(57)【要約】  本発明によれば、照明装置は、表面に表面部とキャビティとを有する基板（１０３）を含む。少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）は、キャビティ（１０４）内に実装され、蛍光体粒子を含む単層が前記ＬＥＤを覆う。この蛍光体単層（１０６）は、透過性粘着材料層（１０５）によってＬＥＤに付着される。透過性材料の任意の光学厚層は、蛍光体単層を覆い、前記ＬＥＤを封止し、任意にレンズを形成する。この素子を効率的に製造する方法及び装置が開示される。
2008545269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に表面部とキャビティとを有する基板と、
前記キャビティ内に実装される少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
前記ＬＥＤを覆う蛍光体粒子を含む蛍光体単層であって、前記蛍光体粒子が、放出される光を白色光に変換し、前記蛍光体単層が、粘着材料の単層によって前記ＬＥＤに付着されるところの蛍光体単層と、
を有する照明装置。
【請求項２】
前記蛍光体単層を覆うことをさらに含み、透過性材料の薄膜層が、前記ＬＥＤを封入し、且つ、任意にレンズを形成する、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記基板は、放熱板を含み、前記ＬＥＤは、前記放熱板に熱的に接続される、請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤは、青色ＬＥＤまたは紫外線ＬＥＤである、請求項１に記載の照明装置。
【請求項５】
前記蛍光体単層は、蛍光体粒子の単層である、請求項１に記載の照明装置。
【請求項６】
前記蛍光体は、ＹＡＧ：Ｇｅ蛍光体を含む、請求項１に記載の照明装置。
【請求項７】
導線に接続された１つ又は複数のＬＥＤを含む１つ又は複数のキャビティを有する表面を有する基板を含む加工物を提供する段階と、
前記ＬＥＤの少なくとも１つを覆う粘着材料の被覆を形成する段階と、
前記粘着材料の被覆を、蛍光体材料を含む粒子に曝し、前記少なくとも１つのＬＥＤを覆う粒子の自己限定的被覆を形成する段階と、
前記粘着材料を硬化する段階と、
を含む、少なくとも１つ又は複数の白色光放出ダイオード（ＬＥＤ）を含む照明装置の製造方法。
【請求項８】
前記被覆されたＬＥＤを封入し、任意に前記ＬＥＤに対するレンズを形成するために、前記キャビティに光学材料を付ける段階をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記基板は、放熱板を含み、前記ＬＥＤは、前記放熱板に熱的に接続される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＬＥＤの少なくとも１つは、青色ＬＥＤまたはＵＶＬＥＤである、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記粘着材料の被覆は、粘着材料の単層を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記粒子の被覆は、粒子の単層を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記粘着材料は、加熱することによって硬化される、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＬＥＤを封入するために付けられる前記光学材料は、注射器または射出成形によって付けられる、請求項７に記載の方法。
【請求項１５】
前記加工物を複数の白色ＬＥＤ装置にダイシングする段階をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１６】
粘着材料で被覆する前に前記加工物の一部をマスキングする段階をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１７】
加工物を受容する密閉された粒子被覆チャンバーと、
前記チャンバーに接続される、被覆されるべき蛍光体粒子の収容器と、
ベンチュリノズルを介して前記チャンバーに接続される加圧された気体のソースと、
前記チャンバーに接続される、使用されない粒子を受容して回収するための回収チャンバーと、
を含む、粘着性被覆されたＬＥＤの加工物上に蛍光体粒子を被覆する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、白色発光ダイオード（白色ＬＥＤ）を含む照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
白色ＬＥＤは、広範な直接及び間接照明用途において重要である。白色ＬＥＤは、典型的には、青色または紫外線ＬＥＤを含み、その放出された光は、放出された光を白色光に変換する蛍光体を通過する。このような個々のＬＥＤまたはアレイ状のＬＥＤは、室内及び空間照明、自動車のヘッドライト、信号及び指示器に使用することができる。白色ＬＥＤの放出スペクトル及び色温度は、多くの形態の通常の光より日光に近い。
【０００３】
残念ながら、通常の光源と張り合うほど十分に白色ＬＥＤを効率的に製造することは困難である。非効率的であることの１つの原因は、最適な厚さの蛍光体でＬＥＤを被覆することである。白色光出力を遮蔽または吸収するために十分であるだけでなく、放出された光を変換するために十分な蛍光体が存在すべきである。白色ＬＥＤの構造及び動作に関するさらなる詳細事項は、例えば、参照することによってここに含まれる米国特許第６，５７６，９３０、６，６０８，３３２及び６，６１４，１７９号に見られる。
【０００４】
被覆に対する１つのアプローチは、基板上にＬＥＤを配置し、ＬＥＤ上に透過性の厚い樹脂層を施し、透過性層上に蛍光体粒子を含有する樹脂の薄層を付けるというものである。理想的には、樹脂が乾燥し、ダイオードの周囲にレンズ及び均一な外側の蛍光層を形成する。例えば、米国特許第５，９５９，３１６号を参照して下さい。
【０００５】
しかしながら、このアプローチには、２つの問題がある。第１に、特に樹脂がワイヤーボンディングされたアレイ上に施されて乾燥される場合には、蛍光体被覆の均一性は、透過性層の形状に依存し、同様に制御するのが困難である。第２に、介在する透過層の存在によって、蛍光体からＬＥＤが分離され、効果的な光学領域の望まない拡散が引き起こされる。
【０００６】
これらの問題を克服するための試みにおいて、均一な蛍光体被覆でＬＥＤを電気泳動的に被覆する試みが行われた。米国特許第６，５７６，４８８号を参照して下さい。しかしながら、このアプローチは、導電材料を用いてＬＥＤ構造体のある部分（蛍光体が堆積されるべき）と誘電材料を用いて他の部分とを選択的にマスキングすることを必要とする。複数のマスキングまたは被覆段階は、実質的に製造の時間と費用を増加させる。
【特許文献１】米国特許第６，５７６，９３０号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６０８，３３２号明細書
【特許文献３】米国特許第６，６１４，１７９号明細書
【特許文献４】米国特許第５，９５９，３１６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、改善された白色ＬＥＤ及びＬＥＤアレイ、及び、それらを製造する改善された方法に対する要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、照明装置は、表面に表面部とキャビティとを有する基板を有する。少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）は、キャビティ内に実装され、蛍光体粒子を含む単層は、ＬＥＤを覆う。この蛍光体単層は、透過性接着材料の単層によってＬＥＤに付着される。透過性材料の光学厚層は、ＬＥＤを封入し、任意にレンズを形成する蛍光体単層を覆う。
【０００９】
白色ＬＥＤまたはＬＥＤアレイは、有利には、１つ又は複数のＬＥＤを含む基板を提供し、ＬＥＤ上に粘着材料の薄層を付け、その粘着材上に蛍光体の粒子を含む薄層を付けることによって製造することができる。この粒子は、実質的に均一な自己限定的な厚さの層の粘着材料に付着する。それらは、粘着材料が露出される場所に選択的に付着する。有利には、粘着材料の厚さ及び粒径は、所望の厚さの単層を与えるために選択される。この方法を実施するための有利な装置が記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の利点、性質及び種々の追加の特徴は、添付の図面と関連してここに詳細に記載される例示的な実施形態の考慮に基づいて完全に明らかになるであろう。
図１は、本発明によってパッケージされた典型的な単一のＬＥＤの概略断面図である。図２は、本発明によってパッケージされた典型的なＬＥＤのアレイの概略断面図である。図３は、本発明による白色ＬＥＤまたはＬＥＤアレイを組み立てる段階を示す流れ図である。図４は、蛍光体粒子を用いたＬＥＤの被覆を容易にする被覆装置の配置図である。これらの図が本発明の概念を例示するためのものであることは、理解されるべきである。
【００１１】
図面を参照すると、図１は、ＬＥＤ１０１と蛍光性の変換蛍光体粒子層１０２とを用いて白色光を生成する例示的な白色発光ダイオード（白色ＬＥＤ）パッケージアセンブリ１００の概略断面図である。ＬＥＤダイ１０１は、キャビティ１０４内で熱伝導性基板１０３（好ましくはセラミック）の表面に配置され、有利にはそれにワイヤーボンディングされている。光学接着剤単層１０５は、ＬＥＤ本体１０１の上部に配置され、層１０２を形成する蛍光体粒子１０６は、この本体の上部に付着されている。キャビティ１０４内に被覆されたＬＥＤを封入する任意の封入ドームレンズ１０７も示されている。パッケージアセンブリ１００は、基板１０３と、通常は銀である、基板を覆う高反射性層１０８と、導電性のダイ取付材料１０９とからなる。ＬＥＤ本体１０２は、通常、青色光またはＵＶ光を放出する窒化物ＬＥＤであり、ワイヤーボンド１１０を用いて接続することができる。ＬＥＤ本体１０１は、ＬＥＤの上部表面にＰとＮの両方の端子を有することができ、この場合、２つのワイヤーボンド１１０が上部に取り付けられる。または、それは、取り付けに際してソルダーバンピングを用いて下部表面に両方の端子を有することができる。
【００１２】
このアセンブリ１００を組み立てる際に、ＬＥＤ本体１０１は、有利には第１の透過性粘着材料１０５で覆われる。透過性材料１０５は、蛍光体粒子１０６を含む単一層１０２で覆うことができる。堆積後、この粒子１０６は、光学粘着材料１０５の上部に稠密充填構造層１０２を形成することができる。次いで、セラミックキャビティ１０４は、全反射（ＴＩＲ）を最小化するために有利にはドームまたはレンズを形成する第２の透過性材料１０７で被覆することができる。
【００１３】
図２は、いくつかのＬＥＤ２０１が、上述のキャビティ１０４と同様のセラミックキャビティ２０２内に配置される複数のＬＥＤアレイアセンブリ２００を示す。有利には、複数のＬＥＤ２０１は、導電性エポキシ樹脂２０４によって高導電性基板２０３の上部に取り付けることができる。透過性の粘着単層２０５は、複数のＬＥＤ本体２０１の上部に配置され、蛍光体粒子２０７の層２０６は、本体２０１の側部を覆って付着されている。製造中に、全てのＬＥＤ２０１は、第１の透過性粘着材料２０５で同時に被覆することができる。この蛍光体層の粒子２０７は、稠密充填された密度の高いフィルム層２０６を形成する粘着層２０５に取り付けることができる。次いで、ワイヤーボンドされたＬＥＤ２０１を含むアセンブリ２００は、ドームまたはレンズを任意に形成することができる第２の透過性材料２０９で覆うことによって任意に被覆することができる。このレンズは、ＴＩＲを最小化する。
【００１４】
基板２０３は、金属、セラミック、多層プリント配線板、ＬＴＣＣ、ＨＴＣＣまたは他の適切な熱伝導体でありえる。有利には、この基板は、放熱板を含む。それは、絶縁体または導電体でありえる。基板２０３は、有利には、銅、タングステンまたはモリブデンなどの高い熱伝導度の金属、及び／又は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの高い熱伝導度のセラミックを含む。好ましい実施形態では、それは、ニッケルめっきされた銅−モリブデン−銅被覆でありえる。モリブデン銅などの金属粉末混合物は、ＬＥＤダイの熱膨張係数を適合させるために使用することができる。
【００１５】
パネル形態で被覆または封入することが有利である。パネルは、それぞれが１つ又は複数のＬＥＤアセンブリを有する複数のキャビティ２０２を含むだろう。このパネルは、続いて個々の要素２００にダイシングされる。一例として、パネルは、２４の要素（１５．２４ｃｍ２）まで含むことができ、１個の要素（１．２５ｃｍ２）は、７個のキャビティを含むことができ、１つのキャビティは、１２個のＬＥＤ（３００ミクロン）まで保持することができる。
【００１６】
反射表面層２１０は、銀などの金属の被覆でありえ、基板２０３を覆う厚膜層または薄膜層である。ＬＥＤダイ２０１は、導電性エポキシ樹脂２０４、非導電性エポキシ樹脂または半田によってこのパッケージに取り付けることができる。
【００１７】
動作中にＬＥＤによって発生する熱の多くは、ダイオードから基板を通して伝達することができる。従って、ＬＥＤと高い熱伝導度を有する基板との間の接続が望まれる。ＬＥＤの中には、上部表面上に両方の電極（陽極Ｐ及び陰極Ｎ）を有して組み立てられるものがある。このような場合、電気接続は、ワイヤーボンド２１１を用いてＬＥＤ２０１から基板の接触部まで形成することができる。このワイヤーボンド２１１は、ボール−ウェッジ及びウェッジ−ウェッジ結合された金またはアルミニウムワイヤーでありえる。ワイヤー２１１は、様々な厚さを有することができる。他の組み立ては、ＬＥＤ２０１の上部表面に１つの電極と、下部に第２の電極を有する。この場合、ＬＥＤ２０１と基板２０３との接続は、第１に、基板にＬＥＤダイを機械的に取り付けること、第２に、ダイから基板２０３への熱通路を提供すること、第３に、ＬＥＤ電極の１つに対する電気接続としてという、３つの価値がある。
【００１８】
透過性の粘着材料２０５は、有利には、ＬＥＤ半導体材料（３．０−２．８）と蛍光体材料粒子２０７（１．７７）との間の屈折率（ＩＲ）を有する樹脂である。この材料の厚さは、“ｂ段階”または部分的に硬化した樹脂に依存する。粘着性は、粒子２０７を付着させるために必要とされる。この材料２０５は、フォトンがＬＥＤ接合部から出て周波数変換蛍光体２０７と結合する際に、緩衝層としても機能する。この変換蛍光体は、ＹＡＧ：Ｇｅの粒子でありえる。この構造体は、ＬＥＤ２０１からのフォトンの抽出を最小化し、均一な色光分布を生成する。
【００１９】
好ましい透過性の粘着材料は、限定されないが、部分的に硬化されたシリコーンを含む。このシリコーンは、微小なアミノエマルジョン、エラストマー、樹脂及びカチオンを含むことができる。他の有用なポリマー樹脂は、ブチラール、セルロース誘導体、シリコンポリマー、アクリル化合物、高分子量ポリエーテル、アクリルポリマー、コポリマー、及び、マルチポリマーを含む。上述の材料の屈折率は、光学マッチング用に調整される。
【００２０】
実施形態１００、２００は、ＬＥＤ本体の側部と上部とに堆積された周波数変換粒子を描写する。この粒子は、有利には、好ましくはＤ：５０の粒度分布である５から１９マイクロメートルのサイズの単結晶である。周波数変換に適したこのような蛍光体の材料の例は、限定されないが、Ｙ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、ＧｄまたはＳｍと、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎから選択される１つの元素とを含むことができる、セリウムで活性化されたガーネット蛍光体材料を含む。ノンガーネット材料の例には、ＥｕがドーピングされたＳｒ２ＳｉＯ４が含まれる。波長変換器として使用できる近紫外光（３６０−４１０）及び青色光（４１０ｎｍ超）に対する有機半導体蛍光体もある。これらの新規な有機材料は、ここで開示される技術を用いて粒子になるように粉々にし、堆積することができる。
【００２１】
アセンブリ１００、２００の任意の透過性の封止材料は、２つの目的に適合する。この材料は、被覆されたＬＥＤを含むキャビティを被覆または封入することができ、それは、ＴＩＲを最小化するレンズを形成することができる。第２の材料の屈折率は、好ましくは、蛍光体材料粒子（１．７７）と空気（１．０）との間である。レンズのドーム形状は、この材料のチキソトロープ性のためである。この材料は、通常、自動化装置上のマニホールドシリンジを用いて付けることができる。それは、スチール製鋳型によるものと同様に鋳造された注射器である。有用な材料には、ブチラール、セルロース誘導体ポリマー、シリコンポリマー、アクリルポリマー、高分子量ポリエーテル、及び、アクリルポリマー、コポリマー、及び、マルチポリマーが含まれる。これらの材料は、光学的に適合した屈折率と適切な粘度を有するように調整することができる。
【００２２】
好ましくは、照明装置は、少なくとも１つのＬＥＤと、少なくとも１つの透過性の粘着材料の単層と、周波数変換有機粒子を含む少なくとも１つの単層とからなる。ここで、“単層（モノレイヤー）”という用語は、厚さ２５ミクロンの未満の薄膜または薄い被覆を意味するために用いられる。付加することができる他の層には、その周囲物に一致する又はその周囲物をモールドするアモルファスフィルム（明確な結晶構造がない）が含まれる。ＬＥＤ結晶の表面は、単層の堆積によって修正されることができ、それは、粒子に対するＬＥＤ表面の反応性を変えるかもしれない。界面活性剤を使用することができる。界面活性剤（または表面活性剤）は、水を好む親水性成分（通常、イオン性または非イオン性）と、油を好む疎水性成分（通常、炭化水素鎖）という、２つの部分からなる特別な有機分子である。この結果として形成される界面層は、通常単層であり、その粒子がＬＥＤに付着するのを可能にする。これらの単層は、接着過程において重要な役割を果たすことができる。
【００２３】
周波数変換粒子の単層は、粒子の層またはこれらの粒子を含む有機薄膜でありえる。粒子層を共に保持する付着機構は、粒子−粒子結合の多くの機構を必要とするものである。それらの中には、メカニカルインターロッキング、分子力、ファンデルワールス付着力、毛管力、静電気力、磁力、及び、自由化学力（free chemical force）がある。大抵の場合、粒子−粒子結合の強度は、粒子間の接触圧力及び接触の表面積に依存する。キーとなるのは、粘着フィルム上に粒子を含む埃またはミストを生成することである。
【００２４】
構成要素の粒径分布、形状及び組成などの粉末品質の制御は、粒子の単層の発達に主に影響する。粉末の充填密度を増加することは、通常、小さな粒径を有する大きな粒子間の隙間を満たすことによって達成される。粘着単層に付着された粒子の充填密度を高めるために、粉末の好ましい粒径分布は、５０ミクロンの開口を有するコールターカウンターによって測定したところ、以下の通りである。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
図３は、白色ＬＥＤ照明装置を組み立てる有利な方法に含まれる段階を示す流れ図である。第１段階は、ブロックＡに示されるが、１つ又は複数のＬＥＤを含む加工物（ワークピース）を提供することである。単一のＬＥＤは、有利には、図１に示されるように基板上のキャビティに実装され、電気接続される。ＬＥＤのアレイは、有利には、図２に示されるようにパネル上のキャビティに実装され、接続される。
【００２７】
次の段階は、用途に応じて任意であるが、蛍光体粒子で被覆される必要がない加工物の領域を覆うように加工物をマスクすることである。このマスクは、例えばステンレス、ベリリウム銅などの再利用可能な機械的マスク、または、プラスチックまたは紙などの再利用不可能なマスクでありえる。第１の光学材料が、注射器（シリンジ）またはピペットを用いて自動化されたディスペンシング装置などによって選択的に堆積される場合、このマスクは、必要ないだろう。例えば、第１の透過性材料の領域が、被覆された領域をＵＶ硬化ランプに選択的に曝すことによって選択的に形成された粘着材である場合、このマスクは必要ないだろう。
【００２８】
第３の段階は、ブロックＣに示されるが、ＬＥＤ上に粘着材料の透過性の層を被覆することである。厚さ５から２５ミクロンの単層を形成するために、高回転数の半導体スピン装置を用いてこの材料をスピンコートまたはスピン除去することが好ましい。ＬＥＤが実装されたパネルウェハは、過剰な粘着材料の除去を最小化するために垂直位置に配置することができる。
【００２９】
次の段階（ブロックＤ）は、第１の透過性粘着材料上に蛍光性の蛍光体粒子を被覆することである。単層は、加工物ウェハ上に高速度で粒子を噴霧することによって堆積することができる。この粘着材料の表面は、深さ方向にほんの１個ないし数個の粒子を付着し、粘着性ではない単層を形成する。結果として、この粒子被覆は、自己限定的である。この粒子は、複数の外形部（multiple contours）に加えてＬＥＤ本体の壁部を含むあらゆる方向に被覆するだろう。
【００３０】
次の段階（ブロックＥ）は、高分子材料を架橋するために粘着材料を硬化することである。硬化は、例えば、ＵＶ硬化またはマイクロ波硬化を用いて、または他の硬化方法を用いた熱硬化によって行うことができる。
【００３１】
第５の段階（ブロックＦ）は、任意であるが、キャビティ内の被覆されたＬＥＤを覆う封止材料の第２の透過性層を堆積することである。上述のような第２の封止は、保護シールを形成し、任意にレンズを形成する。
【００３２】
ブロックＧに示される次の段階は、加工物を複数の白色ＬＥＤまたは白色ＬＥＤアレイに任意にダイシングすることである。被覆されて封止されたＬＥＤのパネルは、ダイシングソーまたはウォータージェットを用いて個々のピースにダイシングすることができる。
【００３３】
図４は、蛍光体粒子６２０を有する白色ＬＥＤ加工物６１８を被覆することを容易にするための被覆装置６００を示す。本質的に、この装置は、被覆されるべき加工物６１８を受容するための密閉された粒子被覆チャンバー６０４を含む。チャンバー６０４は、被覆されるべき粒子の収容器６０８と、ベンチュリノズル６１３を通して加圧ガス６０５のソースと、回収チャンバー６１１に接続される。それは、被覆されたウェハ６１８を取り出し、使用されていない粒子を回収チャンバー６１１に移動するための閉じられた開口部を有する。送風機または高圧空気圧縮器などの外部ソースからのエアフロー６０５は、装置６００に挿入される。この空気圧は、取り入れホースまたはチューブ上で約１００ＰＳＩでありえる。この空気は、ベンチュリ効果及び圧力の差異によって、粒子を収容器６０８から空気流に向けるノズル６１３に圧縮する。エアフローの力は、有利には蛍光体粉末の如何なる凝集物も破壊するのに十分大きく、従って、高速で粒子を流体化し、それらを分散させる。１０から１５フィート／秒のエア速度は、この目的において十分である。粒子の機械的な分散は、蛍光体粒子における化学分散剤に対する要求を排除する。これらの添加物の導入が望まない色の微妙な差異（ニュアンス）を引き起こすことがあるので、これは、特に有利である。
【００３４】
この粒子が流動化すると、この被覆処理は、被覆チャンバー６０４内で開始し、ウェハ６１８の上部にランダムに粒子６２０を堆積する。入ってくるパネル供給物は、ウェハ６１７を被覆チャンバー６０４内に移動する。ウェハ６１８は、被覆されるべき位置に示される。過剰の粒子６２０は、ウェハに堆積されないものであるが、チャンバー６１９の底部に移動し、バックフィードチューブ６０７を介してこのシステムにフロー６０４によって再循環することができる。後方気圧６０９は、真空源６０１によって生成することができる。真空源６０１によって引き起こされる吸引力によって形成されるフロー６０９は、粉末フィルタ６１０を通って流れる。フィルタ６１０は、紙、または、好ましくは焼結金属粉末でありえ、入ってくる空気流６０３から橋掛けされるパージバルブ６０２によってパージされる。次いで、この回収された粒子は、サイクロンチャンバー６１１の底部及びスクリューフィード６１４に重力で落下することができる。スクリューフィード６１４は、ステッピングモータ６１２によって制御することができる。次いで、スクリューフィードは、ベンチュリ効果によって蛍光体粒子をノズル６１３に戻すことができ、このサイクルが再び繰り返される。
【００３５】
ここで、本発明は、以下の限定されない材料の組み合わせの例によって、より理解することができる。
【００３６】
（実施例１）
基板材料：銅モリブデン銅（Sumitomo Inc．）、
ＬＥＤ：UltraBrightTM InGaN LED（Cree Inc．）、
第１の光学材料：NYOGEL OKT-0451 2 part silicone heat curable（NYE optical）、
周波数変換材料：YAG：Ce Phosphor（Phosphor Technologies UK）、
第２の光学材料：LED Encapsulant 9616（Dymax Corp）。
【００３７】
（実施例２）
基板材料：銅タングステン（Marketech Int. INC）、
ＬＥＤ：InGaN/GaN Blue LED’s 3.3（Epistar Corporation）、
第１光学材料：Sylguard-2 part silicone heat curable（Dow Corning INC）、
周波数変換材料：YAG：Gd Phosphor（Phosphor Tech. USA）、
第２光学材料：LS-6257 Encapsulant（Light Span Corp）。
【００３８】
独創的な照明装置及び方法の利点は、多数ある。蛍光体材料の単層に加えてＬＥＤのアレイは、均一な白色光分布を有する光源を生成するために使用することができ、それによって“後光効果”を最小化する。理論によって制約されることは望まないが、蛍光体からの黄色／琥珀色が２πを超える立体角で放射する一方で、青色ＬＥＤからの光が指向性であるので、“後光効果”またはブリードスルー効果が生じる。従って、側方から従来技術のＬＥＤを見る観察者は、白ではなくマルチカラーと思われる色を見ることができる。独創的な技術による蛍光体材料の単一層は、複数の青色ＬＥＤを被覆することができ、全ての方向に分布した均一な白色光を生成することができる。
【００３９】
波長の光子放出再結合は、通常３６０ｎｍから５３０ｎｍであるが、ホストと活性剤との間の相互作用によって達成することができる。この再結合は、蛍光体ドーパントイオンの励起した外郭の存在に起因することがある。フォトンが蛍光体材料を横切るので、蛍光体粒子単結晶構造の放出バンドがより長い波長までシフトする。本発明は、フォトンが波長変換材料を通過しなければならない回数を最小化することによって、蛍光体白色光に加えて効率的な青色ＬＥＤを生成する。
【００４０】
青色ＬＥＤアプローチは、たった１つの波長変換蛍光体に限定されない。それは、高品質の白色光を生成するための２つ又は３つの構成要素の蛍光体を用いて使用することができる。このオプションは、同時に異なる色を生成するためにいくつかの蛍光体を励起するための紫外（ＵＶ）ＬＥＤを使用してもよい。複数の蛍光体は、光の演色評価数（ＣＲＩ）を増加するために好ましい。このような技術を用いて、蛍光体ランプと同様に高い演色評価数が実現することができる。本発明は、高速度で機械的に蛍光体を混合することによって複数の蛍光体の均一な混合物を生成することができる。
【００４１】
散乱損失は、電磁波が伝播するので、粒子または分子と遭遇することに起因することができる。正味の影響は、入射波が様々な方向で部分的に再放射され、従って伝播の本来の方向で強度を損失するということである。散乱損失を最小化するために、粒子の薄膜層の形態の蛍光体材料の単一層が好ましい。前述の方法と反対に、蛍光体粒子は、結合剤またはエポキシ樹脂内で混合されない。どんなにこの層が堆積されようとも、結合剤の複数の粒子は、散乱損失の増加に影響するだろう。出願人は、粒子の自己限定的な単一層が光学的な誘電膜に取り付けられる方法を開示する。
【００４２】
光学的に適合された誘電材料は、全反射（ＴＩＲ）の低下において重要である。スネルの法則は、材料の屈折率（ｎ）に対する入射角と屈折角θに関し、臨界角は、ｓｉｎθｃ＝ｎ２／ｎ１で与えられ、ここで、ｎ１は、ＬＥＤの屈折率であり、ｎ２は、被覆の屈折率である。ＴＩＲを最小化するために、好ましい実施形態は、半導体材料から最大の光線抽出を可能にする屈折率を有する材料でＬＥＤダイオード本体を被覆するだろう。同時に、この誘電被覆は、蛍光体材料の粒子を、その本体の周囲に均一でコンフォーマルな層を生成するその表面に取り付けることを可能にする。
【００４３】
前述の被覆を形成するために、被覆装置及び製造方法は、開発されなければならない。この被覆方法は、均一な粒子被覆の前に堆積される、光学的に適合した粘着材料の薄膜層を含む。全処理は、キャビティ内の熱パッケージに既に実装されてワイヤーボンディングされたＬＥＤダイオードを用いて起こる。
【００４４】
上記の実施形態が、本発明の原理の適用を現すことができる、単に多くの可能な特定の実施形態のいくつかの例示であることは理解されるべきである。多くの且つ変形された他の配置が、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく当業者によって容易に考え出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明によってパッケージされた典型的な単一のＬＥＤの概略断面図である。
【図２】本発明によってパッケージされた典型的なＬＥＤのアレイの概略断面図である。
【図３Ａ】本発明による白色ＬＥＤまたはＬＥＤアレイを組み立てる段階を示す流れ図である。
【図３Ｂ】本発明による白色ＬＥＤまたはＬＥＤアレイを組み立てる段階を示す流れ図である。
【図４】図４は、蛍光体粒子を用いたＬＥＤの被覆を容易にする被覆装置の配置図である。
【符号の説明】
【００４６】
１００  パッケージアセンブリ
１０１  ＬＥＤ
１０２  変換蛍光体粒子層
１０３  熱伝導性基板
１０４  キャビティ
１０５  光学接着剤単層
１０６  蛍光体粒子
１０７  レンズ
１０８  高反射性層
１０９  ダイ取付材料
１１０  ワイヤーボンド
【図１】
2008545269.tif 000004
【図２】
2008545269.tif 000005
【図３Ａ】
2008545269.tif 000006
【図３Ｂ】
2008545269.tif 000007
【図４】
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【国際調査報告】
2008545269.tif 000009