JP4817534B2 - 発光ダイオードランプ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードランプに関する。
【0002】
【従来の技術】
白色の発光ダイオードランプとしては、特開平10−242513号公報に記載されたものがある。この白色の発光ダイオードランプは、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光ダイオードチップと、(RE1-x Smx )3 (Aly Ga1-y )O12:Ce(但し、0≦x<1、0≦x≦1、REはY、Gdから選択される少なくとも一種)である蛍光体とを有し、発光ダイオードチップからの光と、発光ダイオードチップからの光を受けた蛍光体から発せられる光とを混色することで白色光を発するようになっている。
【0003】
この特開平10−242513号公報では、蛍光体として、上記のもの以外に、Y3 Al5 O12:Ce、Y3 (Al0.6 Ga0.4 )5 O12:Ce、Y3 (Al0.5 Ga0.5 )5 O12:Ce、(Y0.8 Gd0.2 )3 Al5 O12:Ce、(Y0.6 Gd0.4 )3 Al5 O12:Ce、(Y0.4 Gd0.6 )3 A155 O12:Ce、(Y0.2 Gd0.8 )3 Al5 O12:Ce等が挙げられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の白色の発光ダイオードランプには以下のような問題点がある。すなわち、従来の白色の発光ダイオードランプは、図6に示すような範囲でのみ発光していた。すなわち、発することができる白色の範囲は狭いものである。この従来の発光ダイオードランプの発光可能な白色の範囲は、特開平10−242513号の発明者である清水義則氏及び阪野顕正氏と、坂東完治氏、野口泰延氏の4氏の論文『白色LEDの開発と応用』(第264回蛍光体学会予講集(1996年11月29日発行))の図7に記載されている。
【0005】
本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであって、より広い範囲の白色の光を発することができる発光ダイオードランプを提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る発光ダイオードランプは、発光スペクトルの主ピークが420〜480nmである発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップからの光を受けて600〜650nmの範囲に主ピークを持つ蛍光を発する第1の蛍光体と、前記発光ダイオードランプからの光を受けて530〜580nmの範囲に主ピークを持つ蛍光を発する第2の蛍光体とを具備しており、前記第1の蛍光体は、母剤が(Y,Ce)3 Al5 O12で、付活剤にPrを用いたものであり、前記第2の蛍光体は母剤が(Y,Ce)3 Al5 O12で、付活剤にTbを用いたものであり、前記第1の蛍光体と第2の蛍光体とは独立して発光するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の第1の実施の形態に係る発光ダイオードランプの概略的断面図、図2は本発明の第2の実施の形態に係る発光ダイオードランプの要部の概略的断面図、図3は本発明の第3の実施の形態に係る発光ダイオードランプの要部の概略的断面図、図4は本発明の第4の実施の形態に係る発光ダイオードランプの要部の概略的断面図、図5は本発明の第5の実施の形態に係る発光ダイオードランプの要部の概略的断面図、図6は本発明の実施の形態に係る発光ダイオードランプの発光が可能な範囲を示すCIE表色系である。
【0008】
本発明の第1の実施の形態に係る発光ダイオードランプAは、発光スペクトルの主ピークが420〜480nmである発光ダイオードチップ100Aと、この発光ダイオードチップ100Aからの光を受けて600〜650nmの範囲に主ピークを持つ蛍光を発する第1の蛍光体210Aと、前記発光ダイオードチップ100Aからの光を受けて540nmに主ピークを持つ蛍光を発する第2の蛍光体220Aとを有している。
【0009】
前記発光ダイオードチップ100Aとしては、青色の光を発する窒化ガリウム系半導体からなるものを用いる。なお、この発光ダイオードチップ100Aは、上述した構造のものに限定されるものではなく、発光スペクトルの主ピークが420〜480nmであるものであればよい。
【0010】
一方、図1において小さな白丸で示す前記第1の蛍光体210Aは、母剤が(Y,Ce)3 Al5 O12で、付活剤にPrを用いたものである。この第1の蛍光体210Aは、前記発光ダイオードチップ100Aからの光を受けて600〜650nmの範囲でスペクトルを有する赤色の蛍光を発する。
【0011】
また、図1において小さな黒丸で示す前記第2の蛍光体220Aは、母剤が(Y,Ce)3 Al5 O12で、付活剤にTbを用いたものである。この第2の蛍光体220Aは、前記発光ダイオードチップ100Aからの光を受けて530〜580nmの範囲に主ピークを持つ緑色の蛍光を発する。
【0012】
これらの第1の蛍光体210A及び第2の蛍光体220Aは、発光ダイオードランプ100Aを構成するモールド樹脂300Aに混入されている。モールド樹脂300Aは、透光性を有する合成樹脂、例えばエポキシ樹脂であって、発光ダイオードチップ100Aがダイボンディングされたダイボンディングリード410Aと、このダイボンディングリード410Aに隣接されており、金線等のボンディングワイヤ430Aによって前記発光ダイオードチップ100Aに接続されたワイヤボンディング用リード420Aとをモールドするものである。
【0013】
このようにモールド樹脂300Aに、第1の蛍光体210Aと第2の蛍光体220Aとが混入されていると、発光ダイオードチップ100Aから発せられた光は、一部が両蛍光体210A、220Aに入射されることなく直接外部に出る青色の光L1になり、また一部が第1の蛍光体210Aに入射されて赤色の蛍光となって外部に出る光L2となり、また一部が第2の蛍光体220Aに入射されて緑色の蛍光となって外部に出る光L3となる。これらの3種類の光、すなわち青色の光L1と、赤色の光L2と、緑色の光L3とが混合されることで白色の光となるのである(図6参照)。
【0014】
また、第1の蛍光体210Aと第2の蛍光体220Aとをモールド樹脂300Aに混入する代わりに、図2に示すように、第1の蛍光体210Aと第2の蛍光体220Aとを混入した樹脂510A、例えばエポキシ樹脂を発光ダイオードチップ100Aの上面に塗布するという手法を採用することも可能である(第2の実施の形態)。ただし、この場合には、発光ダイオードチップ100Aの上面に形成されているN型電極191A、P型電極192A、すなわちボンディングワイヤ430Aの一端が接続される部分には前記樹脂510Aを塗布しないようにする。
【0015】
この場合も、発光ダイオードチップ100Aから発せられた光は、一部が両蛍光体210A、220Aに入射されることなく直接外部に出る青色の光L1になり、また一部が第1の蛍光体210Aに入射されて赤色の蛍光となって外部に出る光L2となり、また一部が第2の蛍光体220Aに入射されて緑色の蛍光となって外部に出る光L3となる。これらの3種類の光、すなわち青色の光L1と、赤色の光L2と、緑色の光L3とが混合されることで白色の光となるのである。
【0016】
さらに、図3に示すように、第1の蛍光体(図示省略)と第2の蛍光体(図示省略)とが混入された透光性フィルム500Aをモールド樹脂300Aに入れ込むという手法の採用も可能である(第3の実施の形態)。
【0017】
ところで、図4に示すように、発光ダイオードチップ100Aの下面に第1の蛍光体(図示省略)及び第2の蛍光体(図示省略)を含んだ蛍光体層110Aを形成することも可能である(第4の実施の形態)。この場合には、発光ダイオードチップ100Aの上面から直接外部に放出される青色の光L1と、下面に向かって放射され、蛍光体層110Aの第1の蛍光体に入社され、赤色の蛍光となり、ダイボンディング用リード410Aに形成されたカップ部411Aの底面412Aで反射されて外部に放出される光L2と、蛍光体層110Aの第2の蛍光体に入射され、緑色の蛍光となり、ダイボンディング用リード410Aに形成されたカップ部411Aの底面412Aで反射されて外部に放出される光L3とが混合されることによって白色の光となる。なお、図4においては、作図の都合上、ボンディングワイヤ430Aを省略している。
【0018】
また、図5に示すように、発光ダイオードチップ100Aのサファイア基板110Aに穴111Aを開設し、この穴151Aに第1の蛍光体210A(図5では小さな白丸で示している。)と第2の蛍光体220A(図5では小さな黒丸で示している。)とが混入された樹脂520Aを埋め込むという手法もある(第5の実施の形態)。この場合も、発光ダイオードチップ100Aの上面から直接外部に放出される青色の光L1と、下面に向かって放射され、穴111Aに埋め込まれた樹脂520A中の第1の蛍光体210Aに入射され、赤色の蛍光となり、ダイボンディング用リード410Aに形成されたカップ部411Aの底面412Aで反射されて外部に放出される光L2と、穴111Aに埋め込まれた第2の蛍光体220Aに入射され、緑色の蛍光となり、ダイボンディング用リード410Aに形成されたカップ部411Aの底面412Aで反射されて外部に放出される光L3とが混合されることによって白色の光となる。
【0019】
なお、この場合は、発光ダイオードチップ100Aの下面に反射膜を形成しておけば、カップ部411Aの底面412Aでの反射より効率よく光L1、L2、L3を外部に放出することが可能となる。
【0020】
【発明の効果】
本発明に係る発光ダイオードランプは、発光スペクトルの主ピークが420〜480nmである発光ダイオードチップ100Aと、この発光ダイオードチップ100Aからの光を受けて600〜650nmの範囲に主ピークを持つ蛍光を発する第1の蛍光体210Aと、前記発光ダイオードチップ100Aからの光を受けて540nmに主ピークを持つ蛍光を発する第2の蛍光体220Aとを有している。
【0021】
このため、この発光ダイオードランプでは、図6に示すように、第1の蛍光体と第2の蛍光体の混合の割合を変化させることで、従来のものより広い範囲での発光が可能となる。
【0022】
そして、前記第1の蛍光体は、母剤が(Y,Ce) 3 Al 5 O 12 で、付活剤にPrを用いたものであり、前記第2の蛍光体は母剤が(Y,Ce) 3 Al 5 O 12 で、付活剤にTbを用いたものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係る発光ダイオードランプの概略的断面図である。
【図2】 本発明の第2の実施の形態に係る発光ダイオードランプの要部の概略的断面図である。
【図3】 本発明の第3の実施の形態に係る発光ダイオードランプの要部の概略的断面図である。
【図4】 本発明の第4の実施の形態に係る発光ダイオードランプの要部の概略的断面図である。
【図5】 本発明の第5の実施の形態に係る発光ダイオードランプの要部の概略的断面図である。
【図6】 本発明の実施の形態に係る発光ダイオードランプの発光が可能な範囲を示すCEI表色系である。
【符号の説明】
100A 発光ダイオードチップ
210A 第1の蛍光体
220A 第2の蛍光体
Claims (1)
- 発光スペクトルの主ピークが420〜480nmである発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップからの光を受けて600〜650nmの範囲に主ピークを持つ蛍光を発する第1の蛍光体と、前記発光ダイオードランプからの光を受けて530〜580nmの範囲に主ピークを持つ蛍光を発する第2の蛍光体とを具備しており、前記第1の蛍光体は、母剤が(Y,Ce)3 Al5 O12で、付活剤にPrを用いたものであり、前記第2の蛍光体は母剤が(Y,Ce)3 Al5 O12で、付活剤にTbを用いたものであり、前記第1の蛍光体と第2の蛍光体とは独立して発光するものであることを特徴とする発光ダイオードランプ。
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