JP2005005546A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ＬＥＤは初期は高い発光効率で発光する反面、使用している封止部材がプラスチックであるため、照明用ＬＥＤから発生する比較的波長の短い成分によって、プラスチックが長期間使用する間に劣化し、透過率の低下や着色による色ズレが生じるといった課題があった。またＬＥＤに近接して蛍光体を含む塗料を塗布するため塗料に含まれるバインダーなどの成分が蛍光体を劣化させたりＬＥＤから発生する熱がその劣化を促進するといった課題があった。
【解決手段】ＬＥＤを真空引きして密閉したガラスバルブ内に設置し、蛍光体層はガラスバルブの内面に塗布してＬＥＤと組み合わせる前の工程で蛍光体層を焼成して蛍光体以外の成分を取り除くようにした。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を使用した照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤは小形で長寿命でありかつ近年その発光効率の向上が目覚ましく、また白色光を発生させる製品が開発されたことにより照明用としての用途が広がりつつある。
【０００３】
図４は、例えば特開２００２ー２６１３３３号に記載されているＬＥＤの構造図である。図４に記載されたＬＥＤは一般にプリント基板に表面実装して使用され、プリント基板からリードフレーム８０を通して発光素子１０に電源が供給され、発光素子１０はこの電気エネルギーの一部を光エネルギーに変換し、この光は封止部材４０を通して放射される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記ＬＥＤは初期は高い発光効率で発光する反面、使用している封止部材がプラスチックであるため、ＬＥＤから発生する比較的波長の短い成分によって、長期間使用する間に劣化し、透過率の低下や着色による色ズレが生じるといった課題があった。またＬＥＤに近接して蛍光体を含む塗料を塗布するため塗料に含まれるバインダーなどの成分が蛍光体を劣化させたりＬＥＤから発生する熱がその劣化を促進するといった課題があった。特に照明用途では、青や紫外線といった比較的波長の短い光を発生するＬＥＤが多く用いられる点、及び十分な光量を取るために出力の大きなＬＥＤを用いることが多い点から、これらの劣化を早める要因が大きい。
【０００５】
本発明の目的は上述した課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で長期使用による明るさの低下や色ズレの少ないＬＥＤ照明装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために下記で説明する構成を取ることにより、ＬＥＤの封止部材や蛍光体の経時劣化を抑えことが出来、長時間使用しても明るさや色ズレの少ないＬＥＤ照明装置を実現できる。
【０００７】
本発明ではＬＥＤはガラス製の中空容器内に実装し、蛍光体はこの容器の内面に塗布する構造とした。蛍光体を含む塗料に含まれるバインダーは容器内面に塗布後焼成することにより全て燃焼させ最終的には蛍光体のみが残ることになる。これは蛍光体を含む塗料をＬＥＤ近傍ではなくで容器内面に塗布することによって可能になる。またこの構造にすることによりＬＥＤで発生した熱が直接蛍光体層に伝わらなくなるため、蛍光体の劣化に対してより有利に働く。また紫外線による変色劣化の少ないガラス製の中空容器内に実装されるため、封止材料の劣化も少ない。更にガラス製の中空容器内を真空に保つことができるようになるため、ＬＥＤから発生した紫外線はほとんどロスすることなく蛍光体層に到達し且つ周囲環境の影響も受けにくくなる。このため長時間使用しても明るさや色ズレの少ないＬＥＤ照明装置を実現できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施例を図面と共に説明する。図１は本発明によるＬＥＤ照明装置の一実施例を示す。図１において（Ａ）は正面図で（Ｂ）は側面図を示し、１０１は２個の電極を有しているＬＥＤチップ、１０２はガラスバルブ、１０３は蛍光体層、１０４及び１０５はリードフレーム、１０６はリードフレーム１０５の上面に設けた皿状部、１０７及び１０８はリードフレーム１０５及び１０６とＬＥＤチップ１０１の２個の電極との間を電気的に接続するワイヤ、１０９及び１１０はリードフレーム１０５及び１０６と口金１１２のトップ部１１３とサイド部１１４との間を電気的に接続するリード線でトップ１１３とサイド１１４では口金１１２とリード線１０９及び１１０が半田接続されている。１１１は排気管で１１５はガラスバルブ１０２のピンチシール部である。１１７は接着剤でガラスバルブ１０２と口金１１２との間を機械的に固定している。
【０００９】
製造の工程を説明すると、まず片側が開口しているガラスバルブの内面に蛍光体と溶媒とバインダー等を含む蛍光体乳剤を塗布後乾燥・焼成して溶媒及びバインダー等の成分を取り除き蛍光体層１０２を形成する。またリードフレーム１０５の皿状部１０６にＬＥＤチップ１０１を接着剤で固定し、リードフレーム１０５と１０６は互いに位置決めされた状態でＬＥＤチップ１０１の２個の電極との間でワイヤ１０７と１０８を用いて接続する。またリードフレーム１０５と１０６にリード線１０９と１１０を接続しておく。次に互いに位置決めされたリードフレーム１０５と１０６及びガラスバルブを図１に示す位置になるよう設置し、排気管１１１を付けた状態で、ガラスバルブの開口部を閉じる。次に排気管から内部の空気を抜き排気管を閉じる。口金１１２の内側に接着剤１１７を塗布し、リード線１０９と１１０が口金１１２のトップ部とサイド部から外に出した状態で口金１１２を被せ、ガラスバルブ１０２と口金１１２を機械的に固定する。トップ部とサイド部から外に出した部分を口金と半田付けする。
【００１０】
直流電源により口金１１２のトップ部１１３とサイド部１１４間にＬＥＤチップ１０１が順バイアス極性の電圧が加えられると、トップ部１１３〜リード線１１０〜リードフレーム１０４〜ワイヤ１０８〜ＬＥＤチップ１０１の一方の電極〜ＬＥＤチップ１０１のもう一方の電極〜ワイヤ１０７〜リードフレーム１０５〜リード線１０９〜サイド部１１４、と閉回路が形成されＬＥＤチップ１０１に電流が流れる。ＬＥＤチップ１０１は電流が流れると３８０ｎｍ程度の波長の近紫外線を発生する。ＬＥＤチップ１０１から発生した近紫外線は蛍光体層１０３に到達すると蛍光体層１０３に含まれる蛍光体によって可視光に変換され、ガラスバルブ１０２を通して外部に取り出される。
【００１１】
ガラスバルブ１０２の内部は略真空になっているため、ＬＥＤチップ１０１から発生した近紫外線はほとんどロスすることなく蛍光体層１０３に到達する。またガラスバルブ１０２が熱に弱いＬＥＤチップ１０１と組み合わせられる前に蛍光体層１０３の焼成を行えるので、蛍光体層の中からバインダー等長期間使用するうちに蛍光体を劣化させる要因のある成分を取り除くことができるため信頼性の高いＬＥＤ照明装置を実現することができる。
【００１２】
図２は本発明の他の一実施例を示す図で、図２は図１の実施例とは異なる封止方法でガラスバルブを封止した例を示す。図２において１１６は封止用ガラス部材、１１８は抵抗、１１９はダイオードを示し、その他図１と同一の番号は同一もしくは同等の部分を示す。図２の実施例ではＬＥＤチップ１０１と電気的に直列に抵抗１１８とダイオード１１９が接続されているため、トップ部１１３とサイド部１１４の間に例えば１００Ｖの商用電源等交流電圧を直接印加することができる。ダイオード１１９はＬＥＤチップ１０１と同じ極性に接続されている。したがって印加された交流電圧の極性がＬＥＤチップ１０１が順バイアスされる極性の期間は印加された交流電圧と抵抗１１８の抵抗値でほほ決まる電流がＬＥＤチップ１０１に流れ、印加された交流電圧の極性がＬＥＤチップ１０１が逆バイアスされる極性の期間は逆バイアス電圧をダイオード１１９で阻止する。このようにしてＬＥＤチップ１０１には安定した電流が流れる。図１の製造工程との違いは、図２の実施例では予め封止ガラス部材１１６にＬＥＤチップ１０１やリードフレーム１０５および１０６、排気管１１１等の部品を組み合わせておき、蛍光体の焼成が終わったガラスバルブとこれらの部品の載った封止ガラス部材１１６を封止する方法で製造する点である。
【００１３】
図３は本発明の他の一実施例の説明図で、図１及び図２で示した実施例とは位置の異なる排気管の場合の例を示している。図２において１２０が封止部、１２１が排気管でその他図１と同一の番号は同一もしくは同等の部分を示す。図３の実施例は、排気をガラスバルブの頭頂部にある排気管１２１から行うもので、リードフレーム等の部品が密集した部分から排気管を離れた位置に配置できるため照明装置全体を小形化するのに有利である。
【００１４】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明によれば、長時間使用しても明るさや色ズレの少ない、また周囲環境の影響も受けにい信頼性の高い、ＬＥＤ照明装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の一実施例の説明図である。
【図２】本発明による第１の一実施例の説明図である。
【図３】本発明による第２の一実施例の説明図である。
【図４】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１０１……ＬＥＤチップ、１０２……ガラスバルブ、１０３……蛍光体層、１０４および１０５……リードフレーム、１１１……排気管。

Claims (7)

  1. 少なくとも１個のＬＥＤと前記ＬＥＤを内部に実装したガラス製中空容器と前記ガラス製中空容器の内面に塗布された蛍光体層と前記ＬＥＤに電力を供給する少なくとも一対のリード線とを具備し、前記リード線は前記ガラス容器の外面に露出しており、前記リード線から供給された電力を前記ＬＥＤで光エネルギーに変換し、前記光エネルギーは前記蛍光体層により前記光エネルギーとは異なる波長の可視光エネルギーに変換され前記ガラス容器の外部に取り出されることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
  2. 前記ガラス製中空容器の内面にまず蛍光体粉とバインダと溶媒を混合した液体を塗布し、乾燥及び焼成を行って前記の蛍光体層を形成せしめた後、前記ガラス製中空容器の内部に少なくとも前記ＬＥＤが位置するように前記ＬＥＤと前記リード線とを接続した部分を配置し、前記ガラス製中空容器と大気との間を隔絶せしめて製造したことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置の製造方法。
  3. 前記ＬＥＤ照明装置の前記ガラス製中空容器の内部は大気圧より低い気圧に減圧されていることを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ照明装置の製造方法。
  4. 前記一対のリードと電気的に接続された口金を具備したことを特徴とする請求項１〜３記載のいずれか一に記載のＬＥＤ照明装置。
  5. 前記ＬＥＤ照明装置に具備された前記ＬＥＤは複数のＬＥＤが直列接続されたものを含むことを特徴とする請求項１〜４記載のいずれか一に記載のＬＥＤ照明装置。
  6. 前記ＬＥＤ照明装置の内部で前記ＬＥＤは抵抗と直列接続されていることを特徴とする請求項１〜５記載のいずれか一に記載のＬＥＤ照明装置。
  7. 前記ＬＥＤ照明装置の内部で前記ＬＥＤは抵抗と整流ダイオードと直列接続されていることを特徴とする請求項１〜５記載のいずれか一に記載のＬＥＤ照明装置。
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