JP2013140776A - 光抽出用粗表面パターンを具えた発光ダイオードバルブ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光抽出用粗表面パターンを具えた発光ダイオードバルブ及びその製造方法の提供。
【解決手段】本発明は一種の発光ダイオードバルブ及びその製造方法を開示する。該発光ダイオードバルブは底座、該底座上に位置して電磁輻射発射に用いられる発光ダイオード光源、光抽出用粗表面パターンを具えて該電磁輻射の眩光及び反射を減少するのに用いられるレンズ式カバーを包含する。該製造方法は、以下のステップを包含する。該レンズ式カバーを提供し、並びに該レンズ式カバー上に該光抽出用粗表面パターンを形成するステップ、該光抽出用粗表面パターン（ＬＥＲＳＰ）は適宜工程技術を用いて形成され、たとえば、ビーズブラスト（ｂｅａｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ）、サンドブラスト（ｓａｎｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ）、エッチング（ケミカル或いはプラズマ）、或いはモールディングにより形成される。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ，略称ＬＥＤ）照明システムに係り、特に、一種の発光ダイオードバルブ（ＬＥＤ Ｌｉｇｈｔ Ｂｕｌｂ，略称ＬＬＢ）の技術に関する。

発光ダイオードバルブ（ＬＬＢ）は近年研究開発が続けられ、それはその有する伝統的な白熱灯或いは蛍光灯に取って代わる可能性のためである。典型的な発光ダイオードバルブは、底座、電源供給器、一つ或いは複数の、該底座上に位置する発光ダイオード光源、及びレンズ式カバー（ｌｅｎｓ／ｃｏｖｅｒ）を包含する。

このような発光ダイオードバルブの長所は以下のとおりである。すなわち、伝統的な発光バルブに較べて、比較的高い変換効率、比較的長い使用寿命、及び比較的低い操作電圧を有することである。

しかし、発光ダイオードバルブはそのレンズ式カバーの内側或いは外側表面に、常に、発光ダイオード光源が発した光線の反射が発生し得る。もし、該発光ダイオード光源の光線の、該レンズ式カバーへの入射角が臨界角度より小さければ、光線は該レンズ式カバーを通過する。もし、該入射角が臨界角度より大きければ、光線は該レンズ式カバーにより反射されて該発光ダイオード光源に戻る。

このほか、高輝度発光ダイオード光源を具えた発光ダイオードバルブ（たとえば発光ダイオードパッケージ（ＰＬＥＤ））には常々グレア（ｇｌａｒｅ）現象が発生し得る。簡単に説明すると、グレアは、観られる物とグレア源の間の明度（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）比率が課題であることにより引き起こされる。

このほか、観られる物、グレア源、及び人眼の間の角度等の因子も、グレアに対して顕著な影響を有する。

グレアは一般には、眼に不適或いは刺激を与えるタイプの不快グレア（ｄｉｓｃｏｍｆｏｒｔ ｇｌａｒｅ）及び減能グレア（ｄｉｓａｂｌｉｌｉｔｙ ｇｌａｒｅ）の二種類のタイプがある。

不快グレアは人に自主的でなく視線を明るい光源に移させることで、観られる物をより観にくくする。減能グレアは観られる物を観られなくし、たとえば、落日時に西に向けてドライブする時に発生する。減能グレアは光線が眼球内で交互に反射し、観られる物とグレア源の間のコントラストが低減することにより、観られる物が判別されにくくなる。グレアが強烈で視力が完全に損なわれると、ダズル（ｄａｚｚｌｅ）とも称される。

発光ダイオードバルブの発光ダイオードパッケージ（ＰＬＥＤ）は常に眼を刺激するグレアを形成するため、発光ダイオードバルブに半透明のプラスチック或いはガラスで形成されたレンズ式カバーが付加されることがある。しかし、このような半透明の材料は発光ダイオードバルブ（ＬＬＢ）の光出力を減少し得る。

ある発光ダイオードバルブは、微粒拡散子をビルドインしたレンズ式カバーを付加している。しかし、微粒拡散子は光の反射を減少できるが、同時に発光ダイオードバルブの光出力を減少してしまう。

米国特許出願１３／３０３，３９８号 米国特許ＵＳ７，１８６，５８０Ｂ２号 米国特許ＵＳ７，４７３，８３６Ｂ２号 米国特許ＵＳ７，５２４，６８６Ｂ２号 米国特許ＵＳ７，５６３，６２５Ｂ２号 米国特許ＵＳ７，６２９，１９５Ｂ２号 米国特許出願１３／１６５，８５３号

これにより、本発明は一種の発光ダイオードバルブを開示し、そのレンズ式カバーが具備する光抽出用粗表面パターンにより、最小の光損失の状況にあって、グレア及び反射を減らし、これにより発光ダイオードバルブの光出力性能を改善する。

請求項１の発明は、発光ダイオードバルブにおいて、
底座と、
該底座の上に位置し、且つ電磁輻射を発射するのに用いられる発光ダイオード光源と、 該底座の上に位置するレンズ式カバーと、
該レンズ式カバーの上に位置し、該電磁輻射のグレアと反射を減らす光抽出用粗表面パターンと、
を包含することを特徴とする、発光ダイオードバルブとしている。
請求項２の発明は、請求項１記載の発光ダイオードバルブにおいて、該光抽出用粗表面パターンは複数の特徴を包含し、該光抽出用粗表面パターンは該レンズ式カバーの一表面に形成されることを特徴とする、発光ダイオードバルブとしている。
請求項３の発明は、請求項１記載の発光ダイオードバルブにおいて、該光抽出用粗表面パターンは複数の特徴を包含し、該光抽出用粗表面パターンは該レンズ式カバーの外側面に形成されることを特徴とする、発光ダイオードバルブとしている。
請求項４の発明は、請求項１記載の発光ダイオードバルブにおいて、該光抽出用粗表面パターンは複数の特徴を包含し、該光抽出用粗表面パターンは該レンズ式カバーの内側面に形成されることを特徴とする、発光ダイオードバルブとしている。
請求項５の発明は、請求項１記載の発光ダイオードバルブにおいて、該光抽出用粗表面パターンは複数の特徴を包含し、該光抽出用粗表面パターンは該レンズ式カバーの外側面と内側面とに形成されることを特徴とする、発光ダイオードバルブとしている。
請求項６の発明は、請求項１記載の発光ダイオードバルブにおいて、該発光ダイオード光源は少なくとも一つの発光ダイオードダイ或いは少なくとも一つの発光ダイオードパッケージを包含することを特徴とする、発光ダイオードバルブとしている。
請求項７の発明は、請求項１記載の発光ダイオードバルブにおいて、該レンズ式カバー上に位置する波長変換層を包含し、該波長変換層は発光ダイオード光源の発射する電磁輻射を変換して該発光ダイオードバルブに白色感覚の光出力を発生させるのに用いられることを特徴とする、発光ダイオードバルブとしている。
請求項８の発明は、請求項１記載の発光ダイオードバルブにおいて、該発光ダイオード光源は発光ダイオードパッケージを包含し、該発光ダイオードパッケージは蛍光体層を包含し、該蛍光体層は該電磁輻射を変換して該発光ダイオードバルブに白色感覚の光を発生させることを特徴とする、発光ダイオードバルブとしている。
請求項９の発明は、発光ダイオードバルブにおいて、
底座と、
該底座の上に位置し、少なくとも一つの発光ダイオードダイ或いは少なくとも一つの発光ダイオードパッケージを包含し、特定波長範囲を具えた電磁輻射を発射するのに用いられる発光ダイオード光源と、
該底座の上に位置するレンズ式カバーであって、光抽出用粗表面パターンを具え、該光抽出用粗表面パターンは該レンズ式カバーの表面に形成された複数の特徴を包含し、該光抽出用粗表面パターンは、該電磁輻射のグレア及び反射を減らすが、該電磁輻射の該レンズ式カバーの透過量は減らさない、上記レンズ式カバーと、
を包含することを特徴とする、発光ダイオードバルブとしている。
請求項１０の発明は、請求項９記載の発光ダイオードバルブにおいて、さらに、該レンズ式カバー上に位置する波長変換層を包含し、該波長変換層は該発光ダイオード光源の発射する電磁輻射の波長範囲を変換して、該発光ダイオードバルブに特定の光出力を発生させることを特徴とする、発光ダイオードバルブとしている。
請求項１１の発明は、請求項９記載の発光ダイオードバルブにおいて、さらに、波長変換レンズを包含し、該波長変換レンズは該底座或いは該レンズ式カバーの上に位置して、該発光ダイオード光源の発射する電磁輻射の波長範囲を変換して、該発光ダイオードバルブに特定の光出力を発生させることを特徴とする、発光ダイオードバルブとしている。
請求項１２の発明は、請求項９記載の発光ダイオードバルブにおいて、該レンズ式カバーは、スポットライト（ｓｐｏｔｌｉｇｈｔ）、フォームファクター（ｆｏｒｍ ｆａｃｔｏｒ）、ビビッド（ｖｉｖｉｄ）、ミニチュア（ｍｉｎｉａｔｕｒｅ）、サブミニチュア（ｓｕｂｍｉｎｉａｔｕｒｅ）、Ｄｕｌｕｘランプ、Ｕ形ランプ、環形ランプ（ｃｉｒｃｌｉｎｅ）、オクトロンランプ（Ｏｃｔｒｏｎ）、スリムライン（ｓｌｉｍｌｉｎｅ）、車両用ランプ、及び特殊用途ランプ用のカバーで構成される群よりいずれかが選択されることを特徴とする、発光ダイオードバルブとしている。
請求項１３の発明は、請求項９記載の発光ダイオードバルブにおいて、該発光ダイオードダイはレンズを包含し、該レンズは光抽出用粗化構造を具えていることを特徴とする、発光ダイオードバルブとしている。
請求項１４の発明は、請求項９記載の発光ダイオードバルブにおいて、該発光ダイオードパッケージは蛍光体層を包含し、該蛍光体層は波長範囲を変換するために用いられることを特徴とする、発光ダイオードバルブとしている。
請求項１５の発明は、発光ダイオードバルブの製造方法において、
底座と、該底座上に位置して特定の波長範囲を有する電磁輻射を発射するのに用いられる発光ダイオード光源を提供するステップ、
該底座に用いられるレンズ式カバーを提供するステップ、
該レンズ式カバー上に、光抽出用粗表面パターンを形成するステップ、
以上のステップを包含し、該光抽出用粗表面パターンは、複数の特徴を包含し、該電磁輻射のグレア及び反射を減らすのに用いられるが、該電磁輻射の該レンズ式カバーの通過量を減少させないことを特徴とする、発光ダイオードバルブの製造方法としている。
請求項１６の発明は、請求項１５記載の発光ダイオードバルブの製造方法において、該光抽出用粗表面パターンを形成するステップは、ビーズブラスト（ｂｅａｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ）、サンドブラスト（ｓａｎｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ）、エッチング或いはモールディングで組成される群より選択されたいずれかを包含することを特徴とする、発光ダイオードバルブの製造方法としている。
請求項１７の発明は、請求項１５記載の発光ダイオードバルブの製造方法において、該光抽出用粗表面パターンを形成するステップは、光電化学酸化及びエッチング工程を包含することを特徴とする、発光ダイオードバルブの製造方法としている。
請求項１８の発明は、請求項１５記載の発光ダイオードバルブの製造方法において、該発光ダイオード光源は発光ダイオードダイを包含し、該発光ダイオードダイはレンズを包含し、該レンズは光抽出用粗化構造を具えることを特徴とする、発光ダイオードバルブの製造方法としている。
請求項１８の発明は、請求項１５記載の発光ダイオードバルブの製造方法において、該発光ダイオード光源は発光ダイオードダイを包含し、該発光ダイオードダイはレンズを包含し、該レンズは光抽出用粗化構造を具えることを特徴とする、発光ダイオードバルブの製造方法としている。
請求項１９の発明は、請求項１５記載の発光ダイオードバルブの製造方法において、該発光ダイオード光源は発光ダイオードパッケージを包含し、該発光ダイオードパッケージは該波長範囲を変換するための蛍光体層を具えていることを特徴とする、発光ダイオードバルブの製造方法としている。
請求項２０の発明は、請求項１５記載の発光ダイオードバルブの製造方法において、さらに、
該レンズ式カバーの上に波長変換層を形成するステップ、を包含し、該波長変換層は該波長範囲を変換して、該発光ダイオードバルブに白色感覚の光出力を発生させるのに用いられることを特徴とする、発光ダイオードバルブの製造方法としている。

本発明は一種の発光ダイオードバルブ及びその製造方法を提供しており、そのレンズ式カバーが具備する光抽出用粗表面パターンにより、最小の光損失の状況にあって、グレア及び反射を減らし、これにより発光ダイオードバルブの光出力性能を改善する。

本発明の第１実施例の発光ダイオードバルブの構造表示図であり、そのレンズ式カバーは光抽出用粗表面パターン（ＬＥＲＳＰ）を具えている。 図１Ａの発光ダイオードバルブのレンズ式カバーの表面拡大図であり、該ＬＥＲＳＰは該レンズ式カバーの外側表面上に形成されている。 図１Ａの発光ダイオードバルブのレンズ式カバーの表面拡大図であり、該ＬＥＲＳＰは該レンズ式カバーの内側表面及び外側表面の両方に形成されている。 本発明の第２実施例の発光ダイオードバルブの構造表示図であり、そのレンズ式カバーの外側表面にＬＥＲＳＰを具え、且つその内側表面に波長変換層を具えている。 本発明の第３実施例の発光ダイオードバルブの構造表示図であり、そのレンズ式カバーの外側表面にＬＥＲＳＰを具え、且つその内側表面に波長変換レンズを具えている。

本発明の一つの方面に基づき、一つの実施例は一種の発光ダイオードバルブを提供し、それは、底座、該底座上に位置して電磁輻射発射に用いられる発光ダイオード光源、レンズ式カバーであって、光抽出用粗表面パターン（ＬＥＲＳＰ）を具えて該電磁輻射の眩光及び反射を減少するのに用いられるが、該電磁輻射の該レンズ式カバーの透過量は減少させないレンズ式カバーを包含する。

該発光ダイオードバルブはまた波長変換層（或いは波長変換レンズ）を包含してもよく、それは該発光ダイオード光源の電磁輻射出力を変更するのに用いられる。

たとえば、該発光ダイオード光源が発射する電磁輻射が青色光スペクトル範囲であれば、該波長変換層（或いは波長変換レンズ）は、一部の該電磁輻射を変換して黄色光スペクトル範囲となすのに用いられる。該青色光スペクトル範囲の輻射と該黄色光スペクトル範囲の輻射を組み合わせて該発光ダイオードバルブの電磁輻射出力となし、たとえば、人にある特定の色温度の白色光であると感知させる。

本発明のもう一つの方面に基づき、別の実施例は、一種の発光ダイオードバルブの製造方法を提供し、それは以下のステップを包含し、すなわち、
底座と、該底座上に位置して特定波長範囲を有する電磁輻射を発射するのに用いられる発光ダイオード光源を提供するステップ、
該底座のレンズ式カバーを提供するステップ、
該レンズ式カバー上に、光抽出用粗表面パターン（ＬＥＲＳＰ）を形成するステップ。

該光抽出用粗表面パターン（ＬＥＲＳＰ）は、複数の特徴を包含し、該電磁輻射のグレア及び反射を減らすのに用いられるが、該電磁輻射は該レンズ式カバーの通過量は減少させない。

該光抽出用粗表面パターン（ＬＥＲＳＰ）は適宜工程技術により製造され、たとえば、ビーズブラスト（ｂｅａｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ）、サンドブラスト（ｓａｎｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ）、エッチング（ケミカル或いはプラズマ）、或いはモールディングにより形成される。

本発明の技術内容、構造特徴、達成する目的をさらに認知及び了解いただくため、以下に図面を組み合わせて本発明の実施例を詳細に説明する。

本明細書中、いわゆる「光抽出用粗表面パターン（ｌｉｇｈｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｒｏｕｇｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｐａｔｔｅｒｎ）」はＬＥＲＳＰと略称され得る。いわゆる「粗表面」とは表面に多面の対称或いは非対称の特徴（ｆｅａｔｕｒｅｓ）を具え、この特徴は、複数の尖った点、細長い隆起部、及び多面体の辺と角を包含し得る。いわゆる「ミリメートル粗さ」とは上述の特徴のサイズ（たとえば、高さ、幅、及び間距）がミリメートル（ｍｍ）を測定単位としていることを指し、いわゆる「ミクロン粗さ」とは上述の特徴のサイズがミクロン（μｍ）を測定単位としていることを指し、いわゆる「サブミクロン粗さ」とは上述の特徴のサイズが約１ミクロンより小さいことを指す。いわゆる「高い高さ幅比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）」は単一の特徴の高さ対幅の平均の比の値が２より大きいことを指す。

各実施例の説明中、一つの素子が別の素子の「上方／上」或いは「下方／下」にあるとは、「直接に」或いは「間接的に」、該別の素子の上或いは下にある状況を指し、その間にその他の素子が設置される可能性もある。いわゆる「直接に」とは、その間にその他の中間素子が設置されないことを指す。「上方／上」或いは「下方／下」等の記述は図面を基準として説明を行うが、その他の可能な方向変換も包含する。

いわゆる「第１」、「第２」、及び「第３」は異なる素子の記述に用いられ、これらの元素はこれらの記述によって制限を受けない。全ての明細書及び図面の記載中、同じ素子符号を採用しているものは、同じ或いは類似の素子であることを示す。説明に便利で明確であるように、図面中の各素子の厚さ或いはサイズは、誇張或いは省略或いは概略の方式で表示され、且つ各素子のサイズは完全にはその実際のサイズと同じでない。

図１Ａを参照されたい。それは本発明の第１実施例に基づく発光ダイオードバルブ１０Ａの構造表示図である。該発光ダイオードバルブ１０Ａは、電源供給器１４Ａを具えた底座１２Ａ、及び該底座１２Ａ上に取り付けられた発光ダイオード光源１６Ａを包含する。

該発光ダイオード光源１６Ａは該電源供給器１４Ａに電気的に接続され、且つ特定波長を有する電磁輻射を発射するのに用いられる。

該発光ダイオードバルブ１０Ａはまた、該底座１２Ａに付加されたレンズ式カバー１８Ａを包含し、該レンズ式カバー１８Ａは、光抽出用粗表面パターン ＬＥＲＳＰ２０を有する。その拡大図は図１Ｂ或いは図１Ｃに示される。図１Ｂに示されるように、該ＬＥＲＳＰ２０は該レンズ式カバー１８Ａの外側表面上に形成可能である。或いは、図１Ｃに示されるように、ＬＥＲＳＰ２０は該レンズ式カバー１８Ａの内側表面上に形成されるか、或いは該レンズ式カバー１８Ａの内側及び外側表面上に形成可能である。

このほか、該発光ダイオードバルブ１０Ａは図１Ａに示される特定構造を以て記載されているが、任意の可能な発光バルブ構造とされ得て、たとえば、スポットライト（ｓｐｏｔｌｉｇｈｔ）、フォームファクター（ｆｏｒｍ ｆａｃｔｏｒ）、ビビッド（ｖｉｖｉｄ）、ミニチュア（ｍｉｎｉａｔｕｒｅ）、サブミニチュア（ｓｕｂｍｉｎｉａｔｕｒｅ）、Ｄｕｌｕｘランプ、Ｕ形ランプ、環形ランプ（ｃｉｒｃｌｉｎｅ）、オクトロンランプ（Ｏｃｔｒｏｎ）、スリムライン（ｓｌｉｍｌｉｎｅ）、車両用ランプ、及び特殊用途ランプとされ得るが、これらに限定されるわけではない。

該発光ダイオードバルブ１０Ａはまた該レンズ式カバー１８Ａに付属するネジ付きリング２２Ａを包含し得る。該ネジ付きリング２２Ａは該レンズ式カバー１８Ａを該底座１２Ａ上に取り付けるのに用いられる。

このほか、さらに適当な連接機構を使用して該レンズ式カバー１８Ａを該ネジ付きリング２２Ａに接続でき、たとえば、接着剤或いはネジ山（図示せず）を使用できる。該ネジ付きリング２２Ａは該底座１２Ａに設けられた雄ネジと組み合わされる雌ネジを包含し得る。

或いは、ネジ山を使用せず、すなわち、ネジ付きリング２２Ａは連接特徴、たとえば、ボルト、噛み合い物、圧着物、圧縮リング（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｒｉｎｇ）、スナップタップ（ｓｎａｐ ｔａｐｓ）、接着剤、或いはその他の周知の固定機能を有する物品とされる。

図１Ａに示されるように、該底座１２Ａは金属のスクリューキャップ（ｓｃｒｅｗ ｃａｐ）を有し、それは、端点に位置する電気接触部２８Ａ、及び、電源ソケットにマッチングし且つ機械支持を提供する連続ネジ山接触部３０Ａを包含する。或いは、該底座１２Ａは、その他の形式の接触式配置を包含し得て、たとえば、ベイオネット（ｂａｙｏｎｅｔ）、燭台式（ｃａｎｄｅｌａｂｒａ）、蒙古式（ｍｏｇｕｌ）、或いはボルトエンド式とされ、電源導線を接続する。

該底座１２Ａはまた、該電源供給器１４Ａを包含し得て、それはまた、ＡＣ−ＤＣ電源変換器（図示せず）、駆動回路（図示せず）或いは任意のその他の該発光ダイオード光源１６Ａの操作に用いることができる電気素子を包含し得る。

該底座１２Ａはまた、放熱部品２４Ａを包含し得て、それは該発光ダイオード光源１６Ａ及び導電線２６Ａと熱交換を行うのに用いられる。そのうち、該導電線２６Ａは該発光ダイオード光源１６Ａとこれら接触部２８Ａ及び３０Ａに電気的に接続される。

該底座１２Ａはまた、ネジ山接続器３４Ａを包含し得て、それは、該ネジ付きリング２２Ａの雌ネジと組み合わされる雄ネジを有する。

該底座１２Ａの全ての組成素子は、本技術領域の周知の製造工程によりユニット構造に整合され得て、たとえば、上述の個別の組成素子は、機械で製造、モールディングされ、組み合わされて接合される。

該発光ダイオード光源１６Ａは一つ或いは複数の発光ダイオード素子３２Ａ、たとえば、発光ダイオードダイ（ＬＥＤ ｄｉｃｅ）或いは発光ダイオードパッケージ（或いはパッケージＬＥＤ、略称ＰＬＥＤ）を包含し得て、特定波長範囲の電磁輻射を発射するのに用いられる。

たとえば、該発光ダイオード素子３２Ａが可視光スペクトル範囲（たとえば、４００〜７００ｎｍ）、紫色光スペクトル範囲（たとえば、４００〜４５０ｎｍ）、青色光スペクトル範囲（たとえば、４５０から４９０ｎｍ）、緑色光スペクトル範囲（たとえば、４９０〜５６０ｎｍ）、黄色光スペクトル範囲（たとえば、５６０〜５９０ｎｍ）、オレンジ色スペクトル範囲（たとえば、５９０〜６３５ｎｍ）、赤色光スペクトル範囲（たとえば、６３５〜７００ｎｍ）の電磁輻射を発射する。

該発光ダイオード素子３２Ａはまた波長変換層を包含し得て、該波長変換層は、たとえば、１層の蛍光体とされ得て、該発光ダイオード素子３２Ａの発射する電磁輻射の少なくとも一部分を変換するのに用いられ、白色感覚の光出力（特定の色温度、たとえば、暖色、中性色、冷色）を発射する。

このほか、該発光ダイオード素子３２Ａは、単独のレンズを包含し得て、それは光抽出用の粗構造を有する。たとえば、先行技術文献として示した特許文献１（米国特許出願第１３／３０３，３９８号）を参照されたいが、その技術内容は本明細書の記載中に併合されている。

該レンズ式カバー１８Ａは、該発光ダイオード光源１６Ａを保護するのに用いられ得るが、また、該発光ダイオード光源１６Ａが発射する電磁輻射を照準する或いはフォーカスするのに用いられ得る。該レンズ式カバー１８Ａは透明或いは半透明の材料、たとえば、プラスチック（たとえば、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ））或いはガラスで形成されて、適当な形状に製作される。たとえば、該レンズ式カバー１８Ａは、図示される半円或いは凹面形状とされるほか、任意のその他の適当な形状（たとえば、平坦状、管状、矩形状、丸頭状、凸面状）とされ得る。

図１Ｂに示されるように、該レンズ式カバー１８Ａはその外側表面に形成された該ＬＥＲＳＰ２０を包含する。或いは、図１Ｃに示されるように、ＬＥＲＳＰ２０は該レンズ式カバー１８Ａの内側表面のみに形成され得るか、或いは、該レンズ式カバー１８Ａの内側及び外側表面のいずれにも形成される。

このほか、該ＬＥＲＳＰ２０は該レンズ式カバー１８Ａの全部の外側表面上に形成されるか、或いは複数の個別のＬＥＲＳＰ２０が、該レンズ式カバー１８Ａの特定部分上に形成され得る。

該ＬＥＲＳＰ２０は特定構造の形態を有し得て、それは複数の、対称或いは非対称の特徴（ｆｅａｔｕｒｅｓ）３６で構成される。たとえば、これら特徴３６は、鋸歯状、多面状、角錐形、円錐形、或いは半円形の形態を有し得て、該発光ダイオード光源１６Ａが発射する電磁輻射に最良の散乱を発生させるのに用いられる。

別の実施例において、これら特徴３６は粗く且つ非対称とされ、これにより、該レンズ式カバー１８Ａの表面上に出現する辺或いは角の数量を増加し、それにより、電磁抽出量を増加し、並びに該発光ダイオードバルブ１０Ａの光出力量を減らさない状況で、グレア及び反射を減らすことができる。

たとえば、これら特徴は、約２〜１０の高さ幅比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）、約１０ｎｍ〜２００ｎｍの直径及び間距、及び約０．１μｍから５０μｍの深さ及び高さを有し得る。ただし、本発明はこれに制限を受けるものではない。

該ＬＥＲＳＰ２０は適当な工程技術を使用して製作可能であり、たとえば、ビーズブラスト（ｂｅａｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ）、サンドブラスト（ｓａｎｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ）、エッチング（ケミカル或いはプラズマの方式）、或いはモールディングにより形成される。

このほか、上述の工程技術は適当に制御され得て、これら特徴３６が相当に高い高さ幅比、及びサブミリメータ（ｓｕｂ−ｍｉｌｉｍｅｔｅｒ）、ミクロン、或いはサブミクロン（ｓｕｂ−ｍｉｃｒｏｎ）の粗化構造を具備するものとされ得て、これにより、光抽出率をアップすると共に発光ランプの発射する電磁輻射をその外部に指向させることができる。

先行技術文献として提示した特許文献２−６を参照されたい。それは粗化表面を具えた発光ダイオードを製作するための光電化学（ｐｈｏｔｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ）酸化及びエッチングの工程技術を開示している。その技術内容は並びに本明細書の記載中に納入されている。上述の工程はまた該ＬＥＲＳＰ２０を該レンズ式カバー１８Ａの上に形成するのに用いられ得る。

なお、もしモールディング方式を採用するのであれば、先行技術文献として提示した特許文献１を参照されたい。それはモールディングの製造方法を開示し、そのうち、型は粗化された内側表面を有し、レンズ上に粗化表面をモールディングにより形成するのに用いられ、発光ダイオード素子の製作に供される。本実施例中、上述の型の粗化内側表面は、適当な工程技術により製作され、たとえば、機械製造或いはエッチング法が採用され得る。上述のモールディング工程は、該ＬＥＲＳＰ２０を該レンズ式カバー１８Ａにモールディングにより形成するのに用いられ得る。

図２を参照されたい。それは本発明の第２実施例の発光ダイオードバルブ１０Ｂの構造表示図である。該発光ダイオードバルブ１０Ｂは、「Ａタイプ（Ａ−ｔｙｐｅ）」造形因子の発光バルブとされる。

該発光ダイオードバルブ１０Ｂは、電源供給器１４Ｂを具えた底座１２Ｂ、該底座１２Ｂ上に取付けられる発光ダイオード光源１６Ｂ、該底座１２Ｂ上に設置される放熱部品２４Ｂ、及びレンズ式カバー１８Ｂを包含する。

そのうち、該発光ダイオード光源１６Ｂは該電源供給器１４Ｂに電気的に接続されて、特定波長範囲の電磁輻射を発射するのに用いられる。

該レンズ式カバー１８Ｂは、その外側表面上に形成されて光を抽出するのに用いられる粗化表面パターン（ＬＥＲＳＰ２０）と、その内側表面に形成された波長変換層３８Ｂを包含する。

該底座１２Ｂは金属のスクリューキャップを有し、それは、端点に位置する電気接触部２８Ｂ、及び、電源ソケットにマッチングし且つ機械支持を提供するネジ山接触部３０Ｂを包含する。或いは、該底座１２Ｂは、その他の形式の接触式配置を包含し得て、たとえば、ベイオネット（ｂａｙｏｎｅｔ）、燭台式（ｃａｎｄｅｌａｂｒａ）、蒙古式（ｍｏｇｕｌ）、或いはボルトエンド式とされ、電源導線を接続する。該底座１２Ｂはまた、該電源供給器１４Ｂを包含し得て、それはまた、ＡＣ−ＤＣ電源変換器（図示せず）、駆動回路（図示せず）或いは任意のその他の該発光ダイオード光源１６Ｂの操作に用いることができる電気素子を包含し得る。

該レンズ式カバー１８Ｂは透明或いは半透明の材料、たとえば、プラスチック（たとえば、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ））或いはガラスで、適当な形状に形成される。たとえば、該レンズ式カバー１８Ｂは、図示される球根形状を有し得るほか、任意のその他の適当な形状（たとえば、管状、矩形状、丸頭状、凸面状、凹面状）とされ得る。

該波長変換層３８Ｂの組成材料は、該発光ダイオード光源１６Ｂの発射する電磁輻射の少なくとも一部分を変換して異なる波長の電磁輻射を発射するのに用いられる。たとえば、該波長変換層３８Ｂは１層の蛍光体を有し、該レンズ式カバー１８Ｂの内側表面上に被覆する。該発光ダイオード光源１６Ｂの発射する電磁輻射と該波長変換層３８Ｂが変換された電磁輻射は発光ダイオードバルブ１０Ｂの発生する電磁輻射に組み合わされる。該波長変換層３８Ｂは適当な工程技術を採用することで、所定の厚さに該レンズ式カバー１８Ｂの上に堆積させられ、たとえば、スプレー（ｓｐｒａｙｉｎｇ）、浸漬法（ｄｉｐｐｉｎｇ）、スピンコーティング（ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）、ローリング（ｒｏｌｌｉｎｇ）、電気堆積法（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、或いは気相堆積法（ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が採用され得る。

薄膜堆積の方式のほか、該波長変換層３８Ｂはまた、適当な工程技術を採用して該レンズ式カバー１８Ｂの組成材料中に納入可能であり、たとえば、モールドプラスチック材料とロールガラス（ｒｏｌｌｅｄ ｇｌａｓｓ）材料を混合したもので形成され得る。

先の第１実施例の該発光ダイオードバルブ１０Ａ（図１Ａ）の説明と同様に、該発光ダイオードバルブ１０Ｂもまた最小の光損失の状況下で、グレア（ｇｌａｒｅ）及び反射を減少するのに用いられる。

図３を参照されたい。それは本発明の第３実施例の発光ダイオードバルブ１０Ｃの構造表示図である。それは基本的には図１Ａの該発光ダイオードバルブ１０Ａに類似し、取り外し可能なレンズ式カバー１８Ｃを包含する。

該レンズ式カバー１８Ｃの外側表面には光を抽出するための粗化表面パターン（ＬＥＲＳＰ２０）がある。且つその内側表面に波長変換レンズ４０Ｃが接続されている。

該発光ダイオードバルブ１０Ｃはまた、電源供給器１４Ｃを具えた底座１２Ｃ、該底座１２Ｃ上に設置される発光ダイオード光源１６Ｃ、及び該底座１２Ｃ上に設置される放熱部品２４Ｃを包含する。

そのうち、該発光ダイオード光源１６Ｃは、特定波長範囲を有する電磁輻射を発射するのに用いられる複数の発光ダイオード素子３２Ｃを具えている。

該発光ダイオードバルブ１０Ｃはまた雌ネジを具えたネジ付きリング２２Ｃを具え、それは、該底座１２Ｃに付属するネジ山接続器３４Ｃの雄ネジに組み合わされる。該ネジ付きリング２２Ｃは該レンズ式カバー１８Ｃ及び該波長変換レンズ４０Ｃを固定するのに用いられるが、それらは取り外し可能であり、該波長変換レンズ４０Ｃは取り外されて別の異なる波長変換レンズに交換可能である。これについては、たとえば、先行技術文献に提示した特許文献７に記載されている技術を参照されたい。

該波長変換レンズ４０Ｃの組成材料は、透明或いは半透明の材料とされ、たとえば、プラスチック或いはガラスとされ、適当な形状に形成される（たとえば、図示されるような平面円形）。

該波長変換レンズ４０Ｃの組成材料は、該発光ダイオード光源１６Ｃの発射する電磁輻射の少なくとも一部分を変換して異なる波長の電磁輻射を発射するのに用いられる。たとえば、該波長変換レンズ４０Ｃは一層の材料を包含して、それは該波長変換レンズ４０Ｃ上の一つ或いはさらに多くの主要表面を被覆して、該発光ダイオード光源１６Ｃの発射する電磁輻射を変換して波長が比較的長い電磁輻射となす。

たとえば、該発光ダイオード光源１６Ｃが発射する電磁輻射が青色光スペクトル範囲に属すれば、波長変換レンズ４０Ｃは蛍光体層を包含し、それは一部の該電磁輻射を変換して黄色光スペクトル範囲となすのに用いられる。

該蛍光体層は適当な工程技術を採用することで特定の厚さに堆積され、たとえば、スプレー（ｓｐｒａｙｉｎｇ）、浸漬法（ｄｉｐｐｉｎｇ）、スピンコーティング（ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）、ローリング（ｒｏｌｌｉｎｇ）、電気堆積法（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、或いは気相堆積法（ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が採用され得る。

薄膜堆積の方式のほか、該波長変換レンズ４０Ｃはまた、適当な工程技術を採用して該波長変換材料（たとえば、蛍光体）を該波長変換レンズ４０Ｃの組成材料中に加えたもので形成され得て、たとえば、モールドプラスチック材料とロールガラス（ｒｏｌｌｅｄ ｇｌａｓｓ）材料を混合して形成され得る。

該発光ダイオード光源１６Ｃの発射する電磁輻射は該波長変換レンズ４０Ｃが変換した電磁輻射と組み合わされて、該発光ダイオードバルブ１０Ｃが発射する電磁輻射とされる。

このほか、上述の電磁輻射を組合せた出力は、人が感知するある特定の色彩の光を実現するのに用いられ得る。たとえば、該発光ダイオード光源１６Ｃ及び該波長変換レンズ４０Ｃの配置は、該発光ダイオードバルブ１０Ｃに人が感知するある特定の色温度の白色光を発射させ得る。

このほか、本実施例中、使用者は該波長変換レンズ４０Ｃの変換により、該発光ダイオードバルブ１０Ｃの発光色彩を変更できる。たとえば、白色光はケルビン温度（Ｋｅｌｖｉｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）により多くの等級の白色光に分けられ、すなわち、色温度が５０００Ｋを超過するものは冷色系（青白色）と称され、比較的低い色温度（２７００Ｋ〜５０００Ｋ）のものは、暖色系（淡黄白から赤色）と称される。使用者は特定のレンズを取り付けることで、特定の白色光出力を発生させることができる。

以上に記載されたものは、本発明の実施例の改良式発光ダイオードバルブである。ただし、以上述べたことは、本発明の実施例にすぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲に基づきなし得る同等の変化と修飾は、いずれも本発明の権利のカバーする範囲内に属するものとする。

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 発光ダイオードバルブ
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 底座
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ 電源供給器
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ 発光ダイオード光源
１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ レンズ式カバー
２０ 光抽出用粗表面パターン（ＬＥＲＳＰ）
２２Ａ、２２Ｃ ネジ付きリング
２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ 放熱部品
２６Ａ 導電線
２８Ａ、２８Ｂ 電気接触部
３０Ａ、３０Ｂ ネジ山接触部
３２Ａ、３２Ｃ 発光ダイオード素子
３４Ａ、３４Ｃ ネジ山接続器
３６ 特徴
３８Ｂ 波長変換層
４０Ｃ 波長変換レンズ

Claims (20)

1. 発光ダイオードバルブにおいて、
   底座と、
   該底座の上に位置し、且つ電磁輻射を発射するのに用いられる発光ダイオード光源と、 該底座の上に位置するレンズ式カバーと、
   該レンズ式カバーの上に位置し、該電磁輻射のグレアと反射を減らす光抽出用粗表面パターンと、
   を包含することを特徴とする、発光ダイオードバルブ。
2. 請求項１記載の発光ダイオードバルブにおいて、該光抽出用粗表面パターンは複数の特徴を包含し、該光抽出用粗表面パターンは該レンズ式カバーの一表面に形成されることを特徴とする、発光ダイオードバルブ。
3. 請求項１記載の発光ダイオードバルブにおいて、該光抽出用粗表面パターンは複数の特徴を包含し、該光抽出用粗表面パターンは該レンズ式カバーの外側面に形成されることを特徴とする、発光ダイオードバルブ。
4. 請求項１記載の発光ダイオードバルブにおいて、該光抽出用粗表面パターンは複数の特徴を包含し、該光抽出用粗表面パターンは該レンズ式カバーの内側面に形成されることを特徴とする、発光ダイオードバルブ。
5. 請求項１記載の発光ダイオードバルブにおいて、該光抽出用粗表面パターンは複数の特徴を包含し、該光抽出用粗表面パターンは該レンズ式カバーの外側面と内側面とに形成されることを特徴とする、発光ダイオードバルブ。
6. 請求項１記載の発光ダイオードバルブにおいて、該発光ダイオード光源は少なくとも一つの発光ダイオードダイ或いは少なくとも一つの発光ダイオードパッケージを包含することを特徴とする、発光ダイオードバルブ。
7. 請求項１記載の発光ダイオードバルブにおいて、該レンズ式カバー上に位置する波長変換層を包含し、該波長変換層は発光ダイオード光源の発射する電磁輻射を変換して該発光ダイオードバルブに白色感覚の光出力を発生させるのに用いられることを特徴とする、発光ダイオードバルブ。
8. 請求項１記載の発光ダイオードバルブにおいて、該発光ダイオード光源は発光ダイオードパッケージを包含し、該発光ダイオードパッケージは蛍光体層を包含し、該蛍光体層は該電磁輻射を変換して該発光ダイオードバルブに白色感覚の光を発生させることを特徴とする、発光ダイオードバルブ。
9. 発光ダイオードバルブにおいて、
   底座と、
   該底座の上に位置し、少なくとも一つの発光ダイオードダイ或いは少なくとも一つの発光ダイオードパッケージを包含し、特定波長範囲を具えた電磁輻射を発射するのに用いられる発光ダイオード光源と、
   該底座の上に位置するレンズ式カバーであって、光抽出用粗表面パターンを具え、該光抽出用粗表面パターンは該レンズ式カバーの表面に形成された複数の特徴を包含し、該光抽出用粗表面パターンは、該電磁輻射のグレア及び反射を減らすが、該電磁輻射の該レンズ式カバーの透過量は減らさない、上記レンズ式カバーと、
   を包含することを特徴とする、発光ダイオードバルブ。
10. 請求項９記載の発光ダイオードバルブにおいて、さらに、該レンズ式カバー上に位置する波長変換層を包含し、該波長変換層は該発光ダイオード光源の発射する電磁輻射の波長範囲を変換して、該発光ダイオードバルブに特定の光出力を発生させることを特徴とする、発光ダイオードバルブ。
11. 請求項９記載の発光ダイオードバルブにおいて、さらに、波長変換レンズを包含し、該波長変換レンズは該底座或いは該レンズ式カバーの上に位置して、該発光ダイオード光源の発射する電磁輻射の波長範囲を変換して、該発光ダイオードバルブに特定の光出力を発生させることを特徴とする、発光ダイオードバルブ。
12. 請求項９記載の発光ダイオードバルブにおいて、該レンズ式カバーは、スポットライト（ｓｐｏｔｌｉｇｈｔ）、フォームファクター（ｆｏｒｍ ｆａｃｔｏｒ）、ビビッド（ｖｉｖｉｄ）、ミニチュア（ｍｉｎｉａｔｕｒｅ）、サブミニチュア（ｓｕｂｍｉｎｉａｔｕｒｅ）、Ｄｕｌｕｘランプ、Ｕ形ランプ、環形ランプ（ｃｉｒｃｌｉｎｅ）、オクトロンランプ（Ｏｃｔｒｏｎ）、スリムライン（ｓｌｉｍｌｉｎｅ）、車両用ランプ、及び特殊用途ランプ用のカバーで構成される群よりいずれかが選択されることを特徴とする、発光ダイオードバルブ。
13. 請求項９記載の発光ダイオードバルブにおいて、該発光ダイオードダイはレンズを包含し、該レンズは光抽出用粗化構造を具えていることを特徴とする、発光ダイオードバルブ。
14. 請求項９記載の発光ダイオードバルブにおいて、該発光ダイオードパッケージは蛍光体層を包含し、該蛍光体層は波長範囲を変換するために用いられることを特徴とする、発光ダイオードバルブ。
15. 発光ダイオードバルブの製造方法において、
    底座と、該底座上に位置して特定の波長範囲を有する電磁輻射を発射するのに用いられる発光ダイオード光源を提供するステップ、
    該底座に用いられるレンズ式カバーを提供するステップ、
    該レンズ式カバー上に、光抽出用粗表面パターンを形成するステップ、
    以上のステップを包含し、該光抽出用粗表面パターンは、複数の特徴を包含し、該電磁輻射のグレア及び反射を減らすのに用いられるが、該電磁輻射の該レンズ式カバーの通過量を減少させないことを特徴とする、発光ダイオードバルブの製造方法。
16. 請求項１５記載の発光ダイオードバルブの製造方法において、該光抽出用粗表面パターンを形成するステップは、ビーズブラスト（ｂｅａｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ）、サンドブラスト（ｓａｎｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ）、エッチング及びモールディングで組成される群より選択されたいずれかを包含することを特徴とする、発光ダイオードバルブの製造方法。
17. 請求項１５記載の発光ダイオードバルブの製造方法において、該光抽出用粗表面パターンを形成するステップは、光電化学酸化及びエッチング工程を包含することを特徴とする、発光ダイオードバルブの製造方法。
18. 請求項１５記載の発光ダイオードバルブの製造方法において、該発光ダイオード光源は発光ダイオードダイを包含し、該発光ダイオードダイはレンズを包含し、該レンズは光抽出用粗化構造を具えることを特徴とする、発光ダイオードバルブの製造方法。
19. 請求項１５記載の発光ダイオードバルブの製造方法において、該発光ダイオード光源は発光ダイオードパッケージを包含し、該発光ダイオードパッケージは該波長範囲を変換するための蛍光体層を具えていることを特徴とする、発光ダイオードバルブの製造方法。
20. 請求項１５記載の発光ダイオードバルブの製造方法において、さらに、
    該レンズ式カバーの上に波長変換層を形成するステップ、を包含し、該波長変換層は該波長範囲を変換して、該発光ダイオードバルブに白色感覚の光出力を発生させるのに用いられることを特徴とする、発光ダイオードバルブの製造方法。

Images