JP3124555U - 白色発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高輝度で色の減衰の恐れが無く、肉眼で純白色に見える白色光を放出する白色発光装置を提供する。
【解決手段】
青色発光ダイオード１０を光源とし、蛍光層２０を発光ダイオード上に付着させて覆い、蛍光層はＹＡＧ：ＥＵ（ユーロピウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系及びＳｒＧａ₂Ｓ₄：ＥＵ（ユーロピウム添加ストロンチウムチオガレート）の赤、緑の二色の蛍光粉末に透明樹脂を均一に混合して形成する。蛍光層中の赤色蛍光体は青色光に励起されて、青色光とはスペクトル（波長）の異なる光を発し、緑色蛍光体は青色光に励起されて、青色光とはスペクトル（波長）の異なる光を発する。この二つの異なるスペクトル（波長）に一部の吸収されない青色光が加わり、混合して白色光を形成する。
【選択図】図1

Description

本考案は、白色発光装置に関し、特に純白色発光ダイオード（ＬＥＤ）装置に関する。

公知の白色ＬＥＤの典型的な例としては、紫外発光半導体ダイオードを光源として、赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）三色の蛍光体粉末と透明樹脂とを混合したカバー層蛍光体を励起することにより白色光を得ている。
しかしこの種の発光装置の光源は紫外光であり、紫外光は現在汎用されているエポキシ樹脂の構造を破壊し、最終的な「白色光」の光を減衰させてしまう問題があり、白色光の輝度は高くない。特にこのタイプのカバー層は赤、緑、青三色の蛍光体粉末を混合して成っており、三色の混合比率、製造工程の制御が難しいことも欠点の一つである。
特許第３４１７３８４号公報 特開２００２−４３６３３号公報

本考案は、白色発光装置を提供することを課題とし、青色発光ダイオードを光源として赤色と緑色を混合して成る蛍光層を励起し、また、そのＹＡＧ：ＥＵは優れた耐熱性を有し、青色光を長時間発光しても劣化しないので、赤色光の輝度を長時間維持することができ、赤色の減衰せず、更に白色光の長時間発光の色の再現性品質を維持する。

上記課題を解決するため、図１、図２に示すように、本考案は、
青色発光半導体ダイオード１０を光源とし、その発光スペクトルは４３０〜４８０ｎｍの間であり、
蛍光層２０を半導体発光ダイオード１０上に付着させて覆っており、
蛍光層２０は、青色光に励起されて、波長６２０ｎｍである赤色光と波長５２０ｎｍである緑色光を発し、該二種類のスペクトルは励起されていない青色光と混合して、白色光を形成する。
蛍光層２０は、下記の組成物からなる。
（４）ＹＡＧ：ＥＵ（ユーロピウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、ユーロピウム元素（ＥＵ）を活性化物質とする赤色蛍光粉末。
（５）ＳｒＧａ₂Ｓ₄：ＥＵ（ユーロピウム添加ストロンチウムチオガレート）、ユーロピウム元素（ＥＵ）を活性化物質とする緑色蛍光粉末。
（６）赤色蛍光粉末ＹＡＧ：ＥＵと緑色蛍光粉末ＳｒＧａ₂Ｓ₄：ＥＵと透明樹脂を均一に混合してなる。

前述の主要な特徴に基づき、そのＹＡＧ：ＥＵとＳｒＧａ₂Ｓ₄：ＥＵと透明樹脂を均一に混合してなる蛍光層２０で発光ダイオード１０を覆い包んで封止した構造にすることができる（図１参照。）。
また、前述の主要な特徴に基づき、その発光ダイオード１０とＹＡＧ：ＥＵとＳｒＧａ₂Ｓ₄：ＥＵと透明樹脂を均一に混合してなる蛍光層２０は、リフレクタ６０の開口部６２内部を埋める形で覆うことができ、開口部６２の内壁面は光の反射面を形成する（図３，４参照。）。

上記のように、本考案が提供する白色発光装置は、青色発光ダイオードを光源として、赤（或いは橙）色と緑色を混合して成る蛍光層を励起し、蛍光層が青色光の波長を変換して青色光とはスペクトルの異なる光を発することを利用して、白色光を放出する。この白色光は紫外光源との混合による光ではないため、得られる白色光は輝度が高く、色の減衰が無いばかりでなく、三色光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の混合により形成する白色光であるため色の再現性にも優れている。

本考案の好適な実施例を図に沿って説明する。
図１に示すように、本装置は発光ダイオード１０を中心に、底部は導電体で、導電樹脂１２により左リードフレーム３０に接続し、蛍光層２０は発光ダイオード１０上を覆い包んで封止し、ワイヤＳは発光ダイオード１０上方から出て右リードフレーム３２に接続することによって、電気回路を形成する。透明樹脂８０は発光ダイオード１０、蛍光層２０及び左右リードフレーム３０、３２上部を覆い包み、封止構造を形成する。

発光ダイオード１０は、窒化物系化合物の半導体で作製することが望ましく、青色光を発光する光源とすることができる。蛍光層２０は赤、緑の二色の蛍光粉末と透明樹脂を適当な比率で混合して成り、発光ダイオード体１０が青色光を発した時に、青色光のピーク波長は４３０〜４８０ｎｍの範囲であり、蛍光層２０中の赤色蛍光粉はＹＡＧ：ＥＵ材料（即ちユーロピウムで活性化したガーネット系）で、赤色蛍光層が青色光に励起されて青色光の波長を変換し、ピーク波長６２０ｎｍで外に向けて放出する。緑色蛍光粉はＳｒＧａ２Ｓ４：ＥＵ材料（即ちユーロピウムで活性化したガーネット系）で、青色光に励起されて青色光の波長を変換し、ピーク波長５２０ｎｍを放出する。
つまり、赤、緑色蛍光層は青色光の波長の一部を吸収して青色光４７０ｎｍの波長を変換し、二種の波長（６２０ｎｍ、５２０ｎｍ）として青色光の波長とは異なる光を発する。その二種の波長の異なる光に、一部の吸収されない青色光が加わり、三種の波長の異なる光が混合して、肉眼で見たときに白色光と認識されるのである。この白色光発光は紫外光源との混合ではないため、得られる白色光は輝度が高く、色の減衰が無いばかりでなく、三色光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の混合により形成する白色光であるため色の再現性にも優れている。

図２に示すように、封止材５０は内部に凹部５２を形成し、凹部壁５２１には蛍光層２０を均一に塗布或いは堆積してあり、封止材５０が発光ダイオード１０の左右リードフレーム３０、３２を直接カバーすることにより、発光ダイオード１０が青色光を発すると蛍光層２０中の赤、緑色蛍光材料を励起して波長の異なる二種の光を発し、透明な封止材５０を通って放出する。円凹部５２内の空間は真空状を呈して、発光ダイオード１０の正、負極導電脚部Ｓ１、Ｓ２をそれぞれ左右リードフレーム３０、３２に熔接し、左右リードフレーム３０、３２の間を絶縁コンポーネント３５で隔てて電気回路を形成する。
図３では、封止材５０を蛍光層２０との一体プレス成形としており、封止材５０そのものが蛍光層２０となり、同様に二種の波長の異なる光を発することができる。

図４示すように、リフレクタ６０をベースとして、蛍光層２０を開口部６２中に充填して密封し、発光ダイオード１０の底部を絶縁樹脂１４で開口部６２の底部に固着させ、ワイヤＳ３、Ｓ４をそれぞれ左右リードフレーム３０、３２に接続して電気回路を形成する。発光ダイオード１０が発する青色光と、青色光と蛍光層２０から放出する赤、緑色光は、全て開口部６２の内壁面から開口部６２の外へ発射されて蛍光層２０上で白色光となる。

図５に示すように、リフレクタ６０と蛍光層２０と発光ダイオード１０の結合の効果は図４に示す技術と同様であるが、発光ダイオード１０のワイヤＳ３、Ｓ４をそれぞれ底部から出し、それぞれを左右リードフレーム３０、３２に接続して電気回路を形成している。

本考案の縦方向の断面図である。 本考案の別の実施例における縦方向の断面図である。 本考案のもう一つの実施例における縦方向の断面図である。 本考案のリフレクタとの粘着の縦方向の断面図である。 本考案のリフレクタとの粘着の、別の実施例の断面図である。

符号の説明

１０ 発光ダイオード
１２ 導電樹脂
１４ 絶縁樹脂
２０ 蛍光層
３０ 左リードフレーム
３２ 右リードフレーム
３５ 絶縁コンポーネント
５０ 封止材
５２ 凹部
５２１ 凹部壁
６０ リフレクタ
６２ 開口部
８０ 透明樹脂
Ｓ１、Ｓ２ 脚部
Ｓ、Ｓ３、Ｓ４ ワイヤ

Claims (3)

1. 青色発光ダイオードを光源とし、その発光スペクトルは４３０〜４８０ｎｍの間であり、
   蛍光層を該発光ダイオード上に付着させ、
   蛍光層は、青色光に励起されて、波長６２０ｎｍである赤色光と波長５２０ｎｍである緑色光を発し、該二種類のスペクトルは吸収されていない青色光を混合し、白色光を形成するものであって、
   蛍光層は、下記の組成物からなることを特徴とする白色発光装置。
   （１）ＹＡＧ：ＥＵ（ユーロピウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、ユーロピウム元素（ＥＵ）を活性化物質とする赤色蛍光粉末。
   （２）ＳｒＧａ₂Ｓ₄：ＥＵ（ユーロピウム添加ストロンチウムチオガレート）、ユーロピウム元素（ＥＵ）を活性化物質とする緑色蛍光粉末。
   （３）赤色蛍光粉末ＹＡＧ：ＥＵと緑色蛍光粉末ＳｒＧａ₂Ｓ₄：ＥＵと透明樹脂を均一に混合してなる。
2. ＹＡＧ：ＥＵとＳｒＧａ₂Ｓ₄：ＥＵと透明樹脂を均一に混合してなる蛍光層は発光ダイオードを覆って封止構造としてなることを特徴とする請求項１記載の白色発光装置。
3. ＹＡＧ：ＥＵとＳｒＧａ₂Ｓ₄：ＥＵと透明樹脂を均一に混合してなる蛍光層はリフレクタの開口部を埋めて覆い、開口部の内壁面が光の反射面を形成してなることを特徴とする請求項１記載の白色発光装置。
   
   

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