JP2005317881A - 発光ダイオード - Google Patents

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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
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
(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 (10)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
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