(57)【要約】      （修正有）【課題】光混合式発光ダイオードの構造を提供する。【解決手段】蛍光体と、膠質体とを混練された固体蛍光シート１１を有し、固体蛍光シート１１はブラケット１２に設けられ、かつ固体蛍光シート１１は発光チップ１３の上方を覆い、固体蛍光シートの面積と発光チップの面積との一定の比例関係、または固体蛍光シート１１の面積と発光の穴面積との一定の比例関係を利用し、固体蛍光シート１１と発光チップ１３との間の距離の限定関係を満足して、光混合式発光ダイオードの構造１がより良い光混合効果およびより長い使用寿命を実現できる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体と膠質体とを混練された固体蛍光シートを有し、前記固体蛍光シートはブラケットに取り付けられ、前記ブラケットは凹面カップを有し、凹面カップ上部の周縁に発光穴を開けられ、凹面カップの底部に発光チップを設け、前記固体蛍光シートを前記発光チップの上方に覆い被せ、前記固体蛍光シートの面積がＸ、発光穴の面積がＹのとき、前記固体蛍光シートの面積と発光穴の面積が８５％＊Ｙ≦Ｘの関係式（数式１）を満足し、前記固体蛍光シートは発光チップとの間に距離Ｌを有し、距離Ｌは０≦Ｌ≦５０ｍｍの関係式を満足することを特徴とする、光混合式発光ダイオードの構造。
【請求項２】
前記発光チップはボンディング方式により前記ブラケット上の２つの電極に接続され、前記固体蛍光シートは凹面カップ壁の縁部に係合していて、かつその位置がボンディングワイヤの高さより高いことを特徴とする、請求項１記載の光混合式発光ダイオードの構造。
【請求項３】
前記発光チップはフリップチップ方式により、前記ブラケット上の２つの前記電極に結合することを特徴とする、請求項１記載の光混合式発光ダイオードの構造。
【請求項４】
プリント基板および蛍光体と膠質体とを混練してなる固体蛍光シートとを備え、前記プリント基板は少なくとも２つの電極と、一つの発光チップとを設けていて、かつ２つの前記電極は前記発光チップと電気接続され、透光性膠質体によって、前記固体蛍光シートを固定した上、前記発光チップの上方を覆い被せ、前記固体蛍光シートの面積がＸ、前記発光チップの面積がＺのとき、前記固体蛍光シートの面積と前記発光チップの面積がＺ≦Ｘ（式３）の関係式を満足すると共に、前記発光チップはフリップチップ方式により前記プリント基板上に備える２つの前記電極に結合されることを特徴とする、光混合式発光ダイオードの構造。
【請求項５】
セラミック基板および蛍光体と膠質体とを混練してなる固体蛍光シートとを備え、セラミック基板は少なくとも２つの電極と、一つの発光チップとを設けていて、かつ２つの前記電極は前記発光チップと電気接続され、透光性膠質体によって、前記固体蛍光シートを固定した上、前記発光チップの上方を覆い被せ、前記固体蛍光シートの面積がＸ、前記発光チップの面積がＺのとき、前記固体蛍光シートの面積と前記発光チップの面積がＺ≦Ｘ（式３）の関係式を満足すると共に、前記発光チップはフリップチップ方式によりセラミック基板上の２つの電極に結合されることを特徴とする、光混合式発光ダイオードの構造。
【請求項６】
前記固体蛍光シートの膠質体はエポキシ樹脂、ポリフタルアミド（ｐｏｌｙｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ，  ＰＰＡ）またはシリコンのいずれかであることを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の光混合式発光ダイオードの構造。
【請求項７】
前記固体蛍光シートの蛍光体の一般式は（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+、（ＳｒＣａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｇａ2Ｓ4：Ｅｕ（式４）またはＴｂ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+（式５）のいずれかであることを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の光混合式発光ダイオードの構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は発光ダイオードの構造に関し、特に生産プロセスを簡素化させ、組立が便利で、かつ生産コストを有効に軽減できる光混合式発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
以前は主に電子製品に適用し指示用途に使用してきた発光ダイオードは、低電力消費、長寿命であり発熱しないなどの長所を有するため、現在は大型表示スクリーンおよび照明に適用されるようになってきている。照明用途に適用するときには、発光ダイオードが白色光を生成することが主な技術ポイントになっている。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
一般の発光ダイオードのほとんどは、赤色光、緑色光、青色光などの有色光であるため、三原色の原理に基づき白色光に混合させるには、赤色、緑色、青色の発光チップを同時に使用し、それぞれの電流によって励起させ、白色光に混合する必要がある。
公知の白色発光ダイオードの主な技術は、赤色、緑色、青色三色の発光チップを併せて制御チップにパッケージした上ボンディングワイヤを３つの発光チップと制御チップと接続するリード線とする。
一方、３つの発光チップは分離して設置されていて、白色光を出射可能な区域は３つの発光チップ出射光の交わる場所のみであり、各発光チップの周縁部および２つの発光チップの交わる場所の出射光は、各発光チップの原色と２つの発光チップの光混合であって、純粋な白色光ではない。そのため、一つの制御チップがあらたに必要であり、コスト増になるほか、生産プロセスも複雑になる。
【０００４】
一般的に、公知の表面実装型発光チップ（ＳＭＤ  ＬＥＤ）のパッケージ方式は二とおりある。一つはパッケージの基板に金属製のリードフレーム（ｌｅａｄｆｒａｍｅ）を使用し、発光ダイオードチップをリードフレーム上面に取り付ける方法である。
もう一つの方式は、プリント基板（ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ，ＰＣＢ）をパッケージの基板に使用し、発光ダイオードチップをフリップチップ方式により、プリント基板上に固定する。さらに、パッケージ加工のときは蛍光体を含ませて、蛍光体を発光ダイオードチップの周辺部に分布させる。これにより、発光ダイオードチップの出射光が青色光の場合は、蛍光体を直接に励起して黄色光を生成し、残りの青色光と光混合して白色光を出射させる。
蛍光体を直接発光ダイオードチップの周囲に分布させることは光混合に有利であるほか、発光ダイオード出射光の均斉度を一定程度に向上できる反面、発光ダイオードが稼働するときの温度はセ氏７０〜８０度に達するため、このような高温が蛍光体の効率を害して発光ダイオードの光出射効率と均斉度がともに低下する。
【０００５】
よって、市場の需要に応えて、光混合式発光ダイオードの構造を設計し、固体の蛍光シートの受光により励起され、光色の差がなく、光混合が均斉された光源の光混合式発光ダイオードを設計することは、一刻の猶予もできない課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案は前述の、公知技術の課題に対してなされたものであり、光色の差がなく、光混合が均斉された光源の光混合式発光ダイオードの構造を提供し、公知技術の問題解決を図ることを本考案の目的とする。
【０００７】
本考案の目的に基づき、本考案の光混合式発光ダイオードは、蛍光体と、膠質体とを混練された固体蛍光シートを有し、固体蛍光シートはブラケットに取り付けられ、ブラケットは凹面カップを有し、凹面カップの上部周縁に発光穴を形成し、凹面カップの底部に発光チップを設け、固体蛍光シートを発光チップの上方に覆い被せる。
固体蛍光シートの面積がＸ、発光穴の面積がＹのとき、固体蛍光シートの面積と発光穴の面積が８５％＊Ｙ≦Ｘの関係式（数式１）を満足し、固体蛍光シートは発光チップとの間に距離Ｌを有し、距離Ｌは０≦Ｌ≦５０ｍｍの関係式（数式２）を満足する。
【０００８】
一実施例において、発光チップはボンディング方式によりブラケット上の２つの電極に接続され、固体蛍光シートは凹面カップ壁の縁部に係合していて、かつその位置はボンディングワイヤの高さより高い。
【０００９】
もう一つの実施例において、発光チップはフリップチップ方式により、ブラケット上の２つの電極に接続されている。
【００１０】
本考案の目的に基づき、本考案の光混合式発光ダイオードは、プリント基板および蛍光体と膠質体とを混練してなる固体蛍光シートとを備える。プリント基板は少なくとも２つの電極と、一つの発光チップとを設けていて、かつ２つの電極が発光チップと電気接続され、透光性膠質体によって固体蛍光シートを固定した上、発光チップの上方を覆い被せる。
固体蛍光シートの面積をＸ、発光チップの面積をＺとするとき、固体蛍光シートの面積と発光チップの面積がＺ≦Ｘ（式３）の関係式を満足すると共に、発光チップはフリップチップ方式によりプリント基板上の２つの電極に結合される。
【００１１】
本考案の目的に基づき、本考案の光混合式発光ダイオードは、セラミック基板および蛍光体と膠質体とを混練してなる固体蛍光シートとを備える。セラミック基板は少なくとも２つの電極と、一つの発光チップとを設けていて、かつ２つの電極が発光チップと電気接続され、透光性膠質体によって、固体蛍光シートを固定した上、発光チップの上方を覆い被せる。
固体蛍光シートの面積がＸ、発光チップの面積がＺのとき、固体蛍光シートの面積と発光チップの面積がＺ≦Ｘ（式３）の関係式を満足すると共に、発光チップはフリップチップ方式によりセラミック基板上の２つの電極に結合される。
【００１２】
そのうち、前述固体蛍光シートの膠質体はエポキシ樹脂、ポリフタルアミド（ｐｏｌｙｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ，  ＰＰＡ）またはシリコンのいずれかである。さらに、固体蛍光シートの蛍光体の一般式は（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+、（ＳｒＣａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｇａ2Ｓ4：Ｅｕ（式４）またはＴｂ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+（式５）のいずれかである。
【考案の効果】
【００１３】
本考案の光混合式発光ダイオードの構造は以下に示す複数の長所を有する。
【００１４】
イ、本考案の光混合式発光ダイオードの構造は、固体蛍光シートが光混合式発光ダイオードの構造の生産プロセスを有効、かつ簡素化させ、組立がより便利になり、コストを有効に軽減できる。
【００１５】
ロ、本考案の光混合式発光ダイオードの構造は、固体蛍光シートの厚さが均斉化され、溶入された物質が均一化されたシート体であり、チップの上方に取り付けることによって、光混合および光色が均斉化された出射光を出射できる。
【００１６】
ハ、本考案の光混合式発光ダイオードの構造は、固体蛍光シートを取り付けることによって、ブラケットの凹面カップを２つに仕切ることができ、光透過層はパッケージ加工のとき、シート上方の空間のみを封止して置き、シート下方の空間を封止しないことにより、光透過層の部材の使用量を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本考案の光混合式発光ダイオードの構造の実施例１に示す第１態様図である。
【図２】本考案の光混合式発光ダイオードの構造の実施例１に示す第２態様図である。
【図３】本考案の光混合式発光ダイオードの構造の実施例２に示す第１態様図である。
【図４】本考案の光混合式発光ダイオードの構造の実施例２に示す第２態様図である。
【図５】本考案の光混合式発光ダイオードの構造の実施例３に示す第１態様図である。
【図６】本考案の光混合式発光ダイオードの構造の実施例３に示す第２態様図である。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
本考案の前記の説明その他の目的、特徴および長所をよりよく理解するため、以下にて好ましい実施例と、図面を併せて詳細に説明する。
【実施例】
【００１９】
以下、関連する図面に基づいて、本考案の光混合式発光ダイオードの構造の実施例を説明する。説明するため、以下の実施例のうち、同じ素子に同じ符号を割りつけている。
【００２０】
図１と図２の、本考案の光混合式発光ダイオードの構造の実施例１に示す断面図と上面図とを参照する。図に示すように、本考案の光混合式発光ダイオードの構造１は、ブラケット１２を有し、ブラケット１２は凹面カップを有し、凹面カップ上部の周縁に発光穴を形成し、凹面カップの底部に発光チップ１３を設け、発光チップ１３の上方に固体蛍光シート１１を覆い被せる。
【００２１】
固体蛍光シート１１は蛍光体と膠質体とを混練してなるか、または射出成形（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｍｏｌｄｉｎｇ）または凝集成形からなる。そのうち、膠質体はエポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ）、ポリフタルアミド（ｐｏｌｙｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ，ＰＰＡ）またはシリコンのいずれかを使用することが好ましく、蛍光体の一般式は（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+、（ＳｒＣａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｇａ2Ｓ4：Ｅｕ（式４）またはＴｂ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+（式５）のいずれかが好ましい。ただし、前述は例示にすぎず、この限りでない。
【００２２】
発光チップ１３はボンディングワイヤ１４によりブラケット１２上２つの電極１５に接続され、固体蛍光シート１１は凹面カップの縁部に係合していて、かつその位置はボンディングワイヤの高さより高い。
【００２３】
特に注意したいことは、固体蛍光シート１１の面積Ｘ、発光穴の面積Ｙであり、本実施例において、固体蛍光シート１１と発光穴の面積は、８５％＊Ｙ≦Ｘ（数式１）を満足しており、図から分かるように、固体蛍光シート１１を発光穴の内部に取り付けることができる点である。
ここで、固体蛍光シート１１の面積と発光穴の面積が８５％＊Ｙ≦Ｘ（数式１）を満足しているため、固体蛍光シート１１を発光穴の上方または下方の異なる場所に取り付けることができる。すなわち、固体蛍光シート１１は凹面カップの内部に係合するかまたは直接に凹面カップ上に設置しても良い。本実施例は例示にすぎず、図示のとおりに限られない。
【００２４】
このほか、発光チップ１３と２つのボンディングワイヤ１４を外部と仕切るため、例えば、固体蛍光シート１１上に透光性膠質体１６を塗布または注入しても良い。透光性膠質体１６はエポキシ樹脂、ポリフタルアミド（ｐｏｌｙｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ，ＰＰＡ）またはシリコンのいずれかである。
透光性膠質体１６によって、固体蛍光シート１１を凹面カップに固定して置き、固体蛍光シート１１の遮断性によって透光性膠質体１６が発光チップ１３を覆う恐れがなく、透光性膠質体１６の使用量を有効に軽減し、本考案の光混合式発光ダイオードの構造１を仕上げることができる。
ただし、透光性膠質体１６の部材はこの限りでない。さらに、固体蛍光シート１１と発光チップ１３との間に距離Ｌを有し、距離Ｌは０≦Ｌ≦５０ｍｍの関係式（数式２）を満足する。
【００２５】
これにより、本考案の光混合式発光ダイオードの構造１に電気を導通した後、発光チップ１３の出射光は、均斉化された蛍光体を含み、かつ同じ厚さの固体蛍光シート１１を経由し固体蛍光シート１１が光によって励起し、光色の差がない光混合が均斉化された光源を形成できる。
【００２６】
引き続き図３と図４の、本考案の光混合式発光ダイオードの構造の実施例２に示す断面図と上面図とを参照する。図示のように、本考案の光混合式発光ダイオードの構造２は、ブラケット２２を有し、ブラケット２２は凹面カップを有し、かつ凹面カップ上部の周縁に発光穴を開けられ、凹面の底部は発光チップ２３設けられている。
本実施例と実施例１と異なる点は、発光チップ２３はフリップチップ方式によりブラケット２２上に備える２つの電極２５に結合し、錫ボール２４または金ボールを介して異なる極性のピン２５と結合する点である。
本実施例においては、錫ボール２４を例示しているが、発光チップ２３はフリップチップ方式により錫ボール２４を２つのピン２５に結合し、発光チップ２３の上方は固体蛍光シート２１を積み重ね設けているため、発光チップ２３をフリップチップ方式によって結合するにはボンディング加工の必要はない。よって、固体蛍光シート２１を直接発光チップ２３に積み重ねて設けるかまたは発光チップ２３の上方に設置しても良い。
【００２７】
特に注意したいことは、固体蛍光シート２１は面積Ｘ、発光穴の面積Ｙを有しており、本実施例において、固体蛍光シート２１の面積Ｘは発光穴の面積Ｙの８５％に等しく、つまり、８５％＊Ｙ≦Ｘ（数式１）の関係式を満足している点である。よって、固体蛍光シート２１を発光穴に内設し、発光チップ２３の上方にて貼り合わることができる。
そのうち、固体蛍光シート２１の面積と発光穴の面積は８５％＊Ｙ≦Ｘ（数式１）を満足しており、固体蛍光シート１１を発光穴の上方または下方の異なる場所に取り付けることができる。すなわち、固体蛍光シート１１を凹面カップの内部に係合するかまたは直接に凹面カップ上に設置しても良い。本実施例は例示にすぎず、本実施例の図示とおりに限られない。
さらに、固体蛍光シート２１と発光チップ２３との間に距離Ｌを有し、距離Ｌは０≦Ｌ≦５０ｍｍの関係式（数式２）を満足しており、本実施例において、距離Ｌは０である。
【００２８】
引き続き図５と図６の、本考案の光混合式発光ダイオードの構造の実施例３に示す断面図と上面図とを参照する。図示のように、本考案の光混合式発光ダイオードの構造３はプリント基板３６（またはセラミック基板）と、蛍光体と膠質体とを混練してなる固体蛍光シート３１と、を備える。
プリント基板３６（またはセラミック基板）上は少なくとも２つの電極３２と、一つの発光チップ３３とを設けていて、かつプリント基板３６（またはセラミック基板）に備える２つの電極３２上は錫ボール３４がフリップチップ方式により、発光チップ３３をその上面に結合している。さらに、固体蛍光シート３１を発光チップ３３に覆い被せ、透光性膠質体３５によって固体蛍光シート３１に固定し、発光チップ３３の上方に覆い被せて、光混合式発光ダイオードの構造３に仕上げる。
【００２９】
このうち、固体蛍光シート３１の膠質体はエポキシ樹脂、ポリフタルアミド（ｐｏｌｙｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ，ＰＰＡ）またはシリコンのいずれかである。固体蛍光シート３１の蛍光体の一般式は、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+、（ＳｒＣａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｇａ2Ｓ4：Ｅｕ（式４）またはＴｂ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+（式５）のいずれかである。
【符号の説明】
【００３０】
１、２、３        光混合式発光ダイオードの構造
１１、２１、３１  固体蛍光シート
１２、２２        ブラケット
１３、２３、３３  発光チップ
１４              ボンディングワイヤ
１５、３２        電極
１６、２６、３５  透光性膠質体
２４、３４        錫ボール
２５              電極端子
３６              プリント基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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