JP2002158376A - 発光ダイオード照明装置 - Google Patents
発光ダイオード照明装置Info
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
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- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 色度変動が少なく構造及び動作回路が簡単で
しかも発熱による輝度低下がない白色発光の発光ダイオ
ード照明装置を提供すること。 【解決手段】 商用周波数交流電圧を直流電圧に変換す
る電源回路部３ａと、電源回路部３ａに導通するソケッ
ト２と、本体１の一面側に配列され電源回路部３ａに導
通する複数の半導体発光装置５の群とからなり、半導体
発光装置５は青色発光の半導体発光素子７と、この半導
体発光素子７の周囲を被覆して青色発光を白色発光に波
長変換するための蛍光物質を含む波長変換層８を備え
る。
しかも発熱による輝度低下がない白色発光の発光ダイオ
ード照明装置を提供すること。 【解決手段】 商用周波数交流電圧を直流電圧に変換す
る電源回路部３ａと、電源回路部３ａに導通するソケッ
ト２と、本体１の一面側に配列され電源回路部３ａに導
通する複数の半導体発光装置５の群とからなり、半導体
発光装置５は青色発光の半導体発光素子７と、この半導
体発光素子７の周囲を被覆して青色発光を白色発光に波
長変換するための蛍光物質を含む波長変換層８を備え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、白色発光の照明装
置に係り、特に青色発光素子からの発光を波長変換して
白色発光させる発光ダイオードを光源とし色調むらのな
い照明が得られるようにした発光ダイオード照明装置に
関する。
置に係り、特に青色発光素子からの発光を波長変換して
白色発光させる発光ダイオードを光源とし色調むらのな
い照明が得られるようにした発光ダイオード照明装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ
（青）の発光色の発光ダイオード（ＬＥＤ）が様々な分
野で使用されている。特に、青色発光の発光ダイオード
として、サファイアを基板としてその上にＧａＮ系化合
物半導体を積層したものが近来になって開発され、高輝
度の青色発光が得られるようになった。そして、これら
のＲ，Ｇ，Ｂの発光ダイオードを１画素としたディスプ
レイではフルカラーの画像が生成される。
（青）の発光色の発光ダイオード（ＬＥＤ）が様々な分
野で使用されている。特に、青色発光の発光ダイオード
として、サファイアを基板としてその上にＧａＮ系化合
物半導体を積層したものが近来になって開発され、高輝
度の青色発光が得られるようになった。そして、これら
のＲ，Ｇ，Ｂの発光ダイオードを１画素としたディスプ
レイではフルカラーの画像が生成される。
【０００３】フルカラー画像の中で、白色発光とする場
合では、Ｒ，Ｇ，Ｂの光の３原色の発光色を合成すれば
よい。また、補色関係にある青色と黄緑の発光ダイオー
ドを組み合わせることによっても白色発光が得られる。
このような白色発光を得るためのデバイスとして、近年
では、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光素子を一つのパッケージに封止
したものや、青と黄緑の発光素子を組み合わせて一つの
パッケージに封止したものが使用されるようになった。
合では、Ｒ，Ｇ，Ｂの光の３原色の発光色を合成すれば
よい。また、補色関係にある青色と黄緑の発光ダイオー
ドを組み合わせることによっても白色発光が得られる。
このような白色発光を得るためのデバイスとして、近年
では、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光素子を一つのパッケージに封止
したものや、青と黄緑の発光素子を組み合わせて一つの
パッケージに封止したものが使用されるようになった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、Ｒ，Ｇ，Ｂ
の発光ダイオードを組み合わせて白色発光とする場合で
は、各発光ダイオードの光度や波長の差によって、色む
らを発生することは避けられず、純粋な白色発光が得ら
れない。また、Ｇの発光ダイオードは現在のところ高輝
度のものが得られていないので、このＧの発光ダイオー
ドの輝度に支配されてしまい、低輝度の白色発光の光源
となってしまい、実用性に欠ける面がある。さらに、
Ｒ，Ｇ，Ｂの３個の発光ダイオードを点灯させて白色発
光とするため、消費電力が大きくなり、発光ダイオード
自身の発熱により輝度が下がる。そして、製造面では、
各発光ダイオードごとに抵抗値の異なる電流制限抵抗を
設ける必要があるので、構造及び動作回路が複雑になっ
てしまう。
の発光ダイオードを組み合わせて白色発光とする場合で
は、各発光ダイオードの光度や波長の差によって、色む
らを発生することは避けられず、純粋な白色発光が得ら
れない。また、Ｇの発光ダイオードは現在のところ高輝
度のものが得られていないので、このＧの発光ダイオー
ドの輝度に支配されてしまい、低輝度の白色発光の光源
となってしまい、実用性に欠ける面がある。さらに、
Ｒ，Ｇ，Ｂの３個の発光ダイオードを点灯させて白色発
光とするため、消費電力が大きくなり、発光ダイオード
自身の発熱により輝度が下がる。そして、製造面では、
各発光ダイオードごとに抵抗値の異なる電流制限抵抗を
設ける必要があるので、構造及び動作回路が複雑になっ
てしまう。
【０００５】このような問題は、青色と黄緑色の発光ダ
イオードの組合せによって白色発光とする場合でも同様
である。
イオードの組合せによって白色発光とする場合でも同様
である。
【０００６】また、電源供給の面では、発光ダイオード
では直流電源しか使用できないので、５０Ｈｚ及び６０
Ｈｚの商用周波数交流電圧を直流電圧に変換するための
電源回路が必要になり、更に構造が複雑になってしま
う。
では直流電源しか使用できないので、５０Ｈｚ及び６０
Ｈｚの商用周波数交流電圧を直流電圧に変換するための
電源回路が必要になり、更に構造が複雑になってしま
う。
【０００７】このように、従来ではＲ，Ｇ，Ｂまたは青
色と黄緑色の発光ダイオードの組合せによって白色発光
としているので、高輝度化ができず構造が複雑になると
いう問題がある。
色と黄緑色の発光ダイオードの組合せによって白色発光
としているので、高輝度化ができず構造が複雑になると
いう問題がある。
【０００８】本発明は、色度変動が少なく構造及び動作
回路が簡単でしかも発熱による輝度低下がない白色発光
の発光ダイオード照明装置を提供することを目的とす
る。
回路が簡単でしかも発熱による輝度低下がない白色発光
の発光ダイオード照明装置を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、商用周波数交
流電圧を直流電圧に変換する電源回路部と、前記電源回
路部に導通するソケットと、本体の一面側に配列され前
記電源回路部に導通する複数の半導体発光装置の群とか
らなり、前記半導体発光装置は青色発光の半導体発光素
子と当該半導体発光素子の周囲を被覆して青色発光を白
色発光に波長変換するための蛍光物質を含む波長変換層
を備えていることを特徴とする。
流電圧を直流電圧に変換する電源回路部と、前記電源回
路部に導通するソケットと、本体の一面側に配列され前
記電源回路部に導通する複数の半導体発光装置の群とか
らなり、前記半導体発光装置は青色発光の半導体発光素
子と当該半導体発光素子の周囲を被覆して青色発光を白
色発光に波長変換するための蛍光物質を含む波長変換層
を備えていることを特徴とする。
【００１０】本発明によれば、色度変動が少なく構造及
び動作回路が簡単でしかも発熱による輝度低下がない白
色発光の発光ダイオード照明装置が得られる。
び動作回路が簡単でしかも発熱による輝度低下がない白
色発光の発光ダイオード照明装置が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、商用周
波数交流電圧を直流電圧に変換する電源回路部と、前記
電源回路部に導通するソケットと、本体の一面側に配列
され前記電源回路部に導通する複数の半導体発光装置の
群とからなり、前記半導体発光装置は青色発光の半導体
発光素子と当該半導体発光素子の周囲を被覆して青色発
光を白色発光に波長変換するための蛍光物質を含む波長
変換層を備えていることを特徴とする発光ダイオード照
明装置であり、色度変動（色むら）を抑えた白色発光が
商用電源から得られるという作用を有する。
波数交流電圧を直流電圧に変換する電源回路部と、前記
電源回路部に導通するソケットと、本体の一面側に配列
され前記電源回路部に導通する複数の半導体発光装置の
群とからなり、前記半導体発光装置は青色発光の半導体
発光素子と当該半導体発光素子の周囲を被覆して青色発
光を白色発光に波長変換するための蛍光物質を含む波長
変換層を備えていることを特徴とする発光ダイオード照
明装置であり、色度変動（色むら）を抑えた白色発光が
商用電源から得られるという作用を有する。
【００１２】以下、本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。
て説明する。
【００１３】図１は本発明の発光ダイオード照明装置の
概略縦断面図である。
概略縦断面図である。
【００１４】図１において、本実施の形態における発光
ダイオード照明装置は、平面形状が円または四角形とし
た本体１に白熱電球用のソケット２を接続したものであ
る。本体１の内部には電源回路実装基板３と半導体発光
装置実装基板４を設け、電源回路実装基板３には５０Ｈ
ｚ，６０Ｈｚの商用周波数交流電圧を直流電圧に変換す
る電源回路部３ａを搭載し、この電源回路部３ａをソケ
ット２及び半導体発光装置実装基板４に形成した配線パ
ターンにそれぞれ導通させている。なお、図２は電源回
路部３ａのブロックダイヤグラムであり、従来周知の商
用電力入力を直流出力に変換する構成となっている。
ダイオード照明装置は、平面形状が円または四角形とし
た本体１に白熱電球用のソケット２を接続したものであ
る。本体１の内部には電源回路実装基板３と半導体発光
装置実装基板４を設け、電源回路実装基板３には５０Ｈ
ｚ，６０Ｈｚの商用周波数交流電圧を直流電圧に変換す
る電源回路部３ａを搭載し、この電源回路部３ａをソケ
ット２及び半導体発光装置実装基板４に形成した配線パ
ターンにそれぞれ導通させている。なお、図２は電源回
路部３ａのブロックダイヤグラムであり、従来周知の商
用電力入力を直流出力に変換する構成となっている。
【００１５】半導体発光装置実装基板４には多数の白色
の半導体発光装置５が一様に分布して実装搭載されてい
る。図３及び図４に白色の半導体発光装置５の縦断面図
及び平面図をそれぞれ示す。
の半導体発光装置５が一様に分布して実装搭載されてい
る。図３及び図４に白色の半導体発光装置５の縦断面図
及び平面図をそれぞれ示す。
【００１６】半導体発光装置５は、一対の電極５ｂ，５
ｃを形成した絶縁性の基板５ａと、一方の電極５ｂ上に
導通搭載された静電気保護素子としてのサブマウント素
子６と、このサブマウント素子６に導通搭載された青色
発光の半導体発光素子７と、半導体発光素子７を一様に
被覆した樹脂による波長変換層８と、サブマウント素子
６，半導体発光素子７及び波長変換層８を被覆するエポ
キシ樹脂を利用した樹脂パッケージ９とから構成されて
いる。
ｃを形成した絶縁性の基板５ａと、一方の電極５ｂ上に
導通搭載された静電気保護素子としてのサブマウント素
子６と、このサブマウント素子６に導通搭載された青色
発光の半導体発光素子７と、半導体発光素子７を一様に
被覆した樹脂による波長変換層８と、サブマウント素子
６，半導体発光素子７及び波長変換層８を被覆するエポ
キシ樹脂を利用した樹脂パッケージ９とから構成されて
いる。
【００１７】サブマウント素子６はＳｉ基板６ａを主体
としたもので、このＳｉ基板６ａのｎ型層６ａ−１の一
部にｐ型層６ａ−２を形成し、裏面側にはｎ型層６ａ−
１に導通し且つ電極５ｂに導通するｎ側電極６ｂを形成
している。また、Ｓｉ基板６ａの上面には、ｎ型層６ａ
−１に導通するｎ電極６ｃ及びｐ型層６ａ−２に導通す
るｐ電極６ｄをそれぞれ形成している。このｐ電極６ｄ
はワイヤ６ｅによって電極５ｃにボンディングされてい
る。
としたもので、このＳｉ基板６ａのｎ型層６ａ−１の一
部にｐ型層６ａ−２を形成し、裏面側にはｎ型層６ａ−
１に導通し且つ電極５ｂに導通するｎ側電極６ｂを形成
している。また、Ｓｉ基板６ａの上面には、ｎ型層６ａ
−１に導通するｎ電極６ｃ及びｐ型層６ａ−２に導通す
るｐ電極６ｄをそれぞれ形成している。このｐ電極６ｄ
はワイヤ６ｅによって電極５ｃにボンディングされてい
る。
【００１８】半導体発光素子７は透明のサファイア基板
７ａにＧａＮ系化合物半導体を積層した高輝度青色発光
のもので、ｎ電極７ｂ及びｐ電極７ｃをそれぞれサブマ
ウント素子６のｐ電極６ｄ及びｎ電極６ｃに逆極性で導
通固定している。これにより、半導体発光素子７の静電
破壊が防止される。
７ａにＧａＮ系化合物半導体を積層した高輝度青色発光
のもので、ｎ電極７ｂ及びｐ電極７ｃをそれぞれサブマ
ウント素子６のｐ電極６ｄ及びｎ電極６ｃに逆極性で導
通固定している。これにより、半導体発光素子７の静電
破壊が防止される。
【００１９】波長変換層８は蛍光物質を含む光透過性の
樹脂を印刷工法により塗布して硬化させたもので、蛍光
物質としては（Ｙ，Ｇｄ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ
などが好適に利用できる。この波長変換層８は、半導体
発光素子７の主光取出し面となるサファイア基板７ａの
上への積層厚さを適切に制御して加工することにより、
半導体発光素子７の活性層からの青色発光を蛍光物質に
よって一様な白色に変換して発光させる。
樹脂を印刷工法により塗布して硬化させたもので、蛍光
物質としては（Ｙ，Ｇｄ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ
などが好適に利用できる。この波長変換層８は、半導体
発光素子７の主光取出し面となるサファイア基板７ａの
上への積層厚さを適切に制御して加工することにより、
半導体発光素子７の活性層からの青色発光を蛍光物質に
よって一様な白色に変換して発光させる。
【００２０】半導体発光装置５は図１に示すように、半
導体発光装置実装基板４の上に一様に配置され、電極５
ｂ，５ｃを半導体発光装置実装基板４の配線パターン
（図示せず）に導通させて固定される。一方、ソケット
２は商用電源に接続され、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商
用周波数交流電圧が電源回路部３ａにより直流電圧に変
換されて半導体発光装置５に通電される。
導体発光装置実装基板４の上に一様に配置され、電極５
ｂ，５ｃを半導体発光装置実装基板４の配線パターン
（図示せず）に導通させて固定される。一方、ソケット
２は商用電源に接続され、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商
用周波数交流電圧が電源回路部３ａにより直流電圧に変
換されて半導体発光装置５に通電される。
【００２１】以上の構成において、ソケット２からの給
電により半導体発光装置５の半導体発光素子７が青色発
光し、この青色発光は蛍光物質を含む波長変換層８によ
り白色に波長変換されて色度変動（色むら）のない白色
発光として取り出される。したがって、従来のように
Ｒ，Ｇ，Ｂまたは青色と黄緑色の発光ダイオードの組合
せによる白色発光に対し、１個の半導体発光装置５がそ
れぞれ白色発光するので、構造が簡単になるほか消費電
力も削減できる。また、各半導体発光装置５ごとに抵抗
値の異なる電流制限抵抗を設ける必要がなく、直列回路
に対し１個の電流制限抵抗を備えるだけでよいので、発
熱も小さく半導体発光素子７の輝度低下も抑えられる。
このため、白熱電球や蛍光灯に比べると、耐久性が向上
する。
電により半導体発光装置５の半導体発光素子７が青色発
光し、この青色発光は蛍光物質を含む波長変換層８によ
り白色に波長変換されて色度変動（色むら）のない白色
発光として取り出される。したがって、従来のように
Ｒ，Ｇ，Ｂまたは青色と黄緑色の発光ダイオードの組合
せによる白色発光に対し、１個の半導体発光装置５がそ
れぞれ白色発光するので、構造が簡単になるほか消費電
力も削減できる。また、各半導体発光装置５ごとに抵抗
値の異なる電流制限抵抗を設ける必要がなく、直列回路
に対し１個の電流制限抵抗を備えるだけでよいので、発
熱も小さく半導体発光素子７の輝度低下も抑えられる。
このため、白熱電球や蛍光灯に比べると、耐久性が向上
する。
【００２２】ここで、半導体発光装置５においては波長
変換層８の積層厚さを適正に制御することができる。こ
のような波長変換層８の積層厚さの制御により、半導体
発光素子７の青色発光の波長変換度も任意に変更でき、
白熱電球色から蛍光灯色までに変化させた照明形態が得
られる。
変換層８の積層厚さを適正に制御することができる。こ
のような波長変換層８の積層厚さの制御により、半導体
発光素子７の青色発光の波長変換度も任意に変更でき、
白熱電球色から蛍光灯色までに変化させた照明形態が得
られる。
【００２３】また、電源供給面では、５０Ｈｚまたは６
０Ｈｚの商用周波数交流電圧を直流電圧に変換する電源
回路部３ａを備えているので、ソケット２を商用電源に
接続するだけで半導体発光装置５を白色発光させること
ができる。したがって、一般家庭用の照明としても利用
でき、用途範囲を拡げることができる。
０Ｈｚの商用周波数交流電圧を直流電圧に変換する電源
回路部３ａを備えているので、ソケット２を商用電源に
接続するだけで半導体発光装置５を白色発光させること
ができる。したがって、一般家庭用の照明としても利用
でき、用途範囲を拡げることができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明では、商用電源を用いて色度変動
を抑えた白色発光を得ることができ、Ｒ，Ｇ，Ｂの組合
せによる白色発光に比べると構造が簡単で消費電力も少
なくしかも発熱量も小さいので半導体発光素子の輝度低
下がなく、高輝度の白色発光を実現できる。
を抑えた白色発光を得ることができ、Ｒ，Ｇ，Ｂの組合
せによる白色発光に比べると構造が簡単で消費電力も少
なくしかも発熱量も小さいので半導体発光素子の輝度低
下がなく、高輝度の白色発光を実現できる。
【図１】本発明の発光ダイオード照明装置の概略を示す
縦断面図
縦断面図
【図２】電源回路部のブロックダイヤグラムを示す図
【図３】半導体発光装置の縦断面図
【図４】半導体発光装置の平面図
１ 本体 ２ ソケット ３ 電源回路実装基板 ３ａ 電源回路部 ４ 半導体発光装置実装基板 ５ 半導体発光装置 ５ａ 基板 ５ｂ，５ｃ 電極 ６ サブマウント素子 ６ａ Ｓｉ基板 ６ａ−１ ｎ型層 ６ａ−２ ｐ型層 ６ｂ ｎ側電極 ６ｃ ｎ電極 ６ｄ ｐ電極 ６ｅ ワイヤ ７ 半導体発光素子 ７ａ サファイア基板 ７ｂ ｎ電極 ７ｃ ｐ電極 ８ 波長変換層 ９ 樹脂パッケージ
Claims (1)
- 【請求項１】 商用周波数交流電圧を直流電圧に変換す
る電源回路部と、前記電源回路部に導通するソケット
と、本体の一面側に配列され前記電源回路部に導通する
複数の半導体発光装置の群とからなり、前記半導体発光
装置は青色発光の半導体発光素子と当該半導体発光素子
の周囲を被覆して青色発光を白色発光に波長変換するた
めの蛍光物質を含む波長変換層を備えていることを特徴
とする発光ダイオード照明装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000355423A JP2002158376A (ja) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | 発光ダイオード照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000355423A JP2002158376A (ja) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | 発光ダイオード照明装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002158376A true JP2002158376A (ja) | 2002-05-31 |
Family
ID=18827836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000355423A Pending JP2002158376A (ja) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | 発光ダイオード照明装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002158376A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005252222A (ja) * | 2004-02-03 | 2005-09-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体発光装置、照明モジュール、照明装置、表示素子、および半導体発光装置の製造方法 |
| WO2007019733A1 (en) * | 2005-08-19 | 2007-02-22 | Neobulb Technologies, Inc. | Led illumination device with high power and high heat dissipation rate |
| EP1950490A2 (en) | 2002-11-19 | 2008-07-30 | Dan Friis | Lighting body or source of light based on light-emitting diodes |
| CN100447480C (zh) * | 2005-08-19 | 2008-12-31 | 新灯源科技有限公司 | 具有高功率、高散热效率的发光二极管照明设备 |
| KR100902924B1 (ko) | 2007-03-30 | 2009-06-15 | (주)온앤오프 | 조명장치 |
| US7608862B2 (en) | 2004-03-02 | 2009-10-27 | Fujikura Ltd. | Light emitting device and a lighting apparatus |
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