(57)【要約】      （修正有）【課題】  外囲器の外表面に配置する光触媒の表面積を大きく確保することのできる光触媒付発光ダイオードの実現。【解決手段】  ＬＥＤチップ搭載用の第１のリードフレーム12に、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ14を形成し、該リフレクタ14の底面上に、光触媒活性化作用を有する波長の光を放射するＬＥＤチップ16をダイボンドにより接続固定すると共に、上記ＬＥＤチップ16を透光性の外囲器24によって被覆・封止し、さらに、上記外囲器24の外表面に、アナターゼ型の酸化チタン（ＴｉＯ２）等より成る光触媒を保持して成る多数の透光性の多孔質吸着材26を、透光性の接着剤28を介して固着配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒活性化作用を有する波長の光を放射するＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを封止する透光性の外囲器とを備え、上記外囲器の外表面に、透光性の多孔質吸着材を多数配置すると共に、上記多孔質吸着材の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめて成ることを特徴とする光触媒付発光ダイオード。
【請求項２】
上記外囲器の外表面に、上記多孔質吸着材が透光性の接着剤を介して固着されていることを特徴とする請求項１に記載の光触媒付発光ダイオード。
【請求項３】
上記外囲器の外表面に、上記多孔質吸着材を配置すると共に、これら多孔質吸着材を網状部材で被覆したことを特徴とする請求項１に記載の光触媒付発光ダイオード。
【請求項４】
上記外囲器の外表面に、上記多孔質吸着材と共に反射材を配置したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光触媒付発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を構成する外囲器の外表面に光触媒を配置して成る光触媒付発光ダイオードに係り、特に、外囲器の外表面に配置する光触媒の表面積を大きく確保することのできる光触媒付発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化チタン（ＴｉＯ２）等の光触媒は、紫外線等の光の照射を受けると活性化して強力な酸化還元作用を生じ、窒素酸化物（ＮＯＸ）、硫黄酸化物（ＳＯＸ）等の有害化合物や汚濁物等を効果的に分解する作用を発揮するものであることから、この光触媒を外囲器の外表面に配置して成る光触媒付発光ダイオードが従来から用いられている。
ところで、上記光触媒による有害化合物や汚濁物等の分解は、これら有害化合物や汚濁物等が光触媒に接触することによって生じる作用である。従って、光触媒による空気や水の浄化能力を向上させるためには、光触媒の表面積をできるだけ拡大することが望ましい。
【０００３】
そこで、本出願人は、先に、外囲器の外表面に、表面を光触媒で被覆された多数の繊維状体を立設状態で配置して成る光触媒付発光ダイオードを提案した（特願２００３−８２７９５号）。
図７及び図８に示すように、この光触媒付発光ダイオード70は、発光ダイオードチップ搭載用の第１のリードフレーム71の先端部71ａに、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ72を形成し、該リフレクタ72の底面にＬＥＤチップ73をＡｇペースト等を介してダイボンドすることにより、上記第１のリードフレーム71と、ＬＥＤチップ73底面の一方の電極（図示せず）とを電気的に接続している。また、第２のリードフレーム74の先端部74ａと、上記ＬＥＤチップ73上面の他方の電極（図示せず）とをボンディングワイヤ75を介して電気的に接続して成る。
上記ＬＥＤチップ73、第１のリードフレーム71の先端部71ａ及び端子部71ｂの上端、第２のリードフレーム74の先端部74ａ及び端子部74ｂの上端は、先端に凸レンズ部76を有する透光性の外囲器77によって被覆・封止されている。
【０００４】
また、上記外囲器77の外表面には、酸化チタン（ＴｉＯ２）等より成る光触媒78で被覆された多数の細長い繊維状体79が、接着剤80を介して、上記外囲器77の外表面に対して略垂直に立設状態で被着されている（図８）。この繊維状体79は、ガラス繊維や樹脂繊維等の繊維81の表面に光触媒78をコーティングして構成されているものである（図９及び図１０）。
【０００５】
上記光触媒付発光ダイオード70にあっては、第１のリードフレーム71及び第２のリードフレーム74を介してＬＥＤチップ73に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ73が発光して光触媒活性化作用を有する波長の光（紫外線や可視光）が放射され、この光が外囲器77外表面の光触媒78を活性化することにより、空気や水の浄化を行うことができるのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記光触媒付発光ダイオード70にあっては、外囲器77の外表面に、光触媒78で被覆された多数の繊維状体79を、外囲器77外表面に対して略垂直に立設状態で被着したことから、光触媒78が配置される外囲器77の外表面の表面積が、被着された多数の繊維状体79の表面積分増大することとなり、この結果、外囲器77の外表面に配置される光触媒78の表面積を飛躍的に拡大することができるのである。
しかしながら、光触媒による空気や水の浄化能力を向上させるためには光触媒の表面積をできるだけ拡大することが望ましいことから、外囲器の外表面に配置する光触媒の表面積を、より一層大きく確保できる光触媒付発光ダイオードの出現が望まれていた。
【０００７】
本発明は、上記要請に応えるためになされたものであり、その目的とするところは、外囲器の外表面に配置する光触媒の表面積を大きく確保することのできる光触媒付発光ダイオードの実現にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係る光触媒付発光ダイオードは、光触媒活性化作用を有する波長の光を放射するＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを封止する透光性の外囲器とを備え、上記外囲器の外表面に、透光性の多孔質吸着材を多数配置すると共に、上記多孔質吸着材の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめて成ることを特徴とする。
【０００９】
上記多孔質吸着材は、例えば、透光性の接着剤を介して外囲器の外表面に固着される。また、外囲器の外表面に、上記多孔質吸着材を配置すると共に、これら多孔質吸着材を網状部材で被覆しても良い。
【００１０】
上記外囲器の外表面に、上記多孔質吸着材と共に反射材を配置するのが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光触媒付発光ダイオードにあっては、外囲器の外表面に、比表面積が極めて大きい多孔質吸着材を多数配置すると共に、これら多孔質吸着材の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめたことから、外囲器の外表面に配置する光触媒の表面積を大きく確保することができる。
【００１２】
尚、外囲器の外表面に、上記多孔質吸着材と共に反射材を配置した場合には、光触媒を活性化させる光を様々な方向に反射させて光触媒への照射効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づき、本発明に係る光触媒付発光ダイオードの実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る第１の光触媒付発光ダイオード10を示すものであり、該光触媒付発光ダイオード10は、発光ダイオードチップ搭載用の第１のリードフレーム12の先端部12ａに、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ14を形成し、該リフレクタ14の底面にＬＥＤチップ16をＡｇペースト等を介してダイボンドすることにより、上記第１のリードフレーム12と、ＬＥＤチップ16底面の一方の電極（図示せず）とを電気的に接続している。また、第２のリードフレーム18の先端部18ａと、上記ＬＥＤチップ16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。
上記ＬＥＤチップ16は、窒化ガリウム系半導体結晶等で構成されており、光触媒活性化作用を有する波長の紫外線や可視光等の光を放射するものである。
尚、上記第１のリードフレーム12、第２のリードフレーム18は、銅、銅亜鉛合金、鉄ニッケル合金等により構成される。
【００１４】
また、上記ＬＥＤチップ16、第１のリードフレーム12の先端部12ａ及び端子部12ｂの上端、第２のリードフレーム18の先端部18ａ及び端子部18ｂの上端は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂等より成り、先端に凸レンズ部22を有すると共に光触媒活性化作用を有する波長の紫外線や可視光等の光を透過させる透光性の外囲器24によって被覆・封止されている。
さらに、第１のリードフレーム12の端子部12ｂ及び第２のリードフレーム18の端子部18ｂの下端は、上記外囲器24の下端部を貫通して外囲器24外部へと導出されている。
【００１５】
また、上記外囲器24の外表面には、アナターゼ型の酸化チタン（ＴｉＯ２）等より成る光触媒（図示せず）を保持して成る多数の透光性の多孔質吸着材26が、透光性の接着剤28を介して固着配置されている。
尚、光触媒としては、上記酸化チタン以外に、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、Ｆｅ２Ｏ３等、光触媒作用を有する他の金属酸化物を用いることができるが、アナターゼ型の酸化チタンが、光触媒活性に優れており最も好適に使用できる。
また、上記光触媒は、紫外線の照射を受けて活性化する光触媒だけでなく、可視光の照射を受けて活性化する可視光型光触媒を用いることもできる。
上記透光性の接着剤28は、例えば、アルカリシリケート結合物、エチルシリケート結合物、アルコキシラン結合物、有機官能基を部分的に導入したアルコキシラン結合物及び有機ポリマーを反応させたアルコキシラン結合物等の無機結合材やハイブリッド系無機結合材を用いることができる。
【００１６】
上記透光性の多孔質吸着材26は、径が１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度の細孔を多数有する直径０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度のビーズ状のシリカゲルで構成されており、細孔の比表面積が５０ｍ２／ｇ〜３００ｍ２／ｇ程度と極めて大きいものである。光触媒は、上記多孔質吸着材26の表面のみならず、細孔内にも吸着保持されている。
上記多孔質吸着材26の表面及び細孔内に光触媒を保持させるには、例えば、粒径が多孔質吸着材26の細孔径より小さい光触媒微粒子の分散液中に、多孔質吸着材26を浸漬した後、乾燥・焼成させることにより行うことができる。
【００１７】
上記第１の光触媒付発光ダイオード10にあっては、第１のリードフレーム12及び第２のリードフレーム18を介してＬＥＤチップ16に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ16が発光して光触媒活性化作用を有する波長の光（紫外線や可視光）が放射され、この光が外囲器24外表面の多孔質吸着材26に保持された光触媒に照射される。この結果、光触媒が活性化して空気や水の浄化を行うことができるのである。
【００１８】
而して、上記第１の光触媒付発光ダイオード10にあっては、外囲器24の外表面に、比表面積が極めて大きい多孔質吸着材26を多数配置すると共に、これら多孔質吸着材26の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめたことから、外囲器24の外表面に配置する光触媒の表面積を大きく確保することができる。
上記の通り、多孔質吸着材26及び接着剤28は透光性を有していることから、多孔質吸着材26の表面及び細孔内に保持した光触媒に光を十分に照射することが可能である。また、多数の細孔を有する多孔質吸着材26は、通気性、通水性に優れていることから、光触媒と、空気や水との接触効率が良好である。
【００１９】
図２は、第１の光触媒付発光ダイオード10の変形例を示すものであり、この第１の光触媒付発光ダイオード10の変形例は、外囲器24の外表面に、多数の多孔質吸着材26と共に複数のビーズ状の反射材30を、透光性の接着剤28を介して固着配置して成る。
上記反射材30は、アルミニウム等の光反射率の高い材料で構成することができる。また、表面が光反射率の高い白色と成された部材で反射材30を構成しても良い。
このように、多孔質吸着材26と共に反射材30を用いることにより、光触媒を活性化させる光を様々な方向に反射させて光触媒への照射効率を向上させることができる。
【００２０】
図３は、本発明に係る第２の光触媒付発光ダイオード50を示すものであり、該第２の光触媒付発光ダイオード50は、樹脂やセラミック等の絶縁材料より成る基板52上に、複数のＬＥＤチップ54を接続・固定して成る。また、上記基板52の底面には、一対の外部電極56ａ，56ｂが接続されており、これら外部電極56ａ，56ｂの一端は、上記基板52を貫通して基板52表面に露出している。
各ＬＥＤチップ54上面の一方の電極（図示せず）は、ボンディングワイヤ58及び基板52表面に形成された配線パターン（図示せず）を介して、一方の外部電極56ａに接続されると共に、各ＬＥＤチップ54上面の他方の電極（図示せず）は、ボンディングワイヤ58及び基板52表面に形成された配線パターン（図示せず）を介して、他方の外部電極56ｂに接続されている。
【００２１】
また、ＬＥＤチップ54の配置された基板52表面は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂等より成り、光触媒活性化作用を有する波長の紫外線や可視光等の光を透過させる略直方体形状の透光性の外囲器60によって被覆・封止されている。
さらに、上記外囲器60の外表面には、光触媒を保持して成る多数の透光性の多孔質吸着材26が、透光性の接着剤28を介して固着配置されている。
【００２２】
上記第２の光触媒付発光ダイオード50にあっては、一対の外部電極56ａ，56ｂを介してＬＥＤチップ54に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ54が発光して光触媒活性化作用を有する波長の光（紫外線や可視光）が放射され、この光が外囲器60外表面の多孔質吸着材26に保持された光触媒に照射される。この結果、光触媒が活性化して空気や水の浄化を行うことができる。
【００２３】
この第２の光触媒付発光ダイオード50も、外囲器60の外表面に、比表面積が極めて大きい多孔質吸着材26を多数配置すると共に、これら多孔質吸着材26の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめたことから、外囲器60の外表面に配置する光触媒の表面積を大きく確保することができる。
【００２４】
図４は、第２の光触媒付発光ダイオード50の変形例を示すものである。この第２の光触媒付発光ダイオード50の変形例は、外囲器60の外表面に、多数の多孔質吸着材26と共に複数のビーズ状の反射材30を、透光性の接着剤28を介して固着配置して成り、多孔質吸着材26と共に反射材30を用いることにより、光触媒を活性化させる光を様々な方向に反射させて光触媒への照射効率を向上させることができる。
【００２５】
図５は、本発明に係る第３の光触媒付発光ダイオード62を示すものであり、該第３の光触媒付発光ダイオード62は、外囲器60の外表面に、多数の多孔質吸着材26を配置すると共に、これら多孔質吸着材26を、多数の連通孔64を備えた網状部材66で被覆して構成したものである。この網状部材66は、金属や樹脂等の適宜な材料で構成することができるが、導電性材料で網状部材66を構成する場合には、一対の外部電極56ａ，56ｂ間の絶縁性が損なわれないよう留意する必要がある。
この第３の光触媒付発光ダイオード62にあっても、外囲器60の外表面に、比表面積が極めて大きい多孔質吸着材26を多数配置すると共に、これら多孔質吸着材26の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめたことから、外囲器60の外表面に配置する光触媒の表面積を大きく確保することができる。
【００２６】
図６は、第３の光触媒付発光ダイオード62の変形例を示すものである。この第３の光触媒付発光ダイオード62の変形例は、外囲器60の外表面に、多数の多孔質吸着材26と共に複数のビーズ状の反射材30を配置し、これら多孔質吸着材26及び反射材30を網状部材66で被覆して構成したものである。
このように、多孔質吸着材26と共に反射材30を用いることにより、光触媒を活性化させる光を様々な方向に反射させて光触媒への照射効率を向上させることができる。
【００２７】
尚、光触媒の表面積を拡大させるため、上記網状部材66に光触媒を担持させるようにしても良い。
【００２８】
上記においては、透光性の多孔質吸着材26をシリカゲルで構成した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バイコールガラス等のｎｍ単位の多数の細孔を有する多孔質ガラスで上記多孔質吸着材26を構成しても良い。
【００２９】
尚、本発明の上記光触媒付発光ダイオード10，50，62を、空気等の気体の浄化用に使用する場合には、上記多孔質吸着材26の表面をシリコン樹脂や、テトラフルオロエチレンの重合体（ポリテトラフルオロエチレン、ＰＴＦＥ）であるテフロン（登録商標）等の撥水性のある気体透過性樹脂で被覆しても良い。
このように、多孔質吸着材26の表面を撥水性のある気体透過性樹脂で被覆すると、多孔質吸着材26が空気中の水分を細孔内に吸着することが抑制され、その結果、浄化対象の気体を効率よく細孔内に吸着して、細孔内の光触媒と接触させることができる。
また、第１の光触媒付発光ダイオード10、第２の光触媒付発光ダイオード50の場合には、上記シリコン樹脂やテフロン（登録商標）等の撥水性のある気体透過性樹脂を透光性の接着剤28として用いて、多数の多孔質吸着材26を外囲器24，外囲器60の外表面に固着するようにしても良い。この場合にも、接着剤28として用いた撥水性のある気体透過性樹脂によって、多孔質吸着材26が空気中の水分を細孔内に吸着することが抑制され、その結果、浄化対象の気体を効率よく細孔内に吸着して、細孔内の光触媒と接触させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る第１の光触媒付発光ダイオードを模式的に示す概略断面図である。
【図２】第１の光触媒付発光ダイオードの変形例を模式的に示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る第２の光触媒付発光ダイオードを模式的に示す概略断面図である。
【図４】第２の光触媒付発光ダイオードの変形例を模式的に示す概略断面図である。
【図５】本発明に係る第３の光触媒付発光ダイオードを模式的に示す正面図である。
【図６】第３の光触媒付発光ダイオードの変形例を模式的に示す正面図である。
【図７】従来の光触媒付発光ダイオードを示す概略断面図である。
【図８】従来の光触媒付発光ダイオードの要部を拡大して示す概略断面図である。
【図９】従来の光触媒付発光ダイオードにおける繊維状体の拡大縦断面図である。
【図１０】従来の光触媒付発光ダイオードにおける繊維状体の拡大横断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
10  第１の光触媒付発光ダイオード
16  ＬＥＤチップ
24  外囲器
26  多孔質吸着材
28  透光性の接着剤
30  反射材
50  第２の光触媒付発光ダイオード
54  ＬＥＤチップ
60  外囲器
62  第３の光触媒付発光ダイオード
66  網状部材
【図１】
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【図２】
2005236168.tif 000004
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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