(57)【要約】複数の半導体発光接合部と、これらの上に配置された蛍光素材の共通層とを含むランプ。本発明は、三次元の配列となるように少なくとも１つの湾曲した導体に取り付けられた複数の発光接合部を含むランプを提供する。【選択図】図１１
2004503120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体発光接合部と、該複数の半導体発光接合部上に配置された蛍光材の共通層と、を含むランプ。
【請求項２】
球体部を更に含み、前記接合部は、前記ランプを単体の構造体として形成すべく前記球体部内に組み込まれている、請求項１に記載のランプ。
【請求項３】
前記接合部は、三次元の配列として提供される、請求項１又は２に記載のランプ。
【請求項４】
前記接合部は、略仮想回転楕円面上に配列されるように湾曲した支持構造体に取り付けられる、請求項１−３のいずれか１項に記載のランプ。
【請求項５】
前記接合部は、少なくとも１つの湾曲した導体に取り付けられ、該導体に電気的に接続される、請求項４記載のランプ。
【請求項６】
三次元の配列となるように少なくとも１つの湾曲した導体に取り付けられた複数の発光接合部を含むランプ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの湾曲した導体は、前記接合部が略仮想回転楕円面上に配列されるように構成される、請求項６記載のランプ。
【請求項８】
少なくとも隣接する接合部上に配置された蛍光材の共通層を更に含む、請求項６又は７に記載のランプ。
【請求項９】
前記少なくとも１つの湾曲した導体は、前記接合部の各々を収容する凹部を含む、請求項６−８のいずれか１項に記載のランプ。
【請求項１０】
前記凹部は、光の放射方向及び／又は発散の角度を制御する光導波路として機能する側壁を有する、請求項９記載のランプ。
【請求項１１】
球体部を更に有し、前記ランプを単一の構造体として形成すべく、前記接合部及び前記少なくとも１つの湾曲した導体は前記球体部に組み込まれている、請求項６−１０のいずれか１項に記載のランプ。
【請求項１２】
前記球体部に装着され、前記球体部から放射される光を所定のパターンに成形するように構成されたレンズを更に含む、請求項１１記載のランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明はＬＥＤランプに関する。
【０００２】
（発明の背景）
米国特許第５，９９８，９２５号には、透明な球体に組み込まれた半導体発光層からなる発光装置が開示されており、放射された光を受光して別の波長（即ち、所定の色）の光を放出する蛍光材で半導体層が覆われている。
【０００３】
又、米国特許第５，２８９，０８２号に示されているように、半導体デバイスを追加すれば出力の光度を上げることが可能であり、この特許においては半透明な本体内に取り付けた複数の半導体チップを有するＬＥＤランプが開示されている。しかしながら、このランプの場合、各チップが個別の光パターンを放射しており、ランプからの光が単一の点状光源から発せられたように見せたい場合には好ましくない。この米国特許第５，２８９，０８２号の場合には、特定の本体形状によって個別の光出力を合成及び集束し、必要な照明パターンを有する総合的な光出力を生成している。
【０００４】
一方、英国特許第２，３１１，１２６号においては、別々に取り付けられ、それぞれのリード線が平面状の導体に接続された発光ダイオードの配列を含む比較的大きな光源が開示されており、この場合には、配列からの光を集束するのに使用するレンズによって発光ダイオードがカプセル状に覆われている。
【０００５】
（発明の目的）
本発明は、複数の発光ダイオードを利用し、略点状照明源の体裁を維持しつつ高光度の出力を提供可能なＬＥＤランプの更なる形態を提供しようとするものである。
【０００６】
（発明の要約）
本発明によれば、複数の半導体発光接合部とそれらの上に配置された蛍光材の共通層を含むランプが提供される。
【０００７】
この蛍光材の共通層は、肉眼で見た場合に単一の点状照明源から発せられたように見せるべく、隣接する接合部からの光を受光しこれを分散して放射することができる。更に、この層は単一の手順によって接合部上に適用可能であり、個別の組立又は製造にマスキングとエッチングの更なる手順を必要とする米国特許５，２８９，０８２号の個別チップの形成法に比べ、ランプの組立手順が格段に単純化されている。
【０００８】
このランプは球体部を有しており、ランプを単一の構造体として形成すべく接合部がこの球体部内に組み込まれることが望ましい。
【０００９】
接合部は、三次元の配列として提供されることが望ましい。
【００１０】
略仮想回転楕円面上に配列されるように、接合部が湾曲した支持構造体に取り付けられることが望ましい。
【００１１】
接合部が少なくとも１つの湾曲した導体に取り付けられ、該導体に電気的に接続されることが望ましい。
【００１２】
別の広義の側面において、本発明は、三次元の配列となるように少なくとも１つの湾曲した導体に取り付けられた複数の発光接合部を含むランプを提供する。
【００１３】
この少なくとも１つの湾曲した導体は、接合部を略仮想回転楕円面上に配列されるように構成されることが望ましい。
【００１４】
ランプは、少なくとも隣接する接合部上に配置された蛍光素材の共通層を含んでいることが望ましい。
【００１５】
この導体の湾曲した構成と、特に、略仮想回転楕円面上に配置された接合部により、ランプによって生成された光全体が略単一の小さな球状又は点状照明源から発せられたように見えるという利点を備えている。
【００１６】
少なくとも１つの湾曲した導体は、各々の接合部を収容するための凹部を含んでいることが望ましい。
【００１７】
この凹部は、光の放射方向及び／又は発散の角度を制御する光導波路として機能する側壁を備えていることが望ましい。
【００１８】
ランプは球体部を有し、ランプを単一の構造体として形成すべく、接合部と少なくとも１つの湾曲した導体がこの球体部の内部に組み込まれることが望ましい。
【００１９】
ランプは、球体部に装着され且つ球体部から放射された光を所定のパターンに成形するように構成されたレンズを含んでいることが望ましい。
【００２０】
（好適な実施例の詳細な説明）
本発明について図面を参照して詳細に説明する。
ランプ１は、図１に示すごとく、ランプの軸方向の照明出力を高めるべく構成された円筒形状の基部３及び放物線状の端部４を備える球体部２を含んでいる。このランプには、球体部２の内部に組み込まれた導体５及び６の形態を取ることが望ましい第１及び第２端子も含まれており、このリード端子５は、集積回路ウエハ８を取り付ける支持プラットフォーム７を備えている。この例においては、このウエハは、蛍光体層などの蛍光材の共通層が両方の接合部上に適用されるよう、実質的に互いに隣接して配列された２つの接合部を含んでいる。そして、中間導体９〜１２により、図３の回路図に示すようにＬＥＤ接合部１４及び１５を逆の極性に配列すべく、接合部がそれぞれの端子５及び６に電気的に接続されており、抵抗要素１６が更なる導体（中間の導体１１及び１２を接続するもの）１３とリード端子５の間に提供されている。
【００２１】
導体５及び６、中間の導体９〜１３、並びにウエハ８のすべては、ランプを丈夫な単一の構造体として実装すべく球体部２内に組み込まれている。接合部の極性が逆になっているため、ランプを電源に接続する際に従来のＬＥＤ配列のように極性を考慮する必要がない。又、接合部の各々に共通の単一蛍光体層を使用することにより、製造が簡単になると共にいずれの接合部からの光も単一の照明源から発せられたものと感知されるという美的な利点も備えている。
【００２２】
このＬＥＤランプの好適な実施例における仕様は次のようになっている。
2004503120.tif 000003
【００２３】
しかしながら、ランプの各構成部品の寸法構成及び動作パラメータは、必要に応じて変更可能であり、ＬＥＤ接合部の数も照明のニーズに適するように増やすことができる。
【００２４】
次に図４〜図８を参照し、第２のランプ２０について説明する。このランプ２０は、構造が図１〜図３のものと略同様であるが、球体２５内に組み込まれた導体２３及び２４の形態をとる第１端子２１及び第２端子２２が、更なる導体２６及び２７と共に設けられている。これらの導体２３、２６、及び２７の各々は、参照符号２９、３０、３１で示された関連接合部を収容する支持構造を形成する凹部２８をそれぞれ備えている。これらの接合部は、蛍光体の共通層３５によって覆われており、各々が取り付けられた導体２３、２６、及び２７と電気的に接続されると共に、隣接する導体とも中間導体３２、３３、及び３４によって電気的に接続されている。図示のこの例においては、図５の回路図に示されているごとく、接合部は直列に接続されている。
【００２５】
導体２３、２４、２６、２７は、蛍光体層３５を適用した後の球体部２５内での接合部２９、３０、及び３１の直接的な位置決めにおける製造の容易性と信頼性を向上させるべく、図６に示す二次元のリードフレーム構造体４０として形成することが望ましい。図６及び図７からわかるように、接合部２９、３０、及び３１は、これらの接合部によって生成される総合的な照明が図８の曲線Ａが示すごとく軸上で高出力となるように導体２６より上に突出した導体２３及び２７によって略直線状に配列されている。
【００２６】
ランプ２０には、球体部２５に装着され且つランプによって生成される光を修正して、例えば、図８の曲線Ｂによって示されているような均等に分布する照明パターンになるように成形されたレンズ４１を設けることもできる。
【００２７】
次に図９〜図１６を参照すると、第３のランプ５０が示されている。この場合も、これまでのランプの構造と略同様であるが、複数の導体５１、５２、５３、及び５４が単一の球体部５５内に組み込まれており、それぞれの凹部５７内に取り付けられ且つ蛍光材の共通層５９によって覆われた発光接合部５６を備えている。各接合部は、図１０に示す回路を構成するべく、この場合も、各々が取り付けされた導体にそれぞれ電気的に接続されると共に、隣接する導体にも中間導体５８によって電気的に接続されているが、この例の場合には、導体５１〜５４の各々は、３つの接合部５６を備えている。
【００２８】
導体５１〜５４は、接合部を回転楕円面などの仮想湾曲面上に支持することにより、ランプ５０によって生成される照明が小さな略回転楕円面の点状照明源から発せられたように見せるべく球体部５５内で湾曲している。接合部の出力を修正して図１６の曲線Ｃで示されるものなどのように均等に分布するパターンを生成すべく、レンズ６０を設けることも可能である。尚、この曲線Ｃは、ランプ５０の平面図方向で観測した照明出力、即ち、図９で観察したときと同じ方向からランプを見たときのものである。
【００２９】
レンズ６０を使用して光の出力を修正する以外に、導体を所望の構成に配列することも可能であり、各接合部から放射される光の直接的な出力制御に役に立つように凹部５７の構造を使用することもできる。具体的には、各凹部を、例えば、側壁が各接合部から放射された光の方向及び／又は発散の角度を制御する光導波路として機能するような構成にすることができる。
【００３０】
次に、図１１及び図１２にそれぞれ示されているＸ−Ｘ及びＹ−Ｙにおける関連する導体の断面図を示す図１４及び図１５を参照し、各凹部の形状と接合部から出力された光に対するその効果について更に詳しく説明する。
【００３１】
ＬＥＤ接合部を格納する凹部５７は、これらの凹部から発せられた光ビームをランプ５０の外側の自由空間において仮想部分球状面の半径「Ｒ」、凹部内のＬＥＤ接合部から凹部側壁の仮想延長線の交点までの距離「ｒ」、及びランプ５０の中央線６１とその他のＬＥＤ接合部の垂線である中央線６２の間の角度「Ａ」によって決定される予測可能なパターンに合成すべく、導体５１、５２、及び５３内に形成されている。
【００３２】
仮想球状面の半径「Ｒ」は各凹部の中央線の交点から凹部内のＬＥＤ接合部までの距離であり、「ｒ」の値は凹部の側壁間の角度によって決定される。
【００３３】
「ｒ」の値が「Ｒ」以上の場合には、各ＬＥＤ接合部からの光は、角度「Ａ」の値に関係なく、凹部により、交差しないビームに成形される。一方、「ｒ」の値が「Ｒ」よりも小さい場合には、各ＬＥＤ接合部からの光ビームを隣接するＬＥＤ接合部からの光ビームの端部と重ね合わせることができる。即ち、この例における正確な位置決めは、Ｒ／ｒの比率及び角度「Ａ］の値によって決定されるのである。
【００３４】
以上の説明からわかるように、本発明によれば、構造は簡単でありながら、様々な照明パターンの中の所定のパターンを有する光源を接合部ダイオードを使用して実現することができる。特筆すべき利点は、サイズの小さな複数の接合部を肉眼では単一の点状光源から発せられているように感じられる光出力を生成すべく構成できることである。
【００３５】
尚、上述のＬＥＤランプは例としてのみ提示したものであり、本発明を限定するものではなく、本発明には本明細書で開示した精神と範囲を逸脱することなく多数の変更や変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ＬＥＤランプの側面図である。
【図２】
図１のランプの平面図である。
【図３】
図１及び図２のランプの回路図である。
【図４】
第２のＬＥＤランプの概略断面図である。
【図５】
図４のランプの回路図である。
【図６】
図４のランプの断面図である。
【図７】
図４のランプの平面図である。
【図８】
図４〜図７のランプの照明パターンを表している。
【図９】
第３のランプの平面図である。
【図１０】
図９のランプの回路図である。
【図１１】
図９のランプの正面図である。
【図１２】
図９のランプの側面図である。
【図１３】
図９のランプ上に装着するレンズの側面図である。
【図１４】
図９に示すＸ−Ｘ線における断面図である。
【図１５】
図１０に示すＹ−Ｙ線における断面図である。
【図１６】
図９〜図１２のランプによって生成される照明パターンを表している。
【図８】
2004503120.tif 000004
【国際公開パンフレット】
2004503120.tif 000005
2004503120.tif 000006
2004503120.tif 000007
2004503120.tif 000008
2004503120.tif 000009
2004503120.tif 000010
2004503120.tif 000011
2004503120.tif 000012
2004503120.tif 000013
2004503120.tif 000014
2004503120.tif 000015
2004503120.tif 000016
2004503120.tif 000017
2004503120.tif 000018
2004503120.tif 000019
2004503120.tif 000020
2004503120.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成13年11月20日(2001.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体発光接合部と、該複数の半導体発光接合部上に配置された蛍光材の共通層を有するランプであって、該接合部は三次元配列されているランプ。
【請求項２】
複数の半導体発光接合部と、該複数の半導体発光接合部上に配置された蛍光材の共通層を有するランプであって、該接合部は略仮想回転楕円面上に配列されるように湾曲した支持構造体に取り付けられたランプ。
【請求項３】
球体部を更に有し、前記接合部は、前記ランプを単一の構造体として形成すべく前記球体部内に組み込まれている、請求項１又は２記載のランプ。
【請求項４】
前記接合部は、少なくとも１つの湾曲した導体に取り付けられ、該導体に電気的に接続される、請求項１−３のいずれか１項に記載のランプ。
【請求項５】
三次元に配列されるように少なくとも１つの湾曲した導体に取り付けられた複数の発光接合部を有するランプであって、少なくとも隣接する接合部上に配置された蛍光材の共通層を含むことを特徴とするランプ。
【請求項６】
三次元に配列されるように、少なくとも１つの湾曲した導体に取り付けられた複数の発光接合部を有するランプであって、該少なくとも１つの湾曲した導体は接合部の各々を収容するための凹部を含むランプ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの湾曲した導体は、前記接合部が略仮想回転楕円面上に配列されるように構成される、請求項６に記載のランプ。
【請求項８】
前記凹部は、光の放射方向及び／又は発散の角度を制御する光導波路として機能する側壁を有する、請求項６又は７に記載のランプ。
【請求項９】
球体部を更に有し、前記ランプを単一の構造体として形成すべく、前記接合部及び前記少なくとも１つの湾曲した導体が前記球体部に組み込まれている、請求項５−８のいずれか１項に記載のランプ。
【請求項１０】
前記球体部に装着され、前記球体部から放射される光を所定のパターンに成形するように構成されたレンズを含む、請求項９に記載のランプ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
（発明の要約）
本発明によれば、複数の半導体発光接合部と、それらの上に配置された蛍光材の共通層を有するランプであって、該接合部が三次元配列されているランプが提供される。
別の側面においては、複数の半導体発光接合部と、それらの上に配置された蛍光材の共通層を有するランプであって、該接合部は略仮想回転楕円面上に配列されるように湾曲した支持構造体に取り付けられたランプが提供される。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
別の広義の側面において、本発明は、三次元の配列となるように少なくとも１つの湾曲した導体に取り付けられた複数の発光接合部を有するランプであって、少なくとも隣接する接合部上に配置された蛍光材の共通層を有するランプを提供する。
更に別の側面において、本発明は、三次元の配列となるように、少なくとも１つの湾曲した導体に取り付けられた複数の発光接合部を有するランプであって、該少なくとも１つの湾曲した導体は接合部の各々を収容するための凹部を含むランプを提供する。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2004503120.tif 000022
2004503120.tif 000023
2004503120.tif 000024
2004503120.tif 000025
2004503120.tif 000026