため、単位体積当たりの繊維28の表面積が極めて大きいものである。
尚、上記繊維28の繊維密度や、不織布26の厚さ、目付等を適宜調整することにより、不織布26を構成する繊維28の総表面積を数倍〜数百倍にも増減可能である。
【００１８】
上記不織布26に、蛍光体24を分散・添加した透光性の液状結合剤を含浸後、硬化させることにより、不織布26を構成する繊維28の表面に、結合剤32を介して蛍光体24が被着・担持されると共に、繊維28間の空隙30に、蛍光体24が添加された結合剤32が充填される。
尚、図３及び図４に示すように、繊維28の表面に被着される蛍光体24の量は、空隙30に充填された結合剤32中の蛍光体24の量よりも多くなっており、さらに、空隙30に充填された結合剤32中の蛍光体24の分布状態は、繊維28に近づくに従って蛍光体24の量が多くなっている。
【００１９】
上記透光性の結合剤32は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の各種有機材料、ゾルゲルガラス、水ガラス等の各種無機材料を使用することができる。
上記繊維28は、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレン等の樹脂繊維、レーヨン等のセルロース系の化学繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、金属繊維等の短繊維から成り、その直径は１〜２０μｍ、長さは０．５〜２０mm程度であるが、長さが５０〜１００mm程度の長繊維から成る繊維28を用いることも勿論可能である。
尚、光の透過性の観点から、透光性材料で繊維28を構成するのが好ましい。
【００２０】
上記蛍光体24は、ＬＥＤチップ12から放射される紫外線や青色可視光等の光の照射を受けると、この光を所定波長の可視光等の光に波長変換するものであり、例えば以下の組成のものを用いることができる。
紫外線を赤色可視光に変換する赤色発光用の蛍光体24として、Ｍ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ（Ｍは、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙの何れか１種）、0.5ＭｇＦ２・3.5ＭｇＯ・ＧｅＯ２：Ｍｎ、2ＭｇＯ・2ＬｉＯ２・Ｓｂ２Ｏ３：Ｍｎ、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ4：Ｅｕ、ＹＶＯ4：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｍｇ）3（ＰＯ4）：Ｓｎ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、ＣａＳｉＯ３：Ｐｂ，Ｍｎ等がある。
また、紫外線を緑色可視光に変換する緑色発光用の蛍光体24として、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｚｎ２ＳｉＯ4：Ｍｎ、（Ｃｅ，Ｔｂ，Ｍｎ）ＭｇＡｌ１１Ｏ１９、ＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂ、（Ｃｅ，Ｔｂ）ＭｇＡｌ１１Ｏ１９、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ，Ｔｂ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｄｙ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ，Ｄｙ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ等がある。
更に、紫外線を青色可視光に変換する青色発光用の蛍光体24として、(ＳｒＣａＢａ)５(ＰＯ４)３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｍｇ）２Ｐ２Ｏ7：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ7：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｓｎ、Ｓｒ５（ＰＯ4）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ、ＣａＷＯ4、ＣａＷＯ4：Ｐｂ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ、(Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ)１０(ＰＯ４)６Ｃｌ２：Ｅｕ等がある。
また、青色可視光を発光するＬＥＤチップ12を光源に用いて白色光を得る場合等において、ＬＥＤチップ12から放射される青色可視光を緑色可視光に変換する緑色発光用の蛍光体24として、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ等がある。
さらに、青色可視光を発光するＬＥＤチップ12を光源に用いた場合等において、ＬＥＤチップ12から放射される青色可視光を赤色可視光に変換する赤色発光用の蛍光体24として、（Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＣａＳｉＮ２：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ等がある。
上記赤色発光用の蛍光体24、緑色発光用の蛍光体24、青色発光用の蛍光体24を適宜選択・混合して用いることで、種々の色の発色が可能である。
尚、上記蛍光体24は、有機、無機の蛍光染料や、有機、無機の蛍光顔料を含むものである。
【００２１】
而して、本考案のＬＥＤ10にあっては、多数の繊維28が立体的に絡み合って形成され、単位体積当たりの繊維28の表面積が極めて大きい不織布26に蛍光体24を担持せしめたことから、単位体積当たりの蛍光体24の担持量及び表面積を大きく確保することができる。
【００２２】
枠体14の上記第１の段部22の上方には第２の段部34が形成されており、該第２の段部34上に、樹脂等より成る透光性の有底円筒体36が配置され、該有底円筒体36の内部には、シリコンラバーより成る円柱状の透光性弾性体38が充填されている。
また、上記有底円筒体36の外面の上下方向には、後述する蓋部42の突起44と係合する複数の突起40が形成されている。
【００２３】
図１において、42は、樹脂等より成り、透光性を有する有天円筒状の蓋部であり、該蓋部42は、その内面の上下方向に、上記有底円筒体36の突起40と係合する複数の突起44が形成されている。
また、蓋部42の内径は、上記有底円筒体36の外形より若干小さい寸法と成されており、蓋部42内面の突起44と、有底円筒体36外面の突起40とを係合させることにより、上記有底円筒体36の上端開口が閉塞されるようになっている。
尚、蓋部42内面の突起44及び有底円筒体36外面の突起40は、共に、上下方向に複数形成されているので、蓋部42の突起44と有底円筒体36の突起40の係合位置を変えることにより、蓋部42は上下方向に移動可能となっている。
【００２４】
さらに、上記透光性弾性体38の上方に、該透光性弾性体38と対向する球状外面46を有する透光性のドーム状部材48（図６〜図８参照）が配置されている。
図１においては、透光性弾性体38が変形することなく、蓋部42と透光性弾性体38との間にドーム状部材48が配置されている状態が示されているが、図９に示すように、蓋部42の突起44と有底円筒体36の突起40の係合位置を変え、蓋部42を下方向に移動させると、ドーム状部材48も下方向に移動し、その結果、ドーム状部材48の球状外面46が、透光性弾性体38を接触押圧することにより、透光性弾性体38が凹状に弾性変形して凹レンズ化するのである。
すなわち、蓋部42を上下方向に移動させることにより、上記ドーム状部材48も上下方向に移動可能となっている。そして、上記ドーム状部材48を上下方向に移動させることにより、ドーム状部材48の球状外面46が透光性弾性体38を接触押圧し、該透光性弾性体38を弾性変形させて凹レンズ化させることができると共に、透光性弾性体38を接触押圧する球状外面46の接触面積も変化させることができるのである。
【００２５】
而して、透光性弾性体38を接触押圧する球状外面46の接触面積を変化させることにより、透光性弾性体38の凹レンズ化する領域が変化することとなる。すなわち、透光性弾性体38を接触押圧する球状外面46の接触面積を大きくすれば、透光性弾性体38の凹レンズ化する領域も大きくなり、一方、透光性弾性体38を接触押圧する球状外面46の接触面積を小さくすれば、透光性弾性体38の凹レンズ化する領域は小さくなる。
【００２６】
上記ＬＥＤ10は、第１のリードフレーム16及び第２のリードフレーム18を介してＬＥＤチップ12に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ12から蛍光体24を励起する波長の光が発光する。この光が、ＬＥＤチップ12上に配置された不織布26に担持された蛍光体24で所定波長の可視光等の光に波長変換され、有底円筒体36→透光性弾性体38→ドーム状部材48→蓋部42を透過して外部へ放射されるのである。
【００２７】
本考案のＬＥＤ10にあっては、ＬＥＤチップ12の上方に、透光性弾性体38を配置すると共に、該透光性弾性体38の上方に、透光性弾性体38と対向する球状外面46を有する透光性のドーム状部材48を配置して成り、該ドーム状部材48を上下方向に移動させることにより、ドーム状部材48の球状外面46が透光性弾性体38を接触押圧し、該透光性弾性体38を凹状に弾性変形させて凹レンズ化させると共に、透光性弾性体38を接触押圧する球状外面46の接触面積が変化するよう構成したので、上記球状外面46の接触面積を変化させて、透光性弾性体38の凹レンズ化領域を変化させることにより、ＬＥＤチップ12から放射される光の照射範囲を変更することができる。
【００２８】
すなわち、図１０に示す如く、透光性弾性体38を凹レンズ化させることなく、透光性弾性体38の上方にドーム状部材48を配置した場合には、ＬＥＤチップ12から放射される光は、ほぼ直進して照射されることとなり、この場合が最も光の照射範囲が狭い。
一方、図１１に示す如く、ドーム状部材48の球状外面46を透光性弾性体38に接触押圧し、該透光性弾性体38を弾性変形させて凹レンズ化させるた場合には、ＬＥＤチップ12から放射される光が、凹レンズ化領域を通過することにより拡散し、光の照射範囲を広くすることができる。
【００２９】
尚、本考案のＬＥＤ10にあっては、ＬＥＤチップ12と透光性弾性体38との間に、多数の繊維28が立体的に絡み合って形成され、単位体積当たりの繊維28の表面積が極めて大きい不織布26を配置すると共に、該不織布26に蛍光体24を担持せしめたことから、単位体積当たりの蛍光体24の担持量及び表面積を大きく確保することができ、高輝度なＬＥＤ10を実現できる。
【００３０】
尚、上記においては、繊維の集合体として不織布26を用いた場合を例に挙げて説明したが、本考案はこれに限定されるものではなく、多数の繊維を織り込んで形成した織布を用い、該織布を構成する繊維に蛍光体24を担持させても良い。この織布も、不織布26には及ばないものの、単位体積当たりの繊維の表面積が大きいことから、単位体積当たりの蛍光体24の担持量及び表面積を大きく確保することができ、高輝度なＬＥＤ10を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本考案に係る発光ダイオードを模式的に示す概略断面図である。
【図２】蛍光体を担持したシート状の不織布を模式的に示す斜視図である。
【図３】蛍光体を担持したシート状の不織布を模式的に示す部分拡大図である。
【図４】蛍光体を担持したシート状の不織布を構成する繊維を模式的に示す拡大図である。
【図５】蛍光体を担持したシート状の不織布を構成する繊維を模式的に示す断面図である。
【図６】球状外面を有する透光性のドーム状部材を示す断面図である。
【図７】球状外面を有する透光性のドーム状部材を示す底面図である。
【図８】球状外面を有する透光性のドーム状部材を示す平面図である。
【図９】ドーム状部材で透光性弾性体を弾性変形させた状態を示す概略断面図である。
【図１０】透光性弾性体が未変形の場合の光の照射範囲を示す説明図である。
【図１１】ドーム状部材で透光性弾性体を弾性変形させた場合の光の照射範囲を示す説明図である。
【図１２】従来の発光ダイオードを模式的に示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
10  発光ダイオード
12  ＬＥＤチップ
14  枠体
16  第１のリードフレーム
18  第２のリードフレーム
20  ボンディングワイヤ
22  枠体の第１の段部
24  蛍光体
26  不織布
28  繊維
30  空隙
32  結合剤
34  枠体の第２の段部
36  有底円筒体
38  透光性弾性体
40  有底円筒体の突起
42  蓋部
44  蓋部の突起
46  球状外面
48  ドーム状部材
【図１】
0003153795.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003153795.tif 000009
【図８】
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【図９】
0003153795.tif 000011
【図１０】
0003153795.tif 000012
【図１１】
0003153795.tif 000013
【図１２】
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