JPH098361A

JPH098361A - 発光ダイオード

Info

Publication number: JPH098361A
Application number: JP15166295A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Sakai; 和宏酒井; Tadanobu Iwasa; 忠信岩佐; Osamu Yamanaka; 修山中
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1995-06-19
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 1997-01-10
Anticipated expiration: 2020-06-08
Also published as: JP3658800B2

Abstract

(57)【要約】【目的】光触媒の光触媒反応によって空気の浄化（脱
臭）、殺菌、防汚、水の浄化等を行うことができる発光
ダイオードを提供する。【構成】ｐｎ接合された光半導体の結晶体からなり、
波長３６０〜４００ｎｍの紫外線を主に放射する１以上
のＬＥＤチップ２と、そのＬＥＤチップ２を封止する透
明な合成樹脂材料からなるモールドレンズ３と、そのモ
ールドレンズ３の外側表面に一体に被覆された透明なガ
ラス材料からなるキャップ６と、そのキャップ６の表面
に担持された二酸化チタンの薄膜からなる光触媒７とを
具備し、光触媒７はＬＥＤチップ２の放射する紫外線に
よって活性化され、酸化力のある活性表面を形成するた
め、有機化合物を分解すること等ができる。ＬＥＤチッ
プ２の放射光は色彩を有する可視光を含むことができ
る。なお、モールドレンズ３を省いてステム形に形成す
ること等もできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は発光ダイオードに関する
ものであり、特に、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒
を担持し、その光触媒反応によって脱臭、殺菌、防汚、
水の浄化等が可能な発光ダイオードに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、パイロットランプや各種のイ
ンジケータとして、或いは文字や図形等の表示、信号、
装飾、デザイン等に、小さな半導体発光素子である発光
ダイオード（ＬＥＤ）が広く使用されている。

【０００３】この発光ダイオード（ＬＥＤ）は、構造上
においてはリードフレームタイプやステムタイプ等があ
り、また形状においては面実装用の平面発光形等の特殊
な形状のものもあるが、いずれの種類または形状のもの
においても、基本的には、ｐｎ接合された光半導体の結
晶体からなるＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを封止
すると共にその放射光に指向性を与える一般にエポキシ
樹脂からなるモールドレンズとから形成される（なお、
このモールドレンズは、例えば、単なる平板状に形成さ
れ、放射光に指向性を与えない場合もあるが、本願明細
書では、ＬＥＤチップを封止すると共にその放射光を外
部に導く透明材料からなる封止体を一般に「モールドレ
ンズ」という）。また、この発光ダイオードは、使用す
る光半導体の結晶体の種類によって、またそれの適切な
ドーピングによって赤、緑、青等の種々の光を発光する
ことができる。そして、紫外線、または色彩のある可視
光と共に紫外線を放射する発光ダイオードも知られてい
る。

【０００４】ところで、近年、二酸化チタンＴｉＯ₂に
代表される光半導体の微粒子による光触媒作用、特に、
その強い酸化触媒作用に高い注目が集められている。

【０００５】この光触媒作用は次のように一般に考えら
れている。即ち、二酸化チタン等の光半導性を有する粒
子状物質をそのバンドキャップエネルギ以上の光（二酸
化チタンの場合は４００ｎｍ以下の光、即ち、紫外線）
で照射すると、価電子帯の電子が光励起されて伝導帯に
移り、伝導帯には自由電子が生成すると共に、価電子帯
には正の電荷を帯びた粒子（正孔）が生成する。これら
の正孔と電子とは半導体粒子内部を運動し、時間の経過
と共に再結合して消滅するが、その粒子外部に空気また
は水、或いはそれらの正孔や電子よりもエネルギの低い
空順位を有する化合物やイオンが存在すると、その粒子
表面を通してそれらの正孔と電子が移動する。つまり、
半導体粒子表面に移動した正孔は接触する化合物やイオ
ンを直接酸化し、或いは活性酸素の１つである水酸基ラ
ジカルを生成する。また、この酸化反応に対する電子に
よる還元反応は主に酸素の還元であり、電子が付加され
た酸化性の高い酸素種が生成される。こうして、光半導
体微粒子は光が照射されることによって酸化性の活性表
面を形成し、有機化合物の分解等に触媒として作用する
（「季刊化学総説『光が関わる触媒化学』Ｎｏ．２
３，１９９４）。

【０００６】このような光半導体微粒子による酸化触媒
作用は、光半導体の中でも二酸化チタンが特に高い。ま
た、二酸化チタンは安定性や安全性にも優れている。そ
こで、この二酸化チタンの微粉末を薄膜として基体表面
に担持して光触媒を形成し、紫外線照射時のその高い酸
化力を有機化合物等の分解に利用した種々の応用が既に
知られている。

【０００７】その応用の最もよく知られた例は、海上に
流出した原油の分解である。中空のガラスビーズの表面
に、上記の二酸化チタンの薄膜からなる光触媒をコーテ
ィングによって担持させる。そして、このガラスビーズ
を原油が流出した海上に散布する。それによってガラス
ビーズの表面には原油が付着するが、この付着した原油
は、その光触媒が太陽光中の紫外線によって活性化し、
強い酸化触媒作用を発揮することによって、分解され
る。これは実際にはシャーレに水を入れて試験的になさ
れたものであるが、太陽光の下で２週間または１カ月ほ
どで完全に原油を分解できることが報告されている。

【０００８】また最近では、室内空気の脱臭または消
臭、殺菌（抗菌）、タバコのヤニや油膜等の汚れの分解
にもその応用が試みられている。具体的には、これらの
例は窓ガラスや蛍光灯のガラスチューブ、或いはタイル
等の表面に二酸化チタンの薄膜からなる光触媒を形成し
たものであり、自然光または蛍光灯の光に含まれる紫外
線を利用してその光触媒を活性化させ、それの酸化触媒
反応によって接触するメルカプタン等の臭気化合物、或
いはタバコのヤニ等の有機物を分解し、または、細菌等
の微生物を死滅させまたはその増殖を抑えるものであ
る。そして、これによる実際の効果も確認され、自動車
や高層ビル等の窓ガラス、或いは衛生用のタイルは既に
実用化段階に入っている。

【０００９】更に、最近実用化された例として、二酸化
チタンの薄膜からなる光触媒をコップ等のガラス容器の
表面に形成したものも知られている。これによれば、蛍
光灯の光に含まれる微弱な紫外線によってもその光触媒
が活性化されるため、水道水に含まれるカルキ臭を除去
し、また有機ハロゲン化合物、特に発ガン性物質のトリ
ハロメタンを分解することができる。また、その光触媒
は水のクラスタ（分子の集合体）を微細化する作用もあ
り、美味しい水ができる効果もある。

【００１０】その他の応用例は、実用化には至っていな
いが、産業用排水等の排水の浄化、窒素酸化物等の大気
汚染物質の無害化または分解、更には医学的応用として
の癌細胞の死滅除去等である。そして、これらの排水処
理等の例では、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒をハ
ニカムやセラミックスウール等の表面積の大きい基体に
担持させると共に、光源としては強い太陽光、或いは強
い紫外線蛍光ランプ（ブラックライト）が用いられてい
る。

【００１１】なお、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒
において、その薄膜を形成する二酸化チタンの粒子径
は、十分に小さいほど「量子サイズ効果」等によって光
触媒作用が高いことが知られている。そのため、その薄
膜は、二酸化チタンのコロイドを基体表面に塗布し焼成
する等の方法によって、一般に０．３μｍ以下、好まし
くは０．２μｍ以下の膜厚の透明な薄膜として、または
そのような薄膜を多層化した薄膜として形成されてい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように二酸化チタ
ン（ＴｉＯ₂）の薄膜からなる光触媒は、これに紫外線
が照射されることによって高い酸化触媒作用を生じ、有
機化合物等を分解させることができる。そのため、この
光触媒を適当な基体表面に担持させることによって、前
述のように、空気の脱臭または消臭、殺菌（抗菌）、タ
バコのヤニ等の防汚、或いは水の浄化等に有効に利用す
ることができる。

【００１３】ただ、ここで問題となるのは、その二酸化
チタンの薄膜からなる光触媒を活性化し、それによって
有機化合物等の分解等の触媒反応を生じさせるためには
紫外線が必要であることである。そして、この紫外線源
としては、従来では主に、太陽の自然光または蛍光灯の
光に含まれる紫外線が利用されている。しかしながら、
これらの光を利用することは新たな光源を必要としない
利点はあるが、その光触媒による触媒反応系の適用場所
等は自ずと限定されたものとなる。即ち、それらの光が
当たらないかまたは十分には当たらない場所には光触媒
を適用することはできず、光触媒を担持させる基体は、
それらの光を十分に受けることができる窓ガラスや蛍光
灯のカバー、またはそれらの光の下に置くことができる
ガラスコップ等に専ら限定される。また、光触媒の光触
媒反応によって有機化合物等を完全に分解するためには
ある程度の時間が必要であるが、夜間或いは消灯時には
その光触媒反応を生じさせることができない。

【００１４】そのため、光触媒による触媒反応を生じさ
せるための紫外線源としては紫外線蛍光ランプ（ブラッ
クライト）の使用が考えられ、また、実際に従来におい
ても、特に、試験等には紫外線蛍光ランプが使用されて
いる。しかし、このような紫外線蛍光ランプは、それを
設置するために比較的広い空間と場所とを要し、狭い空
間等には設置することができない。また、それの電力消
費量も、終日使用される場合にはかなり多いものとな
る。したがって、紫外線蛍光ランプの場合も、それが放
射する紫外線には人体に有害な遠紫外線が多く含まれる
ことも合わせて、その具体的な適用場所等は限定される
ものであった。

【００１５】そこで、本発明は、光触媒の触媒作用によ
って空気の浄化（脱臭）、殺菌（抗菌）、防汚、水の浄
化等が可能で、広範な活用用途が見込まれる発光ダイオ
ードの提供を課題とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかる発光ダ
イオードは、ｐｎ接合された光半導体の結晶体からな
り、波長３６０〜４００ｎｍの紫外線を主に放射する１
以上のＬＥＤチップと、そのＬＥＤチップを封止する透
明なレンズと、そのレンズの外側表面に一体に被覆され
た透明なガラス材料からなるキャップと、そのキャップ
の表面に担持された光触媒とを具備するものである。

【００１７】請求項２にかかる発光ダイオードは、ｐｎ
接合された光半導体の結晶体からなり、波長３６０〜４
００ｎｍの紫外線を主に放射する１以上のＬＥＤチップ
と、そのＬＥＤチップを封止する透明材料からなるレン
ズと、そのレンズの外側表面に担持された光触媒とを具
備するものである。

【００１８】請求項３にかかる発光ダイオードは、ｐｎ
接合された光半導体の結晶体からなり、波長３６０〜４
００ｎｍの紫外線を主に放射する１以上のＬＥＤチップ
と、そのＬＥＤチップを支持するステムと、そのステム
に密封的に固着され、ＬＥＤチップを封止する透明材料
からなるキャップと、そのキャップの外側表面に担持さ
れた光触媒とを具備するものである。

【００１９】請求項４にかかる発光ダイオードは、請求
項１乃至請求項３のいずれか１項において、前記光触媒
を二酸化チタンの薄膜としたものである。

【００２０】請求項５にかかる発光ダイオードは、請求
項１乃至請求項４のいずれか１項において、そのＬＥＤ
チップが、色彩を有する可視光と前記紫外線とを主に放
射するものからなるものである。

【００２１】請求項６にかかる発光ダイオードは、請求
項１乃至請求項５のいずれか１項において、そのＬＥＤ
チップが、青色の光と前記紫外線とを主に放射するｐｎ
接合された窒化ガリウム（ＧａＮ）系光半導体の結晶体
からなるものである。

【００２２】

【作用】請求項１においては、ＬＥＤチップから放射さ
れた紫外線は、透明なレンズを透過し、更にそれを被覆
する透明なガラス材料からなるキャップを透過して、そ
の表面に担持された光触媒に当たり、これを活性化す
る。そして、活性化された光触媒は、前述のように酸化
力のある活性表面を形成するため、これに接触する臭成
分或いはタバコのヤニ等の有機化合物等を酸化分解し、
また、これに接触する細菌等の微生物を死滅させまたは
その成育を阻害する。そのため、そのような光触媒反応
によって空気の浄化（脱臭）、殺菌（抗菌）、タバコの
ヤニ等の防汚、水の浄化等を行うことができる発光ダイ
オードを得ることができる。更に、ＬＥＤチップを複数
にしたものにおいては、より多くの紫外線が放射され、
また、色彩を有する可視光もより多く放射されるので、
光触媒の光触媒反応の能力をより高くし、また、色彩を
有する可視光の発光容量を増加することができる。その
ため、光触媒の光触媒反応によって空気の浄化（脱
臭）、殺菌（抗菌）、タバコのヤニ等の防汚、水の浄化
等を行うことができ、また有彩色に発光することができ
ると共に、それらの能力の高い発光ダイオードを得るこ
とができる。

【００２３】請求項２においては、ＬＥＤチップから放
射された紫外線は、透明材料からなるレンズを透過し、
その表面に担持された光触媒に当たり、これを活性化す
る。そのため、請求項１の場合と同様に、光触媒の光触
媒反応によって空気の浄化（脱臭）、殺菌（抗菌）、タ
バコのヤニ等の防汚、水の浄化等を行うことができる発
光ダイオードを得ることができる。更に、ＬＥＤチップ
を複数にしたものにおいては、より多くの紫外線が放射
され、また、色彩を有する可視光もより多く放射される
ので、光触媒の光触媒反応の能力をより高くし、また、
色彩を有する可視光の発光容量を増加することができ
る。そのため、光触媒の光触媒反応によって空気の浄化
（脱臭）、殺菌（抗菌）、タバコのヤニ等の防汚、水の
浄化等を行うことができ、また有彩色に発光することが
できると共に、それらの能力の高い発光ダイオードを得
ることができる。

【００２４】請求項３においては、ＬＥＤチップから放
射された紫外線は、透明材料からなるキャップを透過
し、その外側表面に担持された光触媒に当たり、これを
活性化する。そのため、請求項１の場合と同様に、光触
媒の光触媒反応によって空気の浄化（脱臭）、殺菌（抗
菌）、タバコのヤニ等の防汚、水の浄化等を行うことが
できる発光ダイオードを得ることができる。更に、ＬＥ
Ｄチップを複数にしたものにおいては、より多くの紫外
線が放射され、また、色彩を有する可視光もより多く放
射されるので、光触媒の光触媒反応の能力をより高く
し、また、色彩を有する可視光の発光容量を増加するこ
とができる。そのため、光触媒の光触媒反応によって空
気の浄化（脱臭）、殺菌（抗菌）、タバコのヤニ等の防
汚、水の浄化等を行うことができ、また有彩色に発光す
ることができると共に、それらの能力の高い発光ダイオ
ードを得ることができる。

【００２５】請求項４においては、ＬＥＤチップから放
射された紫外線は、二酸化チタンの薄膜とした光触媒に
当たり、これを効率よく、活性化する。

【００２６】請求項５においては、ＬＥＤチップから放
射される放射光のうちの色彩を有する可視光は、光触媒
に吸収されないため、そのままこれを透過する。そのた
め、光触媒の光触媒反応によって空気の浄化（脱臭）、
殺菌（抗菌）、タバコのヤニ等の防汚、水の浄化等を行
うことができると共に、その色彩に発光する発光ダイオ
ードを得ることができる。

【００２７】請求項６においては、青色の光が紫外線の
波長に近いものであるため、ＬＥＤチップの放射光のス
ペクトルを範囲を比較的狭いものとすることができ、よ
り高い発光効率を得ることができる。そのため、光触媒
の光触媒反応によって空気の浄化（脱臭）、殺菌（抗
菌）、タバコのヤニ等の防汚、水の浄化等を行うことが
できると共に、青色に発光することができ、しかも発光
効率の良い発光ダイオードを得ることができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００２９】〔第一実施例〕図１は本発明の第一実施例
の発光ダイオードを模式的に示す断面図である。

【００３０】図１のように、全体を１で示す本実施例の
発光ダイオードは、ｐｎ接合された半導体の結晶体から
なる光（電磁波）を放射するＬＥＤチップ２と、このＬ
ＥＤチップ２を封止するモールドレンズ３とを備えてい
る。なお、このモールドレンズ３はエポキシ樹脂または
アクリル系樹脂等の透明な合成樹脂材料から形成され、
また、ＬＥＤチップ２からの放射光に指向性を与えて外
部に導くように、レンズ形状に形成されている。また、
本実施例の発光ダイオード１はリードフレーム形に形成
され、フレームを兼ねた一方の外部リード４の先端にＬ
ＥＤチップ２が融着されると共に、このＬＥＤチップ２
のｐ側電極と他方の外部リード４とが金線５により接続
されている。なお、この構造は一般の発光ダイオードと
同じであり、また、このＬＥＤチップ２とモールドレン
ズ３とを備えた発光ダイオードの構造は、セラミックス
テムを備えたステム形等であることもできる。

【００３１】そして、本実施例の発光ダイオード１にお
いては、モールドレンズ３の外側を覆うようにガラス材
料からなるキャップ６が一体に設けられ、更にそのキャ
ップ６の外側表面のほぼ全面に、二酸化チタンの薄膜か
らなる光触媒７が担持されている。またここで、ＬＥＤ
チップ２は、波長３６０〜４００ｎｍの紫外線（近紫外
線）を主に、即ち十分な容量で放射するものとされてい
る。

【００３２】そのため、この発光ダイオード１に順電圧
を加えて作動すると、ＬＥＤチップ２はその紫外線を含
む光を放射し、その紫外線がモールドレンズ３を透過
し、更にキャップ６を透過して、その表面の光触媒７に
照射される。それによって、光触媒７は活性化され、そ
の触媒作用、特に酸化触媒作用によって、有機化合物の
分解等の光触媒反応が生起される。そして、例えば、メ
ルカプタン類或いはタバコの臭成分、或いは有機溶剤等
の有機化合物を含む室内等の空気と接触させた場合に
は、それらの有機化合物が酸化分解されるため、その空
気を浄化し、脱臭することができる。

【００３３】また、この発光ダイオード１（光触媒７）
を飲料水等の水と接触させた場合には、それに溶存する
トリハロメタン等の有害化合物を分解し、またカルキ
臭、カビ臭の原因物質（例えば、２−メチルイソボルネ
オール）等を分解することができ、その水を浄化するこ
とができる。また、活性化された光触媒７は水のクラス
タ（水分子の集合体）を細分化する作用も有し、それに
よって美味しく、また健康に良い水を生成することがで
きる。

【００３４】更に、活性化された光触媒７の酸化力は、
これに接触する細菌、カビ等の微生物を死滅させ、また
はその成育を阻害する。そのため、この発光ダイオード
１は、殺菌力のある抗菌表面を形成し、衛生的で、また
清潔な表面を提供する。

【００３５】このように、本実施例の発光ダイオード１
によれば、空気の浄化（脱臭）、抗菌（殺菌）、付着す
るタバコのヤニや油膜等による汚染の防止（防汚）、水
の浄化等が可能な光触媒反応素子としての発光ダイオー
ドを得ることができる。そして、この発光ダイオード１
は小さな素子として形成されるため、狭い場所等を含む
あらゆる場所に容易に適用し、設置することができる。

【００３６】なお、ここで、本実施例の発光ダイオード
１を基本的に形成するＬＥＤチップ２、モールドレンズ
３、キャップ６、及び光触媒７について、更に詳細に説
明する。

【００３７】〈ＬＥＤチップ〉ＬＥＤチップ２は、ｐｎ
接合された半導体の結晶体からなる。そして、このよう
なＬＥＤチップはその半導体結晶体の種類等によって種
々のスペクトルの光を放射するが、本実施例において
は、光触媒７の活性化のために、波長３６０〜４００ｎ
ｍの光（近紫外線）を主に放射するものが使用される。
つまり、二酸化チタンは３８０〜３９０ｎｍ（理論値は
３８８ｎｍ）に光吸収スペクトルピークを有している。
そのため、ＬＥＤチップ２は、その波長３６０〜４００
ｎｍの範囲の紫外線を十分に放射することができるもの
が使用される。

【００３８】なお、このＬＥＤチップ２は、光触媒反応
素子として機能する発光ダイオード１を得るためには、
波長３６０〜４００ｎｍのスペクトル範囲内の光のみを
放射するものであることが、発光効率及び電力消費の点
では好ましい。しかし、実際には、発光ダイオードの放
射する光は、半導体レーザの場合とは異なり、一般に少
なくとも５０ｎｍのスペクトル範囲を有するため、波長
３６０〜４００ｎｍのみの光を放射するＬＥＤチップを
得ることは困難である。そのため、ここで使用するＬＥ
Ｄチップ２としては、波長３６０〜４００ｎｍの紫外線
を十分に含む光（電磁波）を放射するものであればよ
い。

【００３９】しかし、このＬＥＤチップ２としては、好
ましくは、人体に有害な紫外線、即ち、３２０ｎｍ以下
の波長の遠紫外線を放射しないものが好ましい。更に、
より好ましいのは、そのような遠紫外線だけでなく、日
焼けを生じさせるような紫外線（Ｂランクの紫外線）も
放射しない、即ち、３５０ｎｍ以下の波長の紫外線を実
質的に放射しないＬＥＤチップである。そして、このよ
うなＬＥＤチップによれば、人体に全く無害な発光ダイ
オード１を形成することができ、日常生活における用途
にも安全に使用することができる。したがって、使用す
るＬＥＤチップ２としては、波長３５０ｎｍ以上（より
好ましくは、３６０ｎｍ以上）の光のみを実質的に放射
するものが好ましい（ただし、ＬＥＤチップ２の放射光
に遠紫外線が含まれる場合であっても、その少くとも一
部は光触媒７によって吸収されることができる）。

【００４０】これに対して、可視光である４００ｎｍ以
上の波長の光は、光触媒７には実質的には吸収されずに
これを透過するが、人体に無害であるため、このような
可視光を含む光を放射するＬＥＤチップは、何等問題な
く使用することができる。また、そのようなＬＥＤチッ
プを使用することによって、その発光ダイオード１が作
動していることを容易に確認することができる。更に、
その可視光が明彩色である場合には、発光ダイオード１
がそのような色彩色に発光するため、照明や表示手段と
しての機能を合わせて有する発光ダイオード１を得るこ
とができる。

【００４１】即ち、ＬＥＤチップ２は、色彩を有する可
視光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外線とを主に放射す
るものであることが、好ましい態様の一つである。これ
によって、可視発光ランプとしての機能を有し、しかも
空気の浄化等の光触媒反応を行うことができる発光ダイ
オード１を得ることができる。

【００４２】そして、その可視光は赤や緑、或いは青等
の任意の有彩色であることができ、また、そのような可
視光と上記の紫外線とを主に放射するＬＥＤチップ２
は、それを形成する半導体結晶体の種類を選定し、また
適切なドーピング処理等を行うことによって適宜得るこ
とができる。しかしながら、その有彩の可視光としてよ
り好ましいのは、波長が４５０ｎｍ程度である青色の光
である。それによれば、ＬＥＤチップ２の放射する光の
スペクトル範囲を比較的狭いものとすることができ、よ
り高い発光効率を得ることができる。そして、この青色
の光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外線とを主に放射す
るＬＥＤチップ２は、それを形成する半導体結晶体とし
て窒化ガリウム（ＧａＮ）系、炭化ケイ素（ＳｉＣ）
系、硫化亜鉛（ＺｎＳ）系、硫化セレン（ＳｅＳ）系等
の半導体材料を用いて、一般に製造することができる。
しかし、これらの半導体材料の中でも、窒化ガリウム
（ＧａＮ）系半導体材料によれば、最もそのような光の
発光効率が高いＬＥＤチップ２を得ることができる。

【００４３】なお、このＬＥＤチップ２（発光ダイオー
ド１）を作動させる電源は、一般の発光ダイオードの場
合と同じである。特に、低い電圧で作動させることがで
き、またその消費電力も少ないので、乾電池、或いは充
電池等の蓄電池も適宜用いることができる。そのため、
本実施例の発光ダイオード１は、電源配線のない場所に
も適用することができ、そして光触媒反応を生じさせる
ことができる。また、家庭用の交流電源を使用すること
もできる。そしてこの場合、例えば、単にシリコンダイ
オードを用いて半波整流するか、または、２つの発光ダ
イオード１を互いに逆方向接続して使用すればよいた
め、簡単にその電源を利用することができる。更に、そ
の電源回路にはスイッチ、タイマ等を設けることもで
き、それによって発光ダイオード１の不必要な作動をな
くし、消費電力の節約を図ることができる。

【００４４】〈モールドレンズ〉モールドレンズ３は、
前述のように、ＬＥＤチップ２を封止し、またそれが放
射する放射光を外部に透過させるためのものである。そ
のため、このモールドレンズ３は光透過性の透明な材料
から形成され、一般にエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポ
リカーボネート等の合成樹脂材料から形成することがで
きる。なお、この透明な合成樹脂材料は、ＬＥＤチップ
２が色彩を有する可視光を紫外線と共に放射する場合、
その色彩に着色することもできる。

【００４５】そして、このモールドレンズ３は、ＬＥＤ
チップ２を十分に封止できる形状であれば、適宜の形状
に形成することができる。例えば、図１の場合において
は、ＬＥＤチップ２からの放射光に指向性を与えるため
に、先端に丸みを有する凸レンズの形状に形成されてい
る。また、レンズ形状だけでなく、例えば、先端が平坦
なものとして形成することもでき、この場合、モールド
レンズ３の先端部分にシリカ粉等の光分散体を混入する
ことによって、分散（拡散）発光型の発光ダイオード１
を得ることができる。

【００４６】なお、一般の発光ダイオードにおいて、Ｌ
ＥＤチップを封止する封止体としては、先端にガラスレ
ンズを備えた金属製キャップも知られている。そこで、
モールドレンズ３に代えて、このような金属製キャップ
をＬＥＤチップ２の封止体として使用することもでき
る。この場合、光触媒７はそのレンズの外側表面に担持
される。しかし、透明な合成樹脂材料からなるモールド
レンズ３は、キャスティングモールド法やトランスファ
モールド法等によって簡単にモールド成形することがで
きるため、製造が容易である利点がある。

【００４７】〈キャップ〉キャップ６は、担持体として
光触媒７をその外側表面に担持し、光触媒反応表面を提
供するためのものであり、モールドレンズ３を覆うよう
にこれに一体に設けられる。そのため、このキャップ６
は、モールドレンズ３と共にＬＥＤチップ２からの放射
光を透過できるように、透明な材料から形成される。そ
して、キャップ６を形成するこの透明材料としては、光
触媒７の光触媒作用、特に酸化触媒作用に対して不活性
な材料であればよく、ポリカーボネート、或いはアクリ
ル系樹脂等の合成樹脂材料も使用することができる。し
かし、合成樹脂材料は、長い間にはその光触媒７の光触
媒作用によって劣化するため、余り好ましくはない。ま
た、ガラスセラミックスは化学的に安定な材料である
が、その成形が比較的困難である。そのため、キャップ
６を形成する透明材料としては、ガラス材料が化学的な
安定性、成形性の点からも好ましい。そして、このガラ
ス材料としては、強度等の点では石英ガラス、或いは高
シリカガラスやホウケイ酸ガラス等が好ましいが、通常
のソーダ石灰ガラス等も好適に使用することができる。

【００４８】また、このキャップ６は適宜の形状に形成
することができるが、一般にはモールドレンズ３の形状
に従った形状、即ち、均一な厚さのカバー状に形成され
る。しかし、キャップ６はモールドレンズ３と一体に形
成されるため、例えば、凸レンズ形状の発光ダイオード
１を形成する場合、キャップ６自体の先端部を肉厚に形
成することもできる。また、このキャップ６の外側表面
には、光触媒７を担持可能な表面積をより拡大し、それ
によって光触媒反応をより強くするために、凹凸や突
起、或いは粗面を形成することもできる。なお、そのよ
うな粗面は、械的加工等によって形成することができる
が、ガラスの粉末をキャップ６の表面に融着させること
によっても形成することもできる。

【００４９】ところで、本実施例の発光ダイオード１は
単一のＬＥＤチップ２を備えたものとして形成され、そ
のため、キャップ６は鉛筆のキャップのような形状に形
成されているが、そのＬＥＤチップ２を複数個配列して
同様な発光ダイオード１を形成することも可能であり、
その場合、そのキャップ６はそれに応じた形状に形成さ
れる。これについては、後の実施例において説明する。

【００５０】〈光触媒〉また、このキャップ６の表面に
担持される光触媒７は、光半導体である二酸化チタン
（ＴｉＯ₂）の薄膜、具体的には、その微粒子のコーテ
ィングからなっている。なお、同様な光触媒反応を生じ
る光半導体としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化カドニ
ウム（ＣｄＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、チタン酸ストロ
ンチウム等の種々のものが知られているが、例えば、硫
化亜鉛は、光を受けると水中では亜鉛イオンとなって溶
解する。これらに対して二酸化チタンは、光触媒反応性
が高いだけでなく、化学的に安定であって反応持続性が
あり（永久的）、しかも人体に全く無害である。

【００５１】そして、その光触媒７を形成する二酸化チ
タンの微粒子は、光触媒反応を生じるためには、「量子
サイズ効果」等により十分に小さい必要があることが既
に知られている。そのため、この二酸化チタンの薄膜
は、一般に０．３μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以下
の膜厚の透明な薄膜として、または、そのような薄膜を
多層化した薄膜（例えば、０．７μｍ〜１μｍ程度の透
明な薄膜）として形成される。なお、このような薄膜は
一般に淡い虹彩を呈する。

【００５２】このような二酸化チタンの薄膜は、既に知
られた種々の方法によって、担持体としてのキャップ６
の表面に形成することができる。最も一般的な方法は、
二酸化チタンのコロイド（ゾル）をその表面に薄く塗布
し、或いは電気泳動法によって沈着させ、次いで焼成す
る方法である。この方法によれば、十分に小さな二酸化
チタン微粒子の薄膜を得ることができ、しかも、ガラス
材料からなるキャップ６に強固に被着された薄膜を形成
することができる。また、真空蒸着法、或いは気相反応
による化学的析出法（気相成長法）は、担持体がプラス
チック材料からなる場合等に特に適した方法である。な
お、仏具等の工芸用陶磁器に真珠様の光沢を付与するた
めに古くから用いられている「真珠ラスター」も、適宜
利用することもできる。これはチタンの樹脂石鹸の溶液
であり、これを塗布し、６００℃程度で加熱焼成するこ
とによって、二酸化チタンの透明な薄膜を形成すること
ができる。

【００５３】なお、光触媒７を担持したキャップ６を備
える本実施例の発光ダイオード１は、例えば、予めキャ
ップ６の外側表面に光触媒７を担持させた後、このキャ
ップ６をＬＥＤチップ２と共に金型内に配置し、次いで
モールドレンズ３をキャスティングモールド法等によっ
てモールド成形する方法で、容易に作製することができ
る。また、光触媒７を担持させたキャップ６を、透明な
接着剤を用いて、予めＬＥＤチップ２をモールドレンズ
３で封止した発光ダイオード素子に被せて接着する方法
によっても、同様に発光ダイオード１を作製することが
できる。

【００５４】このように、本実施例の発光ダイオード１
は、ｐｎ接合された光半導体の結晶体からなり、波長３
６０〜４００ｎｍの紫外線を主に放射するＬＥＤチップ
２と、そのＬＥＤチップ２を封止する透明な合成樹脂材
料からなるモールドレンズ３と、そのモールドレンズ３
の外側表面に一体に被覆された透明なガラス材料からな
るキャップ６と、そのキャップ６の表面に担持された二
酸化チタンの薄膜からなる光触媒７とを具備するもので
ある。そのため、前述のように、その光触媒７の光触媒
反応によって空気の浄化（脱臭）、殺菌（抗菌）、防
汚、水の浄化等を行うことができる発光ダイオード１
（光触媒反応素子）を得ることができる。

【００５５】また、そのＬＥＤチップ２として、波長３
６０〜４００ｎｍの紫外線と共に色彩を有する可視光を
主に放射するものを使用することもできる。これによれ
ば、可視光は光触媒７には吸収されないため、発光ダイ
オード１はその色彩に発光するので、脱臭等の光触媒反
応を行うことができると共に可視発光ランプとしての機
能を有する発光ダイオード１を得ることができる。なお
この場合、紫外線は光触媒７によって吸収されるので、
場合によっては有害となるそのような紫外線が除去され
るという効果もある。そのため、このような発光ダイオ
ード１は、表示、照明、或いは装飾等を兼ねた用途にお
いて好適に利用することができる。

【００５６】例えば、この発光ダイオード１の複数個
を、適当なソケットを介してまたは直接、電線で繋ぎ合
せて、クリスマスツリーに使用するような発光照明飾り
を形成し、そして、この発光照明飾りをそのまま室内
で、または適当な室内装飾基体に取付けて使用すること
によって、その室内の装飾だけでなく、タバコの臭等を
消臭することができる。

【００５７】また、この発光ダイオード１は、パイロッ
トランプ、インジケータ、或いはドットマトリックスデ
ィスプレイとして用いられている一般の可視発光ダイオ
ードに代えて、そのまま使用することもできる。この場
合、接触する空気を浄化できる効果もあるが、付着する
タバコのヤニや手垢が分解され、常に清浄な発光表面が
維持される効果がある。

【００５８】〔第二実施例〕図２は本発明の第二実施例
の発光ダイオードを模式的に示す断面図である。なお、
同図において、図１の第一実施例と同一または相当する
部分には同じ符号を使用している。

【００５９】図２のように、全体を１０で示す本実施例
の発光ダイオードは、図１との対比から分かるように、
第一実施例の発光ダイオード１におけるキャップ６を省
き、光触媒７をモールドレンズ３の表面に直接担持させ
たものである。即ち、本実施例の発光ダイオード１０
は、ｐｎ接合された光半導体の結晶体からなり、波長３
６０〜４００ｎｍの紫外線を主に放射するＬＥＤチップ
２と、そのＬＥＤチップ２を封止する透明な材料からな
るモールドレンズ３と、そのモールドレンズ３の表面に
担持された二酸化チタンの薄膜からなる光触媒７とを具
備するものである。

【００６０】そして、これらのＬＥＤチップ２、モール
ドレンズ３、及び光触媒７に関する技術的詳細は第一実
施例の場合と同じであり、また例えば、ＬＥＤチップ２
は色彩を有する可視光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外
線とを主に放射するものであることができる。ただし、
本実施例の発光ダイオード１０の場合には、モールドレ
ンズ３は、第一実施例の場合と同様に合成樹脂材料から
形成することができるが、必要に応じて、化学的に安定
なガラス材料（ただし、低融点の）から形成することも
できる。

【００６１】また、本実施例の発光ダイオード１０の作
用と効果も、第一実施例の場合と同様であり、光触媒７
の光触媒反応によって空気の浄化等を行うことができる
発光ダイオード１０を得ることができる。そして、光触
媒７をモールドレンズ３の表面に直接担持させるもので
あるため、第一実施例の場合よりも、より簡単にまた低
コストで製造することができる効果がある。しかし、光
触媒７を形成する場合に高い温度を加えることができな
いため、それの形成方法は真空蒸着法等に限定される。
そのため、本実施例の発光ダイオード１０は、光触媒７
が比較的剥れ易いため、それの強固な被着が必要とされ
る用途には不向きである。

【００６２】〔第三実施例〕図３は本発明の第三実施例
の発光ダイオードを模式的に示す断面図である。なお、
同図において、図１の第一実施例と同一または相当する
部分には同じ符号を使用している。

【００６３】図３のように、全体を２０で示す本実施例
の発光ダイオードは、図１の発光ダイオード１における
モールドレンズ３を省き、光触媒７を担持したキャップ
６をＬＥＤチップ２のための封止体としたものである。
そのため、本実施例の発光ダイオード２０は、一般にセ
ラミックス材料から形成された基部としてのステム８を
備え、このステム８にＬＥＤチップ２が外部リード４と
共に取付けられて、固定支持されている。そして、光触
媒７を担持したキャップ６は、接着によって、即ち、接
着剤層９を介してそのステム８に密封的に固着されてい
る。なお、この接着剤としては、エポキシ系、シリコン
系、またはウレタン系等の適宜のものが使用される。

【００６４】なおここで、ＬＥＤチップ２、キャップ
６、及び光触媒７の技術的詳細は第一実施例の場合と同
じである。そして、このキャップ６はガラスまたは透明
な樹脂材料等の透明材料から形成することができ、また
その形状も、図示されたような帽子状の形状だけでな
く、半球状、或いは平坦状等のその他の任意の形状とす
ることができる。また、このキャップ６は、ＬＥＤチッ
プ２からの放射光に指向性を与えるために、その先端部
分を凸レンズ等の形状に形成することができる。或い
は、その放射光を分散しまたは拡散させるために、その
キャップ６の内面に粗面等を形成することもできる。

【００６５】このように、本実施例の発光ダイオード２
０は、内部が中空なステム型に形成され、ｐｎ接合され
た光半導体の結晶体からなり、波長３６０〜４００ｎｍ
の紫外線を主に放射するＬＥＤチップ２と、そのＬＥＤ
チップ２を固定支持するステム８と、そのステム８に接
着固定され、ＬＥＤチップ２を封止する透明な材料から
なるキャップ６と、そのキャップ６の外側表面に担持さ
れた二酸化チタンの薄膜からなる光触媒７とを具備する
ものである。

【００６６】そして、その作用と効果は、ＬＥＤチップ
２として色彩を有する可視光と波長３６０〜４００ｎｍ
の紫外線とを主に放射するものを用いた場合を含めて、
第一実施例の場合と同じであり、光触媒７の光触媒反応
によって空気の浄化（脱臭）等を行うことができる発光
ダイオード２０を得ることができる。したがってまた、
本実施例の発光ダイオード２０は、第一実施例の発光ダ
イオード１と同じ用途に利用することができる。なお、
本実施例の発光ダイオード２０は、製造には比較的手間
がかかるが、基部としてのステム８を有するため、ＬＥ
Ｄチップ２を正確に位置付け、また配置できる効果があ
る。

【００６７】〔第四実施例〕これまでの実施例の発光ダ
イオード１，１０，２０は単一のＬＥＤチップ２を備え
たもので、最少単位の発光ダイオードとして形成された
ものである。そして、これらの発光ダイオード１，１
０，２０は、要求される光触媒反応の能力、或いは放射
される可視光（色彩光）の容量に応じて、それに必要な
個数を例えば束状に集めて使用することができる。しか
し、これらを予め一体化し、複数のＬＥＤチップ２を備
えた単一の発光ダイオードを形成することもできる。

【００６８】図４は本発明の第四実施例の発光ダイオー
ドを示す平面図である。また、図５は図４のＡ−Ａ線断
面図である。なお、これらの図において、図１乃至図３
の第一実施例乃至第三実施例と同一または相当する部分
には、同じ符号を使用している。

【００６９】図４及び図５のように、全体を３０で示す
本実施例の発光ダイオードは、図３の中空のステム型の
発光ダイオード２０において、ＬＥＤチップ２を複数
（本実施例では、４個）用いて、脱臭等の光触媒反応の
能力と、放射する可視光の容量の増大を図ったものであ
る。

【００７０】具体的には、本実施例の発光ダイオード３
０は板状の基部をなすステム８を備え、このステム８
に、複数（４個）のＬＥＤチップ２が外部リード４と共
に固定的に取付けられ、直線状の配列で支持されてい
る。また、光触媒７を外側表面に担持するキャップ６
は、ガラス等の透明材料から、それらのＬＥＤチップ２
を覆うようなカバー状（皿状）に形成され、矩形状の平
坦な外側表面を備えた形状に形成されている。そして、
このキャップ６は、接着剤層９を介して、ステム８に密
封的に接着されている。なお、このキャップ６の外側表
面及び内側表面の少なくとも一方には、ＬＥＤチップ２
からの可視光を分散または拡散するために、粗面が形成
されている。なおまた、光触媒７は、キャップ６をステ
ム８に接着する前に予め形成され、その外側表面のほぼ
全面に担持されている。

【００７１】本実施例の発光ダイオード３０はこのよう
に形成され、基本的には図３の第三実施例と同様に、ｐ
ｎ接合された光半導体の結晶体からなり、波長３６０〜
４００ｎｍの紫外線を主に放射する複数のＬＥＤチップ
２と、それらのＬＥＤチップ２を固定支持するステム８
と、そのステム８に接着固定され、それらのＬＥＤチッ
プ２を封止する透明な材料からなるキャップ６と、その
キャップ６の外側表面に担持された二酸化チタンの薄膜
からなる光触媒７とを具備するものである。なおここ
で、それらのＬＥＤチップ２は、これまでの実施例と同
様に、その紫外線と共に色彩を有する可視光を放射する
ものであることができる。

【００７２】したがって、本実施例の発光ダイオード３
０の作用効果はこれまでと同じであり、光触媒７の光触
媒反応によって空気の浄化（脱臭）、殺菌（抗菌）、防
汚、水の浄化等を行うことができる。また、ＬＥＤチッ
プ２として紫外線と共に色彩を有する可視光を含む光を
放射するものを使用した場合には、発光ダイオード３０
はその色彩に発光するため、表示、照明、或いは装飾等
を兼ねた発光ダイオード３０を得ることができる。

【００７３】なお、このように複数のＬＥＤチップ２を
備えた発光ダイオードは、図１の第１実施例及び図２の
第二実施例のような全モールド形としても、同様に形成
することができる。即ち、これらの場合、本実施例の発
光ダイオード３０におけるステム８はモールドレンズ３
に代わり、またこのモールドレンズ３がキャップ６内の
全空間に充填されることになる。また、ステム８をその
まま備え、このステム８とキャップ６との間の空間に、
更に透明な合成樹脂材料を充填してモールドレンズ３を
形成することもできる。これらのいずれの形態とするか
は、具体的な用途等に応じて決めることができる。

【００７４】そして、全モールド形に形成した場合も含
み、このような複数のＬＥＤチップ２を備えた発光ダイ
オード３０において、そのＬＥＤチップ２の個数とその
全体の大きさ等は、要求される脱臭等の光触媒反応の能
力や可視光の発光容量等に応じて、適宜に決めることが
できる。そのため、このような発光ダイオード３０は、
冷蔵庫等の狭い場所だけでなく、トイレ、更衣室等の比
較的広い空間の脱臭装置として（または、照明装置を兼
ねた脱臭装置として）適用することができる。

【００７５】また、その全体形状についても、本実施例
のような平坦面を有する比較的偏平な形状だけでなく、
曲面状、球状または半球状、或いはリング状等の他の任
意の形状に形成することができる。ただし、本実施例の
発光ダイオード３０のような比較的偏平な形状は、突出
しないため、冷蔵庫、食器乾燥機、衣類乾燥機等の内壁
面、或いは一般の建造物の壁面等に設置するのに適した
ものである。そのためまた、このような発光ダイオード
３０は、案内等を表示する壁面の表示装置としても適用
することができる。更に、発光ダイオード３０のそのよ
うな平坦面は、例えば、体重計の足を乗せる部分、即ち
踏面部として利用することができる。この場合、光触媒
７の殺菌（抗菌）力によって、その踏面部を常に衛生的
に保つことができる。なお、ポット等の飲料水の容器の
内壁面に適用する場合には、その内壁面の形状に従った
曲面状またはリング状に形成することができる。

【００７６】〔第五実施例（発光ダイオードの適用
例）〕次に、以上の実施例の発光ダイオードの適用例を
具体的に説明する。

【００７７】図６は図１の発光ダイオードを適用した自
動車等の収納型の灰皿を示す断面図である。

【００７８】図６のように、全体を４０とする本実施例
の収納型灰皿は、自動車のコンソールボックス４１等に
据付けられた開閉形式の灰皿である。そして、この灰皿
４０は、灰皿容器４２と、コンソールボックスまたは座
席シートの後部壁面４１に取付けられ、この灰皿容器４
２を収納すると共にこれを傾動可能に支持する容器状の
外囲体４３とを備えて形成されている。なお、これらの
他に、灰皿容器４２を閉じた状態と開いた状態とに保持
する板バネ等が備えられるが、ここでは図示されていな
い。

【００７９】そして、このような灰皿４０において、図
１の第一実施例の発光ダイオード１が、その外囲体４３
の上側壁面に下方に向けて取付けられている。なお、本
実施例において、この発光ダイオード１は、その外囲体
４３の上側壁面の左右に（図６の紙面の上下に）対で２
個設けられ、また、カーバッテリーによって作動される
ようになっている。

【００８０】そのため、本実施例の灰皿４０によれば、
喫煙後その灰皿４０内に充満するニコチンやタールを含
むタバコの煙を、発光ダイオード１（光触媒７）の光触
媒反応によって分解することができ、悪臭の発生源とな
るその灰皿４０内を消臭し、脱臭することができる。ま
たこの場合、発光ダイオード１のＬＥＤチップ２を、紫
外線に加えて色彩を有する可視光、例えば、青色の光を
放射するものとすれば、その可視光によって灰皿４０の
周囲を照明することができ、夜間での灰皿４０の使用が
容易となる効果がある。

【００８１】このように、第一実施例の発光ダイオード
１は、狭い空間である収納型の灰皿４０にも容易に適用
することができ、そしてその内部の空気を浄化し、脱臭
することができる。なお、このことは第二実施例及び第
三実施例の発光ダイオード１０，２０についても全く同
じであり、これらをその発光ダイオード１に代えて使用
することもできる。また、これらの発光ダイオード１，
１０，２０は、自動車のダッシュボードに据付けられた
引出し形式の収納型灰皿にも、同様に適用することがで
きる。ただし、この引出し形式の灰皿の場合は比較的広
い空間を有しているので、第四実施例のような複数のＬ
ＥＤチップ２を備えた発光ダイオード３０が好適であ
り、これを、例えば、灰皿容器の収納凹部の上側の壁面
に設置することができる。

【００８２】なお、この収納型の灰皿４０は使用されな
い時も多いので、例えば、灰皿容器４２が開かれた際に
作動するスイッチ手段とタイマ手段とを電源回路に設け
て、発光ダイオード１が、必要時のみに所定時間だけ作
動されるようにすることが好ましい。

【００８３】〔第六実施例〕次に、上記実施例の発光ダ
イオード、特に、複数のＬＥＤチップを備えた第四実施
例の発光ダイオードを特殊な形状に変形し、コースタ
（コップ受）として形成した応用例について説明する。

【００８４】図７はそのコースタを示す断面図である。
なお、同図において、これまでの実施例と同一または相
当する部分には同一の符号を使用している。

【００８５】図７のように、全体を５０で示す本実施例
のコースタは、図４及び図５の第四実施例（または、図
３の第三実施例）の発光ダイオード３０（２０）におい
て、光触媒７を担持するそのキャップ６の外側表面を受
皿状に形成して、全体をコースタの形状に変形したもの
に相当する。即ち、本実施例のコースタ５０は、外側
（上側）表面が受皿状に形成されたコースタ本体５１
と、波長３６０〜４００ｎｍの紫外線を主に放射するＬ
ＥＤチップ２と、このＬＥＤチップ２を固定的に支持す
る取付基板としてのステム８とを備えて形成されてい
る。そして、このコースタ本体５１はガラス等の透明材
料から形成され、またステム８に対して密封的に接着さ
れている。また、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒７
は、コースタ本体５１の外側表面のほぼ全面に設けられ
ている。なお、ステム８を備えたこの構造は、図１また
は図２の全モールド形に代えることもできる。

【００８６】そのため、これらの要素からなる本実施例
のコースタ５０は、第一実施例乃至第四実施例（特に、
第四実施例）の発光ダイオードと基本的に同じ発光ダイ
オードを形成している。なお、本実施例では、コースタ
本体５１の下面側には、ＬＥＤチップ２の外部リードを
保護すると共に、テーブル等の表面に対する載置面を形
成する基台部５２が設けられている。この基台部５２
は、適宜に着色した合成樹脂材料等から形成することが
できる。

【００８７】また、本実施例のコースタ５０において
は、複数個のＬＥＤチップ２が用いられ、ステム８に適
当に分散されて配置されている。ただし、このＬＥＤチ
ップ２の数は１個であることもできる。そして、これら
のＬＥＤチップ２は適当な直流電源、例えば、半波整流
した家庭用交流電源によって作動されるようになってい
る。

【００８８】したがって、本実施例のコースタ５０によ
れば、コースタ本体５１の上側表面に担持された光触媒
７がＬＥＤチップ２の放射する紫外線によって活性化さ
れるため、その活性化された光触媒７の光触媒反応によ
って、付着する細菌等に対して殺菌力のある抗菌表面が
形成される。そのため、コップｃ等が載せられるコース
タ本体５１の上側表面を常に清潔で、衛生的に維持する
ことができる。またこの場合、ＬＥＤチップ２として紫
外線と共に色彩を有する可視光を放射するものを用いる
ことによって、その色彩に発光するコースタ５０を形成
することができ、それにより、美的効果を高め、また清
潔な印象を与えることができる。

【００８９】このように、第一実施例乃至第四実施例
（特に、第四実施例）の発光ダイオードにおいて、その
キャップ６は種々の形状に形成することができ、本実施
例のようなコースタ５０に形成することもできる。その
ため、例えば、本実施例のコースタ５０のような構造に
おいて、そのコースタ本体５１をポットのような飲料水
容器の形状に形成し、そしてその内面に光触媒７を担持
させることができる。それによって、飲料水を浄化し、
また、美味しく健康に良い水を生成することができる飲
料水容器を得ることができる。

【００９０】更に、上記各実施例の発光ダイオードは、
ｐｎ接合された光半導体の結晶体からなり、波長３６０
〜４００ｎｍの紫外線を主に放射する１以上のＬＥＤチ
ップと、そのＬＥＤチップを封止する透明材料からなる
モールドレンズと、そのモールドレンズの外側表面に担
持された二酸化チタンの薄膜からなる光触媒とを具備す
るものである。このような発光ダイオードは小さな素子
として形成され、それを設置するために広い場所を要し
ないため、狭い場所を含むあらゆる場所に適用すること
ができる。例えば、脱臭のための用途においては、自動
車または通常の室内、冷蔵庫、ロッカ、下駄箱、トイ
レ、押入等の壁面、また、自動車の灰皿、衣類乾燥機や
食器乾燥機の内部、エアコンの空気流通経路、生ゴミ容
器の蓋、置物または装飾品等が挙げられる。また、この
発光ダイオードを水と接触させてその水を浄化する用途
においては、各種の飲料水ポット、水道の蛇口、浴槽、
観賞魚用水槽等が挙げられる。更に、殺菌または抗菌性
の表面の提供のための用途においては、箸立て等の飲食
具用容器、衛生容器、歯ブラシ立て等の洗面用容器、或
いはこれらの据付け形の収納部、または冷蔵庫の棚等の
細菌等が付着しまた繁殖し易い場所（例えば、容器の
底）、電話器、体重計、ドアの把手、吊革、椅子の肘掛
け部分、水道栓等の多くの人の手足が触れる場所、或い
は便座または便器等が挙げられる。そして、これらの場
合、その光触媒素子としての発光ダイオードは、その具
体的な用途に応じた所望の個数で、または所望の数のＬ
ＥＤチップを含む単一の発光ダイオードとして使用する
ことができる。

【００９１】また、この発光ダイオードによれば、複数
のＬＥＤチップを備えるため、より多くの紫外線が放射
され、また、色彩を有する可視光もより多く放射される
ので、光触媒の光触媒反応の能力をより高くし、また、
色彩を有する可視光の発光容量を増加することができ
る。そのため、光触媒の光触媒反応によって空気の浄化
（脱臭）、殺菌（抗菌）、タバコのヤニ等の防汚、水の
浄化等を行うことができ、また有彩色に発光することが
できると共に、それらの能力の高い発光ダイオードを得
ることができる効果がある。

【００９２】なお、上記各実施例の光触媒７は、二酸化
チタンの薄膜からなるものであるが、本発明を実施する
場合には、他の光触媒の使用が可能である。特に、二酸
化チタンの薄膜からなる光触媒７の場合には、ｐｎ接合
された光半導体の結晶体からなり、波長３６０〜４００
ｎｍの紫外線を主に放射するＬＥＤチップ２が使用で
き、人体に無害な近紫外線の使用が可能である。

【００９３】

【発明の効果】以上のように、請求項１にかかる発光ダ
イオードは、ｐｎ接合された光半導体の結晶体からな
り、波長３６０〜４００ｎｍの紫外線を主に放射する１
以上のＬＥＤチップと、そのＬＥＤチップを封止する透
明なレンズと、そのレンズの外側表面に一体に被覆され
た透明なガラス材料からなるキャップと、そのキャップ
の表面に担持された光触媒とを具備するものである。

【００９４】したがって、この発光ダイオードによれ
ば、ＬＥＤチップから放射された紫外線は、透明なレン
ズを透過し、更にそれを被覆する透明なガラス材料から
なるキャップを透過して、その表面に担持された光触媒
に当たり、これを活性化する。そして、活性化された光
触媒は、酸化力のある活性表面を形成するため、これに
接触する空気中の臭成分、水中のハロゲン化合物、或い
はタバコのヤニ等の有機化合物等を酸化分解し、また、
これに接触する細菌等の微生物を死滅させまたはその成
育を阻害する。そのため、光触媒のそのような光触媒反
応によって空気の浄化（脱臭）、殺菌（抗菌）、タバコ
のヤニ等の防汚、水の浄化等を行うことができる発光ダ
イオードを得ることができ、そして、その光触媒素子と
しての発光ダイオードは、その具体的な用途に応じた所
望の個数で、または所望の数のＬＥＤチップを含む単一
の発光ダイオードとして使用することができる効果があ
る。

【００９５】請求項２にかかる発光ダイオードは、ｐｎ
接合された光半導体の結晶体からなり、波長３６０〜４
００ｎｍの紫外線を主に放射する１以上のＬＥＤチップ
と、そのＬＥＤチップを封止する透明材料からなるレン
ズと、そのレンズの外側表面に担持された光触媒とを具
備するものである。

【００９６】したがって、この発光ダイオードによれ
ば、ＬＥＤチップから放射された紫外線は、透明材料か
らなるレンズを透過し、その表面に担持された光触媒に
当たり、これを活性化する。そのため、請求項１の場合
と同様に、光触媒の光触媒反応によって空気の浄化（脱
臭）、殺菌（抗菌）、タバコのヤニ等の防汚、水の浄化
等を行うことができる発光ダイオードを得ることがで
き、そして、その光触媒素子としての発光ダイオード
は、その具体的な用途に応じた所望の個数で、または所
望の数のＬＥＤチップを含む単一の発光ダイオードとし
て使用することができる効果がある。

【００９７】請求項３にかかる発光ダイオードは、ｐｎ
接合された光半導体の結晶体からなり、波長３６０〜４
００ｎｍの紫外線を主に放射する１以上のＬＥＤチップ
と、そのＬＥＤチップを支持するステムと、そのステム
に密封的に固着され、ＬＥＤチップを封止する透明材料
からなるキャップと、そのキャップの外側表面に担持さ
れた光触媒とを具備するものである。

【００９８】したがって、この発光ダイオードによれ
ば、ＬＥＤチップから放射された紫外線は、透明材料か
らなるキャップを透過し、その外側表面に担持された光
触媒に当たり、これを活性化する。そのため、請求項１
の場合と同様に、光触媒の光触媒反応によって空気の浄
化（脱臭）、殺菌（抗菌）、タバコのヤニ等の防汚、水
の浄化等を行うことができる発光ダイオードを得ること
ができ、そして、その光触媒素子としての発光ダイオー
ドは、その具体的な用途に応じた所望の個数で、または
所望の数のＬＥＤチップを含む単一の発光ダイオードと
して使用することができる効果がある。

【００９９】請求項４にかかる発光ダイオードは、請求
項１乃至請求項３のいずれか１項に加えて、光触媒を二
酸化チタンの薄膜としたものであるから、ＬＥＤチップ
から放射された紫外線は、二酸化チタンの薄膜とした光
触媒に当たり、これを効率よく、活性化する。このよう
な発光ダイオードは小さな素子として形成され、それを
設置するために広い場所を要しないため、狭い場所を含
むあらゆる場所に適用することができる。例えば、この
発光ダイオードを水と接触させてその水を浄化する用途
においては、各種の飲料水ポット、水道の蛇口、浴槽、
観賞魚用水槽等が挙げられる。更に、殺菌または抗菌性
の表面の提供のための用途においては、箸立て等の飲食
具用容器、衛生容器、歯ブラシ立て等の洗面用容器、或
いはこれらの据付け形の収納部、または冷蔵庫の棚等の
細菌等が付着しまた繁殖し易い場所（例えば、容器の
底）、電話器、体重計、ドアの把手、吊革、椅子の肘掛
け部分、水道栓等の多くの人の手足が触れる場所、或い
は便座または便器等が挙げられる。

【０１００】請求項５にかかる発光ダイオードは、請求
項１乃至請求項４のいずれか１項に加えて、そのＬＥＤ
チップが、色彩を有する可視光と前記紫外線とを主に放
射するものからなるものであるから、請求項１乃至請求
項４のいずれか１項の効果に加えて、この発光ダイオー
ドによれば、ＬＥＤチップから放射される放射光のうち
の色彩を有する可視光は、光触媒に吸収されないため、
そのままこれを透過する。そのため、光触媒の光触媒反
応によって空気の浄化（脱臭）、殺菌（抗菌）、タバコ
のヤニ等の防汚、水の浄化等を行うことができると共
に、その色彩に発光する発光ダイオードを得ることがで
きる効果がある。

【０１０１】請求項６にかかる発光ダイオードは、請求
項１乃至請求項５のいずれか１項において、そのＬＥＤ
チップが、青色の光と前記紫外線とを主に放射するｐｎ
接合された窒化ガリウム（ＧａＮ）系光半導体の結晶体
からなるものであるから、請求項１乃至請求項５のいず
れか１項の効果に加えて、この発光ダイオードによれ
ば、青色の光が紫外線の波長に近いものであるため、Ｌ
ＥＤチップの放射光のスペクトルを範囲を比較的狭いも
のとすることができ、より高い発光効率を得ることがで
きる。そのため、光触媒の光触媒反応によって空気の浄
化（脱臭）、殺菌（抗菌）、タバコのヤニ等の防汚、水
の浄化等を行うことができると共に、青色に発光するこ
とができ、しかも発光効率の良い発光ダイオードを得る
ことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第一実施例の発光ダイオード
を模式的に示す断面図である。

【図２】図２は本発明の第二実施例の発光ダイオード
を模式的に示す断面図である。

【図３】図３は本発明の第三実施例の発光ダイオード
を模式的に示す断面図である。

【図４】図４は本発明の第四実施例の発光ダイオード
を示す平面図である。

【図５】図５は図４のＡ−Ａ線断面図である。

【図６】図６は図１（または、図２、図３）の発光ダ
イオードを使用した自動車等の収納型灰皿を示す断面図
である。

【図７】図７は図４及び図５の発光ダイオードを変形
して形成したコースタを示す断面図である。

【符号の説明】

１，１０，２０，３０発光ダイオード２ＬＥＤチップ３モールドレンズ６キャップ７光触媒（二酸化チタンの薄膜）８ステム

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０１Ｊ 35/02 Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＨＨ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｃ 23/31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｐｎ接合された光半導体の結晶体からな
り、波長３６０〜４００ｎｍの紫外線を主に放射する１
以上のＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを封止する透明なレンズと、前記レンズの外側表面に一体に被覆された透明なガラス
材料からなるキャップと、前記キャップの表面に担持された光触媒とを具備するこ
とを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】ｐｎ接合された光半導体の結晶体からな
り、波長３６０〜４００ｎｍの紫外線を主に放射する１
以上のＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを封止する透明材料からなるレンズ
と、前記レンズの外側表面に担持された光触媒とを具備する
ことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項３】ｐｎ接合された光半導体の結晶体からな
り、波長３６０〜４００ｎｍの紫外線を主に放射する１
以上のＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを支持するステムと、前記ステムに密封的に固着され、前記ＬＥＤチップを封
止する透明材料からなるキャップと、前記キャップの外側表面に担持された光触媒とを具備す
ることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項４】前記光触媒は、二酸化チタンの薄膜から
なることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか
１項に記載の発光ダイオード。
【請求項５】前記ＬＥＤチップは、色彩を有する可視
光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外線とを主に放射する
ものからなることを特徴とする請求項１乃至請求項４の
いずれか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項６】前記ＬＥＤチップは、青色の光と前記紫
外線とを主に放射するｐｎ接合された窒化ガリウム（Ｇ
ａＮ）系光半導体の結晶体からなることを特徴とする請
求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発光ダイオ
ード。