(57)【要約】【課題】蛍光物質を有する繊維状体の被着面積を拡大させることのできる高輝度な発光ダイオードを実現する。【解決手段】ＬＥＤチップ搭載用の第１のリードフレーム１２に形成したリフレクタ１４の底面上にＬＥＤチップ１６をダイボンドにより接続すると共に、第２のリードフレーム１８の先端部１８ａと、上記ＬＥＤチップ１６上面とをボンディングワイヤ２０を介して接続し、また、上記ＬＥＤチップ１６を透光性を備えたコーティング材２２で被覆・封止すると共に、上記ＬＥＤチップ１６の上方に、上記第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８の上面を覆う平面部２４ａを備えた透光性部材２４を配置し、該透光性部材２４の平面部２４ａの外表面に、表面に蛍光体２６の配置された多数の第１の繊維状体２８を、接着剤３０を介して立設状態で被着した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップの上方に配置された透光性部材と、該透光性部材の表面に立設状態で被着され、蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質を有する複数の繊維状体とを、少なくとも備えていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
リードフレーム上に上記ＬＥＤチップを配置すると共に、該ＬＥＤチップの上方に、上記リードフレームの上面を覆う平面部を有する透光性部材を配置し、さらに、上記透光性部材の平面部の外表面及び／又は内表面に、蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質を有する複数の上記繊維状体を立設状態で被着したことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
リードフレーム上に上記ＬＥＤチップを配置すると共に、該ＬＥＤチップの上方に、上記リードフレームの上面を覆う曲面部を有する透光性部材を配置し、さらに、上記透光性部材の曲面部の外表面及び／又は内表面に、蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質を有する複数の上記繊維状体を立設状態で被着したことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
上記繊維状体が、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維の表面に、蛍光体を被着して構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の発光ダイオード。
【請求項５】
上記繊維状体が、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維の表面に反射材を被覆し、さらに、上記反射材の表面に蛍光体を被着して構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の発光ダイオード。
【請求項６】
上記繊維状体が、蛍光物質より成る蛍光繊維で構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）の発光を、所定波長の光に変換する波長変換用の蛍光物質を有する繊維状体を備えた発光ダイオード（ＬＥＤ）に係り、特に、上記蛍光物質を有する繊維状体の被着面積を拡大させることのできる発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、波長変換用の蛍光物質を有する繊維状体を備えた発光ダイオードを提案した（特願２００３−５５１７８号）。
図１２に示すように、この発光ダイオード７０は、発光ダイオードチップ搭載用の第１のリードフレーム７１の先端部７１ａの表面に、ＬＥＤチップ７２をＡｇペースト等を介してダイボンドすることにより、上記第１のリードフレーム７１と、ＬＥＤチップ７２底面の一方の電極（図示せず）とを電気的に接続している。また、第２のリードフレーム７３の先端部７３ａと、上記ＬＥＤチップ７２上面の他方の電極（図示せず）とをボンディングワイヤ７４を介して電気的に接続して成る。
【０００３】
また、上記ＬＥＤチップ７２の表面には、図１３に拡大して示すように、表面に、蛍光物質としての蛍光体７５の配置された多数の繊維状体７６が、接着剤７７を介して、上記ＬＥＤチップ７２の表面に対して立設状態で被着されている。
上記繊維状体７６の被着されたＬＥＤチップ７２、第１のリードフレーム７１の先端部７１ａ及び端子部７１ｂの上端、第２のリードフレーム７３の先端部７３ａ及び端子部７３ｂの上端は、エポキシ樹脂等より成り、先端に凸レンズ部７８を有する透光性の外囲器７９によって被覆・封止されている。
【０００４】
また、図１４に示す他の発光ダイオード８０は、第１のリードフレーム７１の先端部７１ａに、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ８１を形成し、該リフレクタ８１の底面にＬＥＤチップ７２をダイボンドすることにより、上記第１のリードフレーム７１と、ＬＥＤチップ７２底面の一方の電極（図示せず）とを電気的に接続している。また、第２のリードフレーム７３の先端部７３ａと、上記ＬＥＤチップ７２上面の他方の電極（図示せず）とをボンディングワイヤ７４を介して電気的に接続して成る。
また、上記ＬＥＤチップ７２をリフレクタ８１内に充填した透光性のコーティング材８２によって被覆・封止すると共に、該コーティング材８２の表面には、上記した表面に蛍光体７５の配置された多数の繊維状体７６が、コーティング材８２の表面に対して立設状態で被着されている。
【０００５】
而して、上記発光ダイオード７０，８０において、第１のリードフレーム７１及び第２のリードフレーム７３を介してＬＥＤチップ７２に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ７２が発光して紫外光等の光が放射され、この光が繊維状体７６表面の蛍光体７５に照射されることにより、所定波長の可視光等の光に波長変換され、波長変換された光が外囲器７９の凸レンズ部７８で集光されて外部へ放射されるようになっている。
【０００６】
上記発光ダイオード７０，８０にあっては、表面に蛍光体７５の配置された多数の繊維状体７６をＬＥＤチップ７２表面、或いは、コーティング材８２表面に立設状態で被着したので、蛍光体７５で波長変換される光を、繊維状体７６表面の蛍光体７５で反射された反射光として取り出すことができる。このため、蛍光体で波長変換された光を透過光として取り出す場合に比べ、光の取出し効率が向上し、高輝度化を図ることができるのである。
また、上記発光ダイオード７０，８０は、繊維状体７６の表面に蛍光体７５を配置しているので、ＬＥＤチップ７２表面、或いは、コーティング材８２表面に被着する繊維状体７６の数、長さ、繊維状体７６同士の間隔を適宜調整することにより、蛍光体７５の量を飛躍的に増大させることができるのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記発光ダイオード７０，８０にあっては、繊維状体７６をＬＥＤチップ７２の表面、或いはコーティング材８２の表面に被着していることから、繊維状体７６を被着できるスペースが限られていた。
【０００８】
この発明は、従来の上記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、蛍光物質を有する繊維状体の被着面積を拡大させることのできる高輝度な発光ダイオードを実現することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る発光ダイオードは、ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップの上方に配置された透光性部材と、該透光性部材の表面に立設状態で被着され、蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質を有する複数の繊維状体とを、少なくとも備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る発光ダイオードにあっては、ＬＥＤチップの上方に、蛍光物質を有する繊維状体が被着される透光性部材を配置したので、該透光性部材の表面積を適宜選定することにより、ＬＥＤチップ７２の表面、或いはコーティング材８２の表面に繊維状体７６を被着した従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、繊維状体の被着面積を拡大させることができ、この結果、従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、繊維状体の被着数量を増大させることができ、高輝度化を実現できる。
【００１１】
本発明に係る上記発光ダイオードは、例えば、リードフレーム上にＬＥＤチップを配置すると共に、該ＬＥＤチップの上方に、上記リードフレームの上面を覆う平面部を有する透光性部材を配置し、さらに、上記透光性部材の平面部の外表面及び／又は内表面に、蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質を有する複数の繊維状体を立設状態で被着して構成することができる。
【００１２】
この発光ダイオードは、ＬＥＤチップを配置したリードフレームの上面を覆う透光性部材の平面部の外表面及び／又は内表面に、蛍光物質を有する繊維状体を被着しているので、ＬＥＤチップ７２の表面、或いはコーティング材８２の表面に繊維状体７６を被着した従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、繊維状体の被着面積を拡大させることができる。この結果、この発光ダイオードは、従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、繊維状体の被着数量を増大させることができ、高輝度化を実現できる。
【００１３】
また、本発明に係る上記発光ダイオードは、例えば、リードフレーム上にＬＥＤチップを配置すると共に、該ＬＥＤチップの上方に、上記リードフレームの上面を覆う曲面部を有する透光性部材を配置し、さらに、上記透光性部材の曲面部の外表面及び／又は内表面に、蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質を有する複数の繊維状体を立設状態で被着して構成することができる。
【００１４】
この発光ダイオードは、ＬＥＤチップを配置したリードフレームの上面を覆う透光性部材の曲面部の外表面及び／又は内表面に、蛍光物質を有する繊維状体を被着しているので、ＬＥＤチップ７２の表面、或いはコーティング材８２の表面に繊維状体７６を被着した従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、繊維状体の被着面積を拡大させることができる。この結果、この発光ダイオードは、従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、繊維状体の被着数量を増大させることができ、高輝度化を実現できる。
しかも、この発光ダイオードにあっては、透光性部材に「曲面部」を設け、該曲面部の外表面及び／又は内表面に繊維状体を被着しているので、透光性部材に「平面部」を設け、該平面部の外表面及び／又は内表面に繊維状体を被着する場合に比べ、更に繊維状体の被着面積を増大させることができる。
【００１５】
上記繊維状体は、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維の表面に、蛍光体を被着して構成することができる。
また、上記繊維状体は、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維の表面に反射材を被覆し、該反射材の表面に蛍光体を被着して構成することができる。
さらに、上記繊維状体は、蛍光物質より成る蛍光繊維で構成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明に係る発光ダイオードの実施形態を説明する。
図１及び図２は、本発明に係る第１の発光ダイオード１０を示すものであり、この第１の発光ダイオード１０は、発光ダイオードチップ搭載用の第１のリードフレーム１２の先端部１２ａに、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ１４を形成し、該リフレクタ１４の底面にＬＥＤチップ１６をダイボンドすることにより、上記第１のリードフレーム１２と、ＬＥＤチップ１６底面の一方の電極（図示せず）とを電気的に接続している。また、第２のリードフレーム１８の先端部１８ａと、上記ＬＥＤチップ１６上面の他方の電極（図示せず）とをボンディングワイヤ２０を介して電気的に接続して成る。
上記ＬＥＤチップ１６は、窒化ガリウム系半導体結晶等で構成されている。また、上記第１のリードフレーム１２、第２のリードフレーム１８は、銅、銅亜鉛合金、鉄ニッケル合金等により構成される。
【００１７】
また上記ＬＥＤチップ１６は、リフレクタ１４内に充填した透光性のコーティング材２２によって被覆・封止されている。該コーティング材２２は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等の有機材料や、ガラス等の無機材料で構成される。尚、リフレクタ１４内へのコーティング材２２の充填には適宜な方法を用いることができ、例えば、リフレクタ１４形成箇所以外の第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８表面をマスクし、この状態で、未硬化状態のコーティング材２２の満たされた槽内に浸漬したり、或いはコーティング材２２をスプレー塗布すれば良い。またマイクロディスペンサーを用いて、未硬化状態のコーティング材２２をリフレクタ１４内に充填しても良い。
【００１８】
図１及び図２において、２４は透光性部材であり、該透光性部材２４は、ＬＥＤチップ１６の上方に配置され、第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８の上面を覆う平面部２４ａと、第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８の先端部１２ａ，１８ａの側面に、図示しない接着剤等を介して接続された側面部２４ｂを有している。
上記透光性部材２４は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等の有機材料や、ガラス等の無機材料で構成することができる。
【００１９】
上記透光性部材２４の平面部２４ａの外表面には、図２に拡大して示すように、表面に、蛍光物質としての蛍光体２６の配置された多数の第１の繊維状体２８が、接着剤３０を介して、上記透光性部材２４の平面部２４ａの外表面に対して立設状態で被着されている。
上記第１の繊維状体２８は、図３に示すように、ナイロン等の樹脂繊維やガラス繊維等の繊維３２の表面に蛍光体２６を被着させて構成され、その直径は１０μｍ程度、長さは０．５〜３ｍｍ程度と成されている。因みに、ＬＥＤチップ１６は、０．３ｍｍ角程度の大きさである。
上記繊維３２表面への蛍光体２６の被着は、例えば、蛍光体２６を混入した接着剤を繊維３２表面に塗布したり、蛍光体２６を混入した接着剤中に繊維３２を浸漬することにより行うことができる。或いは、繊維３２を製造する過程において、未硬化状態の繊維の表面に粒子状の蛍光体２６を吹き付けた後、硬化させれば良い。また、ポリプロピレン等の高融点材料を、ポリエチレン等の低融点材料で被覆した繊維を用い、当該繊維を加熱して上記低融点材料のみを溶融させた状態で、繊維の表面に粒子状の蛍光体２６を吹き付けることによっても、繊維３２表面へ蛍光体２６を被着させることができる。
【００２０】
透光性部材２４の平面部２４ａの外表面への上記第１の繊維状体２８の被着は、静電植毛法を用いて行うことができる。これは、第１の繊維状体２８を、静電気を利用して立毛させた状態で、接着剤３０の塗布された透光性部材２４の平面部２４ａの外表面に植毛するものである。すなわち、静電気を利用して第１の繊維状体２８をマイナス又はプラスの電荷に帯電させると共に、透光性部材２４の平面部２４ａの外表面を第１の繊維状体２８の電荷とは逆の電荷で帯電させることにより、静電引力を利用して、平面部２４ａの外表面に第１の繊維状体２８を立毛させた状態で植毛させるのである。
尚、上記接着剤３０は、ＬＥＤチップ１６から放射される光を透過させる透光性材料より成り、例えば、アルカリシリケート結合物、エチルシリケート結合物、アルコキシラン結合物、有機官能基を部分的に導入したアルコキシラン結合物及び有機ポリマーを反応させたアルコキシラン結合物等の無機結合材やハイブリッド系無機結合材を好適に用いることができる。
【００２１】
上記蛍光体２６は、ＬＥＤチップ１６から発光される紫外光等の光を、所定波長の可視光等の光に変換する波長変換用のものであり、例えば以下の組成のものを用いることができる。
ＬＥＤチップ１６の光を赤色可視光に変換する赤色発光用の蛍光体２６として、Ｍ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ（Ｍは、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙの何れか１種）、０．５ＭｇＦ２・３．５ＭｇＯ・ＧｅＯ２：Ｍｎ、２ＭｇＯ・２ＬｉＯ２・Ｓｂ２Ｏ３：Ｍｎ、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ、ＹＶＯ４：Ｅｕ、（ＳｒＭｇ）３（ＰＯ４）：Ｓｎ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、ＣａＳｉＯ３：Ｐｂ，Ｍｎ等がある。
また、ＬＥＤチップ１６の光を緑色可視光に変換する緑色発光用の蛍光体２６として、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、（Ｃｅ，Ｔｂ，Ｍｎ）ＭｇＡｌ１１Ｏ１９、ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ、（Ｃｅ，Ｔｂ）ＭｇＡｌ１１Ｏ１９、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ，Ｔｂ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｄｙ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ，Ｄｙ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ等がある。
更に、ＬＥＤチップ１６の光を青色可視光に変換する青色発光用の蛍光体２６として、（ＳｒＣａＢａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ、（ＳｒＭｇ）２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｓｎ、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ、ＣａＷＯ４、ＣａＷＯ４：Ｐｂ青色蛍光体、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ等がある。
上記赤色発光用の蛍光体２６、緑色発光用の蛍光体２６、青色発光用の蛍光体２６を適宜選択・混合して用いることで、種々の色の発色が可能である。また、ＬＥＤチップ１６が、青色可視光等の所定色の可視光を発光する場合には、ＬＥＤチップ１６の発光色と蛍光体２６の発光色との混色を得ることができる。
【００２２】
上記ＬＥＤチップ１６、第１のリードフレーム１２の先端部１２ａ及び端子部１２ｂの上端、第２のリードフレーム１８の先端部１８ａ及び端子部１８ｂの上端、第１の繊維状体２８の被着された透光性部材２４は、エポキシ樹脂等より成り、先端に凸レンズ部３４を有する透光性の外囲器３６によって被覆・封止されている。
さらに、第１のリードフレーム１２の端子部１２ｂ及び第２のリードフレーム１８の端子部１８ｂの下端は、上記外囲器３６の下端部を貫通して外囲器３６外部へと導出されている。
【００２３】
上記第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８を介してＬＥＤチップ１６に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ１６が発光して紫外光等の光が放射され、この光が透光性部材２４を透過した後、第１の繊維状体２８表面の蛍光体２６に照射されることにより、所定波長の可視光等の光に波長変換され、波長変換された光が外囲器３６の凸レンズ部３４で集光されて外部へ放射されるようになっている。
上記第１の発光ダイオード１０は、表面に蛍光体２６の配置された多数の第１の繊維状体２８を、ＬＥＤチップ１６上方に配置された透光性部材２４の平面部２４ａ外表面に立設状態で被着したので、蛍光体２６で波長変換される光を、第１の繊維状体２８表面の蛍光体２６で反射された反射光として取り出すことができ、光の取出し効率が高い。
【００２４】
而して、上記第１の発光ダイオード１０にあっては、第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８の上面を覆う透光性部材２４の平面部２４ａの外表面に、第１の繊維状体２８を被着しているので、ＬＥＤチップ７２の表面、或いはコーティング材８２の表面に繊維状体７６を被着した従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、第１の繊維状体２８の被着面積を拡大させることができる。この結果、第１の発光ダイオード１０は、従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、第１の繊維状体２８の被着数量を増大させることができ、高輝度化を実現できる。
【００２５】
図４は、本発明に係る第２の発光ダイオード３８を示すものであり、この第２の発光ダイオード３８は、ＬＥＤチップ１６の上方に配置され、第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８の上面を覆う平面部４０ａと、第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８の先端部１２ａ，１８ａの側面に、図示しない接着剤等を介して接続された側面部４０ｂを有する透光性部材４０を備えると共に、上記透光性部材４０の平面部４０ａの内表面に、多数の上記第１の繊維状体２８を、上記接着剤３０を介して、上記透光性部材４０の平面部４０ａの内表面に対して立設状態で被着した点に特徴を有するものである。透光性部材４０の平面部４０ａ内表面に被着された第１の繊維状体２８と、コーティング材２２及びボンディングワイヤ２０とは所定の間隙を設けて配置されている。
【００２６】
上記第２の発光ダイオード３８の第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８を介してＬＥＤチップ１６に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ１６が発光して紫外光等の光が放射され、この光が第１の繊維状体２８表面の蛍光体２６に照射されることにより、所定波長の可視光等の光に波長変換され、波長変換された光が透光性部材４０を透過した後、外囲器３６の凸レンズ部３４で集光されて外部へ放射されるようになっている。
上記第２の発光ダイオード３８は、表面に蛍光体２６の配置された多数の第１の繊維状体２８を、ＬＥＤチップ１６上方に配置された透光性部材４０の平面部４０ａ内表面に立設状態で被着したので、蛍光体２６で波長変換される光を、第１の繊維状体２８表面の蛍光体２６で反射された反射光として取り出すことができ、光の取出し効率が高い。
【００２７】
而して、上記第２の発光ダイオード３８にあっては、第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８の上面を覆う透光性部材４０の平面部４０ａの内表面に、第１の繊維状体２８を被着しているので、ＬＥＤチップ７２の表面、或いはコーティング材８２の表面に繊維状体７６を被着した従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、第１の繊維状体２８の被着面積を拡大させることができる。この結果、第２の発光ダイオード３８は、従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、第１の繊維状体２８の被着数量を増大させることができ、高輝度化を実現できる。
【００２８】
図５は、本発明に係る第３の発光ダイオード４２を示すものであり、この第３の発光ダイオード４２は、第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８の上面を覆う曲面部４４ａを有する透光性部材４４を備えると共に、該透光性部材４４の曲面部４４ａの外表面に、多数の上記第１の繊維状体２８を、上記接着剤３０を介して、上記透光性部材４４の曲面部４４ａの外表面に対して立設状態で被着した点に特徴を有するものである。上記曲面部４４ａの端部は、第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８の先端部１２ａ，１８ａと図示しない接着剤等を介して接続されている。
【００２９】
上記第３の発光ダイオード４２の第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８を介してＬＥＤチップ１６に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ１６が発光して紫外光等の光が放射され、この光が透光性部材４４を透過した後、第１の繊維状体２８表面の蛍光体２６に照射されることにより、所定波長の可視光等の光に波長変換され、波長変換された光が外囲器３６の凸レンズ部３４で集光されて外部へ放射されるようになっている。
上記第３の発光ダイオード４２は、表面に蛍光体２６の配置された多数の第１の繊維状体２８を、ＬＥＤチップ１６上方に配置された透光性部材４４の曲面部４４ａ外表面に立設状態で被着したので、蛍光体２６で波長変換される光を、第１の繊維状体２８表面の蛍光体２６で反射された反射光として取り出すことができ、光の取出し効率が高い。
【００３０】
而して、上記第３の発光ダイオード４２にあっては、第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８の上面を覆う透光性部材４４の曲面部４４ａの外表面に、第１の繊維状体２８を被着しているので、ＬＥＤチップ７２の表面、或いはコーティング材８２の表面に繊維状体７６を被着した従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、第１の繊維状体２８の被着面積を拡大させることができる。この結果、第３の発光ダイオード４２は、従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、第１の繊維状体２８の被着数量を増大させることができ、高輝度化を実現できる。
しかも、第３の発光ダイオード４２にあっては、透光性部材４４に「曲面部４４ａ」を設け、該曲面部４４ａの外表面に第１の繊維状体２８を被着しているので、上記第１の発光ダイオード１０及び第２の発光ダイオード３８の如く、透光性部材２４，４０に「平面部２４ａ，４０ａ」を設け、該平面部２４ａ，４０ａの外表面又は内表面に第１の繊維状体２８を被着する場合に比べ、第１の繊維状体２８の被着面積を増大させることができる。
【００３１】
尚、図示は省略するが、透光性部材４４の曲面部４４ａの内表面に、多数の上記第１の繊維状体２８を、上記接着剤３０を介して、上記透光性部材４４の曲面部４４ａの内表面に対して立設状態で被着しても良い。この場合、透光性部材４４の曲面部４４ａ内表面に被着された第１の繊維状体２８と、コーティング材２２及びボンディングワイヤ２０とは所定の間隙を設けて配置される。
【００３２】
図６は、本発明に係る第４の発光ダイオード４５を示すものであり、この第４の発光ダイオード４５は、第１のリードフレーム１２の上面の略全面に亘って載置される平面部４６ａと、ボンディングワイヤ２０を取り出すための切欠４６ｂを有する透光性部材４６（図７）を備えると共に、該透光性部材４６の平面部４６ａの外表面に、多数の上記第１の繊維状体２８を、上記接着剤３０を介して、上記透光性部材４６の平面部４６ａの外表面に対して立設状態で被着した点に特徴を有するものである。
【００３３】
上記第４の発光ダイオード４５の第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８を介してＬＥＤチップ１６に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ１６が発光して紫外光等の光が放射され、この光が透光性部材４６を透過した後、第１の繊維状体２８表面の蛍光体２６に照射されることにより、所定波長の可視光等の光に波長変換され、波長変換された光が外囲器３６の凸レンズ部３４で集光されて外部へ放射されるようになっている。
上記第４の発光ダイオード４５は、表面に蛍光体２６の配置された多数の第１の繊維状体２８を、第１のリードフレーム１２の上面の略全面に亘って載置される平面部４６ａ外表面に立設状態で被着したので、蛍光体２６で波長変換される光を、第１の繊維状体２８表面の蛍光体２６で反射された反射光として取り出すことができ、光の取出し効率が高い。
【００３４】
而して、上記第４の発光ダイオード４５にあっては、第１のリードフレーム１２の上面の略全面に亘って載置することにより、ＬＥＤチップ１６上方に配置された透光性部材４６の平面部４６ａの外表面に、第１の繊維状体２８を被着しているので、ＬＥＤチップ７２の表面、或いはコーティング材８２の表面に繊維状体７６を被着した従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、第１の繊維状体２８の被着面積を拡大させることができる。この結果、第４の発光ダイオード４５は、従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、第１の繊維状体２８の被着数量を増大させることができ、高輝度化を実現できる。
【００３５】
尚、図示は省略するが、第４の発光ダイオード４５の上記透光性部材４６として、第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８の上面の略全面に亘って載置される平面部４６ａと、ボンディングワイヤ２０を取り出すための切欠４６ｂを有するものを用い、該透光性部材４６の平面部４６ａの外表面に、多数の上記第１の繊維状体２８を、上記接着剤３０を介して、上記透光性部材４６の平面部４６ａの外表面に対して立設状態で被着しても良い。このように、透光性部材４６の平面部４６ａが、第１のリードフレーム１２のみならず第２のリードフレーム１８の上面の略全面に亘って載置されるものを用いれば、第１の繊維状体２８の被着面積を一層拡大することができる。
【００３６】
上記第１の発光ダイオード１０にあっては、透光性部材２４の平面部２４ａの外表面に、第１の繊維状体２８を被着した場合について説明したが、平面部２４ａの外表面及び／又は内表面に、第１の繊維状体２８を被着しても良い。
また、上記第２の発光ダイオード３８は、透光性部材４０の平面部４０ａの内表面に、第１の繊維状体２８を被着しているが、平面部４０ａの内表面及び／又は外表面に、第１の繊維状体２８を被着しても良い。
さらに、上記第３の発光ダイオード４２は、透光性部材４４の曲面部４４ａの外表面に、第１の繊維状体２８を被着しているが、曲面部４４ａの外表面及び／又は内表面に、第１の繊維状体２８を被着しても良い。
【００３７】
上記において説明した透光性部材２４，４０，４４，４６の形状は一例を示したものであり、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
要するに、ＬＥＤチップ１６の上方に、その表面に第１の繊維状体２８が被着される透光性部材を配置すれば、該透光性部材の表面積を適宜選定することにより、ＬＥＤチップ７２の表面、或いはコーティング材８２の表面に繊維状体７６を被着した従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、第１の繊維状体２８の被着面積を拡大させることができ、この結果、従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、第１の繊維状体２８の被着数量を増大させることができ、高輝度化を実現できるのである。
【００３８】
上記第１〜第４の発光ダイオード１０，３８，４２，４５において、上記第１の繊維状体２８に代えて、図８及び図９に示すような蛍光物質より成る蛍光繊維４７で構成された第２の繊維状体４８を用いても良い。
【００３９】
上記蛍光繊維４７は、例えば蛍光ガラスによって形成することができる。
蛍光ガラスは、ガラス材料に蛍光材料を添加して形成される透明体であり、ＬＥＤチップ１６から発光される紫外光等の光を所定波長の可視光等の光に変換するものである。
上記ガラス材料としては、例えば、酸化物ガラス、珪酸系ガラス、フツ燐酸塩系ガラス等を用いることができる。
また蛍光材料としては、例えば、希土類元素の２価及び３価のＥｕ、Ｔｂ、Ｓｍ等、或いは、Ｍｎ、Ｚｎ等を単体或いは複数組み合わせて用いることができる。蛍光材料を構成するこれら元素の原子は、通常陽イオン状態となっており、ＬＥＤチップ１４から発光された紫外光等の照射を受けて励起され、イオン固有の色の可視光を発光するものである。
【００４０】
後述するゾルゲル法によって、蛍光ガラスより成る蛍光繊維４７を形成する場合において、ＬＥＤチップ１６の光を赤色可視光に変換する赤色発光用の蛍光ガラスの組成としては、金属有機化合物、例えば、金属アルコキシド、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎ（Ｍ：金属元素、Ｒ：アルキル基、ｎ：金属の酸化数）等の非晶質母体中に、発光中心（蛍光材料）として、例えば、Ｅｕ３＋やＭｎイオン、Ｓｍイオン等をドープした組成のもの、一例として、テトラエトキシシランＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４又はその４量体に、Ｅｕ３＋源としてＥｕ（ＮＯ３）３を使用して、上記非晶質母体中にＥｕ３＋をドープしたもの等が挙げられる。
また、ＬＥＤチップ１６の光を緑色可視光に変換する緑色発光用の蛍光ガラスの組成としては、金属有機化合物、例えば、金属アルコキシド、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎ（Ｍ：金属元素、Ｒ：アルキル基、ｎ：金属の酸化数）等の非晶質母体中に、発光中心（蛍光材料）として、例えば、Ｔｂイオンをドープした組成のもの、一例として、テトラエトキシシランＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４又はその４量体に、Ｔｂイオン源としてＴｂ（ＮＯ３）３を使用して、上記非晶質母体中にＴｂイオンをドープしたもの等が挙げられる。
さらに、ＬＥＤチップ１６の光を青色可視光に変換する青色発光用の蛍光ガラスの組成としては、金属有機化合物  例えば、金属アルコキシド、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎ（Ｍ：金属元素、Ｒ：アルキル基、ｎ：金属の酸化数）等の非晶質母体中に、発光中心（蛍光材料）として、例えば、Ｅｕ２＋等をドープした組成のもの、一例として、テトラエトキシシランＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４又はその４量体に、Ｅｕ２＋源としてＥｕ（ＮＯ３）３と、Ａｌイオン源としてＡｌ（ＮＯ３）３を使用して、上記非晶質母体中にＥｕ２＋、Ａｌイオンをドープしたもの等が挙げられる。
【００４１】
以下において、ゾルゲル法によって、蛍光ガラスより成る蛍光繊維４７を形成する方法を説明する。
ゾルゲル法は、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、Ｙ２Ｏ３等の金属アルコキシドを出発物質として、その加水分解、重合反応を利用してガラスを合成するものであり、溶液状態から出発するため、希土類イオン等の蛍光材料を均一に添加することができるものである。
先ず、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、Ｙ２Ｏ３等の金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレート等の金属有機化合物と、該金属有機化合物の加水分解のための水と、メタノール、ＤＭＦ（ヂメチルフォルムアミド）等の溶媒と、アンモニア等、上記金属有機化合物の加水分解・重合反応の調整剤と、希土類元素の２価及び３価のＥｕ、Ｔｂ、Ｓｍ等の蛍光材料（発光中心）とを調合し、均質で透明な溶液状態の蛍光ガラス材料を作製する。
【００４２】
次に、上記溶液状態の蛍光ガラス材料を、例えば２００℃程度の比較的低温で加熱等することにより、溶媒を蒸発させると共に、上記金属有機化合物の加水分解・重合反応を一部進行させて、溶液状態の蛍光ガラス材料を粘性ゾル状と成す。
次に、粘性ゾル状の蛍光ガラス材料を延伸した後、８００℃〜１０００℃の温度で加熱・焼成して、蛍光ガラス材料の重合を完全に進行させることにより、ゲル状の細長い蛍光繊維を形成し、この蛍光繊維を、所定の長さに切断すれば、上記蛍光繊維４７を形成することができる。
【００４３】
蛍光物質より成る蛍光繊維４７で構成された第２の繊維状体４８を用いた第１〜第４の発光ダイオード１０，３８，４２，４５において、第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８を介してＬＥＤチップ１６に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ１６が発光して紫外光等の光が放射され、この光が蛍光繊維４７に照射されることにより、所定波長の可視光等の光に波長変換され、波長変換された光が外囲器３６の凸レンズ部３４で集光されて外部へ放射されるのである。
この第２の繊維状体４８を用いた場合においても、第１の繊維状体２８を用いた場合と同様に、蛍光物質で波長変換される光を、第２の繊維状体４８を構成する蛍光繊維４７で反射された反射光として取り出すことができ、光の取出し効率が高い。
【００４４】
尚、第２の繊維状体４８の蛍光繊維４７を、蛍光樹脂で構成しても良い。蛍光樹脂は、エポキシ樹脂等の樹脂材料に蛍光材料を添加して形成される透明体であり、ＬＥＤチップ１６から発光される紫外光等の光を所定波長の可視光等の光に変換するものである。
【００４５】
また、上記第１〜第４の発光ダイオード１０，３８，４２，４５において、上記第１の繊維状体２８、第２の繊維状体４８に代えて、図１０及び図１１に示すような第３の繊維状体５０を用いても良い。
【００４６】
上記第３の繊維状体５０は、ナイロン等の樹脂繊維やガラス繊維等の繊維５２の表面に反射材５４が被覆され、さらに、上記反射材５４の表面に蛍光体５６が被着されることにより構成されている。
上記反射材５４は、アルミニウム等の光反射率の高い材料で構成され、蒸着等の方法により繊維５２の表面に被覆される。
【００４７】
第３の繊維状体５０を用いた第１〜第４の発光ダイオード１０，３８，４２，４５において、第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８を介してＬＥＤチップ１６に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ１６が発光して紫外光等の光が放射され、この光が第３の繊維状体５０表面の蛍光体５６に照射されることにより、所定波長の可視光等の光に波長変換され、波長変換された光が外囲器３６の凸レンズ部３４で集光されて外部へ放射されるのである。
この第３の繊維状体５０を用いた場合においても、第１の繊維状体２８、第２の繊維状体４８を用いた場合と同様に、蛍光体で波長変換される光を、第３の繊維状体５０表面の蛍光体５６で反射された反射光として取り出すことができ、光の取出し効率が高い。
【００４８】
尚、図１０及び図１１に示すように、繊維５２の表面に被着された蛍光体５６の粒子間に隙間が存在する場合や、蛍光体５６の層が薄い場合には、ＬＥＤチップ１６から発光された光の一部が、上記隙間を通過し、或いは、層の薄い蛍光体５６を透過して繊維５２に吸収されてしまうが、この第３の繊維状体５０にあっては、繊維５２の表面に反射材５４を被覆しているので、蛍光体５６の粒子間の隙間を通過した光や層の薄い蛍光体５６を透過した光を反射させて、蛍光体５６への照射に活用することができる。
【００４９】
尚、図示は省略するが、光反射率の高い材料で構成した繊維や、光反射率の高い白色の繊維を用い、これら繊維の表面に蛍光体を被着した場合においても、上記第３の繊維状体５０と同等の効果を得ることができる。
【００５０】
また、図示は省略するが、未硬化状態の透明樹脂中に、粒子状の蛍光体等の蛍光物質を所定量混合した後、透明樹脂を延伸、硬化させて樹脂繊維を形成し、この樹脂繊維を所定の長さに切断して繊維状体を形成することもできる。この場合、未硬化状態の透明樹脂中に混合する蛍光物質の粒径が、繊維状体の直径と同程度以上の大きさであれば、透明樹脂を延伸、硬化させて樹脂繊維を形成すると、蛍光物質の一部が繊維状体の表面に露出し、従って、繊維状体の表面に蛍光物質が配置されることとなる。
【００５１】
上記蛍光物質は、上記した蛍光体２６，５６、蛍光ガラス、蛍光樹脂だけではなく、ＬＥＤチップ１６から発光される紫外光等の光を、所定波長の可視光等の光に変換する全ての物質を含むものである。
また、上記蛍光体２６，５６は、有機、無機の蛍光染料や、有機、無機の蛍光顔料を含むものである。
【００５２】
【発明の効果】
本発明に係る発光ダイオードにあっては、ＬＥＤチップの上方に、蛍光物質を有する繊維状体が被着される透光性部材を配置したので、該透光性部材の表面積を適宜選定することにより、ＬＥＤチップ７２の表面、或いはコーティング材８２の表面に繊維状体７６を被着した従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、繊維状体の被着面積を拡大させることができ、この結果、従来の発光ダイオード７０，８０に比べ、繊維状体の被着数量を増大させることができ、高輝度化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の発光ダイオードを示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る第１の発光ダイオードの要部を拡大して示す概略断面図である。
【図３】第１の繊維状体の拡大横断面図である。
【図４】本発明に係る第２の発光ダイオードを示す概略断面図である。
【図５】本発明に係る第３の発光ダイオードを示す概略断面図である。
【図６】本発明に係る第４の発光ダイオードを示す概略断面図である。
【図７】本発明に係る第４の発光ダイオードの透光性部材を示す概略平面図である。
【図８】第２の繊維状体の拡大概略縦断面図である。
【図９】第２の繊維状体の拡大概略横断面図である。
【図１０】第３の繊維状体の拡大概略縦断面図である。
【図１１】第３の繊維状体の拡大概略横断面図である。
【図１２】従来の発光ダイオードを示す概略断面図である。
【図１３】従来の発光ダイオードの要部を拡大して示す概略断面図である。
【図１４】従来の他の発光ダイオードを示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０  第１の発光ダイオード
１２  第１のリードフレーム
１４  リフレクタ
１６  ＬＥＤチップ
１８  第２のリードフレーム
２２  コーティング材
２４  透光性部材
２６  蛍光体
２８  第１の繊維状体
３０  接着剤
３２  繊維
３６  外囲器
３８  第２の発光ダイオード
４０  透光性部材
４２  第３の発光ダイオード
４４  透光性部材
４５  第４の発光ダイオード
４６  透光性部材
４７  蛍光繊維
４８  第２の繊維状体
５０  第３の繊維状体
５２  繊維
５４  反射材
５６  蛍光体
【図１】
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【図２】
2004297018.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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