(57)【要約】【課題】白色光の取出し効率を向上させることができる発光ダイオード装置を提供する。【解決手段】投光開口８ａを有する凹部を形成した凹部形成部材９と；投光開口に対向する内底面上に形成された回路パターン５と；凹部内に配設されて回路パターンに電気的に接続された発光ダイオードチップ６と；発光ダイオードチップからの発光により励起されて蛍光発光する蛍光体を樹脂中に分散し沈降させることより、高濃度層１１ａと低濃度層１１ｂをそれぞれ形成した樹脂シート１１であって、この低濃度層が発光ダイオードチップ側に位置するように配設された蛍光体シート１１と；を具備している。【選択図】  図１
2007042686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と；
基板上に配設され、投光開口を有する凹部が形成された凹部形成部材と；
投光開口に対向する基板上に配設された導電層と；
凹部に配設されて導電層に電気的に接続された発光ダイオードチップと；
発光ダイオードチップからの発光により励起されて発光する蛍光体を樹脂中に分散し沈降させることより、高濃度層と低濃度層をそれぞれ形成したシートであって、この低濃度層が発光ダイオードチップ側に位置するように配設された蛍光体シートと；
を具備していることを特徴とする発光ダイオード装置。
【請求項２】
発光ダイオードチップの発光色は主として青色光であり、
蛍光体シートの蛍光体が青色光により励起されて黄色光に発光する黄色発光蛍光体であることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード装置。
【請求項３】
発光ダイオードチップの発光色は主として紫外線であり、
蛍光体シートの蛍光体が紫外線により励起されて、赤色光、緑色光、青色光にそれぞれ蛍光発光する赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、青色発光蛍光体の少なくとも２種以上よりなる蛍光体であることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ダイオードチップを具備した発光ダイオード装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発光ダイオードチップの発光を電球色等の白色光に変換し照射する発光ダイオード装置は、低電圧駆動や小型軽量化、耐久性、長寿命等の長所を有するので、近年では、車載ディスプレイ装置や携帯電話器の表示部のバックライトとして普及しつつある。
【０００３】
従来、この種の発光ダイオード装置において、発光ダイオードチップの発光をやや赤味を帯びた電球色等白色系の混色光に変換する方法としては、発光ダイオードチップの青色発光または紫外線発光を蛍光体によりそれぞれ白色光に変換する２方法が知られている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００４】
前者は、発光ダイオードチップからの青色発光の一部を蛍光体により波長変換し、残る青色発光と蛍光体からの発光との混色により白色発光を得る方法である（例えば特許文献３参照）。
【０００５】
また、後者は、発光ダイオードチップからの紫外線を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を発光する蛍光体により白色光に変換する方法である。
【特許文献１】特開２００４−１７９６４４号公報
【特許文献２】特開２００５−９３８９６号公報
【特許文献３】特開２００３−４６１３３号公報
【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、上記前者の従来方法では、例えば発光ダイオードチップからの青色光により、まず黄色発光蛍光体を励起して黄色光を発光させ、この黄色発光蛍光体を透過した青色光とその補色の黄色光との混色光により白色光を得る場合には、黄色発光蛍光体で蛍光発光した黄色光が全方位に放射されるので、その一部が発光ダイオードチップ側へ戻り、発光ダイオードチップ側で吸収されてしまう。このために白色光の取出し効率が低いという課題がある。
【０００７】
また、後者の従来方法においても、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）にそれぞれ蛍光発光する蛍光体で発光した光の一部が発光ダイオードチップ側へ戻り、発光ダイオードチップ側で吸収されてしまうので、やはり白色光の取出し効率が低いという課題がある。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、白色光の取出し効率を向上させることができる発光ダイオード装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、基板と；基板上に配設され、投光開口を有する凹部が形成された凹部形成部材と；投光開口に対向する基板上に配設された導電層と；凹部に配設されて導電層に電気的に接続された発光ダイオードチップと；発光ダイオードチップからの発光により励起されて発光する蛍光体を樹脂中に分散し沈降させることより、高濃度層と低濃度層をそれぞれ形成したシートであって、この低濃度層が発光ダイオードチップ側に位置するように配設された蛍光体シートと；を具備していることを特徴とする発光ダイオード装置である。なお、基板は、どのような形状であってもよい。蛍光体シート中に形成された高濃度層と低濃度層は明確に分かれていなくてもよく、徐々に濃度が変化するような構成も許容する。
【００１０】
請求項２に係る発明は、発光ダイオードチップの発光色は主として青色光であり、蛍光体シートの蛍光体が青色光により励起されて黄色光に発光する黄色発光蛍光体であることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード装置である。
【００１１】
請求項３に係る発明は、発光ダイオードチップの発光色は主として紫外線であり、蛍光体シートの蛍光体が紫外線により励起されて、赤色光、緑色光、青色光にそれぞれ蛍光発光する赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、青色発光蛍光体の少なくとも２種以上よりなる蛍光体であることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード装置である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、発光ダイオードチップの青色等の発光が蛍光体シートへ入射するときは、まず、蛍光体分子の密度が疎の蛍光体低濃度層側から入射される。
【００１３】
この蛍光体低濃度層は蛍光体分子の密度が疎であるので、入射光が蛍光体に衝突する確率が低く、そのために入射し易い。
【００１４】
したがって、発光ダイオードチップの発光が蛍光体シートへ入射される際の入射効率が高いので、入射光量を増加させることができる。
【００１５】
また、この蛍光体低濃度層へ入射した光は、次に蛍光体高濃度層へ入射されるが、この蛍光体高濃度層は蛍光体密度が高いので、入射光がこれら蛍光体に衝突して励起し発光させる確率が高い。このために、発光量を増加させることができる。
【００１６】
さらに、この蛍光体高濃度層で発光した光は、全方位へ放射されるので、その光の一部が蛍光体低濃度層側へ反射されたときは、この反射光が蛍光体低濃度層の蛍光体に衝突して蛍光体高濃度層側へ反射されて戻され、ここで再び発光されるので、この発光量がさらに増加する。
【００１７】
したがって、この蛍光体シートによれば、入射光量と蛍光発光量を増加させることができるので、この蛍光体シートから取り出される光の取出し効率を向上させることができる。
【００１８】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発光ダイオードチップの発光が青色であり、蛍光体が、この青色光により励起されると、黄色光を発光する黄色発光蛍光体であるので、この青色光と黄色光との加法混色である電球色等の白色光を投光開口から取り出すことができる。
【００１９】
請求項３に係る発明によれば、請求項１に係る発光ダイオードチップの発光が紫外線であり、蛍光体が、この紫外線により励起されると、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色光をそれぞれ蛍光発光する赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、青色発光蛍光体であるので、これら赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色光の加法混色である電球色等の白色光を投光開口から取り出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、複数の添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００２１】
図１は図３のＩ部拡大図、図２は本発明の一実施形態に係る発光ダイオードモジュール１の平面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００２２】
図１〜図３に示すように発光ダイオードモジュール１は、基板２上に、複数の発光ダイオード装置３，３，…を例えば３行３列のマトリクス状に配設し、かつ一体に連成している。
【００２３】
基板２は放熱性と剛性を有するアルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）、ガラスエポキシ等の平板からなり、複数の発光ダイオード装置３，３，…の各基板を一体に連成してなる一体基板であり、この基板２上には、電気絶縁層４を介して回転パターン５が配設されている。
【００２４】
図１に示すように回転パターン５は、各発光ダイオード装置３毎に、ＣｕとＮｉの合金やＡｕ等により、陰極側と陽極側の回路パターン（配線パターン）５ａ，５ｂを形成しており、この回転パターン５上には、各発光ダイオード装置３毎に、青色発光の発光ダイオードチップ６をそれぞれ搭載している。各青色発光の発光ダイオードチップ６は、青色の光を発光する例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体等からなる。各ダイオードチップ６は、その底面電極を回路パターン５ａ，５ｂの一方上に載置して電気的に接続する一方、上面電極を回路パターン５ａ，５ｂの他方にボンディングワイヤ７により接続している。
【００２５】
そして、基板２上には、各発光ダイオードチップ６の周囲を所要の間隔を置いて取り囲み、基板２の反対側（図２，図３では上方）に向けて漸次拡開する逆円錐台状の凹部８をそれぞれ同心状に形成した凹部形成部材９を収容部の一例として各発光ダイオード装置３毎に形成すると共に、これら凹部形成部材９を一体に連結形成している。凹部形成部材９は例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の合成樹脂よりなり、各凹部８は外部に開口する投光開口８ａと反射面の内面とをそれぞれ有する。
【００２６】
各凹部８は、その内部に封止樹脂層１０を形成している。封止樹脂層１０は、透光性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性透明樹脂を発光ダイオードチップ６よりも高い投光開口８ａ端まで注入して熱硬化させることにより形成され、発光ダイオードチップ６を凹部８内に封止している。
【００２７】
そして、図１に示すように投光開口８ａの図中上端上には、黄色発光蛍光体シート１１を配設している。黄色発光蛍光体層１１は低粘度（例えば１．０Ｐａ：Ｓ以下）の熱可塑性または熱硬化性樹脂の例えば透明シリコーン樹脂内に、発光ダイオードチップ６の青色発光に励起されて黄色光を発光する黄色発光蛍光体を分散させ、かつ沈降させ、圧延等により伸ばすことによりシート状に構成されている。
【００２８】
このために、黄色発光蛍光体層１１は、その重力方向下部に、黄色発光蛍光体分子（図１では小円で図示）の沈降により、その密度が高い黄色発光蛍光体高濃度層（以下、黄色高濃度という層）１１ａを形成し、この黄色高濃度層１１ａの上方には、これとは逆に黄色発光蛍光体分子の密度が疎な黄色発光蛍光体低濃度層（以下、黄色低濃度層という）１１ｂを形成している。
【００２９】
そこで、この黄色発光蛍光体シート１１を凹部形成部材９の投光開口８ａ端上に配設する場合には、その黄色低濃度層１１ｂを図中下側、すなわち、発光ダイオードチップ６側に向け、黄色高濃度層１１ａを図中上側、すなわち、光取出し投光側に向けている。
【００３０】
次に、この発光ダイオードモジュール装置１の作用を説明する。
【００３１】
まず、各陰極側と陽極側の回路パターン５ａ，５ｂ間に、外部から所定の直流電圧が印加されると、各青色発光ダイオードチップ６が青色発光される。この青色発光は、透明の封止樹脂１０を透過して黄色発光蛍光体シート１１の黄色低濃度層１１ｂに入射され、ここで青色光の一部は透過して上層の黄色高濃度層１１ａへ入射され、残りの青色光は黄色低濃度層１１ｂの黄色発光蛍光体を励起して黄色光を蛍光発光させ、この黄色発光も上層の黄色高濃度層１１ａへ入射される。
【００３２】
黄色高濃度層１１ａでは、黄色低濃度層１１ｂを透過した青色光の一部がさらに透過して、その外部へ放射され、この青色光の残りと、黄色低濃度層１１ｂで蛍光発光した黄色光とは、黄色高濃度層１１ａの高密度の黄色蛍光体分子を励起して黄色光に蛍光発光し、光取出し側へ放射される。
【００３３】
このために、光取出し側では、青色光とその補色の黄色光とが放射されるので、これら青色光と黄色光の加法混色である電球色等の白色系光を得ることができる。
【００３４】
また、発光ダイオードチップ６の青色光は、黄色発光蛍光体シート１１へ入射するときは、まず、黄色蛍光体分子の密度が疎の黄色低濃度層１１ｂ側から入射される。
【００３５】
この蛍光体低濃度層は黄色蛍光体分子密度が疎であるので、入射光が黄色蛍光体分子に衝突する確率が低いので、入射し易い。
【００３６】
このために、発光ダイオードチップ６の青色発光が黄色蛍光体シート１１へ入射される際の入射効率が高いので、入射光量を増加させることができる。
【００３７】
また、この黄色低濃度層１１ｂへ入射した光は、次に黄色高濃度層１１ａへ入射されるが、この黄色高濃度層１１ａは黄色蛍光体分子の密度が高いので、入射光がこれら黄色蛍光体分子に衝突して励起し黄色光を蛍光発光させる確率が高い。このために、黄色蛍光の発光量を増加させることができる。
【００３８】
さらに、この黄色高濃度層１１ａで蛍光発光し、全方位へ放射した光の一部が黄色低濃度層１１ｂ側へ反射されたときは、この反射光が黄色低濃度層１１ｂの黄色蛍光体分子で衝突されて再び黄色高濃度層１１ａ側へ反射させて戻し、ここで再び蛍光発光させるので、この黄色蛍光の発光量がさらに増加する。
【００３９】
したがって、この黄色発光蛍光体シート１１によれば、入射光量と蛍光発光量を増加させることができるので、この黄色発光蛍光体シート１１から取り出される白色光の取出し効率を向上させることができる。
【００４０】
なお、この実施形態では、１枚の樹脂シートの黄色発光蛍光体の沈降により、黄色高濃度層１１ａと黄色低濃度層１１ｂを形成することにより、黄色発光蛍光体シート１１を形成しているが、これら黄色高濃度層１１ａと黄色低濃度層１１ｂを２枚の樹脂シートによりそれぞれ個別に形成し、これら２枚の樹脂シートを積層することにより構成してもよい。
【００４１】
これによれば、１枚の樹脂シートの黄色発光蛍光体の沈降を待たずに、単に２枚の樹脂シートの黄色発光蛍光体の含有量をそれぞれ調整することにより、黄色発光蛍光体が高濃度の樹脂シートと、黄色発光蛍光体が低濃度の樹脂シートを簡単迅速に形成することができる。
【００４２】
また、前記青色発光の発光ダイオードチップ６を紫外線発光の発光ダイオードチップに置換すると共に、前記黄色発光蛍光体シート１１をＲＧＢ蛍光体シートに置換してもよい。
【００４３】
このＲＧＢ蛍光体シートは、紫外線により励起されたときに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色光をそれぞれ蛍光発光する赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、青色発光蛍光体の所要量を混合し、樹脂シート内に含有して沈降させることにより、これらＲＧＢ混合蛍光体の低濃度層と高濃度層を形成したものである。
【００４４】
このＲＧＢ蛍光体シートによっても、ＲＧＢ混合蛍光体の低濃度層と高濃度層を具備しているので、これら赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色光の加法混色よりなる電球色等の白色系光を得ることができると共に、その白色光の光取出し効率を向上させることができる。
【００４５】
なお、このＲＧＢ蛍光体シートでは、その青色発光蛍光体を省略してもよい。青色発光蛍光体を省略しても白色光を得ることができるためである。また、赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、青色発光蛍光体を３枚の樹脂シートにより、それぞれ個別に形成し、これら３枚の樹脂シートを積層することにより構成してもよい。この場合、青色発光蛍光体樹脂シートを省略してもよいことは、前述の通りである。
【００４６】
また、前記各実施形態では、各発光ダイオード装置３の複数個をそれぞれマトリックス状に配設した発光ダイオードモジュールについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば各発光ダイオード装置３の複数個をそれぞれ１列状に形成してもよく、さらに各発光ダイオード装置３は単数でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図３のＩ部拡大図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオードモジュールの平面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。
【符号の説明】
【００４８】
１…発光ダイオードモジュール、３…発光ダイオード装置、５ａ，５ｂ…回路パターン、６…青色発光のダイオードチップ、８…凹部、８ａ…投光開口、９…カップ、１１…黄色発光蛍光体シート、１１ａ…黄色発光蛍光体高濃度層、１１ｂ…黄色発光蛍光体低濃度層。
【図１】
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【図２】
2007042686.tif 000004
【図３】
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