(57)【要約】【課題】本発明は、反射枠と前記反射枠の内部に少なくとも２つのパッケージ電極とを有する表面実装型パッケージからなる白色発光装置に関するものである。【解決手段】本発明の白色発光装置は、発光ダイオードと、前記発光ダイオードを囲む反射枠と前記発光ダイオードを接続する２つのパッケージ電極とが設けられている表面実装型パッケージと、前記発光ダイオードの電極と前記表面実装型パッケージのそれぞれのパッケージ電極を接続する金属部材と、前記反射枠の内部表面に成形されている傾斜面に形成されている蛍光膜と、前記反射枠内に充填された透明な気泡含有封止材とから少なくとも構成されている。本発明の白色発光装置は、反射枠の周囲傾斜面に蛍光膜が設けられているため、青みがかった光が気泡含有封止材により乱反射した後、前記蛍光体膜に当たり、白色に変換され、ムラの無い白色光に変換される。【選択図】図１
2010098160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射枠と前記反射枠の内部に少なくとも２つのパッケージ電極とを有する表面実装型パッケージからなる白色発光装置において、
前記表面実装型パッケージの前記パッケージ電極に接続された紫外光ないし青色を発光する発光ダイオードと、
前記反射枠の内部表面に形成された蛍光膜と、
前記反射枠の内部に充填される乱反射性封止材と、
から少なくとも構成されていることを特徴とする白色発光装置。
【請求項２】
前記発光ダイオードの下部電極が、一方のパッケージ電極上に設けられた上下電極型発光ダイオードであり、
前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と他方のパッケージ電極を接続する金属部材と、
前記一方のパッケージ電極と前記発光ダイオードの下部電極との接合、前記発光ダイオードの上部部分電極と前記金属部材の接合、および前記金属部材と他方のパッケージ電極との接合に用いるハンダと、
を有することを特徴とする請求項１に記載された白色発光装置。
【請求項３】
前記発光ダイオードが、上面電極型発光ダイオードであり、
前記上面電極型発光ダイオードの一方の電極と一方のパッケージ電極、および前記上面電極型発光ダイオードの他方の電極と他方のパッケージ電極をそれぞれ接続する金属部材と、
前記上面電極型発光ダイオードの一方の電極と前記金属部材との接合、前記金属部材と一方のパッケージ電極との接合、前記上面電極型発光ダイオードの他方の電極と前記金属部材との接合、および前記金属部材と他方のパッケージ電極との接合に用いるハンダと、
を有することを特徴とする請求項１に記載された白色発光装置。
【請求項４】
前記表面実装型パッケージが多数のパッケージ電極を有し、複数の前記発光ダイオードが接続され、前記発光ダイオードは、直列および／または並列に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された白色発光装置。
【請求項５】
前記乱反射性封止材は、硬化性シリコーン樹脂、硬化性アクリル樹脂、金属アルコキシド系等の硬化物の少なくとも１種からなり、気泡が含まれたものであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された白色発光装置。
【請求項６】
前記乱反射性封止材は、硬化性シリコーン樹脂、硬化性アクリル樹脂、金属アルコキシド系等の硬化物の少なくとも１種からなり、中空ビーズを含有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された白色発光装置。
【請求項７】
前記反射枠は、セラミック部材からなり、その内面に蛍光膜が塗布または焼き付けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載された白色発光装置。
【請求項８】
前記反射枠の内面は、表面が凹凸を有するとともに、蛍光膜が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載された白色発光装置。
【請求項９】
前記蛍光膜は、前記反射枠の内面および基板の発光ダイオード載置側に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載された白色発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射枠と前記反射枠の内部に少なくとも２つのパッケージ電極とを有する表面実装型パッケージからなる白色発光装置に関するものである。特に、本発明は、前記発光ダイオードから放射する青色光または紫色光が蛍光体膜によって部分的に異なる色に変換されるのを防止し、全体を平均化して均一な白色光に変換して放射する白色発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光装置は、発光ダイオードと、反射枠と前記発光ダイオードを接続するパッケージ電極とが設けられている表面実装型パッケージと、前記発光ダイオードの電極と前記表面実装型パッケージのそれぞれのパッケージ電極を接続する金属部材と、前記反射枠の開口部に形成されている蛍光膜とから少なくとも構成されている。前記発光ダイオードから放射される青色光または紫色光は、前記蛍光膜によって白色に変換されて外部に放射される。
【０００３】
前記発光ダイオードから放射された青色光または紫色光は、前記蛍光膜によって白色光に変換されるが、必ずしも均一な強さで放射されないため、たとえば、前記青色光の強い部分に僅かに青みががった領域ができる。前記発光ダイオードから放射される線状の光を広い面積に拡げるために、拡散するものとして、たとえば、特開２００１−６６４０５号公報に記載されている光拡散シート及びこれを用いたバックライトユニットがある。
【０００４】
また、従来の発光ダイオードは、基板上に、バッファ層、ｎ型ＧａＮ層、活性層、ｐ型半導体層、ｐ型電極が順次形成され、前記ｎ型ＧａＮ層の一部にｎ型電極が設けられている。前記上下電極型発光ダイオードと同様な発光素子は、たとえば、特許第３７８５８２０号公報に記載されている。
【特許文献１】特開２００１−６６４０５号公報
【特許文献２】特許第３７８５８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特開２００１−６６４０５号公報に記載されている光拡散シートは、液晶表示装置等のバックライトに使用するものであり、バインダー中にビーズが分散した光拡散層を設けることにより、狭い空間部に光りを散乱させている。また、前記特許第３７８５８２０号公報に記載されている発光ダイオードから照射された青色光または紫色光は、反射枠の開口部に設けられた蛍光膜によって白色光に変換されて外部に放射している。前記反射枠の開口部に設けられた蛍光膜は、全面の厚さを一定にすることが困難であった。前記蛍光膜は、その厚さが異なるために色合いが相違したり、また、前記発光ダイオードから放射した光の直進性が強いため、当たる光の強さが中心部分と周辺部分で異なるため、色合いが相違するという問題があった。
【０００６】
以上のような課題を解決するために、本発明は、青色発光ダイオードから放射された青色光を散乱させて蛍光膜を発光させ、さらに、発光ダイオードから放射された青色光と蛍光膜からの光の双方を散乱させるので、均一に混合された白色光に変換することができ、また、紫外線発光ダイオードの場合も、紫外線発光ダイオードから放射された紫外線を散乱させて複数の蛍光体からなる蛍光膜を発光させ、それからの複数の光を散乱させるので、均一に混合された白色光に変換する白色発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（第１発明）
第１発明の白色発光装置は、反射枠と前記反射枠の内部に少なくとも２つのパッケージ電極とを有する表面実装型パッケージからなり、前記表面実装型パッケージの前記パッケージ電極に接続された紫外光ないし青色を発光する発光ダイオードと、前記反射枠の内部表面に形成された蛍光膜と、前記反射枠の内部に充填される乱反射性封止材とから少なくとも構成されていることを特徴とする。
【０００８】
（第２発明）
第２発明の白色発光装置は、前記発光ダイオードの下部電極が、一方のパッケージ電極上に設けられた上下電極型発光ダイオードであり、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と他方のパッケージ電極を接続する金属部材と、前記一方のパッケージ電極と前記発光ダイオードの下部電極との接合、前記発光ダイオードの上部部分電極と前記金属部材の接合、および前記金属部材と他方のパッケージ電極との接合に用いるハンダとを有することを特徴とする。
【０００９】
（第３発明）
第３発明の白色発光装置は、前記発光ダイオードが、上面電極型発光ダイオードであり、前記上面電極型発光ダイオードの一方の電極と一方のパッケージ電極、および前記上面電極型発光ダイオードの他方の電極と他方のパッケージ電極をそれぞれ接続する金属部材と、前記上面電極型発光ダイオードの一方の電極と前記金属部材との接合、前記金属部材と一方のパッケージ電極との接合、前記上面電極型発光ダイオードの他方の電極と前記金属部材との接合、および前記金属部材と他方のパッケージ電極との接合に用いるハンダとを有することを特徴とする。
【００１０】
（第４発明）
第４発明の白色発光装置は、前記表面実装型パッケージが多数のパッケージ電極を有し、複数の前記発光ダイオードが接続され、前記発光ダイオードは、直列および／または並列に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
（第５発明）
第５発明の白色発光装置における乱反射性封止材は、硬化性シリコーン樹脂、硬化性アクリル樹脂、金属アルコキシド系等の硬化物の少なくとも１種からなり、気泡が含まれたものであることを特徴とする。
【００１２】
（第６発明）
第６発明の白色発光装置における乱反射性封止材は、硬化性シリコーン樹脂、硬化性アクリル樹脂、金属アルコキシド系等硬化物の少なくとも１種からなり、中空ビーズを含有することを特徴とする。
【００１３】
（第７発明）
第７発明の白色発光装置における反射枠は、セラミック部材からなり、その内面に蛍光膜が塗布または焼き付けられていることを特徴とする。
【００１４】
（第８発明）
第８発明の白色発光装置における反射枠の内面は、表面が凹凸を有するとともに、蛍光膜が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
（第９発明）
第９発明の白色発光装置における蛍光膜は、前記反射枠の内面および基板の発光ダイオード載置側に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、発光ダイオードから放射した光が乱反射性封止材で散乱しながら蛍光膜に当たり、白色光に変換され、さらに、散乱して外部に放射されることにより、青色光または紫色光が平均された白色光に変換される。
【００１７】
本発明によれば、発光ダイオードから放射した光を乱反射させるため、蛍光膜の厚さあるいは表面の緻密さが要求されないため、安価な白色発光装置を得ることができる。
【００１８】
本発明によれば、前記蛍光膜内に入れる蛍光剤の量を厳密にしなくとも、乱反射性封止材の反射を何回も繰り返すことにより、均一な白色光に変換される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１発明）
第１発明の白色発光装置は、発光ダイオードと、前記発光ダイオードを囲む反射枠と前記発光ダイオードを接続する２つのパッケージ電極とが設けられている表面実装型パッケージと、前記発光ダイオードの電極と前記表面実装型パッケージのそれぞれのパッケージ電極を接続する金属部材と、前記反射枠の内部表面に成形されている傾斜面に形成されている蛍光膜と、前記反射枠内に充填された透明な乱反射性封止材とから少なくとも構成されている。前記発光ダイオードは、電極が前記表面実装型パッケージ内に設けられた少なくとも２つのパッケージ電極と、前記金属部材によって接続されている。
【００２０】
前記表面実装型パッケージ内には、必要に応じて、複数個の発光ダイオードを設けることができる。前記発光ダイオードは、表面実装型パッケージのパッケージ電極と発光ダイオードの電極を介して電力が供給される。前記表面実装型パッケージは、発光ダイオードおよびパッケージ電極を設けた基板、あるいは発光ダイオードの一方の電極を載置したメタルおよび他方の電極をモールドした合成樹脂を含む。前記乱反射性封止材は、微細な気泡を含む透明な合成樹脂部材からなり、前記パッケージ電極および発光ダイオードの上面を覆う場合、前記上面に空間を介して覆う場合、あるいは凸レンズのような形状に膨らませる場合のいずれでも良い。
【００２１】
前記発光ダイオードから放射する光は、前記反射枠の内部に充填された透明な前記乱反射性封止材によって、真っ直ぐに飛ぶもの、周囲の反射枠等の内面に向かって飛ぶもの、あるいは様々な方向に向かって飛ぶもの等がある。前記放射光の多くは、反射枠の傾斜面等に設けられている蛍光膜に当たり、青色光または紫外光から白色光に変換された後、また、衝突しながら、直進する散乱光となる。前記発光ダイオードから放射された青色光または紫外光は、前記乱反射性封止材によって散乱された後、前記蛍光膜によって白色光に変換され、青みを薄くしてほぼ白色光に変換される。
【００２２】
本発明の白色発光装置は、従来、反射枠の開口部に蛍光膜を設けていたため、中央部における光が青みがかっていたが、反射枠の周囲傾斜面に蛍光膜を設けるとともに乱反射性封止材を充填することにより、青みがかった光が蛍光膜と乱反射性封止材により白色に変換され、程よい白色光に変換される。
【００２３】
（第２発明）
第２発明の白色発光装置は、発光ダイオードが上下電極型発光ダイオードであることを規定した点で第１発明と異なっている。前記白色発光装置は、基板と、前記基板に設けられた少なくとも２つのパッケージ電極と、前記基板上のパッケージ電極の一方に下部電極が配置された上下電極型発光ダイオードと、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記パッケージ電極の他方を接続する金属部材と、前記上下電極型発光ダイオードの光を反射させる反射枠と、前記反射枠の内面に設けられた蛍光膜と、前記上下電極型発光ダイオードから放射した浸りを散乱させる乱反射性封止材とから構成されている。
【００２４】
前記上下電極型発光ダイオードの電極と、前記基板上に設けられたパッケージ電極とは、金属部材を介して、各接合部がハンダによって接合される。前記基板上に設けられた反射枠は、前記上下電極型発光ダイオードが中心となるように囲むとともに、内部表面に蛍光膜が形成される。前記上下電極型発光ダイオードの光は、乱反射性封止材を介して直進するものと、前記蛍光膜に向かうもの等様々な方向に進む。蛍光膜で白色に変換された光りは、同じく前記乱反射性封止材に衝突して散乱する。前記上下電極型発光ダイオードの光りは、本来、中心が青みがっている。しかし、本発明の白色発光装置から放射される光は、乱反射性封止材によって散乱された後、蛍光膜に衝突して白色に変換され、程よい白色光になって、散乱しながら放射される。
【００２５】
（第３発明）
第３発明の白色発光装置は、第１発明の発光ダイオードが上面電極型発光ダイオードである点で、第２発明と異なっている。前記上面電極型発光ダイオードにおいて、前記上面電極型発光ダイオードの一方の電極と一方のパッケージ電極、および前記上面電極型発光ダイオードの他方の電極と他方のパッケージ電極は、金属部材によってそれぞれ接続されている。
【００２６】
また、ハンダは、前記上面電極型発光ダイオードの一方の電極と前記金属部材との接合、前記金属部材と一方のパッケージ電極との接合、前記上面電極型発光ダイオードの他方の電極と前記金属部材との接合、および前記金属部材と他方のパッケージ電極との接合に用いられている。前記上面電極型発光ダイオードから放射された青みがかった光は、乱反射性封止材により乱反射された後、反射枠に設けられた蛍光膜によって白色光に変換され、また、前記乱反射性封止材によって乱反射され、前記青みがかった光が白色光に変換される。
【００２７】
（第４発明）
第４発明の白色発光装置は、一つの表面実装型パッケージ内に多数のパッケージ電極が形成されている。前記発光ダイオードは、前記パッケージ電極に直列および／または並列に接続される。本発明の白色発光装置は、前記乱反射性封止材によって散乱されて前記蛍光膜により白色光に変換された後、高輝度の白色光となって照射される。
【００２８】
本発明の白色発光装置における発光ダイオードを載置する部材は、メタル、金属基板、セラミック基板等がある。たとえば、発光ダイオードを載置する部材は、互いに絶縁されるように対向して配置された金属基板、金属基板と対向して配置された導電膜が形成されたセラミック基板、互いに絶縁されるように対向して配置された導電膜が形成されている一枚のセラミック基板のいずれかである。
【００２９】
本発明の白色発光装置は、パッケージまたは基板の電極と発光ダイオードの電極とをワイヤーあるいは金属製リボンによって接合している。前記ワイヤーは、ワイヤボンディングにより接合される。前記金属製リボンは、導電部材を薄くリボン状に成形している。前記金属製リボンは、大電流を流すことができるとともに、面積が広いため放熱性に優れている。
【００３０】
本発明における金属製リボンは、リボン状に成形された銅、ニッケル、アルミニウム、またはこれらの合金、あるいはこれらを積層したものに、金または銀の少なくとも１種をメッキによって覆う。前記金属製リボンは、表面積が大きく大電流を流し、放熱性が優れているだけでなく、ハンダ付けが可能であり、振動に強く、信頼性の高い白色発光装置とすることができる。
【００３１】
（第５発明）
第５発明の乱反射性封止材は、硬化性シリコーン樹脂、硬化性アクリル樹脂、金属アルコキシド系等の硬化物の少なくとも１種からなる。前記乱反射性封止材は、内部に気泡が含まれており、前記発光ダイオードからの光りが散乱しながら、反射枠に設けられた蛍光膜に当たるようになっている。また、前記蛍光膜によって反射された光は、その後、前記乱反射性封止材によって散乱して、外部に放射される。前記乱反射性封止材は、目に白く見える程度の小さい気泡が含まれている。前記乱反射性封止材に入った気泡は、発光ダイオードから放射された光りを散乱し、反射枠に設けられた蛍光膜を介して青色光を白色に変換する。
【００３２】
本発明の乱反射性封止材は、未硬化の樹脂に気体を入れた後、前記反射枠の内部に充填し、硬化させることにより形成される。また、前記乱反射性封止材は、金属酸化物、たとえば、透光性、絶縁性に優れた無機系部材からなる。前記無機系部材は、たとえば、金属アルコキシド、またはそのオリゴマー成分を含む溶液に硬化剤を配合した溶液からなり、反応した高粘度物に気体を入れ、攪拌した後、反射枠の内部に充填して完全硬化することにより形成される。
【００３３】
前記乱反射性封止材は、発光ダイオードから放射する光りを乱反射させるための気泡を含む気泡含有封止材からなる。前記乱反射性封止材は、小さい気泡により、半透明または白色に濁ったように見え、前記発光ダイオードからの光りを無駄なく効率的に反射しながら前記蛍光膜により白色に変換し、その後、反射を繰り返して外部に放射する。
【００３４】
（第６発明）
第６発明の乱反射性封止材は、硬化性シリコーン樹脂、硬化性アクリル樹脂、金属アルコキシド系等硬化物の少なくとも１種からなり、発光ダイオードから放射する光りを乱反射させるために、内部に中空ビーズを含有させている。前記中空ビーズは、前記気泡含有封止材と同様な大きさのものであり、発光ダイオードからの光りを効率良く白色光に変換した後、外部に放射される。前記気泡と中空ビーズを適当な割合にして併用することも可能である。
【００３５】
（第７発明）
第７発明の反射枠は、絶縁樹脂成形以外に、セラミック部材、たとえば、アルミナ系セラミックとすることができる。前記アルミナ系セラミックは、反射枠の内部に、たとえば、気孔の直径が０．１０μｍから１．２５μｍ、あるいは、気孔率が１０％以上のものが使用される。また、前記反射枠は、ポーラスセラミックとすることで、内部表面で乱反射することにより、反射率を向上させることができ、その内面に蛍光膜が塗布または焼き付けられている。さらに、前記反射枠は、予め凹凸を設けた後、前記蛍光膜を塗布または焼き付けることができる。
【００３６】
（第８発明）
第８発明の白色発光装置における反射枠の内面は、表面を凹凸に成形するとともに、その凹凸面に蛍光膜が設けられている。前記発光ダイオードから放射された光りは、凹凸面からなる蛍光膜によって白色光に変換された後、前記青白い光りと混合されて、ほぼ所望の白色光となって照射される。
【００３７】
（第９発明）
第９発明における白色発光装置の蛍光膜は、メタル、基板、金属部材、あるいは発光ダイオード以外の反射枠等の内部下面に設けられている。発光ダイオードから放射された青白い光は、反射枠に設けられた蛍光膜および発光ダイオード以外の反射枠等の内部下面に設けられた蛍光膜によって白色光となり、前記発光ダイオードから直進する光と乱反射しながら、全体が均一な白色光となって照射される。
【００３８】
本発明の白色発光装置における蛍光膜は、空気層を介して発光素子から発光された紫外線ないし青色の光をほぼ白色光に変換することができる。本発明の発光ダイオードは、青色発光ダイオードまたは紫外線発光ダイオードである。前記青色発光ダイオードは、青色を吸収して緑色と赤色を発色する蛍光体を含む蛍光膜を用いることにより、青色発光ダイオードの青色と合わせてほぼ白色光が出るようになっている。また、前記紫外線発光ダイオードは、紫外線を吸収して青色、緑色、および赤色を発色する蛍光体を含む蛍光膜を用いてほぼ白色を出したり、あるいは紫外線を吸収して青色を発色する蛍光体と、紫外線および前記青色を吸収して緑色と赤色を発色する蛍光体を用いてもほぼ白色光を出すことができるものである。
【実施例１】
【００３９】
図１は本発明の実施例で、（イ）は白色発光装置の断面図、（ロ）は同じく平面図、（ハ）は発光ダイオードの近傍の拡大断面図である。図１（イ）および（ロ）において、白色発光装置１０は、発光ダイオード１１と、前記発光ダイオード１１を囲む反射枠１６と前記発光ダイオード１１を接続する２つのパッケージ電極１２、１４とが設けられている表面実装型パッケージと、前記発光ダイオード１１の電極と前記表面実装型パッケージのそれぞれのパッケージ電極１２、１４を接続する金属部材１５と、前記反射枠１６の内部表面に成形されている傾斜面１６１に形成されている蛍光膜１８と、前記反射枠１６内に充填された乱反射性封止材１９とから少なくとも構成されている。
【００４０】
前記パッケージ電極１１、１４は、たとえば、金属基板から構成され、対向した部分に絶縁部材１３が設けられている。前記発光ダイオード１１は、下部電極（図では見えない）がパッケージ電極１２に、上部部分電極１２１が前記金属部材１５に、また、前記金属部材１５の他端がパッケージ電極１４にハンダによって接続されている。前記表面実装型パッケージ内には、必要に応じて、複数個の発光ダイオード１１を設けることができる。前記発光ダイオード１１は、表面実装型パッケージのパッケージ電極１２、発光ダイオード１１の下部電極、上部部分電極１２１、金属部材１５、パッケージ電極１４を介して電力が供給され、光放射面１２３から光が放射される。
【００４１】
前記表面実装型パッケージは、発光ダイオード１１およびパッケージ電極１２、１４を設けた基板、あるいは発光ダイオードの一方の電極を載置したメタルおよび他方の電極をモールドした合成樹脂を含む。前記乱反射性封止材１９は、微細な気泡を含む透明な合成樹脂部材からなり、前記パッケージ電極１２、１４および発光ダイオード１１の上面を覆う。前記乱反射性封止材１９は、図１（イ）に示されているように、反射枠１６内部全部に充填される場合、一部を覆う場合、あるいは凸レンズのような形状に膨らませる場合のいずれでも良い。
【００４２】
前記発光ダイオード１１から放射する光は、前記反射枠１６の内部に充填された透明な前記乱反射性封止材１９によって、様々な方向に飛ぶ角度が変えられ、反射枠１６の傾斜面等に設けられた青色の光を吸収して発光する黄色蛍光体からなる蛍光膜１８、赤色蛍光膜、黄色蛍光体の２種からなる蛍光膜１８、あるいは緑色蛍光体、赤色蛍光体の２種からなる蛍光膜１８に当たり、それぞれの蛍光体の光を発光する。これらの蛍光体の光と前記青色発光ダイオード１１から放射する青色の光が、前記反射枠１６の内部に充填された透明な前記乱反射性封止材１９によって、さらに、散乱しながら白色光となるので、極めて均一な白色光に変換され、色むらの無い光になる。また、紫外線発光ダイオードを用いる場合は、紫外線を吸収して発光する青色蛍光体と黄色蛍光体の２種からなる蛍光膜、青色蛍光体、黄色蛍光体、赤色蛍光体の３種からなる蛍光膜、あるいは青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体の３種からなる蛍光膜を形成することにより、白色光に変換することができる。
【００４３】
本発明の白色発光装置１０は、反射枠１６の周囲傾斜面１６１に蛍光膜１８を設けるとともに乱反射性封止材１９を充填することにより、一部が青みがかることがなく全面が平均した白色光に変換される。
【００４４】
図１（ハ）において、たとえば、上下電極型発光ダイオード１１は、金属基板１２に形成されたパッケージ電極（金属基板）１２７上に載置される。また、前記上下電極型発光ダイオード１１は、下部に下部電極１２６、ｐ型半導体層１２５、活性層２４、ｎ型半導体層１２８、上部部分電極１２９が形成されている。前記上部部分電極１２９は、ハンダ９を介して金属部材１５と接続されている。また、前記白色発光装置１０は、上下電極型発光ダイオードを上面電極型発光ダイオードとすることができる。
【００４５】
前記発光ダイオード１１を載置する部材は、メタル、金属基板、セラミック基板等がある。たとえば、発光ダイオードを載置する部材は、互いに絶縁されるように対向して配置された金属基板、金属基板と対向して配置された導電膜が形成されたセラミック基板、互いに絶縁されるように対向して配置された導電膜が形成されている一枚のセラミック基板のいずれかである。
【００４６】
前記発光ダイオード１１は、パッケージ電極または基板の電極と発光ダイオードの電極とをワイヤーあるいは金属製リボン１５によって接合することができる。前記ワイヤーは、ワイヤボンディングにより接合される。前記金属製リボン１５は、導電部材が薄くリボン状に成形されている。前記金属製リボン１５は、大電流を流すことができるとともに、パッケージの変形あるいは振動に強く、面積が広いため放熱性に優れている。
【００４７】
前記金属製リボン１５は、リボン状に成形された銅、ニッケル、アルミニウム、またはこれらの合金、あるいはこれらを積層したものに、金または銀の少なくとも１種をメッキによって覆う。前記金属製リボン１５は、表面積が大きく大電流を流し、放熱性が優れているだけでなく、ハンダ付けが可能であり、振動に強く、信頼性の高い白色発光装置とすることができる。
【００４８】
前記乱反射性封止材１９は、硬化性シリコーン樹脂、硬化性アクリル樹脂、金属アルコキシド系硬化物の少なくとも１種からなる。前記乱反射性封止材１９は、内部に大きさの異なる気泡がランダムな位置に含まれており、前記発光ダイオードからの光りが散乱しながら、反射枠１６に設けられた蛍光膜１８に当たるようになっている。また、前記蛍光膜１８によって反射された光は、その後、前記乱反射性封止材１９によって散乱して、外部に放射される。前記乱反射性封止材１９は、目に白く見える程度の小さい気泡が多数含まれている。前記乱反射性封止材１９に入った気泡は、発光ダイオードから放射された光を散乱し、反射枠１６に設けられた蛍光膜１８を介して青色光または紫色光を白色光に変換する。
【００４９】
本発明の乱反射性封止材１９は、未硬化の樹脂に気体を入れた後、前記反射枠１６の内部に充填し、硬化させることにより形成される。また、前記乱反射性封止材１９は、金属酸化物、たとえば、透光性、絶縁性に優れた無機系部材からなる。前記無機系部材は、たとえば、金属アルコキシド、またはそのオリゴマー成分を含む溶液に硬化剤を配合した溶液からなり、反応した高粘度物に気体を入れ、攪拌した後、反射枠１６の内部に充填して完全硬化することにより形成される。
【００５０】
前記反射枠１６は、絶縁樹脂成形以外に、セラミック部材、たとえば、アルミナ系セラミックとすることができる。前記アルミナ系セラミックは、反射枠１６の内部に、たとえば、気孔の直径が０．１０μｍから１．２５μｍ、あるいは、気孔率が１０％以上のものが使用される。また、前記反射枠１６は、ポーラスセラミックとすることで、内部表面で乱反射することにより、反射率を向上させることができ、その内面に蛍光膜１８が塗布または焼き付けられている。さらに、前記反射枠１６は、予め凹凸を設けた後、前記蛍光膜１８を塗布または焼き付けることができる。
【００５１】
前記白色発光装置１０における反射枠１６の内面は、表面を凹凸に成形することができ、その凹凸面に蛍光膜１８が設けられている。前記発光ダイオード１１から放射された光は、凹凸面からなる蛍光膜１８によって白色光に変換された後、散乱を続け外部に放射される。
【実施例２】
【００５２】
図２は本発明の第２実施例であり、発光ダイオードを載置する基板、乱反射性封止材、蛍光膜が異なる例を説明するための図である。図２において、基板は、金属基板２２と導電膜が形成されたセラミック基板２４に反射枠２６が設けられた実装型パッケージからなる。前記反射枠２６の内部で、その傾斜表面および前記金属基板２２およびセラミック基板２４の表面には、蛍光膜２８が形成され、発光ダイオード２１からの光乱反射を効率良く行っている。また、乱反射性封止材２９は、発光ダイオード２１および金属部材２５と、空気層２９２を介して、透明の半球状部材の上に充填されている。
【００５３】
前記セラミック基板２４は、導電膜２２′が形成されている。電流は、金属基板２２、発光ダイオード２１の下部電極（図示されていない）、上部部分電極２２１、金属部材２５、導電膜２２′を介して流れる。前記白色発光装置２０の発光ダイオード２１から放射された青色光または紫色光は、反射枠２６に設けられた蛍光膜２８および発光ダイオード２１および金属部材２５以外に設けられた蛍光膜２８によって白色光に変換され、乱反射しながら、全体が均一な白色光となって外部に放射される。
【００５４】
本発明の白色発光装置における蛍光膜は、空気層２９２を介して発光ダイオードから発光された青色光または紫色光を白色光に変換することができる。本発明の発光ダイオードは、青色発光ダイオードまたは紫外線発光ダイオードである。前記青色発光ダイオードは、青色を吸収して緑色と赤色を発色する蛍光体を含む蛍光膜を用いることにより、青色発光ダイオードの青色と合わせてほぼ白色光が出るようになっている。また、前記紫外線発光ダイオードは、紫外線を吸収して青色、緑色、および赤色を発色する蛍光体を含む蛍光膜を用いてほぼ白色を出したり、あるいは紫外線を吸収して青色を発色する蛍光体と、紫外線および前記青色を吸収して緑色と赤色を発色する蛍光体を用いてもほぼ白色光を出すことができる。
【実施例３】
【００５５】
図３は本発明の第３実施例であり、上面電極型発光ダイオード、載置基板、乱反射性封止材が異なる例を説明するための図である。図３において、発光ダイオードは、上面電極型発光ダイオード３２で、セラミック基板３１に載置されている。前記セラミック基板３１は、パッケージ電極として導電膜３１１、３１２が設けられている。前記導電膜３１１と上面電極型発光ダイオード３２の一方の電極とは、金属部材３３によってハンダで接合されている。また、上面電極型発光ダイオード３２の他方の電極は、金属部材３４によってハンダで導電膜３１２に接合されている。
【００５６】
反射枠３５は、内部の傾斜面に蛍光体膜３８が設けられている。前記反射枠３５の内部で、前記上面電極型発光ダイオード３２の上部には、乱反射性封止材３９が充填されている。前記乱反射性封止材３９は、多くの微細な気泡３９１、３９２が含まれており、前記上面電極型発光ダイオード３２から放射される光を乱反射させる。また、前記乱反射性封止材３９は、反射枠３５の上部開口部を上部に半球状に膨らませ、レンズの役目を果たすようにすることができる。
【００５７】
なお、本発明に使用する乱反射性封止材は、たとえば、ホモジナイザーを使用し、気泡剤安定剤や増粘剤等を添加した、硬化性シリコーン樹脂、硬化性アクリル樹脂、金属アルコキシド系等に気泡を混入し、反射枠に注入して硬化させることにより成形される。
【００５８】
さらに、本発明に使用する乱反射性封止材は、中空ビーズを含有するものであり、たとえば、真球度の高い中空ガラス（Ｑ−ＣＥＬ〔商標〕）や、メタクリル酸メチル製中空ビーズを使用することができる。前記ビーズの大きさは、たとえば、平均粒径４μｍから１００μｍのもの、好ましくは、６μｍから６０μｍのものを使用する。
【００５９】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。本発明の発光ダイオードは、実施例として記載された形状以外の公知または周知のものを使用することができる。本発明の蛍光体膜、反射枠、金属基板、あるいはセラミック基板の材質は、公知または周知のものを使用することができる。本実施例は、発光ダイオードについて説明されているが、レーザダイオード等の発光素子に用いられることはいうまでもないことである。
【００６０】
また、乱反射性封止材に蛍光膜を入れることは可能である、特に、赤色蛍光体や橙色蛍光体等の蛍光体を少量入れることにより、封止材の変更のみで、昼光色や昼白色から温白色や電球色の白色発光装置に変更が容易にできるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施例で、（イ）は白色発光装置の断面図、（ロ）は同じく平面図、（ハ）は発光ダイオードの近傍の拡大断面図である。（実施例１）
【図２】本発明の第２実施例であり、発光ダイオードを載置する基板、乱反射性封止材、蛍光膜が異なる例を説明するための図である。
【図３】本発明の第３実施例であり、上面電極型発光ダイオード、載置基板、乱反射性封止材が異なる例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０・・・白色発光装置
１１・・・発光ダイオード（上下電極型発光ダイオード）
１２・・・金属基板（パッケージ電極）
１３・・・絶縁部材
１４・・・金属基板（パッケージ電極）
１５・・・金属部材（金属製リボン）
１６・・・反射枠
１６１・・・傾斜面
１８・・・蛍光体膜
１９・・・乱反射性封止材（気泡含有封止材、中空ビーズ入り封止材）
１２１・・・上部部分電極
１２３・・・光放射面
１２４・・・活性層
１２５・・・ｐ型半導体層
１２６・・・下部電極
１２７・・・パッケージ電極
１２８・・・ｎ型半導体層
１２９・・・上部部分電極
【図１】
2010098160.tif 000003
【図２】
2010098160.tif 000004
【図３】
2010098160.tif 000005