JP2005236168A - Light emitting diode with light catalyst - Google Patents
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Abstract
Description
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大きく確保することのできる光触媒付発光ダイオードに関する。 The present invention relates to a light-emitting diode with a photocatalyst formed by arranging a photocatalyst on the outer surface of an envelope constituting a light-emitting diode (LED), and in particular, ensures a large surface area of the photocatalyst disposed on the outer surface of the envelope. The present invention relates to a light-emitting diode with a photocatalyst.
酸化チタン(TiO2)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(NOX)、硫黄酸化物(SOX)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、この光触媒を外囲器の外表面に配置して成る光触媒付発光ダイオードが従来から用いられている。
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。
Photocatalysts such as titanium oxide (TiO 2 ) are activated when irradiated with light such as ultraviolet rays to produce a strong redox effect, and harmful compounds such as nitrogen oxides (NO X ) and sulfur oxides (SO X ) In the related art, a light-emitting diode with a photocatalyst formed by arranging this photocatalyst on the outer surface of an envelope has been used.
By the way, decomposition of harmful compounds, pollutants and the like by the photocatalyst is an effect caused by contact of these harmful compounds and pollutants 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.
そこで、本出願人は、先に、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て成る光触媒付発光ダイオードを提案した(特願2003−82795号)。
図7及び図8に示すように、この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71の先端部71a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72を形成し、該リフレクタ72の底面にLEDチップ73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71と、LEDチップ73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74の先端部74aと、上記LEDチップ73上面の他方の電極(図示せず)とをボンディングワイヤ75を介して電気的に接続して成る。
上記LEDチップ73、第1のリードフレーム71の先端部71a及び端子部71bの上端、第2のリードフレーム74の先端部74a及び端子部74bの上端は、先端に凸レンズ部76を有する透光性の外囲器77によって被覆・封止されている。
Therefore, the present applicant has previously proposed a light emitting diode with a photocatalyst formed by arranging a large number of fibrous bodies whose surfaces are covered with a photocatalyst on an outer surface of an envelope (Japanese Patent Application 2003). -82955).
As shown in FIGS. 7 and 8, the light-emitting
The
また、上記外囲器77の外表面には、酸化チタン(TiO2)等より成る光触媒78で被覆された多数の細長い繊維状体79が、接着剤80を介して、上記外囲器77の外表面に対して略垂直に立設状態で被着されている(図8)。この繊維状体79は、ガラス繊維や樹脂繊維等の繊維81の表面に光触媒78をコーティングして構成されているものである(図9及び図10)。
In addition, on the outer surface of the
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71及び第2のリードフレーム74を介してLEDチップ73に電圧が印加されると、LEDチップ73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77外表面の光触媒78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のである。
In the light-
上記光触媒付発光ダイオード70にあっては、外囲器77の外表面に、光触媒78で被覆された多数の繊維状体79を、外囲器77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78が配置される外囲器77の外表面の表面積が、被着された多数の繊維状体79の表面積分増大することとなり、この結果、外囲器77の外表面に配置される光触媒78の表面積を飛躍的に拡大することができるのである。
しかしながら、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ことから、外囲器の外表面に配置する光触媒の表面積を、より一層大きく確保できる光触媒付発光ダイオードの出現が望まれていた。
In the light-emitting
However, since it is desirable to increase the surface area of the photocatalyst as much as possible in order to improve the ability of the photocatalyst to purify air and water, the photocatalyst with a photocatalyst that can secure a much larger surface area of the photocatalyst disposed on the outer surface of the envelope is provided. The appearance of light emitting diodes has been desired.
本発明は、上記要請に応えるために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する光触媒の表面積を大きく確保することのできる光触媒付発光ダイオードの実現にある。 The present invention has been made in order to meet the above-described demand, and an object of the present invention is to realize a light-emitting diode with a photocatalyst that can secure a large surface area of the photocatalyst disposed on the outer surface of the envelope. .
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、透光性の多孔質吸着材を多数配置すると共に、上記多孔質吸着材の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめて成ることを特徴とする。 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 effect, and a translucent envelope that seals the LED chip. A plurality of translucent porous adsorbents are arranged on the outer surface of the envelope, and a photocatalyst is held in the surface and pores of the porous adsorbent.
上記多孔質吸着材は、例えば、透光性の接着剤を介して外囲器の外表面に固着される。また、外囲器の外表面に、上記多孔質吸着材を配置すると共に、これら多孔質吸着材を網状部材で被覆しても良い。 For example, the porous adsorbent is fixed to the outer surface of the envelope via a translucent adhesive. In addition, the porous adsorbent may be disposed on the outer surface of the envelope, and the porous adsorbent may be covered with a mesh member.
上記外囲器の外表面に、上記多孔質吸着材と共に反射材を配置するのが望ましい。 It is desirable to arrange a reflective material together with the porous adsorbent on the outer surface of the envelope.
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、比表面積が極めて大きい多孔質吸着材を多数配置すると共に、これら多孔質吸着材の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめたことから、外囲器の外表面に配置する光触媒の表面積を大きく確保することができる。 In the light-emitting diode with a photocatalyst of the present invention, a large number of porous adsorbents having an extremely large specific surface area are arranged on the outer surface of the envelope, and the photocatalyst is held on the surfaces and pores of these porous adsorbents. Therefore, a large surface area of the photocatalyst disposed on the outer surface of the envelope can be secured.
尚、外囲器の外表面に、上記多孔質吸着材と共に反射材を配置した場合には、光触媒を活性化させる光を様々な方向に反射させて光触媒への照射効率を向上させることができる。 In addition, when a reflecting material is disposed on the outer surface of the envelope together with the porous adsorbent, the light for activating the photocatalyst can be reflected in various directions to improve the irradiation efficiency to the photocatalyst. .
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、本発明に係る第1の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。
Hereinafter, embodiments of a light-emitting diode with a photocatalyst according to the present invention will be described based on the drawings.
FIG. 1 shows a first light-
The
The
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。
The
Furthermore, the lower ends of the
また、上記外囲器24の外表面には、アナターゼ型の酸化チタン(TiO2)等より成る光触媒(図示せず)を保持して成る多数の透光性の多孔質吸着材26が、透光性の接着剤28を介して固着配置されている。
尚、光触媒としては、上記酸化チタン以外に、ZnO、SrTiO3、BaTiO3、Fe2O3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。
また、上記光触媒は、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。
上記透光性の接着剤28は、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用いることができる。
A large number of light-transmitting
As the photocatalyst, other metal oxides having a photocatalytic action such as ZnO, SrTiO 3 , BaTiO 3 , Fe 2 O 3 and the like can be used in addition to the above titanium oxide. It is excellent in activity and can be used most preferably.
The photocatalyst can be not only a photocatalyst that is activated by irradiation with ultraviolet rays but also a visible light photocatalyst that is activated by irradiation with visible light.
The
上記透光性の多孔質吸着材26は、径が10nm〜50nm程度の細孔を多数有する直径0.1mm〜5mm程度のビーズ状のシリカゲルで構成されており、細孔の比表面積が50m2/g〜300m2/g程度と極めて大きいものである。光触媒は、上記多孔質吸着材26の表面のみならず、細孔内にも吸着保持されている。
上記多孔質吸着材26の表面及び細孔内に光触媒を保持させるには、例えば、粒径が多孔質吸着材26の細孔径より小さい光触媒微粒子の分散液中に、多孔質吸着材26を浸漬した後、乾燥・焼成させることにより行うことができる。
The translucent porous adsorbent 26 is composed of bead-shaped silica gel having a diameter of about 0.1 mm to 5 mm having a large number of pores having a diameter of about 10 nm to 50 nm, and the specific surface area of the pores is 50 m 2. / G to about 300 m 2 / g. The photocatalyst is adsorbed and held not only on the surface of the porous adsorbent 26 but also in the pores.
In order to retain the photocatalyst on the surface and pores of the porous adsorbent 26, for example, the porous adsorbent 26 is immersed in a dispersion of photocatalyst fine particles whose particle diameter is smaller than the pore diameter of the porous adsorbent 26. Then, it can be performed by drying and firing.
上記第1の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外表面の多孔質吸着材26に保持された光触媒に照射される。この結果、光触媒が活性化して空気や水の浄化を行うことができるのである。
In the first light-
而して、上記第1の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、比表面積が極めて大きい多孔質吸着材26を多数配置すると共に、これら多孔質吸着材26の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめたことから、外囲器24の外表面に配置する光触媒の表面積を大きく確保することができる。
上記の通り、多孔質吸着材26及び接着剤28は透光性を有していることから、多孔質吸着材26の表面及び細孔内に保持した光触媒に光を十分に照射することが可能である。また、多数の細孔を有する多孔質吸着材26は、通気性、通水性に優れていることから、光触媒と、空気や水との接触効率が良好である。
Thus, in the first light-
As described above, since the porous adsorbent 26 and the
図2は、第1の光触媒付発光ダイオード10の変形例を示すものであり、この第1の光触媒付発光ダイオード10の変形例は、外囲器24の外表面に、多数の多孔質吸着材26と共に複数のビーズ状の反射材30を、透光性の接着剤28を介して固着配置して成る。
上記反射材30は、アルミニウム等の光反射率の高い材料で構成することができる。また、表面が光反射率の高い白色と成された部材で反射材30を構成しても良い。
このように、多孔質吸着材26と共に反射材30を用いることにより、光触媒を活性化させる光を様々な方向に反射させて光触媒への照射効率を向上させることができる。
FIG. 2 shows a modification of the first light-
The
Thus, by using the
図3は、本発明に係る第2の光触媒付発光ダイオード50を示すものであり、該第2の光触媒付発光ダイオード50は、樹脂やセラミック等の絶縁材料より成る基板52上に、複数のLEDチップ54を接続・固定して成る。また、上記基板52の底面には、一対の外部電極56a,56bが接続されており、これら外部電極56a,56bの一端は、上記基板52を貫通して基板52表面に露出している。
各LEDチップ54上面の一方の電極(図示せず)は、ボンディングワイヤ58及び基板52表面に形成された配線パターン(図示せず)を介して、一方の外部電極56aに接続されると共に、各LEDチップ54上面の他方の電極(図示せず)は、ボンディングワイヤ58及び基板52表面に形成された配線パターン(図示せず)を介して、他方の外部電極56bに接続されている。
FIG. 3 shows a second light-emitting
One electrode (not shown) on the upper surface of each
また、LEDチップ54の配置された基板52表面は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂等より成り、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透過させる略直方体形状の透光性の外囲器60によって被覆・封止されている。
さらに、上記外囲器60の外表面には、光触媒を保持して成る多数の透光性の多孔質吸着材26が、透光性の接着剤28を介して固着配置されている。
Further, the surface of the
Further, a large number of translucent
上記第2の光触媒付発光ダイオード50にあっては、一対の外部電極56a,56bを介してLEDチップ54に電圧が印加されると、LEDチップ54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60外表面の多孔質吸着材26に保持された光触媒に照射される。この結果、光触媒が活性化して空気や水の浄化を行うことができる。
In the second light-emitting
この第2の光触媒付発光ダイオード50も、外囲器60の外表面に、比表面積が極めて大きい多孔質吸着材26を多数配置すると共に、これら多孔質吸着材26の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめたことから、外囲器60の外表面に配置する光触媒の表面積を大きく確保することができる。
In the second light-emitting
図4は、第2の光触媒付発光ダイオード50の変形例を示すものである。この第2の光触媒付発光ダイオード50の変形例は、外囲器60の外表面に、多数の多孔質吸着材26と共に複数のビーズ状の反射材30を、透光性の接着剤28を介して固着配置して成り、多孔質吸着材26と共に反射材30を用いることにより、光触媒を活性化させる光を様々な方向に反射させて光触媒への照射効率を向上させることができる。
FIG. 4 shows a modification of the second light-emitting
図5は、本発明に係る第3の光触媒付発光ダイオード62を示すものであり、該第3の光触媒付発光ダイオード62は、外囲器60の外表面に、多数の多孔質吸着材26を配置すると共に、これら多孔質吸着材26を、多数の連通孔64を備えた網状部材66で被覆して構成したものである。この網状部材66は、金属や樹脂等の適宜な材料で構成することができるが、導電性材料で網状部材66を構成する場合には、一対の外部電極56a,56b間の絶縁性が損なわれないよう留意する必要がある。
この第3の光触媒付発光ダイオード62にあっても、外囲器60の外表面に、比表面積が極めて大きい多孔質吸着材26を多数配置すると共に、これら多孔質吸着材26の表面及び細孔内に光触媒を保持せしめたことから、外囲器60の外表面に配置する光触媒の表面積を大きく確保することができる。
FIG. 5 shows a third light-emitting
Even in the third light-emitting
図6は、第3の光触媒付発光ダイオード62の変形例を示すものである。この第3の光触媒付発光ダイオード62の変形例は、外囲器60の外表面に、多数の多孔質吸着材26と共に複数のビーズ状の反射材30を配置し、これら多孔質吸着材26及び反射材30を網状部材66で被覆して構成したものである。
このように、多孔質吸着材26と共に反射材30を用いることにより、光触媒を活性化させる光を様々な方向に反射させて光触媒への照射効率を向上させることができる。
FIG. 6 shows a modification of the third light-emitting
Thus, by using the
尚、光触媒の表面積を拡大させるため、上記網状部材66に光触媒を担持させるようにしても良い。
In order to increase the surface area of the photocatalyst, the net-
上記においては、透光性の多孔質吸着材26をシリカゲルで構成した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バイコールガラス等のnm単位の多数の細孔を有する多孔質ガラスで上記多孔質吸着材26を構成しても良い。
In the above, the case where the translucent
尚、本発明の上記光触媒付発光ダイオード10,50,62を、空気等の気体の浄化用に使用する場合には、上記多孔質吸着材26の表面をシリコン樹脂や、テトラフルオロエチレンの重合体(ポリテトラフルオロエチレン、PTFE)であるテフロン(登録商標)等の撥水性のある気体透過性樹脂で被覆しても良い。
このように、多孔質吸着材26の表面を撥水性のある気体透過性樹脂で被覆すると、多孔質吸着材26が空気中の水分を細孔内に吸着することが抑制され、その結果、浄化対象の気体を効率よく細孔内に吸着して、細孔内の光触媒と接触させることができる。
また、第1の光触媒付発光ダイオード10、第2の光触媒付発光ダイオード50の場合には、上記シリコン樹脂やテフロン(登録商標)等の撥水性のある気体透過性樹脂を透光性の接着剤28として用いて、多数の多孔質吸着材26を外囲器24,外囲器60の外表面に固着するようにしても良い。この場合にも、接着剤28として用いた撥水性のある気体透過性樹脂によって、多孔質吸着材26が空気中の水分を細孔内に吸着することが抑制され、その結果、浄化対象の気体を効率よく細孔内に吸着して、細孔内の光触媒と接触させることができる。
When the light-emitting diodes with
As described above, when the surface of the
In the case of the first light-emitting
10 第1の光触媒付発光ダイオード
16 LEDチップ
24 外囲器
26 多孔質吸着材
28 透光性の接着剤
30 反射材
50 第2の光触媒付発光ダイオード
54 LEDチップ
60 外囲器
62 第3の光触媒付発光ダイオード
66 網状部材
10 First light-emitting diode with photocatalyst
16 LED chip
24 Envelope
26 Porous adsorbent
28 Translucent adhesive
30 Reflective material
50 Second light-emitting diode with photocatalyst
54 LED chip
60 Envelope
62 Third light-emitting diode with photocatalyst
66 Mesh member
Claims (4)
The light-emitting diode with a photocatalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein a reflective material is disposed together with the porous adsorbent on the outer surface of the envelope.
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JP2007123390A (en) * | 2005-10-26 | 2007-05-17 | Kyocera Corp | Light emitting device |
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2004
- 2004-02-23 JP JP2004045834A patent/JP2005236168A/en active Pending
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