[发明专利]使用衍射构件的LED照明装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用能够面发光的高效LED的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不像原来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，必须有多个LED，由此造成发热量变得非常大，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，这里有一个大的原因。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穿透半导体元件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，相比于元件面积将电极的面积减小一定值以上时，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，但要使其面发光时，结果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率较大，因此，结果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，所述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，并高效地向外部发出大光量。

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地大面积面发光这样的LED来代替荧光灯等，其具体的主要目的在于，可以得到均匀的光，可以更合适地适应于包括一般照明的多种照明目的。

解决问题的手段

为了达成该目的，本发明的LED照明装置，其特征在于包括以下(1)～(3)：(1)LED，包括：使在PN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；多个电介质天线，呈柱状，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，(2)衍射构件，配设于所述LED的发光面侧，使从LED照射的光衍射、分散，(3)漫射构件，配置于所述衍射构件的外侧，使由所述衍射构件分散的光漫射并向外部射出。

这样的话，从LED射出的光，通过衍射构件暂且分散为多个点或者线光源，该被分散的光通过漫射构件进一步地漫射并向外部射出，因此，与只通过光漫射构件使光漫射的情况相比，可以得到均匀的光。而且，欲得到同等的光的均匀度的情况下，与以往的仅有漫射构件的情况相比，因为可以减少光漫射构件的光漫射度，因此能够降低该部分的光量损失，使整体效率提高。

进一步地，通过面电极赋予元件主体一样的电场，因此可以容易地使LED理想地面发光从而得到大光量，另一方面，由于使多个电介质天线贯通在电极上，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，可以在进行理想的面发光的同时，高效地向外部发出所产生的大光量，能够将其效率提高到以往的二倍以上。

结果，根据本发明，可以在保持一般照明所需要的光量的同时，抑制了与高效率相对应程度的发热。而且，衍射构件、漫射构件可以使用耐热性低的树脂等，关于其素材、形状的设计自由度大大地增加，可以提供与各种目的相对应的最合适的照明装置。

作为具体实例，为了实现能够替换荧光灯的长条型的照明装置，较理想的是，所述漫射构件是在内部或者表面起到光漫射作用的、具有透光性的树脂制的长条状构件，所述半导体元件主体呈直线带状，其长度方向与所述漫射构件的长度方向一致，且与所述漫射构件相邻配置或者收容于所述漫射构件的内部。