JP2006319224A - 白色発光ダイオード - Google Patents

Abstract

【課題】 発光効率を維持して良好な白色光を得る。
【解決手段】 基板２上に青色光を発光するＬＥＤ素子１が実装されている。ＬＥＤ素子１の回りをＹＡＧ蛍光体封入樹脂である封止樹脂３が封止している。ＬＥＤ素子１の発光方向に集光用のレンズ４が配設されている。レンズ４の中に光拡散剤５が混合してある。青色発光ＬＥＤ素子１とＹＡＧ蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤ１０は、ＬＥＤ素子１からの青色光とその青色光がＹＡＧ蛍光体を励起することによって得られる黄色光との混色により白色光を得ている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般照明用光源、自動車用ヘッドライトなどに使用する白色発光ダイオードに関する。

近年、青色ＬＥＤ及びＹＡＧ蛍光体の組み合わせにより白色発光ダイオード（以下白色ＬＥＤと略す）が開発され、次世代の省エネルギー型照明用光源として使われるようになっている。図２は従来の白色ＬＥＤを示す断面図である。図２において、５０は白色ＬＥＤを示している。１は青色光を発光するＬＥＤ素子を示しており、２はＬＥＤ素子１が実装されている基板を示している。３はＬＥＤ素子１をＹＡＧ蛍光体封入樹脂で封止している封止部を示している。５４はＬＥＤ素子１の発光方向に配設された集光用のレンズを示している。青色発光ＬＥＤ素子１とＹＡＧ蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤ５０は、ＬＥＤ素子１からの青色光とその青色光がＹＡＧ蛍光体を励起することによって得られる黄色光との混色により白色光を得ている。良好な白色光を得るためには、この二色をムラ無く混合させる必要があり、一般的には蛍光体封入樹脂内にガラス粉末などの透明微粒子から成る光拡散剤を混合することによって対応している（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
実開昭５９−０５０４５５号公報（第３図、第４頁−第７頁） 特開平０６−２９６０４３号公報（図６、段落番号０００８） 特開２００４−２７４０８７号公報（図１、段落番号００２７）

しかし、ＬＥＤ素子前面にレンズを設置して、ある程度指向性を持つ白色光を得ようとすると、照射光中に色の分離（ハロー効果）が発生する。これは青色光とその青色光がＹＡＧ蛍光体を励起することによって得られる黄色光との補色関係により得られた白色光であるために、単色光では１点に像が結んだとしても白色光では波長によりピントの異なった像の重ねあわせとなって、像がぼやけたり縁に色がついたりしてしまうことがあった。これは、ガラスやプラスチックの屈折率が波長に応じて変化（分散）するため、レンズに白色光を入射させると波長により焦点距離が異なってしまうためであり、レンズを通して照射光に指向性を与えると色の分離はより一層顕著に現れる。

上記発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ハロー効果も光の透過率の低下もともに防ぐことのできる白色ＬＥＤを提供することである。

前記課題を解決するための本発明の手段は、複数波長の光の混色より白色光を得ている発光ダイオードと前記発光ダイオードの発光方向に配設された集光用のレンズとから成る白色発光ダイオードにおいて、前記レンズ内に光拡散剤を均等に分散しかつ重量比数％以下に混合することによってハロー効果低減機能を持たせたことを特徴とする。

また、前記レンズをアクロマチック・レンズにしたことを特徴とする。

また、前記レンズと前記封止部とは別々に形成されたものであることを特徴とする。

また、前記複数波長の光には、青色光を発光する発光ダイオード素子の青色光と、この青色光により励起されたＹＡＧ蛍光体からの黄色光とが含まれていることを特徴とする。

本発明によれば、複数波長の混色より白色光を得ている発光ダイオードと前記発光ダイオードの発光方向に配設された集光用のレンズとから成る白色発光ダイオードにおいて、前記レンズ内に光拡散剤を数％以下混合することによってハロー効果低減機能を持たせたので、ハロー効果の低減と光の透過率維持を同時に実現することができて、良好な白色光を得ることができた。白色発光ＬＥＤは光量とともに白色光の質を問われる段階に入っており、本発明の産業的価値は高い。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、本発明の実施の形態である白色ＬＥＤの構成について説明する。図１は本発明の実施の形態である白色ＬＥＤの断面図である。

図１において、１０は複数波長の光の混色より白色光を得ている白色ＬＥＤを示しており、前記複数波長の光には、青色光を発光する発光ダイオード素子の青色光と、この青色光により励起されたＹＡＧ蛍光体からの黄色光とが含まれている。４は集光するための樹脂製のレンズを示しており、封止部３とは別々に形成されたものである。レンズ４をアクロマチックレンズとするとよい。レンズ４は接着剤によって封止部３に接着されるか、あるいは封止樹脂の硬化と同時に封止部３に接着される。５はレンズ４内に均等に分散しており、かつ重量比数％以下混合された光拡散剤を示している。光拡散剤は封止部３の封止樹脂内にも混合されている。レンズ４中の光拡散剤の量がより少ない。その他の構成は従来の白色ＬＥＤ５０と同じなので同じ構成要素には同じ符号と名称とを付与して詳細な説明を省略する。

次に、本発明の実施の形態である白色発光ＬＥＤの作用効果について説明する。封止樹脂内の光拡散剤濃度を上げる代わりにレンズ４内に光拡散剤５を重量比数％以下混合することによって、封止樹脂内の光拡散剤の濃度は低濃度で済む。このために、光の透過率を低下させることがなく、その全般拡散光はパッケージ外に放出されやすくなる。照射光におけるハロー効果を低減する上で光拡散剤を用いるのは有効な方法であるが、その際蛍光体封入樹脂内の光拡散剤濃度を上げるのではなくレンズ内に光拡散剤を追加することによって、光の透過率の低下を抑えつつ、ハロー効果を低減することができる。レンズ４をアクロマチックレンズとすることで、一層ハロー効果を減ずることができる。レンズ４と封止部３とが別々に作られるので光拡散剤の濃度が違ってもそれらを問題なく作れる。

本発明の白色ＬＥＤは一般照明用光源、自動車ヘッドライト光源などとして広く適用されるものである。

本発明の実施の形態である白色ＬＥＤの断面図である。 従来の白色ＬＥＤを示す断面図である。

符号の説明

１ ＬＥＤ素子
２ 基板
３ 封止部
４ レンズ
５ 光拡散剤
１０ 白色ＬＥＤ

Claims (4)

1. 複数波長の光の混色より白色光を得ている発光ダイオードと前記発光ダイオードの発光方向に配設された集光用のレンズとから成る白色発光ダイオードにおいて、前記レンズ内に光拡散剤を均等に分散しかつ重量比数％以下に混合することによってハロー効果低減機能を持たせたことを特徴とする白色発光ダイオード。
2. 前記レンズをアクロマチックレンズにしたことを特徴とする請求項１に記載の白色発光ダイオード。
3. 前記レンズと前記封止部とは別々に形成されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の白色発光ダイオード。
4. 前記複数波長の光には、青色光を発光する発光ダイオード素子の青色光と、この青色光により励起されたＹＡＧ蛍光体からの黄色光とが含まれていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の白色発光ダイオード。
   

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