(57)【要約】【課題】発光色の色調調整が容易であり、安価であり、演色性が高く、かつ面照明装置に光源として組み込んだときに色再現範囲が広いＬＥＤデバイスを提供する。【解決手段】この発明は、青色ＬＥＤ素子３と赤色ＬＥＤ素子４とを樹脂７にて気密に封止し、青色ＬＥＤ素子からの光によって励起されて発光する蛍光発光部５を樹脂にて気密に封止されたＬＥＤ素子と共にパッケージングしたＬＥＤデバイス１であって、蛍光発光部５は、共晶系一方向凝固材料から成ることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色ＬＥＤ素子と赤色ＬＥＤ素子とを樹脂にて気密に封止し、前記青色ＬＥＤ素子からの光によって励起されて発光する蛍光発光部を前記樹脂にて気密に封止されたＬＥＤ素子と共にパッケージングしたＬＥＤデバイスであって、
前記蛍光発光部は、共晶系一方向凝固材料から成ることを特徴とするＬＥＤデバイス。
【請求項２】
前記蛍光発光部は、前記青色ＬＥＤ素子を覆うように配置し、かつ、前記赤色ＬＥＤ素子を被覆しないように配置したことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤデバイス。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＬＥＤデバイスを光源として備えた面照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤデバイス及びそれを光源として備えた面照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在入手可能な白色ＬＥＤは、発光効率が高いものの、照明用として使用する場合には演色性の問題があり、バックライト用として使用する場合には色再現範囲が狭い問題点がある。そのため、ＬＥＤを利用した白色光を発光させるデバイスでは、白色ＬＥＤを使用せずに、例えば、ＲＧＢ三色のＬＥＤを組み合わせて白色光を合成したり、紫外線を発光するＬＥＤと三波長蛍光体とを組み合わせて白色光を発光させることで対応している。
【０００３】
しかしながら、このような三色ＬＥＤを組み合わせたり、紫外線ＬＥＤと蛍光体と組み合わせたりしたＬＥＤデバイスは、いまだ発光効率が低い、コストが高い、白色光とするための混色が困難である、制御が複雑になるといった問題点がある。
【０００４】
上記の問題点を解決する技術として、特開２００４−３２７４９２号公報（特許文献１）や特開２００４−３５６１１６号公報（特許文献２）には、青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤ、そして青色ＬＥＤの発光により励起されて発光する蛍光体を組み合わせたＬＥＤデバイスが記載されている。この第３のＬＥＤと蛍光体とを組み合わせたＬＥＤデバイスでは、蛍光体を樹脂に混入させるか、若しくはＬＥＤ素子に直接に塗布した構成にしている。
【０００５】
しかしながら、蛍光体を樹脂に混入させて塗布する場合、塗布範囲を限定することが困難であり、他方、蛍光体をＬＥＤ素子に直接に塗布する場合、塗布密度をコントロールするのが困難である問題点がある。
【特許文献１】特開２００４−３２７４９２号公報
【特許文献２】特開２００４−３５６１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、青色ＬＥＤの青色発光と蛍光体発光との組み合わせにより白色光を取り出すＬＥＤデバイスであって、発光色の色調調整が容易であり、安価であり、演色性が高く、かつ面照明装置に光源として組み込んだときに色再現範囲が広いＬＥＤデバイスを提供することを目的とする。
【０００７】
本発明はまた、このようなＬＥＤデバイスを組み込んだ色再現範囲が広い面照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、青色ＬＥＤ素子と赤色ＬＥＤ素子とを樹脂にて気密に封止し、前記青色ＬＥＤ素子からの光によって励起されて発光する蛍光発光部を前記樹脂にて気密に封止されたＬＥＤ素子と共にパッケージングしたＬＥＤデバイスであって、前記蛍光発光部は、共晶系一方向凝固材料から成ることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１のＬＥＤデバイスにおいて、前記蛍光発光部は、前記青色ＬＥＤ素子を覆うように配置し、かつ、前記赤色ＬＥＤ素子を被覆しないように配置したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２のＬＥＤデバイスを光源として備えた面照明装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、青色ＬＥＤ素子と赤色ＬＥＤ素子とを樹脂にて気密に封止し、青色ＬＥＤ素子からの光によって励起されて発光する蛍光発光部をＬＥＤ素子と共にパッケージングしたＬＥＤデバイスにあって、蛍光発光部に共晶系一方向凝固材料を使用したことにより、照明用途としては演色性が良く白色光を発光することができ、また液晶バックライト用途として色再現範囲の広いバックライトの製作を可能にする。
【００１２】
また本発明の液晶バックライト装置によれば、上記ＬＥＤデバイスを光源としているので、色再現範囲が広い液晶バックライト装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１４】
（第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態のＬＥＤデバイス１を示している。本ＬＥＤデバイス１は、中心波長が４３０〜４８０ｎｍの青色ＬＥＤ素子３、中心波長が６００〜６８０ｎｍの赤色ＬＥＤ素子４を備えている。青色ＬＥＤ素子３はリードフレーム７ａに接続され、赤色ＬＥＤ素子４はリードフレーム７ｂに接続されている。これらリードフレーム７ａ，７ｂのパッケージから出た端部は給電端子８ａ，８ｂとされている。
【００１５】
青色ＬＥＤ素子３、赤色ＬＥＤ素子４は、樹脂フレーム２の内部に配置されていて、透明若しくは半透明の封止樹脂６にて被覆、封止されている。青色ＬＥＤ素子３の上部で、かつ封止樹脂６の内部に、青色ＬＥＤ素子３の光によって励起されて中心波長５００〜５９０ｎｍの光を発する蛍光発光部５が配置されている。この蛍光発光部５は、共晶系一方向凝固材料（Ｍｅｌｔ  Ｇｒｏｗｔｈ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ。以下、「ＭＧＣ」と略記する。）にて形成されたものである。このＭＧＣは、２種類の材料が単結晶状態で共晶凝固している材料である。例えば、Ａｌ２Ｏ３とＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）にてＭＧＣを作製し、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）にＣｅをドープすることで、青色光で励起し発光する蛍光発光部５の材料を作製する。そして、このＭＧＣ材料は、材料の板厚やＣｅのドープ量によって発光量をコントロールすることができる。
【００１６】
上記構成のＬＥＤデバイス１では、給電端子８ａ，８ｂに給電することで青色ＬＥＤ素子３、赤色ＬＥＤ素子４をそれぞれの波長で発光させることができる。そして青色ＬＥＤ素子３からの青色光の一部は封止樹脂６を透過して外部に直接に出射し、また青色光の別の一部は蛍光発光部５内の蛍光発光体に衝突して励起発光させ、この光を封止樹脂６を透過させて外部に出射させる。また赤色ＬＥＤ素子４からの光は封止樹脂６を透過して外部に直接に出射する。この発光機構により、ＬＥＤデバイス１を出光面前方から見れば、青色光、赤色光、そして蛍光が混合して白色光として出てくることになる。
【００１７】
上述したように蛍光発光部５のＭＧＣ材料は、その板厚やＣｅのドープ量によって発光量をコントロールすることができるため、ＬＥＤ素子とは別に輝度、色度をその発光量によって管理することができる。そのため、この蛍光発光部５のＭＣＧ材料の板厚やＣｅのドープ量を調整することでＬＥＤデバイス１としての色調をも容易にコントロールすることができる。
【００１８】
図２は、本実施の形態のＬＥＤデバイス１の点灯時の分光スペクトルを示している。青色ＬＥＤ素子３からの中心波長が４３０〜４８０ｎｍの青色光、赤色ＬＥＤ素子４からの中心波長が６００〜６８０ｎｍの赤色光、そして、蛍光発光部５からの中心波長５００〜５９０ｎｍの光が共存している。
【００１９】
（第２の実施の形態）図３を用いて、本発明の第２の実施の形態のＬＥＤデバイス１Ａを説明する。本実施の形態のＬＥＤデバイス１Ａは、図１に示した第１の実施の形態のＬＥＤデバイス１に対して、蛍光発光部５の配置形態が異なっている。
【００２０】
本実施の形態のＬＥＤデバイス１Ａでは、青色ＬＥＤ素子３、赤色ＬＥＤ素子４は、樹脂フレーム２の内部に配置されていて、透明若しくは半透明の封止樹脂６にて被覆、封止されている。青色ＬＥＤ素子３の上面に直接に、若しくは若干の間隔を空けて蛍光発光部５を配置している。この蛍光発光部５は、青色ＬＥＤ素子３の光によって励起されて中心波長５００〜５９０ｎｍの光を発する。この蛍光発光部５の材料は第１の実施の形態と共通であり、ＭＧＣ材料である。赤色ＬＥＤ素子４には蛍光発光部５を配置していない。青色ＬＥＤ素子３、赤色ＬＥＤ素子４、そして蛍光発光部５は透明若しくは半透明の封止樹脂６にて被覆、封止している。尚、図３において、図１に示した第１の実施の形態と共通する要素には同一の符号を付して示している。
【００２１】
本実施の形態のＬＥＤデバイス１Ａにあっても、給電端子８ａ，８ｂに給電することで青色ＬＥＤ素子３、赤色ＬＥＤ素子４をそれぞれの波長で発光させることができる。そして青色ＬＥＤ素子３からの青色光の一部は封止樹脂６を透過して外部に直接に出射し、また青色光の別の一部は蛍光発光部５内の蛍光発光体に衝突して励起発光させ、この光を封止樹脂６を透過させて外部に出射させる。また赤色ＬＥＤ素子４からの光は封止樹脂６を透過して外部に直接に出射する。この発光機構により、ＬＥＤデバイス１を出光面前方から見れば、青色光、赤色光、そして蛍光が混合して白色光として出てくることになる。
【００２２】
本実施の形態のＬＥＤデバイス１Ａの場合、青色ＬＥＤ素子３には、その上部近傍に蛍光発光部５を配置するため、ワイヤーボンディングが不要なフリップチップ構造のものを採用する。この青色ＬＥＤ素子３にワイヤーボンディングタイプのものを採用することも可能である。しかしながら、青色ＬＥＤ素子３と蛍光発光部５との距離を近接でき、ワイヤーに蛍光発光部５が接触し断線する恐れのないフリップチップ構造の素子を採用する方が好ましい。尚、赤色ＬＥＤ素子４についてはワイヤーボンディングタイプ、フリップチップ構造のもののいずれをも採用することができる。
【００２３】
（第３の実施の形態）図４、図５を用いて、本発明の第３の実施の形態の面照明装置について説明する。本実施の形態の面照明装置は、図１に示した第１の実施の形態のＬＥＤデバイス１、あるいは図３に示した第２の実施の形態のＬＥＤデバイス１Ａの光源として備えたことを特徴とする。
【００２４】
図４に示すように、本実施の形態の面照明装置は、エッジライト方式であり、ＬＥＤデバイス１を配線基板上にアレイ状に配列したＬＥＤ基板１２を採用し、このＬＥＤ基板１２を導光板１１の一側面にその側面から白色光が入光するように配置している。導光板１１は、その裏面を反射面１１ａとし、反射面１１ａに対向する表面を発光面１１ｂとし、ＬＥＤ基板１２からの光を一側面から導光板１１に導入し、その導入光を反射面１１ａにて反射させて発光面１１ｂから均一に輝度が分布する照明光あるいはバックライトとして出光させる。
【００２５】
導光板１１は、ユニットケース１３の底面に設置された反射板１４上に設置されている。導光板１１の発光面１１ｂ上には拡散板１５、光学シート１６が配置され、発光面１１ｂから出射してくる光を拡散、集光して輝度が均一に分布するバックライト光源として出光させる。フロントフレーム１７は、ユニットケース１３に対して組み付けることで、その内部に反射板１４、導光板１１、拡散板１５、光学シート１６をこの順に収容し、本実施の形態の面照明装置を構成している。
【００２６】
図５に詳しく示したように、ＬＥＤ基板１２は、配線基板２１上に多数のＬＥＤデバイス１を列設した構成である。そして、青色ＬＥＤ素子３、赤色ＬＥＤ素子４それぞれは、共に別々の給電端子１２１ａ，１２１ｂに接続され、個別に駆動させるように配線してある。本実施の形態の液晶バックライト装置からの光の色度調整は、この給電端子１２１ａ，１２１ｂに給電する電力を青色、赤色個別に調整することで行う。
【００２７】
本実施の形態の面照明装置では、青色ＬＥＤ素子３、赤色ＬＥＤ素子４、そして青色ＬＥＤ素子３の光に励起されて発光するＭＧＣ材料で形成された発光蛍光部５を備えたＬＥＤデバイス１を列設したＬＥＤ基板１２を光源として備えているので、照明用途としては演色性に優れ、液晶バックライト用途としては色再現範囲の広いバックライトを作製することができ、また、蛍光発光部５にＭＣＧ材料を用いているので発光色を所望の色調に調整することが容易である。
【００２８】
尚、上記の実施の形態では図１に示した第１の実施の形態のＬＥＤデバイス１を光源としたが、これに代えて図３に示した第２の実施の形態のＬＥＤデバイス１Ａを採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態のＬＥＤデバイスの平面図及び断面図。
【図２】上記実施の形態の分光スペクトルの測定グラフ。
【図３】本発明の第２の実施の形態のＬＥＤデバイスの平面図及び断面図。
【図４】本発明の第３の実施の形態の面照明装置の分解斜視図。
【図５】上記時の面照明装置に採用したＬＥＤ基板の斜視図。
【符号の説明】
【００３０】
１，１Ａ  ＬＥＤデバイス
２  樹脂フレーム
３  青色ＬＥＤ素子
４  赤色ＬＥＤ素子
５  蛍光発光部
６  封止樹脂
１１  導光板
１２  ＬＥＤ基板
１３  ユニットケース
１７  フロントフレーム
２１  配線基板
【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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