(57)【要約】【課題】  光度のバラツキや色ムラが生じることを抑制できる発光ダイオードを実現する。【解決手段】  ＬＥＤチップ搭載用の第１のリードフレーム12に、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ14を形成し、該リフレクタ14の底面上にＬＥＤチップ16をダイボンドにより接続固定し、また、上記ＬＥＤチップ16をリフレクタ14内に充填した透光性のコーティング材22で被覆・封止すると共に、該コーティング材22中に、表面に蛍光体28が被着・担持されて成る繊維状体24を分散状態で多数混入した。【選択図】        図２
2006186165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部内にＬＥＤチップを配置すると共に、該ＬＥＤチップを凹部内に充填した透光性のコーティング材で封止して成る発光ダイオードであって、上記コーティング材中に、蛍光体を担持した繊維状体を分散状態で多数混入したことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
リードフレームに上記凹部を設けると共に、該凹部内面を反射面と成して形成したリフレクタの底面上に上記ＬＥＤチップを配置し、さらに、上記ＬＥＤチップをリフレクタ内に充填した上記コーティング材で封止すると共に、該コーティング材中に、蛍光体を担持した上記繊維状体を分散状態で多数混入したことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
上記繊維状体は、繊維の表面に蛍光体が被着されて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＬＥＤチップから発光される紫外線等の光を、所定色の可視光に波長変換して放射する蛍光体を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）に係り、特に、光度のバラツキや色ムラが生じることを抑制できる発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、蛍光体を励起させる波長の紫外線や青色可視光等の光を発光するＬＥＤチップと、蛍光体を有する従来のＬＥＤの一例を示すものであり、該発光ダイオード60は、発光ダイオードチップ搭載用の第１のリードフレーム62の先端部62ａに、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ64を形成し、該リフレクタ64の底面に発光ダイオードチップ（以下、ＬＥＤチップと称する）66をＡｇペースト等を介してダイボンドすることにより、上記第１のリードフレーム62と、ＬＥＤチップ66底面の一方の電極（図示せず）とを電気的に接続している。また、第２のリードフレーム68の先端部68ａと、上記ＬＥＤチップ66上面の他方の電極（図示せず）とをボンディングワイヤ70を介して電気的に接続して成る。
【０００３】
上記ＬＥＤチップ66の上面及び側面は、リフレクタ64内に充填された透光性エポキシ樹脂等のコーティング材72によって被覆・封止されている。
また、上記コーティング材72中には、ＬＥＤチップ66から発光された光を、所定色の可視光に波長変換して放射する蛍光体74が分散状態で多数混入されている。これら蛍光体74は、未硬化状態のコーティング材72中に混入された状態で、マイクロディスペンサー等を用いてリフレクタ64内に充填され、その後、コーティング材72は硬化される。
さらに、コーティング材72で被覆された上記ＬＥＤチップ66、第１のリードフレーム62の先端部62ａ及び端子部62ｂの上端、第２のリードフレーム68の先端部68ａ及び端子部68ｂの上端は、エポキシ樹脂等より成り、先端に凸レンズ部76を有する透光性の外囲器78によって被覆・封止されている。
【０００４】
而して、上記第１のリードフレーム62及び第２のリードフレーム68を介してＬＥＤチップ66に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ66が発光して、上記蛍光体74を励起させる紫外線や可視光等の光が放射される。この光が、コーティング材72中の蛍光体74に照射されることにより、所定色の可視光が放射され、外囲器78の凸レンズ部76で集光されて外部へ放射されるようになっている。
また、ＬＥＤチップ66が青色可視光等の所定色の可視光を放射する場合には、ＬＥＤチップ66から放射される可視光の発光色と、蛍光体74から放射される可視光の発光色とが混色して成る可視光が外囲器78の凸レンズ部76で集光されて外部へ放射される。例えば、青色可視光を放射するＬＥＤチップ66と、黄色可視光を放射する蛍光体74の場合には、青色と黄色が混色して白色可視光が外部へ放射される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のＬＥＤ60にあっては、リフレクタ64内に充填したコーティング材72を硬化させるまので間に、比重の大きい蛍光体74の相当量が沈降する結果（図６参照）、コーティング材72中に蛍光体74が均一に分散せず、製造される各ＬＥＤ60毎に蛍光体74の分布状態が異なる事態を生じ、ＬＥＤ60間における光度のバラツキを生じていた。
また、ＬＥＤチップ66の発光色と蛍光体74の発光色とを混色させる場合、コーティング材72中の蛍光体74の分散状態が不均一であるため、ＬＥＤチップ66の発光色と蛍光体74の発光色とが十分に混色せず、色ムラを生じる原因となっていた。
【０００６】
この発明は、従来の上記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、光度のバラツキや色ムラが生じることを抑制できる発光ダイオードを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明に係る発光ダイオードは、凹部内にＬＥＤチップを配置すると共に、該ＬＥＤチップを凹部内に充填した透光性のコーティング材で封止して成る発光ダイオードであって、上記コーティング材中に、蛍光体を担持した繊維状体を分散状態で多数混入したことを特徴とする。
上記凹部は例えばリードフレームに設けられ、この場合、凹部内面を反射面と成して形成したリフレクタの底面上に上記ＬＥＤチップを配置し、さらに、上記ＬＥＤチップをリフレクタ内に充填した上記コーティング材で封止すると共に、該コーティング材中に、蛍光体を担持した上記繊維状体を分散状態で多数混入すれば良い。
【０００８】
上記繊維状体は、例えば、繊維の表面に蛍光体を被着させて構成することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の発光ダイオードにあっては、凹部内に充填したコーティング材中に、蛍光体が担持された繊維状体を分散状態で多数混入しており、多数の繊維状体は、コーティング材中で絡み合って略均一に分散配置されるので、繊維状体に担持された蛍光体もコーティング材中に略均一に分散配置することができる。従って、コーティング材中の蛍光体の分散状態が不均一であることに起因する光度のバラツキや色ムラの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面に基づき、本発明に係る発光ダイオードの実施形態を説明する。
図１は、本発明に係るＬＥＤ10を模式的に示す概略断面図、図２は、本発明に係るＬＥＤ10を模式的に示す要部拡大概略断面図である。このＬＥＤ10は、ＬＥＤチップ搭載用の第１のリードフレーム12の先端部12ａに、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ14を形成し、該リフレクタ14の底面上に、ＬＥＤチップ16をＡｇペースト等を介してダイボンドにより接続固定し、以て、上記第１のリードフレーム12と、ＬＥＤチップ16底面の一方の電極（図示せず）とを電気的に接続している。また、第２のリードフレーム18の先端部18ａと、上記ＬＥＤチップ16上面の他方の電極（図示せず）とをボンディングワイヤ20を介して電気的に接続して成る。
【００１１】
上記ＬＥＤチップ16は、窒化ガリウム系半導体結晶等で構成されており、後述する蛍光体を励起させる波長の紫外線や青色可視光等の光を発光するものである。
また、上記第１のリードフレーム12、第２のリードフレーム18は、銅、銅亜鉛合金、鉄ニッケル合金等により構成される。
【００１２】
上記ＬＥＤチップ16の上面及び側面は、リフレクタ14内に充填された透光性のコーティング材22によって被覆・封止されている。該コーティング材22は、透光性を有するエポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂等で構成されている。
また、上記コーティング材22中には、その表面に蛍光体が被着・担持された繊維状体24が分散状態で多数混入されている。図２に示すように、多数の繊維状体24は、コーティング材22中で絡み合った状態で略均一に分散配置される。
上記繊維状体24は、図３に示すように、ナイロン等の樹脂繊維やガラス繊維等の繊維26の表面に蛍光体28を被着して構成され、その直径は５〜２０μｍ程度、長さは５０〜２００μｍ程度と成される。                   
因みに、ＬＥＤチップ16は、０．３mm角程度の大きさである。                 
尚、蛍光体28は、図３に示すように、繊維26の表面に緻密な層状態で被着・担持される場合の他、繊維26表面の蛍光体28の粒子間に微小な隙間が存在する状態で粗く被着・担持される場合もある（図４参照）。
【００１３】
上記繊維26表面への蛍光体28の被着は、例えば、蛍光体28を混入した接着剤を繊維26表面に塗布したり、蛍光体28を混入した接着剤中に繊維26を浸漬することにより行うことができる。或いは、繊維26を製造する過程において、未硬化状態の繊維の表面に粒子状の蛍光体28を吹き付けた後、硬化させれば良い。また、ポリプロピレン等の高融点材料を、ポリエチレン等の低融点材料で被覆して上記繊維26を構成し、当該繊維26を加熱して上記低融点材料のみを溶融させた状態で、繊維26の表面に粒子状の蛍光体28を吹き付けることによっても、繊維26表面へ蛍光体28を被着させることができる。
【００１４】
上記蛍光体28は、紫外線等の光の照射を受けると、この光を所定波長の可視光等の光に波長変換するものであり、例えば以下の組成のものを用いることができる。
紫外線等の光を赤色可視光に変換する赤色発光用の蛍光体28として、Ｍ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ（Ｍは、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙの何れか１種）、0.5ＭｇＦ２・3.5ＭｇＯ・ＧｅＯ２：Ｍｎ、2ＭｇＯ・2ＬｉＯ２・Ｓｂ２Ｏ３：Ｍｎ、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ4：Ｅｕ、ＹＶＯ4：Ｅｕ、（ＳｒＭｇ）3（ＰＯ4）：Ｓｎ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、ＣａＳｉＯ３：Ｐｂ，Ｍｎ等がある。
また、紫外線等の光を緑色可視光に変換する緑色発光用の蛍光体28として、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｚｎ２ＳｉＯ4：Ｍｎ、（Ｃｅ，Ｔｂ，Ｍｎ）ＭｇＡｌ１１Ｏ１９、ＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂ、（Ｃｅ，Ｔｂ）ＭｇＡｌ１１Ｏ１９、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ，Ｔｂ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｄｙ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ，Ｄｙ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ等がある。
更に、紫外線等の光を青色可視光に変換する青色発光用の蛍光体28として、(ＳｒＣａＢａ)５(ＰＯ４)３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ、（ＳｒＭｇ）２Ｐ２Ｏ7：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ7：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｓｎ、Ｓｒ５（ＰＯ4）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ、ＣａＷＯ4、ＣａＷＯ4：Ｐｂ青色蛍光体、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ、(Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ)１０(ＰＯ４)６Ｃｌ２：Ｅｕ等がある。
上記赤色発光用の蛍光体28、緑色発光用の蛍光体28、青色発光用の蛍光体28を適宜選択・混合して用いることで、種々の色の発色が可能である。
また、青色の可視光を放射するＬＥＤチップ16を用いて白色光を得る場合には、ＬＥＤチップ16から放射される光を補色としての黄色可視光に変換する黄色発光用の蛍光体28として、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、ＹＢＯ３：Ｃｅ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ）２Ｓ４：Ｅｕ、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ等がある。
尚、蛍光体28は、有機、無機の蛍光染料や、有機、無機の蛍光顔料を含むものである。
【００１５】
蛍光体28を担持した上記繊維状体24を、未硬化状態のコーティング材22中に分散させた状態で、該コーティング材22をリフレクタ14内に滴下・充填し、その後、コーティング材22は硬化される。
【００１６】
上記コーティング材22で被覆されたＬＥＤチップ16、第１のリードフレーム12の先端部12ａ及び端子部12ｂの上端、第２のリードフレーム18の先端部18ａ及び端子部18ｂの上端は、先端に凸レンズ部30を有するエポキシ樹脂、シリコン樹脂等より成る透光性の外囲器32によって被覆・封止されている。
また、上記第１のリードフレーム12の端子部12ｂ及び第２のリードフレーム18の端子部18ｂの下端は、外囲器32の下端部を貫通して外囲器32外部へと導出されている。
【００１７】
而して、上記第１のリードフレーム12及び第２のリードフレーム18を介してＬＥＤチップ16に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ16が発光して、上記蛍光体28を励起させる紫外線や可視光等の光が放射される。ＬＥＤチップ16から紫外線が放射された場合には、この紫外線がコーティング材22中の蛍光体28に照射されることにより、所定色の可視光が放射され、外囲器32の凸レンズ部30で集光されて外部へ放射されるようになっている。
また、ＬＥＤチップ16から青色可視光等の所定色の可視光が放射される場合には、ＬＥＤチップ16から放射される可視光の発光色と、蛍光体28から放射される可視光の発光色とが混色して成る可視光が外囲器32の凸レンズ部30で集光されて外部へ放射される。例えば、青色可視光を放射するＬＥＤチップ16と、黄色可視光を放射する蛍光体28の場合には、青色と黄色が混色して成る白色可視光が外部へ放射される。
【００１８】
而して、本発明の発光ダイオード10にあっては、リフレクタ14内に充填したコーティング材22中に、蛍光体28が被着・担持された繊維状体24を分散状態で多数混入しており、多数の繊維状体24は、コーティング材22中で絡み合って略均一に分散配置されるので、繊維状体24に担持された蛍光体28もコーティング材22中に略均一に分散配置することができる。従って、コーティング材22中の蛍光体28の分散状態が不均一であることに起因する光度のバラツキや色ムラの発生を抑制することができる。
【００１９】
上記においては、繊維状体24を構成する繊維26の「表面」に蛍光体28を担持せしめた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、透明樹脂等より成る透光性の繊維26に粒子状の蛍光体28を練り混むことにより、繊維26に蛍光体28を担持させても良い。
この場合、例えば、未硬化状態の透明樹脂中に、粒子状の蛍光体を所定量混合した後、透明樹脂を延伸、硬化させ、その後、所定の長さに切断することにより、蛍光体28が練り混まれた多数の繊維状体24を形成することができる。
【００２０】
また、上記においては、第１のリードフレーム12の先端部12ａに設けた凹部内面を反射面と成して形成したリフレクタ14の底面に、上記ＬＥＤチップ16を配置した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、凹部内にＬＥＤチップを配置すると共に、該ＬＥＤチップを凹部内に充填したコーティング材で封止した発光ダイオードであれば適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る発光ダイオードを模式的に示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る発光ダイオードを模式的に示す要部拡大概略断面図である。
【図３】本発明に係る繊維状体を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明に係る繊維状体を模式的に示す断面図である。
【図５】従来の発光ダイオードを模式的に示す概略断面図である。
【図６】従来の発光ダイオードを模式的に示す要部拡大概略断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
10  発光ダイオード
12  第１のリードフレーム
14  リフレクタ
16  ＬＥＤチップ
18  第２のリードフレーム
22  コーティング材
24  繊維状体
26  繊維
28  蛍光体
32  外囲器
【図１】
2006186165.tif 000003
【図２】
2006186165.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006186165.tif 000006
【図５】
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【図６】
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