專利名稱：熒光燈型led照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用能夠面發(fā)光的高效率LED的、呈長(zhǎng)條形狀的熒光燈型LED照
明裝置。
背景技術(shù)：
與熒光燈、白熾燈相比，LED壽命長(zhǎng)并光量穩(wěn)定，而且很少會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)花費(fèi)時(shí)間、產(chǎn)生廢棄上的問(wèn)題這樣的情況。而且近來(lái)，除了開發(fā)發(fā)出藍(lán)光、紫外光的LED之外，還開發(fā)了高功率的LED, LED不像以往那樣只應(yīng)用于指示器，用途也正擴(kuò)大到一般的照明器材中。
但是，如果在全光量、照度等方面進(jìn)行比較的話，雖然單位發(fā)光面積的光量增大，但LED并不如熒光燈等。如果要在總體上得到與熒光燈相同的光量，必須有很多LED,由此發(fā)熱量變得非常大，如專利文獻(xiàn)1、2所示還另外需要散熱構(gòu)件。 以往的LED發(fā)光效率低且發(fā)光面積小是很大的一個(gè)原因。眾所周知，LED通過(guò)對(duì)具有PN結(jié)構(gòu)造的半導(dǎo)體元件施加正向電壓，使PN結(jié)層發(fā)光，在該P(yáng)N結(jié)層產(chǎn)生的光沿厚度方向貫通半導(dǎo)體元件并從元件表面發(fā)射出來(lái)。但是，由于在元件的表面粘貼有電極，該電極遮住光，因此妨礙了光向外部射出的射出效率的提高以及大面積化帶來(lái)的大光量化。然而，為了減小遮光影響，如果將電極的面積相比于元件面積減小一定值以上的話，就不能對(duì)元件整體賦予一樣的電場(chǎng)，發(fā)光量本身也會(huì)降低。因此，即使為了得到大光量而增大元件面積，但要使其面發(fā)光，也不得不增加電極的面積，由于電極的遮光作用因此不能向外部發(fā)出大光量。而且，鑒于這樣的不良情況，考慮到使用ITO等的透明電極，但是與金屬電極相比透明電極的電阻較大，因此，在該部分產(chǎn)生損失使發(fā)光效率降低。
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)
專利文獻(xiàn)3 :日本特開2003-078167號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題 以往的LED無(wú)法將其相對(duì)于所賦予的電力的發(fā)光效率提高到一定值以上，而且很難實(shí)現(xiàn)單一元件的大面積發(fā)光即大光量發(fā)光。 相對(duì)于此，本發(fā)明的發(fā)明者，如專利文獻(xiàn)3所示，著眼于光為電磁波的情況，開發(fā)了一種劃時(shí)代的LED，其使得多個(gè)微小的電介質(zhì)天線貫通電極而構(gòu)成，該電介質(zhì)天線利用對(duì)光的天線作用使得所述光聚光并透過(guò)。采用該LED，可以進(jìn)行理想的面發(fā)光，并高效率地向外部發(fā)出大光量。 因此，本發(fā)明旨在提供一種照明裝置，其可以利用單一元件能夠高效率地大面積面發(fā)光這樣的LED來(lái)代替熒光燈等現(xiàn)有的照明裝置。
解決問(wèn)題的手段 為了達(dá)成該目的，本發(fā)明的熒光燈型LED照明裝置，包括(l)LED，其具有使在PN
3結(jié)區(qū)域產(chǎn)生的光沿厚度方向透過(guò)并從表面射出的薄板狀的半導(dǎo)體元件主體；設(shè)置為覆蓋所述半導(dǎo)體元件主體的表面的表面電極；多個(gè)呈柱狀的電介質(zhì)天線，在厚度方向上貫通所述表面電極，將透過(guò)所述半導(dǎo)體元件主體內(nèi)的光聚光并將該光向外部射出；以及(2)具有透光性的樹脂制的呈長(zhǎng)條狀的外裝體，(3)所述LED設(shè)置在外裝體的兩端部或者沿外裝體(2)的長(zhǎng)度方向設(shè)置，從該LED射出的光通過(guò)所述外裝體向外部射出。 如果是這樣的熒光燈型LED照明裝置，由于通過(guò)面電極賦予元件主體相同的電場(chǎng)，因此可以容易地使LED大面積面發(fā)光從而得到大光量，另一方面，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該等電介質(zhì)天線聚光并向外部射出，可以大大地降低電極的遮光影響。即，可以通過(guò)大面積的理想的面發(fā)光產(chǎn)生大光量，并能夠?qū)⑺l(fā)生的光高效率地向外部射出。 進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明，不僅可以確保一般照明所需要的光量，而且抑制了與高效率相對(duì)應(yīng)程度的發(fā)熱，因此不需要散熱構(gòu)件等，只要使用樹脂制的外裝體就可以了。由于可以這樣使用樹脂制的外裝體，因此對(duì)于外裝體的形狀、素材的選擇性大大擴(kuò)展，可以使該外裝體發(fā)揮各種透鏡功能、光漫射功能，容易地進(jìn)行與各種目的相對(duì)應(yīng)的合適的照明。
作為具體實(shí)例，可以列舉有所述LED照射白色光，且所述外裝體做成透明的例子。
為了使發(fā)光色產(chǎn)生變化，例如可以構(gòu)成為，使熒光物質(zhì)涂布或者混入在所述外裝體的表面或者內(nèi)部，并且從所述LED射出的光使所述熒光物質(zhì)發(fā)光，并被射出到外部。
發(fā)明的效果 根據(jù)這樣構(gòu)成的本發(fā)明，LED照明裝置除了能夠進(jìn)行以往沒(méi)有的大光量且高效率的面發(fā)光之外，對(duì)于外裝體的形狀、素材的選擇性大，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不需要散熱構(gòu)件等，因此，不僅是一般照明，還可以進(jìn)行與各種目的相對(duì)應(yīng)的合適的照明。


圖1是示出本發(fā)明的一實(shí)施形態(tài)的熒光燈型LED照明裝置的內(nèi)部構(gòu)造的概略圖。 圖2是示出該實(shí)施形態(tài)的外裝體的內(nèi)部構(gòu)造的示意性截面圖。 圖3是該實(shí)施形態(tài)的面發(fā)光LED的示意性截面圖。 圖4是該實(shí)施形態(tài)的面發(fā)光LED的示意性立體圖。 圖5是本發(fā)明的其它實(shí)施形態(tài)的面發(fā)光LED的示意性截面圖。 圖6是示出本發(fā)明的另一實(shí)施形態(tài)的熒光燈型LED照明裝置的立體圖。 圖7是示出該實(shí)施形態(tài)的熒光燈型LED照明裝置的內(nèi)部構(gòu)造的示意性截面圖。 圖8是示出該實(shí)施形態(tài)的衍射片的構(gòu)造的示意性立體圖。 圖9是示出本發(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)部構(gòu)造的示意性截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照?qǐng)D1 圖9說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施形態(tài)。 本實(shí)施形態(tài)的LED照明裝置1例如代替熒光燈等使用于室內(nèi)照明等的一般照明，如圖1所示，包括外裝體2 ;安裝于外裝體2上的LED3 ;保持外裝體2和LED3的保持體4。
外裝體2是以樹脂為素材的透明構(gòu)件，呈柱狀，其截面例如如圖2所示為大致半圓形。該實(shí)施形態(tài)中，在外裝體2的兩端面以及側(cè)周面中的平面部，分別安裝向內(nèi)的反射板 21，從后述的LED3導(dǎo)入該外裝體2內(nèi)部的光從未安裝有反射板21的側(cè)周面即圓柱外表面 部22射出。 LED3如圖3所示，呈矩形乃至圓形板狀，是從一方的面板部的表面射出白色光的 面發(fā)光型LED，使得其發(fā)光面相互相對(duì)地將LED3安裝在所述外裝體2的各端部。如果詳細(xì) 描述，該LED3如圖3及圖4所示，包括具有PN結(jié)構(gòu)造的形成為薄板狀的半導(dǎo)體元件主體 31 ;設(shè)置為大致覆蓋在該半導(dǎo)體元件主體31的表面的表面電極32 ;設(shè)置為大致覆蓋在該半 導(dǎo)體元件主體31的背面的背面電極兼反射板33，該LED3從其中間的PN邊界區(qū)域34向厚 度方向射出光。又，電力供給用的導(dǎo)線35與元件主體31的周邊部連接。
在所述表面電極32上，如圖3及圖4所示，以規(guī)定的間距沿厚度方向形成有多個(gè) 貫通孔321，在這些貫通孔321上設(shè)置有電介質(zhì)天線36，該電介質(zhì)天線36的大小為能將從 所述半導(dǎo)體元件主體31發(fā)射的光聚集并使其透過(guò)的大小。為了對(duì)于光有效地發(fā)揮作為電 介質(zhì)天線36的功能，該電介質(zhì)天線36的具體大小，即高、寬(直徑)都需要是光的波長(zhǎng)的 幾分之一到十幾倍的程度。優(yōu)選是l/3到3倍的程度。而且，電介質(zhì)天線36的形狀在圖3 及圖4中為圓柱狀，但也可以是多邊棱柱、橢圓柱等形狀。進(jìn)一步地，電介質(zhì)天線36可以是 與元件主體31連續(xù)一體的，也可以如圖5所示是介電常數(shù)不同的其它構(gòu)件。
進(jìn)一步地，本實(shí)施形態(tài)中，如圖3所示該在表面電極32的更外側(cè)設(shè)置有YAG等熒 光樹脂層37，從半導(dǎo)體元件主體31發(fā)出的光與從所述熒光樹脂層37發(fā)出的熒光混合，通過(guò) 混合數(shù)種顏色如前所述那樣使得白色光向外部射出。 保持體4，如圖l所示，包括例如呈長(zhǎng)條狀的中空的主體41 ;從該主體41的各端 部直角地延伸的一對(duì)臂42，因此，設(shè)置于所述外裝體2的端部的圖未示的連接器與設(shè)置于 各臂42上的圖未示的連接器連接，從而該外裝體2、 LED3可拆卸地被支承在保持體4上。 保持體4側(cè)的連接器與內(nèi)置于主體41中的圖未示的整流電路等連接，同時(shí)外裝體2側(cè)的連 接器與LED3連接，通過(guò)將外裝體2及LED3安裝于該保持體4，能夠向LED3供給電力并使其 發(fā)光。 下面，對(duì)這樣的構(gòu)成的LED照明裝置1的動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)單地說(shuō)明。
如果LED3被供給電力而發(fā)光，如圖1所示，從各LED3射出的光的一部分直接從所 述圓柱外表面部22射出到外部，另一方面，其余的光由圓柱外表面部22、反射板21在內(nèi)部 反射，最終從圓柱外表面部22射出到外部。于是，通過(guò)這樣在外裝體2內(nèi)部的多次反射，圓 柱外表面部22均勻地發(fā)光。 根據(jù)這樣構(gòu)成的LED照明裝置1，通過(guò)表面電極32對(duì)LED3的元件主體31賦予同 樣的電場(chǎng)，因此，可以使其大面積地面發(fā)光，從而得到大光量。另一方面，由于使很多電介質(zhì) 天線36貫通表面電極32，因此，可以對(duì)作為電磁波的光聚光并使其向外部射出，大大地降 低表面電極32帶來(lái)的遮光影響。S卩，由于LED3具有表面電極32和電介質(zhì)天線36，因此，可 以在產(chǎn)生大光量的同時(shí)，將其產(chǎn)生的光向外部高效率地射出。 因此，不僅可以確保一般照明所需要的光量，還可以抑制與高效率相對(duì)應(yīng)程度的 發(fā)熱，因此不需要散熱構(gòu)件等。 進(jìn)一步地，正因?yàn)榭梢砸种瓢l(fā)熱，因此外裝體2上可以使用樹脂，由此，對(duì)于外裝 體2的素材、形狀的選擇性大大地?cái)U(kuò)展，可以使所述外裝體2發(fā)揮各種透鏡功能、光漫射功
5能等，可以容易地進(jìn)行與各種目的相對(duì)應(yīng)的合適的照明。 又，通過(guò)使從LED3照射的光在外裝體2的內(nèi)部多次反射，使得圓柱外表面部22均勻地發(fā)光，因此可以使得照射面的亮度均勻。 又，本發(fā)明并不限于所述實(shí)施形態(tài)。下面所示的說(shuō)明及圖中，對(duì)與所述實(shí)施形態(tài)對(duì)應(yīng)的構(gòu)件均采用同一符號(hào)。例如，例如如圖6以及圖7所示，將LED3作成直線帶狀，使其發(fā)光面與外裝體2的長(zhǎng)度方向平行的形態(tài)將LED3緊貼設(shè)置在外裝體2的側(cè)周面上。外裝體2在未圖示的保持體的主體側(cè)具有沿其自身的長(zhǎng)度方向延伸的溝槽，在所述溝槽的底面上設(shè)置有使光分散的衍射片7。又，在外裝體2的內(nèi)部混入有粒子狀的熒光物質(zhì)5和光散射粒子6。 衍射片7，如圖8所示，在可以透過(guò)并折射光的膜上有規(guī)則地設(shè)置有微小突起71。突起之間的間隔較好在30nm到100 y m之間。而且，也可以諸如某一列以30nm的間隔排列微小突起71，另一列以100nm的間隔排列微小突起71那樣，各組的微小突起71的間隔不同。 在此，對(duì)這樣構(gòu)成的LED照明裝置1的動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。接入電源的話，LED3發(fā)出的紫外線或者藍(lán)色光向外裝體2的溝槽照射，通過(guò)透明的光衍射片7毫無(wú)損失地分散成多個(gè)點(diǎn)或者線光源。被分散的光的一部分使熒光物質(zhì)5發(fā)出熒光，其由光散射粒子6散射并從外裝體2向外部射出。其它的光沒(méi)有使熒光物質(zhì)5發(fā)出熒光就從外裝體2向外部射出，與已熒光的光混色。 又，如圖9所示，也可以在外裝體2的中心形成貫通孔，并在此配置LED3。
另外，也可以在外裝體的表面涂布熒光物質(zhì)。作為使光分散的方法，也可以通過(guò)噴砂加工等對(duì)外裝體的表面進(jìn)行表面加工來(lái)代替光散色粒子。而且，LED可以不是單一的，而是多個(gè)排列成一列，也可以是不使用電介質(zhì)天線的LED。 另外，本發(fā)明不限于上述的圖示例、實(shí)施形態(tài)，能夠在不脫離其主題的范圍內(nèi)做出各種變化。 產(chǎn)業(yè)上的可利用性 根據(jù)以上構(gòu)成的本發(fā)明，LED照明裝置除了能夠進(jìn)行以往沒(méi)有的大光量且高效率的面發(fā)光之外，對(duì)于外裝體的形狀、材料的選擇性大，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不需要散熱構(gòu)件等，因此，不僅可以進(jìn)行一般照明，還可以進(jìn)行與各種目的相對(duì)應(yīng)的合適的照明。
權(quán)利要求
一種LED照明裝置(1)，其特征在于，包括LED(3)，其具有使在PN結(jié)區(qū)域(34)產(chǎn)生的光沿厚度方向透過(guò)并從表面射出的薄板狀的半導(dǎo)體元件主體(31)；設(shè)置為覆蓋所述半導(dǎo)體元件主體(31)的表面的表面電極(32)；多個(gè)呈柱狀的電介質(zhì)天線(36)，在厚度方向貫通所述表面電極(32)，將透過(guò)所述半導(dǎo)體元件主體(31)內(nèi)的光聚光并將該光向外部射出；以及具有透光性的樹脂制的呈長(zhǎng)條狀的外裝體(2)，所述LED(3)設(shè)置在外裝體(2)的兩端部或者沿外裝體(2)的長(zhǎng)度方向設(shè)置，從該LED(3)射出的光通過(guò)所述外裝體(2)向外部射出。
2. 如權(quán)利要求1所述的LED照明裝置(1)，其特征在于， 所述LED(3)照射白色光，且所述外裝體(2)是透明的。
3. 如權(quán)利要求1所述的LED照明裝置(1)，其特征在于，所述外裝體(2)的表面或者內(nèi)部涂布或者混入有熒光物質(zhì)(5)，從所述LED(3)射出的 光使所述熒光物質(zhì)(5)發(fā)出熒光并向外部照射。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠替換現(xiàn)有的照明裝置的、大光量且高效率的熒光型LED照明裝置，其包括LED(3)和具有透光性的樹脂制的呈長(zhǎng)條狀的外裝體(2)，該LED(3)具有使在PN結(jié)區(qū)域(34)產(chǎn)生的光沿厚度方向透過(guò)并從表面射出的薄板狀的半導(dǎo)體元件主體(31)；設(shè)置為覆蓋所述半導(dǎo)體元件主體(31)的表面的表面電極(32)；多個(gè)呈柱狀的電介質(zhì)天線(36)，其在厚度方向上貫通所述表面電極(32)，將透過(guò)所述半導(dǎo)體元件主體(31)內(nèi)部的光聚光并將其向外部射出，所述LED(3)設(shè)置在外裝體(2)的兩端部或者沿外裝體(2)的長(zhǎng)度方向設(shè)置，從該LED(3)射出的光通過(guò)所述外裝體(2)向外部射出。
文檔編號(hào)H01L33/20GK101720404SQ20078005356
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29日
發(fā)明者鈴木文雄 申請(qǐng)人:阿貝魯系統(tǒng)株式會(huì)社