(57)【要約】【課題】三色混合型ＬＥＤ装置の演色評価数を向上させる発光ダイオード封止構造を提供する。【解決手段】発光ダイオード封止構造は、封止ベース１０２、ＬＥＤチップセット、封止材料１０４及び蛍光粉末１０６を備える。封止ベース１０２は、収納空間を有する。ＬＥＤチップセットは、収納空間に配置され、緑色光を放射する第１のＬＥＤチップ１１２と、青色光を放射する第２のＬＥＤチップ１１６と、赤色光を放射する第３のＬＥＤチップ１１４とを含む。封止材料１０４は、収納空間の中に配置され、ＬＥＤチップを覆って保護する。蛍光粉末１０６は、封止材料１０４の中に混合される。緑色光、青色光及び赤色光は、混光されて白色光に生成され、青色光が蛍光粉末１０６を励起して励起光を生成し、励起光が混光されてもう一つの白色光に生成される。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
封止ベース、ＬＥＤチップセット、封止材料及び蛍光粉末を備える発光ダイオード封止構造であって、
前記封止ベースは、収納空間を有し、
前記ＬＥＤチップセットは、前記収納空間に配置され、波長が５１０〜５５０ｎｍの緑色光を放射する第１のＬＥＤチップと、波長が４４０〜４８０ｎｍの青色光を放射する第２のＬＥＤチップと、波長が６００〜６３０ｎｍの赤色光を放射する第３のＬＥＤチップと、を含み、
前記封止材料は、前記収納空間の中に配置され、前記ＬＥＤチップを覆って保護し、
前記蛍光粉末は、波長が５６０〜６００ｎｍの励起スペクトルのピークを有し、前記封止材料の中に混合され、
前記緑色光、前記青色光及び前記赤色光は、混光されて白色光に生成され、前記青色光が前記蛍光粉末を励起して励起光を生成し、該励起光と混光されてもう一つの白色光に生成されることを特徴とする発光ダイオード封止構造。
【請求項２】
前記封止材料は、エポキシ樹脂、アクリル、シリカゲル又はこれらの組み合わせからなることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード封止構造。
【請求項３】
前記チップは三角形状に配列されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード封止構造。
【請求項４】
前記チップは直線状に配列されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード封止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード封止構造に関し、特に発光ダイオードの演色評価数を向上させる封止構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、照明分野に用いられるようになり、急速に発展している。例えば、ＬＥＤは、携帯電話、ＰＤＡ及びその他の電子製品の中によく利用されている。
【０００３】
従来の白色ＬＥＤの一部は、赤色ＬＥＤチップ（ｒｅｄ  ｃｈｉｐ）、緑色ＬＥＤチップ（ｇｒｅｅｎ  ｃｈｉｐ）及び青色ＬＥＤチップ（ｂｌｕｅ  ｃｈｉｐ）を同一のデバイス封止構造の中に一緒に封止し、三色の色光を混合させて白色光を生成していた。
【０００４】
演色評価数（ｃｏｌｏｒ  ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ  ｉｎｄｅｘ：Ｒａ）とは、光線が物体の色を表示するレベルを指す。つまり、実物の色に迫真する色のレベルのことである。演色評価数が高い光源は、色の表現性が好適であり、表示される色は自然の原色に近いが、一般の白色ＬＥＤは、演色評価数が決して高くなかった。例えば、従来の赤色、青色及び緑色の三色ＬＥＤチップの混光装置は、演色評価数がわずか約６０〜７０であった。
【０００５】
そのため、演色評価数が高い白色ＬＥＤが望まれていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の第１の目的は、三色混合型ＬＥＤ装置の演色評価数を向上させる発光ダイオード封止構造を提供することにある。
本発明の第２の目的は、簡便な封止工程によりＬＥＤの演色評価数を向上させる発光ダイオード封止構造を提供することにある。
本発明の第３の目的は、緑色ＬＥＤチップが過電流の励起により駆動される状況を減らし、３つのＬＥＤチップの駆動電流を一致させる発光ダイオード封止構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような技術的課題解決のため、請求項１記載の発明にあっては、封止ベース、ＬＥＤチップセット、封止材料及び蛍光粉末を備える発光ダイオード封止構造であって、前記封止ベースは、収納空間を有し、前記ＬＥＤチップセットは、前記収納空間に配置され、波長が５１０〜５５０ｎｍの緑色光を放射する第１のＬＥＤチップと、波長が４４０〜４８０ｎｍの青色光を放射する第２のＬＥＤチップと、波長が６００〜６３０ｎｍの赤色光を放射する第３のＬＥＤチップと、を含み、前記封止材料は、前記収納空間の中に配置され、前記ＬＥＤチップを覆って保護し、前記蛍光粉末は、波長が５６０〜６００ｎｍの励起スペクトルのピークを有し、前記封止材料の中に混合され、前記緑色光、前記青色光及び前記赤色光は、混光されて白色光に生成され、前記青色光が前記蛍光粉末を励起して励起光を生成し、該励起光と混光されてもう一つの白色光に生成されることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記封止材料は、エポキシ樹脂、アクリル、シリカゲル又はこれらの組み合わせからなることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記チップは三角形状に配列されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記チップは直線状に配列されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の発光ダイオード封止構造は、ＬＥＤチップと電気的に接続された電極リードに電流が通るとＬＥＤチップが導通し、対応した波長の光が放射される時に、青色光の一部が蛍光粉末を励起させ、黄色光を放射する。そのため赤色光、青色光及び緑色光の混合により白色光が生成されるだけでなく、黄色光と青色光の一部とを混光させる補助メカニズムにより、白色光を生成するため、ＬＥＤ装置の発光効率が向上するとともに、演色評価数を向上させることもできる。
【００１２】
また、チップを駆動させる電流の大きさは、緑色光に対する需要が減り、青色光に対する需要が増えるため、駆動電流全体を一致させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の演色評価数を向上させる発光ダイオード封止構造は、封止材料の中に黄色蛍光粉末が混入されているため、ＬＥＤの白色光が三色光の混光により生成される以外に、青色光の一部が黄色の蛍光粉末を励起させて黄色光を生成させ、それと混合させて白色光を生成する。この二つの効果を組み合わせることにより、ＬＥＤの発光効率及び演色評価数を向上させることができる。
【００１４】
図１Ａ及び図１Ｂを参照する。図１Ａは、本発明の好適な実施形態による発光ダイオード封止構造を示す平面図である。図１Ｂは、本発明の好適な実施形態による発光ダイオード封止構造を示す断面図である。図１Ａには、収納空間１０８が示されているが、封止材料は示されていない。
【００１５】
本実施形態において、演色評価数を向上させる発光ダイオード封止構造は、封止ベース１０２、ＬＥＤチップセット１１０、封止材料１０４、蛍光粉末１０６及び電極リードセットを含む。
【００１６】
封止ベース１０２は、ポリフタルアミド（Ｐｏｌｙｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ：ＰＰＡ）、エポキシ樹脂、ガラス繊維、酸化カルシウムなどの材料が射出成形された構造からなり、ＬＥＤチップセット１１０を配置するための収納空間１０８を有する。
【００１７】
ＬＥＤチップセット１１０は、第１のＬＥＤチップ１１２、第２のＬＥＤチップ１１６及び第３のＬＥＤチップ１１４を含む。第１のＬＥＤチップ１１２は、電気エネルギーが入力されると、５１０〜５５０ｎｍの特定波長の光を放射する緑色ＬＥＤチップなどである。第２のＬＥＤチップ１１６は、電気エネルギーが入力されると、４４０〜４８０ｎｍの特定波長の光を放射する青色ＬＥＤチップなどである。第３のＬＥＤチップ１１４は、電気エネルギーが入力されると、６００〜６３０ｎｍの特定波長の光を放射する赤色ＬＥＤチップなどである。
【００１８】
封止材料１０４は、３つのＬＥＤチップを保護するために、収納空間１０８の中に充填されてＬＥＤチップセット１１０を覆い、ＬＥＤチップの光が外部に放射される。封止材料１０４は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル、シリカゲル又はこれらの組み合わせからなる。
【００１９】
蛍光粉末１０６は、封止材料１０４の中に均一に混合され、励起する時に生成する励起スペクトルのピークが５６０〜６００ｎｍである黄色の蛍光粉末などである。３つのＬＥＤチップが放射するそれぞれの光は、混光されると白色光が生成され、第２のＬＥＤチップ１１６は、蛍光粉末１０６を励起させる機能を備える。蛍光粉末１０６が励起すると励起光が生成され、この励起光と第２のＬＥＤチップ１１６の青色光とが混光されて白色光が生成される。
【００２０】
電極リードセットは、外部の電気エネルギーをチップに導入するルートを提供するために、各ＬＥＤチップのカソードと電気的に接続されたカソード電極リード１２２ａ、１２４ａ、１２６ａと、各ＬＥＤチップのアノードと電気的に接続されたアノード電極リード１２２ｂ、１２４ｂ、１２６ｂとを含む。
【００２１】
外部の電気エネルギーが各カソード電極リード１２２ａ、１２４ａ、１２６ａと、各アノード電極リード１２２ｂ、１２４ｂ、１２６ｂとを介して対応したＬＥＤチップを導通させると、各々の波長の光が励起し、青色のＬＥＤチップ１１６が放射する青色光の一部が黄色の蛍光粉末１０６を励起させて黄色光を放射する。この際、青色光の一部が黄色光と混光されることにより白色光が生成される。また残りの青色光は、緑色光及び赤色光と混合されて白色光が生成される。
【００２２】
上述した実施形態において、３つのＬＥＤチップは、三角形状に配列されているが、本発明はこれだけに限定されるわけではない。また、各チップの相対的な位置も本実施形態で示されたものだけに限定されるわけではない。例えば、図２は、本発明の好適な実施形態によるもう一つの配列方式を示す平面図である。図２に示すように、第１のＬＥＤチップ２１２、第３のＬＥＤチップ２１４及び第２のＬＥＤチップ２１６は直線状に配列され、蛍光粉末１０６の励起を行うために、第２のＬＥＤチップ２１６は中間に配置されている。
【００２３】
ＲＧＢ３色のＬＥＤチップにより白色光に混光して放射することしかできなかった従来技術と異なり、本実施形態のＬＥＤ装置は、励起された黄色光というもう一つの色彩成分が添加されているため、太陽光に近づき、演色評価数が向上している。また青色光と、５６０〜６００ｎｍの波長の励起光との白色光転換効率は好適である。
【００２４】
また、バックライトモジュールに利用する場合、従来のＲＧＢの輝度比が約３：６：１であり、緑色光が輝度不足とならないように、過電流駆動（ｏｖｅｒ  ｄｒｉｖｅ）を行うことにより緑色光ＬＥＤチップを駆動していた。青色光は、輝度が高くなりすぎないように、小さい電流で青色光ＬＥＤチップを駆動させていた。そのため、ＬＥＤ装置全体は、駆動電流が一致しなくなることがよくあった。
【００２５】
本実施形態には、黄色の蛍光粉末が添加されているため、青色光に必要な駆動電流を多くし、黄色の蛍光粉末との作用と、赤色光及び緑色光との作用と、を同時に行うことができる。また一方、青色光と黄色光とを混光させ、白色光の一部を生成するため、緑色光に対する需要を減らすことができる。そのため、全体的な効果において、ＬＥＤ装置の駆動電流が一致し、その差異を低減させることができる。蛍光粉末を使用する割合は、最終的に生成される輝度及び白色光の純度に悪影響を与えないように、必要に応じて蛍光粉末の割合を調整してもよい。
【００２６】
上述の実施形態から分かるように、本発明は、少なくとも以下の長所を有する。従来のＲＧＢ３つのＬＥＤチップを混光させる技術と異なり、本発明は、高い演色評価数を提供し、一般の照明又はバックライトモジュールに利用すると、表示したい物体をより実物に近い色で表示することができるようになる。また、青色光と黄色光との混合により白色光が生成されるため、発光効率を向上させることもできる。
【００２７】
本発明の封止工程は、従来技術と異なり、別途特殊な装置が必要なく、封止材料の製作は、励起波長が５６０〜６００ｎｍである蛍光粉末を混入させた後に、封止工程により蛍光粉末及び封止材料を収納空間に配置するだけでよい。
【００２８】
青色光と黄色光とを混光させて白色光を生成させた場合、望ましい変換効率を得ることができる。また、３色のチップの各駆動電流が一致しないという従来技術の問題点を解決することができる。
【００２９】
当該施術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と範囲を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本出願による特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】本発明の好適な実施形態による発光ダイオード封止構造を示す平面図である。
【図１Ｂ】本発明の好適な実施形態による発光ダイオード封止構造を示す断面図である。
【図２】本発明の好適な実施形態による発光ダイオード封止構造の中のそれぞれのＬＥＤチップのもう一つの配列方式を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０２  封止ベース
１０４  封止材料
１０６  蛍光粉末
１０８  収納空間
１１０  ＬＥＤチップセット
１１２  第１のＬＥＤチップ
１１４  第３のＬＥＤチップ
１１６  第２のＬＥＤチップ
１２２ａ  カソード電極リード
１２２ｂ  アノード電極リード
１２４ａ  カソード電極リード
１２４ｂ  アノード電極リード
１２６ａ  カソード電極リード
１２６ｂ  アノード電極リード
２１２  第１のＬＥＤチップ
２１４  第３のＬＥＤチップ
２１６  第２のＬＥＤチップ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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