(57)【要約】【課題】本発明は、簡単な構成により、蛍光体の使用量を低減させながら、白色光を出射することができるようにした多層ＬＥＤを提供することを目的とする。【解決手段】青色ＬＥＤチップ１２と、青色ＬＥＤチップの周りを包囲するハウジング１１と、ハウジングの青色ＬＥＤチップを収容する凹陥部１１ｅ内に充填される蛍光体１５ａが混入された透明樹脂部１３と、を含んでおり、青色ＬＥＤチップからの青色光により蛍光体を励起させて、青色光と励起光との混色光を外部に出射する、ＬＥＤ１０であって、上記透明樹脂部１３が、ハウジングの凹陥部内にて青色ＬＥＤチップの高さより僅かに上方の高さ位置まで充填された透明樹脂層１４と、この透明樹脂層の上に充填された蛍光体１５ａを混入した蛍光体層１５と、を含むように、多層ＬＥＤ１０を構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色ＬＥＤチップと、青色ＬＥＤチップの周りを包囲するハウジングと、ハウジングの青色ＬＥＤチップを収容する凹陥部内に充填される蛍光体が混入された透明樹脂部と、を含んでおり、青色ＬＥＤチップからの青色光により蛍光体を励起させて、青色光と励起光との混色光を外部に出射する、ＬＥＤであって、
上記透明樹脂部が、ハウジングの凹陥部内にて青色ＬＥＤチップの高さより僅かに上方の高さ位置まで充填された透明樹脂層と、この透明樹脂層の上に充填された少なくとも一つの蛍光体を混入した蛍光体層と、から構成されていることを特徴とする、多層ＬＥＤ。
【請求項２】
上記青色ＬＥＤチップが、配線パターンから成るチップ実装部上に固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の多層ＬＥＤ。
【請求項３】
上記青色ＬＥＤチップが、リードフレームのチップ実装部上に固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の多層ＬＥＤ。
【請求項４】
上記青色ＬＥＤチップが、上面及び下面に金属電極を有しており、下面がチップ実装部上にダイボンディングにより固定され且つ接続され、上面がワイヤボンディングにより隣接する電極部に接続されることを特徴とする、請求項２または３に記載の多層ＬＥＤ。
【請求項５】
上記青色ＬＥＤチップが、片面のみに二つの金属電極を有しており、これらの金属電極がそれぞれ対応する電極部にワイヤボンディングにより接続されることを特徴とする、請求項２に記載の多層ＬＥＤ。
【請求項６】
上記青色ＬＥＤチップが、片面のみに二つの金属電極を有しており、これらの金属電極がそれぞれ対応する電極部に直接にダイボンディングにより固定され且つ接続されることを特徴とする、請求項２に記載の多層ＬＥＤ。
【請求項７】
青色ＬＥＤチップが、窒化ガリウム系化合物半導体から成る活性層を備えていることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の多層ＬＥＤ。
【請求項８】
青色ＬＥＤチップが、ＳｉＣ系半導体またはＺｎＳｅ系半導体から成る活性層を備えていることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の多層ＬＥＤ。
【請求項９】
複数個の青色ＬＥＤチップを備えていることを特徴とする、請求項１から８の何れかに記載の多層ＬＥＤ。
【請求項１０】
上記透明樹脂部を構成する透明樹脂層及び各蛍光体層が、それぞれ硬化温度以下で反応基が残る程度に硬化され、最上層となる蛍光体層が充填された後、完全硬化されることを特徴とする、請求項１から９の何れかに記載の多層ＬＥＤ。
【請求項１１】
上記各蛍光体層が、上方に向かって徐々に蛍光体濃度が高くなるように構成されていることを特徴とする、請求項１から１０の何れかに記載の多層ＬＥＤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば各種照明等に使用するための多層ＬＥＤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
青色ＬＥＤとしてのＧａＮ系ＬＥＤの開発以来１０年以上が経過して、ＬＥＤ自体の効率向上及び低価格化に伴って、ＬＥＤの利用分野が急速に拡大し、特に青色ＬＥＤと蛍光体の組合せによる白色ＬＥＤの実現と相まって、照明分野でもＬＥＤが光源として利用されるようになってきている。
【０００３】
ところで、例えば液晶表示パネルのバック照明としては、例えばＣＦＬ（冷陰極管）が使用されているが、ＣＦＬ自体が比較的大きいことから、例えば携帯電話機における液晶表示パネルのバック照明として、ＣＦＬを使用することは困難であった。
これに対して、白色ＬＥＤの実用化により、携帯電話機の液晶表示パネルのためのバック照明として白色ＬＥＤを使用することができるようになり、携帯電話機の液晶表示パネルのカラー化が推進されるようになったきた。
【０００４】
従来、このような白色ＬＥＤは、特許文献１によれば、例えば図８に示すように構成されている。
即ち、図８において、白色ＬＥＤ１は、チップ基板２と、チップ基板２上に実装された青色ＬＥＤチップ３と、チップ基板２上にて青色ＬＥＤチップ３の周りに形成された枠状部材４と、枠状部材４内に充填された透明樹脂部５と、から構成されている。
【０００５】
上記チップ基板２は、平坦な銅張り配線基板として構成されており、その表面にチップ実装ランド２ａ及び電極ランド２ｂを備えている。
ここで、チップ実装ランド２ａ及び電極ランド２ｂは、チップ基板２の両側縁から下面にまで回り込んで、実装の際に実装基板上に対向する表面実装用端子部２ｃ，２ｄとなっている。
そして、チップ基板２は、そのチップ実装ランド２ａ上に青色ＬＥＤチップ３がダイボンディングにより固定され且つ電気的に接続されると共に、隣接する電極ランド２ｂに対してボンディングワイヤ３ａにより電気的に接続されるようになっている。
上記青色ＬＥＤチップ３は、例えばＧａＮ系の公知の構成のものであって、駆動電圧が印加されたとき青色光を出射するように構成されている。
【０００６】
上記枠状部材４は、青色ＬＥＤチップ３の周りを包囲するようにチップ基板２の上面に形成されており、青色ＬＥＤチップ３を受容するために上下に貫通した凹陥部４ａを備えている。
【０００７】
上記透明樹脂部５は、微粒子状の蛍光体５ａを混入した例えば透明エポキシ樹脂等から構成されており、上記枠状部材４の凹陥部４ａ内に充填され、硬化されている。
そして、この透明樹脂部５に、青色ＬＥＤチップ３からの青色光が入射することにより、蛍光体５ａが励起され、蛍光体５ａから黄色光を発生させるようになっている。
【０００８】
このような構成の白色ＬＥＤ１は、チップ基板２が実装基板に対して水平な状態で載置され実装される。
そして、チップ基板２に設けられた表面実装用端子部２ｃ，２ｄから青色ＬＥＤチップ３に駆動電圧が印加されると、青色ＬＥＤチップ３が発光し、この光が透明樹脂部５に混入された蛍光体５ａに入射することにより、蛍光体５ａが励起されて黄色光を発生させる。
そして、白色ＬＥＤ１は、この黄色光を、青色ＬＥＤチップ３からの青色光と混色させることにより、白色光として、外部に出射させることになる。
【０００９】
これに対して、例えば特許文献２によれば、ＬＥＤチップとして、紫外ＬＥＤを使用して、蛍光体を励起することにより、赤，緑及び青の三原色を発生させることができる。
【００１０】
【特許文献１】
特許第３３６７０９６号
【特許文献２】
特許第３２４６３８６号
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような構成の白色ＬＥＤ１においては、青色ＬＥＤチップ３からの青色光を黄色光に変換するために、透明樹脂部５に混入された蛍光体５ａを使用しており、青色光を蛍光体に照射することにより、蛍光体５ａを励起して、その励起光である白色光を取り出すようにしている。
このため、外部への出射光を白色とするためには、蛍光体５ａとして、ＹＡＧ系等の変換効率の高い特殊な蛍光体が必要である。従って、蛍光体５ａの価格が高くなってしまい、白色ＬＥＤ１全体に対して蛍光体５ａの占めるコストが大きいことから、白色ＬＥＤ１の低コスト化は困難である。
【００１２】
従って、例えば白色ＬＥＤアレイやマトリックス状に白色ＬＥＤを配置したＬＥＤ製品を製造する場合、一つの製品で使用するＬＥＤの個数が多くなることから、量産効果によるＬＥＤのコストダウンが期待できるものの、さらなるＬＥＤの低価格化が要求されてくる。
【００１３】
これに対して、個々のＬＥＤチップを小型化して、単位面積当たりのＬＥＤチップ数を多くすることにより、ＬＥＤチップの製造効率を高める方法も可能ではあるが、ＬＥＤチップの実装及び信頼性の点から、小型化も限界がある。
また、透明樹脂部５に混入する蛍光体５ａの量を低減することにより、白色ＬＥＤ１のコストを低減することも可能であるが、蛍光体５ａの低減に伴って、蛍光体５ａにより励起される黄色光も減少することになるため、青色光から黄色光への変換効率が低下して、外部への出射光が白色からずれてしまうことになる。
さらに、このような問題は、青色ＬＥＤチップからの青色光と蛍光体の励起光の混色光である他の色の光を出射するＬＥＤにおいても、同様に存在する。
【００１４】
本発明は、以上の点から、簡単な構成により、蛍光体の使用量を低減させながら、混色光を出射することができるようにした、多層ＬＥＤを提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明によれば、青色ＬＥＤチップと、青色ＬＥＤチップの周りを包囲するハウジングと、ハウジングの青色ＬＥＤチップを収容する凹陥部内に充填される蛍光体が混入された透明樹脂部と、を含んでおり、青色ＬＥＤチップからの青色光により蛍光体を励起させて、青色光と励起光との混色光を外部に出射する、ＬＥＤであって、上記透明樹脂部が、ハウジングの凹陥部内にて青色ＬＥＤチップの高さより僅かに上方の高さ位置まで充填された透明樹脂層と、この透明樹脂層の上に充填された少なくとも一つの蛍光体を混入した蛍光体層と、から構成されていることを特徴とする、多層ＬＥＤにより、達成される。
【００１６】
本発明による多層ＬＥＤは、好ましくは、上記青色ＬＥＤチップが、配線パターンから成るチップ実装部上に固定されている。
【００１７】
本発明による多層ＬＥＤは、好ましくは、上記青色ＬＥＤチップが、リードフレームのチップ実装部上に固定されている。
【００１８】
本発明による多層ＬＥＤは、好ましくは、上記青色ＬＥＤチップが、上面及び下面に金属電極を有しており、下面がチップ実装部上にダイボンディングにより固定され且つ接続され、上面がワイヤボンディングにより隣接する電極部に接続される。
【００１９】
本発明による多層ＬＥＤは、好ましくは、上記青色ＬＥＤチップが、片面のみに二つの金属電極を有しており、これらの金属電極がそれぞれ対応する電極部にワイヤボンディングにより接続される。
【００２０】
本発明による多層ＬＥＤは、好ましくは、上記青色ＬＥＤチップが、片面のみに二つの金属電極を有しており、これらの金属電極がそれぞれ対応する電極部に直接にダイボンディングにより固定され且つ接続される。
【００２１】
本発明による多層ＬＥＤは、好ましくは、青色ＬＥＤチップが、窒化ガリウム系化合物半導体から成る活性層を備えている。
【００２２】
本発明による多層ＬＥＤは、好ましくは、青色ＬＥＤチップが、ＳｉＣ系半導体またはＺｎＳｅ系半導体から成る活性層を備えている。
【００２３】
本発明による多層ＬＥＤは、好ましくは、複数個の青色ＬＥＤチップを備えている。
【００２４】
本発明による多層ＬＥＤは、好ましくは、上記透明樹脂部を構成する透明樹脂層及び各蛍光体層が、それぞれ硬化温度以下で反応基が残る程度に硬化され、最上層となる蛍光体層が充填された後、完全硬化される。
【００２５】
本発明による多層ＬＥＤは、好ましくは、上記各蛍光体層が、上方に向かって徐々に蛍光体濃度が高くなるように構成されている。
【００２６】
上記構成によれば、青色ＬＥＤチップに駆動電流が流れることにより、青色ＬＥＤチップから青色光が出射し、透明樹脂部の透明樹脂層内にて、一部が直接に蛍光体層に進み、また他の一部が、透明樹脂層内にて反射された後蛍光体層に進む。これにより、蛍光体層内に進入した青色光が蛍光体層内の蛍光体に当たって、蛍光体が青色光により励起され、波長変換されることにより、励起光を発生する。従って、青色ＬＥＤチップからの青色光と励起光が混色されることにより、混色光例えば白色光となって、蛍光体層の上面から外部に出射する。
【００２７】
この場合、青色ＬＥＤチップからの青色光を励起して励起光に変換する蛍光体が青色ＬＥＤチップの上方に位置する蛍光体層内に集中的に配置されることになるので、下方の透明樹脂層内においては蛍光体による青色光の無用な散乱、所謂レーリー散乱が排除されることになる。従って、青色ＬＥＤチップからの青色光が効率的に励起光に変換されることになると共に、蛍光体層内の蛍光体の使用量が低減されるので、蛍光体そして多層ＬＥＤの材料コストが低減され得ることになる。
【００２８】
上記青色ＬＥＤチップが、配線パターンから成るチップ実装部上に固定されている場合には、配線パターンを利用したＬＥＤが構成されることになる。
【００２９】
上記青色ＬＥＤチップが、リードフレームのチップ実装部上に固定されている場合には、リードフレームを利用したＬＥＤが構成されることになる。
【００３０】
上記青色ＬＥＤチップが、上面及び下面に金属電極を有しており、下面がチップ実装部上にダイボンディングにより固定され且つ接続され、上面がワイヤボンディングにより隣接する電極部に接続される場合には、青色ＬＥＤチップがチップ実装部上に直接にダイボンディングにより固定されることになる。
【００３１】
上記青色ＬＥＤチップが、片面のみに二つの金属電極を有しており、これらの金属電極がそれぞれ対応する電極部にワイヤボンディングにより接続される場合には、青色ＬＥＤチップの各電極がそれぞれ別個にボンディングワイヤにより対応する電極部に接続されることになる。
【００３２】
上記青色ＬＥＤチップが、片面のみに二つの金属電極を有しており、これらの金属電極がそれぞれ対応する電極部に直接にダイボンディングにより固定され且つ接続される場合には、青色ＬＥＤチップの各電極がそれぞれボンディングワイヤを使用することなく直接に電極部に接続されることになる。
【００３３】
青色ＬＥＤチップが、窒化ガリウム系化合物半導体から成る活性層，ＳｉＣ系半導体またはＺｎＳｅ系半導体から成る活性層を備えている場合には、それぞれこれらの活性層が駆動電流により活性化されて、青色光を出射する。
【００３４】
複数個の青色ＬＥＤチップを備えている場合には、各青色チップがそれぞれ青色光を出射して、これらの青色光により透明樹脂層の蛍光体層内の蛍光体が励起されることになるので、蛍光体による励起光が増大することになる。
【００３５】
上記透明樹脂部を構成する透明樹脂層及び各蛍光体層が、それぞれ硬化温度以下で反応基が残る程度に硬化され、最上層となる蛍光体層が充填された後、完全硬化される場合には、透明樹脂層及び各蛍光体層内に反応基が残っている状態で、最後の蛍光体層の充填後に、全層が完全硬化されることにより、境界層が形成されず、従って各層の間の結合面での光損失が低減されることになる。
【００３６】
上記各蛍光体層が、上方に向かって徐々に蛍光体濃度が高くなるように構成されている場合には、青色ＬＥＤチップからの青色光が、透明樹脂層内で上方に進むにつれて、蛍光体層の蛍光体濃度が高くなることにより、外部への出射面である上面に近い位置でより励起光が多く発生することになる。
【００３７】
このようにして、本発明によれば、青色ＬＥＤチップから出射した光が、透明樹脂部の透明樹脂層を進んで、その上方に位置する蛍光体層内で蛍光体を励起することにより、この励起光が青色ＬＥＤチップからの青色光と混色され、混色光が透明樹脂部の上面から外部に出射することになる。
従って、透明樹脂部の下方の透明樹脂層内では、蛍光体による青色光の無用な散乱が排除されると共に、透明樹脂部の上方の蛍光体層内では、蛍光体の励起による励起光が効率的に発生することになると共に、蛍光体の使用量が低減され、多層ＬＥＤの材料コストが低減され得ることになる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図７を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００３９】
図１は、本発明による多層白色ＬＥＤの第一の実施形態の構成を示している。
図１において、多層白色ＬＥＤ１０は、ハウジング１１と、ハウジング１１内に実装された青色ＬＥＤチップ１２と、ハウジング１１内にて青色ＬＥＤチップ１２の周りに充填された透明樹脂部１３と、から構成されている。
【００４０】
上記ハウジング１１は、例えばセラミックから構成されており、ほぼ細長い直方体状に形成されていると共に、例えばインサート成形等により一体化されたチップ実装部１１ａ，電極部１１ｂを備えている。
ここで、チップ実装部１１ａ，電極部１１ｂは、ハウジング１１の両側縁から下面にまで回り込んで、実装の際に実装基板上に対向する表面実装用の端子部１１ｃ，１１ｄとなっている。
さらに、ハウジング１１は、上面中央付近に開口した凹陥部１１ｅを備えており、上記チップ実装部１１ａ及び電極部１１ｂが凹陥部１１ｅの底面に露出するようになっている。
これにより、ハウジング１１は、そのチップ実装部１１ａ上に青色ＬＥＤチップ１２がダイボンディングにより固定され且つ電気的に接続されると共に、隣接する電極部１１ｂに対してボンディングワイヤ１２ａにより電気的に接続されるようになっている。
尚、ハウジング１１は、その凹陥部１１ｅの高さが、図１に示すように、その高さが青色ＬＥＤチップ１２より十分に高く選定されており、上記凹陥部１１ｅは、青色ＬＥＤチップ１２からの光を上方に向かって反射させるように、上方に向かって拡大するように傾斜して形成されている。
【００４１】
上記青色ＬＥＤチップ１２は、例えばＧａＮ系の公知の構成のものであって、順方向に駆動電流が流れると、例えば主波長が５００ｎｍ以下の青色光を出射するように構成されている。
【００４２】
以上の構成は、図８に示した従来の白色ＬＥＤ１とほぼ同様の構成であるが、本発明実施形態による白色ＬＥＤ１０においては、透明樹脂部１３が二層に構成されている。
即ち、上記透明樹脂部１３は、上記ハウジング１１の凹陥部１１ｅ内にて青色ＬＥＤチップ１２より僅かに高い高さ位置まで充填された第一層（透明樹脂層）１４と、第一層１４の上に充填された第二層（蛍光体層）１５と、から構成されている。
【００４３】
上記第一層１４は、蛍光体が混入されず、透明樹脂のみから構成されている。
上記第二層１５は、図に示した従来の白色ＬＥＤ１における透明樹脂部５と同様に、微粒子状の蛍光体１５ａを混入した例えば透明エポキシ樹脂等の透明材料から構成されており、上記ハウジング１１の凹陥部１１ｅ内にて第一層１４の上に充填され、硬化される。
ここで、第二層１５は、第一層１４が全硬化されずに、反応基が残る程度に硬化された状態で、第一層１４の上に充填される。従って、第一層１４内に残っている反応基と第二層１５内の反応基によって、第一層１４と第二層１５との間の結合が確実に行なわれるので、境界面が形成されず、第一層１４と第二層１５との間の結合面での光損失が抑制されることになる。
【００４４】
本発明実施形態による多層白色ＬＥＤ１０は、以上のように構成されており、ハウジング１１が実装基板（図示せず）に対して実装される。
そして、ハウジング１１に設けられた端子部１１ｃ，１１ｄからチップ実装部１１ａ，電極部１１ｂそしてボンディングワイヤ１２ａを介して青色ＬＥＤチップ１２に駆動電圧が印加されることにより、青色ＬＥＤチップ１２が駆動される。これにより、青色ＬＥＤチップ１２から青色光が出射して、透明樹脂部１３の第一層１４内にて、一部が直接に第二層１５内に進み、他の一部が、第一層１４の下面や側面にて反射された後、第二層１５内に進む。
【００４５】
これにより、透明樹脂部１３の第二層１５に混入された蛍光体１５ａは、青色ＬＥＤチップ１２からの青色光によって励起され、波長変換されることにより、励起光として黄色光を発生する。
この黄色光は、青色ＬＥＤチップ１２からの青色光と混色され、白色光となって、第二層１５の上面から外部に出射することになる。
【００４６】
このようにして、本発明実施形態による多層白色ＬＥＤ１０によれば、青色ＬＥＤチップ１２からの青色光は、青色ＬＥＤチップ１２の上方に位置する第二層１５内にて、第二層１５に混入された蛍光体１５ａの励起により、黄色光に変換され、青色ＬＥＤチップ１２からの青色光と混色されて、白色光となって外部に出射することになる。
【００４７】
その際、青色ＬＥＤチップ１２からの青色光を励起して黄色光に変換する蛍光体１５ａが青色ＬＥＤチップ１２の上方の第二層１５内に集中的に配置されることになる。これにより、下方の第一層１４内における蛍光体１５ａによる青色光の無用な散乱、所謂レーリー散乱が排除されることになり、青色光が効率的に黄色光に変換されることになると共に、第二層１５内の蛍光体１５ａの使用量が図に示した従来の白色ＬＥＤ１の場合と比較して低減され、蛍光体１５ａそして多層白色ＬＥＤ１０の材料コストが低減され得ることになる。
【００４８】
次に、上述した多層白色ＬＥＤ１０の具体例について説明する。
まず、第一の具体例において、青色ＬＥＤチップ１２は、ＳｉＣ基板上にＩｎＧａＮ活性層を備えており、４７０ｎｍのピーク波長を有している。
そして、青色ＬＥＤチップ１２は、上下に金属電極を備えており、下方の電極がハウジング１１のチップ実装部１１ａ上にダイボンディングされ、上方の電極がボンディングワイヤ１２ａにより、ハウジング１１の電極部１１ｂにワイヤボンディングされている。
【００４９】
透明樹脂部１３の第一層１４として、例えば０．３５ｍｇの透明シリコーン樹脂がハウジング１１の凹陥部１１ｅ内に充填され、その硬化温度より低い温度である８０℃で硬化され、反応基が残っている状態で反応を止める。
続いて、第二層１５として、蛍光体としてセリウム賦活のイットリウム・アルミン酸塩系蛍光体を混入した透明シリコーン樹脂が、ハウジング１１の凹陥部１１ｅ内に０．２５ｍｇだけ充填され、全硬化していない第一層１４と共に完全硬化される。これにより、第一層１４と第二層１５との間には境界面が形成されない。
このようにして、多層白色ＬＥＤ１０が構成される。
【００５０】
ここで、端子部１１ｃ，１１ｄから青色ＬＥＤチップ１２に対して順方向電流を流すと、青色ＬＥＤチップ１２から４７０ｎｍのピーク波長の青色光が出射し、透明樹脂部１３の第一層１４内から直接にまたは反射された後第二層１５内に進入する。そして、第二層１５内にて、青色光は蛍光体１５ａに入射して、蛍光体１５ａを励起し、波長変換により、黄色光を発生させる。これにより、この黄色光が青色ＬＥＤチップ１２からの青色光と混色され、白色光となって、第二層１５から上方に向かって外部に出射する。
【００５１】
図２は、上記多層白色ＬＥＤ１０の具体例における蛍光体濃度（重量％）と、青色ＬＥＤチップ１２の出力で規格化した光束（ｌｍ／Ｗ）を示している。
図２によれば、光束の最大値付近での白色光（濃度２０重量％）において、色度は、（０．３２５９，０．３５１８）である。
これに対して、上記第二層１５とほぼ同様の構成の透明樹脂層５を備えた従来の白色ＬＥＤ１においては、蛍光体濃度がほぼ１５重量％となる。
従って、本具体例における蛍光体１５ａの量は、０．２５ｍｇ×２０重量％＝０．０５ｍｇとなり、他方従来例における蛍光体５ａの量は、０．６ｍｇ×１５重量％＝０．０９ｍｇとなる。
このようにして、本発明実施形態の多層白色ＬＥＤ１０の具体例が、同一色度において、蛍光体１６ａの量が少なくて済むことが分かる。
【００５２】
図３は、本発明による多層白色ＬＥＤの第二の実施形態を示している。
図３において、多層白色ＬＥＤ２０は、青色ＬＥＤチップ１２の代わりに、青色ＬＥＤチップ２１が使用されている点を除いて、図１に示した多層白色ＬＥＤ１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
この場合、上記青色ＬＥＤチップ２１は、サファイア基板上にＩｎＧａＮの活性層を備えており、４７０ｎｍのピーク波長を有している。
そして、青色ＬＥＤチップ２１は、その上面に二つの金属電極を備えており、下面がハウジング１１の凹陥部１１ｅの底面に固定されると共に、双方の電極がそれぞれハウジング１１の凹陥部１１ｅの底面に露出する二つの電極部１１ｂ，１１ｆに対してワイヤボンディングされている。
【００５３】
このような構成の多層白色ＬＥＤ２０によれば、青色ＬＥＤチップ２１に対して順方向電流を流すと、青色ＬＥＤチップ２１から４７０ｎｍのピーク波長の青色光が出射し、透明樹脂部１３の第一層１４内から直接にまたは反射された後第二層１５内に進入する。そして、第二層１５内にて、青色光は蛍光体１５ａに入射して、蛍光体１５ａを励起し、波長変換により、黄色光を発生させる。これにより、この黄色光が青色ＬＥＤチップ２１からの青色光と混色され、白色光となって、第二層１５から上方に向かって外部に出射する。
【００５４】
図４は、本発明による多層白色ＬＥＤの第三の実施形態を示している。
図４において、多層白色ＬＥＤ３０は、図３に示した多層白色ＬＥＤ２０における青色ＬＥＤチップ２１を上下反転して、金属電極を、ハウジング１１の凹陥部１１ｅの点面にて電極部１１ｂ，１１ｆに対して直接にダイボンディングにより電気的に接続している点を除いて、図３に示した多層白色ＬＥＤ２０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
この場合、上記青色ＬＥＤチップ２１は、上下反転した状態で、下方に位置する双方の電極がそれぞれ対応する電極部１１ｂ，１１ｆに対して、ボンディングワイヤを使用せずに、直接にダイボンディングされている。
【００５５】
このような構成の多層白色ＬＥＤ３０によれば、図３の多層白色ＬＥＤ２０と同様に作用すると共に、青色ＬＥＤチップ２１の各電極が直接に対応する電極部１１ｂ，１１ｆに対してダイボンディングされているので、組立工程が少なくて済み、コストがより一層低減され得ることになる。
【００５６】
図５は、本発明による多層白色ＬＥＤの第四の実施形態を示している。
図５において、多層白色ＬＥＤ４０は、二個の青色ＬＥＤチップ１２，１２’が設けられている点を除いて、図１に示した多層白色ＬＥＤ１０と同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
この場合、各青色ＬＥＤチップ１２，１２’は、それぞれ下方の電極が基板１１上のチップ実装部１１ａ，１１ａ’上にダイボンディングされると共に、上方の電極がボンディングワイヤ１２ａ，１２’ａにより、共通の電極部１１ｂにワイヤボンディングされている。
【００５７】
このような構成の多層白色ＬＥＤ４０によれば、各青色ＬＥＤチップ１２，１２’が、それぞれ図１の多層白色ＬＥＤ１０と同様に作用すると共に、各青色ＬＥＤチップ１２，１２’が同時に、あるいはそれぞれ独立的に発光することにより、より明るい光束、あるいは適宜の光束が得られることになる。
【００５８】
図６は、本発明による多層白色ＬＥＤの第五の実施形態を示している。
図６において、多層白色ＬＥＤ５０は、透明樹脂層１３の第二層１５の代わりに、上下方向に分割された第二層５１及び第三層５２を備えている点を除いて、図１に示した多層白色ＬＥＤ１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００５９】
この場合、上記第二層５１は、図１に示した透明樹脂層１３の第二層１５と同じ構成であり、ハウジング１１の凹陥部１１ｅ内に充填された後、第一層１４と同様に硬化温度より低い温度で、反応基が残っている程度に硬化される。
そして、上記第三層５２は、第二層５１よりも高い濃度の蛍光体１５ａが混入されており、ハウジング１１の凹陥部１１ｅ内に充填された後、第一層１４及び第二層５１と共に完全硬化される。
これにより、第一層１４及び第二層５１内に残っている反応基と第三層５２内の反応基によって、第一層１４と第二層５１との間の結合そして第二層５１と第三層５２との間の結合が確実に行なわれるので、境界面が形成されず、第一層１４と第二層５１との間の結合面そして第二層５１と第三層５２との間の結合面での光損失が抑制されることになる。
【００６０】
このような構成の多層白色ＬＥＤ５０によれば、図１に示した多層白色ＬＥＤ１０と同様に作用すると共に、透明樹脂部１３の蛍光体１５ａが混入された第二層５１及び第三層５２が二層構造になっており、上方の層にて蛍光体１６ａの濃度が高くなっているので、前述した青色ＬＥＤチップ１２からの青色光の所謂レーリー散乱がより一層排除され、青色光がより一層効率的に黄色光に変換されることになる。
【００６１】
図７は、本発明による多層白色ＬＥＤの第六の実施形態を示している。
図７において、多層白色ＬＥＤ６０は、チップ基板の代わりに、リードフレーム６１を使用して、構成されている。
即ち、多層白色ＬＥＤ６０は、一対のリードフレーム６１，６２と、一方のリードフレーム６１のチップ実装部６１ａ上に実装された青色ＬＥＤチップ１２と、このチップ実装部６１ａの表面付近にて青色ＬＥＤチップ１２の周りに形成された樹脂パッケージ６３と、樹脂パッケージ６３内に充填された第一層１４及び第二層１５から成る透明樹脂部１３と、から構成されている。
【００６２】
上記第一のリードフレーム６１は、そのチップ実装部６１ａが樹脂パッケージ６３の凹陥部６３ａの底部に露出すると共に、端子部６１ｂが樹脂パッケージ６３の外側面に露出するようになっている。
上記第二のリードフレーム６２は、その一部が樹脂パッケージ６３の凹陥部６３ａの底部に電極部として露出すると共に、端子部６２ａが樹脂パッケージ６３の外側面に露出するようになっている。
そして、第一のリードフレーム６１のチップ実装部６１ａ上に青色ＬＥＤチップ１２がダイボンディングにより固定され且つ電気的に接続されると共に、隣接する第二のリードフレーム６２の露出部に対してボンディングワイヤ１２ａにより電気的に接続されるようになっている。
【００６３】
上記樹脂パッケージ６３は、青色ＬＥＤチップ１２の周りを包囲するように形成されており、青色ＬＥＤチップ１２を受容するための凹陥部６３ａを備えている。
これにより、本多層白色ＬＥＤ６０は、図１に示した所謂セラミックパッケージタイプの多層白色ＬＥＤ１０とは異なり、例えばＰＰＡ，ＬＣＰ等の樹脂パッケージタイプとして構成されている。
【００６４】
上記透明樹脂部６４は、図１に示した多層白色ＬＥＤ１０の透明樹脂部１３と同様に、蛍光体が混入されない第一層１４と、蛍光体が混入された第二層１５と、から構成されている。
【００６５】
このような構成の多層白色ＬＥＤ６０によれば、図１に示した多層白色ＬＥＤ１０と同様にして、青色ＬＥＤチップ１２からの青色光は、透明樹脂部６４のうち、青色ＬＥＤチップ１２の上方に位置する第二層１５内にて、第二層１５に混入された蛍光体１５ａの励起により、黄色光に変換され、青色ＬＥＤチップ１２からの青色光と混色されて、白色光となって外部に出射することになる。
【００６６】
この場合、青色ＬＥＤチップ１２からの青色光を励起して黄色光に変換する蛍光体１５ａが青色ＬＥＤチップ１２の上方の第二層１５内に集中的に配置されることにより、下方の第一層１４内における蛍光体１５ａによる青色光の無用な散乱、所謂レーリー散乱が排除されるので、青色光が効率的に黄色光に変換されることになると共に、第二層１５内の蛍光体１５ａの使用量が低減され、蛍光体１５ａそして多層白色ＬＥＤ１０のコストが低減され得ることになる。
【００６７】
上述した実施形態においては、多層白色ＬＥＤ１０乃至６０は、セラミックパッケージタイプまたは樹脂パッケージタイプとして構成されているが、これに限らず、他のパッケージタイプの多層白色ＬＥＤにも本発明を適用し得ることは明らかである。
また、上述した実施形態においては、青色ＬＥＤチップ１２，２１は、ＳｉＣ基板またはサファイア基板上にＩｎＧａＮの活性層を備えることにより構成されているが、これに限らず、例えばＧａＮ基板上にＩｎＧａＮの活性層を備え、あるいはＳｉ基板上にＩｎＧａＮの活性層を備える等、窒化ガリウム系化合物半導体（Ｉｎｘ  Ａｌｙ  Ｇａ（１−ｘ−ｙ）  Ｎ，０≦ｘ，０≦ｙ，ｘ＋ｙ≦１）やＳｉＣ系，ＺｎＳｅ系半導体から成る活性層を備えたＬＥＤチップでもよいことは明らかである。
【００６８】
さらに、上述した実施形態においては、青色ＬＥＤチップ１２，２１は、４７０ｎｍのピーク波長を有するように構成されているが、これに限らず、蛍光体１５ａを励起することができる波長であれば、例えば５００ｎｍ以下のピーク波長を有するものであってもよい。
また、上述した実施形態においては、多層白色ＬＥＤ１０乃至６０は、それぞれ一つまたは二つの青色ＬＥＤチップを有しているが、これに限らず、三個以上の青色ＬＥＤチップを有していてもよく、各青色ＬＥＤチップの発光波長は、蛍光体を励起することができる波長であれば、互いに同一波長でなくてもよい。
【００６９】
上述した実施形態においては、透明樹脂層１３，６４の第二層１５，５１及び第三層５２に混入される蛍光体１５ａは、セリウム賦活のイットリウム・アルミン酸塩系蛍光体が使用されているが、これに限らず、例えば演色性を向上させるために、Ｒ３  Ｍ５  Ｏ１２：Ｃｅ，Ｐｒの一般式で表わされる蛍光体のうち、Ｒがイットリウム（Ｙ）及びガドリニウム（Ｇｄ）のうち少なくとも一元素，Ｍがアルミニウム（Ａｌ）及びガリウム（Ｇａ）のうち少なくとも一元素であるような蛍光体、あるいはオキシ窒化物ガラスを母体材料とする蛍光体であってもよい。
また、上述した実施形態においては、青色ＬＥＤチップ１２からの青色光と蛍光体からの黄色光との混色により、白色光を得るようにしているが、これに限らず、蛍光体の混合割合を適宜に調整することによって、ピンクや黄色，パステルカラー等の他の色の光を外部に出射させるようにしてもよい。
さらに、上述した多層白色ＬＥＤ１０乃至６０においては、透明樹脂部１３，６４の第一層１４，第二層１５，５１及び第三層５２を構成する透明樹脂として、透明シリコーンが使用されているが、これに限らず、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の他の透明樹脂さらに他の透明材料を使用することも可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、青色ＬＥＤチップから出射した光が、透明樹脂部の透明樹脂層を進んで、その上方に位置する蛍光体層内で蛍光体を励起することにより、この励起光が青色ＬＥＤチップからの青色光と混色され、混色光が透明樹脂部の上面から外部に出射することになる。
従って、透明樹脂部の下方の透明樹脂層内では、蛍光体による青色光の無用な散乱が排除されると共に、透明樹脂部の上方の蛍光体層内では、蛍光体の励起による励起光が効率的に発生することになると共に、蛍光体の使用量が低減され、多層ＬＥＤの材料コストが低減され得ることになる。
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、蛍光体の使用量を低減させながら、白色光を出射することができるようにした、極めて優れた多層ＬＥＤが提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による多層白色ＬＥＤの第一の実施形態を示す（Ａ）平面図，（Ｂ）断面図及び（Ｃ）底面図である。
【図２】図１の多層白色ＬＥＤにおける蛍光体濃度と光束との関係を示すグラフである。
【図３】本発明による多層白色ＬＥＤの第二の実施形態を示す（Ａ）平面図，（Ｂ）断面図及び（Ｃ）底面図である。
【図４】本発明による多層白色ＬＥＤの第三の実施形態を示す（Ａ）平面図，（Ｂ）断面図及び（Ｃ）底面図である。
【図５】本発明による多層白色ＬＥＤの第四の実施形態を示す（Ａ）平面図，（Ｂ）断面図及び（Ｃ）底面図である。
【図６】本発明による多層白色ＬＥＤの第五の実施形態を示す（Ａ）平面図，（Ｂ）断面図及び（Ｃ）底面図である。
【図７】本発明による多層白色ＬＥＤの第六の実施形態を示す（Ａ）平面図，（Ｂ）側面図及び（Ｃ）断面図である。
【図８】従来の多層白色ＬＥＤの一例の構成を示す（Ａ）平面図，（Ｂ）断面図及び（Ｃ）底面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，５０，６０    多層白色ＬＥＤ
１１    ハウジング
１１ａ  チップ実装部
１１ｂ，１１ｆ    電極部
１１ｃ，１１ｄ  表面実装用端子部
１２，１２’，２１    青色ＬＥＤチップ
１２ａ，１２’ａ    ボンディングワイヤ
１３    透明樹脂部
１４    第一層
１５    第二層（蛍光体混入）
６１，６２    リードフレーム
６３    樹脂パッケージ
６４    透明樹脂部
【図１】
2004288760.tif 000003
【図２】
2004288760.tif 000004
【図３】
2004288760.tif 000005
【図４】
2004288760.tif 000006
【図５】
2004288760.tif 000007
【図６】
2004288760.tif 000008
【図７】
2004288760.tif 000009
【図８】
2004288760.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月15日(2003.7.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
上記ハウジング１１は、例えばセラミックから構成されており、ほぼ細長い直方体状に形成されていると共に、チップ実装部１１ａ，電極部１１ｂを備えている。
ここで、チップ実装部１１ａ，電極部１１ｂは、ハウジング１１の両側縁から下面にまで回り込んで、実装の際に実装基板上に対向する表面実装用の端子部１１ｃ，１１ｄとなっている。
さらに、ハウジング１１は、上面中央付近に開口した凹陥部１１ｅを備えており、上記チップ実装部１１ａ及び電極部１１ｂが凹陥部１１ｅの底面に露出するようになっている。
これにより、ハウジング１１は、そのチップ実装部１１ａ上に青色ＬＥＤチップ１２がダイボンディングにより固定され且つ電気的に接続されると共に、隣接する電極部１１ｂに対してボンディングワイヤ１２ａにより電気的に接続されるようになっている。
尚、ハウジング１１は、その凹陥部１１ｅの高さが、図１に示すように、その高さが青色ＬＥＤチップ１２より十分に高く選定されており、上記凹陥部１１ｅは、青色ＬＥＤチップ１２からの光を上方に向かって反射させるように、上方に向かって拡大するように傾斜して形成されている。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
上記第一層１４は、蛍光体が混入されず、透明樹脂のみから構成されている。上記第二層１５は、図に示した従来の白色ＬＥＤ１における透明樹脂部５と同様に、微粒子状の蛍光体１５ａを混入した例えば透明シリコーン樹脂等の透明材料から構成されており、上記ハウジング１１の凹陥部１１ｅ内にて第一層１４の上に充填され、硬化される。
ここで、第二層１５は、第一層１４が全硬化されずに、反応基が残る程度に硬化された状態で、第一層１４の上に充填される。従って、第一層１４内に残っている反応基と第二層１５内の反応基によって、第一層１４と第二層１５との間の結合が確実に行われるので、境界面が形成されず、第一層１４と第二層１５との間の結合面での光損失が抑制されることになる。