JP2004158495A - 発光ダイオードおよび照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】波長３００〜４２０ｎｍに対して高い反射率を示す反射面を備えて発光効率の向上を図った発光ダイオードおよびこれを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】発光ダイオードは、光導出窓１ｃを有する気密容器１と、Ａｇ、ＮｉおよびＣｒのグループから選択された一種または複数種を含む金属を主体とする反射性めっき膜２ａが表面に形成されてなり気密容器１の内部に配設された反射手段２と、反射手段２内に装着された紫外線発光ダイオードチップ３と、気密容器１の内部に封入されたＨｅガスとを具備している。「紫外線」とは、主波長が波長３００〜４２０ｎｍの範囲内にあることをいう。
好適には、気密容器１はメタルシール形で、光導出窓は紫外線透過性である。
【選択図】図１
【解決手段】発光ダイオードは、光導出窓１ｃを有する気密容器１と、Ａｇ、ＮｉおよびＣｒのグループから選択された一種または複数種を含む金属を主体とする反射性めっき膜２ａが表面に形成されてなり気密容器１の内部に配設された反射手段２と、反射手段２内に装着された紫外線発光ダイオードチップ３と、気密容器１の内部に封入されたＨｅガスとを具備している。「紫外線」とは、主波長が波長３００〜４２０ｎｍの範囲内にあることをいう。
好適には、気密容器１はメタルシール形で、光導出窓は紫外線透過性である。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線発光ダイオードチップを備えた発光ダイオードおよびこれを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオードチップの周囲に反射板を配設して所望方向へ集光することは既知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３４５４８２号公報（第３−５頁、第１−１３図）
特許文献１には、フラットタイプＳＭＤ構造のＬＥＤランプ（第１−８図）と砲弾形（又は丸型）ＬＥＤランプ（第９−１３図）が記載されている。
【０００４】
前者は、ＳＭＤパッケージ２４の凹部の表面が反射板として機能している。ＳＭＤパッケージ２４の凹部内には、樹脂２８を完全に充填させているが、ＳＭＤパッケージ２４の凹部とフィルム２９により閉ざされた空間（キャビティ）に、Ｎ２、Ａｒなどの不活性ガスを充填してもよいし、真空またはこれに近い状態にしてもよいと記載されている。
【０００５】
後者は、２本のリード４３が互いに電気的に分離され、かつ、２本のリードにより凹部が形成されている。
【０００６】
なお、特許文献１には、ＳＭＤパッケージ２４および２本のリード４３の材料について記載されていないが、一般にＳＭＤパッケージは合成樹脂で形成されており、また２本のリードとしては表面にＡｕめっき膜を形成したＣｕなどの導電体が用いられている。
【０００７】
また、特許文献１に記載されたＬＥＤチップ２５は、ＳｉＣ基板またはＧａＮ基板上に形成されたＧａＮ系青色のＬＥＤチップである。さらに、特許文献１に記載された発光装置は、白色光を得るために、ＹＡＧ蛍光体を混入したフィルム２９を備えている。そして、ＬＥＤチップ２５から出力された青色光がフィルム２９を経由してＳＭＤパッケージ２４の外部へ放出される際に、ＹＡＧ蛍光体から黄色光が出力され、青色光と黄色光が混合して白色光が出力される旨記載されている。
【０００８】
特許文献１に見られるように、補色関係にある青色光と黄色光の２色の加法混色により白色光を作り出す場合、当該白色光の色温度および演色性の点で十分に満足することができないことから、紫外線発光形の発光ダイオードチップと３波長発光形の蛍光体を用いて白色光を作り出す発光ダイオードが開発されている。
【０００９】
白色発光形の発光ダイオードは、高い演色性が得られることから、白熱電球や蛍光ランプによる一般照明の分野においても代替し得る可能性がある。しかし、紫外線発光形の発光ダイオードチップから発生した紫外線をそのまま外部へ取り出すように構成した発光ダイオードも紫外線を得る手段として有用である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの発光ダイオードの用途を一層拡大するためには、発光効率の向上、コスト低減など克服されるべき幾つかの課題がある。
【００１１】
そこで、本発明者は、紫外線発光形の発光ダイオードチップを用いた発光ダイオードにおける発光効率の向上について調査したところ、従来の発光ダイオードにおいては、砲弾形（丸形）やメタルシール形の場合、発光ダイオードチップやボンディングワイヤの接続の信頼性を高めるために、反射面を含めてリードの表面にＡｕめっきを形成して使用している。Ａｕめっき膜からなる反射面は、赤色光や赤外線に対して高い反射率を示すが、紫外線発光形の発光ダイオードチップが放射する波長３００〜４２０ｎｍに対する反射率が４０％程度であり、これが発光ダイオードの発光効率を低下させていることが分かった。
【００１２】
一方、フラットタイプＳＭＤ構造の場合、ＳＭＤパッケージを合成樹脂成形により形成するので、反射面も合成樹脂の生地色によって形成される関係で、高い反射率が得にくいともに、紫外線が反射面に吸収されやすいという問題がある。
【００１３】
本発明は、波長３００〜４２０ｎｍに対して高い反射率を示す反射面を備えて発光効率の向上を図った発光ダイオードおよびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を達成するための手段】請求項１の発明の発光ダイオードは、光導出窓を有する気密容器と；Ａｇ、ＮｉおよびＣｒのグループから選択された一種または複数種を含む金属を主体とする反射性めっき膜が表面に形成されてなり気密容器の内部に配設された反射手段と；反射手段内に装着された紫外線発光ダイオードチップと；気密容器の内部に封入されたＨｅガスと；を具備していることを特徴としている。
【００１５】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１６】
＜気密容器について＞ 気密容器は、光導出窓を有し、かつ、内部に空室が形成されている。光導出窓は、気密容器の一部を構成し、光を空室から気密容器の外部へ導出する機能を担う。空室は、後述する紫外線発光ダイオードチップおよび反射手段を外部と気密に隔絶された状態で収納するために機能する。
【００１７】
気密容器は、上記の機能を有していれば、基本的にはどのような材料で形成されていてもよい。すなわち、気密容器は、金属、セラミックスなどの無機質材料や合成樹脂などの有機質材料などのいずれで形成されていてもよい。しかし、長期間にわたり優れた気密性および耐久性を維持するためには、無機質材料が適している。さらに、相対的に優れた熱拡散性を有する気密容器を得るためには、金属材料が適している。したがって、金属材料を主体とする気密容器は、気密性、耐久性および熱拡散性に優れている。一方、セラミックスを主体とする気密容器においても、窒化アルミニウムなど熱伝導性の良好なセラミックスを用いることにより、熱拡散性を良好にすることができる。
【００１８】
光導出窓は、紫外線発光ダイオードチップから発生した紫外線を外部へ導出して利用する場合には、当該紫外線透過性の透光性材料を用いて構成する。
【００１９】
気密容器の封着手段としては、使用する構成材料に応じて既知の各種手段を適宜選択して用いることができる。例えば、金属材料からなる気密容器の場合、シーム溶接、レーザー溶接、金属蝋付けおよびフリットガラスなどを用いることができる。セラミックスからなる気密容器の場合、フリットガラスシールおよび金属蝋付けなどを用いることができる。また、光導出窓と気密容器との間の封着に対しても上述した各種手段を適宜選択して用いることができる。
【００２０】
＜反射手段について＞ 反射手段は、後述する紫外線発光ダイオードチップから放射される紫外線を反射する手段であり、気密容器の内部の空室内に配設される。反射手段により反射された紫外線は、直接または可視光などに波長変換されてから光導出窓から外部へ導出される。
【００２１】
また、反射手段は、Ａｇ、ＮｉおよびＣｒのグループから選択された一種または複数種を含む金属を主体とする反射性めっき膜が反射形状体の表面に形成されることによって構成されている。なお、反射形状体は、反射手段の基体であり、反射性被膜を担持する。上記の金属を主体とする反射性めっき膜は、紫外線発光ダイオードチップから放射される紫外線に対して高い反射率を示す。さらに、上記反射性めっき膜は、好適には光沢膜として形成されていて、鏡面反射率の高い鏡面反射面を構成している。このような反射性めっき膜として好適な鏡面反射面は、例えば光沢剤を混合しためっき液を用いためっきにより比較的容易に得ることができる。
【００２２】
さらに、反射手段は、紫外線発光ダイオードチップの周囲を包囲するように配設されるが、所望により気密容器の内面のほぼ全体にわたって配設することができる。
【００２３】
さらにまた、反射手段は、以下に示す幾つかの構造によって配設することができる。
１．比較的小さな隙間を介して絶縁関係に離間対向し、かつ、気密に配置された一対のリードを成形して形成された凹部の内面に反射性被膜を形成することで反射手段を構成する。なお、この構造の場合、一対のリードをメタルベースとして機能させて、メタルベースを気密容器の一部として構成することができる。
２．一方のリードを兼ねるメタルベースに凹所を形成し、その凹所の内面に反射性被膜を形成することで反射手段を構成する。
３．気密容器の空室内に気密容器とは別体の例えば椀形の反射手段を配設し、反射手段の内部に紫外線発光ダイオードチップを装着する。
【００２４】
反射手段の反射形状体の内面に形成される反射性めっき膜は、リード機能を担う金属部材の表面にＡｕめっき膜を介して形成することができる。しかし、Ａｕめっき膜を形成しないで、反射性めっき膜を金属部材の表面に直接形成することによって製造プロセスを簡単にすることができる。
【００２５】
＜紫外線発光ダイオードチップについて＞ 紫外線発光ダイオードチップは、付勢されて作動したときに紫外線を放射する。本発明において、「紫外線」とは、波長３００〜４２０ｎｍの放射を意味する。
【００２６】
また、紫外線発光ダイオードチップは、構成材料が限定されないが、例えばＧａＮ系、ＳｉＣ系およびＺｎＳｅ系などにより得られたものを用いることができる。
【００２７】
さらに、発光ダイオードチップは、反射手段内に適当な手段により装着される。装着する面は、発光側のアノードおよびカソードのある側であってもよいし、その反対側の面であってもよい。前者の場合、反射手段を兼ねた一方のリードにアノードを、他方のリードにカソードを、それぞれ導電的に接着するのがよい。後者の場合、紫外線発光ダイオードチップの背面を反射手段の内面例えば底面に接着すればよい。この場合の反射手段は、一方のリードを兼ねるメタルベースなどの金属体であってもよいし、気密容器のセラミックス体であってもよい。紫外線発光ダイオードチップを装着するには、銀ペーストのような接着手段を用いることができる。
【００２８】
紫外線発光ダイオードチップを装着する際に、装着の信頼性を高めるために、リードの装着部にＡｕめっき膜を形成することができる。この場合、予めＡｕめっき膜を形成してから反射性めっき膜をＡｕめっき膜の上に重ねて形成してもよいし、装着予定部の反射性めっき膜を除去してからその除去部分にＡｕめっき膜を形成してもよい。
【００２９】
＜Ｈｅガスについて＞ Ｈｅガスは、希ガスで不活性であり、気密容器内に封入されて酸化性ガスの気密容器内への進入を阻止するとともに、その優れた熱伝導性のために紫外線発光ダイオードチップの放熱を促進する。Ｈｅガスの封入圧は、大気圧に対して高低および同等のいずれであってもよい。Ｈｅガスの気密容器内に封入は、例えばＨｅガス雰囲気中で気密容器を封着することにより行うことができる。
【００３０】
また、所望によりＨｅガスに加えてＮ２ガスなど他のガスを混合することもできる。
【００３１】
＜本発明のその他の構成について＞ 本発明の必須構成要件ではないが、以下の構成を付加することができる。
１．ボンディングワイヤ 紫外線発光ダイオードチップのアノードおよびカソードが反射手段に対する非装着面側に位置するように配設される場合には、アノードおよびカソードとそれぞれのリードとの間をボンディングワイヤにより接続することができる。なお、ボンディングワイヤとしては、Ａｕの細線が好適であるが、これに限定されない。
２．外部リード部材 紫外線発光ダイオードチップのアノードおよびカソードを外部へ導出するために、一対のリードを介して気密容器の外部に外部リード部材を気密に突出させることができる。この場合、気密容器の内部にあるリードを気密容器の外部まで気密に延長させて外部リード部材とすることができる。しかし、外部リード部材をリードと別体にすることもできる。
【００３２】
＜本発明の作用について＞ 本発明においては、反射手段がＡｇ、ＮｉおよびＣｒのグループから選択された一種または複数種を含む金属を主体とする反射性めっき被膜を備えているので、紫外線発光ダイオードチップから放射される波長３００〜４２０ｎｍ、好適には３００〜４００ｎｍ、より一層好適には３５０〜３８０ｎｍの紫外線に対する反射率がＡｕより高くなり、その結果紫外線の発光効率が向上した発光ダイオードを得ることができる。特にＮｉ−Ｃｒ合金のときにはＡｌ箔に近い高い紫外線反射率を示す。また、Ｎｉ−Ｓｎ−Ｃｏ合金のときにはＮｉ−Ｃｒ合金に次いで高い紫外線反射率を示す。
【００３３】
Ａｇ、ＮｉおよびＣｒのグループから選択された一種または複数種を含む金属は、Ａｇが温度３００Ｋにおいて、４２７〔Ｗ／（ｍ・℃）〕、Ｎｉが温度３００Ｋにおいて、９０．５〔Ｗ／（ｍ・℃）〕、Ｃｒが温度３００Ｋにおいて、４２７〔Ｗ／（ｍ・℃）〕であり、Ａｇを除いて、Ａｕの熱伝導率（温度３００Ｋにおいて、９０．３〔Ｗ／（ｍ・℃）〕）に比較して小さい。しかし、上記反射性めっき膜を備えていることにより、紫外線発光ダイオードチップからの発生熱の熱拡散性が必ずしも良好ではないにしても、気密容器の内部にＨｅガスが封入されていて、Ｈｅの熱伝導率（温度４７３Ｋにおいて、２．３９Ｅ−１〔Ｊ／（ｍ・ｓ・Ｋ）〕）は、Ｎ２の熱伝導率（温度４７３Ｋにおいて、３．８１Ｅ−２〔Ｊ／（ｍ・ｓ・Ｋ）〕）に比較して頗る大きいため、Ｈｅガスを介して上記発生熱が直接拡散されやすくなる。発光ダイオードチップの発生熱が良好に熱拡散されないと、発光ダイオードチップが劣化するため、寿命が短くなるという問題があるが、本発明においては、上記のように気密容器内に封入されたＨｅガスによる熱拡散が良好であるから、長期間にわたり良好な寿命特性を示す。
【００３４】
したがって、本発明によれば、紫外線発光効率が高いとともに、優れた寿命特性を有する発光ダイオードを得ることができる。
【００３５】
請求項２の発明の発光ダイオードは、請求項１記載の発光ダイオードにおいて、気密容器は、紫外線透過性の光導出窓を有するメタルキャップおよびメタルキャップの開口端に封着されたメタルベースを備えたメタルシール形であり；反射手段は、気密容器のメタルベースに形成された凹所および凹所の内側面および発光ダイオードチップの周囲の底面にわたって一体に形成された反射性めっき膜により構成されている；ことを特徴としている。
【００３６】
本請求項は、請求項１の発明のうち特に好適な構成を具備した発明を規定している。
【００３７】
すなわち、気密容器は、メタルキャップおよびメタルベースを封着して形成されている。メタルキャップは、紫外線透過性の光導出窓を有している。なお、「紫外線透過性」とは、少なくとも紫外線発光ダイオードチップから放射される紫外線の波長域を実質的に透過する程度の透過性を有していればよい。メタルベースは、メタルキャップの開口端に封着されることによって、気密容器の内部に空室が形成される。また、メタルキャップには、凹所が形成される。なお、メタルキャップは、紫外線発光ダイオードチップに接続する一対のリードの一方または両方を兼ねることができる。しかし、これは必須ではない。なお、両方のリードを兼ねる場合、メタルベースを絶縁体例えばセラミックスやガラスなどにより小間隔で離間された一対の導電体金属により形成する。
【００３８】
また、メタルキャップおよびメタルベースは、その構成材量が限定されないが、熱膨張率および封着性の点でコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金）を用いて形成するのが好適である。
【００３９】
さらに、光導出窓には、ガラスなどを用いることができ、この場合メタルキャップにガラス溶着によって直接またはフリットガラスを介して気密に封着することができる。
【００４０】
反射手段は、メタルベースに形成した凹所が形状形成体となり、その内面の周側面および底面の少なくとも紫外線発光ダイオードチップの周囲にわたりＡｇ、ＮｉおよびＣｒのグループから選択された一種または複数種を含む金属を主体とする反射性めっき膜を一体に形成することによって形成されている。
【００４１】
紫外線発光ダイオードチップは、メタルベースの凹所即ち反射手段の底面に装着される。メタルベースの凹所の紫外線発光ダイオードチップを装着される位置には、紫外線発光ダイオードチップ装着の信頼性を高めるために、Ａｕのめっき膜を形成することができる。
【００４２】
そうして、本発明においては、気密容器がメタルシール形であるために、長期間にわたり耐久性に優れるとともに、紫外線透過性の光導出窓を備えているため、紫外線発光ダイオードチップから放射される紫外線を外部へ導出して種々の紫外線応用に利用することができ、したがって本発明の発光ダイオードは、紫外線応用装置に用いるのに好適である。
【００４３】
請求項３の発明の発光ダイオードは、請求項１または２記載の発光ダイオードにおいて、紫外線発光ダイオードチップは、発光の主波長が３００〜４２０ｎｍの範囲内にあることを特徴としている。
【００４４】
本発明は、紫外線発光ダイオードチップから放射する紫外線の主波長が含まれる波長範囲を規定している。なお、発光の主波長は、好適には３００〜４００ｎｍ、より一層好適には３５０〜３８０ｎｍの放射を意味する。波長３００〜４００ｎｍが好適で、さらに波長３５０〜３８０ｎｍがより一層好適であるとは、発光ダイオードチップの得やすさおよび演色性の良好な白色光を得やすいからである。
【００４５】
そうして、本発明においては、演色性の良好な可視光を発生させやすい発光ダイオードが得られる。
【００４６】
請求項４の発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に配設された請求項１ないし３のいずれか一記載の発光ダイオードと；発光ダイオードを付勢する点灯回路と；を具備していることを特徴としている。
【００４７】
本発明において、「照明装置」とは、発光ダイオードから発生する放射を何らかの目的で利用する全ての装置を含む広い概念であり、例えば各種紫外線応用装置、各種照明器具、前照灯、尾灯、表示灯、標識灯、装飾灯、広告灯、信号灯、各種計器パネル、携帯電話、携帯端末器および各種ＯＡ機器などである。
【００４８】
また、「照明装置本体」とは、照明装置から発光ダイオードおよび発光ダイオードの点灯回路を除いた残余の部分をいう。
【００４９】
さらに、「点灯回路」とは、発光ダイオードを付勢するための回路手段をいい、複数の発光ダイオードを直列または直並列接続して同時にまたは適数を適宜切り換え可能に点灯するように構成することができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００５１】
図１および図２は、本発明の発光ダイオードにおける第１の実施の形態を示し、図１は断面図、図２は平面図である。各図において、１は気密容器、２は反射手段、３は紫外線発光ダイオードチップ、４はボンディングワイヤ、５、６は外部リード、７はフリットガラスである。
【００５２】
気密容器１は、メタルシール形で、メタルキャップ１ａ、メタルベース１ｂおよび光導出窓１ｃを備えて構成され、内部に空室１ｄが形成されている。メタルキャップ１ａは、コバールからなり、円筒状をなしている。メタルベース１ｂは、コバールからなり、円盤状をなしているとともに、上面に凹所１ｂ１が、また上下に貫通する通孔１ｂ２が、それぞれ形成されている。凹所１ｂ１は、傾斜した周側面および底面を有している。通孔１ｂ２は、凹所１ｂ１の脇に位置している。メタルキャップ１ａの図１において下部の開口端とメタルベース１ｂとは、互いに嵌合し、かつ、レーザー溶接により気密に溶接されている。
【００５３】
また、気密容器１の光導出窓１ｃは、紫外線透過性ガラスからなり、メタルキャップ１ａの上部開口部にガラス溶着により気密に封着されている。
【００５４】
さらに、気密容器１の空室１ｄ内には、Ｈｅガスが封入されている。
【００５５】
反射手段２は、メタルベース１ｂの凹所１ｂ１および凹所１ｂ１の内面およびメタルベースの上面に一体に形成された反射性めっき膜２ａにより構成されている。なお、メタルベース１ｂの上面の後述するボンディングワイヤ４を接続する部分とメタルベースの上面に露出した外部リード６の端面および後述するフリットガラス７の部分ならびに凹所１ｂ１の中央部には反射性めっき被膜２ａを形成しないか、形成後に除去する。そして、メタルベース１ｂの上面のボンディングワイヤ４を接続する部分、外部リード６、７および凹所１ｂ１の中央部には、図示を省略しているが、Ａｕめっき膜を形成してある。
【００５６】
また、反射性めっき膜２ａは、Ａｇ、ＮｉおよびＣｒのグループから選択した一種または複数種を含む金属を主体として構成されている。そして、電気めっきにより反射性めっき膜２ａを形成している。
【００５７】
紫外線発光ダイオードチップ３は、ＧａＮ系のものをアノードおよびカソードを上にし、背面をメタルベース１ｂの凹所１ｂ１の底面中央にＡｇペーストによって装着している。
【００５８】
ボンディングワイヤ４は、その一対が用いられ、そのいずれもＡｕの細線からなり、一端が紫外線発光ダイオードチップ３のアノードおよびカソードに、他端が外部リード６の端面およびメタルベース１ｂの上面のＡｕめっき膜を形成した箇所に接続している。
【００５９】
外部リード５、６は、Ａｕめっき膜を外面に形成したＣｕ線材からなる。一方の外部リード５は、上端がメタルベース１ｂの底面の適所に溶接されて下方へ突出している。他方の外部リード６は、メタルベース１ｂに上下に貫通した通孔１ｂ２内を気密に、かつ、メタルベース１ｂと絶縁状態で挿通され、上端がメタルベース１ｂの内面に露出している。
【００６０】
フリットガラス７は、外部リード６とメタルベース１ｂの通孔１ｂ２との間の隙間に充填されて外部リード６をメタルベース１ｂに対して絶縁状態にするとともに、メタルベース１ｂを気密に貫通させている。
【００６１】
図３は、アルミニウム箔を標準としたときのＡｕ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｓｎ−Ｃｏ合金およびＮｉからなる光沢めっき膜の分光反射率特性を示すグラフである。図において、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は反射率（％）を、それぞれ示す。図中、曲線ＡはＮｉ−Ｃｒ合金、曲線ＢはＮｉ−Ｓｎ−Ｃｏ合金、曲線ＣはＮｉ、曲線ＤはＡｕ、曲線Ｓはアルミニウム箔標準である。
【００６２】
図から理解できるように、波長３００〜４２０ｎｍの範囲における反射率は、高い方からＮｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｓｎ−Ｃｏ合金、ＮｉおよびＡｕの順になっている。しかも、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｓｎ−Ｃｏ合金およびＮｉの反射率は、Ａｕのそれに比較して明らかに大きい。特に前２者の合金の反射率が顕著に高く、紫外線発光ダイオードチップから放射される紫外線に対して優れた反射特性を有していることが分かる。
【００６３】
以下、本発明のその他の実施の形態を図４ないし図６を参照して説明する。なお、各図において、図１および図２と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【００６４】
図４は、本発明の発光ダイオードにおける第２の実施の形態を示す断面図である。図において、８は蛍光体層である。
【００６５】
蛍光体層８は、Ｓｍ、Ｅｕ付活硫酸化ランタン（赤色発光）、Ｅｕ付活アルミン酸塩（緑色発光）およびＥｕ付活リン酸塩（青色発光）の混合蛍光体を主体として構成され、光導出窓１ｃの内面に配設されている。なお、蛍光体層８は、蛍光体、結着剤、バインダーおよび溶剤からなる蛍光体スラリーを塗布乾燥、焼成して形成する。
【００６６】
光導出窓１ｃは、可視光を透過するが紫外線に対しては殆ど透過しない硬質ガラスにより形成されている。
【００６７】
そうして、本実施の形態においては、蛍光体層８を配設していることにより、紫外線発光ダイオードチップ３から放射される紫外線が反射手段２により反射されて蛍光体層８を照射する。これにより、蛍光体層８の蛍光体が励起されて白色光を発生し、光導出窓１ｃを通過して外部へ導出される。
【００６８】
図５は、本発明の照明装置の一実施の形態を示す断面図である。図において、１１は照明装置本体、１２は複数の発光ダイオードである。
【００６９】
照明装置本体１１は、配線基板１１ａおよび拡散透孔パネル１１ｂを備えて構成されている。
【００７０】
すなわち、配線基板１１ａは、後述する発光ダイオード１２を実装している。
【００７１】
拡散透孔パネル１１ｂは、配線基板の前面側を包囲するように配設されている。
【００７２】
発光ダイオード１２は、図４または図５および図６に示す構成のものが用いられる。そして、配線基板１１ａに整列して実装され、図示を省略している点灯回路から付勢されて作動する。
【００７３】
そうして、照明装置は、複数の発光ダイオード１２が点灯回路により付勢されて作動すると、白色光を発生する。発生した白色光は、拡散透孔パネル１１ｂを通過して適度に拡散されて外部を照明する。
【００７４】
【発明の効果】請求項１ないし３の各発明によれば、光導出窓を有する気密容器と、Ａｇ、ＮｉおよびＣｒのグループから選択された一種または複数種を含む金属を主体とする反射性めっき膜が表面に形成されてなり気密容器の内部に配設された反射手段と、反射手段内に装着された紫外線発光ダイオードチップと、気密容器の内部に封入されたＨｅガスとを具備していることにより、波長３００〜４２０ｎｍの放射に対する反射率がＡｕより高くなる一方、Ｈｅの熱伝導率が大きいため、Ｈｅガスを介して紫外線発光ダイオードチップの発生熱が直接拡散されやすくなるので、紫外線発光効率が高くて、しかも、優れた寿命特性を有する発光ダイオードを提供することができる。
【００７５】
請求項２の発明によれば、加えて気密容器が紫外線透過性の光導出窓を有するメタルキャップおよびメタルキャップの開口端に封着されたメタルベースを備えたメタルシール形であり、反射手段は、気密容器のメタルベースに一体に形成されていることにより、紫外線発光ダイオードチップから放射される紫外線を外部へ導出して利用することできるとともに、耐久性の優れた発光ダイオードを提供することができる。
【００７６】
請求項３の発明によれば、加えて紫外線発光ダイオードチップは、発光の主波長が３００〜４２０ｎｍの範囲内にあることにより、演色性の良好な可視光を発生させやすい発光ダイオードを提供することができる。
【００７７】
請求項４の発明によれば、照明装置本体と、照明装置本体に配設された請求項１ないし３のいずれか一記載の発光ダイオードと、発光ダイオードを付勢する点灯回路とを具備していることにより、請求項１ないし３の効果を有する照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光ダイオードにおける第１の実施の形態を示す断面図
【図２】同じく平面図
【図３】アルミニウム箔を標準としたときのＡｕ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｓｎ−Ｃｏ合金およびＮｉからなる光沢めっき膜の分光反射率特性を示すグラフ
【図４】本発明の発光ダイオードにおける第２の実施の形態を示す断面図
【図５】本発明の照明装置の一実施の形態を示す断面図
【符号の説明】
１…気密容器、１ａ…メタルキャップ、１ｂ…メタルベース、１ｃ…凹所器、１ｄ…空室、２…反射手段、２ａ…反射性めっき膜、３…紫外線発光ダイオードチップ、４…ボンディングワイヤ、５…外部リード、６…外部リード、７…フリットガラス
【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線発光ダイオードチップを備えた発光ダイオードおよびこれを用いた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオードチップの周囲に反射板を配設して所望方向へ集光することは既知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３４５４８２号公報（第３−５頁、第１−１３図）
特許文献１には、フラットタイプＳＭＤ構造のＬＥＤランプ（第１−８図）と砲弾形（又は丸型）ＬＥＤランプ（第９−１３図）が記載されている。
【０００４】
前者は、ＳＭＤパッケージ２４の凹部の表面が反射板として機能している。ＳＭＤパッケージ２４の凹部内には、樹脂２８を完全に充填させているが、ＳＭＤパッケージ２４の凹部とフィルム２９により閉ざされた空間（キャビティ）に、Ｎ２、Ａｒなどの不活性ガスを充填してもよいし、真空またはこれに近い状態にしてもよいと記載されている。
【０００５】
後者は、２本のリード４３が互いに電気的に分離され、かつ、２本のリードにより凹部が形成されている。
【０００６】
なお、特許文献１には、ＳＭＤパッケージ２４および２本のリード４３の材料について記載されていないが、一般にＳＭＤパッケージは合成樹脂で形成されており、また２本のリードとしては表面にＡｕめっき膜を形成したＣｕなどの導電体が用いられている。
【０００７】
また、特許文献１に記載されたＬＥＤチップ２５は、ＳｉＣ基板またはＧａＮ基板上に形成されたＧａＮ系青色のＬＥＤチップである。さらに、特許文献１に記載された発光装置は、白色光を得るために、ＹＡＧ蛍光体を混入したフィルム２９を備えている。そして、ＬＥＤチップ２５から出力された青色光がフィルム２９を経由してＳＭＤパッケージ２４の外部へ放出される際に、ＹＡＧ蛍光体から黄色光が出力され、青色光と黄色光が混合して白色光が出力される旨記載されている。
【０００８】
特許文献１に見られるように、補色関係にある青色光と黄色光の２色の加法混色により白色光を作り出す場合、当該白色光の色温度および演色性の点で十分に満足することができないことから、紫外線発光形の発光ダイオードチップと３波長発光形の蛍光体を用いて白色光を作り出す発光ダイオードが開発されている。
【０００９】
白色発光形の発光ダイオードは、高い演色性が得られることから、白熱電球や蛍光ランプによる一般照明の分野においても代替し得る可能性がある。しかし、紫外線発光形の発光ダイオードチップから発生した紫外線をそのまま外部へ取り出すように構成した発光ダイオードも紫外線を得る手段として有用である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの発光ダイオードの用途を一層拡大するためには、発光効率の向上、コスト低減など克服されるべき幾つかの課題がある。
【００１１】
そこで、本発明者は、紫外線発光形の発光ダイオードチップを用いた発光ダイオードにおける発光効率の向上について調査したところ、従来の発光ダイオードにおいては、砲弾形（丸形）やメタルシール形の場合、発光ダイオードチップやボンディングワイヤの接続の信頼性を高めるために、反射面を含めてリードの表面にＡｕめっきを形成して使用している。Ａｕめっき膜からなる反射面は、赤色光や赤外線に対して高い反射率を示すが、紫外線発光形の発光ダイオードチップが放射する波長３００〜４２０ｎｍに対する反射率が４０％程度であり、これが発光ダイオードの発光効率を低下させていることが分かった。
【００１２】
一方、フラットタイプＳＭＤ構造の場合、ＳＭＤパッケージを合成樹脂成形により形成するので、反射面も合成樹脂の生地色によって形成される関係で、高い反射率が得にくいともに、紫外線が反射面に吸収されやすいという問題がある。
【００１３】
本発明は、波長３００〜４２０ｎｍに対して高い反射率を示す反射面を備えて発光効率の向上を図った発光ダイオードおよびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を達成するための手段】請求項１の発明の発光ダイオードは、光導出窓を有する気密容器と；Ａｇ、ＮｉおよびＣｒのグループから選択された一種または複数種を含む金属を主体とする反射性めっき膜が表面に形成されてなり気密容器の内部に配設された反射手段と；反射手段内に装着された紫外線発光ダイオードチップと；気密容器の内部に封入されたＨｅガスと；を具備していることを特徴としている。
【００１５】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１６】
＜気密容器について＞ 気密容器は、光導出窓を有し、かつ、内部に空室が形成されている。光導出窓は、気密容器の一部を構成し、光を空室から気密容器の外部へ導出する機能を担う。空室は、後述する紫外線発光ダイオードチップおよび反射手段を外部と気密に隔絶された状態で収納するために機能する。
【００１７】
気密容器は、上記の機能を有していれば、基本的にはどのような材料で形成されていてもよい。すなわち、気密容器は、金属、セラミックスなどの無機質材料や合成樹脂などの有機質材料などのいずれで形成されていてもよい。しかし、長期間にわたり優れた気密性および耐久性を維持するためには、無機質材料が適している。さらに、相対的に優れた熱拡散性を有する気密容器を得るためには、金属材料が適している。したがって、金属材料を主体とする気密容器は、気密性、耐久性および熱拡散性に優れている。一方、セラミックスを主体とする気密容器においても、窒化アルミニウムなど熱伝導性の良好なセラミックスを用いることにより、熱拡散性を良好にすることができる。
【００１８】
光導出窓は、紫外線発光ダイオードチップから発生した紫外線を外部へ導出して利用する場合には、当該紫外線透過性の透光性材料を用いて構成する。
【００１９】
気密容器の封着手段としては、使用する構成材料に応じて既知の各種手段を適宜選択して用いることができる。例えば、金属材料からなる気密容器の場合、シーム溶接、レーザー溶接、金属蝋付けおよびフリットガラスなどを用いることができる。セラミックスからなる気密容器の場合、フリットガラスシールおよび金属蝋付けなどを用いることができる。また、光導出窓と気密容器との間の封着に対しても上述した各種手段を適宜選択して用いることができる。
【００２０】
＜反射手段について＞ 反射手段は、後述する紫外線発光ダイオードチップから放射される紫外線を反射する手段であり、気密容器の内部の空室内に配設される。反射手段により反射された紫外線は、直接または可視光などに波長変換されてから光導出窓から外部へ導出される。
【００２１】
また、反射手段は、Ａｇ、ＮｉおよびＣｒのグループから選択された一種または複数種を含む金属を主体とする反射性めっき膜が反射形状体の表面に形成されることによって構成されている。なお、反射形状体は、反射手段の基体であり、反射性被膜を担持する。上記の金属を主体とする反射性めっき膜は、紫外線発光ダイオードチップから放射される紫外線に対して高い反射率を示す。さらに、上記反射性めっき膜は、好適には光沢膜として形成されていて、鏡面反射率の高い鏡面反射面を構成している。このような反射性めっき膜として好適な鏡面反射面は、例えば光沢剤を混合しためっき液を用いためっきにより比較的容易に得ることができる。
【００２２】
さらに、反射手段は、紫外線発光ダイオードチップの周囲を包囲するように配設されるが、所望により気密容器の内面のほぼ全体にわたって配設することができる。
【００２３】
さらにまた、反射手段は、以下に示す幾つかの構造によって配設することができる。
１．比較的小さな隙間を介して絶縁関係に離間対向し、かつ、気密に配置された一対のリードを成形して形成された凹部の内面に反射性被膜を形成することで反射手段を構成する。なお、この構造の場合、一対のリードをメタルベースとして機能させて、メタルベースを気密容器の一部として構成することができる。
２．一方のリードを兼ねるメタルベースに凹所を形成し、その凹所の内面に反射性被膜を形成することで反射手段を構成する。
３．気密容器の空室内に気密容器とは別体の例えば椀形の反射手段を配設し、反射手段の内部に紫外線発光ダイオードチップを装着する。
【００２４】
反射手段の反射形状体の内面に形成される反射性めっき膜は、リード機能を担う金属部材の表面にＡｕめっき膜を介して形成することができる。しかし、Ａｕめっき膜を形成しないで、反射性めっき膜を金属部材の表面に直接形成することによって製造プロセスを簡単にすることができる。
【００２５】
＜紫外線発光ダイオードチップについて＞ 紫外線発光ダイオードチップは、付勢されて作動したときに紫外線を放射する。本発明において、「紫外線」とは、波長３００〜４２０ｎｍの放射を意味する。
【００２６】
また、紫外線発光ダイオードチップは、構成材料が限定されないが、例えばＧａＮ系、ＳｉＣ系およびＺｎＳｅ系などにより得られたものを用いることができる。
【００２７】
さらに、発光ダイオードチップは、反射手段内に適当な手段により装着される。装着する面は、発光側のアノードおよびカソードのある側であってもよいし、その反対側の面であってもよい。前者の場合、反射手段を兼ねた一方のリードにアノードを、他方のリードにカソードを、それぞれ導電的に接着するのがよい。後者の場合、紫外線発光ダイオードチップの背面を反射手段の内面例えば底面に接着すればよい。この場合の反射手段は、一方のリードを兼ねるメタルベースなどの金属体であってもよいし、気密容器のセラミックス体であってもよい。紫外線発光ダイオードチップを装着するには、銀ペーストのような接着手段を用いることができる。
【００２８】
紫外線発光ダイオードチップを装着する際に、装着の信頼性を高めるために、リードの装着部にＡｕめっき膜を形成することができる。この場合、予めＡｕめっき膜を形成してから反射性めっき膜をＡｕめっき膜の上に重ねて形成してもよいし、装着予定部の反射性めっき膜を除去してからその除去部分にＡｕめっき膜を形成してもよい。
【００２９】
＜Ｈｅガスについて＞ Ｈｅガスは、希ガスで不活性であり、気密容器内に封入されて酸化性ガスの気密容器内への進入を阻止するとともに、その優れた熱伝導性のために紫外線発光ダイオードチップの放熱を促進する。Ｈｅガスの封入圧は、大気圧に対して高低および同等のいずれであってもよい。Ｈｅガスの気密容器内に封入は、例えばＨｅガス雰囲気中で気密容器を封着することにより行うことができる。
【００３０】
また、所望によりＨｅガスに加えてＮ２ガスなど他のガスを混合することもできる。
【００３１】
＜本発明のその他の構成について＞ 本発明の必須構成要件ではないが、以下の構成を付加することができる。
１．ボンディングワイヤ 紫外線発光ダイオードチップのアノードおよびカソードが反射手段に対する非装着面側に位置するように配設される場合には、アノードおよびカソードとそれぞれのリードとの間をボンディングワイヤにより接続することができる。なお、ボンディングワイヤとしては、Ａｕの細線が好適であるが、これに限定されない。
２．外部リード部材 紫外線発光ダイオードチップのアノードおよびカソードを外部へ導出するために、一対のリードを介して気密容器の外部に外部リード部材を気密に突出させることができる。この場合、気密容器の内部にあるリードを気密容器の外部まで気密に延長させて外部リード部材とすることができる。しかし、外部リード部材をリードと別体にすることもできる。
【００３２】
＜本発明の作用について＞ 本発明においては、反射手段がＡｇ、ＮｉおよびＣｒのグループから選択された一種または複数種を含む金属を主体とする反射性めっき被膜を備えているので、紫外線発光ダイオードチップから放射される波長３００〜４２０ｎｍ、好適には３００〜４００ｎｍ、より一層好適には３５０〜３８０ｎｍの紫外線に対する反射率がＡｕより高くなり、その結果紫外線の発光効率が向上した発光ダイオードを得ることができる。特にＮｉ−Ｃｒ合金のときにはＡｌ箔に近い高い紫外線反射率を示す。また、Ｎｉ−Ｓｎ−Ｃｏ合金のときにはＮｉ−Ｃｒ合金に次いで高い紫外線反射率を示す。
【００３３】
Ａｇ、ＮｉおよびＣｒのグループから選択された一種または複数種を含む金属は、Ａｇが温度３００Ｋにおいて、４２７〔Ｗ／（ｍ・℃）〕、Ｎｉが温度３００Ｋにおいて、９０．５〔Ｗ／（ｍ・℃）〕、Ｃｒが温度３００Ｋにおいて、４２７〔Ｗ／（ｍ・℃）〕であり、Ａｇを除いて、Ａｕの熱伝導率（温度３００Ｋにおいて、９０．３〔Ｗ／（ｍ・℃）〕）に比較して小さい。しかし、上記反射性めっき膜を備えていることにより、紫外線発光ダイオードチップからの発生熱の熱拡散性が必ずしも良好ではないにしても、気密容器の内部にＨｅガスが封入されていて、Ｈｅの熱伝導率（温度４７３Ｋにおいて、２．３９Ｅ−１〔Ｊ／（ｍ・ｓ・Ｋ）〕）は、Ｎ２の熱伝導率（温度４７３Ｋにおいて、３．８１Ｅ−２〔Ｊ／（ｍ・ｓ・Ｋ）〕）に比較して頗る大きいため、Ｈｅガスを介して上記発生熱が直接拡散されやすくなる。発光ダイオードチップの発生熱が良好に熱拡散されないと、発光ダイオードチップが劣化するため、寿命が短くなるという問題があるが、本発明においては、上記のように気密容器内に封入されたＨｅガスによる熱拡散が良好であるから、長期間にわたり良好な寿命特性を示す。
【００３４】
したがって、本発明によれば、紫外線発光効率が高いとともに、優れた寿命特性を有する発光ダイオードを得ることができる。
【００３５】
請求項２の発明の発光ダイオードは、請求項１記載の発光ダイオードにおいて、気密容器は、紫外線透過性の光導出窓を有するメタルキャップおよびメタルキャップの開口端に封着されたメタルベースを備えたメタルシール形であり；反射手段は、気密容器のメタルベースに形成された凹所および凹所の内側面および発光ダイオードチップの周囲の底面にわたって一体に形成された反射性めっき膜により構成されている；ことを特徴としている。
【００３６】
本請求項は、請求項１の発明のうち特に好適な構成を具備した発明を規定している。
【００３７】
すなわち、気密容器は、メタルキャップおよびメタルベースを封着して形成されている。メタルキャップは、紫外線透過性の光導出窓を有している。なお、「紫外線透過性」とは、少なくとも紫外線発光ダイオードチップから放射される紫外線の波長域を実質的に透過する程度の透過性を有していればよい。メタルベースは、メタルキャップの開口端に封着されることによって、気密容器の内部に空室が形成される。また、メタルキャップには、凹所が形成される。なお、メタルキャップは、紫外線発光ダイオードチップに接続する一対のリードの一方または両方を兼ねることができる。しかし、これは必須ではない。なお、両方のリードを兼ねる場合、メタルベースを絶縁体例えばセラミックスやガラスなどにより小間隔で離間された一対の導電体金属により形成する。
【００３８】
また、メタルキャップおよびメタルベースは、その構成材量が限定されないが、熱膨張率および封着性の点でコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金）を用いて形成するのが好適である。
【００３９】
さらに、光導出窓には、ガラスなどを用いることができ、この場合メタルキャップにガラス溶着によって直接またはフリットガラスを介して気密に封着することができる。
【００４０】
反射手段は、メタルベースに形成した凹所が形状形成体となり、その内面の周側面および底面の少なくとも紫外線発光ダイオードチップの周囲にわたりＡｇ、ＮｉおよびＣｒのグループから選択された一種または複数種を含む金属を主体とする反射性めっき膜を一体に形成することによって形成されている。
【００４１】
紫外線発光ダイオードチップは、メタルベースの凹所即ち反射手段の底面に装着される。メタルベースの凹所の紫外線発光ダイオードチップを装着される位置には、紫外線発光ダイオードチップ装着の信頼性を高めるために、Ａｕのめっき膜を形成することができる。
【００４２】
そうして、本発明においては、気密容器がメタルシール形であるために、長期間にわたり耐久性に優れるとともに、紫外線透過性の光導出窓を備えているため、紫外線発光ダイオードチップから放射される紫外線を外部へ導出して種々の紫外線応用に利用することができ、したがって本発明の発光ダイオードは、紫外線応用装置に用いるのに好適である。
【００４３】
請求項３の発明の発光ダイオードは、請求項１または２記載の発光ダイオードにおいて、紫外線発光ダイオードチップは、発光の主波長が３００〜４２０ｎｍの範囲内にあることを特徴としている。
【００４４】
本発明は、紫外線発光ダイオードチップから放射する紫外線の主波長が含まれる波長範囲を規定している。なお、発光の主波長は、好適には３００〜４００ｎｍ、より一層好適には３５０〜３８０ｎｍの放射を意味する。波長３００〜４００ｎｍが好適で、さらに波長３５０〜３８０ｎｍがより一層好適であるとは、発光ダイオードチップの得やすさおよび演色性の良好な白色光を得やすいからである。
【００４５】
そうして、本発明においては、演色性の良好な可視光を発生させやすい発光ダイオードが得られる。
【００４６】
請求項４の発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に配設された請求項１ないし３のいずれか一記載の発光ダイオードと；発光ダイオードを付勢する点灯回路と；を具備していることを特徴としている。
【００４７】
本発明において、「照明装置」とは、発光ダイオードから発生する放射を何らかの目的で利用する全ての装置を含む広い概念であり、例えば各種紫外線応用装置、各種照明器具、前照灯、尾灯、表示灯、標識灯、装飾灯、広告灯、信号灯、各種計器パネル、携帯電話、携帯端末器および各種ＯＡ機器などである。
【００４８】
また、「照明装置本体」とは、照明装置から発光ダイオードおよび発光ダイオードの点灯回路を除いた残余の部分をいう。
【００４９】
さらに、「点灯回路」とは、発光ダイオードを付勢するための回路手段をいい、複数の発光ダイオードを直列または直並列接続して同時にまたは適数を適宜切り換え可能に点灯するように構成することができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００５１】
図１および図２は、本発明の発光ダイオードにおける第１の実施の形態を示し、図１は断面図、図２は平面図である。各図において、１は気密容器、２は反射手段、３は紫外線発光ダイオードチップ、４はボンディングワイヤ、５、６は外部リード、７はフリットガラスである。
【００５２】
気密容器１は、メタルシール形で、メタルキャップ１ａ、メタルベース１ｂおよび光導出窓１ｃを備えて構成され、内部に空室１ｄが形成されている。メタルキャップ１ａは、コバールからなり、円筒状をなしている。メタルベース１ｂは、コバールからなり、円盤状をなしているとともに、上面に凹所１ｂ１が、また上下に貫通する通孔１ｂ２が、それぞれ形成されている。凹所１ｂ１は、傾斜した周側面および底面を有している。通孔１ｂ２は、凹所１ｂ１の脇に位置している。メタルキャップ１ａの図１において下部の開口端とメタルベース１ｂとは、互いに嵌合し、かつ、レーザー溶接により気密に溶接されている。
【００５３】
また、気密容器１の光導出窓１ｃは、紫外線透過性ガラスからなり、メタルキャップ１ａの上部開口部にガラス溶着により気密に封着されている。
【００５４】
さらに、気密容器１の空室１ｄ内には、Ｈｅガスが封入されている。
【００５５】
反射手段２は、メタルベース１ｂの凹所１ｂ１および凹所１ｂ１の内面およびメタルベースの上面に一体に形成された反射性めっき膜２ａにより構成されている。なお、メタルベース１ｂの上面の後述するボンディングワイヤ４を接続する部分とメタルベースの上面に露出した外部リード６の端面および後述するフリットガラス７の部分ならびに凹所１ｂ１の中央部には反射性めっき被膜２ａを形成しないか、形成後に除去する。そして、メタルベース１ｂの上面のボンディングワイヤ４を接続する部分、外部リード６、７および凹所１ｂ１の中央部には、図示を省略しているが、Ａｕめっき膜を形成してある。
【００５６】
また、反射性めっき膜２ａは、Ａｇ、ＮｉおよびＣｒのグループから選択した一種または複数種を含む金属を主体として構成されている。そして、電気めっきにより反射性めっき膜２ａを形成している。
【００５７】
紫外線発光ダイオードチップ３は、ＧａＮ系のものをアノードおよびカソードを上にし、背面をメタルベース１ｂの凹所１ｂ１の底面中央にＡｇペーストによって装着している。
【００５８】
ボンディングワイヤ４は、その一対が用いられ、そのいずれもＡｕの細線からなり、一端が紫外線発光ダイオードチップ３のアノードおよびカソードに、他端が外部リード６の端面およびメタルベース１ｂの上面のＡｕめっき膜を形成した箇所に接続している。
【００５９】
外部リード５、６は、Ａｕめっき膜を外面に形成したＣｕ線材からなる。一方の外部リード５は、上端がメタルベース１ｂの底面の適所に溶接されて下方へ突出している。他方の外部リード６は、メタルベース１ｂに上下に貫通した通孔１ｂ２内を気密に、かつ、メタルベース１ｂと絶縁状態で挿通され、上端がメタルベース１ｂの内面に露出している。
【００６０】
フリットガラス７は、外部リード６とメタルベース１ｂの通孔１ｂ２との間の隙間に充填されて外部リード６をメタルベース１ｂに対して絶縁状態にするとともに、メタルベース１ｂを気密に貫通させている。
【００６１】
図３は、アルミニウム箔を標準としたときのＡｕ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｓｎ−Ｃｏ合金およびＮｉからなる光沢めっき膜の分光反射率特性を示すグラフである。図において、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は反射率（％）を、それぞれ示す。図中、曲線ＡはＮｉ−Ｃｒ合金、曲線ＢはＮｉ−Ｓｎ−Ｃｏ合金、曲線ＣはＮｉ、曲線ＤはＡｕ、曲線Ｓはアルミニウム箔標準である。
【００６２】
図から理解できるように、波長３００〜４２０ｎｍの範囲における反射率は、高い方からＮｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｓｎ−Ｃｏ合金、ＮｉおよびＡｕの順になっている。しかも、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｓｎ−Ｃｏ合金およびＮｉの反射率は、Ａｕのそれに比較して明らかに大きい。特に前２者の合金の反射率が顕著に高く、紫外線発光ダイオードチップから放射される紫外線に対して優れた反射特性を有していることが分かる。
【００６３】
以下、本発明のその他の実施の形態を図４ないし図６を参照して説明する。なお、各図において、図１および図２と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【００６４】
図４は、本発明の発光ダイオードにおける第２の実施の形態を示す断面図である。図において、８は蛍光体層である。
【００６５】
蛍光体層８は、Ｓｍ、Ｅｕ付活硫酸化ランタン（赤色発光）、Ｅｕ付活アルミン酸塩（緑色発光）およびＥｕ付活リン酸塩（青色発光）の混合蛍光体を主体として構成され、光導出窓１ｃの内面に配設されている。なお、蛍光体層８は、蛍光体、結着剤、バインダーおよび溶剤からなる蛍光体スラリーを塗布乾燥、焼成して形成する。
【００６６】
光導出窓１ｃは、可視光を透過するが紫外線に対しては殆ど透過しない硬質ガラスにより形成されている。
【００６７】
そうして、本実施の形態においては、蛍光体層８を配設していることにより、紫外線発光ダイオードチップ３から放射される紫外線が反射手段２により反射されて蛍光体層８を照射する。これにより、蛍光体層８の蛍光体が励起されて白色光を発生し、光導出窓１ｃを通過して外部へ導出される。
【００６８】
図５は、本発明の照明装置の一実施の形態を示す断面図である。図において、１１は照明装置本体、１２は複数の発光ダイオードである。
【００６９】
照明装置本体１１は、配線基板１１ａおよび拡散透孔パネル１１ｂを備えて構成されている。
【００７０】
すなわち、配線基板１１ａは、後述する発光ダイオード１２を実装している。
【００７１】
拡散透孔パネル１１ｂは、配線基板の前面側を包囲するように配設されている。
【００７２】
発光ダイオード１２は、図４または図５および図６に示す構成のものが用いられる。そして、配線基板１１ａに整列して実装され、図示を省略している点灯回路から付勢されて作動する。
【００７３】
そうして、照明装置は、複数の発光ダイオード１２が点灯回路により付勢されて作動すると、白色光を発生する。発生した白色光は、拡散透孔パネル１１ｂを通過して適度に拡散されて外部を照明する。
【００７４】
【発明の効果】請求項１ないし３の各発明によれば、光導出窓を有する気密容器と、Ａｇ、ＮｉおよびＣｒのグループから選択された一種または複数種を含む金属を主体とする反射性めっき膜が表面に形成されてなり気密容器の内部に配設された反射手段と、反射手段内に装着された紫外線発光ダイオードチップと、気密容器の内部に封入されたＨｅガスとを具備していることにより、波長３００〜４２０ｎｍの放射に対する反射率がＡｕより高くなる一方、Ｈｅの熱伝導率が大きいため、Ｈｅガスを介して紫外線発光ダイオードチップの発生熱が直接拡散されやすくなるので、紫外線発光効率が高くて、しかも、優れた寿命特性を有する発光ダイオードを提供することができる。
【００７５】
請求項２の発明によれば、加えて気密容器が紫外線透過性の光導出窓を有するメタルキャップおよびメタルキャップの開口端に封着されたメタルベースを備えたメタルシール形であり、反射手段は、気密容器のメタルベースに一体に形成されていることにより、紫外線発光ダイオードチップから放射される紫外線を外部へ導出して利用することできるとともに、耐久性の優れた発光ダイオードを提供することができる。
【００７６】
請求項３の発明によれば、加えて紫外線発光ダイオードチップは、発光の主波長が３００〜４２０ｎｍの範囲内にあることにより、演色性の良好な可視光を発生させやすい発光ダイオードを提供することができる。
【００７７】
請求項４の発明によれば、照明装置本体と、照明装置本体に配設された請求項１ないし３のいずれか一記載の発光ダイオードと、発光ダイオードを付勢する点灯回路とを具備していることにより、請求項１ないし３の効果を有する照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光ダイオードにおける第１の実施の形態を示す断面図
【図２】同じく平面図
【図３】アルミニウム箔を標準としたときのＡｕ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｓｎ−Ｃｏ合金およびＮｉからなる光沢めっき膜の分光反射率特性を示すグラフ
【図４】本発明の発光ダイオードにおける第２の実施の形態を示す断面図
【図５】本発明の照明装置の一実施の形態を示す断面図
【符号の説明】
１…気密容器、１ａ…メタルキャップ、１ｂ…メタルベース、１ｃ…凹所器、１ｄ…空室、２…反射手段、２ａ…反射性めっき膜、３…紫外線発光ダイオードチップ、４…ボンディングワイヤ、５…外部リード、６…外部リード、７…フリットガラス
Claims (4)
- 光導出窓を有する気密容器と；
Ａｇ、ＮｉおよびＣｒのグループから選択された一種または複数種を含む金属を主体とする反射性めっき膜が表面に形成されてなり気密容器の内部に配設された反射手段と；
反射手段内に装着された紫外線発光ダイオードチップと；
気密容器の内部に封入されたＨｅガスと；
を具備していることを特徴とする発光ダイオード。 - 気密容器は、紫外線透過性の光導出窓を有するメタルキャップおよびメタルキャップの開口端に封着されたメタルベースを備えたメタルシール形であり；
反射手段は、気密容器のメタルベースに形成された凹所および凹所の内側面および発光ダイオードチップの周囲の底面にわたって一体に形成された反射性被膜により構成されている；
ことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード。 - 紫外線発光ダイオードチップは、発光の主波長が３００〜４２０ｎｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１または２記載の発光ダイオード。
- 照明装置本体と；
照明装置本体に配設された請求項１ないし３のいずれか一記載の発光ダイオードと；
発光ダイオードを付勢する点灯回路と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
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