JP2001057447A - 発光ダイオード - Google Patents

発光ダイオード

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＥＤの樹脂に波長変換材料を含有させて発
光チップの波長変換を行う際、まず変換された発光の集
光をよくしてＬＥＤの輝度を高めることを目的とし、ま
た蛍光物質を使用した際、波長の異なるＬＥＤを近接し
て設置しても混色の起こらないＬＥＤを提供する。 【解決手段】 発光ダイオードは、カップの底部に配設
された発光チップと、カップの縁の水平面よりも低く発
光チップを封止する第一の樹脂と、カップの縁の水平面
よりも低い第一の樹脂を包囲する第二の樹脂とを有す
る。発光チップは青色発光チップで、青色発光チップの
発光波長を、それよりも長波長の光に変換する蛍光物質
を第一の樹脂に含有している。第二の樹脂は第一の樹脂
の材料と同一の材料で蛍光物質を含有していない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発光ダイオード（以
下ＬＥＤという。）に係り、特に発光チップの発光波長
を異なる波長に変換する、または発光チップの発光を一
部吸収するＬＥＤに関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来のＬＥＤの一構造を示す模式
断面図であり、１は化合物半導体よりなる発光チップ、
２はリードフレーム、３は発光チップの発光を発光観測
面側に反射させる目的で設けられたカップ、４は発光素
子全体を封止する樹脂である。通常、樹脂４は発光チッ
プの発光を空気中に効率よく放出する目的で透明度の高
い樹脂が選択されるが、他にその発光チップの発光色を
変換する目的で、あるいは色を補正する目的で、その樹
脂４の中に発光チップの発光を他の波長に変換する蛍光
物質、または発光波長を一部吸収するフィルター物質等
の波長変換材料５が混入される場合がある。この場合、
波長変換材料５は樹脂４に均一に分散するように混入さ
れるのが通常である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
目的で波長変換材料５を樹脂４中に均一に分散させる
と、この図に示すように、波長変換された光、または不
要な波長がカットされた光は樹脂４中で四方八方に散乱
してしまい、集光が悪くなるという問題がある。図２の
矢印は発光チップの光が波長変換材料５にあたり、波長
変換された光が散乱する様子を模式的に示した図であ
る。つまり、波長変換された光が散乱されることによ
り、発光観測面側の光量が減少して輝度が低くなるので
ある。
【０００４】また、波長変換材料５を蛍光物質に限定し
た場合、新たな問題点として、異なる発光色のＬＥＤを
接近して設置した際に、他のＬＥＤ発光による蛍光物質
のよけいな発光の問題がある。例えば、青色発光チップ
で緑色発光が得られる蛍光物質を含む緑色ＬＥＤと、単
なる青色発光チップのみからなる青色ＬＥＤとを同一平
面上に水平に近接して並べた場合、緑色ＬＥＤを消灯し
て、青色ＬＥＤを点灯すると、青色ＬＥＤから洩れ出る
光、つまり散乱する光により、緑色ＬＥＤの蛍光物質が
励起され、消灯した緑色ＬＥＤがあたかも点灯したよう
な状態となり、両ＬＥＤの混色が発生する。
【０００５】従って本発明の目的とするところは、ＬＥ
Ｄの樹脂に波長変換材料を含有させて発光チップの波長
変換を行う際、まず変換された発光の集光をよくしてＬ
ＥＤの輝度を高めることを目的とし、また蛍光物質を使
用した際、波長の異なるＬＥＤを近接して設置しても混
色の起こらないＬＥＤを提供することをもう一つの目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のＬＥＤは、カッ
プ３に装着されている発光チップ１の発光色を、蛍光物
質である波長変換材料５で変えて外部に放射するように
構成したものである。本発明の発光ダイオードは、カッ
プの底部に配設された発光チップと、カップの縁の水平
面よりも低く発光チップを封止する第一の樹脂と、カッ
プの縁の水平面よりも低い第一の樹脂を包囲する第二の
樹脂とを有する。発光チップは青色発光チップであり、
青色発光チップの発光波長を、それよりも長波長の光に
変換する蛍光物質を第一の樹脂に含有させていると共に
第二の樹脂は、第一の樹脂の材料と同一の材料であって
青色発光チップの発光波長をそれよりも長波長の光に変
換する蛍光物質を含有していない。
【０００７】本発明の請求項２のＬＥＤは、第一の樹脂
と第二の樹脂の樹脂をエポキシ樹脂としている。
【０００８】
【作用】本発明のＬＥＤは、発光チップの発光色を変換
してカップの外部に放射する。発光色の変換された光は
四方八方に散乱されるが、散乱した光のほとんどは、カ
ップの内面で反射されて、発光観測面側に集光される。
つまり本発明のＬＥＤは、発光チップを固定し、かつ、
蛍光物質である波長変換材料を充填しているカップで、
発光色の変換された光を、内面で反射して集光できるの
で、変換光の集光効率を格段に向上できる。
【０００９】さらに、蛍光物質を含む第一の樹脂をカッ
プの縁部の水平面よりも低くなるように充填しているの
で、外部から入射する光がカップの縁で遮られ、蛍光物
質にまで到達しないことにより、ＬＥＤ間の混色を防止
することができる。簡単にいうと、カップの深さを深く
して蛍光物質を含む第一の樹脂がカップからはみ出さな
いようにすることにより、蛍光物質の励起源を発光チッ
プの発光波長のみに制限できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本願の一実施例のＬＥＤの
構造を示す模式断面図であり、図２と同様に、カップ３
を有するリードフレーム２上に化合物半導体よりなる発
光チップ１を載置した発光素子全体を、樹脂で封止した
構造としている。しかし、図２と異なるところは、カッ
プ３内部に第一の樹脂１１を充填し、その全体を、発光
素子全体を封止する樹脂である第二の樹脂１２で包囲し
ていることである。カップに充填される第一の樹脂１１
には、発光チップの発光波長を他の波長に変換する波長
変換材料５が含有されている。
【００１１】本発明のＬＥＤにおいて、第一の樹脂１１
と第二の樹脂１２の材料は同一材料で、例えば両方とも
エポキシ樹脂で構成し、第一の樹脂１１にのみ蛍光物質
５を含有させればよい。さらに、第二の樹脂１２の材料
は図２の樹脂４と同一でもよいことはいうまでもない。
また、波長変換材料５は蛍光物質であれば蛍光染料、蛍
光顔料、蛍光体等、発光チップの発光波長を他の波長に
変換できる材料であればどのようなものを使用してもよ
い。
【００１２】このような構造のＬＥＤを製造するには、
例えばＬＥＤ製造工程において、通常カップ３の空気を
追い出す目的で、予め発光チップ１を載置したカップ内
部を樹脂でプレディップするのであるが、プレディップ
する際に第一の樹脂１１に蛍光物質である波長変換材料
５を含有させておき、波長変換材料５を含む第一の樹脂
１１が硬化した後、第二の樹脂１２で封止することによ
り得ることができる。また予め波長変換材料５を含む第
一の樹脂１１をカップ３内部に注入してもよい。このよ
うにして、波長変換材料５を含む第一の樹脂１１をカッ
プ３の内部に充填し、第一の樹脂１１で波長変換された
光のほとんどがカップ３の反射鏡内に戻り、発光観測面
に反射することによりＬＥＤの集光が格段に向上する。
【００１３】図３、および図４は本発明の他の実施例に
係るＬＥＤのカップ３の部分を拡大して示す模式断面図
であり、図３は第一の樹脂１１の表面が凸状になって硬
化してカップ３に充填された状態、図４は逆に凹状とな
って硬化して充填された状態を示している。いずれの状
態においても、波長変換材料５を蛍光物質とした場合、
その蛍光物質を含む第一の樹脂１１がカップ３の縁部の
水平面よりも低くなるように充填されており、カップ３
からはみ出していないので、カップ３の縁部により蛍光
物質を励起する外部光を遮断でき、ＬＥＤの混色を防止
することができる。
【００１４】
【発明の効果】本発明のＬＥＤは、変換光がカップ内部
で反射して集光されるため、輝度は倍以上に向上する。
また、波長変換材料をカップ内に充填して波長変換を行
う場合、カップ深さを深くして、蛍光物質である波長変
換材料がカップからはみ出さないようにすることによ
り、ＬＥＤ間の混色が発生せず、例えばＬＥＤで平面デ
ィスプレイを実現した際には、非常に解像度のよい画像
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のＬＥＤの構造を示す模式断面
図
【図２】従来のＬＥＤの構造を示す模式断面図
【図３】本発明の他の実施例に係るＬＥＤのカップの部
分を拡大して示す模式断面図
【図４】本発明の他の実施例に係るＬＥＤのカップの部
分を拡大して示す模式断面図
【符号の説明】
１・・・発光チップ ２・・・リードフレーム ４・・・樹脂 ３・・・カップ ５・・・波長変換材料 ６・・・ワイヤー １１・・・第一の樹脂 １２・・・第二の樹脂

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 カップの底部に配設された発光チップ
    と、前記カップの縁の水平面よりも低く発光チップを封
    止する第一の樹脂と、該カップの縁の水平面よりも低い
    第一の樹脂を包囲する第二の樹脂とを有する発光ダイオ
    ードであって、 前記発光チップは青色発光チップであり、該青色発光チ
    ップの発光波長を、それよりも長波長の光に変換する蛍
    光物質が第一の樹脂に含有されていると共に第二の樹脂
    は前記第一の樹脂の材料と同一の材料であって青色発光
    チップの発光波長をそれよりも長波長の光に変換する蛍
    光物質が含有されていないことを特徴する発光ダイオー
    ド。
  2. 【請求項２】 前記第一の樹脂及び第二の樹脂の樹脂は
    エポキシ樹脂である請求項１に記載の発光ダイオード。
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