专利名称：荧光灯型led照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用能够面发光的高效率LED的、呈长条形状的荧光灯型LED照
明装置。
背景技术：
与荧光灯、白炽灯相比，LED寿命长并光量稳定，而且很少会出现启动花费时间、产生废弃上的问题这样的情况。而且近来，除了开发发出蓝光、紫外光的LED之外，还开发了高功率的LED, LED不像以往那样只应用于指示器，用途也正扩大到一般的照明器材中。
但是，如果在全光量、照度等方面进行比较的话，虽然单位发光面积的光量增大，但LED并不如荧光灯等。如果要在总体上得到与荧光灯相同的光量，必须有很多LED,由此发热量变得非常大，如专利文献1、2所示还另外需要散热构件。 以往的LED发光效率低且发光面积小是很大的一个原因。众所周知，LED通过对具有PN结构造的半导体元件施加正向电压，使PN结层发光，在该PN结层产生的光沿厚度方向贯通半导体元件并从元件表面发射出来。但是，由于在元件的表面粘贴有电极，该电极遮住光，因此妨碍了光向外部射出的射出效率的提高以及大面积化带来的大光量化。然而，为了减小遮光影响，如果将电极的面积相比于元件面积减小一定值以上的话，就不能对元件整体赋予一样的电场，发光量本身也会降低。因此，即使为了得到大光量而增大元件面积，但要使其面发光，也不得不增加电极的面积，由于电极的遮光作用因此不能向外部发出大光量。而且，鉴于这样的不良情况，考虑到使用ITO等的透明电极，但是与金属电极相比透明电极的电阻较大，因此，在该部分产生损失使发光效率降低。
专利文献1 :日本特开2005-166578号公报
专利文献2 :日本特开2007-109504号公报
专利文献3 :日本特开2003-078167号公报
发明内容
发明要解决的问题 以往的LED无法将其相对于所赋予的电力的发光效率提高到一定值以上，而且很难实现单一元件的大面积发光即大光量发光。 相对于此，本发明的发明者，如专利文献3所示，着眼于光为电磁波的情况，开发了一种划时代的LED，其使得多个微小的电介质天线贯通电极而构成，该电介质天线利用对光的天线作用使得所述光聚光并透过。采用该LED，可以进行理想的面发光，并高效率地向外部发出大光量。 因此，本发明旨在提供一种照明装置，其可以利用单一元件能够高效率地大面积面发光这样的LED来代替荧光灯等现有的照明装置。
解决问题的手段 为了达成该目的，本发明的荧光灯型LED照明装置，包括(l)LED，其具有使在PN
3结区域产生的光沿厚度方向透过并从表面射出的薄板状的半导体元件主体；设置为覆盖所述半导体元件主体的表面的表面电极；多个呈柱状的电介质天线，在厚度方向上贯通所述表面电极，将透过所述半导体元件主体内的光聚光并将该光向外部射出；以及(2)具有透光性的树脂制的呈长条状的外装体，(3)所述LED设置在外装体的两端部或者沿外装体(2)的长度方向设置，从该LED射出的光通过所述外装体向外部射出。 如果是这样的荧光灯型LED照明装置，由于通过面电极赋予元件主体相同的电场，因此可以容易地使LED大面积面发光从而得到大光量，另一方面，由于使很多电介质天线贯通电极，因此作为电磁波的光由该等电介质天线聚光并向外部射出，可以大大地降低电极的遮光影响。即，可以通过大面积的理想的面发光产生大光量，并能够将所发生的光高效率地向外部射出。 进一步地，根据本发明，不仅可以确保一般照明所需要的光量，而且抑制了与高效率相对应程度的发热，因此不需要散热构件等，只要使用树脂制的外装体就可以了。由于可以这样使用树脂制的外装体，因此对于外装体的形状、素材的选择性大大扩展，可以使该外装体发挥各种透镜功能、光漫射功能，容易地进行与各种目的相对应的合适的照明。
作为具体实例，可以列举有所述LED照射白色光，且所述外装体做成透明的例子。
为了使发光色产生变化，例如可以构成为，使荧光物质涂布或者混入在所述外装体的表面或者内部，并且从所述LED射出的光使所述荧光物质发光，并被射出到外部。
发明的效果 根据这样构成的本发明，LED照明装置除了能够进行以往没有的大光量且高效率的面发光之外，对于外装体的形状、素材的选择性大，而且结构简单不需要散热构件等，因此，不仅是一般照明，还可以进行与各种目的相对应的合适的照明。
图1是示出本发明的一实施形态的荧光灯型LED照明装置的内部构造的概略图。 图2是示出该实施形态的外装体的内部构造的示意性截面图。 图3是该实施形态的面发光LED的示意性截面图。 图4是该实施形态的面发光LED的示意性立体图。 图5是本发明的其它实施形态的面发光LED的示意性截面图。 图6是示出本发明的另一实施形态的荧光灯型LED照明装置的立体图。 图7是示出该实施形态的荧光灯型LED照明装置的内部构造的示意性截面图。 图8是示出该实施形态的衍射片的构造的示意性立体图。 图9是示出本发明的另一实施形态的荧光灯互换型LED照明装置的内部构造的示意性截面图。
具体实施例方式
下面，参照图1 图9说明本发明的一个实施形态。 本实施形态的LED照明装置1例如代替荧光灯等使用于室内照明等的一般照明，如图1所示，包括外装体2 ;安装于外装体2上的LED3 ;保持外装体2和LED3的保持体4。
外装体2是以树脂为素材的透明构件，呈柱状，其截面例如如图2所示为大致半圆形。该实施形态中，在外装体2的两端面以及侧周面中的平面部，分别安装向内的反射板 21，从后述的LED3导入该外装体2内部的光从未安装有反射板21的侧周面即圆柱外表面 部22射出。 LED3如图3所示，呈矩形乃至圆形板状，是从一方的面板部的表面射出白色光的 面发光型LED，使得其发光面相互相对地将LED3安装在所述外装体2的各端部。如果详细 描述，该LED3如图3及图4所示，包括具有PN结构造的形成为薄板状的半导体元件主体 31 ;设置为大致覆盖在该半导体元件主体31的表面的表面电极32 ;设置为大致覆盖在该半 导体元件主体31的背面的背面电极兼反射板33，该LED3从其中间的PN边界区域34向厚 度方向射出光。又，电力供给用的导线35与元件主体31的周边部连接。
在所述表面电极32上，如图3及图4所示，以规定的间距沿厚度方向形成有多个 贯通孔321，在这些贯通孔321上设置有电介质天线36，该电介质天线36的大小为能将从 所述半导体元件主体31发射的光聚集并使其透过的大小。为了对于光有效地发挥作为电 介质天线36的功能，该电介质天线36的具体大小，即高、宽(直径)都需要是光的波长的 几分之一到十几倍的程度。优选是l/3到3倍的程度。而且，电介质天线36的形状在图3 及图4中为圆柱状，但也可以是多边棱柱、椭圆柱等形状。进一步地，电介质天线36可以是 与元件主体31连续一体的，也可以如图5所示是介电常数不同的其它构件。
进一步地，本实施形态中，如图3所示该在表面电极32的更外侧设置有YAG等荧 光树脂层37，从半导体元件主体31发出的光与从所述荧光树脂层37发出的荧光混合，通过 混合数种颜色如前所述那样使得白色光向外部射出。 保持体4，如图l所示，包括例如呈长条状的中空的主体41 ;从该主体41的各端 部直角地延伸的一对臂42，因此，设置于所述外装体2的端部的图未示的连接器与设置于 各臂42上的图未示的连接器连接，从而该外装体2、 LED3可拆卸地被支承在保持体4上。 保持体4侧的连接器与内置于主体41中的图未示的整流电路等连接，同时外装体2侧的连 接器与LED3连接，通过将外装体2及LED3安装于该保持体4，能够向LED3供给电力并使其 发光。 下面，对这样的构成的LED照明装置1的动作进行简单地说明。
如果LED3被供给电力而发光，如图1所示，从各LED3射出的光的一部分直接从所 述圆柱外表面部22射出到外部，另一方面，其余的光由圆柱外表面部22、反射板21在内部 反射，最终从圆柱外表面部22射出到外部。于是，通过这样在外装体2内部的多次反射，圆 柱外表面部22均匀地发光。 根据这样构成的LED照明装置1，通过表面电极32对LED3的元件主体31赋予同 样的电场，因此，可以使其大面积地面发光，从而得到大光量。另一方面，由于使很多电介质 天线36贯通表面电极32，因此，可以对作为电磁波的光聚光并使其向外部射出，大大地降 低表面电极32带来的遮光影响。S卩，由于LED3具有表面电极32和电介质天线36，因此，可 以在产生大光量的同时，将其产生的光向外部高效率地射出。 因此，不仅可以确保一般照明所需要的光量，还可以抑制与高效率相对应程度的 发热，因此不需要散热构件等。 进一步地，正因为可以抑制发热，因此外装体2上可以使用树脂，由此，对于外装 体2的素材、形状的选择性大大地扩展，可以使所述外装体2发挥各种透镜功能、光漫射功
5能等，可以容易地进行与各种目的相对应的合适的照明。 又，通过使从LED3照射的光在外装体2的内部多次反射，使得圆柱外表面部22均匀地发光，因此可以使得照射面的亮度均匀。 又，本发明并不限于所述实施形态。下面所示的说明及图中，对与所述实施形态对应的构件均采用同一符号。例如，例如如图6以及图7所示，将LED3作成直线带状，使其发光面与外装体2的长度方向平行的形态将LED3紧贴设置在外装体2的侧周面上。外装体2在未图示的保持体的主体侧具有沿其自身的长度方向延伸的沟槽，在所述沟槽的底面上设置有使光分散的衍射片7。又，在外装体2的内部混入有粒子状的荧光物质5和光散射粒子6。 衍射片7，如图8所示，在可以透过并折射光的膜上有规则地设置有微小突起71。突起之间的间隔较好在30nm到100 y m之间。而且，也可以诸如某一列以30nm的间隔排列微小突起71，另一列以100nm的间隔排列微小突起71那样，各组的微小突起71的间隔不同。 在此，对这样构成的LED照明装置1的动作进行简单说明。接入电源的话，LED3发出的紫外线或者蓝色光向外装体2的沟槽照射，通过透明的光衍射片7毫无损失地分散成多个点或者线光源。被分散的光的一部分使荧光物质5发出荧光，其由光散射粒子6散射并从外装体2向外部射出。其它的光没有使荧光物质5发出荧光就从外装体2向外部射出，与已荧光的光混色。 又，如图9所示，也可以在外装体2的中心形成贯通孔，并在此配置LED3。
另外，也可以在外装体的表面涂布荧光物质。作为使光分散的方法，也可以通过喷砂加工等对外装体的表面进行表面加工来代替光散色粒子。而且，LED可以不是单一的，而是多个排列成一列，也可以是不使用电介质天线的LED。 另外，本发明不限于上述的图示例、实施形态，能够在不脱离其主题的范围内做出各种变化。 产业上的可利用性 根据以上构成的本发明，LED照明装置除了能够进行以往没有的大光量且高效率的面发光之外，对于外装体的形状、材料的选择性大，而且结构简单不需要散热构件等，因此，不仅可以进行一般照明，还可以进行与各种目的相对应的合适的照明。
权利要求
一种LED照明装置(1)，其特征在于，包括LED(3)，其具有使在PN结区域(34)产生的光沿厚度方向透过并从表面射出的薄板状的半导体元件主体(31)；设置为覆盖所述半导体元件主体(31)的表面的表面电极(32)；多个呈柱状的电介质天线(36)，在厚度方向贯通所述表面电极(32)，将透过所述半导体元件主体(31)内的光聚光并将该光向外部射出；以及具有透光性的树脂制的呈长条状的外装体(2)，所述LED(3)设置在外装体(2)的两端部或者沿外装体(2)的长度方向设置，从该LED(3)射出的光通过所述外装体(2)向外部射出。
2. 如权利要求1所述的LED照明装置(1)，其特征在于， 所述LED(3)照射白色光，且所述外装体(2)是透明的。
3. 如权利要求1所述的LED照明装置(1)，其特征在于，所述外装体(2)的表面或者内部涂布或者混入有荧光物质(5)，从所述LED(3)射出的 光使所述荧光物质(5)发出荧光并向外部照射。
全文摘要
本发明提供一种能够替换现有的照明装置的、大光量且高效率的荧光型LED照明装置，其包括LED(3)和具有透光性的树脂制的呈长条状的外装体(2)，该LED(3)具有使在PN结区域(34)产生的光沿厚度方向透过并从表面射出的薄板状的半导体元件主体(31)；设置为覆盖所述半导体元件主体(31)的表面的表面电极(32)；多个呈柱状的电介质天线(36)，其在厚度方向上贯通所述表面电极(32)，将透过所述半导体元件主体(31)内部的光聚光并将其向外部射出，所述LED(3)设置在外装体(2)的两端部或者沿外装体(2)的长度方向设置，从该LED(3)射出的光通过所述外装体(2)向外部射出。
文档编号H01L33/20GK101720404SQ20078005356
公开日2010年6月2日 申请日期2007年7月9日 优先权日2007年6月29日
发明者铃木文雄 申请人:阿贝鲁系统株式会社