(57)【要約】【課題】本発明は、コストが低く、色温度が均等になる発光ダイオードを提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る発光ダイオードは、発光ダイオードチップと、前記発光ダイオードチップを被覆する封止体と、前記封止体を被覆するレンズと、を備え、前記レンズは、本体と、光変換体と、を備え、前記本体には、前記光変換体を収容する収容空間が設けられ、前記発光ダイオードチップから発せられた光線は、光変換体を通じて、前記本体に入り、前記光変換体は、前記発光ダイオードチップから発せられた光の波長を変換することができる。【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、前記発光ダイオードチップを被覆する封止体と、前記封止体を被覆するレンズと、を備える発光ダイオードであって、
前記レンズは、本体と、光変換体と、を備え、
前記本体には、前記光変換体を収容する収容空間が設けられ、前記発光ダイオードチップから発せられた光線は、前記光変換体を通じて、前記本体に入り、前記光変換体は、前記発光ダイオードチップから発せられた光の波長を変換することを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記発光ダイオードチップの出光強度Ｉは、出射角度θに対して、ランバート（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）分布を呈し、即ち、前記出光強度Ｉと前記出射角度θとの関係はＩ＝Ｉ０ｃｏｓθ，０°≦θ≦９０°の式で表され、Ｉ０は、前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏの出光強度であり、前記出射角度θは、出射光と前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏとの間の夾角であり、前記収容空間の中心軸と前記発光ダイオードチップの中心軸Ｏとは、同一の直線上に位置し、前記収容空間の深さＨは、前記出射角度θに対して、ランバート分布を呈し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。
【請求項３】
前記光変換体のサイズは、前記本体の収容空間のサイズと同じであり、前記光変換体の厚さは、前記出射角度θに対して、ランバート分布を呈していることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ，ＬＥＤ）は、長寿命、低消費電力、水銀を一切使用しない等、環境に優しいという利点を有するので、様々なランプに広く応用されている。従来の発光ダイオードランプにおいては、黄色蛍光体層を青色発光ダイオードチップに直接被覆し、この青色発光ダイオードチップから発光される青色光の一部に、蛍光体層における蛍光物質を励起させて、黄色光を発光させ、さらにこの黄色光を他青色光と混色することによって、白色光を放射する。前記蛍光体層は発光ダイオードチップを直接被覆するので、前記発光ダイオードチップから発生した熱量は、蛍光体層の光吸収に影響し、前記発光ダイオードの色温度は不均等になる。また、発光ダイオードの体積は小さいので、蛍光体層の被覆は複雑になり、製造コストも高くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記問題点に鑑みて、本発明は、コストが低く、色温度が均等になる発光ダイオード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】
【０００４】
発明に係る発光ダイオードは、発光ダイオードチップと、前記発光ダイオードチップを被覆する封止体と、前記封止体を被覆するレンズと、を備え、前記レンズは、本体と、光変換体と、を備え、前記本体には、前記光変換体を収容する収容空間が設けられ、前記発光ダイオードチップから発せられた光は、光変換体を通じて、前記本体に入り、前記光変換体は、前記発光ダイオードチップから発せられた光の波長を変換することができる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係る発光ダイオードは、構造が簡単であり、且つコストも低い。また、蛍光物質は発光ダイオードチップから離れた位置に設けられているため、前記発光ダイオードチップから発生した熱量が色温度に影響を及ぼすことを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の１つの実施形態に係る発光ダイオードの断面図である。
【図２】図１に示した発光ダイオードの分解図である。
【図３】図１に示した発光ダイオードチップの光強度の曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【０００８】
図１及び図２に示したように、本発明に係る１つの実施形態の発光ダイオード１００は、ベース１０と、前記ベース１０内に設けられる発光ダイオードチップ２０と、前記発光ダイオードチップ２０を被覆する封止体３０と、前記封止体３０を被覆するレンズ４０と、を備える。本実施形態においては、前記発光ダイオードチップ２０は、青色発光ダイオードチップであり、青色光を発光する。
【０００９】
前記ベース１０は、銅、錫、アルミニウム、金、銀、モリブデン、タングステン、マグネシウムなどのような金属材料又はその合金からなることができ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などのような電気絶縁性と高熱伝導性を持ったセラミック材料からなることもでき、ケイ素（Ｓｉ）などのような半導体材料からなることもできる。前記ベース１０の頂面の中央部には、碗状の凹部１２が凹設される。前記凹部１２の断面は、台形を呈し、且つ前記ベース１０の頂面１４から底面に向かって、その断面の幅が次第に小さくなる。
【００１０】
前記発光ダイオードチップ２０は、前記ベース１０に設けられ、且つ前記凹部１２内に収容される。前記封止体３０は、前記凹部１２内を充填し、且つ前記発光ダイオードチップ２０を被覆する。本実施形態においては、前記封止体３０の頂面と、前記ベース１０の頂面１４とは同一の平面上に位置する。
【００１１】
図３に示したように、前記発光ダイオードチップ２０の光強度の曲線図において、前記発光ダイオードチップ２０から出射した光の強度Ｉは、出射角度θに対して、ランバート（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）分布を呈す。即ち、出光強度Ｉと出射角度θとの関係は以下の式で表される。
Ｉ＝Ｉ０ｃｏｓθ（０°≦θ≦９０°）
前記式において、Ｉ０は、前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏの出光強度であり、出射角度θは、出射光と前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏとの間の夾角である。
【００１２】
前記レンズ４０は、前記ベース１０の頂面１４に設けられ、本体４２と、光変換体４４と、を備える。前記本体４２は半球状を呈し、外表面４２１と、下表面４２２と、内表面４２４と、を備える。前記外表面４２１は、前記レンズ４０の出光面である。前記下表面４２２は、前記レンズ４０の底部に位置し、その中央部には、内側に向かって凹入する収容空間４２７が形成される。前記内表面４２４は、前記収容空間４２７内に位置し、且つその外縁は前記下表面４２２に接続される。前記収容空間４２７の中心軸と前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏとは、同一の直線上に位置する。前記収容空間４２７の深さＨと前記出射角度θは、以下の式で表される。
Ｈ＝Ｈ０ｃｏｓθ（０°≦θ≦９０°）
前記式において、Ｈ０は、前記収容空間４２７における前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏに対応する箇所の深さである。前記出射角度θは、前記発光ダイオードチップ２０から発せられた光と、前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏとの間の夾角である。即ち、前記収容空間４２７の深さＨは、前記発光ダイオードチップ２０から発せられた光の出射角度θに対してランバート分布を呈している。前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏに位置する前記収容空間４２７の深さＨ０は、５００ｕｍまたは５００ｕｍより小さいが、好ましくは、３００ｕｍまたは３００ｕｍより小さい。
【００１３】
前記光変換体４４は、基材４４２と、前記基材４４２中に分散する光変換物質４４４と、を備える。前記基材４４２は、樹脂、エポキシ樹脂、シリカゲル、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、低温溶融ガラス（Ｌｏｗ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｍｅｌｔｉｎｇ  ｇｌａｓｓ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などのような光透過性材料からなる。
【００１４】
前記光変換物質４４４は、前記発光ダイオードチップ２０から発せられた一部の光の波長を変換することによって、この一部の光の色を変換する。前記光変換物質４４４は、硫化物、アルミニウム酸塩、酸化物、ケイ酸塩、窒化物、窒素酸化物などのような蛍光物質である。本実施形態においては、前記光変換物質４４４は、黄色蛍光物質である。
【００１５】
前記光変換体４４は、前記本体４２の収容空間４２７に収容される。また、前記光変換体４４は、スプレー塗装やスクリーン印刷などの方法によって、前記本体４２の収容空間４２７内に充填した後、固化して、形成する。前記光変換体４４のサイズは、前記収容空間４２７のサイズと同じである。前記光変換体４４の底面４４６は、平面であり、且つその面積は前記封止体３０の頂面の面積より大きい。前記光変換体４４の底面４４６は、前記レンズ４０の入光面である。
【００１６】
前記光変換体４４のサイズは、前記収容空間４２７のサイズと同じであるので、前記光変換体４４の中心軸と前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏとは、同一の直線上に位置し、且つ前記光変換体４４の厚さＴは、前記発光ダイオードチップ２０の出射角度θに対して、ランバート分布を呈す。即ち、前記光変換体４４の厚さＴ＝Ｔ０ｃｏｓθ，０°≦θ≦９０°、Ｔ０は、前記光変換体４４における前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏに対応する箇所の厚さである。前記出射角度θは、前記発光ダイオードチップ２０から発せられた光と、前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏとの間の夾角である。前記光変換体４４における前記発光ダイオードチップの中心軸Ｏに対応する箇所の厚さＴ０は、５００ｕｍまたは５００ｕｍより小さい。好ましくは、３００ｕｍまたは３００ｕｍより小さい。
【００１７】
前記レンズ４０の底面は、前記ベース１０の頂面に結合され、且つ前記光変換体４４の底面４４６は、前記封止体３０の頂面に接合され、前記発光ダイオードチップ２０の出光面は前記レンズの入光面に重ね合わせられる。前記光変換体４４の底面４４６は、前記封止体３０の頂面を完全に覆い、前記発光ダイオードチップ２０から発せられた光線を前記光変換体４４に完全に透過させる。
【００１８】
前記発光ダイオード１００が作動すると、前記発光ダイオードチップ２０から発せられた青色光は、前記ベース１０の頂端から出射し、且つ前記光変換体４４を通過する。前記光変換体４４を通過した青色光の一部は、前記光変換体４４における黄色蛍光物質に黄色い光を発光させる。その後この黄色い光と、残りの青色光が混色して、白色光になる。本実施形態においては、前記光透過性を持った基材４４２に蛍光物質を分散させ、光変換体４４を形成し、且つスプレー塗装やスクリーン印刷等の方法によって、前記光変換体４４を前記レンズ４０の本体４２に結合させる。従って従来の技術に比べ、前記発光ダイオード１００の構造が簡単であり、且つコストも低い。また、蛍光物質は前記発光ダイオードチップ２０から離れた位置に設けられているため、前記発光ダイオードチップ２０から発生した熱量が色温度に影響を及ぼすことを回避できる。
【符号の説明】
【００１９】
１００  発光ダイオード
１０    ベース
１２    凹部
１４    頂面
２０    発光ダイオードチップ
３０    封止体
４０    レンズ
４２    本体
４２１  外表面
４２２  下表面
４２４  内表面
４２７  収容空間
４４    光変換体
４４２  基材
４４４  光変換物質
４４６  底面
【図１】
2013161900.tif 000003
【図２】
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【図３】
2013161900.tif 000005