JP2003318447A - 発光ダイオードおよびｌｅｄ照明装置 - Google Patents
発光ダイオードおよびｌｅｄ照明装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】演色性を改善するとともに全光束の大きい白色
光を放射する発光ダイオードおよびＬＥＤ照明装置を提
供する。 【解決手段】発光ダイオード１は、４００〜５００ｎｍ
にピーク波長を有する光を発光する半導体発光素子２
と、４００〜５００ｎｍの光により励起され、それぞれ
主として５００〜６００ｎｍの波長の光を発光する第１
の蛍光体３および主として６００〜７００ｎｍの波長の
光を発光する第２の蛍光体４と、半導体発光素子２およ
び第１および第２の蛍光体３，４を包囲している透光性
の包囲材５とを具備して構成される。
光を放射する発光ダイオードおよびＬＥＤ照明装置を提
供する。 【解決手段】発光ダイオード１は、４００〜５００ｎｍ
にピーク波長を有する光を発光する半導体発光素子２
と、４００〜５００ｎｍの光により励起され、それぞれ
主として５００〜６００ｎｍの波長の光を発光する第１
の蛍光体３および主として６００〜７００ｎｍの波長の
光を発光する第２の蛍光体４と、半導体発光素子２およ
び第１および第２の蛍光体３，４を包囲している透光性
の包囲材５とを具備して構成される。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、演色性を改善した
白色光を放射する発光ダイオードおよびＬＥＤ照明装置
に関する。 【０００２】 【従来の技術】青色発光ダイオードの発明により、近
年、青色発光ダイオードにＹＡＧ蛍光体を用いて白色光
を出射する照明装置が提供されている。そして、現在、
白色光は、青色を発光するＩｎＧａＮ系ＬＥＤにＹＡＧ
構造の蛍光体を組み合わせた方法が最も発光効率が高い
とされ、この方法が多くの製品に用いられている（例え
ば特開２００１−２４３８０７号公報、特開２００１−
２９１４０６号公報など）。しかし、この白色光は、青
色と黄色の補色で形成するので、色温度が低い一般的な
電球色と言われる３０００Ｋ〜４０００Ｋの色温度で
は、演色性が低下するという欠点がある。 【０００３】白色光の演色性を改善したものとしては、
例えば特開２０００−１６４９３１号公報（従来技術
１）に開示された白色光源がある。この白色光源５０
は、図８に示すように、不純物を添加したＺｎＳｅ基板
５１上に、青色を発する活性層を含む薄膜５２を形成し
て、活性層からの青と、基板ＳＡ発光の黄色・橙色を発
する（青＋ＳＡ発光）ＬＥＤと、不純物を添加したＺｎ
Ｓｅ基板５１上に、緑色を発する活性層を含む薄膜５３
を形成して、活性層からの緑と、基板ＳＡ発光の黄色・
橙色を発する（緑＋ＳＡ発光）ＬＥＤを組み合わせたも
のである。そして、青、緑、ＳＡ発光が相補的に働いて
演色性が改善される。ここで、ＳＡ発光とは、ＺｎＳｅ
基板５１に添加した不純物によって発生する蛍光であ
る。 【０００４】また、他の白色光の演色性が改善できるも
のとしては、例えば特開２００１−１５６３３８号公報
に開示された可視光線発光装置あるいは特開２００１−
２４３８０７号公報（従来技術２）に開示されたＬＥＤ
電球がある。この従来技術２に示すＬＥＤ電球５４は、
図９に示すように、ラッパ状部材５５と、このラッパ状
部材５５の開口部に取付けられ内面に蛍光体の層５６を
有する透光性カバー５７と、基板５８の透光性カバー５
７に対向する外面に実装されたＬＥＤ素子５９とを備え
ている。そして、ＬＥＤ素子５９が紫外線を発光すると
き、蛍光体の層５６は、紫外線の照射により赤色光を発
する蛍光体（Ｒ）と緑色光を発する蛍光体（Ｇ）と青色
光を発する蛍光体（Ｂ）を混合したものが使用されてい
る。ＬＥＤ電球５４は、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、
青色光（Ｂ）が相補的に働いて演色性が改善可能であ
る。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】従来技術１は、薄膜５
２から発せられる青色の発光強度が小さいので、照明用
に必要な絶対光量が少なく、照明用途に適用することが
できないという欠点を有する。 【０００６】また、従来技術２は、ＬＥＤ素子５９が発
する紫外線の発光強度が小さく、基板５８に複数のＬＥ
Ｄ素子５９を配列しても、透光性カバー５７から外部に
出射される全光束が小さいという欠点を有する。 【０００７】本発明は、演色性を改善するとともに全光
束の大きい白色光を放射する発光ダイオードおよびＬＥ
Ｄ照明装置を提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発光ダ
イオードの発明は、４００〜５００ｎｍにピーク波長を
有する光を発光する半導体発光素子と；半導体発光素子
が発光した４００〜５００ｎｍの光により励起され、主
として５００〜６００ｎｍの波長の光を発光する第１の
蛍光体と；半導体発光素子が発光した４００〜５００ｎ
ｍの光により励起され、主として６００〜７００ｎｍの
波長の光を発光する第２の蛍光体と；半導体発光素子お
よび第１および第２の蛍光体を包囲している透光性の包
囲材と；を具備していることを特徴とする。 【０００９】本発明および以下の各発明において、特に
言及しない限り、各構成は以下による。 【００１０】包囲材は、半導体発光素子および第１およ
び第２の蛍光体を密封するように包囲してもよく、中空
を形成し、この中空に半導体発光素子および第１および
第２の蛍光体が収納されるようにしてもよい。また、包
囲材は、少なくとも可視光を透過すれば、その種類、形
状等は特に限定されない。 【００１１】半導体発光素子は、例えばＩｎＧａＮ系を
用いることができる。これにより、４５０ｎｍにピーク
波長を有する発光強度の強い光（青色光）が得られ、照
明用として使用可能である。 【００１２】本発明によれば、４００〜５００ｎｍにピ
ーク波長を有する光（青色）、５００〜６００ｎｍの波
長の光（緑色）、６００〜７００ｎｍの波長の光（赤
色）が相補的に作用し、発光ダイオードから演色性が高
くかつ全光束の大きい白色光が放射される。 【００１３】請求項２に記載の発光ダイオードの発明
は、４００〜５００ｎｍにピーク波長を有する光を発光
する半導体発光素子と、半導体発光素子が発光した４０
０〜５００ｎｍの光により励起され、主として５００〜
６００ｎｍの波長の光を発光する第１の蛍光体と、半導
体発光素子が発光した４００〜５００ｎｍの光により励
起され、主として６００〜７００ｎｍの波長の光を発光
する第２の蛍光体とを有する発光体と；複数の発光体を
包囲している透光性の包囲材と；半導体発光素子に給電
可能に接続されているリードと；を具備していることを
特徴とする。 【００１４】リードは、各半導体発光素子にそれぞれ一
対設けてもよい。また、一対のリードが全ての半導体発
光素子に接続されてもよく、あるいは半導体発光素子の
グループごとに接続されてもよい。 【００１５】本発明によれば、個々の発光体から演色性
が高くかつ光束の大きい白色光が放射され、この白色光
が混合されて放射されるので、発光ダイオードから放射
される全光束が大幅に上昇する。 【００１６】請求項３に記載の発光ダイオードの発明
は、請求項１または２記載の発光ダイオードにおいて、
第１および第２の蛍光体は、第２の蛍光体が半導体発光
素子側となるようにして半導体発光素子上に積層されて
いることを特徴とする。 【００１７】半導体発光素子は、紫外領域に隣接してい
る光を発光するので、極小ながら紫外線も発光しやす
い。この紫外線が長期間に亘って、第１および第２の蛍
光体に照射されると、第１および第２の蛍光体は劣化し
て、４００〜５００ｎｍの光による波長変換の効率が減
少する。しかし、通常、第２の蛍光体は、第１の蛍光体
に比べて耐紫外線が大きいので、第２の蛍光体を半導体
発光素子側とすることにより、第１および第２の蛍光体
の劣化が抑制される。 【００１８】第１および第２の蛍光体が半導体発光素子
上に積層されているとは、半導体発光素子の表面におけ
る積層に限定されず、半導体発光素子から離間して積層
されていてもよいことを意味する。 【００１９】本発明によれば、第１および第２の蛍光体
は、耐紫外線の大きい第２の蛍光体が半導体発光素子側
となるようにして半導体発光素子上に積層されているの
で、第１および第２の蛍光体の劣化が抑制され、発光ダ
イオードが長寿命化される。 【００２０】請求項４に記載の発光ダイオードの発明
は、請求項１または２記載の発光ダイオードにおいて、
第１および第２の蛍光体は、粉体に形成されて混合され
ていることを特徴とする。 【００２１】第１および第２の蛍光体を紛体にして混合
することにより、混合物から放射される第１の蛍光体に
よる光および第２の蛍光体による光の偏りがほぼなくな
り、波長の差による色差が解消される。 【００２２】本発明によれば、第１および第２の蛍光体
は、粉体に形成されて混合されているので、発光ダイオ
ードを製造しやすいとともに、第１および第２の蛍光体
による発光色の色差が解消される。 【００２３】請求項５に記載のＬＥＤ照明装置の発明
は、請求項１ないし４いずれか一記載の発光ダイオード
と；この発光ダイオードを配設している基板と；一端に
開口部を有し、この開口部から発光ダイオードの光が出
射されるように基板を収納している外囲器と；を具備し
ていることを特徴とする。 【００２４】発光ダイオードを発光（点灯）させるＡＣ
−ＤＣ変換装置や電圧調整装置などの点灯装置は、外囲
器内に設けてもよく、ＬＥＤ照明装置と別置であっても
よい。 【００２５】本発明によれば、請求項１ないし４いずれ
か一記載の発光ダイオードを具備するので、演色性が改
善された全光束の大きい白色光が外囲器の開口部から出
射される。 【００２６】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の
実施形態について説明する。 【００２７】図１〜図２は、本発明の第１の実施形態を
示し、図１は発光ダイオードの概略縦断面図、図２は発
光ダイオードの分光分布および発光強度を示すスペクト
ル図である。 【００２８】図１において、発光ダイオード１は、半導
体発光素子２、第１の蛍光体３、第２の蛍光体４および
包囲材５を有して構成されている。 【００２９】半導体発光素子２は、絶縁性の基板上に積
層されたｐ型層およびｎ型層のそれぞれの表面に図示し
ない一対の電極が形成されており、この電極は、ワイヤ
６および図示しないワイヤによって一対のリード７ａ，
７ｂに電気的に接続されている。そして、ｐ型層とｎ型
層との間のｐ−ｎ接合域を発光層として光を発光するよ
うに構成されている。そして、半導体発光素子２は、Ｇ
ａＮ／ＩｎＧａＮからなり、リード７ａと一体的に形成
された搭載部材８のすり鉢状の内側に搭載されている。 【００３０】そして、半導体発光素子２上に、第２の蛍
光体４が半導体発光素子２側となるようにして、第１の
蛍光体３および第２の蛍光体４が積層されている。第１
の蛍光体３および第２の蛍光体４は、それぞれＹ３Ａｌ
５Ｏ１２：Ｇｄ３＋，Ｃｅ３ ＋蛍光体（ガドリニウム、
セリウム付活Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２の蛍光体）、６ＭｇＯＡ
ｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋蛍光体（マンガン付活６ＭｇＯＡｓ
２Ｏ５の蛍光体）である。 【００３１】第２の蛍光体４は、第１の蛍光体３に比べ
て耐紫外線が大きく劣化しにくい。半導体発光素子２が
発光すると、後述の４００〜５００ｎｍにピーク波長
（４５０ｎｍ）を有する光（青色）に加え、極小の紫外
線が放射されることがある。第２の蛍光体４を半導体発
光素子２側とすることにより、半導体発光素子２から放
射される紫外線は、主として第２の蛍光体４に照射さ
れ、第１の蛍光体３に照射されにくい。この結果、第２
の蛍光体４は耐紫外線を有するので、第１の蛍光体３お
よび第２の蛍光体４は共に劣化しにくい。 【００３２】そして、搭載部材８のすり鉢状の内側は、
半導体発光素子２、第１の蛍光体３および第２の蛍光体
４により発光する光を前方に反射させるように、反射鏡
に形成されている。そして、半導体発光素子２、第１の
蛍光体３、第２の蛍光体４、搭載部材８およびリード７
ａ，７ｂの一部を包囲するようにして包囲材５が被覆し
ている。包囲材５は、例えば透光性のエポキシ樹脂、シ
リコン樹脂、ポリカーボネート樹脂またはガラスなどが
用いられ、ほぼ砲弾状に形成されている。 【００３３】発光ダイオード１は、リード７ａ，７ｂ間
に直流電圧例えばＤＣ３．４Ｖが印加されると、半導体
発光素子２が４００〜５００ｎｍにピーク波長（４５０
ｎｍ）を有する光（青色）を発光する。そして、半導体
発光素子２が発光した４００〜５００ｎｍの光の一部に
より、第１の蛍光体３および第２の蛍光体４が励起され
る。すなわち、第１の蛍光体３は、Ｇｄ３＋，Ｃｅ３＋
が励起され、主として５００〜６００ｎｍの波長の光
（黄色）を発光する。また、第２の蛍光体４は、Ｍｎ
４＋が励起され、主として６００〜７００ｎｍの波長の
光（赤色）を発光する。 【００３４】そして、半導体発光素子２、第１の蛍光体
３および第２の蛍光体４が発光した光は、包囲材５を透
過して発光ダイオード１の前方に放射される。こうし
て、半導体発光素子２、第１の蛍光体３および第２の蛍
光体４は、発光体９を形成している。 【００３５】次に、本発明の第１の実施形態の作用につ
いて説明する。 【００３６】発光ダイオード１のリード７ａ，７ｂ間に
直流電圧例えばＤＣ３．４Ｖが印加されると、半導体発
光素子２は、ピーク波長４５０ｎｍを有する光（青色）
を発光する。そして、このピーク波長４５０ｎｍの光の
一部により、第１の蛍光体３は、Ｇｄ３＋，Ｃｅ３＋が
励起され、主として５００〜６００ｎｍの波長の光（黄
色）を発光する。そして、ピーク波長４５０ｎｍの光の
一部により、第２の蛍光体４は、Ｍｎ４＋が励起され、
主として６００〜７００ｎｍの波長の光（赤色）を発光
する。 【００３７】そして、半導体発光素子２、第１の蛍光体
３および第２の蛍光体４が発光したそれぞれの光は、混
色されて白色光となり、包囲材５の外面から発光ダイオ
ード１の前方に出射される。 【００３８】そして、ピーク波長４５０ｎｍを有する光
（青色）および５００〜６００ｎｍの波長の光（黄色）
に、６００〜７００ｎｍの波長の光（赤色）が混色する
と、演色性Ｒａが高くなった白色光が得られることが確
認された。 【００３９】図２は、発光ダイオード１の分光分布およ
び発光強度を示すものであり、第１の蛍光体３および第
２の蛍光体４の容量割合を変化させたものである。すな
わち、図２（ａ）から図２（ｄ）にしたがい、第２の蛍
光体４の容量割合を小さくしている。 【００４０】そして、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すよ
うに、半導体発光素子２が発光するピーク波長４５０ｎ
ｍの光（青色）は、発光強度が強い。そして、第１の蛍
光体３および第２の蛍光体４がそれぞれ発光する５００
〜６００ｎｍの波長の光（黄色）、６００〜７００ｎｍ
の波長の光（赤色）は、ピーク波長４５０ｎｍの光（青
色）に対して、１０〜２０％のピーク値を有する発光強
度が得られた。すなわち、照明用の光源としての全光束
が確保できる発光強度が得られた。 【００４１】また、６００〜７００ｎｍの波長の光（赤
色）の発光強度が減少するにしたがい、色温度（ＣＣ
Ｔ）は上昇するが、演色評価数Ｒａには大きな変化は生
じなかった。そして、色温度（ＣＣＴ）４０００〜７０
００Ｋで演色評価数Ｒａ＝８０〜８４が得られた。一般
に、オフィス、居間等における照明は、色温度（ＣＣ
Ｔ）４０００〜７０００Ｋで演色評価数Ｒａ＝８０〜８
９が要求されているので、発光ダイオード１は照明用光
源として用いることができる。 【００４２】そして、第１の蛍光体３および第２の蛍光
体４は、耐紫外線が大きい第２の蛍光体４が半導体発光
素子２側となるようにして、半導体発光素子２上に積層
されているので、半導体発光素子２から放射される極小
の紫外線またはピーク波長４５０ｎｍの光（青色）によ
る劣化が進行しにくい。すなわち、第１の蛍光体３およ
び第２の蛍光体４によるピーク波長４５０ｎｍの光（青
色）の一部に対する波長変換が継続してなされ、発光ダ
イオード１は、２００００時間点灯後において当初の全
光束の７０％が得られることが確認された。そして、寿
命曲線から４００００時間点灯後においても、当初の全
光束の５０％が維持可能であることが確認された。 【００４３】 上述したように、発光ダイオード１は、色
温度（ＣＣＴ）４０００〜７０００Ｋで演色評価数Ｒａ
＝８０〜８４であり、２００００時間で光束維持率７０
％が確保されるので、演色性の高い白色光が要求される
照明装置に用いることができる。 【００４４】次に、本発明の第２の実施形態について述
べる。 【００４５】図３は、本発明の第２の実施形態を示す発
光ダイオードの概略縦断面図である。なお、図１と同一
部分には同一符号を付して説明は省略する。 【００４６】図３に示す発光ダイオード１０は、図１に
示す発光ダイオード１において、搭載部材８のすり鉢状
の内側で半導体発光素子２の周囲に、第１の蛍光体３お
よび第２の蛍光体４を紛体に形成して混合した蛍光体１
１を配設したものである。そして、半導体発光素子２お
よび蛍光体１１により、発光体１２が構成されている。 【００４７】発光ダイオード１０は、リード７ａ，７ｂ
間に直流電圧例えばＤＣ３．４Ｖが印加されると、半導
体発光素子２がピーク波長４５０ｎｍの光（青色）を発
光する。そして、このピーク波長４５０ｎｍの光の一部
により、蛍光体１１は、第１の蛍光体３のＧｄ３＋，Ｃ
ｅ３＋および第２の蛍光体４のＭｎ４＋が励起され、そ
れぞれの蛍光体３，４が主として５００〜６００ｎｍの
波長の光（黄色）および主として６００〜７００ｎｍの
波長の光（赤色）を発光する。 【００４８】そして、半導体発光素子２および蛍光体１
１が発光したそれぞれの光は、混色されて演色性の高い
白色光となり、包囲材５の外面から発光ダイオード１０
の前方に出射される。そして、発光ダイオード１０は、
発光ダイオード１と同様、図２に示す分光分布および発
光強度が得られ、色温度（ＣＣＴ）４０００〜７０００
Ｋで演色評価数Ｒａ＝８０〜８４が得られた。 【００４９】そして、第１の蛍光体３および第２の蛍光
体４は、粉体に形成されて混合されているので、搭載部
材８のすり鉢状の内側において、半導体発光素子２の周
囲に容易に配設しやすい。この結果、発光体１２を形成
させやすく、発光ダイオード１０が容易に製造される。 【００５０】また、第１の蛍光体３および第２の蛍光体
４を紛体に形成して混合することにより、第１の蛍光体
３および第２の蛍光体４の発光色である主として５００
〜６００ｎｍの波長の光（黄色）および主として６００
〜７００ｎｍの波長の光（赤色）が蛍光体１１より偏り
なく放射される。これにより、第１の蛍光体３および第
２の蛍光体４による発光色の色差が解消される。 【００５１】次に、本発明の第３の実施形態について述
べる。 【００５２】図４は、本発明の第３の実施形態を示す発
光ダイオードであり、（ａ）は第１および第２の蛍光体
が積層された概略縦断面図、（ｂ）は第１および第２の
蛍光体が混合された概略縦断面図である。なお、図１ま
たは図２と同一部分には同一符号を付して説明は省略す
る。 【００５３】図４（ａ）に示す発光ダイオード１３は、
搭載部材１４のすり鉢状の内側に半導体発光素子２が搭
載され、半導体発光素子２上に第１の蛍光体３および第
２の蛍光体４が積層されている。搭載部材１４は、リー
ド７ａと電気的、機械的に接続されている。そして、半
導体発光素子２、第１の蛍光体３および第２の蛍光体４
からなる発光体９、搭載部材１４およびリード７ａ，７
ｂの一部を収容するようにして包囲材１５が包囲してい
る。すなわち、包囲材１５は、中空１６を有し、この中
空１６内に発光体９および搭載部材１４などを収容して
いる。中空１６内は、真空または不活性ガス例えばＮ２
ガスまたは希ガス（Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ）が封入さ
れている。そして、包囲材１５は、ガラス材例えばソー
ダライムガラスからなっている。 【００５４】図４（ｂ）に示す発光ダイオード１７は、
図４（ａ）に示す発光ダイオード１３において、搭載部
材１４のすり鉢状の内側に、半導体発光素子２、第１の
蛍光体３および第２の蛍光体４を紛体に形成して混合し
た蛍光体１１からなる発光体１２を配設したものであ
る。 【００５５】発光ダイオード１３の発光体９または発光
ダイオード１７の発光体１２から放射されたピーク波長
（４５０ｎｍ）の光（青色）、５００〜６００ｎｍの波
長の光（黄色）および６００〜７００ｎｍ波長の光（赤
色）は混色されて演色性の高い白色光となり、中空１６
内を通過して、包囲材１５の外面から出射される。 【００５６】次に、本発明の第４の実施形態について述
べる。 【００５７】図５は、本発明の第４の実施形態を示す発
光ダイオード概略縦断面図である。なお、図１と同一部
分には同一符号を付して説明は省略する。 【００５８】図５に示す発光ダイオード１８は、図１に
示す発光ダイオード１の複数個を用いて１個の発光ダイ
オードとしたものである。すなわち、個々の発光体９、
搭載部材８およびリード７ａ，７ｂの一部を包囲材１９
で包囲している。 【００５９】発光ダイオード１８は、複数個の発光体９
から演色性の高い白色光が放射されるので、全光束の大
きい白色光が得られる。また、個々のリード７ａ，７ｂ
間の直流電圧を制御することにより、発光ダイオード１
８から放射される全光束および色温度を調整することが
できる。 【００６０】次に、本発明の第５の実施形態について述
べる。 【００６１】図６は、本発明の第５の実施形態を示す発
光ダイオードの要部を示し、（ａ）は概略上面図、
（ｂ）は概略側面断面図、（ｃ）は他の実施例を示す概
略側面断面図である。なお、図１と同一部分には同一符
号を付して説明は省略する。 【００６２】図６に示す発光ダイオード２０は、搭載部
材２１のすり鉢状の内側に複数個の図１に示す発光体９
が配列されて構成されている。そして、搭載部材２１
は、リード７ａと電気的、機械的に接続されている。そ
して、個々の発光体９の半導体発光素子２は、ワイヤ
６、図示しないワイヤにより一対のリード７ａ，７ｂに
接続されている。そして、個々の発光体９、搭載部材２
１およびリード７ａ，７ｂの一部は、図示しない包囲材
により包囲されている。包囲材は、図１に示す包囲材５
のように、個々の発光体９、搭載部材２１およびリード
７ａ，７ｂの一部を密封するように形成されてもよく、
図４（ａ）に示す包囲材１５のように、中空を形成し、
中空内に個々の発光体９および搭載部材２１などを収納
してもよい。 【００６３】発光ダイオード２０は、一対のリード７
ａ，７ｂ間に直流電圧が印加されると、複数個の発光体
９から演色性の高い白色光が放射されるので、全光束の
大きい白色光が得られる。 【００６４】なお、個々の発光体９は、図６（ｃ）に示
すように、グループ毎に例えば縦列あるいは横列毎に、
それぞれ一対のリード７ａ，７ｂに接続されるように構
成してもよい。これにより、個々のリード７ａ，７ｂ間
の直流電圧を制御することにより、発光ダイオード２０
から放射される全光束および色温度を調整することがで
きる。 【００６５】また、発光ダイオード２０は、図３に示す
発光体１２を用いても同様に構成することができる。 【００６６】次に、本発明の第６の実施形態について述
べる。 【００６７】図７は、本発明の第６の実施形態を示すＬ
ＥＤ照明装置であり、（ａ）は一部切り欠き側面図、
（ｂ）は正面図である。なお、図１と同一部分または同
一部分に相当する部分には同一符号を付して説明は省略
する。 【００６８】図７に示すＬＥＤ照明装置２２は、図１に
示す発光ダイオード１、基板２３および外囲器２４を有
して構成されている。 【００６９】発光ダイオード１は、基板２３に配列され
て固定されている。基板２３は、ポリブチレンテレフタ
レート（ＰＢＴ）樹脂からなり、円盤状に形成され、外
囲器２４の開口部２４ａに配設されている。そして、基
板２３は、背面側に端子台２５が取り付けられており、
発光ダイオード１の一対のリード７ａ，７ｂは、基板２
３の回路パターンにより端子台２５の図示しない受電部
に電気的に接続されている。ここで、発光ダイオード１
は、それぞれ複数個づつが直列接続されている。 【００７０】外囲器２４は、ＰＢＴ樹脂からなり、一端
に開口部２４ａを有するように略喇叭状に形成されてい
る。そして、開口部２４ａから発光ダイオード１の光が
出射されるように、基板２３を開口部２４ａの内壁に接
着剤または図示しないねじ等により固定している。そし
て、他端に電球用ソケットに装着可能な例えばＥ１７形
の口金２６を取着している。 【００７１】また、外囲器２４は、内部にアダプタ２７
を収納しており、このアダプタ２７は内壁に固定された
支持板２８に取り付けられている。アダプタ２７は、口
金２６および端子台２５と図示しないリード線を介して
電気的に接続されており、口金２６が受電した交流電圧
例えばＡＣ１００Ｖを直流電圧に変換し、かつ定電流で
制御するように構成されている。すなわち、口金２６
は、アダプタ２７を介して発光ダイオード１のリード７
ａ，７ｂに電気的に接続され、口金２６の受電により、
発光ダイオード１が発光（点灯）する。 【００７２】発光ダイオード１が発光すると、演色性の
高い白色光が外囲器２４の開口部２４ａから出射され
る。そして、図７（ｂ）に示すように、基板２３には多
数の発光ダイオード１が配設されているので、開口部２
４ａから出射される全光束は大きい。したがって、ＬＥ
Ｄ照明装置２２は、演色性が高い照明が要求される居間
やオフィス等の照明に用いることができる。 【００７３】なお、外囲器２４は、口金２６に代えて端
子台を設けるように構成してもよく、あるいは外部から
電源線を導入するように構成してもよい。また、外囲器
２４の開口部２４ａに拡散板を設けてもよい。これによ
り、開口部２４ａを均一な発光面に形成することができ
る。 【００７４】また、ＬＥＤ照明装置２２は、図１に示す
発光ダイオード１に代え、図３に示す発光ダイオード１
０、図４に示す発光ダイオード１３，１７、図５に示す
発光ダイオード１８または図６に示す発光ダイオード２
０を用いて同様に構成してもよい。 【００７５】 【発明の効果】請求項１の発明によれば、半導体発光素
子が４００〜５００ｎｍにピーク波長を有する光（青
色）を発光し、この光の一部により第１および第２の蛍
光体が５００〜６００ｎｍの波長の光（緑色）、６００
〜７００ｎｍの波長の光（赤色）を発光するので、発光
した光が混色し、発光ダイオードから演色性が高くかつ
全光束の大きい白色光を放射することができる。 【００７６】請求項２の発明によれば、個々の発光体か
ら演色性が高くかつ光束の大きい白色光が放射され、こ
の白色光が混合されて放射されるので、放射される全光
束が大幅に上昇する発光ダイオードを提供することがで
きる。 【００７７】請求項３の発明によれば、第１および第２
の蛍光体は、耐紫外線の大きい第２の蛍光体が半導体発
光素子側となるようにして半導体発光素子上に積層され
ているので、第１および第２の蛍光体の劣化が抑制さ
れ、発光ダイオードを長寿命化できる。 【００７８】請求項４の発明によれば、第１および第２
の蛍光体は、粉体に形成されて混合されているので、発
光ダイオードを容易に製造することができるとともに、
第１および第２の蛍光体による発光色の色差を解消する
ことができる。 【００７９】請求項５の発明によれば、請求項１ないし
４いずれか一記載の発光ダイオードを具備するので、演
色性が改善された全光束の大きい白色光が出射されるＬ
ＥＤ照明器具を提供することができる。
白色光を放射する発光ダイオードおよびＬＥＤ照明装置
に関する。 【０００２】 【従来の技術】青色発光ダイオードの発明により、近
年、青色発光ダイオードにＹＡＧ蛍光体を用いて白色光
を出射する照明装置が提供されている。そして、現在、
白色光は、青色を発光するＩｎＧａＮ系ＬＥＤにＹＡＧ
構造の蛍光体を組み合わせた方法が最も発光効率が高い
とされ、この方法が多くの製品に用いられている（例え
ば特開２００１−２４３８０７号公報、特開２００１−
２９１４０６号公報など）。しかし、この白色光は、青
色と黄色の補色で形成するので、色温度が低い一般的な
電球色と言われる３０００Ｋ〜４０００Ｋの色温度で
は、演色性が低下するという欠点がある。 【０００３】白色光の演色性を改善したものとしては、
例えば特開２０００−１６４９３１号公報（従来技術
１）に開示された白色光源がある。この白色光源５０
は、図８に示すように、不純物を添加したＺｎＳｅ基板
５１上に、青色を発する活性層を含む薄膜５２を形成し
て、活性層からの青と、基板ＳＡ発光の黄色・橙色を発
する（青＋ＳＡ発光）ＬＥＤと、不純物を添加したＺｎ
Ｓｅ基板５１上に、緑色を発する活性層を含む薄膜５３
を形成して、活性層からの緑と、基板ＳＡ発光の黄色・
橙色を発する（緑＋ＳＡ発光）ＬＥＤを組み合わせたも
のである。そして、青、緑、ＳＡ発光が相補的に働いて
演色性が改善される。ここで、ＳＡ発光とは、ＺｎＳｅ
基板５１に添加した不純物によって発生する蛍光であ
る。 【０００４】また、他の白色光の演色性が改善できるも
のとしては、例えば特開２００１−１５６３３８号公報
に開示された可視光線発光装置あるいは特開２００１−
２４３８０７号公報（従来技術２）に開示されたＬＥＤ
電球がある。この従来技術２に示すＬＥＤ電球５４は、
図９に示すように、ラッパ状部材５５と、このラッパ状
部材５５の開口部に取付けられ内面に蛍光体の層５６を
有する透光性カバー５７と、基板５８の透光性カバー５
７に対向する外面に実装されたＬＥＤ素子５９とを備え
ている。そして、ＬＥＤ素子５９が紫外線を発光すると
き、蛍光体の層５６は、紫外線の照射により赤色光を発
する蛍光体（Ｒ）と緑色光を発する蛍光体（Ｇ）と青色
光を発する蛍光体（Ｂ）を混合したものが使用されてい
る。ＬＥＤ電球５４は、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、
青色光（Ｂ）が相補的に働いて演色性が改善可能であ
る。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】従来技術１は、薄膜５
２から発せられる青色の発光強度が小さいので、照明用
に必要な絶対光量が少なく、照明用途に適用することが
できないという欠点を有する。 【０００６】また、従来技術２は、ＬＥＤ素子５９が発
する紫外線の発光強度が小さく、基板５８に複数のＬＥ
Ｄ素子５９を配列しても、透光性カバー５７から外部に
出射される全光束が小さいという欠点を有する。 【０００７】本発明は、演色性を改善するとともに全光
束の大きい白色光を放射する発光ダイオードおよびＬＥ
Ｄ照明装置を提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発光ダ
イオードの発明は、４００〜５００ｎｍにピーク波長を
有する光を発光する半導体発光素子と；半導体発光素子
が発光した４００〜５００ｎｍの光により励起され、主
として５００〜６００ｎｍの波長の光を発光する第１の
蛍光体と；半導体発光素子が発光した４００〜５００ｎ
ｍの光により励起され、主として６００〜７００ｎｍの
波長の光を発光する第２の蛍光体と；半導体発光素子お
よび第１および第２の蛍光体を包囲している透光性の包
囲材と；を具備していることを特徴とする。 【０００９】本発明および以下の各発明において、特に
言及しない限り、各構成は以下による。 【００１０】包囲材は、半導体発光素子および第１およ
び第２の蛍光体を密封するように包囲してもよく、中空
を形成し、この中空に半導体発光素子および第１および
第２の蛍光体が収納されるようにしてもよい。また、包
囲材は、少なくとも可視光を透過すれば、その種類、形
状等は特に限定されない。 【００１１】半導体発光素子は、例えばＩｎＧａＮ系を
用いることができる。これにより、４５０ｎｍにピーク
波長を有する発光強度の強い光（青色光）が得られ、照
明用として使用可能である。 【００１２】本発明によれば、４００〜５００ｎｍにピ
ーク波長を有する光（青色）、５００〜６００ｎｍの波
長の光（緑色）、６００〜７００ｎｍの波長の光（赤
色）が相補的に作用し、発光ダイオードから演色性が高
くかつ全光束の大きい白色光が放射される。 【００１３】請求項２に記載の発光ダイオードの発明
は、４００〜５００ｎｍにピーク波長を有する光を発光
する半導体発光素子と、半導体発光素子が発光した４０
０〜５００ｎｍの光により励起され、主として５００〜
６００ｎｍの波長の光を発光する第１の蛍光体と、半導
体発光素子が発光した４００〜５００ｎｍの光により励
起され、主として６００〜７００ｎｍの波長の光を発光
する第２の蛍光体とを有する発光体と；複数の発光体を
包囲している透光性の包囲材と；半導体発光素子に給電
可能に接続されているリードと；を具備していることを
特徴とする。 【００１４】リードは、各半導体発光素子にそれぞれ一
対設けてもよい。また、一対のリードが全ての半導体発
光素子に接続されてもよく、あるいは半導体発光素子の
グループごとに接続されてもよい。 【００１５】本発明によれば、個々の発光体から演色性
が高くかつ光束の大きい白色光が放射され、この白色光
が混合されて放射されるので、発光ダイオードから放射
される全光束が大幅に上昇する。 【００１６】請求項３に記載の発光ダイオードの発明
は、請求項１または２記載の発光ダイオードにおいて、
第１および第２の蛍光体は、第２の蛍光体が半導体発光
素子側となるようにして半導体発光素子上に積層されて
いることを特徴とする。 【００１７】半導体発光素子は、紫外領域に隣接してい
る光を発光するので、極小ながら紫外線も発光しやす
い。この紫外線が長期間に亘って、第１および第２の蛍
光体に照射されると、第１および第２の蛍光体は劣化し
て、４００〜５００ｎｍの光による波長変換の効率が減
少する。しかし、通常、第２の蛍光体は、第１の蛍光体
に比べて耐紫外線が大きいので、第２の蛍光体を半導体
発光素子側とすることにより、第１および第２の蛍光体
の劣化が抑制される。 【００１８】第１および第２の蛍光体が半導体発光素子
上に積層されているとは、半導体発光素子の表面におけ
る積層に限定されず、半導体発光素子から離間して積層
されていてもよいことを意味する。 【００１９】本発明によれば、第１および第２の蛍光体
は、耐紫外線の大きい第２の蛍光体が半導体発光素子側
となるようにして半導体発光素子上に積層されているの
で、第１および第２の蛍光体の劣化が抑制され、発光ダ
イオードが長寿命化される。 【００２０】請求項４に記載の発光ダイオードの発明
は、請求項１または２記載の発光ダイオードにおいて、
第１および第２の蛍光体は、粉体に形成されて混合され
ていることを特徴とする。 【００２１】第１および第２の蛍光体を紛体にして混合
することにより、混合物から放射される第１の蛍光体に
よる光および第２の蛍光体による光の偏りがほぼなくな
り、波長の差による色差が解消される。 【００２２】本発明によれば、第１および第２の蛍光体
は、粉体に形成されて混合されているので、発光ダイオ
ードを製造しやすいとともに、第１および第２の蛍光体
による発光色の色差が解消される。 【００２３】請求項５に記載のＬＥＤ照明装置の発明
は、請求項１ないし４いずれか一記載の発光ダイオード
と；この発光ダイオードを配設している基板と；一端に
開口部を有し、この開口部から発光ダイオードの光が出
射されるように基板を収納している外囲器と；を具備し
ていることを特徴とする。 【００２４】発光ダイオードを発光（点灯）させるＡＣ
−ＤＣ変換装置や電圧調整装置などの点灯装置は、外囲
器内に設けてもよく、ＬＥＤ照明装置と別置であっても
よい。 【００２５】本発明によれば、請求項１ないし４いずれ
か一記載の発光ダイオードを具備するので、演色性が改
善された全光束の大きい白色光が外囲器の開口部から出
射される。 【００２６】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の
実施形態について説明する。 【００２７】図１〜図２は、本発明の第１の実施形態を
示し、図１は発光ダイオードの概略縦断面図、図２は発
光ダイオードの分光分布および発光強度を示すスペクト
ル図である。 【００２８】図１において、発光ダイオード１は、半導
体発光素子２、第１の蛍光体３、第２の蛍光体４および
包囲材５を有して構成されている。 【００２９】半導体発光素子２は、絶縁性の基板上に積
層されたｐ型層およびｎ型層のそれぞれの表面に図示し
ない一対の電極が形成されており、この電極は、ワイヤ
６および図示しないワイヤによって一対のリード７ａ，
７ｂに電気的に接続されている。そして、ｐ型層とｎ型
層との間のｐ−ｎ接合域を発光層として光を発光するよ
うに構成されている。そして、半導体発光素子２は、Ｇ
ａＮ／ＩｎＧａＮからなり、リード７ａと一体的に形成
された搭載部材８のすり鉢状の内側に搭載されている。 【００３０】そして、半導体発光素子２上に、第２の蛍
光体４が半導体発光素子２側となるようにして、第１の
蛍光体３および第２の蛍光体４が積層されている。第１
の蛍光体３および第２の蛍光体４は、それぞれＹ３Ａｌ
５Ｏ１２：Ｇｄ３＋，Ｃｅ３ ＋蛍光体（ガドリニウム、
セリウム付活Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２の蛍光体）、６ＭｇＯＡ
ｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋蛍光体（マンガン付活６ＭｇＯＡｓ
２Ｏ５の蛍光体）である。 【００３１】第２の蛍光体４は、第１の蛍光体３に比べ
て耐紫外線が大きく劣化しにくい。半導体発光素子２が
発光すると、後述の４００〜５００ｎｍにピーク波長
（４５０ｎｍ）を有する光（青色）に加え、極小の紫外
線が放射されることがある。第２の蛍光体４を半導体発
光素子２側とすることにより、半導体発光素子２から放
射される紫外線は、主として第２の蛍光体４に照射さ
れ、第１の蛍光体３に照射されにくい。この結果、第２
の蛍光体４は耐紫外線を有するので、第１の蛍光体３お
よび第２の蛍光体４は共に劣化しにくい。 【００３２】そして、搭載部材８のすり鉢状の内側は、
半導体発光素子２、第１の蛍光体３および第２の蛍光体
４により発光する光を前方に反射させるように、反射鏡
に形成されている。そして、半導体発光素子２、第１の
蛍光体３、第２の蛍光体４、搭載部材８およびリード７
ａ，７ｂの一部を包囲するようにして包囲材５が被覆し
ている。包囲材５は、例えば透光性のエポキシ樹脂、シ
リコン樹脂、ポリカーボネート樹脂またはガラスなどが
用いられ、ほぼ砲弾状に形成されている。 【００３３】発光ダイオード１は、リード７ａ，７ｂ間
に直流電圧例えばＤＣ３．４Ｖが印加されると、半導体
発光素子２が４００〜５００ｎｍにピーク波長（４５０
ｎｍ）を有する光（青色）を発光する。そして、半導体
発光素子２が発光した４００〜５００ｎｍの光の一部に
より、第１の蛍光体３および第２の蛍光体４が励起され
る。すなわち、第１の蛍光体３は、Ｇｄ３＋，Ｃｅ３＋
が励起され、主として５００〜６００ｎｍの波長の光
（黄色）を発光する。また、第２の蛍光体４は、Ｍｎ
４＋が励起され、主として６００〜７００ｎｍの波長の
光（赤色）を発光する。 【００３４】そして、半導体発光素子２、第１の蛍光体
３および第２の蛍光体４が発光した光は、包囲材５を透
過して発光ダイオード１の前方に放射される。こうし
て、半導体発光素子２、第１の蛍光体３および第２の蛍
光体４は、発光体９を形成している。 【００３５】次に、本発明の第１の実施形態の作用につ
いて説明する。 【００３６】発光ダイオード１のリード７ａ，７ｂ間に
直流電圧例えばＤＣ３．４Ｖが印加されると、半導体発
光素子２は、ピーク波長４５０ｎｍを有する光（青色）
を発光する。そして、このピーク波長４５０ｎｍの光の
一部により、第１の蛍光体３は、Ｇｄ３＋，Ｃｅ３＋が
励起され、主として５００〜６００ｎｍの波長の光（黄
色）を発光する。そして、ピーク波長４５０ｎｍの光の
一部により、第２の蛍光体４は、Ｍｎ４＋が励起され、
主として６００〜７００ｎｍの波長の光（赤色）を発光
する。 【００３７】そして、半導体発光素子２、第１の蛍光体
３および第２の蛍光体４が発光したそれぞれの光は、混
色されて白色光となり、包囲材５の外面から発光ダイオ
ード１の前方に出射される。 【００３８】そして、ピーク波長４５０ｎｍを有する光
（青色）および５００〜６００ｎｍの波長の光（黄色）
に、６００〜７００ｎｍの波長の光（赤色）が混色する
と、演色性Ｒａが高くなった白色光が得られることが確
認された。 【００３９】図２は、発光ダイオード１の分光分布およ
び発光強度を示すものであり、第１の蛍光体３および第
２の蛍光体４の容量割合を変化させたものである。すな
わち、図２（ａ）から図２（ｄ）にしたがい、第２の蛍
光体４の容量割合を小さくしている。 【００４０】そして、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すよ
うに、半導体発光素子２が発光するピーク波長４５０ｎ
ｍの光（青色）は、発光強度が強い。そして、第１の蛍
光体３および第２の蛍光体４がそれぞれ発光する５００
〜６００ｎｍの波長の光（黄色）、６００〜７００ｎｍ
の波長の光（赤色）は、ピーク波長４５０ｎｍの光（青
色）に対して、１０〜２０％のピーク値を有する発光強
度が得られた。すなわち、照明用の光源としての全光束
が確保できる発光強度が得られた。 【００４１】また、６００〜７００ｎｍの波長の光（赤
色）の発光強度が減少するにしたがい、色温度（ＣＣ
Ｔ）は上昇するが、演色評価数Ｒａには大きな変化は生
じなかった。そして、色温度（ＣＣＴ）４０００〜７０
００Ｋで演色評価数Ｒａ＝８０〜８４が得られた。一般
に、オフィス、居間等における照明は、色温度（ＣＣ
Ｔ）４０００〜７０００Ｋで演色評価数Ｒａ＝８０〜８
９が要求されているので、発光ダイオード１は照明用光
源として用いることができる。 【００４２】そして、第１の蛍光体３および第２の蛍光
体４は、耐紫外線が大きい第２の蛍光体４が半導体発光
素子２側となるようにして、半導体発光素子２上に積層
されているので、半導体発光素子２から放射される極小
の紫外線またはピーク波長４５０ｎｍの光（青色）によ
る劣化が進行しにくい。すなわち、第１の蛍光体３およ
び第２の蛍光体４によるピーク波長４５０ｎｍの光（青
色）の一部に対する波長変換が継続してなされ、発光ダ
イオード１は、２００００時間点灯後において当初の全
光束の７０％が得られることが確認された。そして、寿
命曲線から４００００時間点灯後においても、当初の全
光束の５０％が維持可能であることが確認された。 【００４３】 上述したように、発光ダイオード１は、色
温度（ＣＣＴ）４０００〜７０００Ｋで演色評価数Ｒａ
＝８０〜８４であり、２００００時間で光束維持率７０
％が確保されるので、演色性の高い白色光が要求される
照明装置に用いることができる。 【００４４】次に、本発明の第２の実施形態について述
べる。 【００４５】図３は、本発明の第２の実施形態を示す発
光ダイオードの概略縦断面図である。なお、図１と同一
部分には同一符号を付して説明は省略する。 【００４６】図３に示す発光ダイオード１０は、図１に
示す発光ダイオード１において、搭載部材８のすり鉢状
の内側で半導体発光素子２の周囲に、第１の蛍光体３お
よび第２の蛍光体４を紛体に形成して混合した蛍光体１
１を配設したものである。そして、半導体発光素子２お
よび蛍光体１１により、発光体１２が構成されている。 【００４７】発光ダイオード１０は、リード７ａ，７ｂ
間に直流電圧例えばＤＣ３．４Ｖが印加されると、半導
体発光素子２がピーク波長４５０ｎｍの光（青色）を発
光する。そして、このピーク波長４５０ｎｍの光の一部
により、蛍光体１１は、第１の蛍光体３のＧｄ３＋，Ｃ
ｅ３＋および第２の蛍光体４のＭｎ４＋が励起され、そ
れぞれの蛍光体３，４が主として５００〜６００ｎｍの
波長の光（黄色）および主として６００〜７００ｎｍの
波長の光（赤色）を発光する。 【００４８】そして、半導体発光素子２および蛍光体１
１が発光したそれぞれの光は、混色されて演色性の高い
白色光となり、包囲材５の外面から発光ダイオード１０
の前方に出射される。そして、発光ダイオード１０は、
発光ダイオード１と同様、図２に示す分光分布および発
光強度が得られ、色温度（ＣＣＴ）４０００〜７０００
Ｋで演色評価数Ｒａ＝８０〜８４が得られた。 【００４９】そして、第１の蛍光体３および第２の蛍光
体４は、粉体に形成されて混合されているので、搭載部
材８のすり鉢状の内側において、半導体発光素子２の周
囲に容易に配設しやすい。この結果、発光体１２を形成
させやすく、発光ダイオード１０が容易に製造される。 【００５０】また、第１の蛍光体３および第２の蛍光体
４を紛体に形成して混合することにより、第１の蛍光体
３および第２の蛍光体４の発光色である主として５００
〜６００ｎｍの波長の光（黄色）および主として６００
〜７００ｎｍの波長の光（赤色）が蛍光体１１より偏り
なく放射される。これにより、第１の蛍光体３および第
２の蛍光体４による発光色の色差が解消される。 【００５１】次に、本発明の第３の実施形態について述
べる。 【００５２】図４は、本発明の第３の実施形態を示す発
光ダイオードであり、（ａ）は第１および第２の蛍光体
が積層された概略縦断面図、（ｂ）は第１および第２の
蛍光体が混合された概略縦断面図である。なお、図１ま
たは図２と同一部分には同一符号を付して説明は省略す
る。 【００５３】図４（ａ）に示す発光ダイオード１３は、
搭載部材１４のすり鉢状の内側に半導体発光素子２が搭
載され、半導体発光素子２上に第１の蛍光体３および第
２の蛍光体４が積層されている。搭載部材１４は、リー
ド７ａと電気的、機械的に接続されている。そして、半
導体発光素子２、第１の蛍光体３および第２の蛍光体４
からなる発光体９、搭載部材１４およびリード７ａ，７
ｂの一部を収容するようにして包囲材１５が包囲してい
る。すなわち、包囲材１５は、中空１６を有し、この中
空１６内に発光体９および搭載部材１４などを収容して
いる。中空１６内は、真空または不活性ガス例えばＮ２
ガスまたは希ガス（Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ）が封入さ
れている。そして、包囲材１５は、ガラス材例えばソー
ダライムガラスからなっている。 【００５４】図４（ｂ）に示す発光ダイオード１７は、
図４（ａ）に示す発光ダイオード１３において、搭載部
材１４のすり鉢状の内側に、半導体発光素子２、第１の
蛍光体３および第２の蛍光体４を紛体に形成して混合し
た蛍光体１１からなる発光体１２を配設したものであ
る。 【００５５】発光ダイオード１３の発光体９または発光
ダイオード１７の発光体１２から放射されたピーク波長
（４５０ｎｍ）の光（青色）、５００〜６００ｎｍの波
長の光（黄色）および６００〜７００ｎｍ波長の光（赤
色）は混色されて演色性の高い白色光となり、中空１６
内を通過して、包囲材１５の外面から出射される。 【００５６】次に、本発明の第４の実施形態について述
べる。 【００５７】図５は、本発明の第４の実施形態を示す発
光ダイオード概略縦断面図である。なお、図１と同一部
分には同一符号を付して説明は省略する。 【００５８】図５に示す発光ダイオード１８は、図１に
示す発光ダイオード１の複数個を用いて１個の発光ダイ
オードとしたものである。すなわち、個々の発光体９、
搭載部材８およびリード７ａ，７ｂの一部を包囲材１９
で包囲している。 【００５９】発光ダイオード１８は、複数個の発光体９
から演色性の高い白色光が放射されるので、全光束の大
きい白色光が得られる。また、個々のリード７ａ，７ｂ
間の直流電圧を制御することにより、発光ダイオード１
８から放射される全光束および色温度を調整することが
できる。 【００６０】次に、本発明の第５の実施形態について述
べる。 【００６１】図６は、本発明の第５の実施形態を示す発
光ダイオードの要部を示し、（ａ）は概略上面図、
（ｂ）は概略側面断面図、（ｃ）は他の実施例を示す概
略側面断面図である。なお、図１と同一部分には同一符
号を付して説明は省略する。 【００６２】図６に示す発光ダイオード２０は、搭載部
材２１のすり鉢状の内側に複数個の図１に示す発光体９
が配列されて構成されている。そして、搭載部材２１
は、リード７ａと電気的、機械的に接続されている。そ
して、個々の発光体９の半導体発光素子２は、ワイヤ
６、図示しないワイヤにより一対のリード７ａ，７ｂに
接続されている。そして、個々の発光体９、搭載部材２
１およびリード７ａ，７ｂの一部は、図示しない包囲材
により包囲されている。包囲材は、図１に示す包囲材５
のように、個々の発光体９、搭載部材２１およびリード
７ａ，７ｂの一部を密封するように形成されてもよく、
図４（ａ）に示す包囲材１５のように、中空を形成し、
中空内に個々の発光体９および搭載部材２１などを収納
してもよい。 【００６３】発光ダイオード２０は、一対のリード７
ａ，７ｂ間に直流電圧が印加されると、複数個の発光体
９から演色性の高い白色光が放射されるので、全光束の
大きい白色光が得られる。 【００６４】なお、個々の発光体９は、図６（ｃ）に示
すように、グループ毎に例えば縦列あるいは横列毎に、
それぞれ一対のリード７ａ，７ｂに接続されるように構
成してもよい。これにより、個々のリード７ａ，７ｂ間
の直流電圧を制御することにより、発光ダイオード２０
から放射される全光束および色温度を調整することがで
きる。 【００６５】また、発光ダイオード２０は、図３に示す
発光体１２を用いても同様に構成することができる。 【００６６】次に、本発明の第６の実施形態について述
べる。 【００６７】図７は、本発明の第６の実施形態を示すＬ
ＥＤ照明装置であり、（ａ）は一部切り欠き側面図、
（ｂ）は正面図である。なお、図１と同一部分または同
一部分に相当する部分には同一符号を付して説明は省略
する。 【００６８】図７に示すＬＥＤ照明装置２２は、図１に
示す発光ダイオード１、基板２３および外囲器２４を有
して構成されている。 【００６９】発光ダイオード１は、基板２３に配列され
て固定されている。基板２３は、ポリブチレンテレフタ
レート（ＰＢＴ）樹脂からなり、円盤状に形成され、外
囲器２４の開口部２４ａに配設されている。そして、基
板２３は、背面側に端子台２５が取り付けられており、
発光ダイオード１の一対のリード７ａ，７ｂは、基板２
３の回路パターンにより端子台２５の図示しない受電部
に電気的に接続されている。ここで、発光ダイオード１
は、それぞれ複数個づつが直列接続されている。 【００７０】外囲器２４は、ＰＢＴ樹脂からなり、一端
に開口部２４ａを有するように略喇叭状に形成されてい
る。そして、開口部２４ａから発光ダイオード１の光が
出射されるように、基板２３を開口部２４ａの内壁に接
着剤または図示しないねじ等により固定している。そし
て、他端に電球用ソケットに装着可能な例えばＥ１７形
の口金２６を取着している。 【００７１】また、外囲器２４は、内部にアダプタ２７
を収納しており、このアダプタ２７は内壁に固定された
支持板２８に取り付けられている。アダプタ２７は、口
金２６および端子台２５と図示しないリード線を介して
電気的に接続されており、口金２６が受電した交流電圧
例えばＡＣ１００Ｖを直流電圧に変換し、かつ定電流で
制御するように構成されている。すなわち、口金２６
は、アダプタ２７を介して発光ダイオード１のリード７
ａ，７ｂに電気的に接続され、口金２６の受電により、
発光ダイオード１が発光（点灯）する。 【００７２】発光ダイオード１が発光すると、演色性の
高い白色光が外囲器２４の開口部２４ａから出射され
る。そして、図７（ｂ）に示すように、基板２３には多
数の発光ダイオード１が配設されているので、開口部２
４ａから出射される全光束は大きい。したがって、ＬＥ
Ｄ照明装置２２は、演色性が高い照明が要求される居間
やオフィス等の照明に用いることができる。 【００７３】なお、外囲器２４は、口金２６に代えて端
子台を設けるように構成してもよく、あるいは外部から
電源線を導入するように構成してもよい。また、外囲器
２４の開口部２４ａに拡散板を設けてもよい。これによ
り、開口部２４ａを均一な発光面に形成することができ
る。 【００７４】また、ＬＥＤ照明装置２２は、図１に示す
発光ダイオード１に代え、図３に示す発光ダイオード１
０、図４に示す発光ダイオード１３，１７、図５に示す
発光ダイオード１８または図６に示す発光ダイオード２
０を用いて同様に構成してもよい。 【００７５】 【発明の効果】請求項１の発明によれば、半導体発光素
子が４００〜５００ｎｍにピーク波長を有する光（青
色）を発光し、この光の一部により第１および第２の蛍
光体が５００〜６００ｎｍの波長の光（緑色）、６００
〜７００ｎｍの波長の光（赤色）を発光するので、発光
した光が混色し、発光ダイオードから演色性が高くかつ
全光束の大きい白色光を放射することができる。 【００７６】請求項２の発明によれば、個々の発光体か
ら演色性が高くかつ光束の大きい白色光が放射され、こ
の白色光が混合されて放射されるので、放射される全光
束が大幅に上昇する発光ダイオードを提供することがで
きる。 【００７７】請求項３の発明によれば、第１および第２
の蛍光体は、耐紫外線の大きい第２の蛍光体が半導体発
光素子側となるようにして半導体発光素子上に積層され
ているので、第１および第２の蛍光体の劣化が抑制さ
れ、発光ダイオードを長寿命化できる。 【００７８】請求項４の発明によれば、第１および第２
の蛍光体は、粉体に形成されて混合されているので、発
光ダイオードを容易に製造することができるとともに、
第１および第２の蛍光体による発光色の色差を解消する
ことができる。 【００７９】請求項５の発明によれば、請求項１ないし
４いずれか一記載の発光ダイオードを具備するので、演
色性が改善された全光束の大きい白色光が出射されるＬ
ＥＤ照明器具を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態を示す発光ダイオード
の概略縦断面図。
の概略縦断面図。
【図２】同じく、発光ダイオードの分光分布および発光
強度を示すスペクトル図。
強度を示すスペクトル図。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す発光ダイオード
の概略縦断面図。
の概略縦断面図。
【図４】本発明の第３の実施形態を示す発光ダイオード
であり、（ａ）は第１および第２の蛍光体が積層された
概略縦断面図、（ｂ）は第１および第２の蛍光体が混合
された概略縦断面図。
であり、（ａ）は第１および第２の蛍光体が積層された
概略縦断面図、（ｂ）は第１および第２の蛍光体が混合
された概略縦断面図。
【図５】本発明の第４の実施形態を示す発光ダイオード
の概略縦断面図。
の概略縦断面図。
【図６】本発明の第５の実施形態を示す発光ダイオード
の要部を示し、（ａ）は概略上面図、（ｂ）は概略側面
断面図、（ｃ）は他の実施例を示す概略側面断面図。
の要部を示し、（ａ）は概略上面図、（ｂ）は概略側面
断面図、（ｃ）は他の実施例を示す概略側面断面図。
【図７】本発明の第５の実施形態を示すＬＥＤ照明装置
であり、（ａ）は一部切り欠き側面図、（ｂ）は正面
図。
であり、（ａ）は一部切り欠き側面図、（ｂ）は正面
図。
【図８】従来技術１の白色光源の一部の断面図。
【図９】従来技術２のＬＥＤ電球の一部切り欠き側面
図。
図。
１，１０，１３，１７，１８，２０…発光ダイオード、
２…半導体発光素子、３…第１の蛍光体、４…第２の蛍
光体、５，１５，１９…包囲材、９，１２…発光体、７
ａ，７ｂ…リード、２２…ＬＥＤ照明装置、２３…基
板、２４…外囲器
２…半導体発光素子、３…第１の蛍光体、４…第２の蛍
光体、５，１５，１９…包囲材、９，１２…発光体、７
ａ，７ｂ…リード、２２…ＬＥＤ照明装置、２３…基
板、２４…外囲器
Claims (5)
- 【請求項１】 ４００〜５００ｎｍにピーク波長を有す
る光を発光する半導体発光素子と；半導体発光素子が発
光した４００〜５００ｎｍの光により励起され、主とし
て５００〜６００ｎｍの波長の光を発光する第１の蛍光
体と；半導体発光素子が発光した４００〜５００ｎｍの
光により励起され、主として６００〜７００ｎｍの波長
の光を発光する第２の蛍光体と；半導体発光素子および
第１および第２の蛍光体を包囲している透光性の包囲材
と；を具備していることを特徴とする発光ダイオード。 - 【請求項２】 ４００〜５００ｎｍにピーク波長を有す
る光を発光する半導体発光素子と、半導体発光素子が発
光した４００〜５００ｎｍの光により励起され、主とし
て５００〜６００ｎｍの波長の光を発光する第１の蛍光
体と、半導体発光素子が発光した４００〜５００ｎｍの
光により励起され、主として６００〜７００ｎｍの波長
の光を発光する第２の蛍光体とを有する発光体と；複数
の発光体を包囲している透光性の包囲材と；半導体発光
素子に給電可能に接続されているリードと；を具備して
いることを特徴とする発光ダイオード。 - 【請求項３】 第１および第２の蛍光体は、第２の蛍光
体が半導体発光素子側となるようにして半導体発光素子
上に積層されていることを特徴とする請求項１または２
記載の発光ダイオード。 - 【請求項４】 第１および第２の蛍光体は、粉体に形成
されて混合されていることを特徴とする請求項１または
２記載の発光ダイオード。 - 【請求項５】 請求項１ないし４いずれか一記載の発光
ダイオードと；この発光ダイオードを配設している基板
と；一端に開口部を有し、この開口部から発光ダイオー
ドの光が出射されるように基板を収納している外囲器
と；を具備していることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002122622A JP2003318447A (ja) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | 発光ダイオードおよびｌｅｄ照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002122622A JP2003318447A (ja) | 2002-04-24 | 2002-04-24 | 発光ダイオードおよびｌｅｄ照明装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003318447A true JP2003318447A (ja) | 2003-11-07 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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- 2002-04-24 JP JP2002122622A patent/JP2003318447A/ja active Pending
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