(57)【要約】【課題】光の取出し効率が高い発光ダイオード照明装置を提供する。【解決手段】所定光の青色光を発光する発光ダイオードチップ６と；発光ダイオードチップを収容する投光開口１１を有する凹部１１と；凹部内に収容される樹脂に、発光ダイオードチップの発光により励起されて他の所定光の黄色系光を発光する黄色系蛍光体を添加してなる黄色系蛍光体層１４と；発光ダイオードチップの発光放射面に形成されて発光ダイオードチップの発光を透過させ、黄色系蛍光体層の発光を反射させる光透過反射膜１０と；を具備している。【選択図】  図３
2007180329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定光を発光する発光ダイオードチップと；
発光ダイオードチップを収容する凹部と；
凹部内に収容される樹脂に、発光ダイオードチップの発光により励起されて他の所定光を発光する蛍光体を添加してなる蛍光体層と；
発光ダイオードチップの発光放射部に形成されて発光ダイオードチップの発光を透過させ、蛍光体の発光を反射させる光透過反射手段と；
を具備していることを特徴とする発光ダイオード照明装置。
【請求項２】
基板に実装された所定光を発光する発光ダイオードチップと；
基板に対向する投光開口を有し、発光ダイオードチップを収容する凹部と；
凹部内に収容される樹脂に、発光ダイオードチップの発光により励起されて他の所定光を発光する蛍光体を添加してなる蛍光体層と；
発光ダイオードチップの所定光放射部および投光開口に対向する基板の一部に形成されて発光ダイオードチップの発光を透過させ、蛍光体からの発光を反射させる光透過反射手段と；
を具備していることを特徴とする発光ダイオード照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ダイオード（ＬＥＤ）を配設する発光ダイオード装置照明に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光ダイオード装置の一例としては、発光ダイオードチップを配設する凹部内に、合成樹脂を充填して発光ダイオードチップをケース内に封止する面実装タイプのものが知られている（例えば特許文献１参照）。そして、この種の発光ダイオード装置により白色光を発光させる従来例の一例としては、青色発光ダイオードチップの青色光（例えば４６０ｎｍ）と、この青色発光により黄色発光蛍光体を励起させて得た黄色光とを混色させて白色光を出力させるものが知られている。
【特許文献１】特開２００２−４３６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この従来技術では、出力光の取出し効率が必ずしも高くないという課題がある。すなわち、黄色蛍光体は発光ダイオードチップの青色光により励起されて黄色光を発光するが、その黄色発光がほぼ全方向に散乱するので、発光ダイオードチップ側にも散乱して、その一部が吸収されてしまうからである。
【０００４】
本発明は、出力光を向上させる発光ダイオード照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、所定光を発光する発光ダイオードチップと；発光ダイオードチップを収容する凹部と；凹部内に収容される樹脂に、発光ダイオードチップの発光により励起されて他の所定光を発光する蛍光体を添加してなる蛍光体層と；発光ダイオードチップの発光放射部に形成されて発光ダイオードチップの発光を透過させ、蛍光体の発光を反射させる光透過反射手段と；を具備していることを特徴とする発光ダイオード照明装置である。
【０００６】
請求項２に係る発明は、基板に実装された所定光を発光する発光ダイオードチップと；基板に対向する投光開口を有し、発光ダイオードチップを収容する凹部と；凹部内に収容される樹脂に、発光ダイオードチップの発光により励起されて他の所定光を発光する蛍光体を添加してなる蛍光体層と；発光ダイオードチップの所定光放射部および投光開口に対向する基板の一部に形成されて発光ダイオードチップの発光を透過させ、蛍光体からの発光を反射させる光透過反射手段と；を具備していることを特徴とする発光ダイオード照明装置である。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に係る発明によれば、発光ダイオードチップの発光放射部からは青色光等の所定光が発光し、この発光は光透過反射手段を透過して蛍光体層へ入射され、ここで黄色等の蛍光体を励起し、黄色光等の所定光を発光させる。
【０００８】
この黄色光等の所定光は、その蛍光体層内でほぼ全方向に散乱して投光開口部や発光ダイオードチップ側等にも放射される。
【０００９】
投光開口側へ放射された光は、この投光開口から出力されるが、発光ダイオードチップ側に放射された光は光透過反射手段により、再び蛍光体層側へ反射されて投光開口から出力される。このために、投光開口から出力される出力光を向上させることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明によれば、発光ダイオードチップの発光放射部からは青色光等の所定光が発光し、この発光は光透過反射手段を透過して蛍光体層の黄色等の蛍光体を励起し、黄色光等の所定光を発光させる。
【００１１】
この黄色光等の所定光は、その蛍光体層内でほぼ全方向に散乱して投光開口部や発光ダイオードチップ、この発光ダイオードチップを実装する基板側等にも放射される。
【００１２】
投光開口側へ放射された光は、この投光開口から出力され、発光ダイオードチップ側と基板側に放射された光は光透過反射手段により、再び蛍光体層側へ反射されて投光開口から出力される。このために、投光開口から出力される出力光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、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、複数の添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００１４】
図１は本発明の一実施形態に係る発光ダイオード照明装置１の平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、図３は図２のＩＩＩ部拡大図である。
【００１５】
図１，図２に示すように発光ダイオード照明装置１は、基板２上に、複数の発光ダイオード装置３，３，…を例えば３行３列のマトリクス状に配設し、かつ一体に連成している。
【００１６】
基板２は放熱性と剛性を有するアルミニウム（Ａｌ）やＮｉ、ガラスエポキシ等の平板からなり、複数の発光ダイオード装置３，３，…同士の各基板を一体に連成してなる一体基板であり、この基板２上には、電気絶縁層４を介して導電層５が配設されている。
【００１７】
図３に示すように導電層５は、各発光ダイオード装置３毎にＣｕとＮｉの合金やＡｕ等により、陰極側と陽極側の一対の回路パターン（配線パターン）５ａ，５ｂを形成しており、これら一対の回路パターン５ａ，５ｂ間には、樹脂等の電気絶縁体５ｃを介在させて、これら一対の回路パターン５ａ，５ｂ同士を電気的に絶縁している。但し、この電気絶縁体５ｃは電気絶縁層４と一体に形成してもよい。
【００１８】
これら一対の回路パターン５ａ，５ｂ上には、各発光ダイオード装置３毎に、青色発光ダイオードチップ６をそれぞれ搭載している。各青色発光ダイオードチップ６は、青色の光を発光する例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体等からなる。
【００１９】
図４に示すように各青色発光ダイオードチップ６は、その底面にｎ型電極等からなる底面電極６ａを形成し、この底面電極６ａ上に、例えばｎ型ＳｉＣ基板６ｂ、バッファ層６ｃ、ｎ型ＧａＮグランド層６ｄ、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ活性層６ｅ、Ｐ型ＧａＮクラッド層６ｆ、薄膜電極等からなる上面電極６ｇ、をこの順に順次積層して一体に形成している。
【００２０】
そして、この上面電極６ｇのほぼ中央部上に、例えば円板状の電極パッド６ｈを形成し、この電極パッド６ｈ上に、ボンディングワイヤ９を固着している。図３に示すようにこのボンディングワイヤ９は一対の回路パターン５ａ，５ｂの一方、例えば５ｂに接続され、他方の回路パターン５ａ上には、発光ダイオードチップ６の底面電極６ａが透明樹脂接着剤により固着される。また、図４に示すように上面電極６ｇ上には、電極パッド６ｈを貫通させる貫通孔１０ａを穿設した光透過反射手段の一例である光透過反射膜１０を形成している。
【００２１】
光透過反射膜１０は、発光ダイオードチップ６が発光する所定波長、例えば４６０ｎｍの青色光を透過させる光透過特性と、後述する蛍光体層の一例である黄色系蛍光体層で発光した黄色光や緑色光を含む、例えば波長４８０ｎｍ以上の光（以下、黄色発光ともいう）、その他の散乱光を反射する反射特性とを有する。
【００２２】
光透過反射膜１０は、例えば樹脂製やガラス製等の透明膜に、低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層した干渉フィルタ等により形成してもよいし、またＭＯＣＶＤ法によって形成されたＧａＮからなる結晶膜上にＩＴＯ膜等の透明電極を形成し、この上に光透過反射膜１０を形成してもよい。
【００２３】
低屈折率層は、シリカ，フッ化マグネシウムの一方、またはこれら２成分の混合から形成される。高屈折率層は、酸化タンタル，酸化チタン，硫化亜鉛のいずれか、またはこれらの２成分以上の混合から形成される。
【００２４】
そして、図１〜図３に示すように基板２上には、各青色発光ダイオードチップ６を、その周囲に所要の間隔を置いて取り囲み、基板２の反対側（図２，図３では上方）に向けて漸次拡開する円錐台状の凹部１１をそれぞれ同心状に形成したレンズホルダ１２を各発光ダイオード装置３毎に形成すると共に、隣り合うレンズホルダ１２同士を一体に形成している。レンズホルダ１２は例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の合成樹脂よりなり、各凹部１１は外部に開口する投光開口１１ａと、凹部内周面に成形された側面反射面１１ｂとをそれぞれ有する。
【００２５】
そして、各凹部１１は、その内部に、透光性を有するシリコンゴムやエポキシ樹脂等の熱硬化性透明樹脂を封止樹脂１３としてそれぞれ充填し、この封止樹脂１３に、青色発光ダイオードチップ６からの青色発光を受光して黄色系光に蛍光発光する黄色系発光蛍光体を所要質量％添加した樹脂を注入して熱硬化させることにより、黄色系発光蛍光体層１４を構成している。
【００２６】
なお、凹部１１の側面反射面１１ｂは、上記ニッケル（Ｎｉ）めっき層や金めっき層、または、これら２層により反射面として形成されてもよい。
【００２７】
次に、この発光ダイオード照明装置１の作用を説明する。
【００２８】
まず、各陰極側と陽極側の回路パターン５ａ，５ｂ間に、図示省略した点灯回路により所定の直流電圧が印加されると、各青色発光ダイオードチップ６が青色発光される。この青色発光は、発光ダイオードチップ６の図３中上面では、光透過反射膜１０を透過して、黄色系発光蛍光体層１４内に入射され、この入射光の一部が黄色系蛍光体を励起して黄色系光に発光させ、その他の青色光の一部が黄色系発光蛍光体層１４を透過して、黄色系光と混色されて白色光になり、投光開口１１ａから外部へ出力される。一方、黄色系蛍光体層１４内で散乱した青色発光や黄色系光、白色光の一部は発光ダイオードチップ６側へ反射され、光透過反射膜１０へ入射される。光透過反射膜１０では、これに入射された光のうち、黄色系光が反射されて再び黄色系蛍光体層１４へ入射され、ここで再び黄色系光に変換され、かつ青色光と混色されて白色光として投光開口１１ａから外部へそれぞれ出力される。
【００２９】
このために、投光開口１１ａから外部へ出力され出力光の光束を例えば約２０％程度向上させることができる。
【００３０】
図５は本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード照明装置１Ａの発光ダイオード装置３Ａの要部縦断面図である。
【００３１】
図５に示すようにこの発光ダイオード装置３Ａは、第２の光透過反射膜１０Ａを形成した点に特徴がある。この第２の光透過反射膜１０Ａは、図３で示す光透過反射膜１０を、発光ダイオードチップ６の図５中上面およびその側面と、発光ダイオードチップ６を実装している基板２の回路パターン５の図５中上面にも直接形成した点に特徴がある。これ以外は図３で示す光透過反射膜１０とほぼ同様に構成されている。
【００３２】
すなわち、発光ダイオードチップ６は、青色光をその上面のみから放射するのではなく、その側面からも青色光を発光するので、これら青色光放射部に光透過反射膜１０Ａを形成している。
【００３３】
また、黄色系蛍光体層１４で散乱した青色光や黄色光は発光ダイオードチップ６へ反射されると共に、発光ダイオードチップ６周辺の基板２および回路パターン５の上面へも放射されるので、この部分にも第２の光透過反射膜１０Ａを形成している。
【００３４】
したがって、この発光ダイオード装置３Ａによれば、発光ダイオードチップ６で発光した青色光は、発光ダイオードチップ６の上面や側面の青色光放射部から第２の光透過反射膜１０Ａを透過して黄色系蛍光体層１４側へ放射される。この黄色系蛍光体層１４が散乱された青色光や黄色系光、これら混色の白色光の一部が発光ダイオードチップ６側へ放射されると、これら放射光が第２の光透過反射膜１０により再び黄色系蛍光体層１４側へ反射され、発光ダイオードチップ６や基板２等により吸収されるのを防止または低減することができる。
【００３５】
そして、第２の光透過反射膜１０Ａで反射された反射光は再び黄色系蛍光体層１４へ入射され、その一部は透過し、または再び黄色系蛍光体を励起して黄色系光を発光し、青色光と混色されて白色光として投光開口１１ａから外部へ取り出される。このために、投光開口１１ａから外部へ出力される白色光等出力光をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る実施形態に係る発光ダイオード照明装置の平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】図２のＩＩＩ部拡大図。
【図４】図３で示す発光ダイオードチップの拡大縦断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード照明装置の発光ダイオード装置の要部縦断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１…発光ダイオード照明装置、２…基板、３…発光ダイオード装置、４…絶縁層、５…導電層、６…発光ダイオードチップ、６ａ…底部Ｎｉめっき層、６ｂ…側面金めっき層、７ａ…底部金めっき層、７ｂ…側面金めっき層、１０…光透過反射膜、１０Ａ…第２の光透過反射膜、１１…凹部、１１ａ…投光開口、１１ｂ…凹部反射面、１２…レンズホルダ、１４…黄色系蛍光体層。
【図１】
2007180329.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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