(57)【要約】【課題】ボンドワイヤーおよびボンディング工程を不要とした発光ダイオードを光源とする発光ユニットを提供することを目的とする。【解決手段】この発明の発光ユニットは、発光ダイオードと、該発光ダイオードにバイアス電圧を印加する一対のバイアス電極と、該一対のバイアス電極を保持する一対の電極保持部と、該一対の電極保持部に連接する一対のリードと、上記発光ダイオードおよび一対のバイアス電極、一対の電極保持部の周囲を覆って、それらを封入固定する封入部材とを備えてなる発光ユニットであって、上記一対のバイアス電極および電極保持部は上記発光ダイオードの両側に設けられ、上記発光ダイオードは、上記一対のバイアス電極間に挟まれる形で設けるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードと、該発光ダイオードにバイアス電圧を印加する一対のバイアス電極と、該一対のバイアス電極を保持する一対の電極保持部と、該一対の電極保持部に連接する一対のリードと、上記発光ダイオードおよび一対のバイアス電極、一対の電極保持部の周囲を覆って、それらを封入固定する封入部材とを備えてなる発光ユニットであって、上記一対のバイアス電極および電極保持部は上記発光ダイオードの両側に設けられ、上記発光ダイオードは、上記一対のバイアス電極間に挟まれる形で設けられていることを特徴とする発光ユニット。
【請求項２】
発光ダイオードの照射方向と反対側には、照射方向への光反射面部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の発光ユニット。
【請求項３】
発光ダイオードは、紫外線発光ダイオードであることを特徴とする請求項１又は２記載の発光ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、発光ダイオードを光源とする発光ユニットの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで使用されている発光ダイオード（半導体発光素子）を光源とする発光ユニット（レンズ部やリード等を備えた製品としてのＬＥＤ等）２０は、例えば図６に示されるように、紫外線（紫外光）等所定の波長の光を発光する発光ダイオード（半導体発光素子）２４と、該発光ダイオード２４にリード２１，２１を介してバイアス電圧を印加するバイアス電極２３およびボンドワイヤー２５と、上記一方側のリード２１の上端に設けられた棚状の発光ダイオード保持部２２と、該発光ダイオード保持部２２、バイアス電極２３、発光ダイオード２４、ボンドワイヤー２５の周囲を覆って、それらを封入固定する透明な合成樹脂製の封入部材（レンズ部兼用）２６とから構成されている。
【０００３】
そして、上記リード２１，２１、バイアス電極２３、ボンドワイヤー２５を介して上記発光ダイオード２４に所定のバイアス電圧が印加されると、上記発光ダイオード２４は、図示の矢印のように、その照射方向（視野方向）に所定の角度で紫外線を発光する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、以上のような構成の場合、上記半導体発光素子としての発光ダイオード２４は、一般に完全な絶縁体であるサファイアガラス等の上に素子部を形成している。
【０００５】
そのため、例えば図６の状態からも理解できるように、上記バイアス電極２３を当該発光素子と光軸方向の重合面上に形成せざるを得ない構造になっている。
【０００６】
したがって、光の照射方向と反対側に位置するバイアス電極２３はともかく、光の照射方向側には同様の構造の電極を設けることはできず、例えば金やアルミで作成したボンドワイヤー２５により電極ボンディングを行って接続し、その周囲をエポキシ樹脂などの封入部材２６で封入して固定する構成としている。
【０００７】
この封入部材２６による封入は、上記電極ボンディングを行った後に行うようにしているが、その際に封入樹脂の硬化時の収縮応力によってバイアス電極２３やボンドワイヤー２５部分に変形力が作用して破断することがあった。
【０００８】
本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、一対のバイアス電極を発光ダイオードの光軸を挟む両側に設け、発光ダイオードが、それら一対のバイアス電極間に挟まれる形で設けられるようにすることにより、従来のようなワイヤーボンディングを不要とし、封入部材による封入を行ってもワイヤー部およびそのボンディング部が切断されるような問題を解消した発光ユニットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は、同目的を達成するために、次のような課題解決手段を備えて構成されている。
【００１０】
（１）  請求項１の発明
この発明は、発光ダイオードと、該発光ダイオードにバイアス電圧を印加する一対のバイアス電極と、該一対のバイアス電極を保持する一対の電極保持部と、該一対の電極保持部に連接する一対のリードと、上記発光ダイオードおよび一対のバイアス電極、一対の電極保持部の周囲を覆って、それらを封入固定する封入部材とを備えてなる発光ユニットであって、上記一対のバイアス電極および電極保持部は上記発光ダイオードの両側に設けられ、上記発光ダイオードは、上記一対のバイアス電極間に挟まれる形で設けられていることを特徴としている。
【００１１】
この発明の構成では、発光ダイオードの両側に位置して、発光ダイオードを両側から挟み込む形で一対のバイアス電極が設けられていることから、それら一対のバイアス電極の何れにあっても、当該発光ダイオードの光照射方向と重なるようなことはない。
【００１２】
したがって、従来のようなワイヤーボンディングは不要となり、封入部材による封入を行っても、ワイヤー部およびそのボンディング部が切断されるような問題がなくなる。
【００１３】
その結果、製品性能の信頼性が大きく向上する。
【００１４】
また発光ダイオードの略全面から発光する光の全てを効率良く利用することができるようになり、発光出力の増大が図られる。
【００１５】
しかも、バイアス電極の取り付けと発光ダイオードの固定とを同時に行うことが可能になる一方、ボンディング工程が不要となることにより、一段と生産効率の向上が図られる。
【００１６】
（２）  請求項２の発明
この発明は、上記請求項１の発明の構成において、発光ダイオードの光照射方向と反対側には、光照射方向への光反射面部が設けられていることを特徴としている。
【００１７】
このように、発光ダイオードの光照射方向と反対側に本来の照射方向への反射面部があると、上記発光ダイオードの本来の光照射方向と反対側に照射された光をも本来の光照射方向に反射させて照射させることができるようになり、上述した発光ダイオードの略全面からの発光を一層有効に利用することが可能となって、さらに発光効率を向上させることができる。
【００１８】
（３）  請求項３の発明
この発明は、上記請求項１又は２の発明の構成において、上記発光ダイオードが紫外線発光ダイオードであることを特徴としている。
【００１９】
紫外線発光ダイオードが、上述のような構成で、発光出力、発光効率の高いものに構成されていると、例えば紫外線発光ユニットと、該紫外線発光ユニットからの紫外線を受けて可視光を発生する蛍光体と、該蛍光体からの可視光を外部に照出する可視光透過部材とを備え、上記紫外線発光ユニットの紫外線発光源により紫外線を発生させ、同紫外線を蛍光体に照射することにより、特別な電子回路や高圧機器を必要とせず、広い平面範囲で効率良く均一な明るさの可視光を発光させるようにした平面発光装置の紫外線発光源として最適なものとなる。
【発明の効果】
【００２０】
以上の結果、本願発明によると、高性能かつ低コストの発光ダイオードを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、いくつかの本願発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２２】
（最良の形態１）
先ず図１〜図３は、本願発明の発光ユニットを採用して構成した最良の形態１に係る平面発光装置の構成を示している。
【００２３】
該発光装置１は、例えば図２および図３に示すように、紫外線発光部７ａを有して紫外線を発生する紫外線発光ユニット７と、この紫外線発光ユニット７の紫外線発光ダイオード１０からの紫外線を受けて可視光を発生する蛍光体４と、この蛍光体４からの可視光を外部に照出する可視光透過部材３とから構成されている。
【００２４】
上記紫外線発光ユニット７の紫外線発光部７ａは、例えば図１に詳細に示されるように、紫外線発光源としての紫外線発光ダイオード（ＬＥＤ素子部）１０と、該発光ダイオード１０を挟んで同発光ダイオード１０の両側に平行に接合された（＋）（−）一対のバイアス電極１３，１３と、該一対のバイアス電極１３，１３を保持している該一対のバイアス電極１３，１３両側の一対の電極保持部１２，１２と、上記紫外線発光ダイオード１０から発光された紫外線を図３中の矢印で示すように照射方向に拡散させる拡散レンズの機能を備えたエポネシ系の透明な合成樹脂材よりなる封入部材１４と、上記紫外線発光ダイオード１０の光照射方向と反対方向への紫外線を同本来の照射方向に反射させる反射面１１ａを有する反射面部１１とからなり、上記電極保持部１２，１２、光反射面部１１には、（＋），（−）一対のリード７ｂ，７ｂが一体に連接されている。
【００２５】
そして、同一対のリード７ｂ，７ｂを介して上記一対のバイアス電極１３，１３間に所定の順方向バイアス電圧が印加されると、その電圧値に応じて紫外線を所定の照射方向に向けて発光する。
【００２６】
一方、蛍光体４は、上記紫外線発光ダイオード１０からの紫外線を受けて可視光を発生する所望の種類の蛍光物質よりなり、一例として図示のような長方形状で所望の平面面積を有する平板状の可視光透過部材３の内面側全面に所望の厚さにコーティングした形で設けられている。
【００２７】
可視光透過部材３には、例えば上記蛍光体４部分を透過した紫外線を遮断又は十分に低減することができる透明な紫外線カットガラス（ＵＶカットガラス）が採用されており、可視光のみを外部に照出するようになっている。
【００２８】
ところで、この形態の場合、上記蛍光体４をコーティングした上記可視光透過部材３に対して所定の幅の紫外線光路６を介して対向する位置には、当該可視光透過部材３と同じ形状、同じ平面面積の例えばアルミ等金属製の取付用プレート２が設けられており、同取付用プレート２の内面は、上記紫外線発光ダイオード１０からの紫外線を蛍光体４側に反射させる紫外線反射面２ａに形成されている。
【００２９】
そして、同可視光透過部材３と取付用プレート２との間の紫外線光路６は、その外周囲４方を蛍光体を混入した合成樹脂製のシールド部材５ａ〜５ｄで枠状にシールドすることによって紫外線の漏出がないように密閉されている。
【００３０】
上記構成の紫外線発光ユニット７は、そのようにして形成された偏平な発光装置１の本体ケーシングの長手方向一端側シールド部材（側壁部）５ａの中央部に位置して設けられ、その先端側の紫外線発光部７ａ部分を上記密閉された紫外線光路６内に臨ませたシールド状態で設置されている。
【００３１】
したがって、以上の構成では、紫外線発光ユニット７の紫外線発光部７ａの紫外線発光ダイオード１０から発光された紫外線は、封入部材１４の拡散レンズ作用（図１の矢印参照）によって効果的に拡散されながら、上記蛍光体を混入した枠状のシールド部材５ａ〜５ｄに囲まれ、かつ上記蛍光体４がコーティングされた可視光透過部材３と紫外線反射面２ａを有する取付用プレート２との間に形成されている紫外線光路６を介して上記蛍光体４および蛍光体を含むシールド部材５ａ〜５ｄに照射される。
【００３２】
この時、上記紫外線発光部７ａからの紫外線は、取付用プレート２の内側の反射面２ａにも照射されるが、同紫外線は当該反射面２ａで反射されて、やはり蛍光体４およびシールド部材５ａ〜５ｄに照射される。
【００３３】
そして、上記蛍光体４およびシールド部材５ａ〜５ｄ中の蛍光体は、上記紫外線が照射されると、その蛍光作用によって効果的に可視光を発生し、同可視光を上記可視光透過部材３を介して外部に照出する。
【００３４】
この外部への可視光の照出は、図示可視光透過部材３の広い発光面全面で均一に行われ、その平面部全体が均一な明るさで効率良く発光することになる。
【００３５】
このため、以上の構成の発光装置では、従来の蛍光灯のような特別な電子回路や高圧機器、水銀蒸気を入れた管球などを必要とせず、広い平面範囲で効率良く可視光を発光させることができる。また、発光装置内を真空状態にする必要がない。
【００３６】
また、従来の発光ダイオードの組合せによる点光源と違って、全体に亘って均一な明るさの面光源にすることができ、より自然な平面光源とすることができる。
【００３７】
また以上の発光装置では、上記紫外線発光ユニット７の紫外線発光部７ａ部分の封入部材１４が、上記紫外線発光ダイオード１０からの紫外線を蛍光体４方向に向けて拡散させる拡散レンズとしての機能を有している。
【００３８】
このように、紫外線発光部７ａの封入部材１４に紫外線発光ダイオード１０からの紫外線を蛍光体４方向に向けて拡散させる拡散レンズとしての機能が設けられていると、紫外線が蛍光体４に向けて均一に高密度で照射されることになり、蛍光体４およびシールド部材５ａ〜５ｄの蛍光体からの可視光も蛍光体４の全面から均一に外部に向けて照出されるようになる。
【００３９】
その結果、可視光の発光効率も向上し、かつ一層自然な発光状態の面光源を実現することができる。
【００４０】
また以上の発光装置では、上記可視光透過部材３に当該可視光透過部材３を介して外部に照出される光線中の紫外線を遮断または減少させる紫外線低減手段としての紫外線カット機能（ＵＶカット機能）が具備されている。
【００４１】
このように、可視光透過部材３に対して当該可視光透過部材３を介して外部に照出させる光線中の紫外線を遮断または減少させる紫外線カット機能を設けると、蛍光体４に照射された紫外線が同可視光透過部材３を通して、そのまま外部に照射されることを有効に防止することができるようになる。
【００４２】
さらに以上の発光装置では、上記紫外線発光ユニット７は、紫外線発光ダイオード１０を発光源として構成されている。
【００４３】
このように、上述の紫外線発光ユニット７の紫外線発光源として半導体発光素子である紫外線発光ダイオード１０を採用すると、光源の寿命が長くなり、従来の蛍光灯などに比べても遥かに長寿命の発光装置を実現することが可能となる。
【００４４】
しかも、以上の構成では、同紫外線発光ユニット７は、上記発光ダイオード１０の両側に位置して、当該発光ダイオード１０を両側から挟み込む形でプレート状の一対のバイアス電極１３，１３が設けられていることから、それら一対のバイアス電極１３，１３の何れにあっても、当該発光ダイオード１０の光照射方向と重なるようなことはない。
【００４５】
したがって、従来のようなボンドワイヤー、電極ボンディングは不要となり、封入部材１４による封入を行っても、その硬化時の収縮応力によってワイヤー部およびそのボンディング部が切断されるような問題は完全に解消される。
【００４６】
その結果、製品性能の信頼性が大きく向上する。
【００４７】
また、発光ダイオード１０にはバイアス電極１３，１３の接合後において光軸方向には何の遮蔽物もなく、その略全面から発光する光の全てを効率良く利用することができ、発光出力の増大が図られる。
【００４８】
しかも、同バイアス電極１３，１３の電極保持部１２，１２への取り付けと発光ダイオード１０の固定とを同時に行うことが可能になる一方、ボンディング工程が不要となることにより、一段と生産効率の向上が図られる。
【００４９】
さらに、同構成では、上記発光ダイオード１０の光照射方向と反対側に本来の光照射方向への反射面部１１があるので、上記発光ダイオード１０の本来の光照射方向と反対側に照射された光をも本来の光照射方向に反射させて照射させることができるようになり、上述した発光ダイオード１０の略全面からの発光を一層有効に利用することが可能となって、さらに発光効率を向上させることができる。
【００５０】
これらの結果、以上の発光ユニット、発光装置によると、高性能かつ低コストな発光ユニット、発光装置を提供することができる。
【００５１】
特に、以上の発光装置の場合、有機ＥＬなどに比べて、製造の容易な低コストかつシンプルな構造の平面発光体を実現するのに適したものとなる。
【００５２】
（最良の形態２）
次に図４および図５は、本願発明の発光ユニットを採用して構成した最良の形態２に係る平面発光装置の構成を示している。
【００５３】
上記最良の形態１の構成では、可視光透過部材３と取付用プレート２とを共に完全なプレート部材により形成し、それらを光路６間隔規定用のスペーサ機能を具備したシールド部材５ａ〜５ｄで接合一体化する構成としたが、この最良の形態２の構成では、取付用プレート２側を、例えば図４および図５に示すように、シールド部材５ａ〜５ｄ部分を金属製の側壁部５ａ′〜５ｄ′として取付用プレート２と一体化した皿状のものに形成し、その開口部内側に上記最良の形態１の構成のものと同様の可視光透過部材３を嵌合して周囲を接着一体化したことを特徴とするものである。
【００５４】
この場合、必要に応じ、上記側壁部５ａ′〜５ｄ′部分の内面にも蛍光体４がコーティングされる。
【００５５】
その他の構成は、紫外線発光ユニット７を含めて全て上述の最良の形態１の構成のものと同様である。
【００５６】
このような構成によると、シールド部材５ａ〜５ｄ部分が別部材となっている上記最良の形態１の構成の場合に比べて、部品点数も減少し、組み立ても容易になる。
【００５７】
（その他の形態）
（１）  可視光透過部材３について
１−１）  以上の各形態では、紫外線カット機能を具備したガラス体を採用したが、これは同様の機能を持ったアクリル等の合成樹脂体を採用してもよい。
【００５８】
１−２）  また、必ずしも紫外線カット機能を可視光透過部材３に具備させる必要はなく、例えば別部材として紫外線カット部材（ＵＶカット機能をもった膜体、ガラス体、合成樹脂等）を並設するようにしてもよい。
【００５９】
（２）  蛍光体４について
これも必ずしも可視光透過部材３の内面にコーティングする必要はなく、例えばシール部材として貼設してもよいし、全くの別部材として並設するようにしてもよい。
【００６０】
（３）  取付用プレート２について
これも必ずしも金属板である必要はなく、合成樹脂成型によるものの内面に鏡面部材を設置して反射面２ａとしたものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本願発明を実施するための最良の形態１に係る発光ユニットの構成を示す断面図である。
【図２】同発光ユニットを用いて構成した平面発光装置の断面図である。
【図３】同平面発光装置の正面図である。
【図４】本願発明を実施するための最良の形態２に係る発光ユニットにより構成した平面発光装置の構成を示す断面図である。
【図５】同平面発光装置の正面図である。
【図６】従来の発光ユニットの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１は発光装置、２は取付用プレート、２ａは反射面、４は蛍光体、５ａ〜５ｄはシールド部材、５ａ′〜５ｄ′は側壁部、６は紫外線光路、７は紫外線発光ユニット、７ａは紫外線発光部、７ｂはリード、１０は紫外線発光ダイオード、１１は反射面部、１１ａは反射面、１２は電極保持部、１３はバイアス電極、１４は封入部材である。
【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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【図６】
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