專利名稱：熒光燈互換型led照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熒光燈互換型LED照明裝置，其以LED為光源并可替換已有的熒 光管。
背景技術(shù)：
熒光燈是這樣一種燈封入熒光玻璃管內(nèi)部的氣體水銀與從熒光管燈絲飛出的電 子撞擊所產(chǎn)生的紫外線碰到涂布在熒光玻璃管內(nèi)側(cè)的熒光體，該熒光體發(fā)光而朝熒光管外 照射可視光線。這樣的熒光燈具有這樣的特征和白熾燈相比，在同等亮度下可將電力的消 耗抑制得較低，且發(fā)熱量小，在我國(guó)得到廣泛普及，且被大量生產(chǎn)。 —方面，最近隨著LED的開發(fā)，除了開發(fā)發(fā)出藍(lán)色、紫外光的產(chǎn)品之外，還開發(fā)大 功率的產(chǎn)品，其不限于以往那樣的指示用途，其用途還擴(kuò)展到一般的照明裝置。(參照專利 文獻(xiàn)1、2) LED相比熒光燈壽命較長(zhǎng)且光量穩(wěn)定，而且還沒有啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、存在廢棄問題這樣
的情況。但是，從整體光量、照明度等來看，LED還不如熒光燈，雖說隨著大功率化的發(fā)展，
單位發(fā)光面積的光量增大，但是如果要在整體上獲得能與熒光燈相同的光量的話，需要很
多LED，其發(fā)熱量也非常多，例如如專利文獻(xiàn)1、2所示的，需要有散熱部件。 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2005-166578號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2007-109504號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種熒光燈互換型LED照明裝置，其能夠消除這些 LED的缺點(diǎn)，大大推進(jìn)LED在一般照明裝置中的可利用性，并可直接利用市場(chǎng)上出售的廣泛 成為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的熒光燈主體。
解決問題的手段 即，本發(fā)明涉及的熒光燈互換型LED照明裝置，具有下列(1) (4) :(l)用于熒 光燈的玻璃熒光管；(2)LED其安裝于所述熒光管上，向所述熒光管的內(nèi)方射出深紫外光或 紫外光，具有半導(dǎo)體元件主體，呈薄板狀，并從形成于所述半導(dǎo)體元件主體的厚度方向中 間的PN結(jié)層發(fā)射深紫外光或紫外光；設(shè)置在該半導(dǎo)體元件主體表面的表面電極；電介質(zhì)天 線，該電介質(zhì)天線斷續(xù)地設(shè)置于整個(gè)表面電極且沿厚度方向貫通該表面電極，并對(duì)從所述 半導(dǎo)體元件主體發(fā)射的深紫外光或紫外光進(jìn)行聚光并使其透過；(3)光散射構(gòu)件，其收容 或配置在所述熒光管內(nèi)，使來自所述LED的光漫射或散射；(4)再變換電路，其分別安裝在 所述熒光管上，對(duì)穩(wěn)定器、照明管、逆變器等熒光燈固有的電變換電路的輸出進(jìn)行再變換， 并提供給所述LED。 如果是這樣的話，由于LED、光散射材料和再變換電路一體安裝在熒光管上，故不
需要新的適配器或設(shè)備，僅需將其安裝在現(xiàn)有的熒光燈主體即可使其工作。 又，如果使用照射與水銀氣體大致相同波長(zhǎng)的光的深紫外光照射型LED的話，可就這樣轉(zhuǎn)用現(xiàn)有的熒光管，可盡可能地削減新的開發(fā)成本和制造成本。 進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，由于通過(表)面電極對(duì)半導(dǎo)體元件主體賦予一樣的電 場(chǎng)，因此可容易地使得LED進(jìn)行理想的面發(fā)光從而得到大光量。另一方面，如果設(shè)置面電極 的話，通常由于面電極遮擋光，而導(dǎo)致光射出到外部的射出效率也變得非常差。這樣，在本 發(fā)明中，由于使很多電介質(zhì)天線貫通電極，因此，作為電磁波的光由這些電介質(zhì)天線聚光并 射出到外部，可以大大降低電極的遮光影響。即，可以在進(jìn)行理想的面發(fā)光的同時(shí)，將所產(chǎn) 生的大光量高效率地取出到外部。該效率可以是從前的兩倍以上，其結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明可保 證一般照明需要的光量，并可抑制與高效率相對(duì)應(yīng)程度的發(fā)熱，從而提供不需要散熱材料 可完全替換現(xiàn)有的熒光管的照明裝置。 作為所述LED的具體的配置形態(tài)，最好是以LED的發(fā)光面與熒光管的長(zhǎng)度方向正 交的狀態(tài)，將LED安裝在熒光管的兩端部。如果這樣，由于是以熒光管的軸為中心的旋轉(zhuǎn)對(duì) 稱構(gòu)造，因此可使得熒光管整體理想地發(fā)光，該熒光管無論以何種旋轉(zhuǎn)角度安裝在熒光燈 主體上都可獲得同樣的照明。 另一方面，所述LED可以其發(fā)光面與熒光管的長(zhǎng)度方向平行的姿勢(shì)設(shè)置在該熒光 管內(nèi)。這樣可更容易地實(shí)現(xiàn)LED的大面積化和大光量化。 來自LED的光均勻地照射到熒光管，為了使得熒光管整體發(fā)光，例如可使用封入 熒光管內(nèi)的浮游的光散射粒子作為所述光散射構(gòu)件。 又，作為另外的實(shí)例，該光散射構(gòu)件是長(zhǎng)條狀的導(dǎo)光件，在其外周面具有多個(gè)光散 射部，所述導(dǎo)光件架設(shè)在LED之間，從其兩端面將深紫外光或紫外光導(dǎo)入到內(nèi)部，導(dǎo)入到內(nèi) 部的深紫外光或紫外光由所述光散射部散射并發(fā)射到外部。
發(fā)明的效果 根據(jù)這樣結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，只要將LED照明裝置安裝在現(xiàn)有的熒光燈主體上，不需 要散熱材料，即可使其工作。又，由于LED照射深紫外光或紫外光，因此可就這樣轉(zhuǎn)用現(xiàn)有 的熒光管，可盡可能地削減新的開發(fā)成本和制造成本。進(jìn)一步的，由于LED中使用多個(gè)電介 質(zhì)天線和表面電極，因此可高效率地進(jìn)行面發(fā)光。且，由于通過光散射材料使該光散射，因 此可以使得熒光管整體發(fā)光。


圖l是顯示本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的熒光燈互換型LED照明裝置的內(nèi)部構(gòu)造的概略 圖。 圖2是本實(shí)施形態(tài)的面發(fā)光LED的示意性截面圖。 圖3是本實(shí)施形態(tài)的面發(fā)光LED的示意性立體圖。 圖4是本發(fā)明其他實(shí)施形態(tài)中的面發(fā)光LED的示意性截面圖。 圖5是顯示本發(fā)明的另一實(shí)施形態(tài)的熒光燈互換型LED照明裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概略圖。 圖6是顯示本發(fā)明的另一實(shí)施形態(tài)的熒光燈互換型LED照明裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概 略圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考圖1 圖6對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。 本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)所涉及的熒光燈互換型LED照明裝置l，如圖1所示，具有用 于熒光燈的玻璃熒光管2 ;以使發(fā)光面相對(duì)的姿勢(shì)，即以使發(fā)光面與長(zhǎng)度方向正交的姿勢(shì) 分別安裝于該熒光管2的兩端部的面發(fā)光型深紫外LED3 ;對(duì)這些LED3提供適當(dāng)?shù)碾娏Φ?再變換電路4 ;使從各LED3射出的光漫射或散射的光散射粒子5。
各部分的說明 熒光管為涂布有熒光材料的玻璃制圓筒狀物體，其安裝于現(xiàn)有的熒光燈主體A 上。 LED3如圖2和圖3所示，包括具有PN結(jié)結(jié)構(gòu)的呈薄板狀的半導(dǎo)體元件主體31、 被設(shè)置為大致覆蓋該半導(dǎo)體元件主體31表面的表面電極32、被設(shè)置為大致覆蓋半導(dǎo)體元 件主體31的背面的背面電極兼反射板33，從該LED3的中間的PN邊界區(qū)域34射出深紫外 光(大約50nm 大約300nm，最好是水銀的波長(zhǎng)(253. 7nm附近))。又，提供電力用的導(dǎo)線 35與半導(dǎo)體元件主體31的周邊部連接。 在所述表面電極32上，在所述表面電極32的大致整體區(qū)域，以一定間距沿厚度方 向形成有多個(gè)貫通孔321，這些貫通孔321上設(shè)置有電介質(zhì)天線36，所述電介質(zhì)天線36的 大小為可對(duì)所述半導(dǎo)體元件主體31放射的深紫外光進(jìn)行聚光并使其透過的大小。該電介 質(zhì)天線36為了對(duì)光有效地發(fā)揮電介質(zhì)天線36的功能，其具體的大小，即高度、寬度(直徑) 都需要為光波長(zhǎng)的幾分之一到十幾倍的程度。最好是l/3到3倍的程度。又，電介質(zhì)天線 36在圖2和圖3中為圓柱形，但是電介質(zhì)天線36的形狀也可以是多邊棱柱、橢圓柱等其他 形狀。進(jìn)一步的，電介質(zhì)天線36也可以是與半導(dǎo)體元件主體31連續(xù)一體的，也可如圖4所 示是介電常數(shù)不同的其它構(gòu)件。 再變換電路4將從穩(wěn)定器、照明管、逆變器等熒光燈固有的電變換電路A1輸出的 電信號(hào)變換為合適于LED3的驅(qū)動(dòng)的波形。具體來說，包含有穩(wěn)壓電路，其降低例如熒光燈 啟動(dòng)時(shí)從所述電變換電路A1施加的高電壓，然后將該穩(wěn)定電壓施加到LED3。該再變換電路 4，例如設(shè)置在LED3的基板背面，與LED3 —起收容在熒光管2的兩端部。
光散射粒子5，例如是一邊浮游一邊做布朗運(yùn)動(dòng)等無序運(yùn)動(dòng)的非常微小的粒子。該 光散射粒子5被封入熒光管2內(nèi)。 這樣，可以將LED3、再變換電路4、光散射粒子5全部收容在熒光管2中，構(gòu)成為可 與現(xiàn)有的熒光管置換，不需要新的適配器、設(shè)備，只要將其安裝在現(xiàn)有的熒光燈主體A上就 可使其動(dòng)作。 又，由于使用照射與水銀氣體大致相同波長(zhǎng)的光的深紫外光照射型LED3，可以就 這樣轉(zhuǎn)用現(xiàn)有的熒光管2，這樣就可減少新的開發(fā)成本和制造成本。 進(jìn)一步的，由于通過覆蓋于半導(dǎo)體元件主體31的正反面的表面和背面電極賦予 半導(dǎo)體元件主體31均勻的電場(chǎng)，因此可以容易地使得半導(dǎo)體元件主體31理想地進(jìn)行面發(fā) 光從而獲得大光量。而且，盡管表面電極32覆蓋半導(dǎo)體元件主體31的發(fā)光區(qū)域，由于很多 電介質(zhì)天線36貫通該表面電極32，作為電磁波的光由這些電介質(zhì)天線36聚光并射出到外 部，從而可大大減小電極的遮光影響。即，能夠進(jìn)行理想的面發(fā)光，并可將其產(chǎn)生的大光量 高效地放出到外部。這樣，其效率是從前的兩倍以上，其結(jié)果，根據(jù)本實(shí)施方式，不僅保證了一般照明需要的光量，而且還能抑制與高效率相對(duì)應(yīng)程度的發(fā)熱，不需要散熱材料即可使 其工作。即，能夠提供替代熒光燈的LED照明裝置1。 進(jìn)一步的，由于光散射粒子封入在熒光管2內(nèi)并使其在熒光管2內(nèi)浮游，因此來自 LED3的光散射后均勻地照射到熒光管2上，使得熒光管2整體發(fā)光。 又，本發(fā)明不限于上述實(shí)施形態(tài)。例如，如圖5所示，所述LED3可以其發(fā)光面與熒 光管2的長(zhǎng)度方向平行的姿勢(shì)設(shè)置在該熒光管2內(nèi)。也可使用300nm以上的近紫外光。
又，作為所述光散射材料5，例如也可以是圓柱狀的導(dǎo)光件6，如圖6所示那樣，在 其外周面設(shè)置有多個(gè)光散射部61，該導(dǎo)光件6架設(shè)在LED3之間，從其兩端面將深紫外光或 紫外光導(dǎo)入到內(nèi)部。如果是這樣的話，導(dǎo)入到內(nèi)部的深紫外光或紫外光通過光散射部61散 射并發(fā)射到外部。 本發(fā)明不限于上述圖示實(shí)例和實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明主題的范圍內(nèi)可作出種 種變形。 產(chǎn)業(yè)上的可利用性 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，僅通過將LED照明裝置安裝于現(xiàn)有的熒光燈主體上，不 需要散熱部件等，即可使其進(jìn)行工作。又，由于LED照射深紫外光或紫外光，因此可以就這 樣轉(zhuǎn)用現(xiàn)有的熒光管，減小新的開發(fā)成本和制造成本。進(jìn)一步的，由于LED使用很多電介質(zhì) 天線和表面電極，因此可以高效地進(jìn)行面發(fā)光。而且，由于該光通過光散射材料被散射，因 此可以照亮熒光管整體。
權(quán)利要求
一種熒光燈互換型LED照明裝置(1)，其特征在于，包括用于熒光燈的玻璃熒光管(2)；LED(3)，其安裝于所述熒光管(2)上，向所述熒光管(2)的內(nèi)部空間射出深紫外光或紫外光，具有半導(dǎo)體元件主體(31)，呈薄板狀，并從形成于所述半導(dǎo)體元件主體(31)的厚度方向中間的PN結(jié)層(34)發(fā)射深紫外光或紫外光；設(shè)置在該半導(dǎo)體元件主體(31)表面的表面電極(32)；電介質(zhì)天線(36)，該電介質(zhì)天線(36)斷續(xù)地設(shè)置于整個(gè)表面電極(32)且沿厚度方向貫通該表面電極(32)，并對(duì)從所述半導(dǎo)體元件主體(31)發(fā)射的深紫外光或紫外光進(jìn)行聚光并使其透過；光散射構(gòu)件(5)，其收容或配置在所述熒光管(2)內(nèi)，使來自所述LED(3)的光漫射或散射；再變換電路(4)，其安裝在所述熒光管(2)上，對(duì)穩(wěn)定器、照明管、逆變器等熒光燈固有的電變換電路(A1)的輸出進(jìn)行再變換，并提供給所述LED(3)。
2. 如權(quán)利要求1所述的熒光燈互換型LED照明裝置(1)，其特征在于，所述LED(3)以其發(fā)光面與熒光管(2)的長(zhǎng)度方向正交的姿勢(shì)分別設(shè)置在該熒光管(2)的兩端部。
3. 如權(quán)利要求1所述的熒光燈互換型LED照明裝置(1)，其特征在于，所述LED(3)以其發(fā)光面與熒光管(2)的長(zhǎng)度方向平行的姿勢(shì)設(shè)置在該熒光管(2)內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求1所述的熒光燈互換型LED照明裝置(l)，其特征在于，所述光散射構(gòu)件(5)是封入熒光管(2)內(nèi)的浮游的光散射粒子(5)。
5. 如權(quán)利要求2所述的熒光燈互換型LED照明裝置(l)，其特征在于，所述光散射構(gòu)件(5)為長(zhǎng)條狀的導(dǎo)光件(6)，在所述導(dǎo)光件(6)的外周面具有多個(gè)光散射部，所述導(dǎo)光件(6)架設(shè)在LED(3)之間，從其兩端面將深紫外光或紫外光導(dǎo)入到內(nèi)部，導(dǎo)入到內(nèi)部的深紫外光或紫外光通過所述光散射構(gòu)件散射并發(fā)射到外部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高效率的熒光燈互換型LED照明裝置(1)，其在整體光量和亮度上都不比現(xiàn)有的熒光燈差，包括用于熒光燈的玻璃熒光管(2)，射出深紫外線的LED(3)、收納或配置在所述熒光管(2)內(nèi)并使來自LED(3)的光進(jìn)行漫射或散射的光散射材料(5)、安裝于所述熒光管(2)的對(duì)來自熒光燈固有的電氣變換電路(A1)的輸出進(jìn)行再變換并提供給所述LED(3)的再變換電路(4)，所述LED(3)的表面設(shè)置有表面電極(32)，在所述表面電極(32)整體間隔地形成有多個(gè)貫通孔(321)，所述貫通孔(321)上設(shè)置有對(duì)深紫外光或紫外光進(jìn)行聚光并使其透過的電介質(zhì)天線(36)。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101720403SQ200780053528
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2007年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者鈴木文雄 申請(qǐng)人:阿貝魯系統(tǒng)株式會(huì)社