JP3150457U - Color light emitting diode - Google Patents
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Abstract
【課題】青色系可視光を発光するLEDチップと、該LEDチップの発光を黄緑色系可視光に変換する蛍光体を備えたLEDにおいて、白色光のみならず、所望の色の高輝度な可視光を容易に得ることのできるカラー発光ダイオードを提供する。【解決手段】絶縁材料より成る基板12上にLEDチップ14を接続・固定し、該LEDチップ14の一方の電極と一方の外部電極16aとを接続すると共に、LEDチップ14の他方の電極と他方の外部電極16aとを接続し、また、上記LEDチップ14を、ドーム状の不織布22で覆うと共に、LEDチップ14の発光を黄緑色系可視光及び赤色系可視光の2色の可視光に変換して放射する多色発光蛍光体の表面に、赤色系顔料を付着して成る顔料付き蛍光体20を、上記不織布22を構成する繊維の表面に担持させた。【選択図】図1In an LED including an LED chip that emits blue visible light and a phosphor that converts the light emitted from the LED chip into yellow-green visible light, high-luminance visible light of a desired color as well as white light is provided. A color light emitting diode capable of easily obtaining light is provided. An LED chip is connected and fixed on a substrate made of an insulating material, one electrode of the LED chip is connected to one external electrode, and the other electrode of the LED chip is connected to the other electrode. The LED chip 14 is covered with a dome-shaped nonwoven fabric 22 and the light emitted from the LED chip 14 is converted into two colors of yellow-green visible light and red-colored visible light. Then, the phosphor 20 with pigment formed by adhering a red pigment on the surface of the multicolor emitting phosphor radiated as described above was supported on the surface of the fibers constituting the nonwoven fabric 22. [Selection] Figure 1
Description
この考案は、青色系可視光を発光する発光ダイオードチップ(LEDチップ)と、該LEDチップの発光を黄緑色系可視光に変換する蛍光体を備えた発光ダイオードにおいて、白色光のみならず、所望の色の高輝度な可視光を容易に得ることのできるカラー発光ダイオード(カラーLED)に関する。 The present invention provides a light-emitting diode including a light-emitting diode chip (LED chip) that emits blue-based visible light and a phosphor that converts light emitted from the LED chip into yellow-green-based visible light. The present invention relates to a color light emitting diode (color LED) capable of easily obtaining high-luminance visible light of the color of the above.
LEDチップから発せられる青色系可視光と、YAG蛍光体等の黄緑色系蛍光体から発せられる黄緑色系可視光とを混色させて白色光を放射することのできるLEDが従来より用いられている。
しかしながら、上記LEDで得られる白色光には、青色系可視光中の青色成分と、黄緑色系可視光中の黄緑色成分しか含まれていないため、白色光の表現範囲が非常に狭かった。
2. Description of the Related Art Conventionally, LEDs that can emit white light by mixing blue visible light emitted from an LED chip and yellow-green visible light emitted from a yellow-green phosphor such as a YAG phosphor have been used. .
However, since the white light obtained by the LED contains only a blue component in blue visible light and a yellow green component in yellow green visible light, the expression range of white light was very narrow.
例えば、上記LEDが照明として用いられる場合、赤色成分の入った電球色等の暖色系白色光が消費者には好まれているが、LEDチップの青色系可視光と黄緑色系蛍光体の黄緑色系可視光とを混色して得られる白色光には赤色成分が含まれていない。
そこで、本出願人は、先に、赤色成分の不足を補うことができるよう、青色系の可視光を発光するLEDチップと、黄緑色系の可視光を発光するYAG蛍光体と、赤色系の可視光を発光する赤色蛍光体とを備え、上記青色系可視光、黄緑色系可視光、赤色系可視光とを混色させて白色光を放射するよう構成した発光ダイオードを提案した(特開2004−152993号)。
For example, when the LED is used as illumination, warm white light such as a light bulb color containing a red component is preferred by consumers, but the blue visible light of the LED chip and the yellowish green phosphor yellow White light obtained by mixing green-based visible light does not contain a red component.
In view of this, the present applicant has previously made an LED chip that emits blue visible light, a YAG phosphor that emits yellow-green visible light, and a red Proposed is a light emitting diode comprising a red phosphor that emits visible light and configured to emit white light by mixing the blue visible light, yellow-green visible light, and red visible light (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-124). -152993).
この発光ダイオード60は、図9に示すように、発光ダイオードチップ搭載用の第1のリードフレーム62に、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ64を形成し、該リフレクタ64の底面に、青色系の可視光を発光する発光ダイオードチップ(以下、LEDチップと称する)66をダイボンドすることにより、上記第1のリードフレーム62と、LEDチップ66底面の一方の電極(図示せず)とを電気的に接続している。また、第2のリードフレーム68と、上記LEDチップ66上面の他方の電極(図示せず)とをボンディングワイヤ70を介して電気的に接続して成る。
As shown in FIG. 9, the light-emitting
上記LEDチップ66の上面及び側面は、リフレクタ64内に充填された透光性エポキシ樹脂等のコーティング材72によって被覆・封止されている。
また、上記コーティング材72中には、LEDチップ66の発光を黄緑色系の可視光に変換するYAG蛍光体73と、LEDチップ66の発光を赤色系の可視光に変換する赤色系蛍光体74が分散状態で多数混入されている。
さらに、コーティング材72で被覆された上記LEDチップ66、第1のリードフレーム62の先端部62a及び端子部62bの上端、第2のリードフレーム68の先端部68a及び端子部68bの上端は、先端に凸レンズ部76を有する透光性樹脂材78によって被覆・封止されている。
The upper and side surfaces of the
Further, in the
Further, the
而して、上記第1のリードフレーム62及び第2のリードフレーム68を介してLEDチップ66に電圧が印加されると、LEDチップ66が発光して青色系可視光が放射される。また、LEDチップ66の発光を受けてYAG蛍光体73から黄緑色系可視光が放射されると共に、赤色系蛍光体74から赤色系可視光が放射される。
そして、LEDチップ66から放射された青色系可視光、YAG蛍光体73から放射された黄緑色系可視光、赤色系蛍光体74から放射された赤色系可視光が混色することにより白色光が得られ、該白色光が透光性樹脂材78の凸レンズ部76によって集光されて外部へ放射されるようになっている。
Thus, when a voltage is applied to the
The blue-colored visible light emitted from the
上記LED60は、YAG蛍光体73と共に赤色系蛍光体74を備えているので、上記赤色系蛍光体74から放射される赤色系可視光によって、赤色成分の不足を補うことができ、暖色系白色光を得ることができる。
上記の如く、青色系可視光を発光するLEDチップと黄緑色系蛍光体を備えた白色発光のLEDにおいて、白色光の表現範囲を広げるためには、赤色等の所定色の可視光を放射する蛍光体を用いれば良いが、この場合、赤色等の所定色の可視光を放射する蛍光体を相当量用いる必要があり、その分、黄緑色系蛍光体の量が減少するため高輝度な白色光を得ることができなかった。
例えば、上記した従来のLED60において、赤色系蛍光体74として(Zn,Cd)S:Ag、(Zn,Cd)S:Ag,Cl、ZnS:Mn、CaS:Eu等の硫化物系蛍光体を用いた場合、赤色成分の不足を補って暖色系白色光を得るためには、赤色系蛍光体74をYAG蛍光体73に対する重量比で20〜30重量%程度も用いる必要があるが、その分コーティング材72中に混入されるYAG蛍光体73の量が減少するため高輝度な暖色系白色光を実現することができなかった。
As described above, in a white light emitting LED including a blue visible light emitting LED chip and a yellow-green phosphor, in order to widen the expression range of white light, visible light of a predetermined color such as red is emitted. However, in this case, it is necessary to use a considerable amount of a phosphor that emits visible light of a predetermined color such as red, and the amount of yellow-green phosphor is reduced by that amount. Could not get light.
For example, in the above-described
また、青色系可視光を発光するLEDチップと黄緑色系蛍光体を備えた白色発光のLEDにおいて、白色光の範囲以外の所望の色の可視光を得ようとする場合には、上記した白色光の表現範囲を広げる場合以上に、赤色等の所定色の可視光を放射する蛍光体を多量に用いる必要があるが、黄緑色系蛍光体の量が著しく減少して輝度低下をもたらすため、実用に耐えないものであった。 In addition, in a white light emitting LED including an LED chip that emits blue visible light and a yellow-green fluorescent material, when the desired color of visible light outside the range of white light is to be obtained, the above white It is necessary to use a large amount of a phosphor that emits visible light of a predetermined color such as red, etc., in order to expand the expression range of light, but since the amount of yellow-green phosphor significantly decreases and causes a decrease in luminance, It was unbearable for practical use.
さらに、上記従来のLED60にあっては、YAG蛍光体73、赤色系蛍光体74で波長変換された光は、コーティング材72中のYAG蛍光体73、赤色系蛍光体74を透過する透過光となるため、コーティング材72内部を透過してコーティング材72外部へ出射するまでの間に、その一部がYAG蛍光体73、赤色系蛍光体74によって吸収(自己吸収)されてしまい、光の取出し効率が良好ではなかった。
また、上記YAG蛍光体73、赤色系蛍光体74から放射される光の輝度は、一般に蛍光体の量及び表面積に略比例するものであるが、上記従来のLED60にあっては、リフレクタ64内に充填したコーティング材72中にYAG蛍光体73、赤色系蛍光体74を混入していたことから、混入できる蛍光体の量には限界があった。
Furthermore, in the
The luminance of light emitted from the
本考案は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、青色系可視光を発光するLEDチップと、該LEDチップの発光を黄緑色系可視光に変換する蛍光体を備えたLEDにおいて、白色光のみならず、所望の色の高輝度な可視光を容易に得ることのできるカラー発光ダイオードを実現することにある。
また、本考案の他の目的は、蛍光体で波長変換された光の取出し効率を向上させることができると共に蛍光体の量及び表面積を増大させることのできる高輝度なカラー発光ダイオードを実現することにある。
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to convert an LED chip that emits blue-based visible light and light emission of the LED chip into yellow-green-based visible light. An object of the present invention is to realize a color light emitting diode capable of easily obtaining not only white light but also high-luminance visible light of a desired color in an LED including a phosphor.
Another object of the present invention is to realize a high-luminance color light emitting diode capable of improving the extraction efficiency of light wavelength-converted by the phosphor and increasing the amount and surface area of the phosphor. It is in.
上記の目的を達成するため、本考案に係るカラー発光ダイオードは、青色系可視光を発光するLEDチップと、所定色の着色剤と、LEDチップの発光を黄緑色系可視光及び上記着色剤の色と同系色の可視光に変換して放射する多色発光蛍光体とを備え、上記LEDチップの青色系可視光、着色剤の色成分、多色発光蛍光体の黄緑色系可視光及び着色剤の色と同系色の可視光とを混色させて、所望の色の可視光を放射するよう構成されているカラー発光ダイオードであって、上記着色剤及び多色発光蛍光体を繊維の集合体に担持させたことを特徴とする。
上記繊維の集合体としては、不織布が好ましく、この場合、不織布を構成する繊維に、上記着色剤及び多色発光蛍光体を担持させる。
In order to achieve the above object, a color light emitting diode according to the present invention includes an LED chip that emits blue visible light, a colorant having a predetermined color, and yellow LED light that emits light from the LED chip and the colorant. A multicolor light emitting phosphor that converts and emits visible light of the same color as the color, and the blue-colored visible light of the LED chip, the color component of the colorant, the yellow-green-colored visible light and the color of the multicolor light-emitting phosphor A color light emitting diode configured to mix a color of an agent with visible light of a similar color to emit visible light of a desired color, and the colorant and the multicolor light emitting phosphor are aggregates of fibers. It is characterized by being carried on
The aggregate of the fibers is preferably a non-woven fabric. In this case, the colorant and the multicolor light-emitting phosphor are supported on the fibers constituting the non-woven fabric.
上記着色剤の量は、多色発光蛍光体に対する重量比で0.001〜2重量%と成すのが好ましい。
尚、着色剤としては、例えば顔料が該当する。
The amount of the colorant is preferably 0.001 to 2% by weight with respect to the multicolor phosphor.
In addition, as a coloring agent, a pigment corresponds, for example.
本考案のカラー発光ダイオードは、青色系可視光を発光するLEDチップと、所定色の着色剤と、LEDチップの発光を黄緑色系可視光及び上記着色剤の色と同系色の可視光に変換して放射する多色発光蛍光体を備えているので、LEDチップの青色系可視光と多色発光蛍光体の黄緑色系可視光とが混色して得られる白色光中に、着色剤の色成分と、多色発光蛍光体から放射される着色剤の色と同系色の可視光を混色させることにより、所望の色の可視光を得ることができる。
しかも、着色剤の色成分と、多色発光蛍光体から放射される着色剤の色と同系色の可視光とが重畳されるため、高輝度な可視光を得ることができる。
The color light-emitting diode of the present invention converts an LED chip that emits blue visible light, a colorant of a predetermined color, and light emission of the LED chip into yellow-green visible light and visible light of the same color as the colorant. The color of the colorant in the white light obtained by mixing the blue visible light of the LED chip and the yellow-green visible light of the multicolor light emitting phosphor. By mixing the component and visible light having the same color as the colorant emitted from the multicolor phosphor, visible light having a desired color can be obtained.
In addition, since the color component of the colorant and visible light having the same color as the colorant emitted from the multicolor phosphor are superimposed, high-luminance visible light can be obtained.
また、本考案のカラー発光ダイオードにあっては、着色剤及び多色発光蛍光体を繊維の集合体に担持せしめたことから、多色発光蛍光体で波長変換される光を、多色発光蛍光体で反射された反射光として取り出すことができる。このため、YAG蛍光体73、赤色系蛍光体74で波長変換された光を透過光として取り出していた従来のLED60に比べ、光の取出し効率が向上し、高輝度化を図ることができる。
さらに、本考案のカラー発光ダイオードは、単位体積当たりの繊維の表面積が大きい繊維の集合体に、着色剤及び多色発光蛍光体を担持せしめたことから、従来の発光ダイオード60の如く、リフレクタ64内に充填したコーティング材72中にYAG蛍光体73、赤色系蛍光体74を混入した場合に比べ、多色発光蛍光体の量及び表面積を増大させることができる。
In the color light emitting diode of the present invention, since the colorant and the multicolor light emitting phosphor are supported on the fiber assembly, the light converted in wavelength by the multicolor light emitting phosphor is converted into the multicolor light emitting fluorescent material. It can be taken out as reflected light reflected by the body. For this reason, the light extraction efficiency is improved and the luminance can be increased as compared with the
Further, the color light emitting diode of the present invention has a colorant and a multicolor light emitting phosphor supported on an aggregate of fibers having a large surface area per unit volume. Compared with the case where the
多数の繊維が立体的に絡み合って形成された不織布を、上記繊維の集合体として用い、
該不織布を構成する繊維に、着色剤及び多色発光蛍光体を担持させた場合には、単位体積当たりの繊維の表面積が極めて大きいことから、従来の発光ダイオード60の如く、リフレクタ64内に充填したコーティング材72中にYAG蛍光体73、赤色系蛍光体74を混入した場合に比べ、多色発光蛍光体の量及び表面積を飛躍的に増大させることができる。
Using a nonwoven fabric formed by three-dimensionally intertwining a large number of fibers as an assembly of the fibers,
When the colorant and the multicolor phosphor are supported on the fibers constituting the nonwoven fabric, the surface area of the fibers per unit volume is extremely large, so that the
上記着色剤の量を、多色発光蛍光体に対する重量比で0.001〜2重量%と成すことにより、当該着色剤の色成分を十分に白色光中に加えることができると共に、多色発光蛍光体の量も十分に確保することができ、輝度低下を生じることのない高輝度で色純度の高い可視光を得ることができる。 By making the amount of the colorant 0.001 to 2% by weight with respect to the multicolor phosphor, the color component of the colorant can be sufficiently added to white light, and multicolor light emission. A sufficient amount of the phosphor can be secured, and visible light with high luminance and high color purity can be obtained without causing a decrease in luminance.
以下、図面に基づき、本考案に係るカラーLED10の実施形態を説明する。
図1は、本考案に係るカラーLED10を模式的に示す概略断面図であり、このカラーLED10は、樹脂やセラミック等の絶縁材料より成る基板12上に、青色系可視光を発光するLEDチップ14を接続・固定して成る。該LEDチップ14は、約430nm〜500nmの波長の青色又は青紫等の青色系の可視光(以下、青色系可視光と称する)を発光し、例えば、窒化ガリウム系半導体結晶で構成されている。
また、上記基板12の表面から側面を経て裏面にまで延設された一対の外部電極16a,16bが相互に絶縁された状態で形成されている。
Hereinafter, embodiments of the
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a
A pair of
上記LEDチップ14上面の一方の電極(図示せず)は、ボンディングワイヤ18を介して、一方の外部電極16aに接続されると共に、LEDチップ14上面の他方の電極(図示せず)は、ボンディングワイヤ18を介して、他方の外部電極16bに接続されている。
One electrode (not shown) on the upper surface of the
上記LEDチップ14及びボンディングワイヤ18は、基板12上に載置され、顔料付き蛍光体20を担持して成るドーム状の繊維の集合体としての不織布22で覆われている。該ドーム状の不織布22は、接着等の手段で基板12上に接合・固定されている。
尚、上記不織布22は、ドーム状に限定されるものではなく、例えば内部が中空の直方体状であっても良く、要するに、LEDチップ14が不織布22で覆われていれば良い。
The
The
不織布22は、図2及び図3に示すように、多数の繊維24が立体的に絡み合って形成されるものであり、繊維24間には多数の空隙26(図3参照)が形成されており、また、多数の繊維24が立体的に絡み合っているため、単位体積当たりの繊維24の表面積が極めて大きいものである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
上記不織布22を構成する繊維24の繊維密度や、不織布22の厚さ、目付等を適宜調整することにより、不織布22を構成する繊維24の総表面積を任意に増減可能である。
上記繊維24は、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂等の樹脂繊維、レーヨン等のセルロース系の化学繊維、ガラス繊維、アルミナ、ボロン等の金属繊維、天然繊維等の短繊維から成り、その直径は1〜20μm、長さは0.5〜20mm程度である。
尚、長さが50〜100mm程度の長繊維から成る繊維24を用いることも勿論可能である。
By appropriately adjusting the fiber density of the
The
Of course, it is also possible to use
上記顔料付き蛍光体20は、図4に示すように、LEDチップ14の発光を黄緑色系可視光及び赤色系可視光の2色の可視光に変換して放射する粒子状の多色発光蛍光体20aの表面に、着色剤としての赤色系顔料20bが付着されて成る。
顔料付き蛍光体20の粒子は、不織布22を構成する繊維24の表面に多数被着・担持されているものである。
As shown in FIG. 4, the pigmented
A large number of particles of the pigmented
上記多色発光蛍光体20aは、例えば、LEDチップ14の発光を約560〜590nm程度の黄緑色系可視光と、約600〜700nm程度の赤色系可視光に変換するCaS:EuやCaAlSiN3:Euが該当する。
The
上記赤色系顔料20bとしては、例えば、無機顔料である弁柄赤(Fe2O3)、カドミウムレッド(CdS+CdSe)、アンチモン赤(2Sb2S3・Sb2O3)、鉛丹(Pb3O4)等、有機顔料であるサアスラキノン系顔料、ジオキサン顔料等を用いることができる。
本考案に使用可能な着色剤は着色力が大きく出来るだけ光透過性のものが良く、また耐久力に優れたものが好ましい。
また、顔料の粒径は、0.01〜0.5ミクロン、好ましくは、0.01〜0.1ミクロン程度の超微粒子のものが好適である。これは、蛍光体に対する量が少なくても良好な効果が得られ、輝度低下を防ぐことができるからである。
Examples of the
The colorant that can be used in the present invention is preferably light-transmitting as much as possible to increase the coloring power, and is preferably excellent in durability.
The pigment has a particle size of 0.01 to 0.5 microns, preferably about 0.01 to 0.1 microns. This is because even if the amount with respect to the phosphor is small, a good effect can be obtained and luminance reduction can be prevented.
上記顔料付蛍光体20は、例えば以下の方法で作製することができる。水中に粉末状の多色発光蛍光体20aを分散させた蛍光体分散液と、水中に赤色系顔料20bを分散した顔料分散液とを混合・撹拌した後、ゼラチンを添加して撹拌を続ける。その後、酢酸等を添加してpH4に調整すると、多色発光蛍光体20aの表面に赤色系顔料20bが付着し、その後、濾過、脱水することにより、上記顔料付蛍光体20が得られる。
The pigmented
上記LEDチップ14及び不織布22は、基板12上に配置された所定高さを備えた枠部材28で囲繞されていると共に、該枠部材28内にエポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂等の透光性材料を充填して形成された透光性の蓋部材30によって封止されている。
The
以下、本考案のカラーLED10において、不織布22に顔料付き蛍光体20を担持させる方法について説明する。
先ず、ポリプロピレン等の高融点材料より成る繊維24を、ポリエチレン等の低融点材料より成る繊維32で被覆した所定長さの複合繊維34(図5参照)を多数準備し、カード法やエアレイ法等を用いて、これら多数の複合繊維34より成るシート状の集積体(ウェブ)を形成する。
Hereinafter, a method for supporting the pigmented
First, a large number of composite fibers 34 (see FIG. 5) having a predetermined length obtained by coating
次に、シート状の集積体を、上記複合繊維34を構成する低融点材料より成る繊維32の融点より高く、且つ、高融点材料より成る繊維24の融点より低い温度で加熱し、低融点材料より成る繊維32のみを溶融させると共に、粒子状の顔料付き蛍光体20を上記集積体に吹き付ける。
Next, the sheet-like assembly is heated at a temperature higher than the melting point of the
この結果、高融点材料より成る繊維24の交差部分が、溶融した低融点材料より成る繊維32を介して接着することにより、シート状の不織布22が形成されると共に、粒子状の顔料付き蛍光体20が、溶融した低融点材料より成る繊維32を介して、不織布22を構成する繊維24の表面に、略均一に接着・担持される。
上記方法にあっては、高融点材料より成る繊維24を低融点材料より成る繊維32で被覆した複合繊維34を用い、低融点材料より成る繊維32のみを溶融させて接着剤として機能させることにより、不織布22の形成と、不織布22を構成する繊維24の表面への顔料付き蛍光体20の担持を略同時に行うことができるので、極めて製造容易である。
上記方法で製造されたシート状の不織布22を型抜き等して、上記ドーム状の不織布22は形成される。
As a result, the crossing portion of the
In the above method, by using the
The dome-shaped
上記方法以外にも、粒子状の顔料付き蛍光体20を分散させた樹脂液中に上記不織布22を浸漬したり、顔料付き蛍光体20を分散させた樹脂液を不織布22に吹付塗布することによっても、不織布22を構成する繊維24の表面に顔料付き蛍光体20を被着・担持させることができる。
また、不織布22を加熱して、該不織布22を構成する繊維24の表面を溶融させた状態で、粒子状の顔料付き蛍光体20を吹き付けることにより、不織布22を構成する繊維24の表面に顔料付き蛍光体20を被着・担持させることもできる。
さらに、粒子状の顔料付き蛍光体20を高温加熱した状態で不織布22に吹きつけ、不織布22を構成する繊維24を一部溶融させることにより、不織布22を構成する繊維24の表面に顔料付き蛍光体20を被着・担持させることもできる。
In addition to the above method, by immersing the
In addition, the
In addition, the
本考案のカラーLED10にあっては、一対の外部電極16a,16bを介してLEDチップ14に電圧が印加されると、LEDチップ14が発光して青色系可視光が放射される。また、LEDチップ14の発光を受けて、多色発光蛍光体20aから黄緑色系可視光及び赤色系可視光が放射される。さらに、LEDチップ14から放射された青色系可視光と、多色発光蛍光体20aから放射された黄緑色系可視光が、赤色系顔料20bで反射したり、赤色系顔料20bを透過することにより赤色成分が生成される。
そして、LEDチップ14の青色系可視光と多色発光蛍光体20aの黄緑色系可視光とが混色して得られる白色光中に、赤色系顔料20bの赤色成分と多色発光蛍光体20aの赤色系可視光が混色することにより赤色系可視光が得られ、該赤色系可視光が外囲器30の凸レンズ部28によって集光されて外部へ放射されるようになっている。
In the
Then, in the white light obtained by mixing the blue visible light of the
本考案のカラーLED10にあっては、多色発光蛍光体20aから放射される赤色系可視光と、赤色系顔料20bによって、LEDチップ14の青色系可視光と多色発光蛍光体20aの黄緑色系可視光とが混色して得られる白色光中に赤色成分を加えることができ、赤色系可視光を容易に得ることができる。
上記赤色系顔料20bの量は、多色発光蛍光体20aに対する重量比で0.001〜2量%、好ましくは0.01〜0.5重量%と成される。
而して、0.001重量%の赤色系顔料20bの量で赤色系可視光を実現できると共に、カラーLED10の輝度低下を生じないよう赤色系顔料20bの量は2重量%%以下とするのが適当である。このように、赤色系顔料04bの量を、多色発光蛍光体20aに対する重量比で0.001〜2量%と成すことにより、多色発光蛍光体20aの量を十分に確保することができ、高輝度なカラーLED10を実現できる。
また、0.01〜0.5重量%とした場合には、赤色系顔料20bの色成分を十分に加えることができると共に、多色発光蛍光体20aの量を一層確保することができ、輝度の低下を殆ど生じることのないカラーLED10を得ることができる。
In the
The amount of the
Therefore, red visible light can be realized with the amount of
Further, when the content is 0.01 to 0.5% by weight, the color component of the
図6は、赤色系可視光を放射するよう構成した本考案のカラーLED10の色度図である。
本考案のカラーLED10は、多色発光蛍光体20aとしてCaAlSiN3:Eu、赤色系顔料24bとして弁柄赤(Fe2O3)を用い、図6において、(1)は多色発光蛍光体20aに対する赤色系顔料20bの割合が0重量%の場合の色度、(2)は多色発光蛍光体20aに対する赤色系顔料20bの割合が0.005重量%の場合の色度、(3)は多色発光蛍光体20aに対する赤色系顔料20bの割合が0.01重量%の場合の色度、(4)は多色発光蛍光体20aに対する赤色系顔料20bの割合が0.1重量%の場合の色度、(5)は多色発光蛍光体20aに対する赤色系顔料20bの割合が1重量%の場合の色度、(6)は比較例として、黄緑色系可視光のみを放射する希土類元素を付活させたCa(Si,Al)12(N,O)16より成るサイアロン蛍光体のみ使用した場合の色度を示している。
図6に示される通り、本考案のカラーLED10の場合には、0.005〜1重量%の範囲の少量の赤色系顔料20bを用いるだけで、赤色系可視光が得られている。
FIG. 6 is a chromaticity diagram of the
The
As shown in FIG. 6, in the case of the
また、本考案のLED10にあっては、LEDチップ14をドーム状の不織布22で覆い、該不織布22を構成する繊維24の表面に顔料付き蛍光体20を担持せしめたことから、多色発光蛍光体20aで波長変換される光を、多色発光蛍光体20aで反射された反射光として取り出すことができる。このため、YAG蛍光体73、赤色系蛍光体74で波長変換された光を透過光として取り出していた従来のLED60に比べ、光の取出し効率が向上し、高輝度化を図ることができる。しかも、LEDチップ14が不織布22で覆われているので、LEDチップ14から放射されたほぼ全ての光を、顔料付き蛍光体20を担持した不織布22に照射することができる。
さらに、本考案のLED10は、単位体積当たりの繊維24の表面積が極めて大きい不織布22を構成する繊維24の表面に顔料付き蛍光体20を担持せしめたことから、従来の発光ダイオード60の如く、リフレクタ64内に充填したコーティング材72中にYAG蛍光体73、赤色系蛍光体74を混入した場合に比べ、多色発光蛍光体20aの量及び表面積が飛躍的に増大し、高輝度化を実現できる。
Further, in the
Furthermore, the
上記においては、不織布22に顔料付き蛍光体20を担持させた場合を例に挙げて説明したが、本考案はこれに限定されるものではなく、粒子状の多色発光蛍光体20aと粒子状の赤色系顔料20bとを混合させた状態で不織布22に担持しても良い。
この場合、多色発光蛍光体20aと赤色系顔料20bを混合分散させた樹脂液中に上記不織布22を浸漬したり、多色発光蛍光体20aと赤色系顔料20bを混合分散させた樹脂液を不織布22に吹付塗布すれば良い。また、不織布22を加熱して、該不織布22を構成する繊維24の表面を溶融させた状態で、多色発光蛍光体20aと赤色系顔料20bとの混合粒子を吹き付けることにより、不織布22を構成する繊維24の表面に、多色発光蛍光体20aと赤色系顔料20bとを混合状態で担持できる。
尚、多色発光蛍光体20aと赤色系顔料20bとは粒径や比重が異なるが、本考案のカラーLED10は、多数の繊維24が立体的に絡み合って形成された不織布22の繊維24表面に、多色発光蛍光体20aと赤色系顔料20bを担持させるので、多色発光蛍光体20aと赤色系顔料20bとが偏在することなく、不織布22の繊維24表面に略均一に分散配置することができる。従って、多色発光蛍光体20aから放射される黄緑色系可視光と、赤色系顔料20bの赤色成分とを十分に混色させることができ、色ムラの発生を抑制することができる。
In the above description, the case where the
In this case, the
Although the multicolor
また、図7に示す透明無機材料であるシリカ21で被覆された顔料付き蛍光体20を不織布22に担持しても良い。
このシリカ21で被覆された顔料付き蛍光体20は、以下の方法で作製できる。先ず、水硝子水中に多色発光蛍光体20a粉末を均一に分散させた液中に、予め乳化剤と共に非水溶剤中等に所定量の赤色系顔料20bを均一分散させた着色液を入れ、高速攪拌しで微細な乳化分散液を作成する。その後、水硝子の硬化剤又はPH調整等を行うことにより、多色発光蛍光体20a表面に赤色系顔料20bが均一に付着すると共に、多色発光蛍光体20a及び赤色系顔料20bが水硝子のシリカ成分によって被覆(カプセル化)された顔料付蛍光体20が得られる。
上記顔料付き蛍光体20は、シリカ21で被覆されているのでカラーLED10内部に浸入してきた水分が多色発光蛍光体20aや赤色系顔料20bに付着することを防止でき、耐湿性に優れている。
Further, the
The pigmented
Since the phosphor with
上記においては、青色系可視光を発光するLEDチップ14と、着色剤としての赤色系顔料20bと、LEDチップ14の発光を黄緑色系可視光及び赤色系可視光の2色の可視光に変換して放射する多色発光蛍光体20aを用いて、赤色系可視光を得る場合を例に挙げて説明したが、本考案はこれに限定されるものではない。
すなわち、青色系可視光を発光するLEDチップ14と、所定色の顔料(着色剤)と、LEDチップ14の発光を黄緑色系可視光及び上記顔料(着色剤)の色と同系色の可視光に変換して放射する多色発光蛍光体を用いることにより、顔料(着色剤)の色成分と、多色発光蛍光体から放射される顔料(着色剤)の色と同系色の可視光とが加わり、カラーLED10から放射される光の色の表現範囲を広げることができる。しかも、顔料(着色剤)の色成分と、多色発光蛍光体から放射される顔料(着色剤)の色と同系色の可視光とが重畳されるため、高輝度な可視光を得ることができる。
例えば、着色剤としての酸化クロム(Cr2O3)、ピリジアン(Cr2O(OH)4)、コバルトグリーン(CoO・ZnO・MgO)、ダイピロキサイドTMグリーン等の緑色系の無機顔料やフタロシアニングリーン等の緑色系の有機顔料と、LEDチップ14の発光を黄緑色系可視光及び緑色系可視光の2色の可視光に変換して放射するSrGa2S:EuやCa3Sc2Si3O12:Ce等の多色発光蛍光体を用いれば、着色剤の緑色系成分と多色発光蛍光体の緑色系可視光とが重畳して、高輝度な緑色系可視光を得ることができる。
尚、所定色の顔料(着色剤)の量は、上記赤色系顔料20bの場合と同様に、多色発光蛍光体に対する重量比で0.001〜2重量%と成される。
すなわち、0.001重量%の顔料(着色剤)の量で、当該顔料(着色剤)の色成分を十分に加えることができると共に、カラーLED10の輝度低下を生じないよう顔料(着色剤)の量は2重量%以下とするのが適当である。
In the above, the
That is, the
For example, green inorganic pigments such as chromium oxide (Cr 2 O 3 ), pyridiane (Cr 2 O (OH) 4 ), cobalt green (CoO.ZnO.MgO), dipyroxide TM green and the like as colorants and phthalocyanines SrGa 2 S: Eu or Ca 3 Sc 2 Si 3 that emits green organic pigments such as green and
The amount of the pigment (coloring agent) of the predetermined color is 0.001 to 2% by weight in the weight ratio with respect to the multicolor phosphor as in the case of the
In other words, the color component of the pigment (colorant) can be sufficiently added in an amount of 0.001% by weight of the pigment (colorant) and at the same time, the brightness of the
図8は、緑色系可視光を放射するよう構成した本考案のカラーLED10の色度図である。
本考案のカラーLED10は、多色発光蛍光体20aとしてCa3Sc2Si3O12:Ce、緑色系顔料としてコバルトグリーンを用い、図8において、(1)は多色発光蛍光体20aに対する緑色系顔料の割合が0重量%の場合の色度、(2)は多色発光蛍光体20aに対する緑色系顔料の割合が0.001重量%の場合の色度、(3)は多色発光蛍光体20aに対する緑色系顔料の割合が0.01重量%の場合の色度、(4)は多色発光蛍光体20aに対する緑色系顔料の割合が0.1重量%の場合の色度、(5)は多色発光蛍光体20aに対する緑色系顔料の割合が0.5重量%の場合の色度、(6)は比較例として、黄緑色系可視光のみを放射する希土類元素を付活させたCa(Si,Al)12(N,O)16より成るサイアロン蛍光体のみ使用した場合の色度を示している。
図8に示される通り、本考案のカラーLED10の場合には、0.001〜0.5重量%の範囲の少量の緑色系顔料を用いるだけで、緑色系可視光が得られている。
FIG. 8 is a chromaticity diagram of the
The
As shown in FIG. 8, in the case of the
着色剤としては、上記した各色顔料20b等の他に、耐候性を有する染料、蛍光染料等を用いることもできる。
また、有機ELに用いられる色変換材料である非共役系高分子(ポリイミド系、ポリビニールカルバゾール誘導体)、共役系高分子等を用いることもできる。さらに、雲母扁平表面にチタンを被覆した各色顔料も有用である。これら着色剤は、色成分を加えることができると共に、カラーLED10の更なる輝度向上も図ることができる。
As the colorant, in addition to the color pigments 20b described above, a weather-resistant dye, a fluorescent dye, or the like can be used.
In addition, non-conjugated polymers (polyimide, polyvinyl carbazole derivatives), conjugated polymers, and the like, which are color conversion materials used for organic EL, can also be used. Further, each color pigment in which titanium is coated on the flat surface of mica is also useful. These colorants can add color components and can further improve the luminance of the
上記においては、ドーム状の不織布22でLEDチップ14を覆った場合を例に挙げて説明したが、LEDチップ14上に不織布22を載置したり、LEDチップ14を不織布22で囲繞しても良く、要するに、不織布22を構成する繊維24に顔料付き蛍光体20が担持されていれば良い。
また、繊維の集合体としては、上記不織布22の他に、多数の繊維を織り込んで形成した織布を用い、該織布を構成する繊維に蛍光体を担持させても良い。この織布も、不織布22には及ばないものの、単位体積当たりの繊維の表面積が大きいものである。
In the above, the case where the
In addition to the
また、上記においては、不織布22を構成する繊維24の「表面」に顔料付き蛍光体20を担持せしめた場合を例に挙げて説明したが、本考案はこれに限定されるものではなく、例えば、透明樹脂等より成る透光性の繊維24に顔料付き蛍光体20を練り混むことにより、不織布22を構成する繊維24に顔料付き蛍光体20を担持させても良い。
この場合、例えば、未硬化状態の透明樹脂中に、顔料付き蛍光体20を所定量混合した後、透明樹脂を延伸、硬化させ、その後、所定の長さに切断することにより、顔料付き蛍光体20が練り混まれた多数の繊維を形成し、斯かる顔料付き蛍光体20が練り混まれた多数の繊維を用いて不織布22を形成すれば良い。
Further, in the above description, the case where the phosphor-attached
In this case, for example, after mixing a predetermined amount of the pigmented
10 カラーLED
12 基板
14 LEDチップ
16a外部電極
16b外部電極
18 ボンディングワイヤ
20 顔料付き蛍光体
20a多色発光蛍光体
20b赤色系顔料
22 不織布
24 繊維
28 枠部材
30 蓋部材
34 複合繊維
10 Color LED
12 Board
14 LED chip
16a external electrode
16b external electrode
18 Bonding wire
20 Pigmented phosphor
20a multicolor phosphor
20b red pigment
22 Nonwoven fabric
24 fibers
28 Frame member
30 Lid member
34 Composite fiber
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JP2012222005A (en) * | 2011-04-04 | 2012-11-12 | Mitsubishi Chemicals Corp | Light-emitting device, fiber compound material, and method for manufacturing fiber compound material |
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US8928005B2 (en) | 2009-07-02 | 2015-01-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light-emitting device |
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2009
- 2009-02-27 JP JP2009001097U patent/JP3150457U/en not_active Expired - Lifetime
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