JP2006352030A - Light emitting diode - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶パネル等の表示装置のバックライト光源や、LEDディスプレイなどに用いられる白色光を発光する発光ダイオードに関する。 The present invention relates to a light-emitting diode that emits white light used in a backlight light source of a display device such as a liquid crystal panel or an LED display.
近年、液晶パネル等の表示装置のバックライト光源や、LEDディスプレイなどには白色光を発光する発光ダイオードが用いられており、この発光ダイオードは、白熱電球や蛍光灯などに替わる新しい光源として期待が高まっている。この発光ダイオードは、赤色に発光する赤色系発光ダイオード素子と、緑色に発光する緑色系発光ダイオード素子と、青色に発光する青色系発光ダイオード素子と、これら各発光ダイオード素子を覆う透光性を有するパッケージと、を備えており、各発光ダイオード素子からの赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の各発光色を混色させることにより白色光が発光される。しかしながら、このようにRGBの三原色を利用した発光ダイオードでは、各発光ダイオード素子の駆動電圧や発光出力などが相違するため発光ダイオードの駆動回路が複雑になり、また各発光ダイオード素子の温度特性や配光特性なども相違するため、効率的に白色光を発光することができないという問題がある。 Recently expectations, and a backlight source of a display device such as a liquid crystal panel, the an LED display and light emitting diode is used to emit white light, as the light-emitting diode, the new light source to replace the like white heat bulbs and fluorescent lamps Is growing. The light emitting diode has a red light emitting diode element that emits red light, a green light emitting diode element that emits green light, a blue light emitting diode element that emits blue light, and a light-transmitting property that covers these light emitting diode elements. A white light is emitted by mixing the light emission colors of red (R), green (G) and blue (B) from each light emitting diode element. However, in such light emitting diodes using the three primary colors of RGB, the driving voltage and light emission output of each light emitting diode element are different, so that the driving circuit of the light emitting diode becomes complicated, and the temperature characteristics and distribution of each light emitting diode element are also increased. Since the optical characteristics are also different, there is a problem that white light cannot be emitted efficiently.
そこで近年、上述したような問題を解消すべく、青色系発光ダイオード素子からの発光色をYAG蛍光体により色変換させる方式の発光ダイオードが開発され、利用に供されている(例えば、特許文献1参照)。この発光ダイオードは、青色に発光する青色系発光ダイオード素子と、青色系発光ダイオード素子を覆うYAG蛍光体と、青色系発光ダイオード素子及びYAG蛍光体を覆うパッケージと、を備えており、YAG蛍光体を青色系発光ダイオード素子からの青色光により蛍光発光させ、YAG蛍光体を透過した青色系発光ダイオード素子からの発光色(青色)と、YAG蛍光体からの蛍光色(黄色)とを混色させることにより白色光が発光される。 Therefore, in recent years, in order to solve the above-described problems, a light emitting diode of a type in which a color emitted from a blue light emitting diode element is color-converted by a YAG phosphor has been developed and used (for example, Patent Document 1). reference). The light-emitting diode includes a blue light-emitting diode element that emits blue light, a YAG phosphor that covers the blue light-emitting diode element, and a package that covers the blue light-emitting diode element and the YAG phosphor. Is made to emit fluorescent light with blue light from a blue light emitting diode element, and the emission color (blue) from the blue light emitting diode element that has passed through the YAG phosphor and the fluorescent color (yellow) from the YAG phosphor are mixed. As a result, white light is emitted.
上述した特許文献1に記載の発光ダイオードでは、次のような問題がある。発光ダイオードからの白色光のスペクトルは図9に示すようになり、赤色の可視光の波長領域におけるスペクトルの強度は、他の可視光の波長領域におけるスペクトルの強度よりも低くなっており、自然光のスペクトルと大きく相違している。したがって、例えば、赤色の可視光の波長領域における色を有する照明対象物をこの発光ダイオードにより照明した場合には、その反射光の赤色波長成分は、自然光により照明対象物を照明した場合における反射光の赤色波長成分よりも大幅に低下してしまい、反射光の再現性が低下して高い演色性を得ることができないという問題がある。また、発光ダイオードからの白色光のスペクトルは、青色の可視光の波長領域においてピーク波長が約464nmの急峻なスペクトルを有しており、この波長成分の光はメラトニンを抑制する効果を有しているため、発光ダイオードからの白色光により人体の視神経が刺激され、脳に悪影響が及ぶおそれがある。 The light emitting diode described in Patent Document 1 described above has the following problems. The spectrum of white light from the light emitting diode is as shown in FIG. 9, and the spectrum intensity in the wavelength region of red visible light is lower than the spectrum in other wavelength regions of visible light, It is very different from the spectrum. Therefore, for example, when an illumination object having a color in the wavelength region of red visible light is illuminated by the light emitting diode, the red wavelength component of the reflected light is reflected light when the illumination object is illuminated by natural light. There is a problem that the reproducibility of reflected light is lowered and high color rendering cannot be obtained. The spectrum of white light from the light emitting diode has a steep spectrum with a peak wavelength of about 464 nm in the blue visible light wavelength region, and the light of this wavelength component has the effect of suppressing melatonin. Therefore, the optic nerve of the human body is stimulated by the white light from the light emitting diode, which may adversely affect the brain.
本発明の目的は、赤色波長成分においても高い演色性を得ることができる発光ダイオードを提供することである。 An object of the present invention is to provide a light emitting diode capable of obtaining a high color rendering property even in a red wavelength component.
本発明の請求項1に記載の発光ダイオードでは、青色に発光する青色系発光ダイオード素子と、赤橙色に発光する赤橙色系発光ダイオード素子と、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子を覆うYAG蛍光体と、前記青色系発光ダイオード素子、前記赤橙色系発光ダイオード素子及び前記YAG蛍光体を覆う透光性を有するパッケージと、を備え、
前記赤橙色系発光ダイオード素子からの光のピーク波長は560nm〜650nmであり、前記青色系発光ダイオード素子からの発光色、前記赤橙色系発光ダイオード素子からの発光色及び前記YAG蛍光体からの蛍光色が混色されて白色光として発光されることを特徴とする。
The light-emitting diode according to claim 1 of the present invention is a blue light-emitting diode element that emits blue light, a red-orange light-emitting diode element that emits red-orange light, the blue light-emitting diode element, and the red-orange light-emitting diode. A YAG phosphor covering the element, and a light-transmitting package covering the blue light-emitting diode element, the red-orange light-emitting diode element, and the YAG phosphor,
The peak wavelength of light from the red-orange light emitting diode element is 560 nm to 650 nm, the emission color from the blue light-emitting diode element, the emission color from the red-orange light-emitting diode element, and the fluorescence from the YAG phosphor Colors are mixed and emitted as white light.
また、本発明の請求項2に記載の発光ダイオードでは、前記赤橙色系発光ダイオード素子からの光のピーク波長は、600nm〜620nmであることを特徴とする。
さらに、本発明の請求項3に記載の発光ダイオードでは、青色に発光する青色系発光ダイオード素子と、赤橙色に発光する赤橙色系発光ダイオード素子と、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子を覆うYAG蛍光体と、前記青色系発光ダイオード素子、前記赤橙色系発光ダイオード素子及び前記YAG蛍光体を覆う透光性を有するパッケージと、を備え、
前記YAG蛍光体は窒化ガリウムを含み、前記赤橙色系発光ダイオード素子からの光のうち、赤色波長成分が前記窒化ガリウムによって増大され、前記青色系発光ダイオード素子からの発光色、前記赤橙色系発光ダイオード素子からの発光色及び前記YAG蛍光体からの蛍光色が混色されて白色光として発光されることを特徴とする。
The light emitting diode according to
Furthermore, in the light emitting diode according to claim 3 of the present invention, a blue light emitting diode element emitting blue light, a red orange light emitting diode element emitting red orange light, the blue light emitting diode element and the red orange light emitting diode element. A YAG phosphor covering the light emitting diode element, and a light-transmitting package covering the blue light emitting diode element, the red-orange light emitting diode element and the YAG phosphor,
The YAG phosphor includes gallium nitride, and among the light from the red-orange light emitting diode element, a red wavelength component is increased by the gallium nitride, the emission color from the blue light-emitting diode element, and the red-orange light emission The emission color from the diode element and the fluorescence color from the YAG phosphor are mixed and emitted as white light.
さらにまた、本発明の請求項4に記載の発光ダイオードでは、前記YAG蛍光体は、石英粒子から構成される拡散層により覆われていることを特徴とする。
また、本発明の請求項5に記載の発光ダイオードでは、前記YAG蛍光体は、石英粒子を含んでいることを特徴とする。
Furthermore, in the light emitting diode according to
In the light-emitting diode according to claim 5 of the present invention, the YAG phosphor contains quartz particles.
さらに、本発明の請求項6に記載の発光ダイオードでは、前記YAG蛍光体は、5〜55重量%の石英粒子を含んでいることを特徴とする。
また、本発明の請求項7に記載の発光ダイオードでは、前記YAG蛍光体は、30〜55重量%の石英粒子を含んでいることを特徴とする。
Furthermore, in the light-emitting diode according to
In the light-emitting diode according to claim 7 of the present invention, the YAG phosphor contains 30 to 55% by weight of quartz particles.
さらに、本発明の請求項8に記載の発光ダイオードでは、前記YAG蛍光体は、50〜55重量%の石英粒子を含んでいることを特徴とする。
また、本発明の請求項9に記載の発光ダイオードでは、前記YAG蛍光体は、5〜15重量%の炭酸カルシウムを含んでいることを特徴とする。
Furthermore, in the light-emitting diode according to
In the light emitting diode according to claim 9 of the present invention, the YAG phosphor contains 5 to 15% by weight of calcium carbonate.
さらに、本発明の請求項10に記載の発光ダイオードでは、前記石英粒子は、ニオブ、酸化チタン又は三酸化二鉄のうち少なくとも1つを拡散剤として含んでいることを特徴とする。
Furthermore, the light-emitting diode according to
また、本発明の請求項11に記載の発光ダイオードでは、一対の前記青色系発光ダイオード素子と1個の前記赤橙色系発光ダイオード素子とが三角状に配置されていることを特徴とする。 In the light emitting diode according to claim 11 of the present invention, the pair of blue light emitting diode elements and one reddish orange light emitting diode element are arranged in a triangular shape.
さらに、本発明の請求項12に記載の発光ダイオードでは、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子に関連して、取付部を有するリードフレームが設けられ、前記取付部には相互に接続された3つの円弧状の取付凹部が設けられており、
一対の前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子が、対応する前記取付凹部の底部に取り付けられていることを特徴とする。
Furthermore, in the light emitting diode according to
A pair of the blue light emitting diode element and the reddish orange light emitting diode element is attached to the bottom of the corresponding mounting recess.
また、本発明の請求項13に記載の発光ダイオードでは、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子に関連して、取付部を有するリードフレームが設けられており、前記取付部には前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子が配設され、前記取付部の一部は、前記パッケージより外部に露出していることを特徴とする。 In the light emitting diode according to claim 13 of the present invention, a lead frame having a mounting portion is provided in association with the blue light emitting diode element and the reddish orange light emitting diode element. The blue light-emitting diode element and the red-orange light-emitting diode element are disposed, and a part of the mounting portion is exposed to the outside from the package.
さらに、本発明の請求項14に記載の発光ダイオードでは、青色に発光する青色系発光ダイオード素子と、赤橙色に発光する赤橙色系発光ダイオード素子と、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子を覆うYAG蛍光体と、前記青色系発光ダイオード素子、前記赤橙色系発光ダイオード素子及び前記YAG蛍光体を覆う透光性を有するパッケージと、を備え、
前記パッケージには、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子からの光を反射する凹面状反射面を有する反射用凹部が設けられており、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子は前記反射用凹部の開口部に設けられ、前記凹面状反射面は、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子の照射側に配設され、前記凹面状反射面と前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子との間には透光性樹脂層が設けられ、前記反射用凹部の前記開口部はYAG蛍光体により覆われており、
前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子からの光は前記透光性樹脂層を通して前記凹面状反射面で反射され、この反射光は前記透光性樹脂層及び前記YAG蛍光体を通して外部に照射されることを特徴とする。
Furthermore, in the light emitting diode according to claim 14 of the present invention, a blue light emitting diode element that emits blue light, a red orange light emitting diode element that emits red orange light, the blue light emitting diode element, and the red orange light emitting diode element. A YAG phosphor covering the light emitting diode element, and a light-transmitting package covering the blue light emitting diode element, the red-orange light emitting diode element and the YAG phosphor,
The package is provided with a reflective recess having a concave reflecting surface that reflects light from the blue light emitting diode element and the red-orange light emitting diode element, and the blue light emitting diode element and the red-orange color element. The system light emitting diode element is provided in the opening of the reflective recess, and the concave reflection surface is disposed on the irradiation side of the blue light emitting diode element and the reddish orange light emitting diode element, and the concave reflection surface And a blue light emitting diode element and a reddish orange light emitting diode element, a translucent resin layer is provided, and the opening of the reflective recess is covered with a YAG phosphor,
Light from the blue light emitting diode element and the red-orange light emitting diode element is reflected by the concave reflecting surface through the translucent resin layer, and the reflected light passes through the translucent resin layer and the YAG phosphor. It is characterized by being irradiated externally.
さらにまた、本発明の請求項15に記載の発光ダイオードは、青色に発光する青色系発光ダイオード素子と、赤橙色に発光する赤橙色系発光ダイオード素子と、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子を覆うYAG蛍光体と、前記青色系発光ダイオード素子、前記赤橙色系発光ダイオード素子及び前記YAG蛍光体を覆う透光性を有するパッケージと、を備え、
前記パッケージには、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子からの光を反射する凹面状反射面を有する反射用凹部が設けられており、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子は前記反射用凹部の開口部に設けられ、前記凹面状反射面は、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子の照射側に配設され、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子の照射側は前記YAG蛍光体により覆われ、前記凹面状反射面と前記YAG蛍光体との間には第1透光性樹脂層が設けられ、前記反射用凹部の前記開口部には第2透光性樹脂層が設けられており、
前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子からの光は前記YAG蛍光体及び前記透光性樹脂層を通して前記凹面状反射面で反射され、この反射光は前記第1透光性樹脂層及び前記第2透光性樹脂層を通して外部に照射されることを特徴とする。
Furthermore, the light-emitting diode according to claim 15 of the present invention is a blue light-emitting diode element that emits blue light, a red-orange light-emitting diode element that emits red-orange light, the blue light-emitting diode element, and the red-orange light-emitting diode element. A YAG phosphor covering the light emitting diode element, and a light-transmitting package covering the blue light emitting diode element, the red-orange light emitting diode element and the YAG phosphor,
The package is provided with a reflective recess having a concave reflecting surface that reflects light from the blue light emitting diode element and the red-orange light emitting diode element, and the blue light emitting diode element and the red-orange color element. A light emitting diode element is provided at an opening of the reflecting recess, and the concave reflecting surface is disposed on an irradiation side of the blue light emitting diode element and the reddish orange light emitting diode element; The irradiation side of the element and the red-orange light emitting diode element is covered with the YAG phosphor, and a first translucent resin layer is provided between the concave reflecting surface and the YAG phosphor, A second translucent resin layer is provided in the opening of the recess,
Light from the blue light emitting diode element and the red-orange light emitting diode element is reflected by the concave reflecting surface through the YAG phosphor and the translucent resin layer, and this reflected light is reflected by the first translucent resin. It is characterized in that the outside is irradiated through the layer and the second translucent resin layer.
本発明の請求項1に記載の発光ダイオードによれば、青色系発光ダイオード素子からの発光色、赤橙色系発光ダイオード素子からの発光色及びYAG蛍光体からの蛍光色が混色されて白色光として発光されるので、発光ダイオードからの白色光のスペクトルのうち、赤色の可視光の波長領域におけるスペクトルの強度を高めることができ、これにより発光ダイオードからの白色光のスペクトルを自然光のスペクトルに近付けることができ、高い演色性を得ることが可能となる。また、赤橙色系発光ダイオード素子からの光のピーク波長は560nm〜650nmに構成されており、これによって、発光ダイオードからの白色光のスペクトルのうち赤色の可視光の波長領域におけるスペクトルの強度をより高めることができ、より高い演色性を得ることが可能となる。さらに、赤橙色系発光ダイオード素子のピーク波長を560nm〜650nmに構成することにより、ピーク波長が約464nmのスペクトルを有する白色光のメラトニン抑制作用を低減させることができ、発光ダイオードからの白色光が人体の視神経を刺激して、脳に悪影響を及ぼすという問題を解消することが可能となる。 According to the light emitting diode of claim 1 of the present invention, the light emission color from the blue light emitting diode element, the light emission color from the red-orange light emitting diode element, and the fluorescent color from the YAG phosphor are mixed to produce white light. Since it emits light, it is possible to increase the intensity of the spectrum in the wavelength region of red visible light among the white light spectrum from the light emitting diode, thereby bringing the spectrum of white light from the light emitting diode closer to the spectrum of natural light. And high color rendering properties can be obtained. Further, the peak wavelength of light from the red-orange light emitting diode element is configured to be 560 nm to 650 nm, and thereby, the spectral intensity in the wavelength region of red visible light in the white light spectrum from the light emitting diode is further increased. Therefore, higher color rendering properties can be obtained. Furthermore, by configuring the peak wavelength of the red-orange light emitting diode element to be 560 nm to 650 nm, the melatonin suppressing action of white light having a spectrum with a peak wavelength of about 464 nm can be reduced, and white light from the light emitting diode can be reduced. It is possible to solve the problem of stimulating the human optic nerve and adversely affecting the brain.
また、本発明の請求項2に記載の発光ダイオードによれば、赤橙色系発光ダイオード素子からの光のピーク波長は600nm〜620nmに構成されているので、発光ダイオードからの白色光のスペクトルのうち赤色の可視光の波長領域におけるスペクトルの強度をより高めることができ、より高い演色性を得ることが可能となる。また、ピーク波長が約464nmのスペクトルを有する白色光のメラトニン抑制作用を低減させることができ、発光ダイオードからの白色光が人体の視神経を刺激して、脳に悪影響を及ぼすという問題を解消することが可能となる。
According to the light emitting diode of
さらに、本発明の請求項3に記載の発光ダイオードによれば、青色系発光ダイオード素子からの発光色、赤橙色系発光ダイオード素子からの発光色及びYAG蛍光体からの蛍光色が混色されて白色光として発光されるので、発光ダイオードからの白色光のスペクトルのうち、赤色の可視光の波長領域におけるスペクトルの強度を高めることができ、これにより発光ダイオードからの白色光のスペクトルを自然光のスペクトルに近付けることができ、高い演色性を得ることができる。また、YAG蛍光体は窒化ガリウムを含んでいるので、赤橙色系発光ダイオード素子からの光のうち赤色波長成分が窒化ガリウムによって増大され、これにより発光ダイオードからの白色光のスペクトルのうち、赤色の可視光の波長領域におけるスペクトルの強度をより高めることができ、より高い演色性を得ることが可能となる。 Further, according to the light emitting diode of claim 3 of the present invention, the light emission color from the blue light emitting diode element, the light emission color from the red-orange light emitting diode element, and the fluorescent color from the YAG phosphor are mixed to produce a white color. Since it is emitted as light, it is possible to increase the intensity of the spectrum in the wavelength region of red visible light from the spectrum of white light from the light emitting diode, thereby changing the spectrum of white light from the light emitting diode to the spectrum of natural light. It can be close and high color rendering can be obtained. Further, since the YAG phosphor contains gallium nitride, the red wavelength component of the light from the red-orange light emitting diode element is increased by the gallium nitride, and thus the red light component of the white light spectrum from the light emitting diode is red. The intensity of the spectrum in the visible light wavelength region can be further increased, and higher color rendering properties can be obtained.
また、本発明の請求項4に記載の発光ダイオードによれば、YAG蛍光体は、石英粒子から構成される拡散層により覆われているので、各発光ダイオード素子からの発光色及びYAG蛍光体からの蛍光色をこの拡散層によってムラなく均一に混色させることが可能となる。また、この多数の石英粒子の作用によって、発光ダイオードからの白色光のスペクトルのうち青色の可視光の波長領域におけるスペクトルの強度を抑制することができ、これによって、発光ダイオードからの白色光を自然光のスペクトルにより近付けることができる。
According to the light emitting diode of
さらに、本発明の請求項5に記載の発光ダイオードによれば、YAG蛍光体は石英粒子を含んでいるので、各発光ダイオード素子からの発光色及びYAG蛍光体からの蛍光色をこの石英粒子によってムラなく均一に混色させることが可能となる。また、YAG蛍光体に石英粒子を混入することによって、YAG蛍光体の耐熱性を向上させることができるので、各発光ダイオード素子からの熱によってYAG蛍光体が変質又は劣化するなどの問題を解消することが可能となる。また、この石英粒子の作用によって、発光ダイオードからの白色光のスペクトルのうち青色の可視光の波長領域におけるスペクトルの強度を抑制することができ、これによって、発光ダイオードからの白色光を自然光のスペクトルにより近付けることができる。さらに、YAG蛍光体に石英粒子を混入することによって、白色光の発光面積が増大し、これにより白色光の発光効率を向上させることが可能となる。 Furthermore, according to the light-emitting diode of claim 5 of the present invention, since the YAG phosphor contains quartz particles, the emission color from each light-emitting diode element and the fluorescence color from the YAG phosphor are caused by the quartz particles. It is possible to uniformly mix colors without unevenness. Moreover, since the heat resistance of the YAG phosphor can be improved by mixing the quartz particles in the YAG phosphor, problems such as deterioration or deterioration of the YAG phosphor due to heat from each light emitting diode element are solved. It becomes possible. In addition, the action of the quartz particles can suppress the intensity of the spectrum in the wavelength region of blue visible light among the white light spectrum from the light emitting diode, and thereby the white light from the light emitting diode can be reduced to the natural light spectrum. Can be closer. Furthermore, by mixing quartz particles in the YAG phosphor, the light emission area of white light is increased, and thereby the light emission efficiency of white light can be improved.
また、本発明の請求項6に記載の発光ダイオードによれば、YAG蛍光体は、5〜55重量%の石英粒子を含んでいるので、各発光ダイオード素子からの発光色及びYAG蛍光体からの蛍光色をこの石英粒子によってムラなく均一に混色させることができるとともに、一般的に高価であるYAG蛍光体の相対重量を低減することができる。したがって、高い演色性を得ることができるとともに、製造コストを低減することができる発光ダイオードの提供が可能となる。
According to the light emitting diode of
さらに、本発明の請求項7に記載の発光ダイオードによれば、YAG蛍光体は、30〜55重量%の石英粒子を含んでいるので、各発光ダイオード素子からの発光色及びYAG蛍光体からの蛍光色をこの石英粒子によってムラなく均一に混色することができるとともに、一般的に高価であるYAG蛍光体の相対重量を好適に低減することができる。したがって、高い演色性を得ることができるとともに、製造コストを好適に低減することができる発光ダイオードの提供が可能となる。 Furthermore, according to the light-emitting diode according to claim 7 of the present invention, since the YAG phosphor contains 30 to 55% by weight of quartz particles, the emission color from each light-emitting diode element and the YAG phosphor The fluorescent color can be uniformly mixed with the quartz particles without unevenness, and the relative weight of the generally expensive YAG phosphor can be suitably reduced. Therefore, it is possible to provide a light-emitting diode that can obtain high color rendering properties and can suitably reduce the manufacturing cost.
また、本発明の請求項8に記載の発光ダイオードによれば、YAG蛍光体は、50〜55重量%の石英粒子を含んでいるので、各発光ダイオード素子からの発光色及びYAG蛍光体からの蛍光色をこの石英粒子によってムラなく均一に混色することができるとともに、一般的に高価であるYAG蛍光体の相対重量を最適に低減することができる。したがって、高い演色性を得ることができるとともに、製造コストを最適に低減することができる発光ダイオードの提供が可能となる。
According to the light emitting diode of
さらに、本発明の請求項9に記載の発光ダイオードによれば、YAG蛍光体は、5〜15重量%の炭酸カルシウムを含んでいるので、この炭酸カルシウムの作用により、各発光ダイオード素子からの発光色及びYAG蛍光体からの蛍光色を混色して得られる白色光の色温度のうち、白色の色温度成分(約5200K程度)を高めることが可能となる。 Furthermore, according to the light emitting diode of claim 9 of the present invention, since the YAG phosphor contains 5 to 15% by weight of calcium carbonate, the light emission from each light emitting diode element by the action of the calcium carbonate. Among the color temperatures of white light obtained by mixing colors and fluorescent colors from the YAG phosphor, the white color temperature component (about 5200 K) can be increased.
また、本発明の請求項10に記載の発光ダイオードによれば、石英粒子は、ニオブ、酸化チタン又は三酸化二鉄のうち少なくとも1つを拡散剤として含んでいるので、各発光ダイオード素子からの発光色及びYAG蛍光体からの蛍光色を効率よく拡散させることができ、混色性をより高めることが可能となる。
According to the light emitting diode of
さらに、本発明の請求項11に記載の発光ダイオードによれば、一対の青色発光ダイオード素子と1個の赤橙色系発光ダイオード素子とが三角状に配置されているので、各発光ダイオード素子の離間距離を小さくすることができ、これにより各発光ダイオード素子からの発光色及びYAG蛍光体からの蛍光色の混色性を高めることが可能となる。 Furthermore, according to the light emitting diode of claim 11 of the present invention, since the pair of blue light emitting diode elements and one red-orange type light emitting diode element are arranged in a triangular shape, the light emitting diode elements are separated from each other. The distance can be reduced, which makes it possible to improve the color mixing property of the emission color from each light emitting diode element and the fluorescence color from the YAG phosphor.
また、本発明の請求項12に記載の発光ダイオードによれば、リードフレームの取付部には、相互に接続された3つの円弧状の取付凹部が設けられており、各発光ダイオード素子は対応する取付凹部の底部にそれぞれ取り付けられているので、この取付凹部にYAG蛍光体を配設することによって、各発光ダイオード素子からの立体角状に拡がった配光をYAG蛍光体によりカバーすることができ、これにより各発光ダイオード素子からの発光色及びYAG蛍光体からの蛍光色の混色性を高めることが可能となる。
According to the light emitting diode of
さらに、本発明の請求項13に記載の発光ダイオードによれば、リードフレームの取付部には青色系発光ダイオード素子及び赤橙色系発光ダイオード素子が配設され、また取付部の一部は、パッケージより外部に露出しているので、この取付部に伝達された各発光ダイオード素子からの熱を外部の空気流によって効率よく放熱させることができ、各発光ダイオード素子を効率よく発光させることが可能となる。また、このように各発光ダイオード素子からの熱を効率よく放熱させることができることから、発光ダイオードからの発光出力を高めるために各発光ダイオード素子に大電流を供給することも可能となる。 Furthermore, according to the light emitting diode of claim 13 of the present invention, a blue light emitting diode element and a reddish orange light emitting diode element are disposed on the mounting portion of the lead frame, and a part of the mounting portion is a package. Since it is exposed to the outside more, the heat from each light emitting diode element transmitted to this mounting portion can be efficiently dissipated by the external air flow, and each light emitting diode element can be efficiently emitted. Become. In addition, since heat from each light emitting diode element can be efficiently radiated as described above, a large current can be supplied to each light emitting diode element in order to increase the light emission output from the light emitting diode.
また、本発明の請求項14に記載の発光ダイオードによれば、青色系発光ダイオード素子及び赤橙色系発光ダイオード素子からの光は透光性樹脂層を通して凹面状反射面で反射され、この反射光は透光性樹脂層及びYAG蛍光体を通して外部に照射されるので、各発光ダイオード素子からの光を効率よく照明に寄与させることができ、発光ダイオードの発光効率を高めることが可能となる。 According to the light emitting diode of claim 14 of the present invention, the light from the blue light emitting diode element and the reddish orange light emitting diode element is reflected by the concave reflecting surface through the translucent resin layer. Is irradiated to the outside through the translucent resin layer and the YAG phosphor, so that the light from each light-emitting diode element can contribute to illumination efficiently, and the light-emitting efficiency of the light-emitting diode can be increased.
さらにまた、本発明の請求項15に記載の発光ダイオードによれば、青色系発光ダイオード素子及び赤橙色系発光ダイオード素子からの光はYAG蛍光体及び第1透光性樹脂層を通して凹面状反射面で反射され、この反射光は第1透光性樹脂層及び第2透光性樹脂層を通して外部に照射されるので、上述したと同様に発光ダイオードの発光効率を高めることができる。 Furthermore, according to the light emitting diode of claim 15 of the present invention, the light from the blue light emitting diode element and the reddish orange light emitting diode element passes through the YAG phosphor and the first translucent resin layer to form a concave reflecting surface. Since the reflected light is irradiated to the outside through the first light-transmitting resin layer and the second light-transmitting resin layer, the light-emitting efficiency of the light-emitting diode can be increased as described above.
以下、添付図面を参照して、本発明に従う発光ダイオードの各種実施形態について説明する。
第1の実施形態
まず、図1〜図4を参照して、第1の実施形態の発光ダイオードについて説明する。図1は、本発明の第1の実施形態による発光ダイオードの概略断面図であり、図2は、図1の発光ダイオードのA−A’線による断面図であり、図3は、図1の各発光ダイオード素子からの光のスペクトルを示す図であり、図4は、図1の発光ダイオードからの白色光のスペクトルを示す図である。
Hereinafter, various embodiments of a light emitting diode according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First Embodiment First, a light-emitting diode according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 is a schematic cross-sectional view of a light-emitting diode according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the light-emitting diode of FIG. 1 along the line AA ′, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a spectrum of light from each light emitting diode element, and FIG. 4 is a diagram showing a spectrum of white light from the light emitting diode of FIG.
図1及び図2を参照して、図示の発光ダイオード2は、青色の可視光(以下、「青色光」という)を発光する青色系発光ダイオード素子4と、赤橙色(赤色及び橙色を含む)の可視光(以下、「赤橙色光」という)を発光する赤橙色系発光ダイオード素子6と、青色系発光ダイオード素子4及び赤橙色系発光ダイオード素子6が取り付けられるリードフレーム8と、青色系発光ダイオード素子4及び赤橙色系発光ダイオード素子6を覆うYAG蛍光体10と、青色系発光ダイオード素子4、赤橙色系発光ダイオード素子6及びYAG蛍光体10を覆うパッケージ12と、を備えている。以下、これら各構成要素について説明する。
Referring to FIGS. 1 and 2, the illustrated
青色系発光ダイオード素子4は、チップ状に構成され、例えばピーク波長が約464nmである青色光を発光する。この青色系発光ダイオード素子4としては、ピーク波長が430nm〜480nmのものを用いるのが好ましい。赤橙色系発光ダイオード素子6は、チップ状に構成され、例えばピーク波長が約600nmである赤橙色光を発光する。この赤橙色系発光ダイオード素子6としては、ピーク波長が560nm〜650nmのものを用いるのが好ましく、またピーク波長が600nm〜620nmのものを用いるのがより好ましい。これら各発光ダイオード素子4,6の底部にはそれぞれ一対の電極(図示せず)が設けられており、この一対の電極に所定の電力が供給されることにより、各発光ダイオード素子4,6が発光される。本実施形態では、青色系発光ダイオード素子4は2個設けられ、また赤橙色系発光ダイオード素子6は1個設けられている。
The blue light emitting
リードフレーム8は、第1〜第4リードフレーム14a〜14dから構成されており、第1〜第3リードフレーム14a〜14cはそれぞれ、所定方向に延びるリード部16a〜16cと、リード部16a〜16cの一端部(図1において上側の端部)に設けられた接続部18a〜18cと、を備えている。第4リードフレーム14dは、プレート状の取付部20と、この取付部20の一側部の一端部より略垂直に延びるリード部16dと、を備えており、取付部20の一側部の他端部には第3リードフレーム14cの接続部18cが配設され、また取付部20の他側部の両端部にはそれぞれ第1及び第2リードフレーム14a,14bの接続部18a,18bが配設され、これによって、各リード部16a〜16dは、取付部20の四隅よりそれぞれ下方に延びて配設される。取付部20の中央部には、カップ状に下方(図1において下方)に突出された3つの取付凹部22が設けられており、これら取付凹部22の凹側における底部24には、一対(すなわち2個)の青色系発光ダイオード素子4及び1個の赤橙色系発光ダイオード素子6が取り付けられている。一対の青色系発光ダイオード素子4及び赤橙色系発光ダイオード素子6は、所定の間隔を置いて三角状に配設され(図2参照)、対応する取付凹部22の底部24にそれぞれ取り付けられている。各取付凹部22は円弧状に構成され、取付凹部22全体は、各取付凹部22の隣接する端部が相互に接続されることにより正三角形状に配設された3つの円弧状に構成されており、各発光ダイオード素子4,6は、これら3つの円弧状の取付凹部22によりそれぞれ規定される円の各中央部にそれぞれ配置されている。各発光ダイオード素子4,6をこのように配置することによって、後述するように、各発光ダイオード素子4,6の立体角状に拡がった配光の大部分をYAG蛍光体10(後述する)によりカバーすることができ、各発光ダイオード素子4,6からの発光色及びYAG蛍光体10からの蛍光色の混色性を高めることが可能となる。なお、これら各発光ダイオード素子4,6は、相互に近接させて配置することが好ましい。
The
取付凹部22の凹側における底部24には、第4リードフレーム14dのリード部16dとそれぞれ電気的に接続された共通電極パターン(図示せず)が設けられており、各発光ダイオード素子4,6の一方の電極は、Agペースト(図示せず)を介してこの共通電極パターンにそれぞれ電気的に接続されている。また、青色系発光ダイオード素子4の他方の電極は、ボンディングワイヤ26を介して第1及び第3リードフレーム14a,14cの接続部18a,18cにそれぞれ電気的に接続され、また赤橙色系発光ダイオード素子6の他方の電極は、ボンディングワイヤ28を介して第2リードフレーム14bの接続部18bに電気的に接続されている。
A common electrode pattern (not shown) electrically connected to the
YAG蛍光体10(イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体)は、例えば、(Y,Gd)3Al5O12、Y3Al5O12又はY3(Al,Ga)5O12などから構成されており、青色系発光ダイオード素子4からの青色光を約555nmのピーク波長を有する黄色系の可視光(以下、「蛍光」という)に変換することにより蛍光発光される。このYAG蛍光体10は、第4リードフレーム14dの取付部20の取付凹部22内に充填されて各発光ダイオード素子4,6を覆っており、またその上端部には、多数の石英粒子30から構成される拡散層32(後述する)が設けられている。なお、図2では、この拡散層32の図示を省略してある。
The YAG phosphor 10 (yttrium / aluminum / garnet phosphor) is made of, for example, (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 , Y 3 Al 5 O 12, Y 3 (Al, Ga) 5 O 12, or the like. The blue light emitted from the blue light emitting
パッケージ12は、例えばエポキシ樹脂などの透光性を有する樹脂から構成され、矩形状のベース部34と、このベース部34(図1において上側の端部)より延びる砲弾状の発光部36と、を備えている。ベース部34は、各発光ダイオード素子4,6、YAG蛍光体10及び第4リードフレーム14dの取付部20をそれぞれ覆っており、第1〜第4リードフレーム14a〜14dの各リード部16a〜16dは、ベース部34の他端部よりそれぞれ外部に突出されている。発光部36は各発光ダイオード素子4,6の照射側に配設され、発光部36の先端部には、白色光(後述する)を集光するためのレンズ部38が設けられている。
The
次に、図1〜図4を参照して、第1の実施形態の発光ダイオード2による発光について説明する。発光ダイオード2の第1〜第4リードフレーム14a〜14dの各リード部16a〜16dは、例えば回路基板(図示せず)に設けられた配線パターン(図示せず)などに半田付けなどにより電気的に接続され、これにより、所定の正電圧が配線パターンを介して第1〜第3リードフレーム14a〜14cの各リード部16a〜16cにそれぞれ印加され、また所定の負電圧が配線パターンを介して第4リードフレーム14dのリード部16dに印加される。第1〜第3リードフレーム14a〜14cの各リード部16a〜16cに印加された所定の正電圧は、ボンディングワイヤ26,28を介して各発光ダイオード素子4,6の他方の電極に印加され、また第4リードフレーム14dのリード部16dに印加された所定の負電圧は、Agペーストを介して各発光ダイオード素子4,6の一方の電極に印加され、これにより、青色系発光ダイオード素子4は、例えばピーク波長が約464nmである青色光を発光し、また赤橙色系発光ダイオード素子6は、例えばピーク波長が約600nmである赤橙色光を発光する。青色系発光ダイオード素子4からの青色光の一部は、YAG蛍光体10に吸収されて励起され、これによりYAG蛍光体10が蛍光発光され、例えばピーク波長が約555nmである蛍光がYAG蛍光体10より発光される。
Next, with reference to FIGS. 1-4, light emission by the
青色系発光ダイオード素子4からの青色光、赤橙色系発光ダイオード素子6からの赤橙色光及びYAG蛍光体10からの蛍光はそれぞれYAG蛍光体10及び拡散層32を透過し、青色系発光ダイオード素子4からの発光色(青色)、赤橙色系発光ダイオード素子6からの発光色(赤橙色)及びYAG蛍光体10からの蛍光色(黄色)がYAG蛍光体10内及び拡散層32内において混色される。特に、各発光ダイオード4,6からの青色光、赤橙色光及びYAG蛍光体10からの蛍光は、拡散層32を透過する際に拡散層32内の多数の石英粒子30により散乱されるので、各発光色及び蛍光色をムラなく均一に混色することができる。このように各発光色及び蛍光色が混色されることによって自然な白色光が発光され、この発光された白色光はパッケージ12の発光部36内を透過し、さらにレンズ部38により集光されることにより光軸を中心に立体角状に拡がった配光を形成する。なお、上述したように、各発光ダイオード素子4,6は三角状に相互に近接して配設されており、また取付凹部22が上述したような形状に構成されることにより各発光ダイオード素子4,6からの立体角状に拡がった配光の大部分はYAG蛍光体10によりカバーされるので、各発光ダイオード素子4,6からの発光色及びYAG蛍光体10からの蛍光色の混色性を高めることができる。
Blue light from the blue light-emitting
図3及び図4を参照して、本実施形態の発光ダイオード2より発光される白色光のスペクトルについて説明する。発光ダイオード2より発光される白色光のスペクトルSは、青色系発光ダイオード素子4のみを発光させた場合のスペクトルSbと、赤橙色系発光ダイオード素子6のみを発光させた場合のスペクトルSrとが合成されたスペクトルとなる。まず、スペクトルSbについて説明すると、第1及び第3リードフレーム14a,14cのみに所定の正電圧を印加するとともに第4リードフレーム14dに所定の負電圧を印加して、青色系発光ダイオード素子4のみを発光させた場合において、スペクトルSbは、例えば約464nmのピーク波長を有する急峻なスペクトルと、例えば約555nmのピーク波長を有するなだらかなスペクトルとが合成されて繋がったスペクトルとなる。次に、スペクトルSrについて説明すると、第2リードフレーム14bのみに所定の正電圧を印加するとともに第4リードフレーム14dに所定の負電圧を印加して、赤橙色系発光ダイオード素子6のみを発光させた場合において、スペクトルSrは、例えば約600nmのピーク波長を有する急峻なスペクトルとなる。
With reference to FIG.3 and FIG.4, the spectrum of the white light light-emitted from the
発光ダイオード2からの白色光のスペクトルSは、青色系発光ダイオード素子4及び赤橙色系発光ダイオード素子6をともに発光させた場合において、上述したスペクトルSbとスペクトルSrとが合成されたスペクトルとなり、具体的には、青色の可視光の波長領域におけるピーク波長が例えば約464nmのスペクトルと、緑色の可視光の波長領域におけるピーク波長が例えば約555nmのスペクトルと、赤色の可視光の波長領域におけるピーク波長が例えば約600nmのスペクトルとが繋がった形状となる。したがって、従来の発光ダイオードと比して赤色の可視光の波長領域におけるスペクトルの強度が増大され(図4及び図8参照)、発光ダイオード2からの白色光のスペクトルを自然光のスペクトルに近付けることができ、これによって自然光と同等程度の高い演色性を得ることが可能となる。例えば、赤色の可視光の波長領域における色を有する照明対象物(図示せず)を本実施形態による発光ダイオード2により照明した場合において、その反射光の赤色波長成分は、自然光により照明対象物を照明した場合とほぼ同じ強度となり、反射光の再現性が向上して高い演色性を得ることができる。
The spectrum S of white light from the
また、拡散層32に混入された多数の石英粒子30の作用によって、スペクトルSの青色の可視光の波長領域におけるスペクトル(例えばピーク波長約464nm)の強度を抑制することができ(図4及び図8参照)、これによって、発光ダイオード2からの白色光を自然光のスペクトルにより近付けることができる。さらに、赤橙色系発光ダイオード素子6からのピーク波長が例えば約600nmである赤橙色光の作用によって、発光ダイオード2からの白色光の有するメラトニン抑制作用を低減することができ、発光ダイオード2からの白色光が視神経を刺激して、脳に悪影響を及ぼすのを防止することができる。
Further, the action of a large number of
なお、本実施形態では、ピーク波長が約600nmの赤橙色系発光ダイオード素子6を用いたが、これに限られず、ピーク波長が560nm〜650nmの赤橙色系発光ダイオード素子6を用いることにより、上述したのと同様の作用効果を達成することが可能である。
In the present embodiment, the red-orange light emitting
第2の実施形態
次に、図5を参照して、第2の実施形態の発光ダイオードについて説明する。図5は、本発明の第2の実施形態による発光ダイオードを示す概略断面図である。なお、以下の実施形態において、第1の実施形態と実質上同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
Second Embodiment Next, a light emitting diode according to a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting diode according to a second embodiment of the present invention. Note that in the following embodiments, substantially the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
第2の実施形態の発光ダイオード2Aでは、YAG蛍光体10Aは多数の石英粒子30を含んでおり、これにより上述した実施形態と同様に、各発光ダイオード素子4,6からの光及びYAG蛍光体10Aからの蛍光がこの多数の石英粒子30によって散乱されることにより、各発光ダイオード素子4,6からの発光色及びYAG蛍光体10Aからの蛍光色がムラなく均一に混色される。また、このようにYAG蛍光体10Aに多数の石英粒子30を混入することによって、YAG蛍光体10Aの耐熱性を向上させることができ、YAG蛍光体10Aが、各発光ダイオード素子4,6からの熱によって変質又は劣化してしまうのを防止することができ、発光ダイオード2Aを長期間高い品質でもって使用することができる。この石英粒子30は、光を透過及び拡散させる性質を有しており、かかる性質によって、各発光ダイオード素子4,6からの発光色及びYAG蛍光体10Aからの蛍光色を混色して得られる白色光の発光面積を増大させることができ、白色光の発光効率を向上させることが可能となる。このような石英粒子30は、その粒径が0.5μm〜150μmのものを用いることができ、このような粒径のものを用いることによって、各発光ダイオード素子4,6からの光及びYAG蛍光体10Aからの発光を所要の通りに散乱させることができる。
In the
YAG蛍光体10Aは、5〜55重量%の多数の石英粒子30を含むのが好ましく、このような構成比率とすることにより、各発光ダイオード素子4,6からの発光色及びYAG蛍光体10Aからの蛍光色を均一に混色することができるとともに、一般的に高価であるYAG蛍光体10Aの相対重量を低減させて発光ダイオード2Aの製造コストを低減させることが可能となる。YAG蛍光体10Aは、30〜55重量%の多数の石英粒子30を含むのがより好ましく、特に、50〜55重量%の多数の石英粒子30を含むのが最も好ましい。このようにYAG蛍光体10Aに多数の石英粒子30を混入させることによって、上述した如く、YAG蛍光体単体の特性とは異なる特性を示すようになり、その結果、非YAG蛍光体(YAG蛍光体単体に異物質を5重量%以上混入したものをいう)として機能するようになる。石英粒子30の混入比率が多くなる程、非YAG蛍光体としての特性を顕著に示すようになる。なお、石英粒子30は、ニオブ(Nb)、酸化チタン(TiO)又は三酸化二鉄(Fe2O3)(図示せず)のうち少なくとも1つを拡散剤として含んでいることが好ましく、石英粒子30にこのような拡散剤を混入させることにより、各発光ダイオード素子4,6からの発光色及びYAG蛍光体10Aからの蛍光色を効率よく拡散させることができ、混色性をより高めることが可能となる。
The
また、第2の実施形態の発光ダイオード2Aでは、YAG蛍光体10Aは、多数の窒化ガリウム粒子40を含んでおり、これにより、赤橙色系発光ダイオード素子6からの赤橙色光のうち、赤色波長成分が窒化ガリウム粒子40によって増大され、これにより発光ダイオード2Aからの白色光のスペクトルのうち赤色の可視光の波長領域におけるスペクトルの強度を増大させることができる。この窒化ガリウム粒子40の粒径は0.5μm〜150μmであるのが好ましく、また5重量%〜25重量%程度混入させるのが好ましい。
Further, in the
さらに、第2の実施形態の発光ダイオード2Aでは、YAG蛍光体10Aは、炭酸カルシウム41を含んでおり、これにより、各発光ダイオード素子4,6からの発光色及びYAG蛍光体10Aからの蛍光色を混色して得られる白色光の色温度のうち、白色の色温度成分(約5200K程度)を高めることができる。この炭酸カルシウム41は、5重量%〜15重量%程度混入させるのが好ましい。
Furthermore, in the
第4リードフレーム14dの取付部20Aに設けた取付凹部22Aの底部24Aの厚さ(肉厚)は、上述した第1の実施形態の取付凹部22の底部24の厚さよりも厚く構成されており、各発光ダイオード素子4,6が配設された取付凹部22Aの底部24Aの片面(図5において上側の面)はパッケージ12の内部に配設され、またその他面は、パッケージ12の外部に露出されている。このように取付凹部22Aの底部24Aの一部をパッケージ12の外部に露出させることにより、取付凹部22Aに伝達された各発光ダイオード素子4,6からの熱を外部に効率よく放熱させることができ、露出される外部に空気流を流すことによって一層効率よく放熱させることができ、その結果、各発光ダイオード素子4,6を効率よく発光させることが可能となる。また、このように各発光ダイオード素子4,6からの熱を効率よく放熱させることができることから、発光ダイオード2Aの発光出力を高めるために各発光ダイオード素子4,6に例えば約200mA程度の大電流を供給することも可能となる。
The thickness (wall thickness) of the bottom 24A of the mounting
本実施形態の発光ダイオード2Aの発光について説明すると、青色系発光ダイオード素子4からの青色光、赤橙色系発光ダイオード素子6からの赤橙色光及びYAG蛍光体10Aからの蛍光はそれぞれYAG蛍光体10Aを透過する際に多数の石英粒子30により散乱され、これにより各発光ダイオード素子4,6からの発光色及びYAG蛍光体10Aからの蛍光色がムラなく均一に混色されて白色光が発光される。また、赤橙色系発光ダイオード素子6からの赤橙色光のうち赤色波長成分は、YAG蛍光体10A内の多数の窒化ガリウム粒子40の作用によって増大されるので、発光ダイオード2Aからの白色光のスペクトルのうち赤橙色の可視光の波長領域におけるスペクトルの強度が増大され、この白色光のスペクトルを自然光のスペクトルに近付けることができ、自然光に近い高い演色性を得ることが可能となる。したがって、この第2の実施形態においても、上述した実施形態と同様の作用効果を達成することが可能となる。
The light emission of the
第3の実施形態
次に、図6及び図7を参照して、第3の実施形態の発光ダイオードについて説明する。図6は、本発明の第3の実施形態による発光ダイオードを示す斜視図であり、図7は、図6の発光ダイオードを示す概略断面図である。
Third Embodiment Next, a light-emitting diode according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a perspective view illustrating a light emitting diode according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating the light emitting diode of FIG.
第3の実施形態の発光ダイオード2Bでは、パッケージ12Bは矩形状に構成され、その片面(図7において上側の面)にはすり鉢状の反射用凹部42が設けられており、この反射用凹部42の凹面には、各発光ダイオード素子4,6からの光を反射する凹面状反射面44が形成されている。リードフレーム8Bは、プレート状の取付部20Bと、この取付部20Bより延びる第1〜第4リード部46a〜46dと、を備えている。取付部20Bは、反射用凹部42の開口部の中央部に配設されており、第1及び第2リード部46a,46bと第3及び第4リード部46c,46dとはそれぞれ取付部20Bの両端部より互いに反対方向に延びており、各リード部46a〜46dは、取付部20Bより反射用凹部42の開口部周縁部まで延びてパッケージ12Bの内部を通り、その各一端部48a〜48d(端子部として機能する)がパッケージ12Bの他面より外部に突出されている。一対の青色系発光ダイオード素子4及び1個の赤橙色系発光ダイオード素子6は、取付部20Bの片面(図7において下側の面)に所定の間隔を置いて三角状に配設されている。この取付部20Bの片面には、第4リード部46dと電気的に接続された共通電極パターン(図示せず)が設けられ、各発光ダイオード素子4,6の一方の電極(図示せず)は、Agペースト(図示せず)を介してこの共通電極パターンに電気的に接続され、また他方の電極(図示せず)は、ボンディングワイヤ(図示せず)を介して第1〜第3リード部46a〜46cにそれぞれ電気的に接続されている。各発光ダイオード素子4,6の照射側には凹面状反射面44が配設され、各発光ダイオード素子4,6と凹面状反射面44との間(すなわち、反射用凹部42内)には例えばエポキシ樹脂などから形成される透光性樹脂層50が配設されている。また、パッケージ12Bの反射用凹部42の開口部は、YAG蛍光体10Bによって覆われており、このYAG蛍光体10Bには、上述したのと同様に多数の石英粒子30及び多数の窒化ガリウム粒子40がそれぞれ混入されている。なお、上述した第2の実施形態と同様に、このYAG蛍光体10Bに炭酸カルシウムを混入させるようにしてもよく、あるいは石英粒子30にニオブ、酸化チタン又は三酸化二鉄などの拡散剤を混入させるようにしてもよい。
In the
第3の実施形態による発光ダイオード2Bの発光について説明すると、各発光ダイオード素子4,6が発光されると、青色系発光ダイオード素子4からの青色光、赤橙色系発光ダイオード素子6からの赤橙色光が、透光性樹脂層50を通して凹面状反射面44にて反射され、この反射光は透光性樹脂層50及びYAG蛍光体10Bを透過する。青色系発光ダイオード素子4からの青色光、赤橙色系発光ダイオード素子6からの赤橙色及びYAG蛍光体10Bからの蛍光は、YAG蛍光体10Bを透過する際に多数の石英粒子30によって散乱され、これにより各発光ダイオード素子4,6からの発光色及びYAG蛍光体10Bからの蛍光色が混色されて白色光が得られる。この白色光は、YAG蛍光体10Bよりパッケージ12Bの外部へ照射され、これにより白色光が発光される。また、赤橙色系発光ダイオード素子6からの光のうち、赤色波長成分はYAG蛍光体10B内の多数の窒化ガリウム粒子40の作用により増大され、これにより発光ダイオード2Bからの白色光のスペクトルのうち赤色の可視光の波長領域におけるスペクトルの強度が増大される。したがって、上述した各実施形態と同様に、発光ダイオード2Bからの白色光のスペクトルを自然光のスペクトルにより近付けることができ、自然光に近い高い演色性を得ることが可能となる。
The light emission of the
また、この第3の実施形態においては、各発光ダイオード素子4,6からの光を凹面状反射面44で反射させ、この反射光を外部に放射するように構成されているので、各発光ダイオード素子4,6からの光を効率よく照明に寄与させることができ、発光ダイオード2Bの発光効率をより高めることが可能となる。
In the third embodiment, the light from each of the light emitting
なお、YAG蛍光体10Bに混入する多数の窒化ガリウム粒子40を省略し、第1の実施形態と同様に、赤橙色系発光ダイオード素子6のピーク波長を560nm〜650nmの範囲とすることにより、上述したのと同様の作用効果を達成することが可能となる。
In addition, the
第4の実施形態
次に、図8を参照して、第4の実施形態の発光ダイオードについて説明する。図8は、本発明の第4の実施形態による発光ダイオードを示す概略断面図である。
Fourth Embodiment Next, a light-emitting diode according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting diode according to a fourth embodiment of the present invention.
第4の実施形態の発光ダイオード2Cでは、パッケージ12Cは矩形状に構成され、その片面(図8において上側の面)にはすり鉢状の反射用凹部42が設けられており、この反射用凹部42の凹面には、各発光ダイオード素子4,6からの光を反射する凹面状反射面44が形成されている。このパッケージ12Cにはリードフレーム8Cが設けられ、その構成は第3の実施形態と同様の構成である。
In the
一対の青色系発光ダイオード素子4及び1個の赤橙色系発光ダイオード素子6は、リードフレーム8Cの取付部20Bの片面(図9において下側の面)に所定の間隔を置いて三角状に配設されている。これら発光ダイオード素子4,6は、第3の実施形態と同様にしてこの取付部20Bに取り付けられる。
The pair of blue light emitting
各発光ダイオード素子4,6の照射側には凹面状反射面44が配設される。各発光ダイオード素子4,6の照射側はYAG蛍光体10Cによって覆われ、このYAG蛍光体10Cと凹面状反射面44との間(すなわち、反射用凹部42内)には例えばエポキシ樹脂などから形成される第1透光性樹脂層50Cが配設されている。また、パッケージ12Bの反射用凹部42の開口部は、例えばエポキシ樹脂などから形成される第2透光性樹脂層51によって覆われている。なお、このYAG蛍光体10Cには、上述したのと同様に多数の石英粒子30及び多数の窒化ガリウム粒子40がそれぞれ混入されている。なお、上述した第3の実施形態と同様に、このYAG蛍光体10Cに炭酸カルシウムを混入させるようにしてもよく、あるいは石英粒子30にニオブ、酸化チタン又は三酸化二鉄などの拡散剤を混入させるようにしてもよい。
A concave reflecting
第4の実施形態による発光ダイオード2Cの発光について説明すると、各発光ダイオード素子4,6が発光されると、青色系発光ダイオード素子4からの青色光、赤橙色系発光ダイオード素子6からの赤橙色光が、YAG蛍光体10C及び第1透光性樹脂層50Cを通して凹面状反射面44にて反射され、この反射光は第1透光性樹脂層50C及び第2透光性樹脂層51を透過する。青色系発光ダイオード素子4からの青色光、赤橙色系発光ダイオード素子6からの赤橙色及びYAG蛍光体10Cからの蛍光は、YAG蛍光体10Cを透過する際に多数の石英粒子30によって散乱され、これにより各発光ダイオード素子4,6からの発光色及びYAG蛍光体10Cからの蛍光色が混色されて白色光が得られる。この白色光は、第2透光性樹脂層51を通してパッケージ12Bの外部へ照射され、これにより白色光が発光される。また、赤橙色系発光ダイオード素子6からの光のうち、赤色波長成分はYAG蛍光体10C内の多数の窒化ガリウム粒子40の作用により増大され、これにより発光ダイオード2Cからの白色光のスペクトルのうち赤色の可視光の波長領域におけるスペクトルの強度が増大される。したがって、上述した各実施形態と同様に、発光ダイオード2Cからの白色光のスペクトルを自然光のスペクトルにより近付けることができ、自然光に近い高い演色性を得ることが可能となる。
The light emission of the
また、この第4の実施形態においても、第3の実施形態と同様に、各発光ダイオード素子4,6からの光を凹面状反射面44で反射させ、この反射光を外部に放射するように構成されているので、各発光ダイオード素子4,6からの光を効率よく照明に寄与させることができ、発光ダイオード2Bの発光効率をより高めることが可能となる。
Also in the fourth embodiment, similarly to the third embodiment, the light from each of the light emitting
以上、本発明に従う種々の発光ダイオードの実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。 Although various embodiments of light emitting diodes according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and various modifications and corrections can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、第1の実施形態において、赤橙色系発光ダイオード素子6のピーク波長を560nm〜650nmと構成することに代え、YAG蛍光体10に窒化ガリウム粒子40を混入するようにしてもよい。また、第2の実施形態において、YAG蛍光体10Aに窒化ガリウム粒子40を混入することに代え、赤橙色系発光ダイオード素子6のピーク波長を560nm〜650nmと構成するようにしてもよく、あるいは、YAG蛍光体10Aに混入する炭酸カルシウム41を省略するようにしてもよい。あるいは、第1及び第2の実施形態において、赤橙色系発光ダイオード素子6のピーク波長を560nm〜650nmとするとともに、YAG蛍光体10(10A)に多数の窒化ガリウム粒子40を混入するようにしてもよい。
For example, in the first embodiment, the
また例えば、第1の実施形態による発光ダイオード2においても、第2の実施形態と同様に、取付凹部22の一部をパッケージ12の外部に露出させるようにしてもよく、あるいは、第2の実施形態による発光ダイオード2Aにおいて、取付凹部22Aの一部をパッケージ12の外部に露出させないように構成するようにしてもよい。また、取付部20(20A)(20B)に設けた取付凹部22(22A)の形状は、例えば円形状など、適宜の形状に設定することができる。
Also, for example, in the
2,2A,2B,2C 発光ダイオード
4 青色系発光ダイオード素子
6 赤橙色系発光ダイオード素子
8,8B リードフレーム
10,10A,10B,10C YAG蛍光体
12,12B,12C パッケージ
30 石英粒子
32 拡散層
40 窒化ガリウム粒子
42 反射用凹部
44 凹面状反射面
2, 2A, 2B, 2C
Claims (15)
前記赤橙色系発光ダイオード素子からの光のピーク波長は560nm〜650nmであり、前記青色系発光ダイオード素子からの発光色、前記赤橙色系発光ダイオード素子からの発光色及び前記YAG蛍光体からの蛍光色が混色されて白色光として発光されることを特徴とする発光ダイオード。 A blue light emitting diode element emitting blue light, a red orange light emitting diode element emitting red orange light, a YAG phosphor covering the blue light emitting diode element and the red orange light emitting diode element, and the blue light emitting diode A light-transmitting package that covers the element, the red-orange light-emitting diode element, and the YAG phosphor,
The peak wavelength of light from the red-orange light emitting diode element is 560 nm to 650 nm, the emission color from the blue light-emitting diode element, the emission color from the red-orange light-emitting diode element, and the fluorescence from the YAG phosphor A light emitting diode, wherein colors are mixed and emitted as white light.
前記YAG蛍光体は窒化ガリウムを含み、前記赤橙色系発光ダイオード素子からの光のうち、赤色波長成分が前記窒化ガリウムによって増大され、前記青色系発光ダイオード素子からの発光色、前記赤橙色系発光ダイオード素子からの発光色及び前記YAG蛍光体からの蛍光色が混色されて白色光として発光されることを特徴とする発光ダイオード。 A blue light emitting diode element emitting blue light, a red orange light emitting diode element emitting red orange light, a YAG phosphor covering the blue light emitting diode element and the red orange light emitting diode element, and the blue light emitting diode A light-transmitting package that covers the element, the red-orange light-emitting diode element, and the YAG phosphor,
The YAG phosphor includes gallium nitride, and among the light from the red-orange light emitting diode element, a red wavelength component is increased by the gallium nitride, the emission color from the blue light-emitting diode element, and the red-orange light emission A light emitting diode, wherein a light emitting color from a diode element and a fluorescent color from the YAG phosphor are mixed and emitted as white light.
一対の前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子が、対応する前記取付凹部の底部に取り付けられていることを特徴とする請求項11に記載の発光ダイオード。 In connection with the blue light emitting diode element and the red-orange light emitting diode element, a lead frame having a mounting portion is provided, and the mounting portion is provided with three arc-shaped mounting recesses connected to each other. And
The light emitting diode according to claim 11, wherein the pair of the blue light emitting diode element and the reddish orange light emitting diode element are attached to the bottom of the corresponding mounting recess.
前記パッケージには、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子からの光を反射する凹面状反射面を有する反射用凹部が設けられており、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子は前記反射用凹部の開口部に設けられ、前記凹面状反射面は、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子の照射側に配設され、前記凹面状反射面と前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子との間には透光性樹脂層が設けられ、前記反射用凹部の前記開口部にはYAG蛍光体が設けられており、
前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子からの光は前記透光性樹脂層を通して前記凹面状反射面で反射され、この反射光は前記透光性樹脂層及び前記YAG蛍光体を通して外部に照射されることを特徴とする発光ダイオード。 A blue light emitting diode element emitting blue light, a red orange light emitting diode element emitting red orange light, a YAG phosphor covering the blue light emitting diode element and the red orange light emitting diode element, and the blue light emitting diode A light-transmitting package that covers the element, the red-orange light-emitting diode element, and the YAG phosphor,
The package is provided with a reflective recess having a concave reflecting surface that reflects light from the blue light emitting diode element and the red-orange light emitting diode element, and the blue light emitting diode element and the red-orange color element. The system light emitting diode element is provided in the opening of the reflective recess, and the concave reflection surface is disposed on the irradiation side of the blue light emitting diode element and the reddish orange light emitting diode element, and the concave reflection surface And a blue light emitting diode element and a red-orange light emitting diode element, a translucent resin layer is provided, and a YAG phosphor is provided in the opening of the reflective recess,
Light from the blue light emitting diode element and the red-orange light emitting diode element is reflected by the concave reflecting surface through the translucent resin layer, and the reflected light passes through the translucent resin layer and the YAG phosphor. A light emitting diode characterized by being irradiated to the outside.
前記パッケージには、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子からの光を反射する凹面状反射面を有する反射用凹部が設けられており、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子は前記反射用凹部の開口部に設けられ、前記凹面状反射面は、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子の照射側に配設され、前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子の照射側は前記YAG蛍光体により覆われ、前記凹面状反射面と前記YAG蛍光体との間には第1透光性樹脂層が設けられ、前記反射用凹部の前記開口部には第2透光性樹脂層が設けられており、
前記青色系発光ダイオード素子及び前記赤橙色系発光ダイオード素子からの光は前記YAG蛍光体及び前記透光性樹脂層を通して前記凹面状反射面で反射され、この反射光は前記第1透光性樹脂層及び前記第2透光性樹脂層を通して外部に照射されることを特徴とする発光ダイオード。 A blue light emitting diode element emitting blue light, a red orange light emitting diode element emitting red orange light, a YAG phosphor covering the blue light emitting diode element and the red orange light emitting diode element, and the blue light emitting diode A light-transmitting package that covers the element, the red-orange light-emitting diode element, and the YAG phosphor,
The package is provided with a reflective recess having a concave reflecting surface that reflects light from the blue light emitting diode element and the red-orange light emitting diode element, and the blue light emitting diode element and the red-orange color element. A light emitting diode element is provided at an opening of the reflecting recess, and the concave reflecting surface is disposed on an irradiation side of the blue light emitting diode element and the reddish orange light emitting diode element; The irradiation side of the element and the red-orange light emitting diode element is covered with the YAG phosphor, and a first translucent resin layer is provided between the concave reflecting surface and the YAG phosphor, A second translucent resin layer is provided in the opening of the recess,
Light from the blue light emitting diode element and the red-orange light emitting diode element is reflected by the concave reflecting surface through the YAG phosphor and the translucent resin layer, and this reflected light is reflected by the first translucent resin. The light emitting diode is irradiated to the outside through the layer and the second translucent resin layer.
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