JP2005317881A

JP2005317881A - 発光ダイオード

Info

Publication number: JP2005317881A
Application number: JP2004136793A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shimura; 崇志村
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】可視光より短波長の光の放射を抑制する。
【解決手段】ＬＥＤ１０は基板１１の上に搭載されてワイヤ１４で配線された発光素子１３が封止樹脂１５で封止されている。封止樹脂１５の周囲は紫外線吸収剤１７を含有した透明樹脂１８で被覆されている。紫外線吸収剤１７としてはベンゾフェノン系、ベンゾアゾール系、サリシレート系などのプラスチックスがあり、これに紫外域に吸収のあるＴｉＯ_２
等の無機物質を含有させてもよい。ＬＥＤ１０のパッケージの外周は透明樹脂１８で被着されているので、紫外線吸収剤１７が光源から放出される紫外域の光を吸収して、パッケージの外へ短波長の光を漏洩させない。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードを光源とする各種照明に利用される発光ダイオードに関する。

近年、短波長の発光ダイオード（以下ＬＥＤと略記）を光源とし、その光源を励起光として蛍光体により励起光より長い波長の放射に変換し、単一の発光体だけで多色光、特に白色に放射するＬＥＤが液晶ディスプレイ（以下ＬＣＤと略記）用のバックライト照明などに用いられている。（例えば、特許文献１参照。）。
また、近紫外光を発するＬＥＤにより、蛍光灯と同じ原理でＲＧＢ（光の３原色である、Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青）蛍光体を励起して白色光を作り出す蛍光灯式の白色ＬＥＤ光源を得る方法も開発されている（例えば、特許文献２参照。）。

白色ＬＥＤ光源は電力が大幅に省け、演色性がよく、熱の発生も少なく、これで白熱電球や蛍光灯を代替することにより省エネルギーで廃棄物が少なく、地球環境にやさしい照明システムを作ることができる。また、被照明物の退色に注意を要する場所の照明光源として、光源のカバーに紫外線吸収作用を有する被膜を形成して紫外線を抑制した光源が知られている（例えば、特許文献３、特許文献４参照。）。

従来の照明用光源であるＬＥＤを図面に基づいて説明する。図８、図９、図１０及び図１１はそれぞれ従来のＬＥＤの断面図である。図８において、１００はＬＥＤを示しており、１１はＬＥＤ１００の回路基板を示している。１３は回路基板１１に搭載された青色ＬＥＤ素子である発光素子を示している。１４は発光素子１３と回路基板１１との図示しない電極間を接続するワイヤである。１５は発光素子１３を封止している透光性の封止樹脂である。１６はＹＡＧ蛍光体であり封止樹脂１５に含有されている。基板１１と封止樹脂１５とでＬＥＤ１００のパッケージを構成している。

図９において、１１０は他の従来の照明用光源であるＬＥＤを示している。２１、２２はＬＥＤ１１０のリードフレームを示しており、２３は一方のリードフレーム２１の発光素子搭載面に搭載された青色ＬＥＤ素子である発光素子である。リードフレーム２１、２２と封止樹脂１５とでＬＥＤ１１０のパッケージを構成している。

図１０において、１２０は他の従来の照明用光源であるＬＥＤを示しており、３１はＬＥＤ１２０の回路基板であり、３２は反射面３２ａを有する枠体であり、回路基板３１上に接合されている。回路基板３１と枠体３２と封止樹脂１５とでＬＥＤ１２０のパッケージを構成している。

図１１において、１３０は他の従来の照明用光源であるＬＥＤを示しており、４１はＬＥＤ１３０の白色のパッケージを示している。パッケージ４１はカップ状の凹部４１ａを有し、凹部４１ａに発光素子１３が搭載され、パッケージの構成要素でもある封止樹脂１５が凹部４１ａの上端まで充填されている。

以上の図９から図１１において説明した以外の構成はＬＥＤ１００の構成と同様であるから、同じ構成要素には同じ符号と名称とを付して詳細な説明を省略する。ＬＥＤ１００、ＬＥＤ１１０、ＬＥＤ１２０及びＬＥＤ１３０の発光素子１３、２３から出射した青色光は、一部は蛍光体１６を励起して黄色光に変化し、他部は青色光のまま放射されるので、互いの補色効果によって白色光となってパッケージの外へ放射される。

更に、他の従来の照明用光源であるＬＥＤについて説明する。ここで説明するＬＥＤは図面としては図８、図９、図１０及び図１１と同様である。但し、発光素子１３、２３にはそれぞれ紫外ＬＥＤ素子が用いられ、蛍光体１６はＲＧＢ蛍光体に変わっている。その他の構成はＬＥＤ１００、ＬＥＤ１１０、ＬＥＤ１２０及びＬＥＤ１３０と同じであるから、詳細な説明は省略する。これらの照明用光源であるＬＥＤの紫外ＬＥＤ素子から出射した紫外光は、ＲＧＢ蛍光体を励起して白色光となってパッケージの外へ放射される。
特開２０００−２０８８１５号（図１、段落番号００２７〜００２８）特開平０７−２３５６２４号（図１、段落番号００１０〜００１１１）特開平０９−０９２２１３号（図１、段落番号００１０〜００１１１）特開２００３−０９２０１４号（図１、段落番号００２１〜００２２）

しかしながら、ＬＥＤを照明用として使用する場合、紫外領域の短波長のＬＥＤが３原色の蛍光体により全ては可視光に変換されず、パッケージから漏れる短波長の光が存在する。人間の可視域（３８０ｎｍから７８０ｎｍ）より短波長側の光は、ちらつき、疲れ、ドライアイなどの目の症状の原因となったり、エネルギー的に大きいため長時間光が当たり続けると照射された物体の風化が早まったり、プラスチック、ガラスなどは黄変したりするという問題があった。

本発明は、上記問題を解決して、３原色の蛍光体を励起する方式において、演色性がよく発熱も抑えられるメリットは確保しつつ、白色光に変換しきれなかった短波長の光の放射を遮断することができるＬＥＤを提供することを目的としている。

前述した目的を達成するための本発明の手段は、ＬＥＤ素子をパッケージに搭載して蛍光体を含有した透光性樹脂で封止したＬＥＤにおいて、前記封止樹脂の外周に紫外線吸収剤を含有した透明樹脂が被着してあることを特徴とする。

また、前記透明樹脂はゾルゲル法により被着したことを特徴とする。

また、前記透明樹脂はスピンコート法により被着したことを特徴とする。

また、前記透明樹脂は真空蒸着法により被着したことを特徴とする。

また、前記透明樹脂はシート状に形成されており、このシートを貼付することにより被着したことを特徴とする。

また、前記パッケージには前記発光ダイオード素子からの出射光を反射する反射面を有するとともに、この反射面に紫外線吸収剤を含有した透明樹脂が被着してあることを特徴とする。

前述した目的を達成するための本発明の他の手段は、発光ダイオード素子をパッケージに搭載して蛍光体を含有した透光性樹脂で封止した発光ダイオードにおいて、前記封止樹脂の外周に紫外線反射膜が被着してあることを特徴とする。

また、前記紫外線反射膜の上又は下に紫外線吸収剤を含有した透明樹脂を積層して被着したことを特徴とする。

また、前記反射膜は真空蒸着により被着したことを特徴とする。

また、前記反射膜はシート状に形成されており、このシートを貼付することにより被着したことを特徴とする。

本発明によれば、ＬＥＤ素子をパッケージに搭載して蛍光体を含有した透光性樹脂で封止したＬＥＤにおいて、前記封止樹脂の外周に、退光性耐久性を有する材料である紫外線吸収剤を含有した透明樹脂材料が被着してあるので、ＬＥＤより放出される短波長の光を吸収してパッケージ外へ出さない。

また、前記封止樹脂の外周に紫外線反射膜が被着してあるので、ＬＥＤより放出される短波長の光を反射してパッケージ外へ出さない。したがって、何れの場合も、ちらつき、疲れ、ドライアイなどの目の疲れの原因や材料の風化、プラスチックなどの黄変を防ぐことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態であるＬＥＤを図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の第一の実施の形態であるＬＥＤの断面図、図２は本発明の第二の実施の形態であるＬＥＤの断面図、図３は本発明の第三の実施の形態であるＬＥＤの断面図、図４は本発明の第四の実施の形態であるＬＥＤの断面図である。

まず、各実施の形態のＬＥＤの構成について説明する。図１において、１０は本発明の第一の実施の形態であるＬＥＤである。１７は可視光（３８０ｎｍから７８０ｎｍ）より短波長の光に対する退光性、耐久性を有する材料である紫外線吸収剤であり、１８は紫外線吸収剤１７を含む透明樹脂であり、封止樹脂１５の周囲に被着されている。ここで紫外線吸収剤１７としてはベンゾフェノン系、ベンゾアゾール系、サリシレート系などの有機化合物や、紫外域に吸収のあるＴｉＯ_２
（酸化チタン）等の無機物質を含有させてもよい。ここで、紫外線吸収剤１７が例えばＴｉＯ_２の場合は無機材のみで透明な膜をつくる場合もあり、また、透明樹脂シートにコーティングしてシート状に形成されており、このシートを貼付することにより封止樹脂１５に被着する場合もある。その他の構成は従来のＬＥＤ１００と同様なので同じ構成要素には同じ符号と名称とを付して詳細な説明を省略する。

図２において、２０は本発明の第二の実施の形態であるＬＥＤである。ＬＥＤ２０は従来のＬＥＤ１１０の封止樹脂１５の外周に透明樹脂１８を被着したものである。その他の構成は従来のＬＥＤ１１０と同様なので同じ構成要素には同じ符号と名称とを付して詳細な説明を省略する。

図３において、３０は本発明の第三の実施の形態であるＬＥＤである。ＬＥＤ３０は従来のＬＥＤ１２０の封止樹脂１５の上面並びに枠体３２の反射面３２ａに透明樹脂１８を被着したものである。その他の構成は従来のＬＥＤ１２０と同様なので同じ構成要素には同じ符号と名称とを付して詳細な説明を省略する。

図４において、４０は本発明の第四の実施の形態であるＬＥＤである。ＬＥＤ４０は従来のＬＥＤ１３０の上面に透明樹脂１８を被着したものである。その他の構成は従来のＬＥＤ１３０と同様なので同じ構成要素には同じ符号と名称とを付して詳細な説明を省略する。

次に、本発明の第一から第四の実施の形態であるＬＥＤ１０、ＬＥＤ２０、ＬＥＤ３０及びＬＥＤ４０の効果について説明する。発光素子１３、２３より放出される短波長の光に対して退光性、耐久性を有する材料である紫外線吸収剤１７を含む透明樹脂１８を封止樹脂１５の外周又は枠体３２の反射面３２ａに被着したので、ＬＥＤ１０、ＬＥＤ２０、ＬＥＤ３０及びＬＥＤ４０のパッケージから放出されようとする短波長の光を吸収して、外部へ漏洩させない。これによって、ちらつき、疲れ、ドライアイ、などの目の疲れの原因や材料の風化、プラスチックの黄変化を防ぐことができる。この短波長の光に対して退光性、耐久性を有する材料は、材料自身に退光性、耐久性があり且つ短波長の光を吸収する材料であってもよいし、コート材料が退光性、耐久性があり、その中に短波長を吸収する材料を混入させたものでもコートしたものでもよい。

次に、本発明の他の実施の形態ついて説明する。図５は本発明の第五の実施の形態であるＬＥＤの断面図、図６は本発明の第六の実施の形態であるＬＥＤの断面図、図７は本発明の第七の実施の形態であるＬＥＤの断面図である。

まず、各実施の形態の構成について説明する。図５において、１９は蒸着法によって封止樹脂上に被着させた誘電体の多層コーティング膜である紫外線反射膜であり、５０は本発明の第五の実施の形態であるＬＥＤである。ＬＥＤ５０は第一の実施の形態であるＬＥＤ１０の透明樹脂１８の代わりに紫外線反射膜１９を被覆したものである。その他の構成はＬＥＤ１０と同様なので同じ構成要素には同じ符号と名称とを付して詳細な説明を省略する。

図６において、６０は本発明の第六の実施の形態であるＬＥＤである。ＬＥＤ６０は第五の実施の形態であるＬＥＤ５０の紫外線反射膜１９の上に透明樹脂１８を被覆したものである。その他の構成はＬＥＤ５０と同様なので同じ構成要素には同じ符号と名称とを付して詳細な説明を省略する。

図７において、７０は本発明の第七の実施の形態であるＬＥＤである。ＬＥＤ７０は第五の実施の形態であるＬＥＤ５０の紫外線反射膜１９の下に透明樹脂１８を積層して被着したものである。その他の構成はＬＥＤ５０と同様なので同じ構成要素には同じ符号と名称とを付して詳細な説明を省略する。

次に、第五から第七の実施の形態の効果について説明する。ＬＥＤ５０の封止樹脂１５の上面と側面には紫外線反射膜１９を被着してあるので、紫外線反射膜１９が発光素子１３から放出される紫外域の光を反射して外部へ出さず、パッケージ内に戻して封止樹脂１５内の蛍光体１６を励起させる。紫外光はパッケージ内部で反射を繰り返すことになりパッケージ外へ漏洩しない。

ＬＥＤ６０の封止樹脂１５の上面と側面には透明樹脂１８と紫外線反射膜１９と積層して被着してあるので、発光素子１３から放出される紫外域の光のうち紫外線反射膜１９で反射できなかった光があっても、その外側の透明樹脂１８で吸収するからパッケージ外へ漏洩することがない。

ＬＥＤ７０の封止樹脂１５の上面と側面には透明樹脂１８と紫外線反射膜１９とを積層して被着してあるので、発光素子１３から放出される紫外域の光のうち透明樹脂１８で吸収できなかった光があっても、その外側の紫外線反射膜１９で反射するからパッケージ外へ漏洩することがない。

なお、以上説明した各実施の形態には、外光に含まれる紫外線から封止樹脂及び発光素子を保護する作用もある。透明樹脂１８は、ゾルゲル法、スピンコート法又は真空蒸着法によって被着させることができる。ゾルゲル法によれば、材料を溶液の状態から低温で起きるゾル→ゲルの変化に基づいて合成できるので、溶液状態で塗布することができ、熱に弱い有機物材料の特徴である高い光吸収性を生かすことができる。また、対象物が平らな基板であればスピンコート法により溶液状態で塗布して薄膜の樹脂フィルムとして被着させることができる。また、真空蒸着法は非金属でも可能であり、真空中で固体を蒸発させて薄膜として被着させることができる。また、透明樹脂１８はシート状に形成したシートを貼着することによって被着させてもよい。

本発明のＬＥＤは、一般の照明用の他、特に被照明物の退色に注意を要する場所の照明光源として有効である。

本発明の第一の実施の形態である発光ダイオードを示す断面図である。本発明の第二の実施の形態である発光ダイオードを示す断面図である。本発明の第三の実施の形態である発光ダイオードを示す断面図である。本発明の第四の実施の形態である発光ダイオードを示す断面図である。本発明の第五の実施の形態である発光ダイオードを示す断面図である。本発明の第六の実施の形態である発光ダイオードを示す断面図である。本発明の第七の実施の形態である発光ダイオードを示す断面図である。従来の発光ダイオードを示す断面図である。他の従来の発光ダイオードを示す断面図である。他の従来の発光ダイオードを示す断面図である。他の従来の発光ダイオードを示す断面図である。

符号の説明

１３、２３発光素子
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０発光ダイオード
１１、３１基板
１５封止樹脂
１６蛍光体
１７紫外線吸収剤
１８透明樹脂
１９紫外線反射膜
３２ａ反射面

Claims

発光ダイオード素子をパッケージに搭載して蛍光体を含有した透光性樹脂で封止した発光ダイオードにおいて、前記封止樹脂の外周に紫外線吸収剤を含有した透明樹脂が被着してあることを特徴とする発光ダイオード。
前記透明樹脂はゾルゲル法により被着したことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード。
前記透明樹脂はスピンコート法により被着したことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード。
前記透明樹脂は真空蒸着法により被着したことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード。
前記透明樹脂はシート状に形成されており、このシートを貼付することにより被着したことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード。
前記パッケージには前記発光ダイオード素子からの出射光を反射する反射面を有するとともに、この反射面に紫外線吸収剤を含有した透明樹脂が被着してあることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の発光ダイオード。
発光ダイオード素子をパッケージに搭載して蛍光体を含有した透光性樹脂で封止した発光ダイオードにおいて、前記封止樹脂の外周に紫外線反射膜が被着してあることを特徴とする発光ダイオード。
前記紫外線反射膜の上又は下に紫外線吸収剤を含有した透明樹脂が積層して被着してあることを特徴とする請求項７記載の発光ダイオード。
前記紫外線反射膜は真空蒸着により被着したことを特徴とする請求項７又は請求項８記載の発光ダイオード。
前記紫外線反射膜はシート状に形成されており、このシートを貼付することにより被着したことを特徴とする請求項７又は請求項８記載の発光ダイオード。