(57)【要約】【課題】光のロスを低減できるとともに、至近距離における光の混色性を向上できる発光装置を提供することにある。【解決手段】発光装置１は、赤色、緑色、青色の３つのＬＥＤチップを用いた白色ＬＥＤであって、端面発光型の赤色ＬＥＤチップ２、及び端面発光型の緑色ＬＥＤチップ３、並びに端面発光型の青色ＬＥＤチップ４を、厚み方向に直列的に接合してなる発光部５と、該発光部５の厚み方向の両面にそれぞれ設けられた一対のリード端子６ａ，６ｂとを備える。【選択図】図１
2007227682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射する光の波長がそれぞれ異なる複数の端面発光型のＬＥＤチップを、厚み方向に直列的に接合してなる発光部と、該発光部の厚み方向の両面にそれぞれ設けられた一対のリード端子とを備えていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記端面発光型のＬＥＤチップは、発光層を有するチップ本体と、該チップ本体の厚み方向における両面にそれぞれ設けられる電極とを備え、前記電極は、前記チップ本体が放射する光を反射する材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源としてＬＥＤチップを備える発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤチップを光源として用いる発光装置が提供されており、特に、発光色が異なるＬＥＤチップを用いることで、各ＬＥＤチップの発光色とは異なる色合いの光を出す発光装置の研究開発が各所で行われている。
【０００３】
近年では、窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体によって、青色光を放射するＬＥＤチップ（以下、「青色ＬＥＤチップ」と称する）の開発が進んでおり、青色ＬＥＤチップと、赤色光を放射するＬＥＤチップ（以下、「赤色ＬＥＤチップ」と称する）と、緑色光を放射するＬＥＤチップ（以下、「緑色ＬＥＤチップ」と称する）とを組み合わせて白色の光（白色光の発光スペクトル）を得る発光装置（一般に白色ＬＥＤといわれる）の商品化がなされている。
【０００４】
この種の発光装置（白色ＬＥＤ）としては、例えば、パッケージ内に、赤色ＬＥＤチップと、緑色ＬＥＤチップと、青色ＬＥＤチップとを個々に実装し、封止したものが提供されている。
【０００５】
また、ＬＥＤチップとして面発光型のＬＥＤチップ（ＬＥＤチップの厚み方向の両面が主に発光面として用いられるＬＥＤチップ）を用い、赤色ＬＥＤチップの前面に、緑色ＬＥＤチップを接合するとともに、緑色ＬＥＤチップの前面に、青色ＬＥＤチップを接合し、青色ＬＥＤチップの前面を発光面として用いる発光装置が提供されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−１９７９６８号公報（図８参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前者の発光装置では、ＬＥＤチップを個々に実装しているために、各ＬＥＤチップ間の間隔が広くなっており、これにより、発光装置に近接する距離（至近距離）では、各ＬＥＤチップの放射する光が十分に混色されておらず、発光装置の出す光の色が白色光に見えない、つまりは至近距離における混色性が悪いという問題があった。
【０００７】
これに対して、後者の発光装置では、各ＬＥＤチップが接合されるとともに、青色ＬＥＤチップの前面からなる発光面から赤色、緑色、青色の３色の光が出射されるので、至近距離であっても、各ＬＥＤチップの放射する光が十分に混色されており、混色性が良かった。
【０００８】
ところが、後者の発光装置では、赤色ＬＥＤチップの光は、緑色ＬＥＤチップ及び青色ＬＥＤチップの内部を通過した後に、発光面から出射されるため、緑色ＬＥＤチップ及び青色ＬＥＤチップによって、赤色ＬＥＤチップの放射する光が吸収され、同様に、緑色ＬＥＤチップの光は、青色ＬＥＤチップによって吸収されるので、前者の発光装置に比べて光のロスが大きくなってしまうという問題があった。
【０００９】
以上述べたように、前者の発光装置では、光のロスが少ない代わりに、至近距離での光の混色性が悪く、後者の発光装置では、至近距離での光の混色性が向上する代わりに、光のロスが大きくなっており、結局のところ、従来の発光装置では、光のロスと、至近距離での光の混色性との両立を図ることができていなかった。
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、光のロスを低減できるとともに、至近距離における光の混色性を向上できる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、請求項１の発光装置の発明では、放射する光の波長がそれぞれ異なる複数の端面発光型のＬＥＤチップを、厚み方向に直列的に接合してなる発光部と、該発光部の厚み方向の両面にそれぞれ設けられた一対のリード端子とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発光装置の発明では、請求項１の構成に加えて、前記端面発光型のＬＥＤチップは、発光層を有するチップ本体と、該チップ本体の厚み方向における両面にそれぞれ設けられる電極とを備え、前記電極は、前記チップ本体が放射する光を反射する材料を用いて形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１又は２の発光装置の発明は、放射する光の波長がそれぞれ異なる複数の端面発光型のＬＥＤチップを、厚み方向に直列的に接合しているから、ＬＥＤチップを個々に実装する場合に比べてＬＥＤチップ間の間隔を小さくでき、これにより至近距離における光の混色性を向上できるという効果を奏し、しかも一のＬＥＤチップから放射された光が他のＬＥＤチップ内を通過することがないから、光のロスを低減できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の一実施形態について図１及び図２を参照して説明する。
【００１５】
本実施形態の発光装置１は、放射する光の波長がそれぞれ異なる複数（本実施形態では、赤色、緑色、青色の３つ）のＬＥＤチップを用いた白色ＬＥＤであって、図１に示すように、端面発光型の赤色ＬＥＤチップ２、及び端面発光型の緑色ＬＥＤチップ３、並びに端面発光型の青色ＬＥＤチップ４を、厚み方向（図１における左右方向）に直列的に接合してなる発光部５と、該発光部５の厚み方向の両面にそれぞれ設けられた一対のリード端子６ａ，６ｂとを備えている。そして、この発光装置１は、例えば、図１に示すような基板７に実装した状態で用いられる。
【００１６】
まず、発光部５を構成する各ＬＥＤチップ２〜４について説明する。
【００１７】
赤色ＬＥＤチップ２は、光の波長が６６０ｎｍ前後の赤色光を放射する端面発光型のＬＥＤチップ（面発光型のＬＥＤチップとは異なり、チップ厚み方向の両面ではなく厚み方向に直交する方向の側面である端面が主に発光面として用いられるＬＥＤチップ）であって、図１に示すように発光層（図示せず）を有する矩形板状のチップ本体２０と、チップ本体２０の厚み方向（図１における左右方向）における両面にそれぞれ設けられるアノード電極２１及びカソード電極２２とを備える。
【００１８】
チップ本体２０は、アルミニウムガリウムヒ素 (ＡｌＧａＡｓ)系や、アルミニウムインジウムガリウムリン（ＡｌＩｎＧａＰ）系、ガリウムヒ素リン (ＧａＡｓＰ)系等を用いて形成されており、例えば、成長基板（図示せず）上に、ｎ型半導体層、発光層（活性層）、ｐ型半導体層等を順次エピタキシャル成長すること等により得られる。尚、このようなチップ本体２０の製造方法については、従来から周知の技術であるから、本実施形態では説明を省略する。この点は、後述するチップ本体３０，４０においても同様である。
【００１９】
また、各電極２１，２２は、チップ本体２０に電圧を印加するためのものであると同時に、チップ本体２０の厚み方向の両面から光が放射されることを防止する反射膜として用いられるものであって、チップ本体２０から放射される光（赤色光）を反射する金属材料、例えば銀、アルミニウム等を用いて形成されている。
【００２０】
そして、このような赤色ＬＥＤチップ２の各電極２１，２２間に所定の駆動電圧を印加した際には、発光層を有するチップ本体２０の発光層から赤色の光が放射され、放射された光のうちチップ本体２０の厚み方向における両面に向かった光は、各電極２０，２１によって反射されて、チップ本体２０の厚み方向に直交する方向の端面からチップ本体２０の外方に放射され、発光層から放射された光のうちチップ本体２０の端面に向かった光は、そのままチップ本体２０の外方へ出射されることになる。
【００２１】
尚、上記の構成に加えて、端面発光型のＬＥＤチップでは、面発光型のＬＥＤチップに比べて発光層の屈折率を高くして光導波作用を起こさせることで、端面から光を出力させ易くしてもよい。
【００２２】
一方、緑色ＬＥＤチップ３は、赤色ＬＥＤチップ２と同様に、発光層（図示せず）を有する矩形板状のチップ本体３０と、チップ本体３０の厚み方向における両面にそれぞれ設けられるアノード電極３１及びカソード電極３２とを備える端面発光型のＬＥＤチップであるが、チップ本体３０が、インジウム窒化ガリウム（ＩｎＧａＮ）系や、酸化亜鉛（ＺｎＯ）系、窒化ガリウム (ＧａＮ)系、リン化ガリウム (ＧａＰ)系、アルミニウムインジウムガリウムリン (ＡｌＩｎＧａＰ)系等を用いて、光の波長が５２０ｎｍ前後の緑色光を放射するように形成されている点で赤色ＬＥＤチップ２と異なっている。また、各電極３１，３２は、チップ本体３０から放射される光（緑色光）を反射する金属材料、例えば銀、アルミニウム等を用いて形成されている。
【００２３】
また、青色ＬＥＤチップ４は、赤色ＬＥＤチップ２と同様に、発光層（図示せず）を有する矩形板状のチップ本体４０と、チップ本体４０の厚み方向における両面にそれぞれ設けられるアノード電極４１及びカソード電極４２とを備える端面発光型のＬＥＤチップであるが、チップ本体４０が、窒化ガリウム (ＧａＮ)系や、セレン化亜鉛 (ＺｎＳｅ)系、インジウム窒化ガリウム (ＩｎＧａＮ) 系、酸化亜鉛（ＺｎＯ）系等を用いて、光の波長が４５０ｎｍ前後の青色光を放射するように形成されている点で赤色ＬＥＤチップ２と異なっている。また、各電極４１，４２は、チップ本体４０から放射される光（青色光）を反射する金属材料、例えば銀、アルミニウム等を用いて形成されている。尚、緑色ＬＥＤチップ３及び青色ＬＥＤチップ４は、いずれも赤色ＬＥＤチップ２と略同サイズとなるように形成されている。
【００２４】
以上により各ＬＥＤチップ２〜４は構成されており、これらＬＥＤチップ２〜４を厚み方向に直列的に接合することによって、発光部５が構成されている。さらに詳しく説明すると、赤色ＬＥＤチップ２のカソード電極２２におけるチップ本体２０と反対側の面と、緑色ＬＥＤチップ３のアノード電極３１におけるチップ本体３０と反対側の面とを接合し、緑色ＬＥＤチップ３のカソード電極３２におけるチップ本体３０と反対側の面と、青色ＬＥＤチップ４のアノード電極４１におけるチップ本体４０と反対側の面とを接合するのである。尚、各ＬＥＤチップ２〜４の接合方法としては、半田等を用いたロウ付けや、直接接合等を用いることができる。また尚、各ＬＥＤチップ２〜４を接合する際には、各ＬＥＤチップ２〜４の各端面が面一となるようにすることが好ましい。
【００２５】
これにより、発光部５では、各ＬＥＤチップ２〜４が直列接続され、赤色ＬＥＤチップ２のアノード電極２１と、青色ＬＥＤチップ４のカソード電極４２との間に、所定の駆動電圧を印加することによって、赤色ＬＥＤチップ２のアノード電極２１と、青色ＬＥＤチップ４のカソード電極４２との間に電流が流れて、ＬＥＤチップ２〜４が上述したように発光し、発光部５からは、赤色と緑色と青色が混色されてなる白色光が出力される。
【００２６】
リード端子６ａ，６ｂは、発光部５を基板７に実装するためのものであって、導電性を有する金属板等を用いて形成されている。そして、各リード端子６ａ，６ｂは、発光部５の厚み方向における一方の面（赤色ＬＥＤチップ２の電極２１においてチップ本体２０と反対側の面）と、発光部５の厚み方向における他方の面（青色ＬＥＤチップ４の電極４２においてチップ本体４０と反対側の面）とにそれぞれ設けられている。
【００２７】
ここで、基板７は、例えば金属基板等であって、その一表面には絶縁層を介して、発光装置１実装用の導電パターン７ａ，７ｂが設けられている。そして、基板７において発光装置１の発光部５と対向する部位には、発光部５から放射される光を反射する反射面を有する反射鏡８が設けられている。このような反射鏡８は、例えば、銀やアルミニウム等を用いて形成されている。
【００２８】
そして、発光装置１は、例えば図１に示す基板７の導電パターン７ａ，７ｂに、リード端子６ａ，６ｂがそれぞれ半田付けされることによって基板７に実装され、リード端子６ａ，６ｂ間（言い替えれば、導電パターン７ａ，７ｂ）に所定の駆動電圧を印加することによって、発光部５の各ＬＥＤチップ２〜４がそれぞれ点灯し、これにより発光部５の各ＬＥＤチップが赤色、緑色、青色の光を放射し、発光部５からは、これらが混色されてなる白色光が出力されることになる。尚、発光部５から基板７側へ放射された光は、基板７に設けられた反射鏡８によって反射され、有効に用いることができるようになっている。
【００２９】
以上述べた本実施形態の発光装置１によれば、放射する光の波長がそれぞれ異なる複数（本実施形態では、赤色、緑色、青色）の端面発光型のＬＥＤチップ２〜４を、厚み方向に直列的に接合しているから、上述した従来例における前者の発光装置のように各ＬＥＤチップを個々に基板等に実装する場合に比べて、ＬＥＤチップ間の間隔を小さくでき、これにより至近距離における光の混色性を向上できるという効果を奏する。
【００３０】
しかも、赤色ＬＥＤチップ２が、厚み方向の両面にチップ本体２０の光を反射する電極２１，２２を、緑色ＬＥＤチップ３が、厚み方向の両面にチップ本体３０の光を反射する電極３１，３２を、青色ＬＥＤチップ４が、厚み方向の両面にチップ本体４０の光を反射する電極４１，４２をそれぞれ有し、各ＬＥＤチップ２〜４が厚み方向に直交する側面（端面）から光を放射するように構成されているため、上述の従来例における後者の発光装置とは異なり、一のＬＥＤチップから放射された光は他のＬＥＤチップ内を通過することなく外方へ出射されるから、光のロス（損失）を低減できるという効果を奏する。
【００３１】
尚、本実施形態の発光装置１では、端面発光型のＬＥＤチップとして、赤色、緑色、青色の３色を用いて、白色光を出力する発光装置としているが、端面発光型のＬＥＤチップの組み合わせとしては、上記の例に限られるものではなく、例えば、青色と黄色等、補色関係にある色のＬＥＤチップを用いて白色光を得るようにしてもよい。また尚、発光装置の出力する光の色も白色に限られるものではなく、発光色の異なる（放射する光の周波数が異なる）ＬＥＤチップを組み合わせることで、所望の光色が得られるように構成してもよい。
【００３２】
ところで、上記の各ＬＥＤチップ２〜４は、それぞれ、チップ本体２０，３０，４０と、チップ本体２０，３０，４０の厚み方向における両面にそれぞれ設けられるアノード電極２１，３１，４１及びカソード電極２２，３２，４２とで構成されているが、さらに、図２に示すように、チップ本体２０，３０，４０の厚み方向に直交する方向の４つの端面のうちの３つの端面を覆う反射膜９を備えるようにしてもよい。ここで、反射膜９は、それぞれ対応するチップ本体２０，３０，４０から放射される光を反射する特性を有する絶縁性材料を用いて形成されている。
【００３３】
このような反射膜９が形成された各ＬＥＤチップ２〜４では、図２に示すように、チップ本体２０，３０，４０の４つの端面のうちの１つの端面から、チップ本体２０，３０，４０の光が出射されることになり、これによりチップ本体２０，３０，４０の光を有効に利用できるようになるとともに、基板７に上記のような反射鏡８を設ける必要がなくなるという効果を奏する。尚、このような反射膜９は、上記のように、チップ本体の４つの端面のうちの３つを覆うものに限られるものではなく、１つ又は２つを覆うものであってもよく、ＬＥＤチップの使用形態に応じて適宜変更すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の発光装置の概略説明図である。
【図２】本発明の発光装置の他例の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    発光装置
２    赤色ＬＥＤチップ
３    緑色ＬＥＤチップ
４    青色ＬＥＤチップ
５    発光部
６ａ，６ｂ  リード端子
【図１】
2007227682.tif 000003
【図２】
2007227682.tif 000004