(57)【要約】【課題】    励起光を発光する発光素子と、該励起光の一部を波長の異なる光に変換し、前記励起光と前記波長変換された光とを混色した光を発する発光ダイオードであり、簡単な構成で、熱による構造体の劣化や発光特性の劣化がなく、安定して、全方位に光を発する発光ダイオードを提供する。【解決手段】  本発明の発光ダイオードは、発光素子と該発光素子の全周に配置した光変換用セラミック複合体とからなる発光ダイオードであり、前記光変換用セラミック複合体は、単一金属酸化物と複合金属酸化物とが連続的にかつ３次元的に相互に絡み合って形成されている凝固体であって、前記単一金属酸化物または前記複合金属酸化物は、蛍光を発する金属元素酸化物を含有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と該発光素子の全周に配置した光変換用セラミック複合体とからなる発光ダイオードであり、前記光変換用セラミック複合体は、単一金属酸化物と複合金属酸化物とが連続的にかつ３次元的に相互に絡み合って形成されている凝固体であって、前記単一金属酸化物または前記複合金属酸化物は、蛍光を発する金属元素酸化物を含有していることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記複合金属酸化物がセリウムで付活されたＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）結晶であり、前記単一金属酸化物がα型酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）結晶であることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記発光素子が青色または紫色光を発光し、前記発光ダイオードが擬似的に白色を発光することを特徴とする請求項２記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照射光の一部を、それとは異なる波長の光に変換すると共に、変換しなかった照射光と混合して、照射光とは色合いの異なる光に変換する発光ダイオードの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、青色発光ダイオードが実用化されたことを受け、このダイオードを発光源とする白色発光ダイオードの開発研究が盛んに行われている。白色発光ダイオードは既存の白色光源に比した消費電力の低さと、寿命の長さが大きな利点であるため、今後、需要が急速に拡大することが予測されている。青色発光ダイオードの青色光を白色光ヘ変換する方法として最も一般的に行なわれている方法は、例えば特許文献１に記載されているように、青色光を発光する発光素子の前面に、青色光の一部を吸収して青色と補色関係にある黄色光を発する蛍光体を含有するコーティング層と、光源の青色光とコーティング層からの黄色光を混色するためのモールド層とを設けることである。従来、コーティング層としては、セリウムで付活されたＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）粉末とエポキシ樹脂の混合物を発光素子に塗布したものが採用されている。
【０００３】
図３に従来の白色発光ダイオードの構成を示す。発光素子１はカップ状の金属の支持台２の上に固定されている。発光素子１の表面の電極は、導電性ワイヤー３によって電極４と結ばれている。また。発光素子１の上には蛍光体を含有するコーティング層６が塗布され、さらに、モールド層７で被われている。発光素子を固定している支持台の周辺部には、発光素子の光を前面に反射するための傾斜した反射面が設けられている。このような形状の発光ダイオードは前面に光を強く放出させる場合に適している。
【０００４】
ところで、電灯のような照明機器では、特定の方向に光を放出するより、全方位に拡散する光の方が好ましい。なぜならば、光を拡散させることで柔らかな光を得ることが可能になるからである。このため、発光ダイオードにおいても電球のように光が全方向に拡散するものが望まれる。しかし、現在の発光ダイオードは前面に光を出すように作られており、全方位に光を拡散させるには、前述のような白色発光ダイオードの形態を変更する必要がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２０８８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の白色発光ダイオードの構成では、全方位に光を発することは難しい。なぜならば、金属製の支持台を用いるからである。最近、セラミック製の支持台が市場に出てきているが、セラミックの表面には光を反射するように金属の層が設けられており、金属製の支持台と同じように、前面方向だけに光を放出する構造になっている。全方位に白色光を放出する発光ダイオードを得るには従来の支持台に変えて、発光素子を固定でき、さらに、励起光を透過しながら、励起光の一部を吸収し黄色の蛍光の発光を行い、なおかつ熱を逃がすような支持台が必要である。特に発光素子の放熱は重要である。熱的に孤立した発光素子は電気を流すと温度が上昇し、発光が急速に低下する。さらには、素子周辺に存在する蛍光体粉末を含む樹脂層が溶融するという問題も生じる。熱を逃がすために最も適した材料は、熱伝導度の良い金属である。このため、発光ダイオードには広く金属のパッケージが採用されている。しかし、金属を利用すると、前述したように、光は前面方向のみに放出されてしまう。金属製の支持台を使用せずに透光性セラミックを利用して光の透過が可能なパッケージを作製し光を全方位に放出することを考えた場合、白色発光ダイオードでは、光の透過だけではなく、光を白色に変換する蛍光体と樹脂とを混合した層が必要であり、これを透光性パッケージと発光素子の間に配置すると、蛍光体粉末を含む樹脂層は熱伝導が非常に悪いので、前述の熱の問題が生じる。本発明の目的は、励起光を発光する発光素子と、該励起光の一部を波長の異なる光に変換し、前記励起光と前記波長変換された光とを混色した光を発する発光ダイオードであり、簡単な構成で、上記熱の問題を生じさせず、安定して、全方位に光を発する発光ダイオードを提供することである。特に、前記励起光が青色または紫色であり、混色された光が白色である、全方位に発光する発光ダイオードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、これまでに、光変換用セラミック複合材料を用いて白色発光ダイオードを作製する方法を提案してきたが、さらに、このセラミック複合材料が高い熱伝導率を有していることに着目し、全方位に光を放出する発光ダイオードの発明にいたった。本材料は、熱伝導率が高いことはもちろん、励起光の透過が可能で、励起光の一部を吸収し蛍光を放出し、効率的に励起光と蛍光の混合ができ、しかも、高い光透過に優れた材料であるために、本発明の発光ダイオードの構成が可能となった。
【０００８】
すなわち、本発明は、発光素子と該発光素子の全周に配置した光変換用セラミック複合体とからなる発光ダイオードであり、前記光変換用セラミック複合体は、単一金属酸化物と複合金属酸化物とが連続的にかつ３次元的に相互に絡み合って形成されている凝固体であって、前記単一金属酸化物または前記複合金属酸化物は、蛍光を発する金属元素酸化物を含有していることを特徴とする発光ダイオードに関する。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態は、前記複合金属酸化物がセリウムで付活されたＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）結晶であり、前記単一金属酸化物がα型酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）結晶であることを特徴とする発光ダイオードに関する。
【００１０】
さらに、本発明の好ましい実施形態は、前記発光素子が青色または紫色光を発光し、前記発光ダイオードが擬似的に白色を発光することを特徴とする発光ダイオードに関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱による問題も無く、安定して、全方位に光を放出する白色発光ダイオードを構成することができ、従来の発光ダイオードの問題である指向性の強い光を改善し、電球のような全方位に広がる光を得ることができる。また、従来使用されていなかった方向の光を有効に活用し波長変換できることから、発光効率も高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の発光ダイオードは、発光ダイオード素子と該発光ダイオード素子の全周、即ち、上面、側面および底面に配置した光変換用セラミック複合体とからなる。本発明に用いる光変換用セラミック複合体を構成するセラミック複合材料は、単一金属酸化物と複合金属酸化物とが連続的にかつ３次元的に相互に絡み合って形成されている凝固体であり、前記単一金属酸化物または前記複合金属酸化物は、蛍光を発する金属元素酸化物を含有している。このような凝固体は、原料金属酸化物を融解後、凝固して作られる複合材料である。単一金属酸化物とは、１種類の金属の酸化物であり、複合金属酸化物は、２種以上の金属の酸化物である。それぞれの酸化物は、好ましくは結晶状態となって、３次元的に相互に絡み合った構造をしている。本発明に係るセラミック複合材料は、単一金属酸化物と複合金属酸化物がそれそれ一種で構成されているものに限らず、２種類以上の単一金属酸化物や、２種類以上の複合金属酸化物が含まれていてもよい。このような単一金属酸化物としては、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化クロミウム（Ｃｒ2Ｏ3）等の他、希土類元素酸化物（Ｌａ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｐｒ6Ｏ11、Ｎｄ2Ｏ3、Ｓｍ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｅｕ2Ｏ3、Ｔｂ4Ｏ7、Ｄｙ2Ｏ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3、Ｔｍ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｌｕ2Ｏ3）が挙げられる。また、複合金属酸化物としては、ＬａＡｌＯ3、ＣｅＡｌＯ3、ＰｒＡｌＯ3、ＮｄＡｌＯ3、ＳｍＡｌＯ3、ＥｕＡｌＯ3、ＧｄＡｌＯ3、ＤｙＡｌＯ3、ＥｒＡｌＯ3、Ｙｂ4Ａｌ2Ｏ9、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12、Ｅｒ3Ａｌ5Ｏ12、Ｔｂ3Ａｌ5Ｏ12、１１Ａｌ2Ｏ3・Ｌａ2Ｏ3、１１Ａｌ2Ｏ3・Ｎｄ2Ｏ3、３Ｄｙ2Ｏ3・５Ａｌ2Ｏ3、２Ｄｙ2Ｏ3・Ａｌ2Ｏ3、１１Ａｌ2Ｏ3・Ｐｒ2Ｏ3、ＥｕＡｌ11Ｏ18、２Ｇｄ2Ｏ3・Ａｌ2Ｏ3、１１Ａｌ2Ｏ3・Ｓｍ2Ｏ3、Ｙｂ3Ａｌ5Ｏ12、ＣｅＡｌ11Ｏ18、Ｅｒ4Ａｌ2Ｏ9が挙げられる。
【００１３】
これらの、光変換用セラミック複合材料の特に好ましい材料として、複合金属酸化物であるセリウムで付活されたＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）結晶と単一金属酸化物であるα型酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）結晶との組合せが挙げられる。ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）結晶とα型酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）結晶とからなる光変換用セラミック複合材料は、紫から青色の光を透過しながら、その一部を吸収し、黄色の蛍光を発するので、今後、成長が期待される白色発光ダイオードを簡単に形成できる。
【００１４】
本発明に係る光変換用セラミック複合体は、上記の連続的にかつ三次元的に配列されて相互に絡み合って存在する凝固体を適切な形状に加工することによって得られる。
【００１５】
複合金属酸化物であるセリウムで付活されたＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）結晶と単一金属酸化物であるα型酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）結晶とからなる光変換用セラミック複合体を用いた発光ダイオードの光源である発光素子として青色または紫色光を発光するダイオード素子を用いることにより、前記発光ダイオードが擬似的に白色を発光することができる。
【００１６】
本発明の発光ダイオードの一実施形態を図１に示す。本発明の発光ダイオードは、光変換用セラミック複合体５からなる支持台２上に発光素子１である発光ダイオード素子が設置されており、その支持台２上に発光素子１を覆うように光変換用セラミック複合体５を配置している。支持台２の側面には、発光素子１の電極と繋ぐための電極４が設けられている。電極４は光変換用セラミック複合体５に直接接着剤で固定されている。セラミック複合体５に取り付けられた電極４と発光素子１の電極とは導電性ワイヤー３で接続されている。発光素子１自身は市販の発光ダイオード素子を用いることができるが、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）結晶とα型酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）結晶とからなるセラミック複合体と組み合わせて白色発光ダイオードを用いる場合は、ＧａＩｎＮ系の発光ダイオード素子を用いることが好ましい。その場合、発光の波長は４００ｎｍから４７０ｎｍの紫から青色までの光を利用することができる。本光変換用セラミック複合体を用いた場合、ＹＡＧ蛍光体粉末では白色発光ダイオードを構成できない４００ｎｍから４１９ｎｍまでの光でも白色発光ダイオードを構成できる。
【００１７】
光変換用セラミック複合体を構成するセラミック複合材料は室温における熱伝導率が約２１Ｗ／ｍＫでセラミックス材料の中では非常に高い。この値は電子材料の基板として広く用いられているアルミナ基板（Ａｌ２Ｏ３）の熱伝導率に匹敵する。本材料の体積の半分はＡｌ２Ｏ３であり、半分はＹＡＧである。Ａｌ２Ｏ３相が体積の半分しか存在しないにもかかわらず、高い熱伝導率を示すのは、本材料には、セラミック焼結体に存在する粒界や気泡が存在しないためであると考えられる。
【００１８】
本発明に係るセラミックス複合材料の強度は３００ＭＰａ以上もあり発光ダイオードの外周を形成するのに十分な強度を有している。このため、この光変換用セラミックス複合材料が外部に露出した状態でも発光ダイオードを構成することができる。本材料は高い熱伝導特性を有し、励起光の透過、蛍光の発生、蛍光と励起光の混合の機能を併せ持ち、さらにそれが、そのまま、発光ダイオードの構造体になるという優れた特徴を有する。つまり、光変換用セラミックス複合体の支持台の上に発光素子を固定し、さらに、光変換用セラミックス複合体をかぶせるだけで白色発光ダイオードを構成することができる。このため、製造の大幅な簡略化がはかれる。もちろん、この発光ダイオードを樹脂で包み込んで使用することも可能である。また、必要に応じて光変換用セラミックス複合体の表面に直接、光の反射の大きな金属等の層を蒸着法や塗布法で形成し、光の取出し方向を制御することも可能である。
【００１９】
導電性ワイヤーとしては、ワイヤーボンダーの作業の上の観点から直径が１０μｍ〜４５μｍであることが好ましく、材質は、金、銅、アルミニウム、白金等やそれらの合金が挙げられる。支持台の光変換用セラミックス複合体の側面に接着する電極としては、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄入り銅、錫入り銅、りん青銅やそれらに金メッキ、銀メッキ名等のメッキを施した電極が挙げられる。
【００２０】
本発明によれば、発光素子の光とは異なる光を全方位に放出する発光ダイオードを構成することができ、従来の発光ダイオードの問題である指向性の強い光を改善し、電球のような全方位に広がる光を得ることができる。また、従来使用されていなかった方向の光を有効に活用し波長変換できることから、発光効率も高くなる。その意味では、発光ダイオードチップの上面と側面だけでも本発明に係る光変換用セラミック複合体を設置することにより、明るい発光ダイオードとすることができる。さらに、発光素子として、青色または紫色の光を発光する素子を用い、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）結晶とα型酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）結晶とからなるセラミック複合体を用いれば、擬似的に白色光を全方位に放出する白色発光ダイオードを構成することができる。
【００２１】
本発明の発光ダイオードは、例えば次のようにして作製される。
【００２２】
発光素子の全周に配置する光変換用セラミック複合体は、原料金属酸化物を融解後、凝固して作られる複合材料の凝固体ブロックからダイヤモンドカッターのような切断機で小片を切り出して得ることができる。一部の光変換用セラミック複合体は、発光素子を固定する支持台として使用される。また、別に切り出した前記凝固体の小片は、超音波加工機によって、発光素子の入る穴をほり、支持台の上側に載せるセラミック複合体とする。作製した支持台には側面に電極をエポキシ樹脂などの接着剤を用いて固定する。
【００２３】
この光変換用セラミック複合体である支持台に、発光素子を固定する。固定する方法はシリコーン系の樹脂のような光透過に優れ、耐熱性、光安定性にも優れた接着材料や、エポキシ系の樹脂のような接着材も利用できる。また、銀ペーストのような金属を含む接着剤も利用できる。この場合、銀ペーストの部分で光は遮断されてしまうが、セラミック複合体の中で、光の散乱により、遮断され光が出なかった部分へ光が回り込むので問題無く利用することができる。支持台上に固定された発光素子と支持台側面に固定された電極は、ワイヤーボンダーを用いて導電性ワイヤーで結ばれる。次に、前述したように、発光素子の入る穴のあいたセラミック複合体を支持台の上部に設置する。設置の方法は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの接着剤を用いて固定する。この際に、くぼみ部分を樹脂で埋めても良い。このようにして、支持台の方向、つまり下側に発光素子より放出された光は、本セラミック複合体によって波長が変換され放射される。また、上側、側面にも同様に発光素子より放出された光は、波長変換されそれぞれに放射される。これにより、全周方向に光を放つ発光ダイオードを構成することができ、指向性の強い光を改善し、電球のような全方位に広がる光を得ることができる。また、従来使用されていなかった方向の光を有効に活用し波長変換でき、発光効率も高くなる。また、光変換用セラミック複合体の優れた熱伝導性、耐熱性のために、発光素子が高温になることも、光変換用セラミック複合体が熱により変質することもない。
【００２４】
また、青色または紫色の光を発光する素子を用い、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）結晶とα型酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）結晶とからなるセラミック複合体を用いれば、発光素子から発する紫色または青色の光は、本セラミック複合体によって白色光に変換され出てくる。また支持台の上部へ放出された紫色または青色の光も上に乗せられたこのセラミック複合体によって白色に変換される。このようにして全方位に光が放出する白色発光ダイオードを構成することができる。
【００２５】
このような上下面、および側面からの光を正確に色むらのない色に変えることは、流動性のある蛍光体粉末と樹脂を混練したペーストではきわめて難しい。ペーストの流動性のため、発光素子の垂直に立ち上がる面ではペーストが流れてしまうからである。本発明に係る光変換用セラミック複合体は、このような問題がないため、発光ダイオード素子の周囲に自由に設置することが可能である。
【００２６】
また、光変換用セラミック複合体の形態は光の放出の制御などで各種の形状が考えられる。その例を図２に示した。図２−（ａ）は発光素子に対し光変換用セラミック複体の厚みが均一になる様に超音波加工機によって円盤状に加工したものである。この形状のほうがより均一な光を得ることができる。また、図２−（ｂ）、（ｃ）は３６０°に広がる光ではあるが、上部に乗せた光変換用セラミック複合体の形状を制御することで、特定の方向に強く光を放出することができる。この場合も、従来使用されていなかった方向の光を有効に活用し波長変換できることから、発光効率も高くなる。
【００２７】
さらには特定方向に光を集中するために図２−（ｂ）、（ｃ）の側面にある斜めの部分には金属層のような光の反射部分をつけることも考えられるが、この場合には、３６０°の光を得ることはできないものの、この場合も、従来使用されていなかった方向の光を有効に活用し波長変換できることから、発光効率も高くなる。
【００２８】
本発明のセラミックス複合材料は、原料金属酸化物を融解後、凝固して作られる。例えば、所定温度に保持したルツボに仕込んだ溶融物を、冷却温度を制御しながら冷却凝結させる簡単な方法で凝固体を得ることができるが、最も好ましいのは一方向凝固法によるものである。本発明のセラミックス複合材料は様々な結晶相の組合せが考えられるが、実施形態の説明としては、白色発光ダイオードを構成できる点で最も重要な組成系であるＡｌ２Ｏ３／ＹＡＧ：Ｃｅ系を取り上げて説明する。その工程の概略は次である。
【００２９】
α−Ａｌ２Ｏ３とＹ２Ｏ３、ＣｅＯ２を所望する成分比率の割合で混合して、混合粉末を調整する。最適な組成比はα−Ａｌ２Ｏ３とＹ２Ｏ３だけの場合にはモル比で８２：１８である。ＣｅＯ２を添加する場合は最終的に生成するＹＡＧに対するＣｅの置換量から逆算してＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２の成分比率を求める。混合方法については特別の制限はなく、乾式混合法及び湿式混合法のいずれも採用することができる。ついで、この混合粉末を公知の溶融炉、例えば、アーク溶融炉を用いて仕込み原料が溶解する温度に加熱して溶融させる。例えば、Ａｌ２Ｏ３とＹ２Ｏ３の場合、１，９００〜２，０００℃に加熱して溶解する。
【００３０】
得られた溶融物は、そのままルツボに仕込み一方向凝固させるか、あるいは、一旦凝固させた後に粉砕し、粉砕物をルツボに仕込み、再度加熱・溶融させた後、融液の入ったルツボを溶融炉の加熱ゾーンから引き出し、一方向凝固を行う。融液の一方向凝固は常圧下でも可能であるが、結晶相の欠陥の少ない材料を得るためには、４０００Ｐａ以下の圧力下で行うのが好ましく、０．１３Ｐａ（１０−３Ｔｏｒｒ）以下は更に好ましい。
【００３１】
ルツボの加熱域からの引き出し速度、すなわち、融液の凝固速度は、融液組成及び溶融条件によって、適宜の値に設定することになるが、通常５０ｍｍ／時間以下、好ましくは１〜２０ｍｍ／時間である。
【００３２】
一方向に凝固させる装置としては、垂直方向に設置された円筒状の容器内にルツボが上下方向に移動可能に収納されており、円筒状容器の中央部外側に加熱用の誘導コイルが取り付けられており、容器内空間を減圧にするための真空ポンプが設置されている、それ自体公知の装置を使用することができる。
【００３３】
本発明の光変換用セラミック複合材料の少なくとも１つの相を構成する蛍光体は、金属酸化物あるいは複合酸化物に付活元素を添加して得ることができる。本発明の光変換用セラミック複合体に用いるセラミック複合材料は、少なくとも１つの構成相を蛍光体相にするが、基本的に、本願出願人（発明譲受人）が先に特開平７−１４９５９７号公報、特開平７−１８７８９３号公報、特開平８−８１２５７号公報、特開平８−２５３３８９号公報、特開平８−２５３３９０号公報および特開平９−６７１９４号公報並びにこれらに対応する米国出願（米国特許第５，５６９，５４７号、同第５，４８４，７５２号、同第５，９０２，７６３号）等に開示したセラミック複合材料と同様のものであることができ、これらの出願（特許）に開示した製造方法で製造できるものである。これらの出願あるいは特許の開示内容はここに参照して含めるものである。
【００３４】
得られた凝固体より必要な形状のブロック、板、円板などの形状物を切出し、ある波長の光を、目的とする他の色相の光に変換するセラミックス複合材料基板に利用する。
【実施例】
【００３５】
以下では、具体的例を挙げ、本発明を更に詳しく説明する。
【００３６】
（実施例１）
α−Ａｌ２Ｏ３粉末（純度９９．９９％）０．８１３６モルとＹ２Ｏ３粉末（純度９９．９９９％）０．１７５６モル、ＣｅＯ２粉末（純度９９．９９％）０．０１０９モルを原料として用いた。これらの粉末をエタノール中、ボールミルによって１６時間湿式混合した後、エバポレーターを用いてエタノールを脱媒して原料粉末を得た。原料粉末は、真空炉中で予備溶解し一方向凝固の原料とした。
【００３７】
次に、この原料をそのままモリブデンルツボに仕込み、一方向凝固装置にセットし、１．３３ｘ１０−３Ｐａ（１０−５Ｔｏｒｒ）の圧力下で原料を融解した。次に同一の雰囲気においてルツボを５ｍｍ／時間の速度で下降させ凝固体を得た。得られた凝固体は黄色を呈していた。電子顕微鏡による観察の結果、この凝固体にはコロニーや粒界相がなく、さらに気泡やボイドが存在しない均一な組織を有していることが分かった。インゴット中にはＣｅＡｌ１１Ｏ１８が観測されたが、その存在量は非常に少なかった。
【００３８】
本光変換用セラミックス複合材料の凝固体から、１．５ｍｍ×１．５ｍｍ、厚み０．５ｍｍの小片を切出し光変換用セラミック複合体とし、これを支持台にした。この支持台の側面に電極をエポキシ系の接着剤で固定した。この上に、４１０ｎｍの発光素子をシリコン樹脂系の接着剤で固定し、ワイヤーボンダーを用いて導電性ワイヤーで、支持台の側面に固定した電極と発光素子の表面に形成された電極を接合した。この際に、後から発光素子の上部にのせる光変換用セラミック複合体で導電性ワイヤーは変形するので、導電性ワイヤーにはやや余裕を持たせた。次に、上部用の光変換素子として、本光変換用セラミックス複合材料の凝固体から、１．５ｍｍ×１．５ｍｍ、厚み０．８ｍｍの小片を切り出し光変換用セラミック複合体とした。この小片の中央部分に直径０．６ｍｍ、深さ０．３ｍｍのくぼみを超音波加工機械よってあけ、発光素子を囲むための空間を設けた。これを、すでに作製した支持台の上に、エポキシ系の接着剤で固定し、図１に示すような発光ダイオードを作製した。この発光ダイオードは、発光素子の電極部分を除いて全部を光変換用セラミック複合体で被うタイプで、発光素子の下面で放出された光をも外に取り出すことができ、光が３６０°の方向に放出された。よって、電球のような拡散する光を得ることができた。
【００３９】
また、図３に示すような前面にのみ光を発する白色発光ダイオードに比較し、全周囲の光束の積分値を増加させることができ、明るい発光ダイオードとすることができた。さらに、図１に示す形状では光変換用セラミックス複合体をそのまま発光ダイオードの外周部に利用できるため、非常に簡単に発光ダイオードを作製することができた。また、蛍光体を含む樹脂ペーストを使用しないので作製が極めて簡単で、しかもペーストのような塗布むらとはまったく関係のない方法で発光ダイオードを作製することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の発光ダイオードの一実施形態を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の発光ダイオードの他の実施形態を示す模式的断面図である。
【図３】従来の発光ダイオードの構造を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  発光素子
２  支持台
３  導電性ワイヤー
４  電極
５  光変換用セラミック複合体
６  コーティング層
７  モールド層
【図１】
2006049410.tif 000003
【図２】
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【図３】
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