(57)【要約】【課題】  静電耐圧用の定電圧ダイオード素子を有して構成される高出力のＬＥＤ発光装置において、発光色や発光輝度にバラツキやムラを生じさせることのないＬＥＤ発光装置を提供することである。【解決手段】  基板１２と、該基板１２上に実装される発光素子１５と、該発光素子１５に近接して実装される定電圧ダイオード素子１６と、前記発光素子１５及び定電圧ダイオード素子１６を封止するとともに、前記発光素子１５から発せられる光を励起する光励起剤が含有された透光性の封止体１７とを備えて構成されるＬＥＤ発光装置１１において、前記定電圧ダイオード素子１６が透明性を有して形成されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に実装される発光素子と、該発光素子に近接して実装される定電圧ダイオード素子と、前記発光素子及び定電圧ダイオード素子を封止するとともに、前記発光素子から発せられる光を励起する光励起剤が含有された透光性の封止体とを備えて構成されるＬＥＤ発光装置において、
前記定電圧ダイオード素子が透明性を有して形成されていることを特徴とするＬＥＤ発光装置。
【請求項２】
前記定電圧ダイオード素子は、サブストレートと、このサブストレート上に拡散成長されるｎ型半導体及びｐ型半導体からなる拡散層とによって構成され、前記サブストレート及び拡散層の少なくともいずれかが透明性を有する請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３】
前記発光素子は、サファイアガラス上にｎ型半導体とｐ型半導体を拡散成長させた青色発光素子である請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４】
前記封止体は、前記青色発光素子から発せられる波長の光を白色光に変換する光励起剤を含有している請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電耐圧性を有した高出力のＬＥＤ発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ発光装置は、電極パターンが形成された基板上に発光素子をダイボンドあるいはワイヤボンドによって実装した後、透光性を有した樹脂体によって封止して構成されている（特許文献１）。
【０００３】
図６はＬＥＤ発光装置のうち、照明用に使用される高出力タイプのＬＥＤ発光装置１の構造を示したものである。このＬＥＤ発光装置１は、カソード及びアノードによる二極の電極３，４が形成された長方形状の基板２と、この基板２上に実装される発光素子５と、この発光素子５に近接して実装される定電圧ダイオード素子６と、前記発光素子５及び定電圧ダイオード素子６を封止する透光性樹脂からなる封止体７とを備えて構成されている。
【０００４】
前記定電圧ダイオード素子６は、発光素子５を静電気によるサージから保護するために設けられるもので、高電流が流れる照明用途の発光素子５を安定して駆動させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１１０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記ＬＥＤ発光装置１は、図７（ａ）に示すように、定電圧ダイオード素子６が発光素子５に近接して配置されているため、発光素子５から発せられる光の一部が定電圧ダイオード素子６によって遮られたり、反射したりすることによって、発光にバラツキやムラが生じる場合がある。図７（ｂ）は前記ＬＥＤ発光装置１の発光の指向性を示したものである。このＬＥＤ発光装置１全体の輝度は、発光素子５の中心をピークとしてなだらかに減少していくが、電極３が位置しているカソード側に比べて電極４が位置しているアノード側の方が定電圧ダイオード素子６の存在によって減少率が大きくなっている。
【０００７】
また、前記発光素子５を封止する封止体７に蛍光剤を分散させることによって、発光素子５から発せられる光を白色あるいは中間色に変換して発光させるようなＬＥＤ発光装置の場合は、封止体７内に配置されている定電圧ダイオード素子６の影響によって、発光色や発光輝度にバラツキやムラが生じる場合がある。
【０００８】
前記定電圧ダイオード素子６は、素子自体が有色のシリコン樹脂で形成されているため、発光素子５から発せられる光を吸収あるいは反射してしまうことから、この定電圧ダイオード素子６が配置された部分が局所的に暗くなったり、影になったりする場合がある。
【０００９】
従来、このような問題を改善するために、定電圧ダイオード素子を発光素子が封止される封止体から離間した基板の表面や基板の裏面側に実装していた。しかしながら、前記定電圧ダイオード素子を発光素子から離間すると静電気のサージ吸収効果が十分得られなくなる。また、発光素子と定電圧ダイオード素子とを離間させるため基板サイズが大きくなったり、配線パターンの引き回しが長くなったりするといった問題があり、小型化が制限されていた。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、静電耐圧用の定電圧ダイオード素子を有して構成される高出力のＬＥＤ発光装置において、発光色や発光輝度にバラツキやムラを生じさせることのないＬＥＤ発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のＬＥＤ発光装置は、基板と、該基板上に実装される発光素子と、該発光素子に近接して実装される定電圧ダイオード素子と、前記発光素子及び定電圧ダイオード素子を封止するとともに、前記発光素子から発せられる光を励起する光励起剤が含有された透光性の封止体とを備えて構成されるＬＥＤ発光装置において、前記定電圧ダイオード素子が透明性を有して形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るＬＥＤ発光装置によれば、発光素子に近接して実装される定電圧ダイオード素子が透明性を有しているので、発光素子から発せられた光が定電圧ダイオード素子によって遮られたり、反射したりすることがない。このため、十分な静電耐圧性を備えながら、均一且つ高出力で駆動させることのできるＬＥＤ発光装置の提供が可能となった。
【００１３】
また、封止体内に光励起剤を分散させることによって、発光色を変換させるような構造のＬＥＤ発光装置にあっては、前記定電圧ダイオード素子が透明性を有しているので、封止体内における光励起作用に偏りが生じなくなり、バラツキやムラの生じない白色発光あるいは中間色発光を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るＬＥＤ発光装置の斜視図である。
【図２】上記ＬＥＤ発光装置の断面図である。
【図３】発光素子の構造を示す断面図である。
【図４】上記ＬＥＤ発光装置の回路図である。
【図５】上記ＬＥＤ発光装置の平面図（ａ）及び発光特性図（ｂ）である。
【図６】従来のＬＥＤ発光装置の斜視図である。
【図７】上記従来のＬＥＤ発光装置の平面図（ａ）及び発光特性図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づいて本発明に係るＬＥＤ発光装置の実施形態を詳細に説明する。図１及び図２に示すように、本発明のＬＥＤ発光装置１１は、一対の電極（カソード電極１３とアノード電極１４）がパターン形成された長方形状の基板１２と、この基板１２上に実装される発光素子１５と、この発光素子１５に近接して実装される定電圧ダイオード素子１６と、前記発光素子１５及び定電圧ダイオード素子１６を封止する透光性を有する透明樹脂又は半透明樹脂による封止体１７とを備えて構成されている。
【００１６】
前記基板１２は、一般的なエポキシ樹脂やＢＴレジン等の絶縁材料で長方形状に形成され、中央部に発光素子１５及び定電圧ダイオード素子１６を実装するための実装領域が設けられ、この実装領域を挟んで対向する方向にカソード電極１３とアノード電極１４が形成される。
【００１７】
前記発光素子１５は、一般照明用として白色系の発光色を出すために、窒化ガリウム系化合物半導体からなる高出力タイプの青色発光素子（青色ＬＥＤ）が用いられる。この青色ＬＥＤは、図３に示すように、サファイアガラスからなるサブストレート２１と、このサブストレート２１の上にｎ型半導体２２、ｐ型半導体２３を拡散成長させた拡散層２７とからなっている。前記ｎ型半導体２２及びｐ型半導体２３はそれぞれｎ型電極２４，ｐ型電極２５を備えており、前記基板１２に設けられたカソード電極１３及びアノード電極１４にボンディングワイヤによって接続され、一定の電流を流すことで発光層２６から青色光が発せられる。
【００１８】
前記定電圧ダイオード素子１６は、ツェナーダイオードともよばれ、前記発光素子１５を静電気によるサージから保護するために設けられるものであり、図４に示すように、発光素子１５とが逆方向となるように並列に接続される。この定電圧ダイオード素子１６を付加することにより、発光素子１５に逆方向極性の静電気電圧が加わった場合であっても、０．６Ｖ以上の静電気は定電圧ダイオード素子１６側に流れて消耗してしまうため、発光素子１５が保護される。
【００１９】
定電圧ダイオード素子１６は、図２に示したように、通常の整流用のダイオード素子と同様にサブストレート３１の上にｎ型半導体とｐ型半導体を拡散成長させた拡散層３２を有した構造となっている。本発明の特徴的な点は、前記定電圧ダイオード素子１６が透明性を有するように、サブストレート３１又は拡散層３２が透明部材あるいは透明酸化物で構成されているところにある。
【００２０】
前記封止体１７は、前記基板１２上に配置させた金型内に透光性を有する透明又は半透明の樹脂材を充填することによって、発光素子１５及び定電圧ダイオード素子１６を被覆保護している。本実施形態における封止体１７は、エポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂基材に、光励起剤の一つである蛍光粒子の原料となるイットリウム・アルミニウム・ガーネット（以下、略してＹＡＧという）や、色素粒子の原料となる染料がそれぞれ適量混入され、これらが均一に分散されている。
【００２１】
従って、ＬＥＤ発光装置１１のカソード電極１３とアノード電極１４との間に電流が流れると、図３に示したように、ｎ型半導体２２とｐ型半導体２３との境界面（発光層）２６が青色発光し、この青色発光が上方、側方及び下方へ向かう。特に上方へ発せられた青色光は、封止体１７の中に分散されている蛍光粒子を励起することで、波長変換された広波長の白色系の光が封止体１７の中を四方八方に拡散する。
【００２２】
本発明のＬＥＤ発光装置１１によれば、図５（ａ）に示すように、同じ封止体１７内に定電圧ダイオード素子１６が発光素子１５に近接して配置されているが、前記定電圧ダイオード素子１６が透光性を有しているため、発光素子１５から発せられる光のほとんどを透過させることができる。このため、図５（ｂ）に示すように、発光素子１５の中心部をピークとした輝度が電極１３が位置しているカソード側と電極１４が位置しているアノード側とでの輝度の減衰量が略均一となる。また、封止体１７内に分散されている蛍光剤が略均等に励起されるため、定電圧ダイオード素子１６が実装されている周辺部を含む全体が同じ発光色や発光輝度となる。さらに、前記定電圧ダイオード素子１６が透光性を有しているため、発光素子１５の影になる部分が大幅に減少し、局所的な発光色や発光輝度のムラを抑えることができる。
【００２３】
以上説明したように、本発明のＬＥＤ発光装置１１によれば、定電圧ダイオード素子１６が発光素子１５に近接して実装されているため、静電気によるサージの侵入を効果的に防止することができるとともに、発光色や発光輝度を均一にすることが可能となった。このため、室内用の一般照明をはじめとして、車載用のヘッドランプのような高出力且つ高信頼性が要求されるような照明装置や照明ユニットに最適である。
【００２４】
なお、上記実施形態は、マザーボードに直接表面実装されるチップ型のＬＥＤ発光装置について説明したものであるが、リードフレーム型のものにも適用することができる。即ち、発光素子や透光性を有する定電圧ダイオード素子が載置される台座の上に窒化ガリウム系化合物半導体からなる青色の発光素子チップを固着した後、砲弾形の封止体の中に蛍光粒子や色素粒子等の光励起剤を適量分散させることで白色系の発光を得ることができる。
【符号の説明】
【００２５】
１  ＬＥＤ発光装置
２  基板
３、４  電極
５  発光素子
６  定電圧ダイオード素子
７  封止体
１１  ＬＥＤ発光装置
１２  基板
１３、１４  電極
１５  発光素子
１６  定電圧ダイオード素子
１７  封止体
２１  サブストレート
２２  ｎ型半導体
２３  ｐ型半導体
２４  ｎ型電極
２５  ｐ型電極
２６  発光層
２７  拡散層
３１  サブストレート
３２  拡散層
【図１】
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【図２】
2011082283.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011082283.tif 000008
【図７】
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