(57)【要約】【課題】蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質で波長変換された光の取出し効率を向上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の先端部１２ａの表面に、ＬＥＤチップ１４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１４底面の一方の電極とを電気的に接続し、また、第２のリードフレーム１６の先端部１６ａと、上記ＬＥＤチップ１４上面の他方の電極とをボンディングワイヤ１８を介して電気的に接続し、さらに、表面に蛍光体２０の配置された多数の第１の繊維状体２２を、接着剤２４を介して、上記ＬＥＤチップ１４の表面に対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】
ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップの表面に立設状態で被着され、表面に蛍光体の配置された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３】
上記ＬＥＤチップをリードフレーム上に配置すると共に、表面に蛍光体の配置された複数の上記繊維状体を、ＬＥＤチップの表面に立設状態で被着したことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを封止する透光性を備えたコーティング材と、該コーティング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５】
ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを封止する透光性を備えたコーティング材と、該コーティング材の表面に立設状態で被着され、表面に蛍光体の配置された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６】
上記ＬＥＤチップを、リードフレームに設けた凹部内面を反射面と成して形成したリフレクタの底面上に配置すると共に、該ＬＥＤチップをリフレクタ内に充填した上記コーティング材で封止し、さらに、表面に蛍光体の配置された複数の上記繊維状体を、上記コーティング材の表面に立設状態で被着したことを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
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６の何れかに記載の発光ダイオード。
【請求項８】
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６の何れかに記載の発光ダイオード。
【請求項９】
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又は４に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
上記蛍光物質が蛍光ガラスであることを特徴とする請求項９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体、蛍光ガラス等の蛍光物質を備えた発光ダイオード（ＬＥＤ）に係り、特に、蛍光物質で波長変換された光の取出し効率を向上させることのできる高輝度な発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長変換用の蛍光体を備えた従来の発光ダイオード６０は、図９に示すように、発光ダイオードチップ搭載用の第１のリードフレーム６２の先端部６２ａ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６４を形成し、該リフレクタ６４の底面に発光ダイオードチップ（以下、ＬＥＤチップと称する）６６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６２と、ＬＥＤチップ６６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６８の先端部６８ａと、上記ＬＥＤチップ６６上面の他方の電極（図示せず）とをボンディングワイヤ７０を介して電気的に接続して成る。
【０００３】
上記ＬＥＤチップ６６の上面及び側面は、リフレクタ６４内に充填された透光性エポキシ樹脂等のコーティング材７２によって被覆・封止されており、また、上記コーティング材７２中には、ＬＥＤチップ６６から発光された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蛍光体７４が分散状態で多数混入されている。
さらに、コーティング材７２で被覆された上記ＬＥＤチップ６６、第１のリードフレーム６２の先端部６２ａ及び端子部６２ｂの上端、第２のリードフレーム６８の先端部６８ａ及び端子部６８ｂの上端は、エポキシ樹脂等より成り、先端に凸レンズ部７６を有する透光性の外囲器７８によって被覆・封止されている。
【０００４】
而して、上記第１のリードフレーム６２及び第２のリードフレーム６８を介してＬＥＤチップ６６に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ６６が発光して紫外光等の光が放射され、この光が上記コーティング材７２中の蛍光体７４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７８の凸レンズ部７６で集光されて外部へ放射されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＬＥＤ６０にあっては、蛍光体７４で波長変換された光は、コーティング材７２中の蛍光体７４を透過する透過光となるため、コーティング材７２内部を透過してコーティング材７２外部へ出射するまでの間に、その一部が蛍光体７４によって吸収されてしまい、光の取出し効率が良好ではなかった。
【０００６】
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、蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質で波長変換された光の取出し効率を向上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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る発光ダイオードは、ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップ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。
【０００８】
本発明の請求項１に係る発光ダイオードにあっては、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、ＬＥＤチップの表面に立設状態で被着したので、蛍光物質で波長変換される光を、繊維状体の蛍光物質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、光の取出し効率が向上し、高輝度化を図ることができる。
また、請求項１に係る発光ダイオードは、ＬＥＤチップ表面に被着する繊維状体の数、長さ、繊維状体同士の間隔を適宜調整することにより、従来のＬＥＤ６０の如く蛍光体７４をコーティング材７２中に混入した場合に比べ、蛍光物質の量を飛躍的に増大させることができ、従って、従来の発光ダイオード６０に比べ、高輝度化を実現できる。
【０００９】
本発明の請求項２に係る発光ダイオードは、ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップの表面に立設状態で被着され、表面に蛍光体の配置された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。
この発光ダイオードは、例えば、上記ＬＥＤチップをリードフレーム上に配置すると共に、表面に蛍光体の配置された複数の上記繊維状体を、ＬＥＤチップの表面に立設状態で被着して構成することができる。
【００１０】
本発明の請求項２に係る発光ダイオードにあっては、表面に蛍光体の配置された複数の繊維状体をＬＥＤチップの表面に立設状態で被着したので、蛍光体で波長変換される光を、繊維状体表面の蛍光体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、光の取出し効率が向上し、高輝度化を図ることができる。
また、請求項２に係る発光ダイオードは、繊維状体の表面に蛍光体を配置しているので、ＬＥＤチップ表面に被着する繊維状体の数、長さ、繊維状体同士の間隔を適宜調整することにより、従来のＬＥＤ６０の如く蛍光体７４をコーティング材７２中に混入した場合に比べ、蛍光体の量を飛躍的に増大させることができ、従って、従来の発光ダイオード６０に比べ、高輝度化を実現できる。
【００１１】
本発明の請求項４に係る発光ダイオードは、ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを封止する透光性を備えたコーティング材と、該コーティング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。
【００１２】
本発明の請求項４に係る発光ダイオードにあっては、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、ＬＥＤチップを封止するコーティング材の表面に立設状態で被着したので、蛍光物質で波長変換される光を、繊維状体の蛍光物質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、光の取出し効率が向上し、高輝度化を図ることができる。
また、請求項４に係る発光ダイオードは、コーティング材表面に被着する繊維状体の数、長さ、繊維状体同士の間隔を適宜調整することにより、従来のＬＥＤ６０の如く蛍光体７４をコーティング材７２中に混入した場合に比べ、蛍光物質の量を飛躍的に増大させることができ、従って、従来の発光ダイオード６０に比べ、高輝度化を実現できる。
【００１３】
本発明の請求項５に係る発光ダイオードは、ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを封止する透光性を備えたコーティング材と、該コーティング材の表面に立設状態で被着され、表面に蛍光体の配置された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。
この発光ダイオードは、例えば、上記ＬＥＤチップを、リードフレームに設けた凹部内面を反射面と成して形成したリフレクタの底面上に配置すると共に、該ＬＥＤチップをリフレクタ内に充填した上記コーティング材で封止し、さらに、表面に蛍光体の配置された複数の上記繊維状体を、上記コーティング材の表面に立設状態で被着して構成することができる。
【００１４】
本発明の請求項５に係る発光ダイオードにあっては、表面に蛍光体の配置された複数の繊維状体を、ＬＥＤチップを封止するコーティング材の表面に立設状態で被着したので、蛍光体で波長変換される光を、繊維状体表面の蛍光体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、光の取出し効率が向上し、高輝度化を実現することができる。
また、請求項５に係る発光ダイオードは、繊維状体の表面に蛍光体を配置しているので、コーティング材表面に被着する繊維状体の数、長さ、繊維状体同士の間隔を適宜調整することにより、従来のＬＥＤ６０の如く蛍光体７４をコーティング材７２中に混入した場合に比べ、蛍光体の量を飛躍的に増大させることができ、従って、従来の発光ダイオード６０に比べ、高輝度化を実現できる。
【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。
【００１６】
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、さらに、上記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。
繊維の表面に被着された蛍光体の粒子間に隙間が存在する場合や、蛍光体の層が薄い場合には、ＬＥＤチップから発光された光の一部が、上記隙間を通過し、或いは、層の薄い蛍光体を透過して繊維に吸収されてしまうが、この繊維状体にあっては、繊維の表面に反射材を被覆しているので、蛍光体の粒子間の隙間を通過した光や層の薄い蛍光体を透過した光を反射させて、蛍光体への照射に活用することができる。
【００１７】
請求項１又は４に係る発光ダイオードにおいて、上記繊維状体を、蛍光物質より成る蛍光繊維で構成することができる。この場合の蛍光物質としては、例えば、蛍光ガラスが該当する。
【００１８】
【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の表面に、ＬＥＤチップ１４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１２と、ＬＥＤチップ１４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１６の先端部１６ａと、上記ＬＥＤチップ１４上面の他方の電極（図示せず）とをボンディングワイヤ１８を介して電気的に接続して成る。
上記ＬＥＤチップ１４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１６は、銅、銅亜鉛合金、鉄ニッケル合金等により構成される。
【００１９】
また、上記ＬＥＤチップ１４の表面には、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２０の配置された多数の第１の繊維状体２２が、接着剤２４を介して、上記ＬＥＤチップ１４の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２２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２６の表面に蛍光体２０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１４は、０．３ｍｍ角程度の大きさである。
上記繊維２６表面への蛍光体２０の被着は、例えば、蛍光体２０を混入した接着剤を繊維２６表面に塗布したり、蛍光体２０を混入した接着剤中に繊維２６を浸漬することにより行うことができる。或いは、繊維２６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２０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て上記繊維２６を構成し、当該繊維２６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２６の表面に粒子状の蛍光体２０を吹き付けることによっても、繊維２６表面へ蛍光体２０を被着させることができる。
【００２０】
ＬＥＤチップ１４の表面への上記第１の繊維状体２２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２２を、静電気を利用して立毛させた状態で、接着剤２４の塗布されたＬＥＤチップ１４の外表面に植毛するものである。
尚、上記接着剤２４は、ＬＥＤチップ１４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２０は、ＬＥＤチップ１４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１４の光を赤色可視光に変換する赤色発光用の蛍光体２０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１４の光を緑色可視光に変換する緑色発光用の蛍光体２０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１４の光を青色可視光に変換する青色発光用の蛍光体２０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２０、緑色発光用の蛍光体２０、青色発光用の蛍光体２０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１４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１４の発光色と蛍光体２０の発光色との混色を得ることができる。
【００２２】
上記第１の繊維状体２２の被着されたＬＥＤチップ１４、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１６の先端部１６ａ及び端子部１６ｂの上端は、エポキシ樹脂等より成り、先端に凸レンズ部２８を有する透光性の外囲器３０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１６の端子部１６ｂの下端は、上記外囲器３０の下端部を貫通して外囲器３０外部へと導出されている。
【００２３】
而して、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１６を介してＬＥＤチップ１４に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ１４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２２表面の蛍光体２０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３０の凸レンズ部２８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にあっては、表面に蛍光体２０の配置された多数の第１の繊維状体２２をＬＥＤチップ１４表面に立設状態で被着したので、蛍光体２０で波長変換される光を、第１の繊維状体２２表面の蛍光体２０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７４で波長変換された光を透過光として取り出していた従来の発光ダイオード６０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。
また、第１の発光ダイオード１０は、第１の繊維状体２２の表面に蛍光体２０を配置しているので、ＬＥＤチップ１４表面に被着する第１の繊維状体２２の数、長さ、第１の繊維状体２２同士の間隔を適宜調整することにより、従来のＬＥＤ６０の如く蛍光体７４をコーティング材７２中に混入した場合に比べ、蛍光体２０の量を飛躍的に増大させることができ、従って、従来の発光ダイオード６０に比べ、高輝度化を実現できる。
【００２４】
図４は、本発明に係る第２の発光ダイオード４０を示すものであり、この第２の発光ダイオード４０は、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４２を形成し、該リフレクタ４２の底面にＬＥＤチップ１４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１４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１６の先端部１６ａと、上記ＬＥＤチップ１４上面の他方の電極（図示せず）とをボンディングワイヤ１８を介して電気的に接続して成る。
また、上記ＬＥＤチップ１４をリフレクタ４２内に充填した透光性のコーティング材４４によって被覆・封止すると共に、該コーティング材４４の表面には、上記した表面に蛍光体２０の配置された多数の第１の繊維状体２２が、コーティング材４４の表面に対して立設状態で被着されている。
上記コーティング材４４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ている。
【００２５】
コーティング材４４表面へ第１の繊維状体２２を被着させるには、先ず、未硬化状態のコーティング材４４をリフレクタ４２内に充填してＬＥＤチップ１４を該コーティング材４４で被覆・封止した後、静電植毛法を用い、上記第１の繊維状体２２を静電気を利用して立毛させた状態でコーティング材４４表面に植毛した後、コーティング材４４を硬化させれば良い。
リフレクタ４２内へのコーティング材４４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４２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１６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４４の満たされた槽内に浸漬したり、或いはコーティング材４４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４４をリフレクタ４２内に充填しても良い。
尚、未硬化状態のコーティング材４４をリフレクタ４２内に充填してＬＥＤチップ１４を該コーティング材４４で被覆・封止した後、コーティング材４４を硬化させ、その後、コーティング材４４表面に上記接着剤２４を塗布して、第１の繊維状体２２を被着するようにしても良い。
【００２６】
而して、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１６を介してＬＥＤチップ１４に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ１４が発光して紫外光等の光が放射され、この光がコーティング材４４を透過した後、第１の繊維状体２２表面の蛍光体２０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３０の凸レンズ部２８で集光されて外部へ放射されるようになっている。
この第２の発光ダイオード４０にあっても、表面に蛍光体２０の配置された多数の第１の繊維状体２２を、ＬＥＤチップ１４を封止したコーティング材４４表面に立設状態で被着したので、蛍光体２０で波長変換される光を、第１の繊維状体２２表面の蛍光体２０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７４で波長変換された光を透過光として取り出していた従来の発光ダイオード６０に比べ、光の取出し効率が向上し、高輝度化を実現することができる。
また、第２の発光ダイオード４０も、第１の繊維状体２２の表面に蛍光体２０を配置しているので、コーティング材４４表面に被着する第１の繊維状体２２の数、長さ、第１の繊維状体２２同士の間隔を適宜調整することにより、従来のＬＥＤ６０の如く蛍光体７４をコーティング材７２中に混入した場合に比べ、蛍光体２０の量を飛躍的に増大させることができ、従って、従来の発光ダイオード６０に比べ、高輝度化を実現できる。
【００２７】
尚、上記第１の発光ダイオード１０において、ＬＥＤチップ１４表面だけでなく、ＬＥＤチップ１４近傍の第１のリードフレーム１２及び／又は第２のリードフレーム１６の表面にも、表面に蛍光体２０の配置された第１の繊維状体２２を立設状態で被着しても良い。
同様に、上記第２の発光ダイオード４０において、ＬＥＤチップ１４を封止したコーティング材４４表面だけでなく、コーティング材４４近傍の第１のリードフレーム１２及び／又は第２のリードフレーム１６の表面にも、表面に蛍光体２０の配置された第１の繊維状体２２を立設状態で被着しても良い。
このように、第１のリードフレーム１２及び／又は第２のリードフレーム１６の表面にも、表面に蛍光体２０の配置された第１の繊維状体２２を被着することにより、蛍光体２０の量を増加させることができ、更に、輝度を向上させることができる。
【００２８】
上記第１の発光ダイオード１０において、上記第１の繊維状体２２に代えて、図５及び図６に示すような蛍光物質より成る蛍光繊維４６で構成された第２の繊維状体４８を用い、多数の第２の繊維状体４８を、接着剤２４を介して、ＬＥＤチップ１４の表面に対して立設状態で被着しても良い。
同様に、上記第２の発光ダイオード４０において、上記第１の繊維状体２２に代えて、図５及び図６に示すような蛍光物質より成る蛍光繊維４６で構成された第２の繊維状体４８を用い、多数の第２の繊維状体４８を、コーティング材４４の表面に対して立設状態で被着しても良い。
【００２９】
上記蛍光繊維４６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１４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。
【００３０】
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４６を形成する場合において、ＬＥＤチップ１４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１４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１４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。
【００３１】
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４６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。
【００３２】
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４６を形成することができる。
【００３３】
蛍光物質より成る蛍光繊維４６で構成された第２の繊維状体４８を用いた第１の発光ダイオード１０及び第２の発光ダイオード４０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１６を介してＬＥＤチップ１４に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ１４が発光して紫外光等の光が放射され、この光が蛍光繊維４６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３０の凸レンズ部２８で集光されて外部へ放射されるのである。
【００３４】
第２の繊維状体４８を用いた第１の発光ダイオード１０にあっては、蛍光物質より成る蛍光繊維４６で構成された多数の第２の繊維状体４８をＬＥＤチップ１４表面に立設状態で被着したので、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４６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７４で波長変換された光を透過光として取り出していた従来の発光ダイオード６０に比べ、光の取出し効率が向上し、高輝度化を実現することができる。
また、第２の繊維状体４８を用いた第１の発光ダイオード１０は、ＬＥＤチップ１４表面に被着する第２の繊維状体４８の数、長さ、第２の繊維状体４８同士の間隔を適宜調整することにより、従来のＬＥＤ６０の如く蛍光体７４をコーティング材７２中に混入した場合に比べ、蛍光物質の量を飛躍的に増大させることができ、従って、従来の発光ダイオード６０に比べ、高輝度化を実現できる。
【００３５】
同様に、第２の繊維状体４８を用いた第２の発光ダイオード４０にあっても、蛍光物質より成る蛍光繊維４６で構成された多数の第２の繊維状体４８を、ＬＥＤチップ１４を封止したコーティング材４４表面に立設状態で被着したので、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４６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７４で波長変換された光を透過光として取り出していた従来の発光ダイオード６０に比べ、光の取出し効率が向上し、高輝度化を実現することができる。
また、第２の繊維状体４８を用いた第２の発光ダイオード４０も、コーティング材４４表面に被着する第２の繊維状体４８の数、長さ、第２の繊維状体４８同士の間隔を適宜調整することにより、従来のＬＥＤ６０の如く蛍光体７４をコーティング材７２中に混入した場合に比べ、蛍光物質の量を飛躍的に増大させることができ、従って、従来の発光ダイオード６０に比べ、高輝度化を実現できる。
【００３６】
尚、第２の繊維状体４８の蛍光繊維４６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１４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。
【００３７】
上記第１の発光ダイオード１０において、上記第１の繊維状体２２、第２の繊維状体４８に代えて、図７及び図８に示すような第３の繊維状体５０を用い、多数の第３の繊維状体５０を、接着剤２４を介して、ＬＥＤチップ１４の表面に対して立設状態で被着しても良い。
同様に、上記第２の発光ダイオード４０において、上記第１の繊維状体２２、第２の繊維状体４８に代えて、図７及び図８に示すような第３の繊維状体５０を用い、多数の第３の繊維状体５０を、コーティング材４４の表面に対して立設状態で被着しても良い。
【００３８】
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。
【００３９】
第３の繊維状体５０を用いた第１の発光ダイオード１０及び第２の発光ダイオード４０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１６を介してＬＥＤチップ１４に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ１４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３０の凸レンズ部２８で集光されて外部へ放射されるのである。
【００４０】
第３の繊維状体５０を用いた第１の発光ダイオード１０にあっては、表面に蛍光体５６の配置された多数の第３の繊維状体５０を、ＬＥＤチップ１４表面に立設状態で被着したので、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る。このため、蛍光体７４で波長変換された光を透過光として取り出していた従来の発光ダイオード６０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。
また、第３の繊維状体５０を用いた第１の発光ダイオード１０は、第３の繊維状体５０の表面に蛍光体５６を配置しているので、ＬＥＤチップ１４表面に被着する第３の繊維状体５０の数、長さ、第３の繊維状体５０同士の間隔を適宜調整することにより、従来のＬＥＤ６０の如く蛍光体７４をコーティング材７２中に混入した場合に比べ、蛍光体５６の量を飛躍的に増大させることができ、従って、従来の発光ダイオード６０に比べ、高輝度化を実現できる。
【００４１】
同様に、第３の繊維状体５０を用いた第２の発光ダイオード４０にあっても、表面に蛍光体５６の配置された多数の第３の繊維状体５０を、ＬＥＤチップ１４を封止したコーティング材４４表面に立設状態で被着したので、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る。このため、蛍光体７４で波長変換された光を透過光として取り出していた従来の発光ダイオード６０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。
また、第３の繊維状体５０を用いた第２の発光ダイオード４０も、第３の繊維状体５０の表面に蛍光体５６を配置しているので、コーティング材４４表面に被着する第３の繊維状体５０の数、長さ、第３の繊維状体５０同士の間隔を適宜調整することにより、従来のＬＥＤ６０の如く蛍光体７４をコーティング材７２中に混入した場合に比べ、蛍光体５６の量を飛躍的に増大させることができ、従って、従来の発光ダイオード６０に比べ、高輝度化を実現できる。
【００４２】
尚、図７及び図８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１４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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
上記蛍光物質は、上記した蛍光体２０，５６、蛍光ガラス、蛍光樹脂だけではなく、ＬＥＤチップ１４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２０，５６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。
【００４６】
以下、本発明に係る第２の発光ダイオード４０の実施例を示す。
（実施例１）
先ず、底面に４７０ｎｍの青色可視光を発光するＬＥＤチップ１４を接続して成るリフレクタ４２内に、コーティング材４４の材料としての未硬化状態のシリコーン樹脂を、マイクロディスペンサーを用いて０．２μｌ滴下充填する。
次に、白色のナイロン製の繊維２６（径５μｍ、長さ１０００μｍ）表面に、黄緑系の可視光を発光するＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅより成る蛍光体２０が被着された第１の繊維状体２２を、静電植毛装置内に収納した後、７０ｋＶの電圧を印加して静電植毛装置内を静電気帯電雰囲気と成すことにより、上記第１の繊維状体２２をマイナスの電荷に帯電させる。また、第１のリードフレーム１２をアースすることにより、リフレクタ４２内に充填された上記シリコーン樹脂表面をプラスの電荷に帯電させる。
この状態で、静電植毛装置における第１の繊維状体２２の吐出口と、シリコーン樹脂表面とを約２０ｃｍの距離まで近づけることにより、マイナスの電荷に帯電された第１の繊維状体２２を、静電引力によってプラスの電荷に帯電されたシリコーン樹脂表面に、立毛させた状態で略垂直に植毛させる。
その後、１００℃の温度で２時間加熱して、上記シリコーン樹脂を硬化させてコーティング材４４と成した後、上記外囲器３０を形成して、第２の発光ダイオード４０を製造した。
この第２の発光ダイオード４０を２０ｍＡの電流で駆動させたところ、ＬＥＤチップ１４から発光された青色可視光と、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅより成る蛍光体２０から発光された黄緑系の可視光とが混色し、輝度が１０ｃｄ／ｍ２の白色光が得られた。
因みに、底面に４７０ｎｍの青色可視光を発光するＬＥＤチップ６６を接続して成るリフレクタ６４内に、黄緑系の可視光を発光するＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅより成る蛍光体７４が混入された未硬化状態のシリコーン樹脂（蛍光体７４：シリコーン樹脂＝１：１）を０．２μｌ滴下充填した後、硬化させてコーティング材７２と成した従来の発光ダイオード６０を２０ｍＡの電流で駆動させたところ、ＬＥＤチップ６６から発光された青色可視光と、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅより成る蛍光体７４から発光された黄緑系の可視光とが混色し、輝度が３ｃｄ／ｍ２の白色光が得られた。
従って、実施例１の第２の発光ダイオード４０は、従来の発光ダイオード６０に比べ、輝度が３倍以上向上した。
【００４７】
（実施例２）
先ず、底面に紫外光を発光するＬＥＤチップ１４を接続して成るリフレクタ４２内に、コーティング材４４の材料としての未硬化状態の無機系材料（トウペ株式会社製、商品名：ポーセリン＃２００）を、マイクロディスペンサーを用いて０．３μｌ滴下充填する。
次に、ナイロン製の繊維５２（径５μｍ、長さ１０００μｍ）表面に、アルミニウムより成る反射材５４を被覆し、さらに、上記反射材５４の表面に、緑色の可視光を発光するＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，Ｍｎより成る蛍光体５６が被着された第３の繊維状体５０を、静電植毛装置内に収納した後、７０ｋＶの電圧を印加して静電植毛装置内を静電気帯電雰囲気と成すことにより、上記第３の繊維状体５０をマイナスの電荷に帯電させる。また、第１のリードフレーム１２をアースすることにより、リフレクタ４２内に充填された上記無機系材料表面をプラスの電荷に帯電させる。
この状態で、静電植毛装置における第３の繊維状体５０の吐出口と、無機系材料表面とを約２０ｃｍの距離まで近づけることにより、マイナスの電荷に帯電された第３の繊維状体５０を、静電引力によってプラスの電荷に帯電された無機系材料表面に、立毛させた状態で略垂直に植毛させる。
その後、上記無機系材料を硬化させてコーティング材４４と成した後、上記外囲器３０を形成して、第２の発光ダイオード４０を製造した。
この第２の発光ダイオード４０を２０ｍＡの電流で駆動させたところ、輝度が１２ｃｄ／ｍ２の緑色光が得られた。
因みに、底面に紫外光を発光するＬＥＤチップ６６を接続して成るリフレクタ６４内に、緑色の可視光を発光するＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，Ｍｎより成る蛍光体７４が混入された未硬化状態の上記無機系材料（蛍光体７４：無機系材料＝１：１）を０．３μｌ滴下充填した後、硬化させてコーティング材７２と成した従来の発光ダイオード６０を２０ｍＡの電流で駆動させたところ、輝度が４ｃｄ／ｍ２の緑色光が得られた。
従って、実施例２の第２の発光ダイオード４０は、従来の発光ダイオード６０に比べ、輝度が３倍も向上した。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る発光ダイオードにあっては、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、ＬＥＤチップの表面に立設状態で被着したので、蛍光物質で波長変換される光を、繊維状体の蛍光物質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、光の取出し効率が向上し、高輝度化を図ることができる。
また、請求項１に係る発光ダイオードは、ＬＥＤチップ表面に被着する繊維状体の数、長さ、繊維状体同士の間隔を適宜調整することにより、従来のＬＥＤ６０の如く蛍光体７４をコーティング材７２中に混入した場合に比べ、蛍光物質の量を飛躍的に増大させることができ、従って、従来の発光ダイオード６０に比べ、高輝度化を実現できる。
【００４９】
本発明の請求項２に係る発光ダイオードにあっては、表面に蛍光体の配置された複数の繊維状体をＬＥＤチップの表面に立設状態で被着したので、蛍光体で波長変換される光を、繊維状体表面の蛍光体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、光の取出し効率が向上し、高輝度化を図ることができる。
また、請求項２に係る発光ダイオードは、繊維状体の表面に蛍光体を配置しているので、ＬＥＤチップ表面に被着する繊維状体の数、長さ、繊維状体同士の間隔を適宜調整することにより、従来のＬＥＤ６０の如く蛍光体７４をコーティング材７２中に混入した場合に比べ、蛍光体の量を飛躍的に増大させることができ、従って、従来の発光ダイオード６０に比べ、高輝度化を実現できる。
【００５０】
本発明の請求項４に係る発光ダイオードにあっては、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、ＬＥＤチップを封止するコーティング材の表面に立設状態で被着したので、蛍光物質で波長変換される光を、繊維状体の蛍光物質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、光の取出し効率が向上し、高輝度化を図ることができる。
また、請求項４に係る発光ダイオードは、コーティング材表面に被着する繊維状体の数、長さ、繊維状体同士の間隔を適宜調整することにより、従来のＬＥＤ６０の如く蛍光体７４をコーティング材７２中に混入した場合に比べ、蛍光物質の量を飛躍的に増大させることができ、従って、従来の発光ダイオード６０に比べ、高輝度化を実現できる。
【００５１】
本発明の請求項５に係る発光ダイオードにあっては、表面に蛍光体の配置された複数の繊維状体を、ＬＥＤチップを封止するコーティング材の表面に立設状態で被着したので、蛍光体で波長変換される光を、繊維状体表面の蛍光体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、光の取出し効率が向上し、高輝度化を実現することができる。
また、請求項５に係る発光ダイオードは、繊維状体の表面に蛍光体を配置しているので、コーティング材表面に被着する繊維状体の数、長さ、繊維状体同士の間隔を適宜調整することにより、従来のＬＥＤ６０の如く蛍光体７４をコーティング材７２中に混入した場合に比べ、蛍光体の量を飛躍的に増大させることができ、従って、従来の発光ダイオード６０に比べ、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】第２の繊維状体の拡大概略縦断面図である。
【図６】第２の繊維状体の拡大概略横断面図である。
【図７】第３の繊維状体の拡大概略縦断面図である。
【図８】第３の繊維状体の拡大概略横断面図である。
【図９】従来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
１４  ＬＥＤチップ
２０  蛍光体
２２  第１の繊維状体
２４  接着剤
２６  繊維
３０  外囲器
４０  第２の発光ダイオード
４２  リフレクタ
４４  コーティング材
４６  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】
2004253748.tif 000003
【図２】
2004253748.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004253748.tif 000006
【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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