JP4019649B2

JP4019649B2 - 発光装置

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Publication number: JP4019649B2
Application number: JP2001131192A
Authority: JP
Inventors: 滋嗣幸田
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: JP2002329895A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶のバックライト、照明光源、各種インジケータや交通信号灯などに利用可能な発光装置に関し、より詳しくは光触媒である酸化チタン粒子を含み、防汚性や大気浄化性や抗菌性等を有する発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、発光装置に光触媒を担持させ、光触媒の酸化還元力を利用して発光装置に防汚性や、大気浄化性あるいは脱臭性や、抗菌性等を付与することが提案されている。光触媒である酸化チタンの微粒子に、そのバンドギャップ以上の光（紫外線）を照射すると、電子と正孔が生成する。この電子と正孔は、それぞれ非常に強い還元力と酸化力を有しているので、発光装置の表面に付着した有機物等からなる汚染物質を、生成した正孔により直接酸化する、あるいは生成した電子と水又は酸素との反応により生成する活性酸素種により酸化する、ことにより分解することができる。
【０００３】
例えば、特開平１０−４１５５２号公報には、発光チップを封止するエポキシ樹脂から成る外囲器の表面に酸化チタンを含有するコーティング層を備えたＬＥＤランプが提案されている。酸化チタンを活性化するための紫外線源として、紫外線発生素子を外囲器の内部に設けること、あるいは、マトリクス状に多数配置されたＬＥＤランプの間に紫外線発生素子を配置することが提案されている。
【０００４】
また、特許第３１０９４７２号公報には、半導体チップを封止する外装部材の表面にアパタイトで表面を覆った酸化チタン粒子と蓄光部材とを備え、紫外線源として太陽光や蛍光灯の光等を用いる、発光ダイオードが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、紫外線源として紫外線発生素子を設ける方法では、それを配置するためのスペースを必要とするため発光装置の小型化が困難となり、また、人体に有害な紫外線が発生するため発光装置の使用場所が限定される、という問題があった。
また、紫外線源として太陽光や蛍光灯の光等を用いる方法では、夜間や消灯時には酸化チタンを活性化できないので汚染物質を分解するのに長時間を要する、また、太陽光や蛍光灯の光を十分に受光できる場所に発光装置の使用が限定される、という問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明は上記の課題を解決し、小型化が可能で、使用場所が限定されない、光触媒を担持した発光装置を提供することを目的とした。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の発光装置は、分光増感色素を担持した酸化チタンを含有する透光性樹脂と、可視光により前記酸化チタンを活性化させる発光チップとを有する発光装置であって、前記発光装置は、凹部を形成する反射ブロックを上面に有する基体と、前記凹部内に配置され発光観測面を上面として前記基体に搭載された可視光を発光する前記発光チップと、該発光チップを覆う前記透光性樹脂からなる封止部とを有し、前記透光性樹脂がフッ素樹脂又はシリコーン樹脂であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の発光装置は、発光チップに可視光を発光する発光チップを用い、分光増感色素を担持した酸化チタンを含有させた透光性樹脂に発光チップからの可視光を照射して酸化チタンを活性化させるようにしたので、紫外線源がなくとも、空気中又は透光性樹脂の表面に付着した汚染物質を分解することができる。また、光触媒を担持した表面実装型の発光装置を提供することができる。また、耐酸化性と耐光性に優れたフッ素樹脂又はシリコーン樹脂を用いることにより、酸化チタンにより分解されることがないので、付着した汚れのみを分解することができる。
【０００９】
ここで、分光増感色素は、以下に説明する役割を果たす。すなわち、分光増感色素を酸化チタン粒子に担持させ、４００ｎｍより長波長で分光増感色素の吸収波長を含む可視光を分光増感色素に照射すると、分光増感色素の励起された電子が酸化チタン粒子に注入され、酸化チタンを活性化することができる。活性化された酸化チタンはその酸化還元力により、発光装置の表面に付着した汚染物質や空気中の汚染物質を分解することができる。
【００１１】
また、本発明の発光装置は、透光性樹脂を発光チップに密着させたものを用いることができる。透光性樹脂を発光チップと密着させることにより、発光チップから発光された可視光を効率よく分光増感色素を担持した酸化チタンに照射することができるので、酸化チタンの酸化還元力を高めることができる。
【００１２】
また、本発明の発光装置は、分光増感色素を担持した酸化チタンとともに活性炭粉末を含有した透光性樹脂を用いることができる。活性炭粉末は、例えば１０００ｍ^２／ｇ以上の大きな比表面積を有しているので、高濃度の悪臭等の汚染物質を短時間で吸着することができる。酸化チタンと活性炭粉末とを共存させると、活性炭粉末に吸着された汚染物質を酸化チタンが分解することが可能となり、長期間に亘り、汚染物質を除去することができる。
【００１３】
また、本発明の発光装置は、透光性樹脂を含有する封止部を、主に汚染物質を分解する機能を有する光触媒層と、主に汚染物質を吸着する吸着層とで、構成することにより、効率良く汚染物質の分解除去を行うことができる。
例えば、酸化チタンを含有する透光性樹脂を含む酸化チタン層を光触媒層とし、その酸化チタン層の上に積層され活性炭粉末を含有する透光性樹脂から成る活性炭層を吸着層として封止部を構成することができる。この構成によれば、発光チップに密着する酸化チタン層の上に活性炭層を設けることにより、活性炭粉末に妨害されることなく可視光を酸化チタン層に照射することができる。活性炭層は封止部の表面に露出しているので、発光装置の周囲の空気中に存在する汚染物質を速やかに吸着することができる。活性炭に吸着された汚染物質の一部は、活性炭層との界面付近で酸化チタンにより分解されるので、活性炭の吸着能力が飽和することがない。これにより、脱臭能力の高い発光装置を得ることができる。
【００１４】
また、酸化チタンを含有する透光性樹脂を含む酸化チタン層を光触媒層とし、その酸化チタン層と反射ブロックとの間に形成され活性炭粉末を含有する透光性樹脂から成る活性炭層を吸着層として封止部を構成することもできる。封止部の表面に酸化チタン層と活性炭層とを露出させるようにしたので、酸化チタン層による汚染物質の分解と、活性炭層による汚染物質の吸着とを同時に行うことができ、効率良く汚染物質の分解除去を行うことができる。
【００１６】
また、本発明の発光装置は、透光性樹脂に、発光チップからの可視光を吸収し、その可視光よりも長波長の光を発光する蛍光体を含有させることができる。光の混色の原理に基づいて色変換を行うことができるので、分光増感色素の吸収波長に近い混色光を発光させることができ、効率良く酸化チタンを活性化することができる。
【００１７】
また、本発明の発光装置は、発光チップに青色の可視光を発光する発光チップを用い、かつ蛍光体にＣｅを含有するＹＡＧ系蛍光体を用いることができる。光の混色の原理により白色発光装置を得ることができる。この白色発光装置を、例えば、オフィス用や家庭用の照明に使用すれば、居室あるいは作業スペースの空気中の汚染物質を除去することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態について説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る発光装置１０の構造を示す模式断面図である。発光装置１０においては、絶縁性基体４はその上面に凹部を形成する反射ブロック６を有し、対向する２つの主面である発光観測面１ａと実装面１ｂを有する可視光を発光する発光チップ１が発光観測面１ａを上面として凹部内に配置されて絶縁性基体４上の搭載されている。発光チップ１の電極は、ボンディングワイヤ３により、絶縁性基体４に設けられた電極５と電気的に接続されている。発光チップ１は、透光性の封止部２と密着し、封止部２は、分光増感色素を担持した酸化チタン粒子８と、その酸化チタン粒子８を分散した透光性樹脂７とを含有する酸化チタン層から構成されている。封止部２の上面は、反射ブロック６の上面と概ね同一平面となるように形成されている。反射ブロック６は、発光チップ１から発光される光を拡散させ均一な明るさを与える役割を有し、絶縁性基体４と一体に形成したものを用いても良く、別体に形成し両者を接合したものを用いても良い。
【００１９】
本実施の形態１では、封止部２が分光増感色素を担持した酸化チタン粒子８を含有する酸化チタン層で構成されているので、発光チップ１から分光増感色素の吸収光を含む可視光を封止部２に照射することにより、分光増感色素の励起された電子が酸化チタンに注入されて酸化チタンが活性化され、発光装置に付着した汚染物質や空気中の汚染物質が酸化チタンにより分解される。発光チップが発光する可視光により酸化チタンが活性化されるので、酸化チタンを活性化するための紫外線源が不要となる。紫外線源のためのスペースを設ける必要がなく発光装置をより小型化できる。また、太陽光や蛍光灯等の光も不要なので、使用場所を限定されることがない。
【００２０】
本実施の形態に使用可能な発光チップとしては、高効率に発光輝度の高い可視光を発光可能な半導体素子として、窒化物半導体（Ｉｎ_ｘＧａ_ｙＡｌ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を活性層に利用したものが好適に挙げられる。蛍光体から放出される光よりも短波長の光を放出することができるので、色変換の効率が高い発光装置を得ることができる。
窒化物半導体を利用した発光チップは、サファイア基板、スピネル（ＭｇＡｉ_２Ｏ_４）基板、ＳｉＣ、ＧａＮ単結晶等の上に形成させることができるが、量産性と結晶性を満たすにはサファイア基板を用いることが好ましい。そのため、本実施の形態では、ｎ型及びｐ型の窒化物半導体層が絶縁性基板であるサファイア基板上に形成され、半導体層側に両電極を有する発光チップを用いている。
【００２１】
本実施の形態に使用可能な酸化チタンとしては、アナタース型酸化チタンとルチル型酸化チタンのいずれも用いることができるが、アナタース型酸化チタンを用いることが好ましい。アナタース型酸化チタンはそのバンドギャップが３．２ｅＶであり、ルチル型酸化チタンのバンドギャップ３．０ｅＶより大きく、酸化力及び還元力が大きいからである。
また、酸化チタン粒子の粒子径は、５ｎｍ〜１００ｎｍ、より好ましくは１０ｎｍ〜５０ｎｍである。５ｎｍより小さいと均一に分散させるのが困難となり、１００ｎｍより大きいと光触媒としての活性が十分ではないからである。
【００２２】
本実施の形態に使用可能な分光増感色素としては、４００ｎｍ以上の可視光領域に吸収を有する金属錯体や有機色素を用いることができる。金属錯体としては、銅フタロシアニン等の金属フタロシアニンや特表平５−５０４０２３号に記載のルテニウム、オスミウム及び鉄の錯体が挙げられる。有機色素としては、シアニン系色素、メロシアニン系色素、アントラキノン系色素、アゾ系色素、キナクドリン系色素、メタルフリーフタロシアニン系色素等が挙げられる。
上記の分光増感色素の中で、具体的には、赤色を吸収する色素としてジアミノアントラキノニル＆ジバビルツルイソインドリン、緑色を吸収する色素としてナノブロム−トリクロロ銅フタロシアニン＆ジバビルツルイソインドリン、青色を吸収する色素として銅フタロシアニン、そしてルテニウム錯体を好適に使用できる。
ここで、ルテニウム錯体は、可視光全域に亘り吸収を有しているので、白色発光の可能な、ＲＧＢ（赤色、緑色、青色）を発光する各発光チップを近接して配置した発光装置あるいは青色発光チップと蛍光体とを組合せた発光装置に好適に使用できる。ルテニウム錯体の具体例としては、Ｒｕ（２，２′−ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ−４，４′−ｄｉｃａｒｂｏｘｙｌ）_２（ＳＣＮ）_２を挙げることができる。
【００２３】
分光増感色素を酸化チタンに担持させるには、分光増感色素を溶解した溶液に酸化チタン粒子を浸漬し、好ましくは加温して、酸化チタン粒子に分光増感色素を吸着させることにより行うことができる。分光増感色素を吸着させた酸化チタン粒子は、溶液から分離後、洗浄し、乾燥して用いることができる。
【００２４】
酸化チタンを分散させる透光性樹脂には、発光チップ及び後述の蛍光体からの光に対して耐光性が高く、透光性に優れ、封止材としての剛性を有し、さらに、酸化チタンの酸化力に対して安定であるものが好ましい。透光性樹脂としては、フッ素樹脂あるいはシリコーン樹脂を好適に使用できる。フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂又はフッ化ビニル樹脂等を用いることができる。
封止部２は、例えば、酸化チタン粒子と透光性樹脂とを含む塗液を、発光装置１０の凹部に注入し、乾燥させることにより形成することができる。
【００２５】
本実施の形態の発光装置において、封止部は蛍光体を含有しても良い。使用可能な蛍光体としては、窒化物系半導体を発光層とする半導体発光チップから発光された光を励起させて発光できる、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体をベースとしたものが挙げられる。
【００２６】
白色発光装置を得るためには、発光チップに青色発光チップを用い、蛍光体に上記のイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体を用いることが好ましい。すなわち、青色発光チップから放出された青色光が、蛍光体を含有する封止部の中に入射すると、その一部が封止部内で蛍光体に吸収される。蛍光体に吸収された青色光は励起源として働き、蛍光体は黄色の蛍光を封止部の外に放出する。一方、封止部内で蛍光体に吸収されなかった青色光はそのまま封止部の外に放出される。この黄色光と青色光とが混ぜ合わされて、人間の目には白色光として見える。この光の混色の原理により、青色発光チップからの発光が色変換されて白色光が得られる。
【００２７】
具体的なイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体としては、ＹＡｌＯ_３：Ｃｅ、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２Ｙ：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅ）やＹ_４Ａｌ_２Ｏ_９：Ｃｅ、更にはこれらの混合物などが挙げられる。イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体にＢａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎの少なくとも一種が含有されていてもよい。また、Ｓｉを含有させることによって、結晶成長の反応を抑制し蛍光体の粒子を揃えることができる。
【００２８】
本明細書において、Ｃｅで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体は特に広義に解釈するものとし、イットリウムの一部あるいは全体を、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素に置換され、あるいは、アルミニウムの一部あるいは全体をＢａ、Ｔｌ、Ｇａ、Ｉｎの何れが又は両方で置換され蛍光作用を有する蛍光体を含む広い意味に使用する。
【００２９】
更に詳しくは、一般式（Ｙ_ｚＧｄ_１−ｚ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（但し、０＜ｚ≦１）で示されるフォトルミネッセンス蛍光体や一般式（Ｒｅ_１−ａＳｍ_ａ）_３Ｒｅ‘_５Ｏ_１２：Ｃｅ（但し、０≦ａ＜１、０≦ｂ≦１、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｓｃから選択される少なくとも一種、Ｒｅ’は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎから選択される少なくとも一種である。）で示されるフォトルミネッセンス蛍光体である。
【００３０】
この蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークを４５０ｎｍ付近にさせることができる。また、発光ピークも、５８０ｎｍ付近にあり７００ｎｍまですそを引くブロードな発光スペクトルを有している。
【００３１】
またフォトルミネセンス蛍光体は、結晶中にＧｄ（ガドリニウム）を含有することにより、４６０ｎｍ以上の長波長域の励起発光効率を高くすることができる。Ｇｄの含有量の増加により、発光ピーク波長が長波長に移動し全体の発光波長も長波長側にシフトする。すなわち、赤みの強い発光色が必要な場合、Ｇｄの置換量を多くすることで達成できる。一方、Ｇｄが増加すると共に、青色光によるフォトルミネセンスの発光輝度は低下する傾向にある。さらに、所望に応じてＣｅに加えＴｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｅｕらを含有させることもできる。
【００３２】
しかも、ガーネット構造を持ったイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体の組成のうち、Ａｌの一部をＧａで置換することで発光波長が短波長側にシフトする。また、組成のＹの一部をＧｄで置換することで、発光波長が長波長側にシフトする。
【００３３】
Ｙの一部をＧｄで置換する場合、Ｇｄへの置換を１割未満にし、且つＣｅの含有（置換）を０．０３から１．０にすることが好ましい。Ｇｄへの置換が２割未満では緑色成分が大きく赤色成分が少なくなるが、Ｃｅの含有量を増やすことで赤色成分を補え、輝度を低下させることなく所望の色調を得ることができる。このような組成にすると温度特性が良好となり発光チップの信頼性を向上させることができる。また、赤色成分を多く有するように調整されたフォトルミネセンス蛍光体と着色顔料とを組合せて使用すると、ピンク等の中間色を発光することが可能な発光装置を形成することができる。
【００３４】
このようなフォトルミネセンス蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ａｌ、及びＣｅの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得ることができる。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムとを混合して混合原料を得ることができる。これにフラックスとしてフッ化バリウムやフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中１３５０〜１４５０°Ｃの温度範囲で２〜５時間焼成して焼成品を得、つぎに焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得られる。
【００３５】
発光チップにおいて、このようなフォトルミネセンス蛍光体は、２種類以上のセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体や他の蛍光体を混合させてもよい。
【００３６】
他にも青色、青緑色や緑色を吸収して赤色が発光可能な蛍光体としては、Ｅｕ及び／又はＣｒで付活されたサファイア（酸化アルミニウム）蛍光体やＥｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有Ｃａ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２蛍光体（オキシナイトライド蛍光硝子）等が挙げられる。これらの蛍光体を利用して発光素子からの光と蛍光体からの光の混色により白色光を得ることもできる。
【００３７】
また、発光出力を向上させるためには、本発明で用いられる蛍光体の平均粒径は１０μｍ〜５０μｍが好ましく、より好ましくは１５μｍ〜３０μｍである。このような粒径を有する蛍光体は光の吸収率及び変換効率が高く且つ励起波長の幅が広い。このように、光学的に優れた特徴を有する大粒径蛍光体を含有させることにより、発光素子の主波長周辺の光をも良好に変換し発光することが可能となり、発光装置の量産性が向上される。
【００３８】
また、この平均粒径値を有する蛍光物質が頻度高く含有されていることが好ましく、頻度値は２０％〜５０％が好ましい。このように粒径のバラツキが小さい蛍光物質を用いることにより色ムラが抑制され良好な色調を有する発光装置が得られる。
【００３９】
具体的な蛍光体として、Ｃｅで付活されたＹＡＧ系蛍光体（Ｙ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍから選ばれた少なくとも１つの元素と、Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素とを含んでなるセリウムで付活されたガーネット系蛍光体）が挙げられる。ＹＡＧ系蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で沈降させる。これを焼成して得られる共沈酸化物と酸化アルミニウムを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウムを混合して坩堝に詰め、空気中１４００℃の温度で１７０分焼成して焼成品が得られる。焼成品を水中でボールミルして洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通してＹＡＧ系蛍光体を形成させることができる。
【００４０】
他の具体的な蛍光体として、Ｅｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ-Ａｌ_２Ｏ_３-ＳｉＯ_２蛍光体が挙げられる。このＥｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ-Ａｌ_２Ｏ_３-ＳｉＯ_２蛍光体は、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、窒化珪素及び酸化カルシウムなどの原料に希土類原料を所定比に混合した粉末を窒素雰囲気下において１３００℃から１９００℃（より好ましくは１５００℃から１７５０℃）において溶融し成形させる。成形品をボールミルして洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して蛍光体を形成させることができる。これにより４５０ｎｍにピークをもった励起スペクトルと約６５０ｎｍにピークがある青色光により赤色発光が発光可能なＥｕ及び／又はＣｒで付活されたＣａ-Ａｌ-Ｓｉ-Ｏ-Ｎ系オキシナイトライド蛍光硝子とすることができる。
【００４１】
なお、Ｅｕ及び／又はＣｒで付活されたＣａ-Ａｌ-Ｓｉ-Ｏ-Ｎ系オキシナイトライド蛍光硝子の窒素含有量を増減することによって発光スペクトルのピークを５７５ｎｍから６９０ｎｍに連続的にシフトすることができる。同様に、励起スペクトルも連続的にシフトさせることができる。そのため、Ｍｇ、Ｚｎなどの不純物がドープされたＧａＮやＩｎＧａＮを発光層に含む窒化ガリウム系化合物半導体からの光と、約５８０ｎｍの蛍光体の光の合成光により白色系を発光させることができる。
【００４２】
また、上述のＣｅで付活されたＹＡＧ系蛍光体とＥｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有Ｃａ-Ａｌ-Ｓｉ-Ｏ-Ｎ系オキシナイトライド蛍光硝子とを組み合わせることにより青色系が発光可能な発光チップを利用してＲＧＢ成分を高輝度に含む極めて演色性の高い発光装置を形成することもできる。このため、所望の顔料を添加するだけで任意の中間色も極めて簡単に形成させることができる。
【００４３】
実施の形態２．
本実施の形態に係る発光装置は、封止部２を構成する酸化チタン層に活性炭粉末（図示せず）を含有させた以外は、実施の形態１の発光装置１０の構造と同様である。
【００４４】
本実施の形態によれば、脱臭能力の高い発光装置を得ることができる。活性炭は、例えば１０００ｍ^２／ｇ以上の大きな比表面積を有しているので、高濃度の汚染物質を短時間で吸着することができ、汚染物質に対する吸着剤としての機能を有するものである。しかし、活性炭には汚染物質を分解する働きはないので、汚染物質の吸着量が飽和状態に達すると、吸着速度が小さくなり脱臭能力が低下する。これに対し、酸化チタンは活性炭に比べ比表面積が小さいため活性炭よりも吸着速度は小さいが、汚染物質を分解可能なため半永久的な脱臭能力を有している。したがって、酸化チタンと活性炭とを共存させることにより、活性炭に吸着された汚染物質を酸化チタンが分解することができるので、長期間に亘り、汚染物質を除去することが可能となる。
【００４５】
本実施の形態に使用可能な活性炭粉末としては、比表面積が、６００〜２０００ｍ^２／ｇ、より好ましくは８００〜１２００ｍ^２／ｇのものが挙げられる。
【００４６】
また、封止部２は、分光増感色素を担持した酸化チタン粒子と、活性炭粉末と、透光性樹脂とを含む塗液を、発光装置１０の凹部に注入し、乾燥させることにより形成することができる。
上記塗液は、ボールミル等を用い、分光増感色素を担持した酸化チタン粒子と活性炭粉末とを混合して調製しても良く、あるいは、以下に述べる方法を用いて調製しても良い。
すなわち、酸化チタンゾルに、分光増感色素を溶解させた溶液を添加混合し、次いで、活性炭粉末を添加した後、溶媒を除去して、酸化チタンを担持した活性炭粉末を調製する。この酸化チタンを担持した活性炭粉末を透光性樹脂を含む溶液に分散させて塗液を調製する。この方法によれば、酸化チタンが活性炭粉末に担持されているので、活性炭に吸着された汚染物質が酸化チタンにより速やかに分解され、脱臭能力をより高めることが可能となる。
【００４７】
実施の形態３．
図２は、本実施の形態に係る発光装置２０の構造を示す模式断面図である。
封止部１２を、発光チップ１に密着する酸化チタン層１３と、その酸化チタン層１３の上に積層され活性炭粉末９と透光性樹脂７とを含む活性炭層１４とで構成した以外は、実施の形態１の発光装置１０の構造と同様である。
【００４８】
本実施の形態によれば、活性炭層１４は封止部１２の表面に露出するように形成されているので、発光装置２０の周囲の空気中に存在する汚染物質を速やかに吸着することができる。さらに、活性炭粉末９に吸着された汚染物質の一部は、酸化チタン層１３により分解されるので、活性炭粉末９の吸着能力が飽和することがない。これにより、汚染物質の脱臭を長期間に亘り行うことができる。
【００４９】
活性粉末は実施の形態２で用いたと同様の物を使用できる。また、活性炭粉末を分散する透光性樹脂には、実施の形態１で用いた、フッ素樹脂又はシリコーン樹脂を用いることが好ましい。
【００５０】
封止部１２は、例えば、以下の方法により形成することができる。
分光増感色素を担持した酸化チタン８と透光性樹脂７とを含む塗液を発光チップ１を被覆可能に凹部に注入し、乾燥して発光チップ１に密着した酸化チタン層１３を形成する。次いで、活性炭粉末９と透光性樹脂７とを含む塗液を酸化チタン層１３の上に注入し、乾燥して活性炭層１４を形成する。ここで、活性炭層の厚さは、５０μｍ〜３００μｍ、より好ましくは１００μｍ〜２００μｍである。５０μｍより小さいと十分な脱臭効果が得られない。また、３００μｍより大きいと、可視光発光チップ１からの光が活性炭層に妨害されて発光装置の輝度が低下するからである。
【００５１】
また、均一は発光を得るために、蛍光体を酸化チタン層に含有させても、あるいは活性炭層に含有させても良い。
【００５２】
実施の形態４．
図３は、本実施の形態に係る発光装置３０の構造を示す模式断面図である。封止部２２を、発光チップ１に密着する酸化チタン層２３と、その酸化チタン層２３と反射ブロック６との間に形成され活性炭粉末９と透光性樹脂７とを含む活性炭層２４とで構成した以外は、実施の形態１の発光装置１０の構造と同様である。
【００５３】
本実施の形態によれば、酸化チタン層２３と活性炭層２４とを基体４の上面に対して概ね垂直に形成し、封止部２２の表面に酸化チタン層２３と活性炭層２４を露出させるようにしたので、酸化チタン層による封止部表面に付着した汚染物質の分解と、活性炭層による汚染物質の吸着とを同時に行うことができ、効率良く汚染物質の分解除去を行うことができる。
【００５４】
また、均一発光を得るために、蛍光体を酸化チタン層に含有させても、あるいは活性炭層に含有させても良い。
【００５５】
図４は、本実施の形態に係る発光チップの製造工程の一例を示す模式断面図である。図４ａは、発光チップ１が絶縁性基板４に実装された発光装置４０であり、封止部が形成される前の状態を示している。まず、発光チップ１、ボンディングワイヤ３及び反射ブロック６を、メタルマスク４１でマスクする（図４ｂ）。次いで、凹部１５内のメタルマスク４１でマスクされていない空隙に、活性炭粉末９と透光性樹脂７とを含む塗液を注入し、乾燥して、凹部１５内のメタルマスク４１と反射ブロック６との間に活性炭層２４を形成する（図４ｃ）。メタルマスク４１を除去し（図４ｄ）、凹部１５内に分光増感色素を担持した酸化チタン８と透光性樹脂７とを含む塗液を注入し、乾燥させて酸化チタン層２３を形成する（図４ｅ）。これにより、発光チップ１に密着する酸化チタン層２３と、その酸化チタン層２３と反射ブロック６との間に形成された活性炭層２４とから成る封止部２２を形成することができる。
もちろん、酸化チタン層あるいは活性炭層に、蛍光体を含有させても良い。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の発光装置は、発光チップに可視光を発光する発光チップを用い、透光性樹脂に分光増感色素を担持した酸化チタンを含有させ、発光チップからの可視光により酸化チタンを活性化させるようにしたので、酸化チタンを活性化させるための紫外線源が不要となる。これにより、防汚性、大気浄化性あるいは脱臭性及び抗菌性等を備え、小型化が可能で、使用場所を限定されることがない発光装置を提供できる。
【００５７】
また、本発明の発光装置は、発光チップを発光観測面を上面として基体に搭載するようにしたので、防汚性や大気浄化性等を有する表面実装型の発光装置を提供できる。
【００５８】
また、本発明の発光装置は、分光増感色素を担持した酸化チタンを含有した透光性樹脂が、発光チップに密着するようにしたので、発光チップから発光された可視光を効率よく分光増感色素を担持した酸化チタンに照射することができ、酸化チタンをより活性化することができる。
【００５９】
また、本発明の発光装置は、透光性樹脂に、分光増感色素を担持した酸化チタン粒子とともに活性炭粉末を含有させるようにしたので、活性炭粉末に吸着された汚染物質を酸化チタンが分解することが可能となり、長期間に亘り、汚染物質を除去することができる。
【００６０】
また、本発明の発光装置は、酸化チタン粒子を含有する透光性樹脂を含む酸化チタン層を光触媒層とし、その酸化チタン層の上に積層され活性炭粉末を含有する透光性樹脂の活性炭層を吸着層としたので、活性炭に吸着された汚染物質の一部は、活性炭層との界面付近で酸化チタンにより分解され、活性炭の吸着能力が飽和することがない。これにより、脱臭能力を向上させることができる。
【００６１】
また、本発明の発光装置は、酸化チタン粒子を含有する透光性樹脂を含む酸化チタン層を光触媒層とし、その酸化チタン層と反射ブロックとの間に形成され活性炭粉末を含有する透光性樹脂の活性炭層を吸着層としたので、酸化チタン層による汚染物質の分解と、活性炭層による汚染物質の吸着とを同時に行うことができ、汚染物質の分解除去を効率良く行うことができる。
【００６２】
また、本発明の発光装置は、透光性樹脂にフッ素樹脂又はシリコーン樹脂を用いるようにしたので、酸化チタンにより分解されることがなく、発光装置の寿命を向上させることができる。
【００６３】
また、本発明の発光装置は、透光性樹脂に蛍光体を含有させるようにしたので、均一な色変換を行うことができ、色ムラのない発光を得ることができる。
【００６４】
また、本発明の発光装置は、発光チップに青色を発光する発光チップを用い、蛍光体にＣｅを含有するＹＡＧ系蛍光体を用いるようにしたので、家庭やオフィス等の空気の浄化に使用可能な白色発光装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態１の発光装置の構造を示す模式断面図である。
【図２】本発明に係る実施の形態３の発光装置の構造を示す模式断面図である。
【図３】本発明に係る実施の形態４の発光装置の構造を示す模式断面図である。
【図４】本発明に係る実施の形態４の発光装置の製造工程を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１窒化物半導体発光チップ、１ａ発光観測面、１ｂ実装面、２,１２,２２封止部、３ボンディングワイヤ、４絶縁性基体、５電極、６反射ブロック、７透光性樹脂、８分光増感色素を担持した酸化チタン、９活性炭粉末、１０,２０,３０,４０発光装置、１３,２３酸化チタン層、１４,２４活性炭層、１５凹部、４１メタルマスク。

Claims

分光増感色素を担持した酸化チタンを含有する透光性樹脂と、可視光により前記酸化チタンを活性化させる発光チップとを有する発光装置であって、
前記発光装置は、凹部を形成する反射ブロックを上面に有する基体と、前記凹部内に配置され発光観測面を上面として前記基体に搭載された可視光を発光する前記発光チップと、該発光チップを覆う前記透光性樹脂からなる封止部とを有し、前記透光性樹脂がフッ素樹脂又はシリコーン樹脂である発光装置。
前記透光性樹脂は前記発光チップと密着してなる請求項１記載の発光装置。
前記透光性樹脂は、前記酸化チタンとともに、活性炭粉末を含有する請求項１又は２に記載の発光装置。
前記酸化チタンを含有する透光性樹脂の酸化チタン層と、該酸化チタン層の上に積層された活性炭粉末を含有する透光性樹脂の活性炭層とを有する請求項１又は２に記載の発光装置。
前記酸化チタンを含有する透光性樹脂の酸化チタン層と、該酸化チタン層と前記反射ブロックとの間に形成された活性炭粉末を含有する透光性樹脂の活性炭層とを有する請求項１又は２に記載の発光装置。
前記透光性樹脂は、前記発光チップからの可視光を吸収し該可視光よりも長波長の光を発光する蛍光体を含有する請求項１から５のいずれか一つに記載の発光装置。
前記発光チップは青色の可視光を発光する発光チップであり、かつ前記蛍光体はＣｅを含有するＹＡＧ系蛍光体である請求項６記載の発光装置。