(57)【要約】【課題】  蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードの提供。【解決手段】  反射鏡を、所定角度で青色或いは紫外光ダイオードチップの出射光の経路に配置し、反射鏡の反射により、本発明の発光ダイオード光線の出射面より出射する。本発明は蛍光粉を反射鏡にコーティングするか、ダイオードの出射面、或いは両者にコーティングし、蛍光粉をチップが出射した青色光或いは紫外光で励起させて白色光を発生する。蛍光粉とダイオードチップの分離した構造、及び反射鏡による多次励起の方法により、本発明の提出する白色発光ダイオードは寿命が長く光色が均一な長所を有する。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、この白色発光ダイオードは、
回路板であって、プラス電極とマイナス電極、発光ダイオードチップを具え、電圧を該プラス電極とマイナス電極間に印加する時、該発光ダイオードチップが駆動されて特定色光を発生する、上記回路板と、
反射鏡であって、発光ダイオードチップの発射する特定色光の出射経路に所定角度で設置され、該反射鏡の光線入射表面に該特定色光とマッチングする第１蛍光粉がコーティングされ、該第１蛍光粉が該特定色光に励起されて発生する光が該特定色光と混光されて白色光を発生する、上記反射鏡と、
カバーであって、該回路板と該反射鏡をその内部に密封し、該反射鏡が反射する光線を該カバーの出射面より白色発光ダイオードの外部に出射する、上記カバーと、
を包含し、この発光ダイオードチップの発射する特定色光が、出射経路を通り反射鏡に至り、該反射鏡の光線入射表面の第１蛍光粉を励起することで白色光を発生し、該白色光が該反射鏡に反射されてカバーの出射面より出射されることを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【請求項２】
請求項１記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、発光ダイオードチップが青色発光ダイオードチップ或いは紫外光発光ダイオードチップとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【請求項３】
請求項１記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、前記所定角度が、特定色光の入射角度を１５度〜７５度の間とする角度であることを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【請求項４】
請求項１記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、反射鏡が金属材料をコーティングした金属反射鏡と誘電材料を採用したブラッグ反射器のいずれかとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【請求項５】
請求項４記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、金属材料が金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、或いはクロム（Ｃｒ）のいずれかとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【請求項６】
請求項１記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、カバーの出射面の内表面に特定色光とマッチングする第２蛍光粉がコーティングされ、該第２蛍光粉が該特定色光に励起されて発生する光が特定色光と混光とされて白色光を発生することを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【請求項７】
蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、この白色発光ダイオードは、
回路板であって、プラス電極とマイナス電極、発光ダイオードチップを具え、電圧を該プラス電極とマイナス電極間に印加する時、該発光ダイオードチップが駆動されて特定色光を発生する、上記回路板と、
反射鏡であって、発光ダイオードチップの発射する特定色光の出射経路に所定角度で設置された、上記反射鏡と、
カバーであって、該回路板と該反射鏡をその内部に密封し、該反射鏡が反射する光線を該カバーの出射面より白色発光ダイオードの外部に出射し、該出射面の内表面に、該特定色光とマッチングする第１蛍光粉がコーティングされ、該第１蛍光粉が該特定色光に励起されて発生する光が該特定色光と混光されて白色光を発生する、上記カバーと、
を包含し、この発光ダイオードチップの発射する特定色光が、出射経路を通り反射鏡に至り、該反射鏡に反射されて該出射面に至り、該出射面の内表面の第１蛍光粉を励起することにより、白色光を発生し、該白色光がカバーの出射面より射出されることを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【請求項８】
請求項７記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、発光ダイオードチップが青色発光ダイオードチップ或いは紫外光発光ダイオードチップとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【請求項９】
請求項７記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、前記所定角度が、特定色光の入射角度を１５度〜７５度の間とする角度であることを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【請求項１０】
請求項７記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、反射鏡が金属材料をコーティングした金属反射鏡と誘電材料を採用したブラッグ反射器のいずれかとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【請求項１１】
請求項１０記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、金属材料が金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、或いはクロム（Ｃｒ）のいずれかとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【請求項１２】
請求項７記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、反射鏡の光線入射表面に特定色光とマッチングする第２蛍光粉がコーティングされ、該第２蛍光粉が該特定色光に励起されて発生する光が特定色光と混光とされて白色光を発生することを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【請求項１３】
蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、この白色発光ダイオードは、
回路板であって、プラス電極とマイナス電極、発光ダイオードチップを具え、電圧を該プラス電極とマイナス電極間に印加する時、該発光ダイオードチップが駆動されて特定色光を発生する、上記回路板と、
第１反射鏡であって、その光線入射表面に特定色光とマッチングする第１蛍光粉がコーティングされ、該第１蛍光粉が該特定色光に励起されて発生する光が該特定色光と混光されて白色光を発生する、上記反射鏡と、
第２反射鏡であって、その光線入射表面に特定色光とマッチングする第２蛍光粉がコーティングされ、該第２蛍光粉が該特定色光に励起されて発生する光が該特定色光と混光されて白色光を発生する、上記反射鏡と、
分光鏡であって、発光ダイオードチップの発射する特定色光の出射経路に所定角度で傾斜するように設置され、該分光鏡が出射経路を通り入射する特定色光の一部を透過させて第１反射鏡に投射し、一部を反射して第２反射鏡に至らせる、上記分光鏡と、
カバーであって、該回路板と第１、第２反射鏡をその内部に密封し、該第１、第２反射鏡が反射する光線を該カバーの出射面より白色発光ダイオードの外部に出射する、上記カバーと、
を包含し、該第１反射鏡に到達した特定色光が第１反射鏡の光線入射表面の第１蛍光粉を励起することで白色光を発生し、この白色光が第１反射鏡及び該分光鏡の反射の後に、カバーの出射面より出射され、該第２反射鏡に到達した特定色光が第２反射鏡の光線入射表面の第２蛍光粉を励起することで白色光を発生し、この白色光が第２反射鏡及び該分光鏡の反射の後に、カバーの出射面より出射されることを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【請求項１４】
請求項１３記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、発光ダイオードチップが青色発光ダイオードチップ或いは紫外光発光ダイオードチップとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【請求項１５】
請求項１３記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、第１反射鏡金属材料をコーティングした金属反射鏡と誘電材料を採用したブラッグ反射器のいずれかとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【請求項１６】
請求項１３記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、第２反射鏡金属材料をコーティングした金属反射鏡と誘電材料を採用したブラッグ反射器のいずれかとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【請求項１７】
請求項１６記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、金属材料が金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、或いはクロム（Ｃｒ）のいずれかとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【請求項１８】
請求項１３記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、カバーの出射面の内表面に特定色光とマッチングする第３蛍光粉がコーティングされ、該第３蛍光粉が該特定色光に励起されて発生する光が特定色光と混光とされて白色光を発生することを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は白色発光ダイオードに係り、特に、蛍光粉とダイオードチップを分離し、並びに反射方式で蛍光粉を励起させる白色発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、よく目にされ、且つ比較的成熟した白色発光ダイオード技術は、青色発光ダイオードチップでその上方にコーティングされるかその外周に充填された黄色蛍光粉を励起させ、蛍光粉が励起後に発生する黄色光と励起に用いた青色光を相補させて二波長の白色光を生成する、というものである。このような方式で生成される白色光は通常、配色に関わる青色光と黄色光の比例の制御が難しく、光色が不均一となり、色温度が高くなりがちで、演色性が低くなりがちな問題を有している。
【０００３】
このほか、別の類似の技術では、紫外光発光ダイオードチップを利用し、その発生する紫外光でその上方にコーティングされるか外周に充填された、赤、緑、青の三色の蛍光粉を励起させ、蛍光粉が励起後に発生する三色光を配合して三波長の白光を生成する。紫外光自体は配色に参与しないが、各色の蛍光粉の比例及び紫外光の配合は相当に困難であり、このためこのような方式で生成される白色光は光色の均一度に問題がある。
【０００４】
均一度の問題以外に、上述の白色発光ダイオードの技術には、発光ダイオードチップ自身の発生する熱により、その上方にコーティングされるか或いはその外周に充填された蛍光粉が劣化し、このために全体の発光ダイオードの色度と輝度を含む性能、及び発光ダイオードの寿命のいずれもが著しく低下する、という問題がある。
【０００５】
白色光の均一度の問題を解決するため、業界では数種類の解決方法を提供している。例えば、特許文献１及び特許文献２はいずれも発光ダイオードのパッケージ内にフィルタを設置することにより白色混合光の均一度を改善する方法が記載されている。また、特許文献３によると、青色或いは紫外光発光ダイオードチップを蛍光樹脂中に設置し、更に媒体化全方位反射片中に挟み、青色光或いは紫外光を反復して且つ多方向に反射して蛍光粉を最大限に励起させ、並びに青色光或いは紫外光のエネルギーを最大限利用し、白色光の変換性能を高めている。ただし、これらの技術はいずれも発光ダイオード自身の発生する熱により形成される直接接触する蛍光粉劣化の問題を解決していない。このほか、フィルタ或いは反射片の設置は製造工程の複雑度を増し、製造コストアップと歩留りの低下をもたらす。
【０００６】
蛍光粉劣化の問題に対して、特許文献４は、白色発光ダイオードのランプを提示しており、蛍光粉と発光ダイオードチップを分離することで、蛍光粉の加熱による劣化を防止している。しかし、この技術は複数の青色発光ダイオードを包含するランプのための設計であって、個別の発光ダイオードに対してのものではない。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，９６２，９７１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８１３，７５３号明細書
【特許文献３】台湾特許第５６９，４７９号明細書
【特許文献４】台湾実用新案第Ｍ２４６５２８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主要な目的は、一種の白色発光ダイオードを提供することにあり、それは、被励起物（即ち蛍光粉）と光源（即ち青色発光ダイオード或いは紫外光発光ダイオード）を分離して、両者を直接接触させないことにより、蛍光粉の加熱による劣化を防止し、本発明の白色発光ダイオードの寿命を延長したものとする。
【０００９】
本発明の次の目的は、一種の白色発光ダイオードを提供することにあり、それは製造工程が単純な反射構造を利用し、反射の方式を利用して、青色或いは紫外光発光ダイオードチップの発生する青色光或いは紫外光に蛍光粉に対する一回以上の励起を行わせ、これにより青色光或いは紫外光と蛍光粉の作用を高め、白色光の均一度、色温度、及び演色性を有効に改善するものとする。
【００１０】
以上の目的を達成するため、本発明によると、青色或いは紫外光発光ダイオードチップの出射光経路上に、所定の傾斜角度の反射鏡を設置し、チップが射出する青色光或いは紫外光を反射して本発明の発光ダイオードの光線出射面より射出する。反射鏡、発光ダイオードの出射面、或いはその両者に青色或いは紫外光発光ダイオードチップにマッチする蛍光粉をコーティングし、これにより先ず蛍光粉とダイオードチップを分離する要求を達成し、このほか、反射面と出射面のいずれにも蛍光粉をコーティングする場合は、チップが発射する青色光或いは紫外光に先ず反射鏡上にコーティングされた蛍光粉を励起させて白色光を発生させ、この白色光とエネルギーがまだ消耗され尽くしていない青色光或いは紫外光を更に反射鏡で反射し、もう一度出射面にコーティングされた蛍光粉と作用させ、光色が均一で、色温度が高くならず、演色性が良好である効果を達成する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、この白色発光ダイオードは、
回路板であって、プラス電極とマイナス電極、発光ダイオードチップを具え、電圧を該プラス電極とマイナス電極間に印加する時、該発光ダイオードチップが駆動されて特定色光を発生する、上記回路板と、
反射鏡であって、発光ダイオードチップの発射する特定色光の出射経路に所定角度で設置され、該反射鏡の光線入射表面に該特定色光とマッチングする第１蛍光粉がコーティングされ、該第１蛍光粉が該特定色光に励起されて発生する光が該特定色光と混光されて白色光を発生する、上記反射鏡と、
カバーであって、該回路板と該反射鏡をその内部に密封し、該反射鏡が反射する光線を該カバーの出射面より白色発光ダイオードの外部に出射する、上記カバーと、
を包含し、この発光ダイオードチップの発射する特定色光が、出射経路を通り反射鏡に至り、該反射鏡の光線入射表面の第１蛍光粉を励起することで白色光を発生し、該白色光が該反射鏡に反射されてカバーの出射面より出射されることを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
請求項２の発明は、請求項１記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、発光ダイオードチップが青色発光ダイオードチップ或いは紫外光発光ダイオードチップとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
請求項３の発明は、請求項１記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、前記所定角度が、特定色光の入射角度を１５度〜７５度の間とする角度であることを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
請求項４の発明は、請求項１記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、反射鏡が金属材料をコーティングした金属反射鏡と誘電材料を採用したブラッグ反射器のいずれかとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
請求項５の発明は、請求項４記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、金属材料が金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、或いはクロム（Ｃｒ）のいずれかとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
請求項６の発明は、請求項１記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、カバーの出射面の内表面に特定色光とマッチングする第２蛍光粉がコーティングされ、該第２蛍光粉が該特定色光に励起されて発生する光が特定色光と混光とされて白色光を発生することを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
請求項７の発明は、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、この白色発光ダイオードは、
回路板であって、プラス電極とマイナス電極、発光ダイオードチップを具え、電圧を該プラス電極とマイナス電極間に印加する時、該発光ダイオードチップが駆動されて特定色光を発生する、上記回路板と、
反射鏡であって、発光ダイオードチップの発射する特定色光の出射経路に所定角度で設置された、上記反射鏡と、
カバーであって、該回路板と該反射鏡をその内部に密封し、該反射鏡が反射する光線を該カバーの出射面より白色発光ダイオードの外部に出射し、該出射面の内表面に、該特定色光とマッチングする第１蛍光粉がコーティングされ、該第１蛍光粉が該特定色光に励起されて発生する光が該特定色光と混光されて白色光を発生する、上記カバーと、
を包含し、この発光ダイオードチップの発射する特定色光が、出射経路を通り反射鏡に至り、該反射鏡に反射されて該出射面に至り、該出射面の内表面の第１蛍光粉を励起することにより、白色光を発生し、該白色光がカバーの出射面より射出されることを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
請求項８の発明は、請求項７記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、発光ダイオードチップが青色発光ダイオードチップ或いは紫外光発光ダイオードチップとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
請求項９の発明は、請求項７記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、前記所定角度が、特定色光の入射角度を１５度〜７５度の間とする角度であることを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
請求項１０の発明は、請求項７記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、反射鏡が金属材料をコーティングした金属反射鏡と誘電材料を採用したブラッグ反射器のいずれかとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
請求項１１の発明は、請求項１０記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、金属材料が金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、或いはクロム（Ｃｒ）のいずれかとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
請求項１２の発明は、請求項７記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、反射鏡の光線入射表面に特定色光とマッチングする第２蛍光粉がコーティングされ、該第２蛍光粉が該特定色光に励起されて発生する光が特定色光と混光とされて白色光を発生することを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
請求項１３の発明は、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、この白色発光ダイオードは、
回路板であって、プラス電極とマイナス電極、発光ダイオードチップを具え、電圧を該プラス電極とマイナス電極間に印加する時、該発光ダイオードチップが駆動されて特定色光を発生する、上記回路板と、
第１反射鏡であって、その光線入射表面に特定色光とマッチングする第１蛍光粉がコーティングされ、該第１蛍光粉が該特定色光に励起されて発生する光が該特定色光と混光されて白色光を発生する、上記反射鏡と、
第２反射鏡であって、その光線入射表面に特定色光とマッチングする第２蛍光粉がコーティングされ、該第２蛍光粉が該特定色光に励起されて発生する光が該特定色光と混光されて白色光を発生する、上記反射鏡と、
分光鏡であって、発光ダイオードチップの発射する特定色光の出射経路に所定角度で傾斜するように設置され、該分光鏡が出射経路を通り入射する特定色光の一部を透過させて第１反射鏡に投射し、一部を反射して第２反射鏡に至らせる、上記分光鏡と、
カバーであって、該回路板と第１、第２反射鏡をその内部に密封し、該第１、第２反射鏡が反射する光線を該カバーの出射面より白色発光ダイオードの外部に出射する、上記カバーと、
を包含し、該第１反射鏡に到達した特定色光が第１反射鏡の光線入射表面の第１蛍光粉を励起することで白色光を発生し、この白色光が第１反射鏡及び該分光鏡の反射の後に、カバーの出射面より出射され、該第２反射鏡に到達した特定色光が第２反射鏡の光線入射表面の第２蛍光粉を励起することで白色光を発生し、この白色光が第２反射鏡及び該分光鏡の反射の後に、カバーの出射面より出射されることを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
請求項１４の発明は、請求項１３記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、発光ダイオードチップが青色発光ダイオードチップ或いは紫外光発光ダイオードチップとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
請求項１５の発明は、請求項１３記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、第１反射鏡金属材料をコーティングした金属反射鏡と誘電材料を採用したブラッグ反射器のいずれかとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
請求項１６の発明は、請求項１３記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、第２反射鏡金属材料をコーティングした金属反射鏡と誘電材料を採用したブラッグ反射器のいずれかとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
請求項１７の発明は、請求項１６記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、金属材料が金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、或いはクロム（Ｃｒ）のいずれかとされたことを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
請求項１８の発明は、請求項１３記載の蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードにおいて、カバーの出射面の内表面に特定色光とマッチングする第３蛍光粉がコーティングされ、該第３蛍光粉が該特定色光に励起されて発生する光が特定色光と混光とされて白色光を発生することを特徴とする、蛍光粉の励起を利用した反射式白色発光ダイオードとしている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の白色発光ダイオードは、被励起物（即ち蛍光粉）と光源（即ち青色発光ダイオード或いは紫外光発光ダイオード）を分離して、両者を直接接触させないことにより、蛍光粉の加熱による劣化を防止し、白色発光ダイオードの寿命を延長する。また、本発明の白色発光ダイオードは、製造工程が単純な反射構造を利用し、反射の方式を利用して、青色或いは紫外光発光ダイオードチップの発生する青色光或いは紫外光に蛍光粉に対する一回以上の励起を行わせ、これにより青色光或いは紫外光と蛍光粉の作用を高め、白色光の均一度、色温度、及び演色性を有効に改善する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に図面を参照して実施例を以て本発明を詳細に説明するが、これらの実施例及び図面は本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明の範疇は特許請求の範囲の記載に準じるものとする。
【００１４】
図１、２はそれぞれ本発明の第１実施例の白色発光ダイオードの側面図、及び正面図である。図示されるように、本発明の提出する白色発光ダイオードは、周知の青色或いは紫外光発光ダイオードチップ１０が、プラスマイナスの電極２１、２２を具えた回路板２０の上に設置され、外部電圧がプラスマイナスの電極２１、２２に印加される時、青色或いは紫外光発光ダイオードチップ１０が駆動され青色光或いは紫外光を発生する。
【００１５】
周知の発光ダイオードは通常エポキシ樹脂で構成された透明で円柱形の釣り鐘形のカバー内に被覆され、その内部の青色或いは紫外光発光ダイオードチップ１０及び回路板２０が保護されている。この釣り鐘形カバーはまた、凸レンズ集光の作用を具えている。本実施例では釣り鐘型のエポキシ樹脂カバーを採用せず、傾斜する角度で円柱体を切削して得られるような傾斜上面３１を具えた円柱形カバー３０を採用している。傾斜上面３１と回路板２０の間には１５度から７５度の間の角度の夾角φがある。試験によると、この夾角φの理想的角度は一般には３０度から６０度の間である。図１にあって、傾斜上面３１の下端と回路板２０の上表面は同様の位置に位置するが、ただしその他の実施例では、傾斜上面３１の下端と回路板２０の上表面の間には適当な距離が存在しうる。
【００１６】
傾斜上面３１の内表面にあって、本実施例では電気めっき或いはその他の周知の薄膜形成法、例えばスパッタ、化学気相堆積法により、一層の、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、或いはクロム（Ｃｒ）等の材料のいずれかで構成された金属薄膜が形成され、反射鏡４０とされる。その他の実施例では、反射鏡４０は、誘電材料で構成されたブラッグ反射器（Ｂｒａｇｇ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）が採用されうる。金属薄膜の反射鏡或いはブラッグ反射器はいずれも本発明の技術領域の属する分野に精通した技術者であれば周知の技術である。
【００１７】
ここで特に注意すべきことは、本実施例ではエポキシ樹脂カバー３０の傾斜上面３１により反射鏡４０実施の位置が提供されていることである。このような方法のメリットは構造が単純なことである。ただし、その他の実施例では、反射鏡４０はエポキシ樹脂カバー３０内に別に設置可能で、エポキシ樹脂カバー３０の形状はこれにより上面が斜めに切断された円柱形に限定されない。
【００１８】
反射鏡４０に青色或いは紫外光発光ダイオードチップ１０の射出する光線とマッチングして白色光を発生する蛍光粉５０がコーティングされる。もしチップに青色発光ダイオードチップを採用するなら、蛍光粉はＹＡＧの黄色蛍光粉とされうる。もしチップに紫外光発光ダイオードチップを採用するなら、蛍光粉はバリウムアルミニウム酸化物にユーロピウムイオンを添加した赤青緑三色蛍光粉とされうる。コーティングの方式は、周知の任意の方法、タトエバスピンコーティング、スパッタ、印刷等を採用可能である。
【００１９】
電極２１、２２に適当な電圧を印加後、青色或いは紫外光発光ダイオードチップ１０が発射する青色光或いは紫外光は反射鏡４０に向けて前進する。注意すべきことは、青色光或いは紫外光の反射鏡４０への入射角度と角度φの和が９０度であることである。言い換えると、反射鏡４０の設置は、青色光或いは紫外光の入射角度を１５度〜７５度を１５度から７５度の間とするものとされ、理想的な角度は３０度から６０度の間である。このような青色光或いは紫外光は先ず反射鏡４０表面の蛍光粉５０を励起させ、並びに混光後に白色光を発生する。このようにして発生した白色光は続いて反射鏡４０に反射されて出射面３２に向けて前進する。
【００２０】
本実施例にあって、エポキシ樹脂カバー３０は円柱形を呈し、ゆえに出射面３２は凸透明面とされ、凸レンズの集光効果を有する。その他の実施例では、エポキシ樹脂カバー３０は横断面が半円の柱形とされ得て、その出射面３２は平面とされる。即ち本発明は出射面３２の幾何形状に対して何ら特定の要求がない。
【００２１】
本実施例では、単純な反射構造を採用して蛍光粉とダイオードチップを分離設置し、これにより蛍光粉の加熱による劣化によるダイオードの寿命の低下の問題を防止する。同様の概念に基づいた、本発明の別の実施例は図３に示されるようである。この実施例の構造と作業方式は前述の第１実施例と完全に同じであるが、唯一の違いは、蛍光粉が出射面３２の内表面にコーティングされ、反射鏡４０にコーティングされないことである。第１実施例の反射鏡４０と同様に、出射面３２の内表面にはダイオードチップ１０の発生する光線とマッチングして白色光を発生する蛍光粉５５がコーティングされる。本実施例では、ダイオードチップ１０の発射する青色光或いは紫外光は反射鏡４０に反射された後に出射面３２に向けて前進する。これらの青色光或いは紫外光は出射面３２内表面の蛍光粉５５を励起させ、並びに混光後に白色光を発生して出射面３２より射出する。
【００２２】
前述の第１、２実施例は有効に蛍光粉とダイオードチップの分離設置を達成するが、その発生する白色光はエネルギーが使い切られずに残った青色光或いは紫外光を包含しうる。これにより、更に光色の均一度を改善するため、第１、２実施例を結合して図４に示される第３実施例となす。即ち、反射鏡４０と出射面３２の内表面のいずれにも蛍光粉５０、５５をコーティングする。出射面３２の蛍光粉５５と反射鏡４０の蛍光粉５０は同じとされても、異なる材料とされてもよい。その重点は、蛍光粉５０と作用後のエネルギーが使い果たされていない青色光或いは紫外光が、再度蛍光粉５５と作用することで、白色光の均一度を高め、色温度た高くなる問題を解決する。このほか、出射面３２の形状がどのようであっても、重要なことは、それと反射鏡４０の反射する光線（白色光と青色光或いは紫外光）が垂直を呈する（或いは非常に垂直に接近する）ように配置されることで、エネルギーが使い果たされていない青色光或いは紫外光を十分に蛍光粉５５と作用させることである。
【００２３】
総合すると、本実施例は単純な反射構造を採用し、ダイオードチップの発生する青色光或いは紫外光を蛍光粉と作用させる機会を二回有し、これにより発生する白色光が更に均一となり、且つ色温度と演色性の問題がなくなる。したがって、本実施例より延伸してその他の、２片或いは多片の反射鏡を採用する方法が得られ、これらの反射鏡は全部或いは一部に蛍光粉がコーティングされ、これらの反射鏡が提供する多次の反射により二回以上、蛍光粉を励起させられる。
【００２４】
前述の実施例の精神より出発し、図５に示される本発明の第４実施例が得られる。この実施例では、一つの分光鏡６０が前の実施例における反射鏡４０のように、傾斜角度を有するようにダイオードチップ１０の出射光経路に設置される。分光鏡６０の作用はダイオードチップ１０の発射する青色光或いは紫外光を一部透過させ、一部反射させることにある。
【００２５】
本実施例では、エポキシ樹脂カバー７０は円柱形或いは立方形状とされる。その上面７１と側面７２にいずれも反射鏡８１及び８２が設置される。反射鏡８１、８２の実施方式は前述の反射鏡４０と同様である。このほか、反射鏡４０にダイオードチップ１０の発射する色光とマッチングして白色光を発生する蛍光粉９１、９２がコーティングされている。蛍光粉９１、９２の材料とコーティング方式は同じとされても、異なるものとされてもよい。
【００２６】
分光鏡６０を透過した一部の青色光或いは紫外光はまず上面７１の反射鏡８１表面の蛍光粉９１を励起させ、並びに混光後に白色光を発生する。こうして発生した白色光は続いて反射鏡８１と分光鏡６０により反射されて出射面７３に向けて進む。同様に、分光鏡６０に反射された一部の青色光或いは紫外光は先ず側面７２の反射鏡８２表面の蛍光粉９２を励起させ、並びに混光後に白色光を発生する。こうして発生した白色光は続いて反射鏡８２に反射され、分光鏡６０を透過した後に出射面７３に向けて前進する。
【００２７】
前述の第３実施例と比較すると、第３実施例の青色光或いは紫外光は二度の蛍光粉励起を経るが、本実施例では青色光或いは紫外光は二つの部分に分けられて、それぞれが蛍光粉と一度作用する。両者はいずれも青色光或いは紫外光と蛍光粉の作用の範囲と回数を増して白色光の均一度を増す。本実施例では更に先の実施例の二度の励起の方法を結合させることができ、出射面７３に蛍光粉をコーティングすることで、更に良好な白色光を発生することができる。
【００２８】
以上の具体的実施例の説明は、本発明を明らかにご理解いただくためのものであって、本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変であって本発明の特徴と精神より逸脱しないものは、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施例の白色発光ダイオードの側面図である。
【図２】本発明の第１実施例の白色発光ダイオードの正面図である。
【図３】本発明の第２実施例の白色発光ダイオードの側面図である。
【図４】本発明の第３実施例の白色発光ダイオードの側面図である。
【図５】本発明の第４実施例の白色発光ダイオードの側面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ダイオードチップ                  ２０  回路板
２１、２２  電極                        ３０  エポキシ樹脂カバー
３１  傾斜上面                          ３２  出射面
４０  反射鏡                            ５０、５５  蛍光粉
６０  分光鏡                            ７０  エポキシ樹脂カバー
７１  上面                              ７２  側面
７３  出射面                            ８１  反射鏡
８２  反射鏡                            ９１  蛍光粉
９２  蛍光粉                            φ  傾斜角度
【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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