(57)【要約】【課題】複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージを提供する。【解決手段】透明板と、透明板の表面に固着される複数の青色発光ダイオードチップと、複数の青色発光ダイオードチップを覆う表面蛍光樹脂層と、透明板の裏面を覆い、表面蛍光樹脂層と上下垂直に対向する位置にあり、外縁部が傾斜側面又は弧形を描いた傾斜側面を有する裏面透明樹脂層と、を備える複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージである。表裏両面に出光することができ、透明板の裏面の出光効率を高めることができる。裏面蛍光樹脂層で裏面透明樹脂層を代替し、表裏両面の出光の色温度の相違を小さくすることができる。【選択図】図６
2014146784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と裏面を有する透明板と、
前記透明板の表面に固着される複数の青色発光ダイオードチップと、
前記複数の青色発光ダイオードチップを覆う表面蛍光樹脂層と、
前記透明板の裏面を覆い、前記表面蛍光樹脂層と上下垂直に対向する位置にあり、外縁部が傾斜側面を有する裏面透明樹脂層と、
を備える複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージ。
【請求項２】
前記傾斜側面は、弧形を持つ傾斜側面である請求項１に記載の複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージ。
【請求項３】
対向位置にある表面と裏面を有する透明板と、
前記透明板の表面に固着される複数の青色発光ダイオードチップと、
前記複数の青色発光ダイオードチップを覆う表面蛍光樹脂層と、
前記透明板の裏面を覆い、前記表面蛍光樹脂層と上下垂直に対向する位置にあり、外縁部が傾斜側面を有する裏面蛍光樹脂層と、
を備える複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージ。
【請求項４】
前記傾斜側面は、弧形を持つ傾斜側面である請求項３に記載の複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードのパッケージに関し、特に、表裏両面の出光が可能な複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードのパッケージとは、発光ダイオードチップに対して、ダイボンディング、ワイヤボンディング、シリコーンをシーリング、ピンアウトを行って、プリント回路基板にはんだ付けをし、光を出光させるものである。発光ダイオードによる白光パッケージは、青色発光ダイオードチップを黄色蛍光樹脂で覆い、白色光を出光させるものであり、例えば、灯具、テレビのバックライトモジュール等の各種の製品に用いられる。発光ダイオードのパッケージには、単一チップのパッケージ、複数のチップの直列回路又は並列回路によるパッケージがある。
【０００３】
灯具等の製品について、複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージを利用する場合と複数の単一チップによる白光パッケージを利用する場合との相違点は、前者の構造がわりに簡単であり、組み立てる時に複数のパッケージを何度もはんだ付けさせる必要がないことである。
【０００４】
前記のこれらのパッケージは、その出光効率を高めるため、一般的に、パッケージの中にあるチップが固着されている面を光反射面にして、発光ダイオードチップの側面光と底面光をできるだけ外部へ反射して光を取出し、出光の光度を増加させる。
【０００５】
図１は、従来の単一発光ダイオードによる白光パッケージ１００を示す外形略図である。前記の単一発光ダイオードによる白光パッケージ１００は、内面１１１が白色である光反射カップ１１０と、陰極板１３１に固着され、電気的に陰極板及び陽極板１３２に接続される発光ダイオードチップ１２０と、を備える。前記の陰極板１３１と陽極板１３２の表面に銀めっき（不図示）が施されている。これらの銀めっき及び光反射カップの白色内面というデザインは、発光ダイオードチップ１２０の側面光と底面光をできるだけ外部へ反射して光を取出し、出光の光度を増加させるためのものである。
【０００６】
図２は、従来の複数の発光ダイオードによる白光パッケージ２００を示す外形略図である。前記の複数の発光ダイオードによる白光パッケージ２００は、アースを兼ねる光反射エリア２１１が設けられる回路基板２１０と、光反射エリア２１１に固着され、蛍光樹脂２１２に覆われる複数の発光ダイオードチップ２２０と、を備える。前記の設置は、発光ダイオードチップ２２０の側面光と底面光をできるだけ外部へ反射して光を取出し、出光の光度を増加させるためのものである。
【０００７】
前記の従来の発光ダイオードのパッケージの構造は、何れも一つの光反射面が設けられ、そのため表面の片面出光しかできず、表裏両面が同時に出光することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、表裏両面が同時に出光することができる複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態によると、対向位置にある表面と裏面を有する透明板と、透明板の表面に固着される複数の青色発光ダイオードチップと、複数の青色発光ダイオードチップを覆う表面蛍光樹脂層と、透明板の裏面を覆い、表面蛍光樹脂層と上下垂直に対向する位置にあり、外縁部が傾斜側面又は弧形を持つ傾斜側面を有する裏面透明樹脂層と、を備える複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージが提供される。これにより、発光ダイオードは、表裏両面が出光でき、また、裏面透明樹脂層が設けられるため、透明板の裏面の出光効率が更に増える。
【００１０】
本発明のもう一つの実施形態によると、対向位置にある表面と裏面を有する透明板と、透明板の表面に固着される複数の青色発光ダイオードチップと、複数の青色発光ダイオードチップを覆う表面蛍光樹脂層と、透明板の裏面を覆い、表面蛍光樹脂層と上下垂直に対向する位置にあり、外縁部が傾斜側面又は弧形を持つ傾斜側面を有する裏面蛍光樹脂層と、を備える複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージが提供される。上記により、発光ダイオードは、表裏両面が出光でき、また、裏面蛍光樹脂層が設けられたことで、透明板の裏面の出光効率が更に増え、表裏両面の出光の色温度の相違が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の単一発光ダイオードによる白光パッケージを示す外形略図である。
【図２】従来の複数発光ダイオードによる白光パッケージを示す外形略図である。
【図３】本発明の第１実施形態の第１実施例の複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージを示す外形略図である。
【図４】本発明の第１実施形態の第２実施例の複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージを示す外形略図である。
【図５】本発明の第１実施形態の第３実施例の複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージを示す外形略図である。
【図６】図３、図４及び図５に示した複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージを示す水平断面略図である。
【図７】図６に示した発光ダイオードによる白光パッケージの、裏面透明樹脂層を有しない場合の断面略図である。
【図８】図６に示した複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージの中の青色発光ダイオードを示す外形略図である。
【図９】本発明の第２実施形態の複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージを示す水平断面略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の前記及びその他の技術内容、特徴及び効果について、図面と併せて実施例を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図３〜図６を参照すると、本発明の第１実施形態の複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージ３００は、透明板３１０と、複数の青色発光ダイオードチップ３２０と、表面蛍光樹脂層３３０と、裏面透明樹脂層３４０と、を備える。
【００１４】
透明板３１０は、光線を透過可能な、透明又は半透明な板材であり、その材質としては、例えば、ガラス、プラスチック、樹脂、又はアルミナであってもよい。透明板３１０は、対向位置にある表面３１１と裏面３１２とを備える。
【００１５】
複数の青色発光ダイオードチップ３２０は、透明板３１０の表面３１１に固着される。これらの複数の青色発光ダイオードチップ３２０の電源の導通については、各青色発光ダイオードチップ３２０の陽極と陰極を金ワイヤー又はアルミワイヤー等のリード線３２１でジャンプ接続して（ジャンパー線で接続して）、直列回路、並列回路、複数の直列回路を接続してできた並列回路、又は複数の並列回路を接続してできた直列回路となるように接続する。その後、この回路の複数の青色発光ダイオードチップの最前端と最後端の陽極と陰極を、それぞれ透明板３１０に固着された２つの端板３１３にリード線でジャンプ接続することで、端板３１３が電源（不図示）に接続され、これらの青色発光ダイオードチップ３２０の点灯に必要な電源を提供することができる。
【００１６】
表面蛍光樹脂層３３０は、複数の青色発光ダイオードチップ３２０を覆う。表面蛍光樹脂層３３０の材質は、黄色蛍光粉３３１が添加されたシリコーン等である。
【００１７】
裏面透明樹脂層３４０は、透明板の裏面を覆い、表面蛍光樹脂層３３０と上下垂直に対向する位置にある。つまり、裏面透明樹脂層３４０は表面蛍光樹脂層３３０と透明板３１０を隔てて（介して）位置ずれなく対向している（透明板３１０の表裏で、ずれずに対向している）。裏面透明樹脂層３４０の外縁部に傾斜側面を有する（図６参照）。より具体的にいうと、その傾斜側面は弧形を持つような傾斜側面３４１である。裏面透明樹脂層３４０の材質は、シリコーン等である。裏面透明樹脂層３４０及びその傾斜側面３４１又は弧形を持つ傾斜側面を形成させる方法は、液体状態のシリコーンを透明板３１０の裏面に点着してから、加熱して熟成させ凝固させることである。該シリコーンが液体状態の時の付着力と表面張力により、前記シリコーンの外縁部に傾斜側面３４１又は弧形を持つ傾斜側面が自然に形成される。それは少量の水をガラス面に滴下した時に形成されるものの外縁部にできた弧形を持つ傾斜側面のようなものである。
【００１８】
表面蛍光樹脂層３３０と裏面透明樹脂層３４０の何れも、樹脂が液体状態で、透明板３１０の表面３１１、複数の青色発光ダイオードチップ３２０及び透明板３１０の裏面３１２にそれぞれに点着し、熟成させ凝固させて形成される。樹脂の点着方法としては、限定されないが、図３の第１実施例に示すように、表面蛍光樹脂層３３０と裏面透明樹脂層３４０を一点一点の点着方法によって、透明板３１０の表面３１１、各青色発光ダイオードチップ３２０及び透明板３１０の裏面３１２にそれぞれに点着し、熟成させ凝固させて、点状の表面蛍光樹脂層３３０と点状の裏面透明樹脂層３４０が形成される。また、図４の第２実施例に示すように、表面蛍光樹脂層３３０と裏面透明樹脂層３４０を、帯状となる点着方法によって、透明板３１０の表面３１１、複数の青色発光ダイオードチップ３２０及び透明板３１０の裏面３１２にそれぞれに点着し、熟成させ凝固させてから、帯状の表面蛍光樹脂層３３０と帯状の裏面透明樹脂層３４０が形成される。そして、図５の第３実施例に示すように、表面蛍光樹脂層３３０と裏面透明樹脂層３４０を、平面状となる点着方法によって、透明板３１０の表面３１１、複数の青色発光ダイオードチップ３２０及び透明板３１０の裏面３１２にそれぞれに点着し、熟成して凝固させてから、平面状の表面蛍光樹脂層３３０と平面状の裏面透明樹脂層３４０が形成される。上記何れの点着方法によっても、裏面透明樹脂層３４０の外縁部は、傾斜側面３４１又は弧形を持つ傾斜側面が自然に形成される。
【００１９】
本発明の第１実施形態による複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージは、表面蛍光樹脂層３３０によって、青色発光ダイオードチップ３２０の表面に白色光を出光させる以外、透明板３１０、裏面透明樹脂層３４０及びその傾斜側面３４１によって、青色発光ダイオードチップ３２０を裏面にも出光できるようにし、該裏面の出光効率を高めることができる。
【００２０】
従って、本発明の第１実施形態の複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージは、「透明板の裏面において、表面蛍光樹脂層と上下垂直に対向する位置に、裏面透明樹脂層が覆っており、該裏面透明樹脂層の外縁部が傾斜側面又は弧形を持つ傾斜側面を有する」ことを、主要な技術特徴としている。
【００２１】
１つの透明板３１０のみで両面出光にする場合（図７参照）、透明板３１０の表面３１１に固着される青色発光ダイオードチップ３２０からの側面光と底面光の光束が、法線との夾角が約４１．５°以上であれば、何れも透明板３１０の裏面３１２から射出できず（一般のガラスの限界値がＮ＝１．５１との設定のもとで）、光線が透明板３１０の中のみで往復的に反射する。より詳しく言うと、図７に示すように、Ａ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’は、青色発光ダイオードチップ３２０の側面光であり、透明板３１０の出光面の法線に対する夾角が約４１．５°より大きく、光線が透明板３１０の中のみで往復的に反射し、透明板３１０の裏面３１２から射出できない。Ｃ、Ｄ、Ｃ’、Ｄ’は、青色発光ダイオードチップ３２０の底面光と法線との夾角が約４１．５°より大きい部分であり、その光線も透明板３１０の中のみで往復的に反射し、透明板３１０の裏面３１２から射出できない。そのため、透明板３１０のみで青色発光ダイオードチップ３２０を固着する場合、表裏両面に出光することができるが、透明板３１０の裏面３１２の出光効率が非常に低く、図７に示すように、底面光の透明板３１０の出光面に対する、法線との夾角が約４１．５°より小さいＥ、Ｆ、Ｇ、Ｅ’、Ｆ’、Ｇ’及びＨの部分の光束のみが透明板３１０の裏面３１２から射出し、Ａ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’、Ｃ、Ｄ、Ｃ’、Ｄ’の光束は透明板３１０の裏面３１２から射出しない。
【００２２】
図６を参照すると、本発明の第１実施形態の複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージにおいて、「透明板３１０の裏面３１２に位置し、表面蛍光樹脂層３３０と上下垂直に対向する位置にある裏面透明樹脂層３４０の外縁部が傾斜側面３４１又は弧形を持つ傾斜側面を有する」ことで、青色発光ダイオードチップ３２０の前記のＡ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’の側面光及びＣ、Ｄ、Ｃ’、Ｄ’の底面光が引き出され、透明板３１０の裏面から射出することができる。即ち、青色発光ダイオードチップ３２０からの光束と法線との夾角が約４１．５°より大きい部分がなくなり、透明板３１０の裏面３１２から射出できない問題は発生しない。従って、本発明の第１実施形態による複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージは、表裏両面による出光効果を有すると同時に、透明板の裏面の出光効率を高めることができる。
【００２３】
前記裏面透明樹脂層３４０からの光線は、青色発光ダイオードチップ３２０の側面光と底面光による光束のみではなく、透明板３１０の表面３１１の表面蛍光樹脂層３３０が青色発光ダイオードチップ３２０の正方向光束に励起される黄色蛍光も、同時に透明板３１０を透過してその裏面３１２から射出し、前記側面光及び底面光の青色光と混光されて、白色光の出光となる。
【００２４】
図８に示すように、前記青色発光ダイオードチップ３２０は、チップの底３２２に反射鏡面なしのもの、又はチップの底３２２に半反射鏡面ありのもの、又はチップの底３２２に全反射鏡面ありのものを使用することができる。青色発光ダイオードチップ３２０の底３２２に反射鏡面ありのものは、底面光の射出を遮蔽するが、図６に示すように、その側面光の光束Ａ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’は透明樹脂層３４０の外縁部の傾斜側面３４１から射出することができ、透明板３１０の裏面の出光効率を高める効果がある。尚、チップの底３２２に半反射鏡面あり又は全反射鏡面ありのものを使用すれば、裏面出光の混色の色バラツキの現象を軽減することもできる。
【００２５】
また、透明板３１０として、例えば、ソーダ石灰ガラスのような普通のガラスを使用する場合、通常その屈折率は１．５〜１．７である。この時、裏面透明樹脂層３４０を、例えば、屈折率が１．４のシリコーンのような、ガラスより屈折率が低い材質を使用すれば、光学原理によると、散光が多層でかつ屈折率が層ごとに低下する媒質を通過する場合、光の反射量が低減され、その射出量を高めることができる。青色発光ダイオードチップ３２０の光は四方に散乱する。前記の散光は、先に屈折率１．５１のガラス製の透明板３１０を通過して、屈折率１．４のシリコーン製の裏面透明樹脂層３４０を貫通し、屈折率１の空気に到達するほうは、前記の散光が屈折率１．５１のガラス製の透明板３１０を通過し、屈折率１．５１以上の裏面透明樹脂を通過するほうより光線の射出量が多く、更に、出光効率を高めることもできる。即ち、屈折率が透明板３１０より低い透明樹脂層３４０を選択して用いることで、青色発光ダイオードチップ３２０の裏面の出光効率を高めることができる。
【００２６】
図９は、本発明の第２実施形態の複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージを示す断面略図である。前記第１実施形態において、裏面透明樹脂層３４０から射出した青色発光ダイオードチップ３２０の青色光は、表面蛍光樹脂層３３０より、透明板３１０及び裏面透明樹脂層３４０を介して射出した黄色蛍光と混光して、白色光になるが、混光する黄色光がやや不十分であるため、この白色光が青に偏り、即ち、色温度が高い。第２実施形態において、表裏両面の出光の色温度を、より近づくようにすることができる。
【００２７】
本発明の第２実施形態において、複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージは、透明板３１０と、複数の青色発光ダイオードチップ３２０と、表面蛍光樹脂層３３０と、裏面蛍光樹脂層３５０と、を備える。そのうち、透明板３１０、複数の青色発光ダイオードチップ３２０及び表面蛍光樹脂層３３０は、前記第１実施形態に記載のものと同じである。即ち、表面３１１及び裏面３１２を有する透明板３１０と、透明板３１０の表面３１１に固着される複数の青色発光ダイオードチップ３２０と、複数の青色発光ダイオードチップ３２０を覆う表面蛍光樹脂層３３０とを有することが第１実施形態と同じである。第１実施形態との差異は、第２実施形態においては、第１実施形態におけるシリコーン材質の裏面透明樹脂層に更に蛍光粉３５２を加えて、裏面蛍光樹脂層３５０にすることである。前記裏面蛍光樹脂層３５０は、同様に、透明板３１０の裏面３１２を覆い、表面蛍光樹脂層３３０と上下垂直に対向する位置にあり（つまり、裏面蛍光樹脂層３５０は表面蛍光樹脂層３３０と透明板３１０を隔てて（介して）位置ずれなく対向している（透明板３１０の表裏で、ずれずに対向している））、前記裏面蛍光樹脂層３５０の外縁部も同様に傾斜側面３５１又は弧形を持つ傾斜側面を有する。
【００２８】
本発明の第２実施形態による複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージは、青色発光ダイオードチップ３２０に、表裏両面による出光効果を持たせることができる以外、裏面蛍光樹脂層３５０によって、より多くの黄色蛍光を発生させ、青色光を低減することができるため、発光ダイオードの表裏両面の出光の色温度の相違を小さくし、両面出光の色温度をより近づくようにすることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１００  従来の単一発光ダイオードによる白光パッケージ
１１０  光反射カップ
１１１  内面
１２０、２２０  発光ダイオードチップ
１３１  陰極板
１３２  陽極板
２００  従来の複数発光ダイオードによる白光パッケージ
２１０  回路基板
２１１  光反射エリア
２１２  蛍光樹脂
３００  本発明の複数の青色発光ダイオードによる白光パッケージ
３１０  透明板
３１１  表面
３１２  裏面
３２０  青色発光ダイオードチップ
３２１  リード線
３２２  チップの底
３３０  表面蛍光樹脂層
３３１、３５２  蛍光粉
３４０  裏面透明樹脂層
３４１、３５１  傾斜側面
３５０  裏面蛍光樹脂層
【図１】
2014146784.tif 000003
【図２】
2014146784.tif 000004
【図３】
2014146784.tif 000005
【図４】
2014146784.tif 000006
【図５】
2014146784.tif 000007
【図６】
2014146784.tif 000008
【図７】
2014146784.tif 000009
【図８】
2014146784.tif 000010
【図９】
2014146784.tif 000011