具有减少蓝光的白色LED元件和由多个该白色LED元件在布线板上组装成的白色LED组件的制作方法

本发明是关于将蓝光波长的范围减少到400nm至500nm左右(下文中称为“蓝光”)的白色led元件和由多个该白色led元件在布线基板上组装成的白色led组件。

背景技术：

发光二极管(以下称为“led”)据有小巧，高效，发出的光，鲜艳明亮，并具有优异的单色峰。在使用led发射白色光时，比如，一般需要将发红色光led，发绿色光led和发蓝色光led相互靠近，进行混色扩散。由于各led都具有优越的单色性峰值，所以很容易出现颜色不均匀的情况。也就是说，如果因为每个led的光发射不均匀而无法成功完成混色的话，将会出现颜色不均匀的白色光。为了解决这种颜色不均匀的问题，从而开发了这个通过发蓝色光led和黄色荧光体的结合来获得发白色光的技术。

通过发蓝色光led和黄色荧光体的结合产生的白色led元件(下文中也称为“传统白色led元件”)，如图6所示，白色光是通过从发蓝色光led3中发出来的光和由此光激发出来的黄色光的黄色荧光体5的发射光中获取的。由于该白色led元件是使用一种led元件获得的白色光，因此可以通过多种led元件的相互靠近，来解决在获取白色光时所产生的颜色不均匀的问题。然而，这种白色光，如图7所示，含有大量具有高能量强度的蓝光，因此容易引起视网膜细胞的疲劳和机能的降低。

为了解决这种白色led元件中的蓝光的问题，曾经采取过在计算机，智能手机等的荧屏上，贴上薄膜来减少蓝光，通过调整眼镜镜片的颜色来减少蓝光。向led灯泡的罩的材料中添加特殊涂料等来减少蓝光等对策。

此外，在专利文献1至3中，公开了在传统的白色led元件中安装红色led芯片，通过调节蓝色led芯片和红色led芯片的发光强度比率，来获得任意的光色(日光色，自然白色，白色，暖白色、灯泡色等)的白色led元件。然而，在专利文献1至3中，关于白色led元件，没有具体的展示其能够在减少蓝光的同时又能获取具有照明所需要的亮度，显色性和色温。

现有技术文献

专利文献：

专利文献1：日本专利申请公开no.2002-057376。

专利文献2：日本专利申请公开no.2004-080046。

专利文献3：日本专利申请公开no.2007-214603。

技术实现要素：

本发明要解决的问题

传统的白色led元件，虽然led在发白色光的元件中是最具有发光效率高的优点，但是也有包括如上所述的蓝光含量过多的缺点。为了防止蓝光对视网膜的不利影响，有必要在白色led元件与使用者或利用者之间插入诸如具有减少蓝光功能的薄膜，镜片和灯罩等材料。

本发明的发明人，在发挥上述传统的白光led元件的优点的同时，对于如何改善上述缺点进行了深入研究和反复探讨，才完成了本发明。

即，本发明的目的是提供一种在照明时即能减少蓝光，同时又能够获得有足够亮度的，显色性和色温的白色光的白色led元件，以及提供由多个该白色led元件在布线基板上组装成的白色led组件。

解决问题的手段

本发明的发明人,在由发蓝色光led和发黄色光的荧光体组成的白色led元件上安装发红色光led的同时，又分别将发蓝色光led及发红色光led连接到不同电源上。通过调整供给发蓝色光led及发红色光led的电流比例，获取到如将电流比例设置为1：0.3至0.6时，这个白色led元件，在减少蓝光的同时，又有适合于照明用灯的亮度、演色性、色温的白色光。并将次发明作为本发明标题。此外，本发明人还发现，通过在布线基板上布置和安装多个这样的白色led元件，组成一个白色led组件，是可以获得适合于照明灯一样的光源。

以下是本发明的要点：

(1)可减少蓝光的白色led元件，其特征在于，将发蓝光led和发红光led设置在有凹形截面形状封装体的凹部底面上，并使用含有透明树脂，黄色荧光体和光扩散剂的透明树脂组合物，将其密封的白色led元件；

上述发蓝光led和上述发红光led是分别连接在不同的电源上；

其特征是，提供给上述发蓝色光led的电流与提供给上述发红色光led的电流的比例为1：0.3至0.6。

(2)上述(1)所述的白色led元件特征为，上述的透明树脂组合物中的透明树脂是硅树脂。

(3)上述(1)或(2)所述的白色led元件的特征为，透明树脂组合物的光扩散剂是硫化锌化合物(zns-ag)

(4)上述(3)所述的白色led元件中所指的硫化锌化合物(zns-ag)其特征在于：将含氯化物的硫化锌、作为主要活性剂的硫酸锰、氯化铪、氧化锌、氯化钡、氯化镁、氯化铱和硫酸银，氧化镓、硫磺、氯化钠的混合，并将混合物在1250℃高温下加热2小时后，用水洗的方法去除烧制物中残留的助溶剂，干燥后，进行分级粉碎，使粒子恒定，之后将硫化锌、氯化钡、氯化钠、氯化镁、硫酸锰、镓和硫加入到恒定的颗粒中。在氮气流中用730℃高温再加热8小时30分钟后，进行二次分级粉碎，用去离子水洗净，再用乙酸洗净，再次用去离子水清洗，然后再用kcn洗净，使之成为活性化后粒子硫化锌化合物(zns-ag)。

(5)上述(1)至(4)中任何一项所述的白色led元件，其安装特征是所述的白色led元件为表面安装型。

(6)上述(5)中所述将多个白色led元件排列、安装于布线基板上的白色led组件。

发明的效果

本发明的白色led元件中，在由发蓝色光led和发黄色光的荧光体组成的白色led元件上，增设发红色光led的同时，在发蓝色光led及发红色光led上分别安装不同电源。通过调整供给发蓝色光led及发红色光led的电流比率，在电流比率设置为1：0.3至0.6时，能够减少蓝光，同时又得到适合照明用灯的亮度、演色性、色温的白色光。

也就是说，本次发明的白色led元件，通过发红色光led弥补了发射光谱在传统白色led元件上的白色光发射不足600nm以上的问题，并且通过设定供给发蓝色光led和发红色光led的电流的比率1：0.3至0.6，减少在白光中含有蓝光的比率，同时也获得了良好的显色性(ra显色：85以上)，以及接近太阳光的自然白色光。(色温：4000至5000k)。此外，发红色光led和发蓝色光led电流的供应电源不相同，是从另一个的电源供应的，为的是在向发红色光led提供发光效率低的电流时，不降低向发蓝色光led提供发光效率高的电流。为了使亮度不下降(照度：700勒克斯或更高)，可由发红色光led来弥补白色光的发光光谱，将其维持在600nm以上。

另外，通过在布线基板上安装多个这种白色led元件组成的白色led组件，可以获得适合于照明灯的白光。

附图说明

图1是本次发明的白色led元件的发光原理的示意图。

图2是本发明的白色led元件的一个实施例的外部透视图。

图3是本发明的白色led元件的一个实施方案的横截面图。

图4是本发明的白色led元件的发射光谱。

图5是本发明排列并安装在布线基板上的多个白色led元件的白色led组件的外部透视图。

图6是由传统的发蓝光led和黄色荧光体组合的白色led元件的发光原理的示意图。

图7是由传统的发蓝光led和黄色荧光体组合的白色led元件的发射光谱。

图8是根据专利文献1至3，显示被变光色led灯使用的回路模式的电路图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的白色led元件以及由多个该白色led元件在布线基板上布置和安装组成的白色led组件。

如图1所示，本发明的白色led元件的发光原理的示意图。

在本发明的白色led元件1中，将发蓝色光led3和发红色光的led4安置在断面形状为凹字型封装体2的凹部的底面下，使用含有透明树脂，黄色荧光体5和光扩散剂6的透明树脂组合物7密封。

容器2的材料，可以使用诸如聚碳酸酯树脂、聚苯硫醚(pps)、液晶聚合物(lcp)、abs树脂、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、pbt树脂和陶瓷等的树脂。作为本次发明的白色led元件，其类型可以采用任何的炮弹型或表面安装型，如图5所示，如果是由多个白色led元件1布置和安装在布线基板12上组合成的白色led组件11时，采用表面安装型是比较好的。

作为发蓝色光led3，发光层材料可以使用有氮化镓系化合物的发蓝色光led。

作为发红色光led4，发光层材料可以使用有铝、铟、镓、磷系，镓、砷、磷系或镓、铝、砷系的发红色光led。

黄色荧光体5，是吸收了来自发蓝色光led3的至少一部分蓝色光，并将波长转换，从而发出荧光的黄色荧光体，可以使用含有铕、锰的活性碱土类奥尔特硅酸镁荧光体，含有铕的活性碱土类奥尔特硅酸镁荧光体或含有铕的活性赛亚伦荧光体。

光扩散剂6，在透明树脂的透明媒介中添加使用，是具有光扩散功能的光扩散物质。透明树脂组合物7的透明树脂与光扩散剂6之间的折射率的差异越大。光漫射效应就越大。作为光扩散剂，根据透明树脂和折射率不同，可列举出有机微粒子和无机微粒子，具体的有机微粒子如三聚氰胺树脂、ctu胍胺树脂和苯并胍胺树脂等，无机微粒子可以使用硫化锌化合物、钛酸钡、氧化钛、氧化铝、氧化硅等，但是如以下所述的，优先选择物为硫化锌化合物(zns-ag)，因为在和led距离较远的情况下，照度也不会急剧下降，即使led的照射角度有偏移的时候，照度也不会引起急剧得下降。

作为透明树脂组合物7的透明树脂，要具有电绝缘性，可以使用发蓝色光led3和发红色光led4等，光能穿透的硅树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、氟树脂等。

如图6所示，传统白色led元件的白色光，如图7所示，含有大量的能量强度大的蓝光，并且缺少600nm以上的发射光谱。在本发明的白色led元件1中，通过利用发红色光led来弥补缺少600nm以上的发射光谱的问题，如图4所示，将供给发蓝色光led的电流与发红色光led的电流的比率设置为1：0.3～0.6时，能够减少白光中所包含的蓝光的比率，从而使照明灯具有良好的演色性(ra演色性:85以上)，得到可以接近太阳光的自然白色光(色温:4000～5000k)。

而且，如图2和图3所示，在本发明的白色led元件1中，发蓝色光led3和发红色光led4分别连接的是不同的电源。具体而言，在封装体2的凹部封装有透明树脂组件7发蓝色光led3，经由线10、引线框a8、引线框a’8’连接到一个电源，另外，封装体2的凹部由透明树脂组件7封装的发红色光led4经由线10、引线框b9、引线框b’9’连接到其他电源。

这样，通过将发蓝色光led3和发红色光led4分别连接到不同的电源，向发光效率低的发红色光led供电时，也不使发光效率高的发蓝色光led的电流供给量降低，所以不会降低亮度(照度：700勒克斯以上)，如图4所示，其能够降低白色光中所包含的蓝光比率。

本发明的白色led元件在降低蓝光的比率的同时，又可获得适合于照明灯的亮度、良好的演色性以及接近太阳光的自然白色光，这些用具体的数值表示如下：表1根据供给发红色光led4的电流设定为一定值时，改变供给发蓝色光led3的电流，使供给两者的电流比率发生变化的情况，白色光的亮度(照度：勒克斯)、ra演色性及色温(k)的数值也会发生变化的一个例子。

[表1]

从上表1可以确定，本发明的白色led元件，将发蓝色光led3的电流与发红色光led4的电流比率设为1：0.3～0.6的范围时，能够降低白光所包含的蓝光的比率，同时

○不降低亮度(照度：700勒克斯以上)，

〇具备良好的演色性(ra演色性：85以上)以及，

〇保有接近太阳光的自然白色(色温：4000～5000k)，可以获得适用于照明灯的白色光。

另一方面，专利文献1～3中记载的白色led元件，如图8所示的电路20中，改变发光强度，调整部件21a、22a的电阻值，通过调整蓝色led芯片21及红色led芯片22的电流比，调整发光强度比，从而实现获取任意光色(日光色，自然白色，白色，暖白色、灯泡色等)，蓝色led芯片21和红色led芯片22，不像本发明那样分别连接到不同的电源，而是连接到一个相同的电源上。

因此，在专利文献1～3中记载的白色led元件中，如果使发光效率低的红色led芯片22的电流量增加，发光效率高的蓝色led芯片21的电流量就会减少，白色光的亮度(照度)就会降低，所以不适合作为照明用的光源。

作为透明树脂的组件7，如上所述，可以使用硅树脂、丙烯树脂、环氧树脂、氟树脂等，但是从折射率的观点来看，还是使用硅树脂比较好。

如上所述，光扩散剂6是添加到透明树脂的透明介质中使用的，具有光扩散功能的物质，若使用硫化锌化合物(zns-ag)作为光扩散剂6，即使离led远，照度也不会急剧下降，即使照射方向角度偏离，照度也不急剧下降，是有可取性的光扩散剂。

关于这种光扩散剂，专利第5710126号公报中有详细记载，含有氯化物的硫化锌，作为主要活性剂的硫酸锰，氯化铪，氧化锌，氯化钡，氯化镁，氯化铱，硫酸银，氧化镓、硫磺、氯化钠混合后，将该混合物以1250℃高温加热2小时后，用水洗的方法去除烧制物中残留的助溶剂，干燥后，进行分级粉碎，使粒子恒定。在恒定的粒子中，加入硫化锌、氯化钡、氯化钠、氯化镁、硫酸锰、镓、硫磺等，在氮气流中用730℃高温再加热8小时30分后，再次分级粉碎，用去离子水清洗后，用乙酸清洗，二次用去离子水清洗后，再用kcn清洗。使之成为活性化后粒子硫化锌化合物(zns-ag)。

如上所述，本发明的白色led元件可以减少蓝光比率，同时获得适用于照明灯的亮度、良好的演色性和接近于太阳光的自然白光这样优秀的光体。作为光扩散剂，使用这种有即使离led远时，其照度也不会急剧下降特性的硫化锌化合物(zns-ag)，可进一步优化照明灯的光源。

如上所述，本发明的白色led元件可以采用炮弹型、表面安装型的任一类型，如图5所示，多个白色led元件1、配置、安装在布线基板12上，组成白色led组件11，这种类型采用表面安装型是比较好的。

在图5中，从电线a13向白色led组件11提供电源，沿着引线框a8→经由线10→蓝色发光led3→经由线10→引线框a’8’的路径，在右上方的白色led元件1中传导，同样地，在接连不断地向下一个白色led元件1传导后，从电线a’13’传到白色led组件11之外。

另外，从电线b14向白色led组件11提供电源，沿着引线框b9→经由线10→发红色光的led4→经由线10→引线框b’9’的路径，在右上方的白色led元件1中传导，同样地，在下一个白色led元件1中传导后，从电线b’14’传到白色led组件11之外。

如此，本发明的白色led元件通过布置、安装在多个布线基板上的白色led组件11，来获得适合于照明灯用的白色光。白色led组件设置时的白色led元件1的数量、配置等可以根据所需光源的照度、形状(灯型、荧光灯形)等进行适当设计。

如上所述，本发明的白色led元件在发蓝色光的led和黄色荧光体组成的白色led元件上，设置发红色光的led，并且将发蓝色光led和发红色光led分别连接不同的电源，提供给发蓝色光led的电流和发红色光led的电流比率为1:0.3～0.6，就得到了这种既能减少蓝光，同时又适合于照明灯的亮度、演色性、色温的白色光的优秀光体。此外，通过在布线基板上排列、搭载多个白色led元件，组成的白色led组件，可获得适用于照明用灯具的白色光。

符号说明：

1白色led元件

2包装体

3发蓝色光的led

4发红色光的led

5黄色荧光体

6光扩散剂

7透明树脂成分

8引线框a

8’引线框a’

9引线框b

9’引线框b’

10联接电线

11白色led组件

12线路基板

13电线a

13’电线a’

14电线b

14’电线b’

20构成可变光led灯的电路

21蓝色led芯片

21a调整蓝色led芯片的发光强度的调整部件

22红色led芯片

22a调整红色led芯片的发光强度的调整部件