JP2005101660A - 発光ダイオードランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 組立し易く、３原色方式に比べて発光ダイオードの数が少ない白色発光の発光ダイオードランプを提供すること。
【解決手段】 複数の色を混色して白色光を得るようにした発光ダイオードランプにおいて、青色発光ダイオードと黄色発光ダイオードが発する青色光と黄色光を混色して白色光を得るようにするとともに、前記青色発光ダイオードは、一方の面に陽極と陰極の両方の電極を有し、前記両電極が前記青色発光ダイオードの下側に位置する導電パターンと対面するように前記両電極を下に向けて配置したことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は発光ダイオードランプに関する。

従来、複数の発光ダイオードを用いた発光ダイオードランプが例えば特許文献１にて、図７の断面図と図８の平面図の様に示されている。これらの図に於て、キャン７１の載置面上に２個の絶縁台７２が載置され、その上に導電性接着剤を介してそれぞれ青色発光ダイオード７３が載置されている。赤色発光ダイオード７４と緑色発光ダイオード７５がキャン７１上に載置されている。各絶縁台７２と各発光ダイオード７３、７４、７５とキャン７１と端子７６乃至８０に於て配線が施こされている。
特開平４−１３７５６９号公報

しかして上述のランプでは、各発光ダイオード７３、７４、７５の発光接合面の高さを同一にするために、２個の絶縁台７２が設けられているが、２個を別々に固定するので作業時間がかかる。また青色発光ダイオード７３を絶縁台７２上に固定するのに、手作業で行っているので作業時間がかかると共に、青色発光ダイオード７３が位置ずれし易い第１の欠点がある。また上述のランプに於て白色光を得るために３原色混合方式により、赤色及び緑色及び青色発光ダイオードを合計３個以上必要とする。故に発光ダイオードの数が多く、端子も配線の数も多いのでコスト高になると共に消費電力が大きいという第２の欠点がある。本発明はかかる欠点を鑑みて、組立し易く、かつ従来より発光ダイオードの数が少ない発光ダイオードランプを提供するものである。

本発明の発光ダイオードランプは、請求項１に記載の様に、青色発光ダイオードと黄色発光ダイオードを透光性樹脂で覆い、前記各発光ダイオードが発する青色光と黄色光を混色して白色光を得ることを特徴とする。

本発明の発光ダイオードランプは、請求項２に記載の様に、青色発光ダイオードと黄色発光ダイオードは、共通の絶縁台上に配置したことを特徴とする。

本発明の発光ダイオードランプは、請求項３に記載の様に、前記青色発光ダイオードは、一方の面に陽極と陰極の両方の電極を有し、前記両電極が前記絶縁台の表面に位置する導電パターンと対面するように前記両電極を下に向けて配置したことを特徴とする。

上記の構成によれば、青色と黄色の２色で白色が得られるので、３原色混合式に比べて発光ダイオード数を削減することができる。また、青色発光ダイオードと黄色発光ダイオードを共通の絶縁台上に配置することによって、組立作業性を良好にすることができる。また、青色発光ダイオードは、その両電極が下側を向くので、上側に向いている場合に比べて、電極やそれに接続する配線による遮光を防止して光り取り出し効率を高めることができる。

本発明によれば、３原色方式に比べて発光ダイオードの数が少ない白色発光の発光ダイオードランプを提供することができる。また、共通の絶縁台上に発光ダイオードを配置することによって、組立作業性を良好にすることができる。また、サファイヤ基板を用いる青色発光ダイオードのように、一方の面に陽極と陰極の電極を有する発光ダイオードを使用した場合に、光り取り出し効率を高めることができる。

以下に本発明の第１実施例を図１と図２に従い説明する。図１は本実施例に係る発光ダイオードランプの断面図であり、図２はそのランプの平面図である。これらの図に於て、リード１（第１のリード）は鉄板等の金属板からなり、端部２と載置部３と反射部４からできている。端部２と載置部３によってリード１の先端にカップ形状が形成されることになる。

絶縁台５は例えば１０¹¹cm^-3程度の低濃度不純物を含むシリコンからなり、平面から見れば長方形であり、側面から見れば階段状に高さが異なる様に形成されている。絶縁台５の表面には導電パターン６、７が形成され、電気的に分離している。導電パターン６、７には各々、切欠き８、９があり、部分的に電極が除かれている。これは自動機により発光ダイオードを絶縁台５上に載置する時に、載置場所を認識し易くすると共に、正確な載置位置を確保するためである。絶縁台５はリード１の載置部３の上に導電性接着剤１０を介して載置されている。

青色発光ダイオード１１は窒素を添加された炭化硅素（ＳｉＣ）からなるＮ型基板１２（層厚約１００μm）上に、窒素とアルミニウムを添加された炭化硅素からなるＮ型エピタキシャル層１３（層厚約９μm）及びアルミニウムを添加された炭化硅素からなるＰ型エピタキシャル層１４（層厚約５μm）が形成され、表面電極１５と裏面電極１６が形成されたものである。

上述の様にＮ型エピタキシャル層１３とＰ型エピタキシャル層１４により形成される発光接合面は裏面電極１６に近い側に設けられている。これは発光接合面と表面電極１５との距離を遠ざけることにより、放出光が表面電極１５に遮ぎられることを少なくし、光取出効率を向上させるためである。青色発光ダイオード１１は絶縁台５の導電パターン６上に半田１７を介して載置されている。

黄色発光ダイオード１８は燐化ガリウム（ＧａＰ）からなるＮ型基板１９（層厚約２８０μm）上に、テルルが添加されたＧａＡｓ_XＰ_1-X（ｘはＮ型基板１９から遠ざかるに従い、徐々に０から０．１５に変化する）からなるＮ型勾配層２０（層厚約３０μm）及びテルルが添加されたＧａＡｓ_0.15Ｐ_0.85からなるＮ型エピタキシャル層２１（層厚約１５μm）及び窒素とテルルが添加されたＧａＡｓ_0.15Ｐ_0.85からなるＮ型エピタキシャル層２２（層厚約１５μm）及び亜鉛が添加されたＧａＡｓ_0.15Ｐ_0.85からなるＰ型エピタキシャル層２３（層厚約５μm）が形成され、表面電極２４と裏面電極２５が形成されたものである。

そして黄色発光ダイオード１８のＮ型エピタキシャル層２２とＰ型エピタキシャル層２３により形成された発光接合面と青色発光ダイオード１１の発光接合面の高さが略同じになる様に、絶縁台５の段差の大きさが決められている。

他のリード２６（第２のリード）と２７（第３のリード）は鉄板等の金属板からなり、リード１の反射部４の外側に位置して設けられている。金属細線２８、２９、３０、３１はそれぞれ他のリード２６と青色発光ダイオード１１との間、及びリード１と導電パターン６との間、及びパターン電極６と黄色発光ダイオード１８との間、及び導電パターン７と他のリード２７との間に施こされている。透光性樹脂３２は例えば光拡散剤が混入されたエポキシ樹脂からなり、少なくとも青色及び黄色発光ダイオード１１と１８を覆う様に形成されている。これらの部品により本実施例の発光ダイオードランプ３３が構成されている。

上述の様に青色及び黄色発光ダイオード１１、１８はアノードコモンにしているので、リード１には陽極電圧が、他のリード２６と２７には陰極電圧が印加される。

次に本実施例の発光ダイオードランプによる発光色を図６の色度図に従って説明する。横軸と縦軸はそれぞれＣＩＥ（国際照明委員会）１９３１色度図に於けるｘ座標とｙ座標である。青色発光ダイオード１１を単独に点灯させた時の発光色を視感色彩計により実測したものが、この図に於てａで示されている。黄色発光ダイオード１８を単独に点灯させた時の発光色を実測したものがｂで示されている。そして両発光ダイオード１１、１８を同時に点灯した時の発光色がｃで示されており、そのｘ座標は０．３、ｙ座標は０．３１である。上述のＣＩＥ１９３１色度図に於て、ｄで示された範囲内（中心値のｘ座標は０．３３、ｙ座標は０．３３）が白色とされている。故に実測値ｃは白色の範囲内である。

更に、各発光ダイオードの材質が第１実施例と異なる本発明の第２実施例を図３と図４に従い説明する。図３は本実施例の発光ダイオードランプの断面図であり、図４はその平面図である。これらの図に於て、絶縁台３４は例えば低濃度不純物を含むシリコンからなり、階段状に高さが異なり、その表面には導電パターン３５、３６が形成され、電気的に分離している。導電パターン３５には切欠き３７が、導電パターン３６には切欠き３８、３９が形成され、自動機が認識し易い様にされている。絶縁台３４は載置部３上に導電性接着剤１０を介して載置されている。導電性接着剤１０を介してリード１の載置部３の上に載置されているので、絶縁台５の裏面をリード１と同電位に保持することができる。したがって、絶縁台５の表面等を伝わって流れるリーク電流等を、リード１に導くこともできる。

青色発光ダイオード４０はサファイア基板４１上に、窒化アルミニウムからなるバッファー層４２及びＮ+型窒化ガリウム層４３及びＮ型窒化ガリウム層４４及び低濃度の不純物が添加された窒化ガリウム層４５からなり、その窒化ガリウム層４５と接触する陽極電極４６及びＮ+型窒化ガリウム層４３と接触する陰極電極４７からできている。この陽極電極４６及び陰極電極４７はそれぞれ絶縁基台３４の導電パターン３５と３６上に導電性接着剤を介して載置されている。

黄色発光ダイオード４８はＮ型砒化ガリウム基板４９上に、シリコンが添加されたＮ型ＩｎＧａＡｌＰからなるＮ型クラッド層５０及びＩｎＧａＡｌＰからなる活性層５１及び低濃度の亜鉛が添加されたＰ型ＩｎＧａＡｌＰからなるＰ型クラッド層５２及び高濃度の亜鉛が添加されたＰ型ＧａＡｌＡｓからなるＰ電流拡散層５３と表面電極５４と裏面電極５５から構成されている。

そして上述の青色発光ダイオード４０のＮ型窒化ガリウム層４４と窒化ガリウム層４５により形成された発光接合面が黄色発光ダイオード４８の活性層５１と略同一の高さになる様に、絶縁台３４の段差の大きさが決められている。金属細線５６、５７、５８が配線されている。これらの図と図１及び図２に於て、同一番号のものは同一であることを示す。

次に本実施例の発光ダイオードランプによる発光色を図６にて説明する。青色発光ダイオード４０と黄色発光ダイオード４８を単独に点灯させた時の発光色を実測したものが、それぞれｅとｆで示されている。そしてこれらを同時に点灯した時の発光色はｄで示された白色の範囲内にある。

更に青色発光ダイオードの材質が第１実施例と異なる本発明の第３実施例を図５の断面図にて説明する。この図に於て、絶縁台５９は例えば低濃度不純物を含むシリコンからなり、階段状に高さが異なり、その表面には導電パターン６０が連続して形成されている。絶縁台５９は載置部３上に導電性接着剤１０を介して載置されている。

青色発光ダイオード６１は層厚約２５０μmのＮ型セレン亜鉛（ＺｎＳｅ）からなる基板６２及び塩素が添加されたＮ型セレン化亜鉛からなるＮ型エピタキシャル層６３（層厚約５μm）及びリチウＭが添加されたＰ型セレン化亜鉛からなるＰ型エピタキシャル層６４（層厚約１μm）及び表面電極６５及び裏面電極６６から構成されている。青色発光ダイオード６１は載置部３上に導電性接着剤を介して載置されている。

第１実施例と同一材質からなる黄色発光ダイオード１８は載置部３上に導電性接着剤を介して載置されている。この図と図１及び図２に於て、同一番号のものは同一であることを示す。そして上述の青色発光ダイオード６１の発光接合面が黄色発光ダイオード１８の発光接合面と略同一の高さになる様に、絶縁台５９の段差の大きさが決められている。また両発光ダイオードはカソードコモンに配線されている。

次にこの発光ダイオードランプの発光色を図６により説明する。青色発光ダイオード６１と黄色発光ダイオード１８を単独に点灯させた時の発光色を実測したものが、それぞれｇとｂで示されている。これらを同時に点灯した時の発光色はｄで示された白色の範囲内にある。

上述の様に、１つの絶縁台の導電パターン上に複数の発光ダイオードを載置するので、従来の様に各々の絶縁台を固定する方式と比べて作業時間が早くなる。更に導電パターンに切欠きを設けることにより、自動機により載置場所を認識し易くなり、正確な位置に発光ダイオードを載置できる。

また、各発光ダイオードが載置される絶縁台の高さを階段状に変えることにより、発光色の異なる複数の発光ダイオードの発光接合面を略同一の高さに設けることができる。故に各発光ダイオードから放出される光は発光源の近くで混ざり合うので、互いの光が良く混ざり合うことができる。

更に望ましくは、炭化硅素又はセレン化亜鉛又は窒化ガリウムからなる青色発光ダイオードと、燐化ガリウム砒素又は燐化ガリウムアルミニウムインジウムからなる黄色発光ダイオードを設け両方を点灯することにより、青色光と黄色光が混合され白色光が得られる。故に３原色混合方式に比べて発光ダイオードの数と端子数と配線数が減りコスト安になり、消費電力も従来より少ない。

白色発光用の発光ダイオードランプとして利用することができる。

本発明の第１実施例に係る発光ダイオードランプの断面図である。 本発明の第１実施例に係る発光ダイオードランプの平面図である。 本発明の第２実施例に係る発光ダイオードランプの断面図である。 本発明の第２実施例に係る発光ダイオードランプの平面図である。 本発明の第３実施例に係る発光ダイオードランプの断面図である。 本発明の第１及び第２及び第３実施例に係る各々の発光ダイオードランプに於ける発光色の色度図である。 従来の発光ダイオードランプの断面図である。 従来の発光ダイオードランプの平面図である。

符号の説明

１ リード
５、３４、５９ 絶縁台
６、７、３５、３６ 導電パターン
１１、４０、５９ 青色発光ダイオード
１８、４８ 黄色発光ダイオード
３２ 透光性樹脂

Claims (3)

1. 青色発光ダイオードと黄色発光ダイオードを透光性樹脂で覆い、前記各発光ダイオードが発する青色光と黄色光を混色して白色光を得ることを特徴とする発光ダイオードランプ。
2. 青色発光ダイオードと黄色発光ダイオードは、共通の絶縁台上に配置したことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードランプ。
3. 前記青色発光ダイオードは、一方の面に陽極と陰極の両方の電極を有し、前記両電極が前記絶縁台の表面に位置する導電パターンと対面するように前記両電極を下に向けて配置したことを特徴とする請求項２記載の発光ダイオードランプ。

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