(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブマウント上に配設された発光ダイオードを有する発光デバイスであり、該発光デバイスは横方向周面及び上面を有すると共に、光学的なコーティング層を有し、該コーティング層が、
−  前記周面の少なくとも一部を覆い、
−  前記サブマウントから前記上面まで延在し、
−  前記上面を実質的に覆わない、
発光デバイスであって、前記横方向周面の少なくとも一部が、親水性及び疎水性のうちの一方となるよう前処理されており、前記コーティング層の少なくとも一部を形成するために使用されているコーティング組成物が、親水性及び疎水性のうちの一方である、
発光デバイス。
【請求項２】
前記発光ダイオード上に配設されると共に、蛍光体、透光体及び反射体並びにこれらの組み合わせからなる群から選択された光学部品を更に有する請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記反射体が、光が前記横方向周面の少なくとも一部を介して逃れるように配置される請求項２に記載の発光デバイス。
【請求項４】
当該発光デバイス上に配設された光学部品を更に有する請求項１ないし３の何れか一項に記載の発光デバイス。
【請求項５】
前記コーティング層が固体である請求項１ないし４の何れか一項に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記横方向周面の前記少なくとも一部が、２以上のコーティング層によりコーティングされる請求項１ないし５の何れか一項に記載の発光デバイス。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一項に記載の発光デバイスのアレイ。
【請求項８】
請求項７に記載の発光デバイスのアレイにおいて、これら発光デバイスが前記コーティング層を共有するように配置された発光デバイスのアレイ。
【請求項９】
発光ダイオードを有する発光デバイスの横方向周面の一部にコーティング層を被着する方法であって、該方法が、
前記周面の少なくとも一部に光学的なコーティング層を配設するステップであって、前記コーティング層がサブマウントから上面まで延在するが、前記上面は実質的に覆わないようなステップと、
前記横方向周面の少なくとも一部を、親水性及び疎水性のうちの一方となるよう前処理し、前記コーティング層の少なくとも一部を形成するために親水性コーティング組成物及び疎水性コーティング組成物のうちの一方を使用するステップと、
を有する方法。
【請求項１０】
前記サブマウントに第１の液体コーティング組成物を塗布するステップと、
前記第１のコーティング組成物が前記発光デバイスの第１の横方向周面の少なくとも一部を覆うステップと、
前記第１のコーティング組成物を固化して、前記第１の横方向周面の前記少なくとも一部上に第１の固体コーティング層を得るステップと、
を有する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記コーティング組成物が毛管力により第１の横方向周面の少なくとも一部を覆う請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記コーティング組成物が針による投与方法、ノズルによる投与方法、印刷による方法及び噴霧による方法からなる群から選択された方法により供給される請求項９ないし１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記液体コーティング組成物が、固化すると、反射性の、拡散性の、スペクトル的にフィルタする、蛍光性の及び光を阻止するコーティング層、並びにこれら層の組み合わせからなる群から選択された固体コーティング層を形成する請求項１０ないし１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記コーティング組成物が、ゾル・ゲル由来物質又はシリコーン樹脂を有する請求項１０ないし１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記サブマウントに少なくとも第２の液体コーティング組成物を塗布するステップと、
前記第２のコーティング組成物が前記発光デバイスの第２の横方向周面の少なくとも一部を覆うステップと、
前記第２のコーティング組成物を固化して、前記第２の横方向周面の前記少なくとも一部上に第２の固体コーティング層を得るステップと、
を有する請求項１０ないし１４の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サブマウント（下側取付体）上に配置された発光ダイオードを有する発光デバイスであって、横方向周面と、上面と、光学的に活性なコーティング層とを有するような発光デバイスに関する。発光デバイスに斯かるコーティング層を被着する方法も開示される。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む高出力発光デバイスが、今日、益々多くの照明用途に使用されている。通常、高出力ＬＥＤを作製するための２つの物質系が使用されている。
【０００３】
ＩｎＧａＮは、効率的な青色ＬＥＤを製造するために使用される。
【０００４】
ＡｌＩｎＧａＰは、効率的な赤色及び琥珀色ＬＥＤを製造するために使用される。
【０００５】
両物質系は、これら物質の組成が、放出波長を青から緑に及び赤から緑にずらすために変更される場合に重大な効率の損失を被る。
【０００６】
光の経路に、蛍光及び／又は発光物質等の波長変換物質を適用することにより、放出される波長を、多数の固有の波長に適合させることができる。波長変換物質は典型的に当該発光ダイオードにより放出される光の少なくとも一部を吸収する一方、より高い波長を持つ光を放出する（赤方偏移）ので、青色及び／又は紫外線発光ダイオードが、斯様な発光ダイオード（又は波長が変換される発光ダイオード）における光源として特に適している。
【０００７】
ＩｎＧａＮ系は、例えば燐光物質等の斯様な波長変換物質又は光学部品と組み合わされて、高エネルギで短波長の青色光の一部を低エネルギの一層長い波長に変換することができる。この様にして、青色ＬＥＤを該ＬＥＤ上の適切な蛍光体と組み合わせることにより、白色ＬＥＤを製造することができるか（典型的には、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を用いて）、又は青色ＬＥＤを適切な蛍光物質を用いて緑色、黄色、琥珀色又は赤色ＬＥＤに変換することができる。この色変換には効率の損失（主に、ストークスシフト損失）が伴うが、青色ＬＥＤの高開始効率は、琥珀色及び赤色への完全な変換さえも、熱的効率問題を被る直接発光ＡｌＩｎＧａＰ系に対する魅力的な代替案とさせる。
【０００８】
特開2002-353507は、放出された光を他の色に変化させる蛍光物質が安定化される発光体を開示している。これは、ＬＥＤ内のスロットを、樹脂の総量を安定化させるダイ接着剤として、蛍光体を含む樹脂により充填することにより達成される。
【０００９】
従来のＬＥＤ蛍光体技術は、ＬＥＤ上の樹脂に埋め込まれた蛍光体顔料（pigments）又は粉粒を使用している。しかしながら、これは、後方散乱損失及び加工変動につながる。新しい技術は、"ルミラミック（Lumiramic）"技術と呼ばれるセラミック蛍光体技術を利用する（ルミラミック変換器は米国特許出願公開第2005/0269582号に記載されている）。この技術は、典型的には１ｘ１mm平方であるＬＥＤの幾何学形状に合致するように、良好に定まった厚さ及び幾何学形状を持つ高度に光学的且つ熱的に安定したセラミック蛍光体小板（ceramic phosphor platelets）を製造するのを可能にする。これらのセラミック蛍光体における多孔性を制御することにより、角度に伴う経路長の差を、充分に乱混／分散させ、当該ＬＥＤへの後方散乱による幾らかの光を犠牲にしながら、角度にわたりかなり均一な色性能を得ることができる。
【００１０】
ルミラミック技術を使用することにより、青色光の一層高い波長への部分的変換により白色ＬＥＤを作製することができる（例えばＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を用いて）。また、青色ＬＥＤ光を完全に吸収すると共に、該青色ＬＥＤ光を緑色、琥珀色及び赤色の特性に合致するカラースペクトルに効率的に変換するよう試みることにより、緑色、琥珀色及び赤色ＬＥＤを作製することもできる。
【００１１】
しかしながら、この小板蛍光体技術は、ＬＥＤの寸法に比較して無視できない厚さの蛍光体本体を必要とする。該蛍光体本体は、白色ＬＥＤの場合、典型的には、１ｘ１mmの寸法で１２０μｍのオーダの厚さを有する。この結果、この方形の体積の４つの横方向の面、又は側面からの光の放出が大幅に寄与する。
【００１２】
更に、当該ＬＥＤ自体も無視できない光の抽出を伴う側面を有している。該ＬＥＤのチップは"フリップチップ"型のものとすることができ、その場合、両リードは当該チップの同じ側に配置される。この設計は、当該デバイスの発光面上への波長変換体の配設を容易にする。"フリップチップ"ＬＥＤ技術においては、ＬＥＤは、該ＬＥＤ上に基板又は透光体が取り付けられる。この基板（典型的にはサファイヤ）が取り除かれない場合、典型的には１００μｍの該サファイヤ基板も、大きな側面寄与を生じる。この問題を解決するために、上記基板はリフトオフ工程で除去することができる。それでも、量子ウェル並びにアノード、カソード及び反射器からなるＩｎＧａＮのＬＥＤ積層体は、１０μｍのオーダの厚さを有すると共に、高屈折率の材料からなり得、結果として、大幅に導波的で無視できない側面発光を生じる。
【００１３】
ＬＥＤとルミラミック蛍光体とを接続する接着層は、側面厚を増加させ、典型的には１０μｍの厚さを有する。
【００１４】
接着材料の例は、例えばシリコーン樹脂を含む。
【００１５】
発光デバイスの横方向（エッジ）面から放出される光に関わる問題点は以下の通りである。
【００１６】
エッジ面からの青色光等の変換されていない光の漏れが、ＬＥＤのエッジ及び接着剤のエッジから生じる。部分変換ルミラミックの場合、この結果、青色光が過剰となると共に、法線方向に対して大きな角度で存在する青色光の光束が大幅に変化し、従って角度にわたる色の均一性及び一貫性が低下する。特に、接着剤の厚さ等の層厚の変動及び製造工程で生じるような蛍光体の配置の不正確さは、側面からの青色光の漏れの変動となる。全変換ルミラミックの場合、青色光の漏れは、緑色、琥珀色及び赤色ＬＥＤの色純度を大幅に減少させる。加えて、この光の漏れは、当該青色光の一部が所望の色に変換されないことになるので、効率を低下させる。
【００１７】
側部から放出される光と上面から放出される光との間の経路長の差による、蛍光体の上面からの変換スペクトルと比較してスペクトルが相違する当該蛍光体の横エッジを介しての波長変換。これは、特に全変換蛍光体の場合に望ましくない。というのは、蛍光体の側部を介しての不完全な変換は、当該ＬＥＤの色純度を低下させるからである。
【００１８】
通常は当該ＬＥＤのダイに隣接して配置されるサブマウントに戻るように部分的に下方に向けられる、側面からの光束の放出。一般的に、間違った側に放出される斯様な光及び上方向ではあるが法線方向に対して大きな角度で放出される光は、当該光源と組み合わされるコリメータ光学素子、レンズ等の光学系においては、効果的に捕捉することが困難であり、従ってシステム効率を低下させそうである。同様に、上記の下方に向けられた光束は、サブマウントと作用し合い、典型的には、部分的に吸収され、部分的に反射され、通常、上記サブマントの表面との相互作用により色が影響を受ける。該サブマウントから散乱又は反射された光も、当該ＬＥＤの光源面積を増加させて、漂遊光を生じさせるが、これは、自動車用フロント照明又は投影ＬＥＤシステム等のエタンデュ（光の広がり）が厳しい用途にとり望ましくない。
【００１９】
活性なＬＥＤ表面面積と比較して増加されたエタンデュ。これは、当該ＬＥＤの表面面積と比較した場合の、蛍光体表面の表面面積の増加に起因する。蛍光体の側部は、該蛍光体の上側表面積が当該ＬＥＤと同様のものであっても、光源面積の増加に寄与する。このことは、自動車用前方照明、カメラ若しくはビデオのフラッシュモジュール又は投影ＬＥＤシステム等のエタンデュの厳しい用途では特に重要である。
【００２０】
結論として、種々の実施例の発光デバイスは全て、ルミラミック及び／又は接着層及び／又はＬＥＤダイの側縁に関係する不都合の影響を受ける。これら不都合は、側面発光と上面発光との間の望ましくないスペクトル差による色の変化又は限られた色純度に主に関係するものである。更に、応用例において効果的に使用することが困難であるような、部分的に（大凡半分だけ）下方及び側方に向けられた側面からの波長変換光束放射が存在するであろう。加えて、エタンデュも活性ＬＥＤ表面面積と比較して増加され得、これは、投影ＬＥＤシステム、自動車用ヘッドライト又はスポットライト等のエタンデュの厳しい用途においては不利である。
【００２１】
発光デバイスをコーティングする方法は、米国特許出願公開第2005/0062140号に開示されており、該方法は光変換粒子を持つ材料をＬＥＤデバイス上に塗布するためにモールドを使用する。しかしながら、この方法は特有のコーティング装置を必要とすると共に、面倒且つ高価である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
このように、発光デバイスの横方向エッジを介しての光の放出による望ましくない色の変化又は純度及び効率の損失を受けない、又は活性ＬＥＤ表面面積と比較して増加されたエタンデュを持つ発光デバイス及び斯様な発光デバイスを製造する方法に対する需要が存在する。
【００２３】
本発明の目的は、これらの問題を少なくとも部分的に克服すると共に、発光デバイスの横方向の面を介しての光の散乱による効率の損失を受けない発光デバイス及び斯様な発光デバイスを製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
従って、第１の態様によれば、本発明はサブマウント３上に配置された発光ダイオード２を有する発光デバイス１を提供する。該デバイスは、横方向周面（lateral circumference surface）６及び上面８、並びに光学的に活性なコーティング層７を有する。該コーティング層７は、
−  前記周面６の少なくとも一部に沿って覆い、
−  前記サブマウント３から前記上面８まで延在し、
−  実質的に前記上面８は覆わない。
【００２５】
当該発光デバイスの上記横方向周面の少なくとも一部が、上記サブマウントから上記上面まで光学的に活性なコーティング層により覆われるが、実質的に上記上面を含まない場合、上記横方向周面から逃れる光を制御することができる。このようにして、当該光を例えば上記上面において増加させることができる。
【００２６】
本発明の実施例において、上記の光学的に活性なコーティング層は、反射性の、拡散性の、スペクトル的にフィルタする、発光性の、及び光を阻止するコーティング層、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００２７】
このような光学的に活性なコーティング層が、上記横方向周面を被覆するために使用された場合、該コーティング層は、選択に従って、反射的に、拡散的に、スペクトル的にフィルタするように、発光的に、又は光を阻止するようになるであろう。
【００２８】
本発明の実施例において、当該デバイスは、蛍光体、透光体及び反射体並びにこれらの組み合わせからなる群から選択された、上記発光ダイオード上に配設された光学部品４を更に有する。本発明の実施例において、上記反射体は、前記横方向周面の少なくとも一部を介して光が逃れるように配設される。
【００２９】
本発明の実施例は、当該発光デバイス上に配設された光学部品を更に有する。
【００３０】
本発明の実施例において、前記コーティング層は固体（solid）である。前記横方向周面は、２以上のコーティング層により被覆することもできる。
【００３１】
本発明の実施例において、本発明による発光デバイスはアレイに配列することができる。
【００３２】
横方向周面上にコーティング層を有する本発明による発光デバイスをアレイに配列することにより、例えば光学的クロストークを個々の発光デバイス間で回避することができる。このように、これら発光デバイスを個々にアドレス指定することができる。
【００３３】
該発光デバイスのアレイは、コーティング層を共有するように構成することもできる。
【００３４】
第２態様によれば、本発明は、発光ダイオードを有する発光デバイス１の横方向周面６の少なくとも一部上にコーティング層を被着する方法を提供する。該方法は、
【００３５】
光学的に活性なコーティング層７を、上記周面６の少なくとも一部上に設けるステップであって、該コーティング層７が前記サブマウント３から前記上面８まで延在するが、該上面８を実質的に覆わないようなステップ、
を有する。
【００３６】
発明者は、当該発光デバイスの横方向周面（即ち、横方向エッジ）を被覆するために本発明の方法を用いることにより、高速且つ簡単なコーティング方法を達成することができることを理解した。該デバイスのコーティングは、更に、横方向周面をコーティングするために毛管力（capillary force）を用いることにより達成することができる。横方向周面上に形成される該固体コーティング層及び該コーティングの調整された光学特性により、当該発光デバイスの横方向エッジを逃れる光の特性は制御することができる。
【００３７】
本発明の実施例において、当該方法は、
−  サブマウント３上に第１液体コーティング組成物を塗布するステップと、
−  該第１コーティング組成物が発光デバイス１の第１横方向周面６の少なくとも一部を覆うようにするステップと、
−  第１コーティング組成物を固化させて、第１横方向周面６の前記少なくとも一部上に第１固体コーティング層７を得るステップと、
を更に有する。
【００３８】
本発明の実施例において、上記コーティング組成物は、毛管力により第１横方向周面６の少なくとも一部を覆うようにさせられる。
【００３９】
本発明の実施例において、上記コーティング組成物は、針による供給（投与：dispense）による、ノズルによる供給による、印刷による及び噴霧によるものを含む群から選択された方法により塗布される。
【００４０】
これらの塗布方法が使用された場合、正確な量のコーティング組成物を達成することができる。このように、使用されるコーティング組成物の量を制御することにより、コーティング層の量を制御することが可能となる。
【００４１】
本発明の実施例において、上記コーティング組成物は、固化すると、反射性の、拡散性の、スペクトル的にフィルタする、発光性の及び光を阻止するコーティング層、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択された固体コーティング層を形成する。
【００４２】
このような固体コーティング層が形成された場合、当該発光デバイスの横方向周面からの光の漏れを制御することができる。このように、異なる目的に対して、上記コーティング組成物は、反射性の、拡散性の、スペクトル的にフィルタする、発光性の又は光を阻止する層を形成するように選択することができる。
【００４３】
上記コーティング組成物は、ゾル・ゲル由来材料又はシリコーン樹脂を有することができる。
【００４４】
本発明の実施例において、前記横方向周面は、有極のコーティング組成物が使用される場合、有極となるように前処理することができる。代わりに、該横方向周面は無極となるように処理することができ、無極の又は有極のコーティング組成物を使用することができる。
【００４５】
前記サブマウント及び横方向周面が斯様に前処理された場合、有極コーティング組成物は上記サブマウントを覆うのを毛細力により容易化されるであろう。上記サブマウント及び横方向周面の一部のみを有極となるように処理することにより、上記横方向周面の幾つかの部分のみをコーティングすることが可能となる。結果として、上記横方向周面の上記コーティング層がない部分を得ることも可能になる。同様にして、無極コーティング組成物を、有極又は無極になるように前処理された表面上で使用して、当該横方向周面の選択された部分をコーティングすることが可能である。
【００４６】
本発明の実施例において、当該方法は、
−  上記サブマウント上に少なくとも第２の液体コーティング組成物を塗布するステップと、
−  該第２コーティング組成物が、当該発光デバイスの第２横方向周面の少なくとも一部を覆うようにさせるステップと、
−  上記第２コーティング組成物を固化して、上記第２横方向周面の少なくとも一部上に第２の固体コーティング層を得るステップと、
を更に有する。
【００４７】
前記第１コーティング組成物は、一実施例においては、上記第２コーティング組成物とは異なるものとすることができる。
【００４８】
第１及び第２コーティング層に異なる材料を使用することにより、反射性の、拡散性の、スペクトル的にフィルタする、発光性の及び光を阻止するような光学的機能を持つ異なる固体コーティング層を達成することが可能となる。このように、同一の横方向周面を、同一の又は異なる光学的機能を持つ２以上のコーティング層によりコーティングすることができる。
【００４９】
前記第１横方向周面は、他の実施例では、前記第２横方向周面とは相違することができる。
【００５０】
異なる横方向周面が異なる固体コーティング層によりコーティングされた場合、当該横方向周面の部分は異なる光学的機能を持つ。
【００５１】
尚、本発明は請求項の全ての可能性のある組み合わせに関するものであることに更に注意されたい。
【００５２】
上記及び他の実施例は、詳細な説明で更に説明する。
【００５３】
本発明の上記及び他の態様を、本発明の現在のところ好ましい実施例を示す添付図面を参照して一層詳細に説明する。一例として、図面は反射性コーティング層を示している。しかしながら、該コーティング層は、発光性の、有色の、散乱性の及び吸収性のものとすることもできる。また、図面は必ずしも実寸ではない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、ルミラミック蛍光体を有する本発明の上部発光型発光デバイスの一実施例の断面を概略示し、横方向周面は反射性コーティング層により被覆されている。
【図２】図２は、傾斜されたルミラミック蛍光体を有する本発明の上部発光型発光デバイスの他の実施例の断面を概略示し、横方向周面は反射性コーティング層により被覆されている。
【図３】図３は、ルミラミック蛍光体を有する本発明の上部発光型発光デバイスの他の実施例の断面を概略示し、横方向周面は２つのコーティング層により被覆されている。
【図４】図４は、基板を有する本発明の上部発光型発光デバイスの他の実施例の断面を概略示し、横方向周面は反射性コーティング層により被覆されている。
【図５】図５は、本発明の側面発光型発光デバイスの一実施例の断面を概略示し、横方向周面の一部が反射性コーティング層により被覆されている。
【図６】図６は、基板及び蛍光体を有する本発明の側面発光型発光デバイスの一実施例の断面を概略示し、横方向周面の一部が反射性コーティング層により被覆されている。
【図７】図７は、本発明の発光デバイスのアレイの一実施例の断面を概略示し、横方向周面の一部が反射性コーティング層により被覆されている。
【図８ａ】図８ａは、発光デバイスの横方向周面をコーティングする方法の斜視図を概略示す。
【図８ｂ】図８ｂも、発光デバイスの横方向周面をコーティングする方法の斜視図を概略示す。
【図８ｃ】図８ｃも、発光デバイスの横方向周面をコーティングする方法の斜視図を概略示す。
【図９】図９は、本発明の発光デバイスの一実施例の斜視図を示し、横方向周面の一部が反射性コーティング層により被覆されている。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明による発光デバイスの実施例を更に詳細に説明する。
【００５６】
本発明のデバイスの一実施例が、図１に図示されている。
【００５７】
この実施例において、フリップチップ型ＬＥＤ２を有する発光デバイス１は、サブマウント（下側取付体）３上に配置されている。該ＬＥＤ２上には、この実施例では蛍光体４ａ（即ち、ルミラミック）である光学部品４が、ＬＥＤ２により放出された光を受光するように配置されている。接着層５が、蛍光体４ａとＬＥＤ２とを接続するために使用されている。当該発光デバイス１の側面、即ち横方向周面、６上に配設されているものは、反射的機能を有するコーティング層７であり、かくして、上記光は該発光デバイス１の側面６を介しては実質的に逃れることはない。代わりに、上記光は反射されて、最終的に蛍光体４ａの上面８を介して出射する。
【００５８】
ここで使用される場合、側面、横方向エッジ、横方向側部及び横方向周面は、全て、当該発光ダイオードの周りの側面領域を指すが、上面領域は含まない。
【００５９】
光線の組Ｉにおいて、ｐｎ接合において発生された青色光は、上記接着層へ伝達されて側部コーティングに入射し、その結果、当該接着部、前記蛍光体及び前記ＬＥＤに向かう拡散的後方散乱を生じる。
【００６０】
光線の組IIにおいて、青色光は当該蛍光体内では変換されず、該蛍光体へと反射して戻される。該反射された光の一部は前記上面を介して取り出される。
【００６１】
光線の組IIIにおいて、発生された光は、高屈折率のＩｎＧａＮ材料内で導波されてエッジに入射し、該エッジにおいて側部コーティングにより後方に反射される。該後方散乱過程における角度的再分配が、導波による光の取り込みを克服する助けとなる。従って、上記光の一部はＬＥＤから上記接着部及び蛍光体層へと取り出される。
【００６２】
光線の組IVにおいて、青色光は上記蛍光体内で吸収され、例えば赤色光へと変換される。該赤色光は、側面に衝突するような方向に進行し、後方散乱されると共に一部は前記上面を介して取り出される。これらの光線の組は、相互に類似した実施例では同様であるので、全ての実施例が、これら光線の組に対する固有の参照を含むとは限らない。
【００６３】
実施例１の多くの変形例を考えることができる。例えば、全変換型又は部分変換型の蛍光体上面発光器を使用することができる。全変換の場合、上記蛍光体は青色光を吸収し、該青色光を、大きな割合で、一層長い波長を持つ他の色に変換する。これが生じる量は、ルミラミックの厚さと、当該蛍光体における発光中心の濃度及び吸収係数とに依存する。略全ての青色光を緑色、琥珀色又は赤色等の一層長い波長に変換するために、蛍光体内で充分に長い経路長を達成するための努力がなされる。上記側部コーティングにより、角度にわたる色性能は非常に良好である。即ち、大きな角度における青色光の漏れは存在しない。
【００６４】
本発明のデバイスの他の実施例が、図２に図示されている。
【００６５】
この実施例は、ＬＥＤに対してオーバーハングを持つように、蛍光体４ａの側面が傾斜されている点を除き、実施例１と類似している。右及び左の側面には反射性コーティングが存在するが、異なる角度を有している。
【００６６】
上記の場合、蛍光体の寸法はＬＥＤの寸法より大きい。ＬＥＤと蛍光体との間の接着層は、実質的にＬＥＤ領域又は一層大きな蛍光体領域の何れかを覆うことができる。接着領域が蛍光体領域より小さい場合、上記オーバーハング領域のみがコーティングにより満たされて、蛍光体の横方向側部を覆っていない接着部及び／又はＬＥＤの側面発光を阻止するようにすることができる。代わりに、上記オーバーハング領域及び蛍光体の側部の両方を覆うことができる。更に、上記オーバーハングは、傾斜された又は方形等の異なる形状を有することができる。
【００６７】
蛍光体はＬＥＤ面積に対して寸法を小さくすることもでき、さもなければ、蛍光体の配置が、ＬＥＤ領域を完全に覆わずに、特定の方向のオーバーハング又は傾斜の両方を示し得る。側部のコーティングは、ＬＥＤの直接的に発光する部分を覆い且つ遮蔽する手段を提供する。寸法の小さいルミラミックは、製造の際に一層良好な接着及び配置精度を有することができる。
【００６８】
接着領域はＬＥＤ領域及び蛍光体領域を超えて広がることができ、接着材料の一部はＬＥＤ及び蛍光体の横方向側部の一部を覆うことができる。
【００６９】
当該コーティングは、前記サブマウントから前記上面まで延在する限り、側面の一部のみ又は全表面上に延在することができる。ルミラミックのみをコーティングし、又はＬＥＤをコーティングすることができる。このことは、上記サブマウント及び発光デバイスの側面の濡れ特性を調整することにより達成される。
【００７０】
他の実施例においては、サブマウントとの電気的接触がなされる当該ＬＥＤの下側をコーティングすることもできる。電極のパターニングにより、幾らかの光は、電極又はミラー間の間隙を介して漏れるであろう。この光はＬＥＤの後部へ導波し得、そこで吸収されそうである。反射性の側部コーティングが用いられる場合、この光は再利用されるべく当該ＬＥＤに向かって後方散乱される。
【００７１】
反射性コーティング層が使用された場合、該層はサブマウントの反射性を増加させるように該サブマウントの周囲にも広がり得、これにより、当該ＬＥＤに戻るように向けられる如何なる光の光損失も低減する。
【００７２】
他の実施例において、当該発光デバイスはドーム状とすることができる。
【００７３】
本発明のデバイスの更に他の実施例が図３に示されている。
【００７４】
この実施例は、実施例１に類似しているが、２つのコーティング層７ａ及び７ｂを有している。第１コーティング層７ｂは透明であり、第２コーティング層７ａは反射性である。他の組み合わせの機能及び層数も同様に可能である。しかしながら、このようなコーティングの組み合わせによる利益は、不完全に存在する充填不足領域又は前記接着層の一部を充填する機会であり得る。例えば、接着工程における変動の結果、ダイとＬＥＤとの間の間隙を完全に覆わないような不完全な接着層が生じ得る。これは、先ず透明層により充填され、次いで、例えば反射性の層により覆うことができる。それ以外として、上記反射性の層が上記間隙を充填し、結果として、光損失となり得る光束の一部を遮蔽する。コーティング層の他の組み合わせも、勿論、可能である。
【００７５】
本発明のデバイスの他の実施例が、図４に示されている。
【００７６】
この実施例において、フリップチップ型ＬＥＤ２を有する発光デバイス１が、サブマウント３上に配設されている。ＬＥＤ２上には、基板４ｂが存在する。発光デバイス１の側面６上に配置されているものは、反射機能を有するコーティング層７であり、かくして、光は実質的に当該発光デバイスの側面６を介して逃れることはない。代わりに、光は反射され、最終的に基板４ｂの上面８を介して出射する。図４には、３つの光線の経路が示されている。光線経路Ｉは、当該ＬＥＤ中をエッジまで導波し、コーティングにより反射される光を示す。光線経路IIは、当該サファイヤ基板を介し、側部において反射する光の経路を示す。光線経路IIIは、側部と作用し合わない直接的な放出光線経路を示す。
【００７７】
従って、種々の反射性の、吸収する、有色の、拡散性の及び発光性のコーティング層、並びにコーティング層の組み合わせが、上記側面上に存在し得る。上記面の一部のみがコーティングされることも可能である。サファイヤ等の基板を伴うＬＥＤ及び蛍光体の組み合わせも可能である。
【００７８】
拡散性コーティング層においては、入射光は該入射光の光経路からの僅かなズレで主に透過される（入射光のうちの僅かな量は複数の散乱事象を受けて、更に反射され得る）。この拡散性は、角度依存性効果を乱混させる助けとなる。即ち、異なる位置及び角度の光は混合される。好ましくは、上記側部コーティングは、１０〜１００μｍ等の限られた光学的厚さを有するが、これは厳格に必要というものではない。その場合、上記散乱事象の結果として光源面積が著しく拡大されることはなく、その場合において、散乱中心は光線に対する新たな点光源と見なすことができる。
【００７９】
他の実施例において、側部コーティングは、青色光を吸収し、黄色又は琥珀色又は赤色光を透過するように有色である。該側部コーティングにより、大きな角度における青色光の漏れは抑圧される一方、変換された光は依然として透過される。青色光の吸収の結果、反射性側部コーティングと比較して効率は低くなる。しかしながら、変換された光は、当該pcＬＥＤから及び当該側部からも容易に取り出すことができるので、一層効率的に使用される。
【００８０】
他の実施例において、考慮される波長に対して吸収性の側部コーティングが考えられ、これは、通常は、該コーティングが可視光に対して吸収性である、即ち該コーティングは黒であることを意味する。この構成は、効率という明らかな理由により余り好ましくない。しかしながら、側部からの光の漏れは効率的に抑圧されるものの、これは青色光及び変換された光の両方に対して成り立つ（黒のコーティングがＩＲにおいて透明であるとして、変換された光が赤外内にない限り）。
【００８１】
他の実施例において、当該発光デバイスは発光性側部コーティングを有し、その場合において、青色光は（部分的に）吸収され、一層大きな波長に変換されて再放出される。該側部コーティングは、ルミラミック蛍光体材料（例えば、部分変換白色に対するＹＡＧ：Ｃｅ）と類似した蛍光体粒子を含むことができる。該側部コーティングは、ルミラミック材料とは異なる蛍光体粒子を含むこともできる。例えばルミラミック蛍光体からの白色光放出を一層暖色、即ち暖白色構成、にするための赤色蛍光体を含む側部コーティングである。
【００８２】
本発明の発光デバイスの他の実施例が、図５に示されている。
【００８３】
この実施例において、フリップチップ型ＬＥＤ２を有する側面発光型発光デバイス１が、サブマウント３上に配設されている。ＬＥＤ２上には、ルミラミック発光体４ａが配置されている。該発光体上に配置されているものは、光を反射する反射体４ｃである。側面６のコーティングは、１以上の側部からの光の透過を防止し、この光を反射して再利用し、該光をコーティングされていない側部へ透過させる。方形のルミラミックの場合、１つの側面のみ、又は２つの表面又は３つの表面又は斯かる表面の各々の一部をコーティングすることができる。例えば、当該ルミラミックの角部も、該角部領域から光を放出するように開放されたままとすることができる。側部反射性コーティング及び上部反射性コーティングは、高度散乱反射性コーティング層等の単一の層を形成することができる。
【００８４】
１ｘ１mmの構成で、蛍光体の厚さが２５０μｍであり、コーティングされていない側面発光部のルーメン効率（lumen efficacy）が１００％である一実施例において、ルーメン効率は、第１側面コーティングＬＥＤが９５％であり、第２側面コーティングＬＥＤが７８％であり、第３側面コーティングＬＥＤが５６％であった。従って、該ＬＥＤでは光の一部が失われるが、残りの光束は、より小さな面積を介して特定の側へ強制される。従って、側面の輝度は増加する。このことは、例えば、光源を導光板の側部に配置するために光を薄い導光体に効果的に導入しなければならないようなバックライト応用例又は導光照明器具設計においては重要である。
【００８５】
本発明のデバイスの更に他の実施例が、図６に図示されている。
【００８６】
実施例５に類似した側面発光型発光デバイスの該実施例において、基板はＬＥＤ上で蛍光体の下に存在する。コーティング層は、ＬＥＤ及び基板上にだけ存在し、蛍光体上には存在しない。
【００８７】
代替例として、反射体を上記基板上に直に配置することができる。コーティングは当該基板の側面上に存在することができ、反射性側部コーティングを用いることによりＬＥＤ基板から青色光の大きな漏れはない。上記蛍光体は、ＬＥＤ基板領域を超えて延在する（過大寸法にする）ことができる。
【００８８】
しかしながら、側面発光型発光デバイスは、拡散性又は発光性コーティング層のような他のタイプのコーティング層を有することもできる。拡散性コーティングを用いることにより、側面発光の角度的及びスペクトル的分布に影響を与える、例えば斯かる分布を一層均一にすることができる。
【００８９】
青色光を吸収し、変換された光（例えば、琥珀色）を透過するような側部コーティングを使用することにより、全変換側面発光器を高色純度で作製することができる。
【００９０】
２つの側部で調合することにより、異なる側面で異なる光学的機能を実現することができる。例えば、反射性コーティングを第１、第２及び第３側面に追加し、青色を吸収し、変換された光を放出する有色コーティングを他の側部に追加することができる。
【００９１】
このようにして、他の実施例では、当該ＬＥＤの少なくとも１つの側部上に反射性側部コーティングが被着され、他の側部には有色側部コーティングが被着される。これは、１つ、２つ又は３つの発光側面を備える高色純度側面発光全変換ＬＥＤを製造するために使用することができる。
【００９２】
蛍光体がコーティングされたＬＥＤ、即ちpcＬＥＤは、例えば、スポットライト、フラッシュＬＥＤモジュール、プロジェクション表示器及び自動車用ヘッドライト等の高輝度又はエタンデュが制限された用途において特に有効である。
【００９３】
これら用途の幾つか（例えば、調整可能なスポット又は曲がる方向に差し込む自動車ヘッドライト）の場合、ＬＥＤは個々にアドレス指定可能とし、個別のＬＥＤをユーザ／状況による要求によりオン／オフ又は調光することができる必要がある。
【００９４】
個々にアドレス指定可能なアレイにおけるＬＥＤアレイにとっての問題の１つは、１つのＬＥＤのポンプ光が、当該アレイにおける隣接するＬＥＤの蛍光体に容易に到達し得る点にある。これは、例えば、ランプに誤った出力スペクトルを生じさせ得、又はヘッドライトにおいてオフ状態であるべきＬＥＤをオンさせ得る。
【００９５】
本発明のデバイスの更に他の実施例が、図７に図示されている。
【００９６】
この実施例において、種々の色を持つ発光デバイスのアレイがコーティングされている。Ｒ＝赤色、Ｇ＝緑色及びＷ＝白色を得るためにルミラミック蛍光体が使用される一方、当該発光デバイスから青色光を得るためにサファイヤ基板Ｂが使用される。反射性コーティングが、各発光デバイスの周囲及び間の側面上に配設され、かくして、これら発光デバイスはコーティング層を共有さえもしている。
【００９７】
上記アレイは、１次元的又は２次元的とすることができる。ＬＥＤの間の間隙は、透明、拡散性又は有色又は発光性の層等の、異なる機能の層により部分的に充填され又は充填することもできる。各ＬＥＤは、直列に配置された場合のように同時に駆動することができるか、又は、これらＬＥＤは独立に駆動することができる。また、アレイは同一の色を有することもできると共に、コーティングは各デバイスの側面上にのみ配置することができ、コーティングはデバイスの間で共有されない。アレイは、各々が個々の側部コーティングを有するＬＥＤからなることもでき、その場合、それらのコーティング層は共有しない。
【００９８】
特に、赤色全変換ルミラミック、緑色全変換ルミラミック、基板を備えた青色ＬＥＤ、及びオプションとして部分変換白色ルミラミックを有するＬＥＤアレイが考えられる。一般的に、種々の蛍光体及び／又は基板の厚さは変化し得る。側部コーティングは、このような高さの差を調整することができる。反射性コーティングは、ＬＥＤの間の光学的クロストークを抑圧し、かくして、ＬＥＤを個別にアドレス指定することができる場合に広範囲の高純度の色を持つＬＥＤアレイを製造するようにする。この構成は、極めて大きな色混合の窓を持つ光源、即ち、カラーダイアグラムにおいて広がるカラーレンジ内で非常に純粋な色から、これら色の如何なる混合までもの光源を生成する。これは、例えばスポットライト又は一般の照明光源のための色制御可能なＬＥＤ光源にとり重要である。
【００９９】
光学的混合が小さな距離で必要とされる場合、ＬＥＤの間の側部コーティングを透明又は拡散的とすることができるが、この場合、ＬＥＤの間の光学的クロストークが性能に影響を与えるであろう。例えば、赤色ＬＥＤのみがオンの場合、このＬＥＤから発生される青色光は隣接する緑色蛍光体を励起して幾らかの緑色も同様に生成し得る。
【０１００】
このクロストークを防止する一方、それでも混合能力を最大にするために、有色の又は発光性有色素コーティングをＬＥＤの間に塗布することができ、該コーティングは或るＬＥＤから次のＬＥＤへ進行する青色光を吸収する。発光性コーティングの場合、この青色光は再び他の色に変換されるであろう。
【０１０１】
他の実施例において、２ｘ２アレイのような正方形のアレイを使用することができる。代替的に、１ｘ４アレイに代えて、交互のＲＧＢＷ、ＧＢＷＲ、ＢＷＲＧ、ＷＲＧＢ色（Ｒ＝赤色、Ｇ＝緑色、Ｂ＝青色及びＷ＝白色）を備える４ｘ４アレイ等の一層大きなアレイも同様にして作製することができる。
【０１０２】
更に他の実施例では、単一のＬＥＤ上に蛍光体アレイを適用すると共に側部コーティングを使用することにより、該ＬＥＤを、カラーダイアグラムにおける赤色、緑色及び青色位置に対応してｘ，ｙ色調整された高色純度領域に副分割することができる。これらの有色領域からの発光は、当該ＬＥＤまでの距離に依存して混合する。利点は、ＬＣＤバックライト又はプロジェクション表示器等の用途例におけるＲＧＢカラーフィルタアレイに結合することができると共に整合した白色ＬＥＤを得るために、純粋なＲＧＢカラーから色を作成することができる点にある。（ＹＡＧ：Ｃｅ部分変換ルミラミックは、混合された純粋色から構築されてはいない白色ＬＥＤであり、従って、カラーフィルタとの組み合わせには余り適していない）。蛍光体の間の領域は、光の混合を促進するために拡散性に又は透明にすることができる。外側のコーティングは、好ましくは、反射性として、ＬＥＤの側部におけるカラーシャドウを最少化する。
【０１０３】
他の実施例においては、側面発光ルミラミックＬＥＤのアレイがコーティングされる。側部コーティングを持つ個々の全変換側面発光器を互いに隣り合わせで配置する代わりに、隣接するＬＥＤを、側部コーティングを共有するように配置することができる。この場合、側部コーティングは隣接するＬＥＤの間の境界コーティングと見なすことができ、これらＬＥＤを一緒に密に配置することができる。反射性側部コーティングを用いることにより、ＬＥＤの間のクロストークが抑圧されて、高純度の個々の色から、これら色の如何なる混合までにもわたり得るような放射を伴うＬＥＤアレイを達成することができる。
【０１０４】
個々の色は必要とされず、最適な色混合が必要とされる場合、ＬＥＤの間のコーティングは透明、拡散的、有色又は発光性とすることができる。最初の２つのオプションの場合、青色光及び変換された光の両方が隣接するＬＥＤに導波し得る。後者の２つのオプションの場合、青色光は（少なくとも部分的に）吸収され、変換された光は隣接するピクセルへと導波し、これらピクセルと混合することができるであろう。
【０１０５】
他の実施例においては、反射性側部コーティングがルミラミック蛍光体上に配置され、該蛍光体表面上にはワイヤ格子偏光構造を伴う。この場合、偏光構造を備えない当該蛍光体の側部は、偏光されていない光を漏らさないように遮蔽される。
【０１０６】
結論として、本発明は、典型的に蛍光体変換を使用するようなＬＥＤ構成に適用することができる。しかしながら、該側部コーティング技術は、通常の有色（非蛍光体変換）ＬＥＤに対しても適用することができる。斯かるＬＥＤは、フラッシュライト、自動車用フロント若しくはリアライト、バックライト、又はスポットライト等の一般照明に用途を有する。
【０１０７】
本発明は、例えば自動車の前方照明のためのＬＥＤアレイに、又はプロジェクション照明目的のＲＧＢ ＬＥＤアレイに、又は一般照明用色調整可能な（スポット）ランプに使用するための、斯様なＬＥＤのアレイにも適用することができる。
【０１０８】
本出願において使用される場合、ここでは"ＬＥＤ"と略称される"発光ダイオード"なる用語は、当業者により知られた如何なるタイプの発光ダイオード又はレーザ放出ダイオードを指し、これらに限られるものではないが、無機ＬＥＤ、小有機分子ＬＥＤ（smＯＬＥＤ）及び高分子ＬＥＤ（polyＬＥＤ）を含む。
【０１０９】
本発明において使用するＬＥＤは、紫外領域から可視領域を経て赤外領域までの如何なる色の光も放出することができる。しかしながら、波長変換物質は、通常、光を赤方シフトにより変換するので、紫外／青色領域で発光するＬＥＤを使用することが、しばしば、望ましい。何故なら、このような光は実質的に如何なる他の色にも変換することができるからである。
【０１１０】
ＬＥＤチップは好ましくは"フリップチップ"型のものとし、その場合、両リード線は当該チップの同一の側に配置される。この設計は、当該デバイスの発光面上への波長変換体の配設を容易にする。しかしながら、他のタイプのＬＥＤを本発明に使用することも考えられる。
【０１１１】
本発明で使用するための波長変換物質は、変換されていない光により励起されると共に緩和に際して光を放出するような、好ましくは、蛍光性及び／又は燐光性物質である。前記光学部品は、典型的には、例えばルミラミック蛍光体等のセラミック蛍光体のような、蛍光体材料である。
【０１１２】
全変換ＬＥＤは、全ての電気的に発生された光が所望の光に変換されるＬＥＤである一方、部分変換ＬＥＤは、電気的に発生された光の一部のみが他の色に変換されるＬＥＤを指す。
【０１１３】
本発明の他の態様は、本発明による発光デバイスを製造する方法に関するものである。
【０１１４】
以下においては、発光デバイスの側面にコーティングを被着させる方法を詳細に説明する。
【０１１５】
発光デバイス１は、サブマウント３上に配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）２を有する。このサブマウント３上には、液体コーティング組成物が加えられる。該コーティング組成物は所定の量で供給することができ、かくして、毛管力が該コーティング組成物を移送して当該発光デバイスの側面を覆うことができる。この量は、通常は、１つの液滴であるか又は多様な液滴である。しかしながら、所望のコーティングの厚さに応じて、この量はもっと多いものとすることもできる。１ｘ１mmの面積のＬＥＤデバイス当たりの該液体の体積は、０.０１マイクロリットルと１００マイクロリットルとの間、好ましくは０.１マイクロリットルと１０マイクロリットルとの間、更に好ましくは０.５マイクロリットルと５マイクロリットルとの間とすることができる。固体体積は、通常、当該コーティングの硬化及び／又は溶媒の除去の間における収縮により一層小さくなる。
【０１１６】
図８ａ〜ｃには、発光デバイスの側面のコーティングに関する概要図が示されている。ここで、図８ａは、当該ＬＥＤチップの隣に液滴が置かれたのを示している。図８ｂにおいて、毛管力により、上記液滴は当該デバイスの側面を覆い始める。図８ｃは、全側面のコーティングが達成されたことを示している。
【０１１７】
前記コーティング組成物は前記サブマウント上における、当該発光デバイスの側面に隣接する又は該側面と接触する位置に置かれ、かくして、該コーティング組成物は毛管力により上記側面を覆う。該コーティング組成物は、例えば、当該発光デバイスの側面から０〜２mmに、又は該側面から０.５〜１mmに投与することができる。
【０１１８】
コーティング組成物が斯様にして供給されると、毛管力が、当該発光デバイスの側面のコーティングを一層高速に促進する。
【０１１９】
必要とされる特定の量のコーティング組成物を特定の位置に加えるために、投与器（ディスペンサ）を使用することができる。このディスペンサは注射器又は針又はノズルシステムとすることができる。当該コーティングを被着させる最も簡単な方法は、該コーティング組成物の液滴を、通常は投与時間及び圧力を調整することにより所望の液滴体積を投与するためのコントローラと共に注射器、針又はノズルを使用して供給することによるものである。
【０１２０】
しかしながら、上記の加える処理は、スクリーン印刷又はインクジェットノズル又は噴霧ノズルを使用すること等により、当該コーティング組成物を印刷する又は噴霧することにより達成することもできる。
【０１２１】
当該コーティングは、側面をコーティングするために毛管力を使用することにより促進され得る。斯かるコーティングは、典型的には、自己濡れ現象により約１又は２秒で生じる。
【０１２２】
当該コーティングは、液体コーティング組成物を前記サブマウント上において当該発光デバイスの周囲にプロットし、該液体を該プロットされた領域に接触するように強制することにより達成することもできる。この場合、ノズル又は針が、制御され且つプログラム可能な態様で移動する一方、この移動の間において投与を制御する。この構成は、当該コーティング流体が、コーティングされるべきデバイス上で劣った濡れ特性しか有さず、特定の側部のみしかコーティングする方法がない場合に有利である。上記の劣った濡れ特性は自己濡れ現象を妨げるが、上記投与のプロット処理は、当該流体が広がるように強制する。欠点は、必要とされる一層厳格な投与精度及び付加的な処理時間である。
【０１２３】
プロット処理及び自己濡れの組み合わせも、例えば短い距離により隔てられ且つ直線に配置された複数のＬＥＤデバイスに隣接して直線状にノズルを移動させると共に、該ノズルが直線状に移動している間に投与することにより実現することができる。投与された液体は、当該ＬＥＤデバイスのエッジと作用し合って、該デバイスの周において自己濡れ現象を生じる。
【０１２４】
前記コーティング組成物は、メチルトリメトキシシラン等のアルキルアルコキシシランのようなゾル・ゲル・モノマ又はシリコーン樹脂を含むことができる液体組成物である。該ゾル・ゲル・モノマは、水及び／又はアルコールを含むことが可能な液体内で（部分的に）加水分解され及び重合され得る。従って、このタイプの流体は、典型的には、親水性（有極性：polar）である。斯かる流体は、該流体の粘性を調整するために、種々の量の溶媒又は複数の溶媒を含むことができる。シリコーン樹脂は、典型的には、硬化されていない状態では流体であり、そのまま使用することができ、又はオプションとして当該流体の粘性を調整するために溶媒が添加される。シリコーン樹脂は、種々の供給者から、多くの化学組成で及び材料特性で存在する。硬化の後、粘性は材料特性と同様に変化し得、弾性ゲルから硬いシリコーンコーティングまでにわたるものとなる。シリコーン樹脂のタイプに依存して、上記のような溶媒の一例はキシレンであり得る。このようなシリコーン流体は、必ずしもではないが、典型的には無極性である。
【０１２５】
当該流体が有極性又は無極性である程度は、使用される溶媒のタイプ及び量等の正確な流体の組成による影響であり得る。
【０１２６】
本発明に使用されるコーティング組成物は、固化すると、散乱性、吸収性、発光性、拡散性又は反射性のコーティング層、即ち光学的に活性なコーティング層を形成するようなコーティング組成物である。このような目的のために使用することが可能な多くの組成物の例が存在する。
【０１２７】
本発明における"固体"なる表現によれば、当該コーティング層はアモルファスとすることができることも分かる。
【０１２８】
典型的に、散乱性、吸収性、発光性、拡散性又は反射性の粒子は、好ましくは低粘性を有する組成物内に分散される。
【０１２９】
例えば、金属酸化物、反射性、拡散性若しくは発光性金属薄片、及び／又は吸収性の染料若しくは顔料等の散乱性粒子を、当該コーティング組成物内に分散させることができる。
【０１３０】
例えば、サブマイクロメートルの直径を持つようなＴｉＯ２粒子を、無機散乱性粒子として使用することができる。５〜６０ｖ％の粒子等の適切な充填量を用いることにより、低損失の散乱反射性コーティングを、例えば５ミクロンを超える厚さで実現することができる。
【０１３１】
当該コーティング組成物は、前記側面上に固体コーティング層を得るために固化される。固化は、例えば溶媒を除去するために当該コーティングを空気乾燥する、及び／又は典型的には上昇された温度で当該コーティングを硬化させる等の如何なる固化作用によっても生じる。ゾル・ゲル・モノマの固化のための一例として、当該コーティングは、該コーティングから殆どの溶媒（水及びメタノール等の）を蒸発させるために約１０分間乾燥させることができる。次いで、該コーティングは９０℃で２０分にわたり更に乾燥され、その後、該ゾル・ゲルは、２００℃で１時間の硬化処理により硬化されて脆いメチル珪酸塩網状組織を形成する。
【０１３２】
該コーティング層の典型的な厚さは、１０〜５００μｍである。
【０１３３】
このように、当該コーティング組成物は、固化した場合に、得られる固体組成物が下記のような光学的機能又は斯様な機能の組み合わせを有するように選択される。
【０１３４】
通常はＴｉＯ２、ＺｒＯ２及びＡｌ２Ｏ３等の金属酸化物粒子のような散乱性顔料を用いることによる反射機能。１つの余り好ましくない代替例は、金属薄片若しくは粒子又は孔隙（pores）を用いることによるものである。このような機能を持つコーティング組成物により前記横方向エッジをコーティングすることにより、当該側部コーティングを介しての光の透過は小さくなり、光の殆ど（例えば、９５％）は反射されるであろう。
【０１３５】
この機能の選択は、背景技術の説明で述べた課題１〜４を解決する。欠点は、反射された側部光のうちの少量が当該ＬＥＤにより再吸収され失われ得ることである。それでも、前記上面の輝度は増加され、例えば、１０〜１５％の法線方向での典型的な輝度利得が、１２０ミクロン厚の蛍光体を持つ側部コーティングされた１ｘ１mmＬＥＤダイに対して実現された。
【０１３６】
ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２等の金属酸化物粒子のような散乱性顔料を用いることによる拡散機能。これは、側部コーティングを介して（部分的な）光の透過を可能にし、その場合において、前方散乱及び後方散乱の量は、当該顔料の体積濃度及び粒径並びにコーティング厚により制御することができる。
【０１３７】
この機能は、前述した課題１及び２は部分的に解決するが、課題３及び４は解決しない。利点は、前記反射機能と比較して一般的に損失的なＬＥＤに向かって余り光が戻されない点である。
【０１３８】
有色顔料を用いた有色の又はスペクトル的なフィルタ機能。典型的には、有色層は前記青色ＬＥＤ光を吸収し、変換された光を当該蛍光体から透過させる。この構成は、特に全変換ルミラミックの場合、課題１を解決するが、課題２、３及び４は解決しない。
【０１３９】
部分変換の場合、青色光の吸収は、過剰に青色光を吸収することにより角度にわたる色のズレの危険性を生じる。青色光の漏れを部分的に吸収するため等の、吸収特性の精密な調整が、この問題を克服するために必要とされる。
【０１４０】
利点は、前記反射機能と比較して、全光束が増加する点である。
【０１４１】
入射光束スペクトルを吸収する顔料を使用することによる吸収機能。この機能は、殆どの問題を解決するが、重大な光束の損失につながると共に、前記上面の輝度を増加させることがなく、従って、余り好ましくない。吸収は、吸収性顔料又は染料の特性、濃度及び層厚に依存して、完全となるか又は部分的のみとなり得る。
【０１４２】
前記蛍光体と同一の又は異なる発光スペクトルを付与する発光性顔料／粒子を使用することによる発光機能。前記側部を介しての青色光の漏れは吸収され、より大きな波長に変換される。この機能は、特に全変換蛍光体に関して課題１を解決するが、課題２、３及び４は解決しない。この機能は、光源面積も僅かに増加させる。利点は、前記反射機能と比較して、全光束の増加が期待されることである。
【０１４３】
このように、本発明の実施例に関して、所望の機能に依存して、異なる機能を持つ異なるコーティング層の組み合わせを考えることができるか、又は拡散機能を発光機能と組み合わせる等のように、同一のコーティングにおいて異なる機能を組み合わせることもできる。
【０１４４】
前記サブマウント及び側面は、有極性（又は親水性）となるように前処理することができ、前記コーティング組成物を有極性（又は親水性）とすることができる。この場合、該親水性（有極性）コーティング組成物は、毛管力により、前処理されたサブマウント及び側面を覆うのが促進される。前記サブマウント及び側面の一部のみを親水性となるように処理することにより、図９に示されるように、当該側面の幾つかの部分のみをコーティングすることが可能となる。同様に、有極性（又は親水性）の表面上において、殆どのシリコーンのような無極性の（又は疎水性の）コーティング組成物を使用することにより、限られた流体の広がりを達成することができるか、又は無極性（又は疎水性）表面上での良好な広がり達成することができる。結果として、前記サブマウント及び側面の一部を無極性（又は疎水性）となるように処理することも可能であり、かくして、有極性（又は親水性）コーティング組成物を使用することにより、前記側面の一部にコーティング層がないようにする。明らかなことに、当該デバイスのサブマウント及び横方向側面の表面濡れ条件は、同一ではなく、サブマウント又は側面の何れにおける好ましい広がりを実現することもできる。また、前記横方向側面は、通常、ＬＥＤ材料、接着剤材料、ＬＥＤ基板又は蛍光体等の複数の部品からなる。これらの種々の材料のうちの優先的な濡れが生じ得る。例えば、上記蛍光体がコーティング流体に対して劣った濡れ条件を有している場合、該蛍光体の側部の限られた被覆のみが実現されるか又は被覆が実現されないかとなる一方、例えば上記接着剤及びＬＥＤダイは被覆され得る。
【０１４５】
前記側面の一部のみをコーティングする他の方法は、ＬＥＤ表面上の濡れ条件（例えば、ＬＥＤデバイスの酸素プラズマ又はＵＶオゾン処理を調整することによる）及び被着される量を調整することにより、及び／又は当該コーティング組成物の粘性を増加若しくは調整することにより、又は一層速い蒸発速度を有する溶媒を添加することにより達成される。
【０１４６】
基本的に、当該コーティング組成物は、ブレードコーティング、スピンコーティング、スプレイコーティング、浸漬コーティング又はカーテンコーティング等の、当該ルミラミックの上部も覆うような技術を用いて被着することができる。特に反射性コーティングが塗布される場合、ディウェッティング（はじき：dewetting）層を当該ルミラミック表面の上部に配置する必要がある。充分なディウェッティングが存在すれば、疎水性コーティング組成物の場合、ディウェッティング上面を覆うのはエネルギ的に好ましくないので、該コーティングは側部に流れるようになり、該上部には層を残さないか又は薄い層を残すのみとなる。上部における該反射性コーティングの充分に薄い層は、依然として部分的に透過的であり、許容され得る。上記のディウェッティング層は、例えば当該蛍光体のフルオロシラン上面処理の疎水性シラン単層等の、疎水性コーティング層からなり得る。拡散性の、発光性の、有色のコーティング組成物に対しては、上面の被覆は許容され得る。拡散性の上面コーティングは、光の分布を再分布させて、より均一な、角度にわたる色を達成する助けとなり得る。発光性の又は有色の上面コーティングは、全変換蛍光体応用例の場合に、上面からの青色光の漏れを低減する助けとなり得る。
【０１４７】
このことは、当該コーティング組成物が大量に加えられる場合に、特に重要である。前記ディウェッティング層は、固体、液体又はゲルとすることができる。該ディウェッティング層は、体積層とすることができるが、ルミラミックの上面に被着された単層（例えば、気相から上記蛍光体表面と反応された炭化水素シラン又はフルオロシラン）とするもともできる。
【０１４８】
しかしながら、特に反射性コーティングの調合の場合、上面への流出が防止されるような方法が好ましい。
【０１４９】
上記コーティングの粘性は、該コーティングが毛管力により当該発光デバイスの周りに容易に広がるほど充分に低いように選択することができる。このように、該粘性は１ｍＰａｓと１００ｍＰａｓとの間とすることができる。
【０１５０】
また、当該流体の粘性は、該流体及び／又は当該デバイスを加熱することにより低下させることができる。
【０１５１】
該粘性を制御することにより、当該コーティング組成物によりコーティングされる領域を制御することも可能である。例えば、より低い粘性が使用されるなら、当該コーティング組成物は一層容易に広がり、コーティングは一層速く生じる。一方、より高い粘性が使用される場合、当該コーティング組成物は余り容易には広がらず、前記側面の一部のみをコーティングすることが可能となる。
【０１５２】
前記側面上で良好な濡れが達成される場合、固体コーティング層の接触角は０〜４５度とすることができる。本コーティング方法により小さな接触角が達成される場合、前記側面をコーティングするのに少量の材料のみしか必要とされず、好ましい。
【０１５３】
加えて、このことは、光源が大幅に拡大されることがなく、当該側部コーティングの厚さを（従って、光学特性を）依然として合理的に制御することができ、当該側部コーティングの硬化処理において一般的に生じる収縮応力により該側部コーティング及びＬＥＤデバイスに対しては一層少ない応力しか生じないという利点を有する。到達され得る鋭い輪郭は、当該側部コーティングに入射する光を導波する危険性が少ない。
【０１５４】
従って、前記側面又は特定の側面上で劣った濡れを示すようなコーティング組成物を使用する側部コーティングの余り好まれない実施例が考察される。結果として、当該側面における接触角は大きくなるであろう（例えば、４５度と９０度との間、又は９０度を超えさえもする）。当該側面の表面被覆は、投与される量により完全ではなくなり得る。被着される量を調整することにより、コーティングされる領域又は層は制御することができる。例えば、ＬＥＤと接着層のみが被覆される一方、ルミラミック蛍光体の相当の部分は被覆されない。そのようであるので、光の漏れ経路１及び２は抑圧され得るが、経路３は依然として漏れる。利点は、より多くの光をＬＥＤから抽出することができ、接着剤の厚さの変動による側部の光の漏れの変動が抑圧される点にある。角度にわたる色の性能は、依然として実用上充分であり得る。全被覆のためには、大量の材料が必要とされる。また、有色の、僅かに拡散性の又は発光性の層の場合、この側部コーティング内での導波の高い危険性が生じ、斯かる導波は実質的な光の抽出なしに光を広げてしまい、これは極めて望ましくない。
【０１５５】
本発明の他の実施例において、前記サブマウント上には第２の液体コーティング組成物が塗布され、かくして、該コーティング組成物は当該発光デバイスの第２の側面の少なくとも一部を覆う。該第２のコーティング組成物は固化されて、上記第２の側面の少なくとも一部上に第２の固体コーティング層を得る。同様に、互いに重ねて複数のコーティング層を堆積することもできる。
【０１５６】
当該発光デバイスが異なるコーティング組成物により第１及び第２コーティング層をコーティングされた場合、反射性、拡散性、スペクトル的にフィルタする、発光性及び光を阻止する光学的機能を持つ異なる固体コーティング層を達成することができる。このようにして、同一の側面を、同一の又は異なる光学的機能を持つ２以上のコーティング層によりコーティングすることができる。
【０１５７】
従って、上記側面の異なる部分は異なる光学的機能を有し得る。
【０１５８】
当該デバイスの側面上に配設されるコーティングは、これら側面の極近傍にあり、一般的に接触する。しかしながら、収縮応力、不十分な接着、熱応力により、当該側部コーティングの上記側面（の一部）及び前記サブマウント（の一部）との物理的接触は破壊され得る。結果として、斯かる接触が破壊された場所には、通常は小さな間隙が存在し得る。これは、必ずしも、当該側部コーティングの機能を阻害することはない。
【０１５９】
以上、本発明を特定の例示的実施例を参照して説明したが、当業者によれば多くの異なる代替例、変形例等が明らかとなるであろう。従って、説明された実施例は、添付請求項に記載された本発明の範囲を限定しようとするものではない。
【図１】
0005779097.tif 000002
【図２】
0005779097.tif 000003
【図３】
0005779097.tif 000004
【図４】
0005779097.tif 000005
【図５】
0005779097.tif 000006
【図６】
0005779097.tif 000007
【図７】
0005779097.tif 000008
【図８ａ】
0005779097.tif 000009
【図８ｂ】
0005779097.tif 000010
【図８ｃ】
0005779097.tif 000011
【図９】
0005779097.tif 000012