(57)【要約】【課題】発光ダイオードチップを囲うよう蛍光体層を形成しても、チップの光放出面からの輝度、光量や色調などの発光強度をいずれの方向から観察して見て、ばらつきがないかあっても小さい、発光ダイオードランプを提供することを目的とする。【解決手段】発光ダイオードチップ４と、この発光ダイオードチップ４に電気的に接続した一対のリード電極２，３と、上記発光ダイオードチップ４の光放出面を覆い均等な光放射をなすよう形成された蛍光体層５と、上記発光ダイオードチップ４、蛍光体層５およびリード電極２，３の一部分を収容した透光性容器７とを備えている発光ダイオードランプＬ１である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードチップと；
この発光ダイオードチップに電気的に接続した一対のリード電極と；
上記発光ダイオードチップの光放出面を覆い均等な光放射をなすよう形成された蛍光体層と；
上記発光ダイオードチップ、蛍光体層およびリード電極の一部分を収容した透光性容器と；
を具備していることを特徴とする発光ダイオードランプ。
【請求項２】
蛍光体層が、発光ダイオードチップの光放出面に一定層厚さで形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ランプ。
【請求項３】
リード電極または透光性容器に、発光ダイオードチップの光放出面からの放出光を反射する反射体が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオードランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオードチップの発光を蛍光物質により波長変換して放射する発光ダイオードランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】昨今、発光ダイオードランプは、高輝度（高発光強度）・高効率化、多色化、外形構造の多様化や低価格化などがすすみ、急激に用途と市場の拡大がはかられてきている。
【０００３】
この発光ダイオードランプの高輝度・高効率化として、発光ダイオードチップと対向するチップなどの保護をなす容器の内壁面部分に蛍光体層を形成したり、容器を形成するエポキシ樹脂材料中に蛍光体を混合して、発光ダイオードチップからの放出光によりこれら蛍光体を励起させて、さらに輝度や光量などの発光強度を高めることが行われている。
【０００４】
そして、容器内壁面部分に蛍光体層を形成することは、たとえば特開２００１−１７７１５３号公報に記載されているが、この場合は蛍光体層が均一に形成できても発光ダイオードチップの光放出面とこの光放出面を覆う容器の内壁面部分の蛍光体層との離間距離が等距離でなく、発光ダイオードチップの発光による蛍光体層の光励起が一様とならず、明暗差や色調にむらが生じることがある。
【０００５】
また、容器を形成する材料中に蛍光体を混合することは、たとえば特開２００２−５０８００号公報に記載されているが、この場合は容器形成材料との比重が異なるなどのことから蛍光体の分散が不均一となり発光ダイオードランプからの光放射に明暗差や色調にむらが生じることがある。
【０００６】
また、そこで発光ダイオードチップに直接に蛍光体層を形成することが考えられ、そのとき図４に示すように発光ダイオードチップＴを覆う蛍光体層Ｐは、発光ダイオードチップＴ上に山盛状の逆椀状となったり（（ａ）図）、発光ダイオードチップＴが載置されるリード電極Ｅの部分が椀状や平板状などをしているので裾野が広がった山盛状の逆椀状となって（（ｂ）図）、光放出面に対し均一厚さとならず中心軸部分や裾野部分が厚く形成される傾向にあった。
【０００７】
したがって、この場合も発光ダイオードチップＴの光放出面に形成された蛍光体層Ｐの厚さが場所により大きく異なるので一様な光放射をなさず輝度、光量や色調などに強度むらがあって、点灯時、発光ダイオードランプが見る方向によって発光強度の異なる部分があるという不具合を生じていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、発光ダイオードチップを囲うよう蛍光体層を形成して、チップの光放出面からの輝度、光量や色調などの発光強度をいずれの方向から観察して見て、ばらつきがないかあっても小さい、発光ダイオードランプを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載の発光ダイオードランプは、発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップに電気的に接続した一対のリード電極と、上記発光ダイオードチップの光放出面を覆い均等な光放射をなすよう形成された蛍光体層と、上記発光ダイオードチップ、蛍光体層およびリード電極の一部分を収容した透光性容器とを具備していることを特徴とする。
【００１０】
上記構成の発光ダイオードランプは、電源装置を介し両リード電極に通電すると、発光ダイオードチップの両電極に挟まれた発光層が発光し、光放出面を覆って形成された蛍光体層を励起し、光放出面から所定の可視領域の均等な光放射がなされる。
【００１１】
そして、この発光ダイオードランプの点灯時、ランプを前方のどの方向から観察（測定）してもほぼ一定の色調を呈し、見る方向により発光のむらを生じない。
【００１２】
この光放出面を覆う蛍光体層から均等な光放射をなす手段は、後述するように蛍光体層の層厚さを均一の厚さとすることによって達成できる。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発光ダイオードランプは、蛍光体層が、発光ダイオードチップの光放出面に一定層厚さで形成されていることを特徴とする。
【００１４】
光放出面を覆い形成する蛍光体層の層厚さを均一の厚さとすることによって均等な光放射をなすことができる。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発光ダイオードランプは、リード電極または透光性容器に、発光ダイオードチップの光放出面からの放出光を反射する反射体が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
発光ダイオードチップを囲うリード電極または容器の側壁などを白色など光反射機能を有するよう形成すれば、発光層の側方に向かった放射光を有効に前方に指向してさらに発光効率を向上できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は第１の実施の形態を示す砲弾型発光ダイオードランプ（以下、ＬＥＤランプと称する。）Ｌ１の模式的縦断面図である。
【００１８】
図中１はエポキシ樹脂などからなる基板で、ＣｕやＦｅ系の材料からなる一対のリード電極２，３の中間部を埋設保持している。この一方のリード電極２の頂部は椀状の凹部２１を有し、この凹部２１のほぼ中央に発光ダイオードチップ（以下、ＬＥＤチップと称する。）４が設けられている。
【００１９】
このＬＥＤチップ４は、図示しないが汎用のｎ型電極層と、ＳｉＣ層と、窒化物半導体（ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）からなる発光層と、ｐ型電極層とが積層して構成され青色領域の発光をなす。
【００２０】
また、このＬＥＤチップ４は、凹部２１上に設けられたｎ型電極層の底面を除く上面と側面が形成する光放出面の表面に、波長変換をなすＬＥＤからの青色発光により励起されるフォトルミネッセンス蛍光体を塗布して形成した蛍光体層５が形成されている。この蛍光体層５は光放出面からの放出光が均等になるよう一様な層厚さとなっている。
【００２１】
６は上記ＬＥＤチップ４のｐ電極層と他方のリード電極３とを接続する金線からなるリード線である。また、７は内部に上記ＬＥＤチップ４部などを収容する空洞部が形成された透明エポキシ樹脂などからなる砲弾型をなす透光性容器で、開口端部は上記基板１と接合してある。
【００２２】
このような構成のＬＥＤランプＬ１は、電源装置（図示しない。）を介し両リード電極２，３に通電すると、ＬＥＤチップ４の両電極に挟まれた発光層が発光して青色領域（約４７０ｎｍ）の光放出をなす。この青色領域（約４７０ｎｍ）の内部発光は、光放出面に形成した蛍光体層５を励起し黄色の可視領域（約５８０ｎｍ）に変換して透光性容器７からは黄色領域の発光をなす。
【００２３】
そして、このＬＥＤランプＬ１の点灯時、ランプＬ１を前方のどの方向から観察（測定）してもほぼ一定の色調を呈していることが確認できた。
【００２４】
すなわち、このＬＥＤランプＬ１の発光スペクトルの強度は図２のグラフに示すような分布であった。この図２は横軸に波長（ｎｍ）を、縦軸に相対発光強度（任意）が目盛られ、ＬＥＤランプＬ１はどの方向から測定してもほぼ一定の線（実線Ａ）で示す発光強度であった。これに対し、従来のＬＥＤランプでは、部位を変えて測定した場合、図２中に点線Ｍｘ，Ｍｎで示すように測定（観察）する位置により発光強度か変わり、すなわち見る方向により色調や輝度に変化が生じていた。
【００２５】
この発明のＬＥＤランプＬ１が、どの方向から測定してもほぼ一定の発光強度を示すのは、ＬＥＤチップ４の光放出面に形成した蛍光体層が一様な厚さであることに起因していると推測される。
【００２６】
なお、図１のＬＥＤランプＬ１において、ＬＥＤチップ４を載置する椀状の凹部２１の内面側を白色などの光反射面２Ｒとしておき、ＬＥＤチップ４から側面方向に放出した光をこの光反射面２Ｒで上方（前方）に反射指向させることにより、さらに発光効率を向上することができる。
【００２７】
また、図３は本発明の第２の実施の形態を示すＳＭＤ型ＬＥＤランプＬ２の模式的縦断面図で、図中、図１と同一部分には、同一の符号を付してその説明は省略する。
【００２８】
この図３の本発明の第２の実施の形態のＬＥＤランプＬ２は、基板１上にＬＥＤチップ４が設けられ、一方の電極層（左側）と他方の電極層（右側）とが同一面側に形成され、それぞれの電極層とリード電極２，３とが金線からなるリード線６，６を介し接続してある。また、ＬＥＤチップ４周壁の光放出面にはほぼ均一の厚さで蛍光体層５が形成してある。
【００２９】
また、ＬＥＤチップ４は基板１から立脚した容器７をなす側壁８により囲われている。なお、この側壁８の上方側に透明などの透光性合成樹脂やガラスからなる保護カバーが設けられていてもよい。
【００３０】
このような構成のＬＥＤランプＬ２の点灯は、上記第１の実施の形態と同様に電源装置（図示しない。）を介し両リード電極２，３に通電すると、ＬＥＤチップ４の両電極に挟まれた発光層が発光して光放出をなす。この内部発光は、光放出面に形成した蛍光体層５を励起し可視光に変換して容器７をなす側壁８の開口部からは可視領域の光を放射する。
【００３１】
このとき、上記側壁８は放射光に指向性を付与するとともに、側壁８を白色などした光反射機能を持たせておくことにより、放射光量を増加させ発光効率を向上することができた。
【００３２】
そして、このＬＥＤランプＬ２の場合も、点灯時、ランプＬ２を前方のどの方向から観察（測定）してもほぼ一定の色調を呈していることが確認できた。
【００３３】
また、このＬＥＤランプＬ２の発光スペクトルの強度も図２に示すような分布であった。
【００３４】
なお、本発明は上記実施の形態に制約されるものではない。たとえば透光性容器を形成する基板、容器（壁面）などの透明材料は、合成樹脂、ガラスやセラミックスなどを用いることができ、具体的には合成樹脂としてはエポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂やナイロン樹脂など、ガラスとしてはソーダライム系などの軟質ガラスやホウケイ酸系の硬質ガラスなど、セラミックスとしてはアルミナ（酸化アルミニウム）などがある。
【００３５】
また、透光性容器はＬＥＤチップと間隔を隔てた空洞部や開放部を有するものに限らず、容器材料中にＬＥＤチップが完全に埋没されるものであってもよく、その外観形状も砲弾型やＳＭＤ型に限らない。
【００３６】
そして、上記ＬＥＤランプは、個々のランプを離間配置配線して点灯されても、数十〜数千個が一体化など集合体として点灯されてもよく、照明用、表示用、信号機用など各種装置に用いることができる。
【００３７】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、点灯時、ランプを前方のどの方向から観察（測定）してもほぼ一定の輝度、光量や色調を呈し、見る方向により発光のむらを生じない品質の向上した発光ダイオードランプを提供できる。
【００３８】
請求項２の発明によれば、蛍光体層の層厚さを均一の厚さとすることによって均等な光放射をなす、上記請求項１に記載と同様な作用効果を奏する発光ダイオードランプを提供できる。
【００３９】
請求項３の発明によれば、発光ダイオードチップを囲うリード電極または容器の側壁などを白色など光反射機能を有するよう形成して、発光層の側方に向かった放射光を有効に前方に指向してさらに発光効率を向上できる、上記請求項１および２に記載と同様な作用効果を奏する発光ダイオードランプを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す砲弾型発光ダイオードランプの模式的拡大縦断面図である。
【図２】本発明および従来の発光ダイオードランプの発光スペクトルの強度を対比して示すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示すＳＭＤ型発光ダイオードランプの模式的拡大縦断面図である。
【図４】図（ａ）および（ｂ）は従来の、直接に蛍光体層を形成した発光ダイオードチップ部の模式的拡大縦断面図である。
【符号の説明】
Ｌ１，Ｌ２：発光ダイオードランプ（ＬＥＤランプ）、    １：基板、
２，３：リード電極、    ４：発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）、
５：蛍光体層、    ６：リード線、    ７：透光性容器、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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