JP2004296478A

JP2004296478A - Light emitting diode with photocatalyst

Info

Publication number: JP2004296478A
Application number: JP2003082795A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Koga; 洋美古賀; Akihiro Kato; 陽弘加藤
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-10-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a light emitting diode with a photocatalyst in which the surface area of the photocatalyst arranged on the outer surface of an enclosure can be enlarged. <P>SOLUTION: In the light emitting diode 10 with a photocatalyst, a substantially funnel type recess having a hole diameter increasing gradually upward from the bottom face thereof is provided in a first lead frame 12 for mounting an LED chip and a reflector 14 is formed by making the inner surface of the recess reflective. On the bottom face of the reflector 14, an LED chip 16 radiating a light having such a wavelength as exhibiting photocatalytic activating action is die bonded and coated/sealed with a translucent enclosure 24. Furthermore, multiple elongated first fibrous bodies 28 coated with a photocatalyst 26 is fixed to the outer surface of the enclosure 24 through adhesive 30 while standing substantially vertically. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を構成する外囲器の外表面に光触媒を配置して成る光触媒付発光ダイオードに係り、特に、外囲器の外表面に配置する光触媒の表面積を拡大させることのできる光触媒付発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸化チタン（ＴｉＯ_２）等の光触媒は、紫外線等の光の照射を受けると活性化して強力な酸化還元作用を生じ、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）、硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）等の有害化合物や汚濁物等を効果的に分解する作用を発揮するものであることから、特開平９−８３６１号や特開平１０−３１４３４号に開示されているように、この光触媒を、ＬＥＤの外囲器の外表面に配置して空気や水の浄化を行ったり、ＬＥＤに付着した汚れを分解除去する試みが従来から行われている。
【０００３】
図１１は、斯かる従来の光触媒付発光ダイオードの一例を示すものであり、該光触媒付発光ダイオード７０は、発光ダイオードチップ搭載用の第１のリードフレーム７２の先端部７２ａに、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ７４を形成し、該リフレクタ７４の底面に発光ダイオードチップ（以下、ＬＥＤチップと称する）７６をＡｇペースト等を介してダイボンドすることにより、上記第１のリードフレーム７２と、ＬＥＤチップ７６底面の一方の電極（図示せず）とを電気的に接続している。また、第２のリードフレーム７８の先端部７８ａと、上記ＬＥＤチップ７６上面の他方の電極（図示せず）とをボンディングワイヤ８０を介して電気的に接続して成る。
【０００４】
また、上記ＬＥＤチップ７６、第１のリードフレーム７２の先端部７２ａ及び端子部７２ｂの上端、第２のリードフレーム７８の先端部７８ａ及び端子部７８ｂの上端は、エポキシ樹脂等より成り、先端に凸レンズ部８２を有する透光性の外囲器８４によって被覆・封止されている。尚、第１のリードフレーム７２の端子部７２ｂ及び第２のリードフレーム７８の端子部７８ｂの下端は、上記外囲器８４の下端部を貫通して外囲器８４外部へと導出されている。
さらに、上記外囲器８４の外表面には、酸化チタン（ＴｉＯ_２）等より成る光触媒８６が膜状に被着されている。
【０００５】
上記光触媒付発光ダイオード７０にあっては、第１のリードフレーム７２及び第２のリードフレーム７８を介してＬＥＤチップ７６に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ７６が発光して紫外線等の光が放射され、この光が外囲器８４外表面の光触媒８６を活性化することにより、空気や水の浄化を行うことができるようになっている。
【特許文献１】
特開平９−８３６１号
【特許文献２】
特開平１０−３１４３４号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記光触媒による有害化合物や汚濁物等の分解は、これら有害化合物や汚濁物等が光触媒に接触することによって生じる作用である。従って、光触媒による空気や水の浄化能力を向上させるためには、光触媒の表面積をできるだけ拡大することが望ましい。
しかしながら、上記従来の光触媒付発光ダイオード７０にあっては、光触媒８６が外囲器８４の外表面に膜状に配置されていることから、光触媒８６の表面積を外囲器８４の外表面の表面積以上に拡大することはできなかった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外囲器の外表面に配置した光触媒の表面積を飛躍的に拡大させることのできる光触媒付発光ダイオードの実現にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る光触媒付発光ダイオードは、光触媒活性化作用を有する波長の光を放射するＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを封止する透光性の外囲器とを備え、上記外囲器の外表面に、表面を光触媒で被覆された多数の繊維状体を立設状態で配置したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の光触媒付発光ダイオードにあっては、外囲器の外表面に、表面を光触媒で被覆された多数の繊維状体を立設状態で配置したことから、光触媒が配置される外囲器の外表面の表面積が、被着された多数の繊維状体の表面積分増大することとなり、この結果、外囲器の外表面に配置される光触媒の表面積を飛躍的に拡大することができる。
【００１０】
表面を光触媒で被覆された上記繊維状体は、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維の表面に、光触媒を被覆して構成することができる。
【００１１】
また、表面を光触媒で被覆された上記繊維状体は、シリカガラスより成る繊維の表面に、シリカガラスの微細孔中にアナターゼ型の酸化チタンが浸透した状態で焼結したシンタリング層を形成し、さらに、上記シンタリング層の表面に、アナターゼ型の酸化チタンより成る光触媒を被覆して構成することができる。
この場合、シリカガラスの微細孔中に、アナターゼ型の酸化チタンが浸透した状態で焼結したシンタリング層を介して、光触媒と繊維とが結合されることとなるため、光触媒と繊維との結合が非常に強固となり、光触媒が容易に剥離を生じることがなく、耐久性に優れている。
【００１２】
さらに、表面を光触媒で被覆された上記繊維状体は、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維の表面に、反射材を被覆し、さらに、上記反射材の表面に光触媒を被覆して構成することができる。
繊維の表面に被覆された光触媒が薄い場合には、光触媒に照射された光の一部が光触媒を透過して繊維に吸収されてしまうが、この繊維状体にあっては、繊維の表面に反射材を被覆しているので、光触媒を透過してきた光を反射させて光触媒の活性化に再び活用することができる。
【００１３】
また、本発明の他の光触媒付発光ダイオードは、光触媒活性化作用を有する波長の光を放射するＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを封止する透光性の外囲器とを備え、上記外囲器の外表面に、光触媒繊維で構成された多数の繊維状体を立設状態で配置したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の光触媒付発光ダイオードにあっても、外囲器の外表面に、光触媒繊維で構成された多数の繊維状体を立設状態で配置したことから、光触媒が配置される外囲器の外表面の表面積が、被着された多数の繊維状体の表面積分増大することとなり、この結果、外囲器の外表面に配置される光触媒の表面積を飛躍的に拡大することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明に係る光触媒付発光ダイオードの実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る光触媒付発光ダイオード１０を示すものであり、該光触媒付発光ダイオード１０は、発光ダイオードチップ搭載用の第１のリードフレーム１２の先端部１２ａに、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ１４を形成し、該リフレクタ１４の底面にＬＥＤチップ１６をＡｇペースト等を介してダイボンドすることにより、上記第１のリードフレーム１２と、ＬＥＤチップ１６底面の一方の電極（図示せず）とを電気的に接続している。また、第２のリードフレーム１８の先端部１８ａと、上記ＬＥＤチップ１６上面の他方の電極（図示せず）とをボンディングワイヤ２０を介して電気的に接続して成る。
上記ＬＥＤチップ１６は、窒化ガリウム系半導体結晶等で構成されており、光触媒活性化作用を有する波長の紫外線や可視光等の光を放射するものである。
尚、上記第１のリードフレーム１２、第２のリードフレーム１８は、銅、銅亜鉛合金、鉄ニッケル合金等により構成される。
【００１６】
また、上記ＬＥＤチップ１６、第１のリードフレーム１２の先端部１２ａ及び端子部１２ｂの上端、第２のリードフレーム１８の先端部１８ａ及び端子部１８ｂの上端は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂等より成り、先端に凸レンズ部２２を有すると共に光触媒活性化作用を有する波長の紫外線や可視光等の光を透過させる透光性の外囲器２４によって被覆・封止されている。
さらに、第１のリードフレーム１２の端子部１２ｂ及び第２のリードフレーム１８の端子部１８ｂの下端は、上記外囲器２４の下端部を貫通して外囲器２４外部へと導出されている。
【００１７】
また、図１及び図２に示すように、上記外囲器２４の外表面には、酸化チタン（ＴｉＯ_２）等より成る光触媒２６で被覆された多数の細長い第１の繊維状体２８が、接着剤３０を介して、上記外囲器２４の外表面に対して略垂直に立設状態で被着されている。
上記光触媒２６は、紫外線の照射を受けて活性化する光触媒だけでなく、可視光の照射を受けて活性化する可視光型光触媒を用いることもできる。
【００１８】
上記第１の繊維状体２８は、図３及び図４に示すように、ナイロン、ポリエステル、アクリル等の樹脂繊維やガラス繊維等の繊維３２の表面に光触媒２６をコーティングして構成され、その直径は５〜５０μｍ、長さは２００〜５０００μｍ程度である。また、隣接する第１の繊維状体２８同士の間隔は、例えば５〜１００μｍ程度と成されていて密集度は高い。
上記光触媒２６の厚さは、１〜３μｍ程度と成されている。上記繊維３２への光触媒２６の被覆方法は、従来から用いられている各種方法を使用でき、例えば、光触媒の分散液中に、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維３２を浸漬した後、乾燥・焼成させることにより被覆可能である。
【００１９】
外囲器２４の外表面への上記第１の繊維状体２８の被着は、静電植毛法を用いて行うことができる。これは、第１の繊維状体２８を、静電気を利用して立毛させた状態で、接着剤３０の塗布された外囲器２４の外表面に植毛するものである。すなわち、静電気を利用して第１の繊維状体２８をマイナス又はプラスの電荷に帯電させると共に、外囲器２４の外表面を第１の繊維状体２８の電荷とは逆の電荷で帯電させることにより、静電引力を利用して、外囲器２４の外表面に第１の繊維状体２８を立毛させた状態で略垂直に植毛させるのである。
尚、上記接着剤３０は、光触媒活性化作用を有する波長の紫外線や可視光等の光を透過させる透光性材料より成り、例えば、アルカリシリケート結合物、エチルシリケート結合物、アルコキシラン結合物、有機官能基を部分的に導入したアルコキシラン結合物及び有機ポリマーを反応させたアルコキシラン結合物等の無機結合材やハイブリッド系無機結合材を好適に用いることができる。
【００２０】
上記光触媒付発光ダイオード１０にあっては、第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８を介してＬＥＤチップ１６に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ１６が発光して光触媒活性化作用を有する波長の光（紫外線や可視光）が放射され、この光が外囲器２４外表面の光触媒２６を活性化することにより、空気や水の浄化を行うことができる。
尚、上記の通り、接着剤３０は透光性を有していることから、当該接着剤３０によって光触媒活性化作用を有する波長の光が遮られることはない。
【００２１】
而して、上記光触媒付発光ダイオード１０にあっては、外囲器２４の外表面に、光触媒２６で被覆された多数の第１の繊維状体２８を、外囲器２４外表面に対して略垂直に立設状態で被着したことから、光触媒２６が配置される外囲器２４の外表面の表面積が、被着された多数の第１の繊維状体２８の表面積分増大することとなり、この結果、従来の光触媒付発光ダイオード７０の如く光触媒８６を外囲器８４の外表面に膜状に配置した場合に比較して、外囲器２４の外表面に配置される光触媒２６の表面積を飛躍的に拡大することができる。
例えば、被着する第１の繊維状体２８の数、直径、長さ、第１の繊維状体２８同士の間隔を適宜調整することにより、外囲器２４外表面の表面積の数千倍以上の表面積で光触媒２６を配置することが可能である。
また、各第１の繊維状体２８は、外囲器２４の外表面に対して「略垂直」に被着されていることから、第１の繊維状体２８同士が交差して絡み合うことがなく、その結果、光触媒活性化作用を有する波長の光の照射を受けた際に、光の当たらない影の部分を生じることが殆どない。従って、各第１の繊維状体２８の光触媒２６に光が十分に照射されることとなり、光触媒２６の活性化効率が非常に高くなっている。
【００２２】
尚、上記においては、発光ダイオードチップ搭載用の第１のリードフレーム１２の先端部１２ａにリフレクタ１４を形成し、該リフレクタ１４の底面にＬＥＤチップ１６を接続した場合を例に挙げて説明したが、上記リフレクタ１４を形成することなく、第１のリードフレーム１２の先端部１２ａの表面にＬＥＤチップ１６を接続しても良い。
【００２３】
上記光触媒付発光ダイオード１０において、第１の繊維状体２８の代わりに、図５及び図６に示す第２の繊維状体３４、図７及び図８に示す第３の繊維状体３６、図９及び図１０に示す第４の繊維状体３８を用いることもできる。
【００２４】
図５及び図６に示す第２の繊維状体３４は、シリカガラスより成る繊維３２の表面に、シリカガラスの微細孔中にアナターゼ型の酸化チタンが浸透した状態で焼結したシンタリング層４０が形成され、さらに、上記シンタリング層４０の表面に、アナターゼ型の酸化チタンより成る光触媒２６が被覆されることにより構成されている。
この第２の繊維状体３４は、シリカガラスより成る繊維３２の作成時において、シリカガラス繊維の材料であるシリカの焼結前に、該シリカを、光触媒２６の材料であるチタンの金属アルコキシド溶液中に含浸させた後、４００〜８００℃の温度で加熱・焼結させることにより得ることができる。
すなわち、焼結前のシリカは、表面に多数の微細孔を有しているため、シリカをチタンの金属アルコキシド溶液中に含浸させると、上記シリカの表面がチタンの金属アルコキシド溶液で被覆されると共に、シリカの微細孔中に、チタンの金属アルコキシド溶液が浸透することとなる。この状態で、４００〜８００℃の温度で加熱すると、シリカが焼結してシリカガラスより成る繊維３２が形成されると共に、シリカ表面のチタンの金属アルコキシド溶液が加水分解・重合反応してアナターゼ型の酸化チタンより成る光触媒２６が形成される。さらに、シリカ表面のの微細孔も焼結してシリカガラスが形成されると共に、シリカの微細孔中に浸透したチタンの金属アルコキシド溶液も加水分解・重合反応してアナターゼ型の酸化チタンが形成され、この結果、シリカガラスの微細孔中にアナターゼ型の酸化チタンが浸透した状態で焼結した上記シンタリング層４０が構成されることととなる。
この第２の繊維状体３４にあっては、シリカガラスの微細孔中に、アナターゼ型の酸化チタンが浸透した状態で焼結したシンタリング層４０を介して、光触媒２６と繊維３２とが結合されることとなるため、光触媒２６と繊維３２との結合が非常に強固となり、光触媒２６が容易に剥離を生じることがなく、耐久性に優れている。
【００２５】
図７及び図８に示す第３の繊維状体３６は、アナターゼ型の酸化チタン（ＴｉＯ_２）より成る光触媒繊維４２で構成されている。
この光触媒繊維４２は、例えば、以下の方法により形成することができる。先ず、チタンの金属アルコキシドと、該チタンの金属アルコキシドの加水分解のための水と、メタノール等の溶媒と、上記チタンの金属アルコキシドの加水分解・重合反応の調整剤とを調合し、溶液状態の光触媒材料を作製する。
次に、溶液状態の光触媒材料を、例えば２００℃程度の比較的低温で加熱等することにより、溶媒を蒸発させると共に、上記チタンの金属アルコキシドの加水分解・重合反応を一部進行させて、溶液状態の光触媒材料を粘性ゾル状と成す。次に、粘性ゾル状の光触媒材料を延伸した後、４００℃〜８００℃の温度で加熱・焼成して、チタンの金属アルコキシドの重合反応を完全に進行させることにより、ゲル状の細長い光触媒繊維を形成し、この光触媒繊維を、所定の長さに切断すれば、上記光触媒繊維４２を形成することができる。
【００２６】
図９及び図１０に示す第４の繊維状体３８は、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維３２の表面に反射材４４が被覆され、さらに、上記反射材４４の表面に光触媒２６が被覆されることにより構成されている。
上記反射材４４は、アルミニウム等の光反射率の高い材料で構成され、蒸着等の方法により繊維３２の表面に被覆される。
而して、繊維３２の表面に被覆された光触媒２６が薄い場合には、光触媒２６に照射された光の一部が光触媒２６を透過して繊維３２に吸収されてしまうが、この第４の繊維状体３８にあっては、繊維３２の表面に反射材４４を被覆しているので、光触媒２６を透過してきた光を反射させて光触媒２６の活性化に再び活用することができる。
【００２７】
尚、図示は省略するが、光反射率の高い材料で構成した繊維３２や、光反射率の高い白色の繊維３２を用い、これら繊維３２の表面に光触媒２６を被覆した場合においても、上記第４の繊維状体３８と同等の効果を得ることができる。
【００２８】
光触媒としては、上記の酸化チタン以外に、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３等、光触媒作用を有する他の金属酸化物を用いることができるが、アナターゼ型の酸化チタンが、光触媒活性に優れており最も好適に使用できる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の光触媒付発光ダイオードにあっては、外囲器の外表面に、表面を光触媒で被覆された多数の繊維状体を立設状態で配置したことから、光触媒が配置される外囲器の外表面の表面積が、被着された多数の繊維状体の表面積分増大することとなり、この結果、外囲器の外表面に配置される光触媒の表面積を飛躍的に拡大することができる。
【００３０】
また、本発明の他の光触媒付発光ダイオードにあっても、外囲器の外表面に、光触媒繊維で構成された多数の繊維状体を立設状態で配置したことから、光触媒が配置される外囲器の外表面の表面積が、被着された多数の繊維状体の表面積分増大することとなり、この結果、外囲器の外表面に配置される光触媒の表面積を飛躍的に拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光触媒付発光ダイオードを示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る光触媒付発光ダイオードの要部を拡大して示す概略断面図である。
【図３】第１の繊維状体の拡大縦断面図である。
【図４】第１の繊維状体の拡大横断面図である。
【図５】第２の繊維状体の拡大縦断面図である。
【図６】第２の繊維状体の拡大横断面図である。
【図７】第３の繊維状体の拡大縦断面図である。
【図８】第３の繊維状体の拡大横断面図である。
【図９】第４の繊維状体の拡大縦断面図である。
【図１０】第４の繊維状体の拡大横断面図である。
【図１１】従来の光触媒付発光ダイオードを示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０光触媒付発光ダイオード
１６ＬＥＤチップ
２４外囲器
２６光触媒
２８第１の繊維状体
３０接着剤
３２繊維
３４第２の繊維状体
３６第３の繊維状体
３８第４の繊維状体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light-emitting diode with a photocatalyst in which a photocatalyst is arranged on the outer surface of an envelope constituting a light-emitting diode (LED), and in particular, to increase the surface area of the photocatalyst arranged on the outer surface of the envelope. And a light-emitting diode with a photocatalyst.
[0002]
[Prior art]
Photocatalysts such as titanium oxide (TiO ₂ ) are activated when irradiated with light such as ultraviolet rays to produce a strong oxidation-reduction action, and are harmful compounds such as nitrogen oxides (NO _X ) and sulfur oxides (SO _X ). The photocatalyst is used as an envelope for an LED, as disclosed in JP-A-9-8361 and JP-A-10-31434, since the photocatalyst exhibits an action of effectively decomposing the water and pollutants. Conventionally, attempts have been made to dispose air and water on the outer surface of the LED, and to decompose and remove dirt attached to the LED.
[0003]
FIG. 11 shows an example of such a conventional light-emitting diode with a photocatalyst. The light-emitting diode with a photocatalyst 70 is mounted on a front end portion 72a of a first lead frame 72 for mounting a light-emitting diode chip. A concave portion having a substantially funnel shape whose hole diameter gradually increases toward the bottom is provided, and a reflector 74 is formed by forming an inner surface of the concave portion as a reflection surface. The first lead frame 72 is electrically connected to one electrode (not shown) on the bottom surface of the LED chip 76 by die-bonding 76 via an Ag paste or the like. Further, a tip end portion 78 a of the second lead frame 78 is electrically connected to the other electrode (not shown) on the upper surface of the LED chip 76 via a bonding wire 80.
[0004]
Further, the LED chip 76, the upper ends of the end portions 72a and the terminal portions 72b of the first lead frame 72, and the upper ends of the end portions 78a and the terminal portions 78b of the second lead frame 78 are made of epoxy resin or the like. It is covered and sealed by a light-transmitting envelope 84 having a convex lens portion 82. The lower ends of the terminal portion 72b of the first lead frame 72 and the terminal portion 78b of the second lead frame 78 pass through the lower end of the envelope 84 and are led out of the envelope 84. .
Further, a photocatalyst 86 made of titanium oxide (TiO ₂ ) or the like is coated on the outer surface of the envelope 84 in a film shape.
[0005]
In the light emitting diode with photocatalyst 70, when a voltage is applied to the LED chip 76 via the first lead frame 72 and the second lead frame 78, the LED chip 76 emits light and emits light such as ultraviolet rays. The emitted light activates the photocatalyst 86 on the outer surface of the envelope 84 so that air and water can be purified.
[Patent Document 1]
JP-A-9-8361 [Patent Document 2]
JP-A-10-31434 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, the decomposition of harmful compounds, pollutants, and the like by the photocatalyst is an action caused by the contact of these harmful compounds, pollutants, and the like with the photocatalyst. Therefore, in order to improve the ability of the photocatalyst to purify air and water, it is desirable to increase the surface area of the photocatalyst as much as possible.
However, in the above-described conventional light-emitting diode with photocatalyst 70, since the photocatalyst 86 is disposed in a film shape on the outer surface of the envelope 84, the surface area of the photocatalyst 86 is reduced by the surface area of the outer surface of the envelope 84. It could not be expanded further.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a light-emitting diode with a photocatalyst capable of dramatically increasing the surface area of a photocatalyst disposed on the outer surface of an envelope. The realization of
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a light-emitting diode with a photocatalyst according to the present invention includes an LED chip that emits light having a wavelength having a photocatalytic activation action, and a light-transmitting envelope that seals the LED chip. A plurality of fibrous bodies whose surfaces are covered with a photocatalyst are arranged in an upright state on the outer surface of the envelope.
[0009]
In the light-emitting diode with a photocatalyst of the present invention, since a large number of fibrous bodies whose surfaces are covered with a photocatalyst are arranged in an upright state on the outer surface of the envelope, the envelope in which the photocatalyst is arranged The surface area of the outer surface of the photoconductor increases due to the surface integral of a large number of fibrous bodies adhered, and as a result, the surface area of the photocatalyst disposed on the outer surface of the envelope can be dramatically increased.
[0010]
The fibrous body whose surface is coated with a photocatalyst can be configured by coating a photocatalyst on the surface of a fiber such as a resin fiber or a glass fiber.
[0011]
Further, the fibrous body whose surface is coated with a photocatalyst forms a sintering layer sintered on the surface of the fiber made of silica glass in a state where anatase-type titanium oxide penetrates into fine pores of the silica glass. Furthermore, the surface of the sintering layer can be constituted by coating a photocatalyst made of anatase type titanium oxide.
In this case, since the photocatalyst and the fiber are bonded via the sintering layer sintered in a state where the anatase-type titanium oxide penetrates into the fine pores of the silica glass, the bonding between the photocatalyst and the fiber is performed. Is very strong, and the photocatalyst does not easily peel off and has excellent durability.
[0012]
Further, the fibrous body whose surface is coated with a photocatalyst may be formed by coating a surface of a fiber such as a resin fiber or a glass fiber with a reflecting material, and further coating the surface of the reflecting material with a photocatalyst. it can.
When the photocatalyst coated on the surface of the fiber is thin, a part of the light irradiated on the photocatalyst passes through the photocatalyst and is absorbed by the fiber. Since the reflector is covered, the light transmitted through the photocatalyst can be reflected and reused for activation of the photocatalyst.
[0013]
Further, another light-emitting diode with a photocatalyst of the present invention includes an LED chip that emits light having a wavelength having a photocatalytic activation action, and a light-transmitting envelope that seals the LED chip. A large number of fibrous bodies composed of photocatalytic fibers are arranged in an upright state on the outer surface of the vessel.
[0014]
Even in another light emitting diode with a photocatalyst of the present invention, since a large number of fibrous bodies composed of photocatalytic fibers are arranged in an upright state on the outer surface of the envelope, the outer periphery where the photocatalyst is arranged is arranged. The surface area of the outer surface of the vessel will be increased by the integral of the surface of a large number of fibrous bodies attached, and as a result, the surface area of the photocatalyst disposed on the outer surface of the envelope can be dramatically increased. .
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a light emitting diode with a photocatalyst according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a light-emitting diode 10 with a photocatalyst according to the present invention. The light-emitting diode 10 with a photocatalyst is mounted on a front end portion 12a of a first lead frame 12 for mounting a light-emitting diode chip, upward from a bottom surface thereof. A substantially funnel-shaped concave portion whose hole diameter gradually increases is provided, and the inner surface of the concave portion is used as a reflecting surface to form a reflector 14, and the LED chip 16 is die-bonded to the bottom surface of the reflector 14 via an Ag paste or the like. Thus, the first lead frame 12 and one electrode (not shown) on the bottom surface of the LED chip 16 are electrically connected. In addition, the distal end portion 18 a of the second lead frame 18 is electrically connected to the other electrode (not shown) on the upper surface of the LED chip 16 via a bonding wire 20.
The LED chip 16 is made of a gallium nitride-based semiconductor crystal or the like, and emits light such as ultraviolet light or visible light having a wavelength having a photocatalytic activation action.
Note that the first lead frame 12 and the second lead frame 18 are made of copper, a copper-zinc alloy, an iron-nickel alloy, or the like.
[0016]
In addition, the LED chip 16, the upper ends of the tip 12a and the terminal 12b of the first lead frame 12, and the upper ends of the tip 18a and the terminal 18b of the second lead frame 18 are made of epoxy resin, silicone resin, acrylic resin. It has a convex lens portion 22 at the tip and is covered and sealed by a light-transmitting envelope 24 that transmits light such as ultraviolet light or visible light having a wavelength that has a photocatalytic activation action.
Further, the lower ends of the terminal portion 12b of the first lead frame 12 and the terminal portion 18b of the second lead frame 18 pass through the lower end of the envelope 24 and are led out of the envelope 24. .
[0017]
As shown in FIGS. 1 and 2, on the outer surface of the envelope 24, a number of elongated first fibrous bodies 28 coated with a photocatalyst 26 made of titanium oxide (TiO ₂ ) or the like are provided. It is attached in an upright state with the adhesive 30 being substantially perpendicular to the outer surface of the envelope 24.
As the photocatalyst 26, not only a photocatalyst activated by irradiation with ultraviolet light but also a visible light type photocatalyst activated by irradiation with visible light can be used.
[0018]
As shown in FIGS. 3 and 4, the first fibrous body 28 is formed by coating a photocatalyst 26 on the surface of a fiber 32 such as a resin fiber such as nylon, polyester, or acryl, or a glass fiber. Is about 5 to 50 μm and the length is about 200 to 5000 μm. The interval between adjacent first fibrous bodies 28 is, for example, about 5 to 100 μm, and the density is high.
The photocatalyst 26 has a thickness of about 1 to 3 μm. Various methods conventionally used can be used for coating the fiber 32 with the photocatalyst 26. For example, the fiber 32 such as a resin fiber or a glass fiber is immersed in a dispersion of the photocatalyst, and then dried and fired. By doing so, it is possible to coat.
[0019]
The attachment of the first fibrous body 28 to the outer surface of the envelope 24 can be performed using an electrostatic flocking method. In this method, the first fibrous body 28 is planted on the outer surface of the envelope 24 to which the adhesive 30 is applied in a state in which the first fibrous body 28 is raised using static electricity. That is, the first fibrous body 28 is charged to a negative or positive charge using static electricity, and the outer surface of the envelope 24 is charged to a charge opposite to the charge of the first fibrous body 28. In this manner, the first fibrous body 28 is implanted substantially vertically on the outer surface of the envelope 24 using the electrostatic attraction.
Note that the adhesive 30 is made of a light-transmitting material that transmits light such as ultraviolet light or visible light having a wavelength that has a photocatalytic activation action. For example, an alkali silicate bond, an ethyl silicate bond, an alkoxylan bond, An inorganic binder or a hybrid inorganic binder such as an alkoxylan bond obtained by partially reacting an organic polymer and an alkoxylan bond obtained by reacting an organic polymer can be suitably used.
[0020]
In the light-emitting diode 10 with a photocatalyst, when a voltage is applied to the LED chip 16 via the first lead frame 12 and the second lead frame 18, the LED chip 16 emits light to activate the photocatalyst. Light (ultraviolet light or visible light) having the wavelength is emitted, and this light activates the photocatalyst 26 on the outer surface of the envelope 24, whereby air and water can be purified.
As described above, since the adhesive 30 has translucency, the adhesive 30 does not block light having a wavelength having a photocatalytic activation action.
[0021]
Thus, in the light-emitting diode 10 with a photocatalyst, a large number of the first fibrous bodies 28 coated with the photocatalyst 26 are formed on the outer surface of the envelope 24 with respect to the outer surface of the envelope 24. Since the photocatalyst 26 is attached in an upright state, the surface area of the outer surface of the envelope 24 on which the photocatalyst 26 is disposed increases, and the surface integral of the large number of the first fibrous bodies 28 attached increases. As a result, the surface area of the photocatalyst 26 disposed on the outer surface of the envelope 24 is smaller than that in the case where the photocatalyst 86 is disposed in the form of a film on the outer surface of the envelope 84 as in the conventional light emitting diode 70 with a photocatalyst. Can be dramatically expanded.
For example, by appropriately adjusting the number, diameter, and length of the first fibrous bodies 28 to be adhered, and the intervals between the first fibrous bodies 28, the surface area of the outer surface of the envelope 24 is several thousand times or more. It is possible to arrange the photocatalyst 26 with a surface area of.
In addition, since each first fibrous body 28 is attached “substantially perpendicular” to the outer surface of the envelope 24, the first fibrous bodies 28 may intersect and become entangled with each other. As a result, when irradiated with light having a wavelength having a photocatalytic activating action, a shadow portion to which no light is applied hardly occurs. Accordingly, the photocatalyst 26 of each first fibrous body 28 is sufficiently irradiated with light, and the activation efficiency of the photocatalyst 26 is extremely high.
[0022]
In the above description, an example has been described in which the reflector 14 is formed on the distal end portion 12a of the first lead frame 12 for mounting the light emitting diode chip, and the LED chip 16 is connected to the bottom surface of the reflector 14. Instead of forming the reflector 14, the LED chip 16 may be connected to the surface of the tip 12a of the first lead frame 12.
[0023]
In the light-emitting diode with a photocatalyst 10, in place of the first fibrous body 28, the second fibrous body 34 shown in FIGS. 5 and 6, the third fibrous body 36 shown in FIGS. The fourth fibrous body 38 shown in FIGS. 9 and 10 can also be used.
[0024]
The second fibrous body 34 shown in FIG. 5 and FIG. 6 is a sintering layer 40 sintered on a surface of a fiber 32 made of silica glass in a state where anatase-type titanium oxide is penetrated into fine pores of the silica glass. Is formed, and the surface of the sintering layer 40 is coated with a photocatalyst 26 made of anatase type titanium oxide.
The second fibrous body 34 is used for preparing the fiber 32 made of silica glass before the sintering of silica, which is a material of the silica glass fiber, by dissolving the silica in a metal alkoxide solution of titanium, which is a material of the photocatalyst 26. It can be obtained by heating and sintering at a temperature of 400 to 800 ° C. after the impregnation.
That is, since the silica before sintering has a large number of micropores on its surface, when the silica is impregnated with a titanium metal alkoxide solution, the silica surface is coated with the titanium metal alkoxide solution. Then, the titanium metal alkoxide solution permeates into the fine pores of the silica. When heated at a temperature of 400 to 800 ° C. in this state, the silica sinters to form fibers 32 made of silica glass, and the titanium metal alkoxide solution on the silica surface undergoes a hydrolysis and polymerization reaction to form an anatase type. A photocatalyst 26 of titanium oxide is formed. Furthermore, the micropores on the silica surface are sintered to form silica glass, and the titanium metal alkoxide solution permeated into the silica micropores undergoes hydrolysis and polymerization to form anatase-type titanium oxide. As a result, the sintering layer 40 sintered in a state in which the anatase type titanium oxide has penetrated into the fine pores of the silica glass is formed.
In the second fibrous body 34, the photocatalyst 26 and the fiber 32 are bonded via the sintering layer 40 sintered in a state in which anatase-type titanium oxide penetrates into the fine pores of the silica glass. Therefore, the bond between the photocatalyst 26 and the fiber 32 becomes very strong, and the photocatalyst 26 does not easily peel off and has excellent durability.
[0025]
The third fibrous body 36 shown in FIGS. 7 and 8 is composed of photocatalytic fibers 42 made of anatase-type titanium oxide (TiO ₂ ).
The photocatalytic fiber 42 can be formed, for example, by the following method. First, a metal alkoxide of titanium, water for hydrolysis of the metal alkoxide of titanium, a solvent such as methanol, and a modifier for the hydrolysis and polymerization reaction of the metal alkoxide of titanium are prepared, and A photocatalyst material is produced.
Next, by heating the photocatalytic material in a solution state at a relatively low temperature of, for example, about 200 ° C., the solvent is evaporated, and the hydrolysis / polymerization reaction of the metal alkoxide of titanium is partially advanced to form a solution. The photocatalyst material in the state is formed into a viscous sol. Next, after stretching the viscous sol photocatalytic material, it is heated and baked at a temperature of 400 ° C. to 800 ° C. to completely progress the polymerization reaction of the metal alkoxide of titanium, thereby forming a gel-like elongated photocatalytic fiber. By forming and cutting the photocatalytic fiber into a predetermined length, the photocatalytic fiber 42 can be formed.
[0026]
In the fourth fibrous body 38 shown in FIGS. 9 and 10, the surface of the fiber 32 such as a resin fiber or a glass fiber is coated with the reflecting material 44, and the surface of the reflecting material 44 is coated with the photocatalyst 26. It is constituted by.
The reflector 44 is made of a material having a high light reflectance such as aluminum, and is coated on the surface of the fiber 32 by a method such as vapor deposition.
Thus, when the photocatalyst 26 coated on the surface of the fiber 32 is thin, a part of the light applied to the photocatalyst 26 passes through the photocatalyst 26 and is absorbed by the fiber 32. In the fibrous body 38, since the surface of the fiber 32 is covered with the reflecting material 44, the light transmitted through the photocatalyst 26 can be reflected and reused for activating the photocatalyst 26.
[0027]
Although not shown, the fibers 32 made of a material having a high light reflectivity or the white fibers 32 having a high light reflectivity are used. The same effect as the fibrous body 38 of No. 4 can be obtained.
[0028]
As the photocatalyst, other metal oxides having a photocatalytic action such as ZnO, SrTiO ₃ , BaTiO ₃ , and Fe ₂ O ₃ can be used in addition to the above-mentioned titanium oxide. And can be used most preferably.
[0029]
【The invention's effect】
In the light-emitting diode with a photocatalyst of the present invention, since a large number of fibrous bodies whose surfaces are covered with a photocatalyst are arranged in an upright state on the outer surface of the envelope, the envelope in which the photocatalyst is arranged The surface area of the outer surface of the photoconductor increases due to the surface integral of a large number of fibrous bodies adhered, and as a result, the surface area of the photocatalyst disposed on the outer surface of the envelope can be dramatically increased.
[0030]
Also, in the other light emitting diode with a photocatalyst of the present invention, the photocatalyst is arranged because a large number of fibrous bodies composed of photocatalytic fibers are arranged in an upright state on the outer surface of the envelope. The surface area of the outer surface of the envelope will be increased by the surface integral of a large number of fibrous bodies attached, and as a result, the surface area of the photocatalyst disposed on the outer surface of the envelope will be dramatically increased. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a light-emitting diode with a photocatalyst according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a main part of the light-emitting diode with photocatalyst according to the present invention.
FIG. 3 is an enlarged vertical sectional view of a first fibrous body.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the first fibrous body.
FIG. 5 is an enlarged longitudinal sectional view of a second fibrous body.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a second fibrous body.
FIG. 7 is an enlarged longitudinal sectional view of a third fibrous body.
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a third fibrous body.
FIG. 9 is an enlarged vertical sectional view of a fourth fibrous body.
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a fourth fibrous body.
FIG. 11 is a schematic sectional view showing a conventional light-emitting diode with a photocatalyst.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 light emitting diode with photocatalyst 16 LED chip 24 envelope 26 photocatalyst 28 first fibrous body 30 adhesive 32 fiber 34 second fibrous body 36 third fibrous body 38 fourth fibrous body

Claims

An LED chip that emits light having a wavelength having a photocatalytic activation action, and a translucent envelope that seals the LED chip are provided, and the outer surface of the envelope is coated with a photocatalyst. A light-emitting diode with a photocatalyst, wherein a large number of fibrous bodies are arranged in an upright state.

The light emitting diode with a photocatalyst according to claim 1, wherein the fibrous body is formed by coating a photocatalyst on a surface of a fiber such as a resin fiber or a glass fiber.

The fibrous body forms a sintering layer sintered on the surface of the fiber made of silica glass in a state where anatase-type titanium oxide penetrates into the fine pores of the silica glass, and further, a surface of the sintering layer. 2. The light-emitting diode with a photocatalyst according to claim 1, further comprising a photocatalyst made of anatase-type titanium oxide.

2. The fibrous body according to claim 1, wherein the surface of a fiber such as a resin fiber or a glass fiber is coated with a reflecting material, and the surface of the reflecting material is coated with a photocatalyst. A light-emitting diode with a photocatalyst according to the above.

An LED chip that emits light having a wavelength having a photocatalytic activation action, and a light-transmitting envelope that seals the LED chip, wherein a large number of photocatalytic fibers are formed on the outer surface of the envelope. A light-emitting diode with a photocatalyst, wherein the fibrous body is disposed in an upright state.