(57)【要約】【課題】すくなくとも青色発光ダイオード素子を用いた白色発光を目的とする発光ダイオードにおいて、演色性および再現性を両立させる。【解決手段】発光ダイオード２０において、基板１上に青色発光ダイオード素子５の他に、赤色発光ダイオード素子６を搭載し、青色発光ダイオード素子５及び赤色発光ダイオード素子６を被覆するモールド樹脂１０内に青色発光を黄色発光に波長変換する蛍光体の粒子８を混入し、青、黄色、赤の発光を混合することにより、すべての可視光領域において、十分な発光強度が得られるようにする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色発光ダイオード素子と蛍光体の他に、赤色波長の発光ダイオード素子を備えたことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記赤色波長の発光ダイオード素子のピーク波長は６１５ｎｍ乃至  ６８０ｎｍである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】
Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の発光ダイオード素子の他に、これらの発光ダイオード素子とはピーク波長の異なるＹ（ＹＧ）及び又はＲ領域又は赤外領域の発光ダイオード素子を備えたことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項４】
互いに発光色の異なる複数の発光ダイオード素子を有する発光ダイオードにおいて、実効的な発光面の高さを揃えることにより、均一な混色を可能することを特徴とする発光ダイオード。
【請求項５】
前記発光ダイオードにおいて、発光ダイオード素子を搭載する基板に凹部を設け、該凹部に複数の発光ダイオード素子のうちの少なくとも１つを固定することにより、実効的な発光面の高さを揃えることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記発光ダイオードにおいて、発光ダイオード素子を搭載する基板にスペーサー（メタル座布団）を設け、該スペーサーの上に複数の発光ダイオード素子のうちの少なくとも１つを固定することにより、実効的な発光面の高さを揃えることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記発光ダイオードにおいて、少なくとも１つの発光ダイオード素子の素子ベースの一部を除去することにより、実効的な発光面の高さを揃えることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
互いに発光色の異なる複数の発光ダイオード素子の、実効的な発光面の高さを揃えることにより、均一な混色を可能することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいず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】
この発明は読み取り装置やカメラ用等各種の用途に用いる照明光源、液晶パネル等表示装置のバックライトの光源、ＬＥＤデイスプレイ等に用いられる発光ダイオードに関し、特に白色発光又は又は中間色の発光を目的とした発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード（以下ＬＥＤともいう。）の素子は小型で発光効率が良く、鮮やかな色の発光をする。又、半導体素子であるために、長寿命であり、優れた駆動特性を有する。このため、上記した各種の用途において、特に小型、薄型に適したものとして利用されている。近年、高輝度、高効率な発光ダイオードとしてＲＧＢ（赤、緑、青色）などの発光ダイオードがそれぞれ開発された。これに伴いＲＧＢの三原色を利用したＬＥＤデイスプレイが白色および中間色の照明用として、その特徴を生かして広く用いられるようになった。
【０００３】
発光ダイオードは使用される発光層の半導体材料、形成条件などによって、紫外から赤外までの種々の発光波長を放出させることが可能である。又、優れた単色性ピーク波長を有する。よって、発光波長の異なる発光ダイオードを組み合わせることにより、所望の色の発光を得ることは原理的には可能である。
【０００４】
このような、発光波長の異なる発光ダイオード素子を組み合わせた発光ダイオードの一例として、Ｒ（赤色）ＬＥＤチップ（発光ダイオード素子）と、Ｇ（緑色）ＬＥＤチップと、Ｂ（青色）ＬＥＤチップとからなる多色発光素子（多色発光ダイオード）が従来より知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１５０４４号公報（図１）
【０００６】
しかし、このような発光ダイオード素子（以下ＬＥＤ素子ともいう。）の組み合わせよりなる発光ダイオード（多色発光素子）に関していえば、各発光ダイオード素子すなわち、Ｒ（赤色）ＬＥＤチップと、Ｇ（緑色）ＬＥＤチップと、Ｂ（青色）ＬＥＤチップは優れた単色性ピーク波長を有するが故に、白色系発光光源などとさせるためには、演色性に欠けるという問題がある。ここに演色性とは、同一の物体でも照明光源が異なれば色の見えは異なるところ、ある照明光源のこの物体色の見えに及ぼす影響を、基準となる照明光源（昼の自然光等）を基準にして現したものを演色といい、この演色の特性を演色性という。演色性は色の見えの一致度が高いほどよいが、物体色によっても変わるので、ＣＩＥの演色性評価の方法においては、物体色として、複数種類（１５種類）のものをきめておき、これらのうちの特定の数種類に対する演色性の平均値Ｒａをもって、演色性の評価を行う。例えば上記の特許文献１の記載に類するようなＲＧＢのＬＥＤチップの組み合わせよりなる発光ダイオードの場合発光スペクトルは図１０（ａ）のＳ１に示すようになり、ＲとＧ、ＧとＢの間にスペクトル強度の弱い谷間が広く存在する。特にＲとＧの間の谷間の領域（５５０〜６１０ｎｍ）は幅も広くスペクトル強度の落ち込みも大きい。即ち自然光のスペクトル特性とは違いが大きくなる。そのために、演色性は低くなり、Ｒａ＝１２程度となる（自然光の場合はＲａ＝１００）。なお、演色性が低くなると、物体の反射光を検出するスキャナー装置等読み取り装置、その他の照明の光源として用いるには不適当となると考えられる。
【０００７】
さらに、かかるＲＧＢのＬＥＤチップ（又はＬＥＤ素子）の組み合わせよりなる発光ダイオードの場合、一般にＬＥＤ素子の色の種類により、素子の厚みが変わるので、色により発光面がずれ、均一な混合色を得ることが困難となるという問題もある。
【０００８】
そこで、上記の２つの問題点を改善するべく、ＬＥＤ素子の発光色を蛍光体で色変換させた白色発光ダイオードが開発された（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
【特許文献２】
特許第２９２７２７９号公報（図１、図３）
【００１０】
前記特許文献２に記載された白色発光ダイオードによれば、ＩｎＧａＮ系の青色ＬＥＤ
素子をリードフレーム内のカップ部分の底部に取り付けて配線し、そのカップ部分にＹＡＧ蛍光体等の蛍光体を分散させた樹脂を充填して、前記青色ＬＥＤ素子を被覆する構造とした（特許文献２の図１参照）。これにより、例えば４６０ｎｍ付近にピーク波長を有する
青色ＬＥＤ素子の発光の一部は上記の蛍光体に吸収され、ピーク波長が５６０ｎｍ前後の黄緑色の発光に変換される。この結果、この白色発光ダイオードの発光スペクトルは図１０（ｂ）のＳ２に示すように、ピーク波長４６０ｎｍの青色ＬＥＤ素子からの発光と、ピーク波長が５６０ｎｍの蛍光体からの発光が見られる。これからもわかるように、この白色発光ダイオードは可視光領域のほとんどの領域で発光するため、演色性がよく、平均演色評価数Ｒａが８０を超えている。
よって、前記のＲＧＢのＬＥＤチップの組み合わせよりなる発光ダイオードにおけるような演色性の低下の問題は改善される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、青色ＬＥＤ素子と蛍光体を備えた白色発光ダイオードについても以下に述べるような問題がある。すなわち、図１０（ｂ）のＳ２に示す発光スペクトルからもわかるように、赤色の領域のうち特に波長が６３０ｎｍを超える領域においては、発光スペクトルの強度が他の波長領域（可視光）における発光スペクトルの強度と比較してかなり低下している。よって、かかる赤色領域における再現性に欠けることとなる。例えば、赤色領域における物体色を有する照明対象を照明した場合、その反射光の赤色成分は、自然光で照明した場合に比して大幅に低下し、反射光の再現性が欠けることとなる。本発明は▲１▼このような青色ＬＥＤ（ＧａＮ系青色ＬＥＤ）素子と蛍光体（ＹＡＧ系蛍光体）を組合わせた従来の白色ＬＥＤにおける再現性の欠如の問題、▲２▼Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のＬＥＤ素子を組み合わせてなる白色ＬＥＤ素子におけるような、上記した演色性欠如の問題と素子の厚みの違いに起因して生ずる混合色の不均一性の問題がなくなるように改善することを解決すべき課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためにその第１の手段として本発明は、発光ダイオードにおいて
、青色発光ダイオード素子と蛍光体の他に、赤色波長の発光ダイオード素子を備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記の課題を解決するためにその第２の手段として本発明は、前記第１の手段において、赤色波長の発光ダイオード素子のピーク波長は６１５ｎｍ乃至６８０ｎｍであることを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を解決するためにその第３の手段として本発明は、発光ダイオードにおいて、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の発光ダイオード素子の他に、これらの発光ダイオード素子とはピーク波長の異なるＹ（ＹＧ）及び又はＲ領域又は赤外領域の発光ダイオード素子を備えたことを特徴とする。
【００１５】
上記の課題を解決するためにその第４の手段として本発明は、互いに発光色の異なる複数の発光ダイオード素子を有する発光ダイオードにおいて、実効的な発光面の高さを揃えることにより、均一な混色を可能することを特徴とする。
【００１６】
上記の課題を解決するためにその第５の手段として本発明は、前記第４の手段の発光ダイオードにおいて、発光ダイオード素子を搭載する基板に凹部を設け、該凹部に複数の発光ダイオード素子のうちの少なくとも１つを固定することにより、実効的な発光面の高さを揃えることを特徴とする。
【００１７】
上記の課題を解決するためにその第６の手段として本発明は、前記第４の手段の発光ダイオードにおいて、発光ダイオード素子を搭載する基板にスペーサー（メタル座布団）を設け、該スペーサーの上に複数の発光ダイオード素子のうちの少なくとも１つを固定することにより、実効的な発光面の高さを揃えることを特徴とする。
【００１８】
上記の課題を解決するためにその第７の手段として本発明は、前記第４の手段の発光ダ
前記発光ダイオードにおいて、少なくとも１つの発光ダイオード素子の素子ベースの一部を除去することにより、実効的な発光面の高さを揃えることを特徴とする。
【００１９】
上記の課題を解決するためにその第８の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第３の手段のいずれかの発光ダイオードにおいて、互いに発光色の異なる複数の発光ダイオード素子の、実効的な発光面の高さを揃えることにより、均一な混色を可能することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の第１実施形態につき図面を用いて説明する。図１は本第１実施形態に係る白色用発光ダイオード２０の構成を示す図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１において、１はガラス繊維入りのエポキシ樹脂よりなる矩形状の基板であり、２、３、４はそれぞれ前記基板１にパターン形成された外部接続用の電極であり、２は負電圧を加える共通電極パターン、３は青色用電極パターン、４は赤色用電極パターンである。５は青色光を発光する青色ＬＥＤ素子（青色発光ダイオード素子）、６は赤色光を発光する赤色ＬＥＤ素子（赤色発光ダイオード素子）である。青色ＬＥＤ素子５はＧａＮ系のｐｎ半導体層を絶縁サファイア基板上に形成してなるものであるが、サファイア絶縁基板５ｃを前記前記共通電極パターン２に接着固定し、青色ＬＥＤ素子５のｎ層電極５ｂを結線手段（ボールボンダー等）により共通電極パターン２接続し、青色ＬＥＤ素子５のｐ層電極５ａを結線手段により青色用電極パターン３に接続する。ｐ−ｎ接合タイプの赤色ＬＥＤ素子６のｎ層６ｂをＡｇペースト７を介して前記共通接続電極２に接続し、赤色ＬＥＤ素子６のｐ層電極６ａを結線手段により赤色用電極パターン４に接続する。
【００２１】
このようにして、基板１上に取り付けられ、接続がなされた青色ＬＥＤ素子５および赤色ＬＥＤ素子６の上を、粒子状のＹＡＧ蛍光体８をエポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂よりなる樹脂基材９内に混入、分散させてなる被覆樹脂部材１０でモールドして覆う。被覆樹脂部材１０は、前記共通電極パターン２、青色用電極パターン３、赤色用電極パターン４の引き出し部を残して基板１の上面に略直方体形に形成される。
【００２２】
前記の前記共通電極パターン２、青色用電極パターン３、赤色用電極パターン４の引き出し部を図示しない回路基板の配線に接続し、共通電極パターン２に負電圧を加え、青色用電極パターン３および赤色用電極パターン４にそれぞれ所要の正電圧を加えると、一例として、青色ＬＥＤ素子５はピーク波長が略４８０ｎｍの青色光を発光し、赤色ＬＥＤ素子６はピーク波長が略６５０ｎｍの赤色光を発光する。ここで、前記青色光の一部は、前記樹脂基材９中に分散させられたＹＡＧ蛍光体８に吸収されてこれを励起し、ピーク波長が略５８０ｎｍの黄色光の発光をする。なお、前記青色光のうちＹＡＧ蛍光体８に吸収されない部分は青色光として残っている。このようにして、本第１実施形態に係る白色用発光ダイオード２０においては、前記の青色光、黄色光、赤色光が混色された形で外部に出射する。
【００２３】
ここで、図５および図６は本第１実施形態に関連する発光のスペクトルを示す図であり、図５（ａ）は図１の発光ダイオード２０において青色ＬＥＤ素子５のみを発光させた場合のスペクトルＳｂを示す図、図５（ｂ）は発光ダイオード２０において赤色ＬＥＤ素子６のみを発光させた場合のスペクトルＳｒを示す図である。図６は発光ダイオード２０において青色ＬＥＤ素子５および赤色ＬＥＤ素子６を共に発光させた場合のスペクトルＳ１０を示す図である。図１に示す青色電極パターン３のみに正電圧を加えることにより青色ＬＥＤ素子５のみを発光させた場合、ＹＡＧ蛍光体８の存在により、すでに述べた原理により、黄色光も励起され、図５（ａ）のスペクトルＳｂは略４８０ｎｍのピーク波長を有する急峻なスペクトルと略５８０ｎｍのピーク波長を有するなだらかなスペクトルが合成されて、つながった形となっている。この場合は、従来例として特許文献２に示された青色発光ダイオード素子と蛍光体を有する従来の発光ダイオードのスペクトル特性（図１０（ｂ）のＳ２参照）に対応、近似するものである。図１に示す赤色電極パターン４のみに正電圧を加えることにより赤色ＬＥＤ素子６のみを発光させた場合の発光のスペクトルは図５（ｂ）のスペクトルＳｒに示すようにピーク波長が略６５０ｎｍの急峻なスペクトルとなる。
【００２４】
図１に示す発光ダイオード２０において、青色ＬＥＤ素子５および赤色ＬＥＤ素子６を共に発光させた場合の発光のスペクトルは図６のＳ１０に示すように、図５（ａ）に示すスペクトルＳｂと、図５（ｂ）に示すスペクトルＳｒが合成された形となり、ピーク波長が略４８０ｎｍの青色のスペクトルとピーク波長が略６７０ｎｍの赤色のスペクトルの間が略５８０ｎｍのピーク波長を有するなだらかなスペクトルにより埋められている形となる。よって、可視光領域においては、スペクトルの落ち込みは少なく、演色性は高くなるとともに、赤色領域においてもスペクトルの強度が、赤色ＬＥＤ素子６の存在により従来よりも格段に補強されているため、再現性に優れたものとなる。
【００２５】
なお、発光ダイオード１０の発光色は混色の結果、白色となるように、前記の青色光、黄色光、赤色光の強度の比率が設定されている。ここで、青色光の強度を基準として、黄色光の強度はＹＡＧ蛍光体８の含有量により調整することができ、赤色光の強度は赤色電極パターン４に加える正電圧により調整することができる。
【００２６】
以下に、青色ＬＥＤ素子とＹＡＧ蛍光体のみよりなる従来の白色発光ダイオードとして、スペクトル特性が図５（ａ）のＳｂのもの（以下ｗｈｉｔｅとする。）と、本第１実施形態として、さらに赤色ＬＥＤ素子を有するものとして、スペクトル特性が図６のＳ１０のもの（以下ｗｈｉｔｅ＋Ｒｅｄとする。）につき、ＣＩＥの演色評価数Ｒａおよび特殊演色評価数Ｒ９〜Ｒ１５を対比した値を表１に示す。
【表  １】
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表１に示すように本第１実施形態の発光ダイオード（ｗｈｉｔｅ＋ｒｅｄ）は従来の白色発光ダイオード（ｗｈｉｔｅ）に比較して、特殊演色評価数Ｒ９〜Ｒ１５において向上が見られ、特にＲ９においては  ー１９．４  から  ８７．０へと顕著な向上が見られ、このことからも赤色領域おける再現性が大幅に向上していることがわかる。なお、ｗｈｉｔｅ＋ｒｅｄはｗｈｉｔｅに比して図６のＳ１０に示すように可視光の波長領域でスペクトルの欠落部がほとんどなくなっているので、ＣＩＥの試験色ＮＯ．１〜ＮＯ．８に対する演色評価数の平均である演色評価数Ｒａについても、７４．９  から  ８９．４  へと向上し、良好な値となっている。
【００２７】
このように、本第１実施の形態の発光ダイオードはＧａＮ系青色ＬＥＤ素子とＹＡＧ蛍光体に赤色波長を有するＬＥＤ素子を組み合わせることにより、あらゆる領域における再現性を高めることができる。又、表１には示していないが、色温度Ｔｃについては、ｗｈｉｔｅの場合は  Ｔｃ＝７７３８．０  、  ｗｈｉｔｅ＋ｒｅｄの場合は
Ｔｃ＝６５２１．１  となっており、いずれも５０００以上であるので、ＣＩＥの方式に従がい、基準の光としてＣＩＥ昼光を用いて上記の演色の評価を行った。なお、上記に示した具体例においては、赤色ＬＥＤ素子のピーク波長は６５０ｎｍとなっているが、本第１実施形態はこれに限らずピーク波長が６１５〜６８０ｎｍの赤色ＬＥＤ素子を用いることにより、同様の効果を得ることができる。
【００２８】
次に参考までに、前記のｗｈｉｔｅ＋ｒｅｄの発光ダイオードの光学特性をｗｈｉｔｅの発光ダイオードと比較したデータを表２に示す。
【表２】
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ここで、λｄ  は主波長といわれるものである。ｐｕｒｉｔｙは色純度といわれるもので、ＣＩＥ色度図において、単色光である前記主波長λｄへの近似度を示す数値であり、これが小さいほど混色の程度が大となる。ＩＶは光度を示す記号であり、ミリカンデラ（ｍｃｄ）を単位として現したものである。ｘ、ｙはＣＩＥ色度図の座標である。
表２からわかるように、本第１実施形態の発光ダイオード（ｗｈｉｔｅ＋ｒｅｄ）の発光は十分に色純度が低く、光度も十分に高く、色度が略白色のものが得られている。このように、本第１実施形態によれば、広範囲で再現性が高まり、より自然色に近い色を表現することが可能である。
【００２９】
なお、本第１実施形態の発光ダイオードの色度は上記のような略白色のものに限定されるものではない。すなわち、赤色ＬＥＤ素子６を組み込むことにより演色性が高められているので、例えば、青色ＬＥＤ素子５に加える電圧を調整することにより、演色性、再現性を保持したまま、色調についてかかなり自由に調整することができる。
【００３０】
更には、図示は省略するが、本第１実施形態の変形例として、赤色ＬＥＤ素子６に追加して、又はこれに置き換えて赤外領域のＬＥＤ素子を組み合わせることもできる。この場合は赤外領域の再現性が向上し、例えば、いわゆるナイトショットに対応する照明光源として利用できるようになる。
【００３１】
以下に、本発明の第２実施形態につき図面を用いて説明する。図２は本第２実施形態に係る発光ダイオード３０の構成を示す図であり、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図２において、１１は基板１に設けられた凹部であり、この部分にも共通電極パターン２の一部が設けられ、凹部１１部以外の基板１の部分に設けた共通電極パターン２とつながっている。赤色ＬＥＤ素子６のｎ層６ｂをＡｇペースト７を介して凹部１１内の共通電極パターン２の上に接続し、赤色ＬＥＤ素子６のｐ層電極６ａを結線手段により赤色用電極パターン４に接続する。他の構成は図１に示す発光ダイオード１０と同様である。ここで、例えば赤色ＬＥＤ素子６の高さは０．３ｍｍ、青色ＬＥＤ素子５の高さは０．１ｍｍ、凹部１１の深さは０．２ｍｍである。よって、図１に示すような構成の場合には、赤色ＬＥＤ素子６と青色ＬＥＤ素子５の高さが揃わず、赤色ＬＥＤ素子６が０．２ｍｍばかり飛び出していた。これに対し、本第２の実施形態にいては、図３に示すように凹部１１を設けることにより、その深さ（０．２ｍｍ）の分だけ赤色ＬＥＤ素子６が引っ込み、赤色ＬＥＤ素子６と青色ＬＥＤ素子５の基板１からの高さは同一（０．１ｍｍ）の高さに揃えることができる。この結果、混色が均一に行われ、場所に拘わらず均一な発光色が得られる。すなわち、本第２実施形態によれば、図１に示した第１実施形態と同様に広範囲で再現性を高め、より自然色に近い色を表現することを可能とするとともに、更に発光色の均一性が向上し、照明光がひろがっても、場所にかかわらず均一な色合の照明光を得ることができる。
【００３２】
以下に本発明の第３実施形態につき図面を用いて説明する。図３は本第３実施形態に係る発光ダイオード４０の構成を示す図である。図３において、１２は基板１の上の共通電極パターン２上に固着されたスペーサーとしてのメタル座布団である。そのメタル座布団１２の上に青色ＬＥＤ素子５の絶縁サファイア基板５ｃを接着固定する。青色ＬＥＤ素子５のｎ層電極５ｂを結線手段により共通電極パターン２に接続し、ｐ層電極５ａを結線手段により、青色用電極パターン３に接続する。他の構成は図１に示す発光ダイオード２００と同様である。ここで、メタル座布団の厚みが例えば０．２ｍｍであり、赤色ＬＥＤ素子６の高さは０．３ｍｍ、青色ＬＥＤ素子５の高さは０．１ｍｍである場合には、赤色ＬＥＤ素子６と青色ＬＥＤ素子５の基板１からの高さは同一（０．３ｍｍ）の高さに揃えることができる。この結果、混色が均一に行われ、場所に拘わらず均一な発光色が得られ、図２に示した第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
以下に本発明の第４実施形態につき図面を用いて説明する。図４は本第４実施形態に係る発光ダイオードに使用する赤色ＬＥＤ素子の高さを揃える方法を示す図である。図４（ａ）は赤色ＬＥＤ素子６の通常品を示す図である。この場合ｎ層の素子ベース６ｂとｐ層６ｃの間にｐｎ接合の活性層６ｄが存在する（ｐ層６ｃにはｐ層電極６ａが取り付けられている。）。この赤色ＬＥＤ素子６の通常品は、すでに述べたように青色ＬＥＤ素子よりも高さが高いので、図４（ｂ）に示すように、赤色ＬＥＤ素子６のｎ層の素子ベース６ｂの一部（点線の部分）を機械的方法又は化学的方法により除去することにより、その除去後の赤色ＬＥＤ素子６Ｂの高さを青色ＬＥＤ素子の高さと揃えることができる。このような赤色ＬＥＤ素子６Ｂを図１に示す赤色ＬＥＤ素子６の代わりに用いて、図１に示す発光ダイオード２０と同様の接続により発光ダイオードを構成すれば、青色発光ＬＥＤ素子と赤色ＬＥＤ素子の基板１からの高さは同一となり、すでに説明した原理により、混色が均一に行われ、場所にか拘わらず均一な発光色が得られ、図３に示した第３実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、図４に示した赤色ＬＥＤ素子６はｐ層（６ｃ）に電極がとりつけられ、ｎ層６ｂは電極が取り付けられていない基板となっているが、逆にｎ層に電極が取り付けられ、ｐ層が電極が取り付けられていない基板となっている構造の赤色ＬＥＤ素子においては、ｐ層の基板を除去することにより、上記したのと同様の効果を得ることができる（但し、ｎ層の電極には負電圧を、ｐ層の基板には正電圧を加える必要がある。）。
【００３４】
以下に本発明の第５実施形態に係る発光ダイオードつき図面を用いて説明する。図７および図８は本第５実施形態に係る発光ダイオード５０の構成を示す図である。発光ダイオード５０は、５本の足ピン２２ｂ、２５ｂ、２６ｒ、２７ｇ、２８ｙを備えたステム３２の上にそれぞれ青色、緑色、赤色及び黄色の発光をするＬＥＤ素子を配置してなるいわゆるフルカラーの発光ダイオードである。ここで、３５ｂは青色ＬＥＤ素子、３６ｒは赤色ＬＥＤ素子、３７ｇは緑色ＬＥＤ素子、３８ｙは黄色ＬＥＤ素子である。ここで、青色ＬＥＤ素子３５ｂはステム３２の中央部にメタル座布団１２を介して接着固定されている。ｐ−ｎ接合タイプの赤色ＬＥＤ素子３６ｒ、緑色ＬＥＤ素子３７ｇ、黄色ＬＥＤ素子３８ｙはステム３２上で中央部を囲むようにして配置され、これらのＬＥＤ素子のｎ層をＡｇペースト等導電性接着剤を介してステム３２側に電気的に接続する。足ピン２２ｂはステム３２に電気的に接続されており負電極が一体的に形成されている。この足ピン２２ｂに青色ＬＥＤ素子３５ｂのｎ層電極が結線される。一方、青色ＬＥＤ素子３５ｂ、赤色ＬＥＤ素子３６ｒ、緑色ＬＥＤ素子３７ｇ、黄色ＬＥＤ素子３８ｙの各ＬＥＤ素子のｐ層電極（Ａｕ電極）は、ステム３２と絶縁された電極端子としての足ピン２５ｂ、２６ｒ、２７ｇ、２８ｙとそれぞれボールボンダー等の結線手段により結線され、正電極がそれぞれ形成される。次に図８に示すように、このような結線の上に透光性樹脂によるモールド４５が形成される。
【００３５】
このような構成において、共通な負電極である足ピン２２ｂと正電極である足ピン２５ｂ、２６ｒ、２７ｇ、２８ｙとの間にそれぞれ電圧を印加することにより、発光ダイオード５０は青色、緑色、赤色の他に黄色の発光が互いの混色してなるフルカラーの発光を出射する。ここで、例えば、青色ＬＥＤ素子３５ｂ、緑色ＬＥＤ素子３７ｇ、黄色ＬＥＤ素子３８ｙ、赤色ＬＥＤ素子３６ｒの各ピーク波長がそれぞれ、４７０ｎｍ、５４０ｎｍ、５９０ｎｍ、６６０ｎｍのものを用いた場合、これらが混色されてなる発光ダイオード５０の発光のスペクトルは図９のＳ５０に示される。これによれば、図１０（ａ）のＳ１に示す従来のＲＧＢのフルカラーの発光のスペクトルに比較して、赤色と緑色の間のスペクトルの落ち込みが大幅に減少している。このために、自然光への近似度が高まり、従来よりも演色性が向上する。又、本第５実施形態の発光ダイオードの発光のスペクトルは、図９のＳ５０に示すように、赤色の領域において十分に高いスペクトル強度を有しているので、青色ＬＥＤ素子と蛍光体を備えた従来の発光ダイオードの発光スペクトル（図１０（ｂ）のＳ２）と比較した場合に赤色領域におけるスペクトル強度が顕著に増加しており、このため、従来よりも赤色領域における再現性が向上している。なお、上記の事例においては、黄色ＬＥＤ素子としてピーク波長がＹの領域のものを用いたが、本第５実施形態はこれに限るものではなく、場合に応じてＹからＹＧにかけての波長のものを使用を使用することができる。
【００３６】
なお、本第５実施形態においては、他のＬＥＤ素子と比較して、高さの低い青色ＬＥＤ素子３５ｂをメタル座布団１２を介してステム３２に固定することにより、すべてのＬＥＤ素子のステム３２の面からの高さが略等しくなるように固定されている。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙ（黄色）の混色が均一に行われ、場所にかかわらず均一は発光色を得ることができる。
【００３７】
本第５実施形態の場合も、黄色ＬＥＤ素子３８を組み込むことにより演色性が高められているので、例えば、他のＬＥＤ素子に加える電圧を調整することにより、演色性、再現性を保持したまま、色調については白色を含め、ほぼ任意の色に調整することができる。
【００３８】
本第５実施形態の変形例として、図示は省略するが、上記の赤色ＬＥＤ素子（３６ｒ）の他にこれとは波長の異なる赤色領域又は赤外領域の波長のＬＥＤ素子を組み合わせることにより、更に広い波長範囲で再現性および演色性を高めることが可能である。
【００３９】
以上に述べてきた本発明の実施の形態においては、再現性、又は演色性を改善するため、赤色のＬＥＤ素子又は黄色のＬＥＤ素子を組み合わせた例につき説明した。しかし、本発明はこれらに限るものではなく、多色発光を含む各種の発光ダイオードにおいて、再現性に欠ける波長領域について、その波長を有するＬＥＤ素子を組み合わせることにより、演色性、再現性を高めることが本発明に属するものであり、上記組み合わせられるＬＥＤ素子の波長は、必要に応じ、可視光の領域から赤外の領域までを広く選択することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、白色発光等を目的とした発光ダイオードにおいて、その発光について、▲１▼広い波長波範囲で再現性が高まり、より自然色に近い発光を得ることができるようになる。▲２▼更には、必要に応じて赤外領域での再現性を高めることにより、ナイトショットに適した発光ダイオードとすることも可能である。▲３▼又、所定領域の波長のＬＥＤ素子が加えられているので、演色性を保持した状態で、かなり大幅に色調を調整することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光ダイオードの構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る発光ダイオードの構成を示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る発光ダイオードの構成を示す図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るＬＥＤ素子の高さを揃える方法を示す図である。
【図５】図１に示す発光ダイオードに関する部分的な発光のスペクトルを示す図である。
【図６】図１に示す発光ダイオードの全体的な発光のスペクトルを示す図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る発光ダイオードの構成を示す上面図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る発光ダイオードの構成を示す側面図である。
【図９】図７に示す発光ダイオードの発光のスペクトルを示す図である。
【図１０】従来の白色発光ダイオードの発光のスペクトルを示す図である。
【符号の説明】
１  基板
２  共通電極パターン
３  青色用電極パターン
４  赤色用電極パターン
５、３５ｂ  青色ＬＥＤ素子
６、３６ｒ  赤色ＬＥＤ素子
７  Ａｇペースト
８  ＹＡＧ蛍光体
９  樹脂基材
１０  被覆樹脂部材
１１  凹部
１２  メタル座布団
２０、３０、４０、５０  発光ダイオード
２２ｂ、２５ｂ、２６ｒ、２７ｇ、２８ｙ  足ピン
３２  ステム
３７ｇ  緑色ＬＥＤ素子
３８ｙ  黄色ＬＥＤ素子
４５  モールド
【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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【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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