JP2013161900A - Light-emitting diode - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオードに関するものである。 The present invention relates to a light emitting diode.
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ，ＬＥＤ）は、長寿命、低消費電力、水銀を一切使用しない等、環境に優しいという利点を有するので、様々なランプに広く応用されている。従来の発光ダイオードランプにおいては、黄色蛍光体層を青色発光ダイオードチップに直接被覆し、この青色発光ダイオードチップから発光される青色光の一部に、蛍光体層における蛍光物質を励起させて、黄色光を発光させ、さらにこの黄色光を他青色光と混色することによって、白色光を放射する。前記蛍光体層は発光ダイオードチップを直接被覆するので、前記発光ダイオードチップから発生した熱量は、蛍光体層の光吸収に影響し、前記発光ダイオードの色温度は不均等になる。また、発光ダイオードの体積は小さいので、蛍光体層の被覆は複雑になり、製造コストも高くなる。 Light emitting diodes (LEDs) are widely applied to various lamps because they have advantages such as long life, low power consumption and no use of mercury. In a conventional light-emitting diode lamp, a yellow phosphor layer is directly coated on a blue light-emitting diode chip, and a fluorescent substance in the phosphor layer is excited to a part of blue light emitted from the blue light-emitting diode chip. White light is emitted by emitting light and mixing this yellow light with other blue light. Since the phosphor layer directly covers the light emitting diode chip, the amount of heat generated from the light emitting diode chip affects the light absorption of the phosphor layer, and the color temperature of the light emitting diode becomes uneven. Further, since the volume of the light emitting diode is small, the coating of the phosphor layer becomes complicated and the manufacturing cost increases.
上記問題点に鑑みて、本発明は、コストが低く、色温度が均等になる発光ダイオードを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a light emitting diode with low cost and uniform color temperature.
発明に係る発光ダイオードは、発光ダイオードチップと、前記発光ダイオードチップを被覆する封止体と、前記封止体を被覆するレンズと、を備え、前記レンズは、本体と、光変換体と、を備え、前記本体には、前記光変換体を収容する収容空間が設けられ、前記発光ダイオードチップから発せられた光は、光変換体を通じて、前記本体に入り、前記光変換体は、前記発光ダイオードチップから発せられた光の波長を変換することができる。 The light emitting diode according to the invention includes a light emitting diode chip, a sealing body that covers the light emitting diode chip, and a lens that covers the sealing body, and the lens includes a main body and a light conversion body. The main body is provided with an accommodating space for accommodating the light conversion body, and light emitted from the light emitting diode chip enters the main body through the light conversion body, and the light conversion body includes the light emitting diode. The wavelength of light emitted from the chip can be converted.
本発明に係る発光ダイオードは、構造が簡単であり、且つコストも低い。また、蛍光物質は発光ダイオードチップから離れた位置に設けられているため、前記発光ダイオードチップから発生した熱量が色温度に影響を及ぼすことを回避できる。 The light emitting diode according to the present invention has a simple structure and low cost. In addition, since the fluorescent material is provided at a position away from the light emitting diode chip, it is possible to avoid the amount of heat generated from the light emitting diode chip from affecting the color temperature.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１及び図２に示したように、本発明に係る１つの実施形態の発光ダイオード１００は、ベース１０と、前記ベース１０内に設けられる発光ダイオードチップ２０と、前記発光ダイオードチップ２０を被覆する封止体３０と、前記封止体３０を被覆するレンズ４０と、を備える。本実施形態においては、前記発光ダイオードチップ２０は、青色発光ダイオードチップであり、青色光を発光する。 As shown in FIGS. 1 and 2, a light emitting diode 100 according to an embodiment of the present invention covers a base 10, a light emitting diode chip 20 provided in the base 10, and the light emitting diode chip 20. The sealing body 30 and the lens 40 which coat | covers the said sealing body 30 are provided. In the present embodiment, the light emitting diode chip 20 is a blue light emitting diode chip and emits blue light.
前記ベース１０は、銅、錫、アルミニウム、金、銀、モリブデン、タングステン、マグネシウムなどのような金属材料又はその合金からなることができ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などのような電気絶縁性と高熱伝導性を持ったセラミック材料からなることもでき、ケイ素（Ｓｉ）などのような半導体材料からなることもできる。前記ベース１０の頂面の中央部には、碗状の凹部１２が凹設される。前記凹部１２の断面は、台形を呈し、且つ前記ベース１０の頂面１４から底面に向かって、その断面の幅が次第に小さくなる。 The base 10 may be made of a metal material such as copper, tin, aluminum, gold, silver, molybdenum, tungsten, magnesium, or an alloy thereof, and includes aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), It can be made of a ceramic material having electrical insulation and high thermal conductivity such as beryllium oxide (BeO), silicon carbide (SiC), or can be made of a semiconductor material such as silicon (Si). A bowl-shaped recess 12 is formed in the center of the top surface of the base 10. The cross section of the recess 12 has a trapezoidal shape, and the width of the cross section gradually decreases from the top surface 14 to the bottom surface of the base 10.
前記発光ダイオードチップ２０は、前記ベース１０に設けられ、且つ前記凹部１２内に収容される。前記封止体３０は、前記凹部１２内を充填し、且つ前記発光ダイオードチップ２０を被覆する。本実施形態においては、前記封止体３０の頂面と、前記ベース１０の頂面１４とは同一の平面上に位置する。 The light emitting diode chip 20 is provided on the base 10 and is accommodated in the recess 12. The sealing body 30 fills the recess 12 and covers the light emitting diode chip 20. In the present embodiment, the top surface of the sealing body 30 and the top surface 14 of the base 10 are located on the same plane.
図３に示したように、前記発光ダイオードチップ２０の光強度の曲線図において、前記発光ダイオードチップ２０から出射した光の強度Ｉは、出射角度θに対して、ランバート（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）分布を呈す。即ち、出光強度Ｉと出射角度θとの関係は以下の式で表される。
Ｉ＝Ｉ０ｃｏｓθ（０°≦θ≦９０°）
前記式において、Ｉ０は、前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏの出光強度であり、出射角度θは、出射光と前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏとの間の夾角である。
As shown in FIG. 3, in the curve diagram of the light intensity of the light emitting diode chip 20, the intensity I of the light emitted from the light emitting diode chip 20 exhibits a Lambertian distribution with respect to the emission angle θ. That is, the relationship between the outgoing light intensity I and the outgoing angle θ is expressed by the following equation.
I = I 0 cos θ (0 ° ≦ θ ≦ 90 °)
In the above equation, I 0 is the light output intensity of the central axis O of the light emitting diode chip 20, and the outgoing angle θ is the depression angle between the outgoing light and the central axis O of the light emitting diode chip 20.
前記レンズ４０は、前記ベース１０の頂面１４に設けられ、本体４２と、光変換体４４と、を備える。前記本体４２は半球状を呈し、外表面４２１と、下表面４２２と、内表面４２４と、を備える。前記外表面４２１は、前記レンズ４０の出光面である。前記下表面４２２は、前記レンズ４０の底部に位置し、その中央部には、内側に向かって凹入する収容空間４２７が形成される。前記内表面４２４は、前記収容空間４２７内に位置し、且つその外縁は前記下表面４２２に接続される。前記収容空間４２７の中心軸と前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏとは、同一の直線上に位置する。前記収容空間４２７の深さＨと前記出射角度θは、以下の式で表される。
Ｈ＝Ｈ０ｃｏｓθ（０°≦θ≦９０°）
前記式において、Ｈ０は、前記収容空間４２７における前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏに対応する箇所の深さである。前記出射角度θは、前記発光ダイオードチップ２０から発せられた光と、前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏとの間の夾角である。即ち、前記収容空間４２７の深さＨは、前記発光ダイオードチップ２０から発せられた光の出射角度θに対してランバート分布を呈している。前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏに位置する前記収容空間４２７の深さＨ０は、５００ｕｍまたは５００ｕｍより小さいが、好ましくは、３００ｕｍまたは３００ｕｍより小さい。
The lens 40 is provided on the top surface 14 of the base 10 and includes a main body 42 and a light conversion body 44. The main body 42 has a hemispherical shape and includes an outer surface 421, a lower surface 422, and an inner surface 424. The outer surface 421 is a light exit surface of the lens 40. The lower surface 422 is located at the bottom of the lens 40, and a receiving space 427 that is recessed inward is formed at the center. The inner surface 424 is located in the receiving space 427 and an outer edge thereof is connected to the lower surface 422. The central axis of the accommodation space 427 and the central axis O of the light emitting diode chip 20 are located on the same straight line. The depth H of the accommodation space 427 and the emission angle θ are expressed by the following equations.
H = H 0 cos θ (0 ° ≦ θ ≦ 90 °)
In the above formula, H 0 is the depth of the location corresponding to the central axis O of the light emitting diode chip 20 in the accommodation space 427. The emission angle θ is a depression angle between the light emitted from the light emitting diode chip 20 and the central axis O of the light emitting diode chip 20. That is, the depth H of the accommodation space 427 exhibits a Lambertian distribution with respect to the emission angle θ of the light emitted from the light emitting diode chip 20. The depth H 0 of the accommodation space 427 located at the central axis O of the light emitting diode chip 20 is less than 500 μm or 500 μm, preferably less than 300 μm or 300 μm.
前記光変換体４４は、基材４４２と、前記基材４４２中に分散する光変換物質４４４と、を備える。前記基材４４２は、樹脂、エポキシ樹脂、シリカゲル、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、低温溶融ガラス（Ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅｌｔｉｎｇ ｇｌａｓｓ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などのような光透過性材料からなる。 The light conversion body 44 includes a base material 442 and a light conversion substance 444 dispersed in the base material 442. The substrate 442 includes a resin, an epoxy resin, silica gel, polyethylene terephthalate, polycarbonate resin (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), low temperature melting glass, silicon nitride (Si 3 N 4). ), A light transmissive material such as silicon oxide (SiO 2 ).
前記光変換物質４４４は、前記発光ダイオードチップ２０から発せられた一部の光の波長を変換することによって、この一部の光の色を変換する。前記光変換物質４４４は、硫化物、アルミニウム酸塩、酸化物、ケイ酸塩、窒化物、窒素酸化物などのような蛍光物質である。本実施形態においては、前記光変換物質４４４は、黄色蛍光物質である。 The light converting material 444 converts the color of the partial light by converting the wavelength of the partial light emitted from the light emitting diode chip 20. The light conversion material 444 is a fluorescent material such as sulfide, aluminate, oxide, silicate, nitride, or nitrogen oxide. In the present embodiment, the light conversion substance 444 is a yellow fluorescent substance.
前記光変換体４４は、前記本体４２の収容空間４２７に収容される。また、前記光変換体４４は、スプレー塗装やスクリーン印刷などの方法によって、前記本体４２の収容空間４２７内に充填した後、固化して、形成する。前記光変換体４４のサイズは、前記収容空間４２７のサイズと同じである。前記光変換体４４の底面４４６は、平面であり、且つその面積は前記封止体３０の頂面の面積より大きい。前記光変換体４４の底面４４６は、前記レンズ４０の入光面である。 The light conversion body 44 is accommodated in the accommodation space 427 of the main body 42. The light conversion body 44 is formed by being solidified after being filled in the accommodation space 427 of the main body 42 by a method such as spray coating or screen printing. The size of the light conversion body 44 is the same as the size of the accommodation space 427. The bottom surface 446 of the light conversion body 44 is a flat surface, and the area thereof is larger than the area of the top surface of the sealing body 30. A bottom surface 446 of the light converter 44 is a light incident surface of the lens 40.
前記光変換体４４のサイズは、前記収容空間４２７のサイズと同じであるので、前記光変換体４４の中心軸と前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏとは、同一の直線上に位置し、且つ前記光変換体４４の厚さＴは、前記発光ダイオードチップ２０の出射角度θに対して、ランバート分布を呈す。即ち、前記光変換体４４の厚さＴ＝Ｔ０ｃｏｓθ，０°≦θ≦９０°、Ｔ０は、前記光変換体４４における前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏに対応する箇所の厚さである。前記出射角度θは、前記発光ダイオードチップ２０から発せられた光と、前記発光ダイオードチップ２０の中心軸Ｏとの間の夾角である。前記光変換体４４における前記発光ダイオードチップの中心軸Ｏに対応する箇所の厚さＴ０は、５００ｕｍまたは５００ｕｍより小さい。好ましくは、３００ｕｍまたは３００ｕｍより小さい。 Since the size of the light conversion body 44 is the same as the size of the accommodation space 427, the central axis of the light conversion body 44 and the central axis O of the light emitting diode chip 20 are located on the same straight line, The thickness T of the light conversion body 44 exhibits a Lambertian distribution with respect to the emission angle θ of the light emitting diode chip 20. That is, the thickness T of the light conversion body T = T 0 cos θ, 0 ° ≦ θ ≦ 90 °, and T 0 is the thickness of the portion corresponding to the central axis O of the light emitting diode chip 20 in the light conversion body 44. It is. The emission angle θ is a depression angle between the light emitted from the light emitting diode chip 20 and the central axis O of the light emitting diode chip 20. A thickness T 0 of a portion corresponding to the central axis O of the light emitting diode chip in the light conversion body 44 is less than 500 μm or 500 μm. Preferably, it is smaller than 300 um or 300 um.
前記レンズ４０の底面は、前記ベース１０の頂面に結合され、且つ前記光変換体４４の底面４４６は、前記封止体３０の頂面に接合され、前記発光ダイオードチップ２０の出光面は前記レンズの入光面に重ね合わせられる。前記光変換体４４の底面４４６は、前記封止体３０の頂面を完全に覆い、前記発光ダイオードチップ２０から発せられた光線を前記光変換体４４に完全に透過させる。 The bottom surface of the lens 40 is coupled to the top surface of the base 10, and the bottom surface 446 of the light conversion body 44 is bonded to the top surface of the sealing body 30, and the light exit surface of the light emitting diode chip 20 is Superposed on the light incident surface of the lens. The bottom surface 446 of the light conversion body 44 completely covers the top surface of the sealing body 30, and transmits light emitted from the light emitting diode chip 20 to the light conversion body 44 completely.
前記発光ダイオード１００が作動すると、前記発光ダイオードチップ２０から発せられた青色光は、前記ベース１０の頂端から出射し、且つ前記光変換体４４を通過する。前記光変換体４４を通過した青色光の一部は、前記光変換体４４における黄色蛍光物質に黄色い光を発光させる。その後この黄色い光と、残りの青色光が混色して、白色光になる。本実施形態においては、前記光透過性を持った基材４４２に蛍光物質を分散させ、光変換体４４を形成し、且つスプレー塗装やスクリーン印刷等の方法によって、前記光変換体４４を前記レンズ４０の本体４２に結合させる。従って従来の技術に比べ、前記発光ダイオード１００の構造が簡単であり、且つコストも低い。また、蛍光物質は前記発光ダイオードチップ２０から離れた位置に設けられているため、前記発光ダイオードチップ２０から発生した熱量が色温度に影響を及ぼすことを回避できる。 When the light emitting diode 100 is activated, the blue light emitted from the light emitting diode chip 20 is emitted from the top end of the base 10 and passes through the light converter 44. Part of the blue light that has passed through the light converter 44 causes the yellow fluorescent material in the light converter 44 to emit yellow light. The yellow light and the remaining blue light are then mixed to become white light. In the present embodiment, a fluorescent substance is dispersed in the light-transmitting base material 442 to form a light conversion body 44, and the light conversion body 44 is attached to the lens by a method such as spray coating or screen printing. Forty body 42 is coupled. Therefore, the structure of the light emitting diode 100 is simple and the cost is low as compared with the prior art. In addition, since the fluorescent material is provided at a position away from the light emitting diode chip 20, it is possible to avoid the amount of heat generated from the light emitting diode chip 20 from affecting the color temperature.
１００ 発光ダイオード
１０ ベース
１２ 凹部
１４ 頂面
２０ 発光ダイオードチップ
３０ 封止体
４０ レンズ
４２ 本体
４２１ 外表面
４２２ 下表面
４２４ 内表面
４２７ 収容空間
４４ 光変換体
４４２ 基材
４４４ 光変換物質
４４６ 底面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Light emitting diode 10 Base 12 Recessed part 14 Top surface 20 Light emitting diode chip 30 Sealing body 40 Lens 42 Main body 421 Outer surface 422 Lower surface 424 Inner surface 427 Housing space 44 Light converting body 442 Base material 444 Light converting substance 446 Bottom surface
Claims (3)
前記レンズは、本体と、光変換体と、を備え、
前記本体には、前記光変換体を収容する収容空間が設けられ、前記発光ダイオードチップから発せられた光線は、前記光変換体を通じて、前記本体に入り、前記光変換体は、前記発光ダイオードチップから発せられた光の波長を変換することを特徴とする発光ダイオード。 A light emitting diode comprising a light emitting diode chip, a sealing body that covers the light emitting diode chip, and a lens that covers the sealing body,
The lens includes a main body and a light converter,
The main body is provided with a housing space for housing the light conversion body, and light emitted from the light emitting diode chip enters the main body through the light conversion body, and the light conversion body includes the light emitting diode chip. A light emitting diode that converts a wavelength of light emitted from the light emitting diode.
Priority Applications (1)
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| JP2012021661A JP2013161900A (en) | 2012-02-03 | 2012-02-03 | Light-emitting diode |
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Cited By (2)
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| JP2020522894A (en) * | 2017-06-05 | 2020-07-30 | ルミレッズ ホールディング ベーフェー | Optical lens for ultra-thin direct lighting backlight |
| US11242977B2 (en) | 2017-07-26 | 2022-02-08 | Lumileds Llc | Illumination device with element having annular coating |
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2012
- 2012-02-03 JP JP2012021661A patent/JP2013161900A/en active Pending
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