[发明专利]发光二极管、发光二极管灯和照明装置

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管、发光二极管灯和照明装置，特别地涉及高输出功率的红色发光二极管、使用该二极管的发光二极管灯和照明装置。

本申请基于在2009年3月10在日本提出的专利申请2009-056780号、和在2009年4月1日在日本提出的专利申请2009-089300号要求优先权，将其内容援引于本申请中。

背景技术

近年来，一直在研究采用人工光源进行的植物生长发育。特别是使用采用单色性优异，能够节能、长寿命和小型化的发光二极管(LED)进行的照明的栽培方法受到关注。另外，从至今为止的研究结果来看，作为适合于植物生长发育(光合作用)用的光源的发光波长之一，确认了波长600～700nm的区域的红色光的效果。特别是对于光合作用波长为660～670nm附近的光是反应效率高的优选的光源。对于该波长，在现有的红色发光二极管中，曾研讨了含有AlGaAs和InGaNP等的发光层的应用，但是尚不能够实现高输出功率化(例如专利文献1～3)。

另一方面，已知具备含有磷化铝镓铟(组成式(Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP；0≤X≤1，0＜Y≤1)的发光层的化合物半导体LED。在该LED中，具有Ga_0.5In_0.5P的组成的发光层的波长最长，由该发光层得到的峰波长为650nm附近。因此，在比655nm长的波长的区域，化合物半导体LED的实用化和高辉度化困难。

另外，具备含有(Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP(0≤X≤1，0＜Y≤1)的发光层的发光部，一般形成于对于从发光层射出的光在光学上不透明、且机械强度也没有那么高的砷化镓(GaAs)单晶基板上。

因此，以得到更高辉度的可视LED为目的，并以进一步提高元件的机械强度为目的进行了研究。即，曾公开了除去GaAs之类的不透明的基板材料后，重新接合了由能够透过发光并且机械强度比现有的材料优异的透明材料构成的支持体层的构成所谓的接合型LED的技术(例如，参照专利文献4)。另一方面，在发光机理不同的激光元件中，曾对于有应变的发光层进行了研讨，但实际状况是在发光二极管中，对于有应变的发光层没有实用化(例如，参照专利文献5)。

另外，曾研讨了应用了量子阱结构的发光二极管的发光部。但是，由量子阱结构的应用得到的量子效应使发光波长短波长化，因此存在不能够应用于长波长化的技术的问题(例如，参照专利文献6)。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平9-37648号公报

专利文献2：日本特开2002-27831号公报

专利文献3：日本特开2004-221042号公报

专利文献4：日本国专利第3230638号公报

专利文献5：日本特开2000-151024号公报

专利文献6：日本国专利第3373561号公报

发明内容

然而，为了作为植物生长发育用的照明光源实用化，从节能和成本方面来看，需要使用发光效率高的LED并削减使用电力和LED的使用数量。

特别是为了植物生长发育用LED照明的实用化，强烈希望使用电力降低、小型化和成本降低，对于现有的660nm的波长带的发光二极管即AlGaAs系的LED，希望高输出功率化、高效率化、波长的偏差降低和/或高速化等的特性提高。

另外，对于点亮方法，曾研讨了利用高速脉冲方式削减使用电力的方法，需要响应速度快的发光二极管。根据近年的研究，确认了植物生长发育用的照明可以通过照射光后，在光合作用的反应时间中熄灯来实现节能化。但是，需要具有能够与高速的脉冲通电对应的响应速度的发光二极管。具体地讲，发光二极管的响应速度在1000ns以下较适宜，优选为100ns以下。