JP2001111117A - 発光ダイオードを用いる発光装置及びその製造方法 - Google Patents

発光ダイオードを用いる発光装置及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】蛍光材料及びＬＥＤを含む、比較的単純な構造
ながら高性能である電球パッケージ型の発光装置、及び
その製造方法を提供する。 【解決手段】発光装置（２０）には、リード・フレーム
に取り付けられた個別リフレクタ・カップ（３６、３８
他）に個別に装着された、複数のＬＥＤダイ（２２、２
４他）が含まれる。ＬＥＤダイ（２２、２４他）の上に
は、エポキシ等のカプセル材料（５０）が堆積させられ
ている。蛍光材料を含むディスク状の蛍光部材（５２）
が、カプセル材料（５０）の上に固定される。蛍光部材
（５２）に含まれる蛍光材料は、ＬＥＤダイ（２２、２
４他）からの発光との合成光が白色光となるように選択
することが可能である。発光装置（２０）には、更に、
蛍光部材（５２）に取り付けられたレンズ（５４）と、
その上方に配置されたリフレクタ（３４）が含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、電球パッ
ケージに関するものであり、とりわけ、光源として蛍光
材料を利用した発光ダイオードを含む電球パッケージ型
の発光装置、及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的な電球パッケージは、ガラス・エ
ンクロージャ内に白熱フィラメントを含む光源を利用し
ている。しかし、これらのガラス・エンクロージャは脆
く、それ自体、さほど強くない衝撃を受けるだけでも、
簡単に壊れる可能性がある。更に、白熱フィラメント自
体が脆く、使用中に漸次劣化する傾向があり、フィラメ
ントによって生じる有効光出力は、時間の経過とともに
低下する。フィラメントの脆さは年と共に増すので、最
終的には、壊れて断線してしまうことになる。典型的な
白熱電球は、平均寿命が５００乃至４０００時間である
が、これは、ある一群の電球の半分が、フィラメントの
破損のためにその時間内に故障することを意味してい
る。
【０００３】図１を参照すると、ＭＲ−１６アウトライ
ン・タイプの従来のハロゲン電球パッケージ１０が示さ
れている。ハロゲン電球パッケージには、ハロゲン電球
によって生じる光を略均一な方向に向ける働きをする、
リフレクタ１４の中心に配置されたハロゲン電球１２が
含まれている。パッケージには、更に、電力を受信する
ため、１対の出力端子１６及び１８が含まれる。パッケ
ージの前方開放面は、ダスト・カバー（不図示）によっ
て保護することが可能である。図１のパッケージの欠点
は、光源としてハロゲン電球を利用している点である。
前述のように、ガラス・エンクロージャ及び白熱フィラ
メントの脆さのために、ハロゲン電球の動作寿命が制限
される。
【０００４】上述の欠点に直面して、電球パッケージに
可能性のある光源として発光ダイオードを利用すること
が検討されるようになった。発光ダイオード（ＬＥＤ）
は、光スペクトルの特定領域にピーク波長を備える光を
発生することが可能な周知の半導体素子である。従来、
最も効率のよいＬＥＤは、光スペクトルの赤領域にピー
ク波長を有する光、即ち、赤色光を放出する。しかし、
最近になって、光スペクトルの青領域にピーク波長を有
する光、即ち、青色光を効率よく放出することが可能
な、窒化ガリウム（ＧａＮ）をベースにしたタイプのＬ
ＥＤが開発された。この新タイプのＬＥＤによって、従
来のＬＥＤに比べて大幅に明るい出力光を得ることが可
能になる。
【０００５】更に、青色光は、ピーク波長が赤色光より
短いので、ＧａＮベースのＬＥＤによって発生する青色
光をより容易に変換して、ピーク波長がより長い光を生
じさせることが可能である。当該技術において周知のよ
うに、第１のピーク波長を備えた光（「一次光」）は、
蛍光として知られるプロセスを利用して、ピーク波長が
より長い光（「二次光」）に変換することが可能であ
る。蛍光プロセスには、蛍光体材料の原子を励起するホ
トルミネッセント蛍光体材料によって一次光を吸収する
ことと、二次光を放出することが必要とされる。蛍光プ
ロセスを利用するＬＥＤは、本明細書において、「蛍光
体ＬＥＤ」と定義される。二次光のピーク波長は、蛍光
体材料によって決まる。非変換一次光と二次光の合成光
によって、蛍光体ＬＥＤの出力光が得られる。従って、
出力光の特定のカラーは、一次光と二次光のスペクトル
分布によって決まる。従って、電球パッケージは、Ｇａ
ＮベースＬＥＤに適した蛍光体材料を選択することによ
って、白色光を発生するように構成することが可能であ
る。
【０００６】Ｖｒｉｅｎｓ他に対する米国特許第５，８
１３，７５３号には、エポキシ層に分散された蛍光体粒
子を利用して、ＬＥＤによって放出される光のカラーを
所望のカラーに変換する、光源としてＬＥＤを備えた発
光装置の記載がある。蛍光体粒子は、出力光の所望のカ
ラーによって決まる、単一タイプの蛍光体材料、又は、
異なる蛍光体材料の混合物として解説されている。Ｖｒ
ｉｅｎｓ他の特許に記載の蛍光体粒子を含むエポキシ層
の利用に関する問題は、反復可能な均一なやり方で、蛍
光体粒子を分配することの困難さである。こうした困難
さのため、仕上がった一群の装置の性能にはばらつきが
ある、即ち、出力光のカラーが、仕上がった装置によっ
て異なる可能性がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上の問題に鑑みて、
本発明の目的は、規定のカラーの出力光を発生すること
が可能な光源として、蛍光体ＬＥＤを備える比較的単純
で製造が容易である高性能の電球パッケージを提供する
ことにあり、また、こうした電球パッケージの製造方法
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】ＬＥＤパッケージ及びＬ
ＥＤパッケージの製造方法には、アセンブリ前に、出力
光のカラーに関してＬＥＤパッケージの適正な性能を保
証するため、光学特性を個別に検査することが可能な、
蛍光物質を含む、あらかじめ製造された蛍光部材が利用
されている。ＬＥＤパッケージには、パッケージの光源
として機能する１つ以上のＬＥＤダイが含まれている。
あらかじめ製造された蛍光部材に含まれている蛍光物
質、及び、ＬＥＤパッケージのＬＥＤダイは、ＬＥＤパ
ッケージによって生じる出力光が、自然白色光を再現す
るように淘汰的に選択されている。
【０００９】本発明の第１の実施形態の場合、ＬＥＤパ
ッケージには、リード・フレームに取り付けられた個別
リフレクタ・カップに個別に装着された、４つの３ボル
ト窒化ガリウム・ベースＬＥＤダイが含まれている。こ
の実施形態の場合、ＬＥＤパッケージは、工業規格ＭＲ
−１６ハロゲン・アウトライン・パッケージと互換性が
あるように構成されている。しかし、ＬＥＤパッケージ
は、ＭＲＣ−１１、ＭＲＣ−１６、ＰＡＲ−３６、ＰＡ
Ｒ−３８、ＰＡＲ−５６、及び、ＰＡＲ−６４といった
他の工業規格パッケージに似るように構成することも可
能である。実際のところ、ＬＥＤパッケージは、完全に
異なる電球アウトライン・パッケージをなすように構成
することが可能である。
【００１０】リード・フレームには、ＬＥＤダイに電力
を供給する出力端子も取り付けられている。ＬＥＤダイ
は、特定の構成をなすように端子に電気的に接続されて
いる。典型的な構成の１つでは、ＬＥＤダイは、直列に
接続されているので、パッケージの全順方向電圧は、１
２ボルトになる。典型的な他の構成の場合、ＬＥＤダイ
は、６ボルト装置を形成するため、直列及び並列に接続
される。ＬＥＤダイの正確な電気的構成、並びに、ＬＥ
Ｄダイの電圧は、本発明にとって重要ではない。更に、
ＬＥＤパッケージに含まれるＬＥＤダイの数も、本発明
にとって重要ではない。
【００１１】ＬＥＤダイの上には、カプセル材料が堆積
させられている。カプセル材料は、エポキシ又は他の適
合する透明材料とすることが可能である。シリコン・ゲ
ルは、高温にさらされるのに耐えることができ、劣化し
ないので、カプセル材料は、光学グレードのシリコン・
ゲルが望ましい。更に、現在では、屈折率が１．５のシ
リコン・ゲルを利用可能であり、これによって、ＬＥＤ
ダイによって発生する光が効率よく抽出されることにな
る。
【００１２】ＬＥＤパッケージの蛍光部材が、カプセル
材料の上に固定される。この実施形態の場合、蛍光部材
は、予め製造された光学的に透明な略平面のディスクで
ある。しかし、蛍光部材は、ＬＥＤパッケージの仕様に
従って、正方形又は矩形のような別の形状をなすように
構成することも可能である。前述のようにして予め製造
された蛍光部材に含まれる蛍光材料は、白色光を生じる
ように選択することが可能である。一例として、蛍光材
料には、ガドリニウムをドープし、セリウムで活性化さ
れた、イットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体
粒子を含むことが可能である。
【００１３】ＬＥＤパッケージには、更に、蛍光部材に
取り付けられたレンズと、レンズの上方に配置されたリ
フレクタが含まれている。レンズとリフレクタによっ
て、ＬＥＤパッケージによって発生する光エネルギーの
大部分が、確実に、略共通方向に沿って出力されること
になる。
【００１４】本発明の第２の実施形態において、ＬＥＤ
パッケージのレンズは、凹レンズであり、蛍光部材は、
凹レンズの内表面に形成される。蛍光部材自体、凹レン
ズの内表面の輪郭に形状適合する。この実施形態の場
合、蛍光部材の光学特性は、レンズ及び取り付けられた
蛍光部材を単一部品として検査して、検査することが可
能である。
【００１５】本発明によるＬＥＤパッケージの製造方法
には、いくつかの透明な蛍光部材の形成が含まれてい
る。第１の実施形態の場合、蛍光部材は、ディスクのよ
うに、略平面のプレートとすることが可能である。これ
らのプレートは、シリコン・ゴムのシートを所望の形状
に切ることによって形成することが可能である。第２の
実施形態の場合、蛍光部材は、凹面レンズの内表面に形
状適合する非平面ディスクとすることが可能である。こ
れらの非平面ディスクは、シリコン、ポリカーボネー
ト、又は、アクリルのような光学的に透明な材料を、凹
レンズの内表面上に成形できるようにすることによっ
て、形成することが可能である。次に、光学特性につい
て、蛍光部材の検査が行われる。一例として、蛍光部材
は、標準的な単色光源を利用して、蛍光体を活性化し、
次に、蛍光部材からの出力の特性を測定することによっ
て検査可能である。次に、検査を受ける蛍光部材は、１
組の光学特性に関して分類することが可能である。
【００１６】蛍光部材の検査が済むと、リード・フレー
ムに１つ以上のＧａＮベースのＬＥＤダイが取り付けら
れる。次に、透明なカプセル材料が、取り付けられたＬ
ＥＤダイの上に堆積させられる。カプセル材料は、熱安
定性が高く、効率のよい光抽出にとって望ましい屈折率
を備えた、光学グレードのシリコン・ゲルが望ましい。
次に、事前定義された１組の光学特性を備えた蛍光部材
が、カプセル材料上に配置される。次に、レンズが蛍光
部材に取り付けられる。この工程は、第２の実施形態に
は適用することができない。次に、レンズの上方にリフ
レクタが取り付けられる。リフレクタの取り付けが済む
と、リフレクタの縁にダスト・カバーを取り付けること
によって、ＬＥＤパッケージが完成する。
【００１７】本発明の利点は、アセンブリの前に、蛍光
部材の検査を行うことによって、仕上がった装置が特定
の光学特性を備えることを保証することが可能になるの
で、望ましくない装置、即ち、所望の仕様を満たさない
装置の製造に関連したコストが低下する。
【００１８】
【発明の実施の形態】図２を参照すると、第１の実施形
態による典型的なＬＥＤパッケージ２０が示されてい
る。図２は、ＬＥＤパッケージの略断面図である。ＬＥ
Ｄパッケージは、構造的に、従来のＭＲ−１６ハロゲン
・パッケージに似るように構成されているので、ＬＥＤ
パッケージはＭＲ−１６パッケージとの互換性がある。
しかし、ＬＥＤパッケージは、従来のＭＲ−１６パッケ
ージの場合のように、ハロゲン電球ではなく、パッケー
ジの光源として４つのＬＥＤダイを利用している（図２
で見えるのは、ダイ２２及び２４だけである）。ＬＥＤ
パッケージは、平均動作寿命が５００乃至４０００時間
のハロゲン・パッケージに比べ、寿命が１０，０００時
間以上である。更に、フィラメントの破損によって故障
するハロゲン・パッケージとは異なり、ＬＥＤパッケー
ジは、光出力の漸減によって劣化する。一般に、１，０
００時間の動作寿命の終了時において、ＬＥＤパッケー
ジは、まだ、もとの光出力の５０％を発生する。
【００１９】ＬＥＤパッケージ２０には、円筒形ケーシ
ング３２の底部に取り付けられたリード・フレーム３０
が含まれている。一例として、リード・フレームは、鋼
又は銅から構成することが可能である。このケーシング
には、ＬＥＤパッケージによって生じた光の方向付けを
行う正反射体も取り付けられている。次に図２及び３を
参照すると、パッケージの４つのＬＥＤ２２、２４、２
６、及び、２８は、それぞれ、リフレクタ・カップ３
６、３８、４０、及び、４２を介してリード・フレーム
に固定されている。ＬＥＤダイは、加えられた電気信号
によって作動すると、青色光を放出する窒化ガリウム・
ベースのＬＥＤ（サファイア上のインジウムをドープし
た窒化ガリウム）であることが望ましい。リード・フレ
ーム上におけるこのＬＥＤダイ及びリフレクタ・カップ
の構成は、リード・フレームの平面図である図３に最も
明瞭に示されている。ＬＥＤダイは、図２に最も明瞭に
示されているように、リフレクタ・カップの空洞内に取
り付けられている。リフレクタ・カップは、ＬＥＤダイ
に整合する熱膨張率（ＣＴＥ）を備えた材料から製造す
るのが望ましい。一例として、リフレクタ・カップは、
銀メッキしたモリブデンから製造することが可能であ
る。リフレクタ・カップは、リード・フレームにスエー
ジングされているので、ＬＥＤダイはリード・フレーム
に固定される。他の実施形態の場合、モリブデン・ディ
スク（図示せず）は、例えば、ハンダによって各ＬＥＤ
ダイの下に取り付けられている。次に、ＬＥＤダイが取
り付けられたモリブデン・ディスクは、リード・フレー
ムに取り付けられる。この方法でも、所望のＣＴＥ整合
が得られる。ＬＥＤダイは、リード・フレームにも取り
付けられた、陽極端子４４及び陰極端子４６に電気的に
接続されている。
【００２０】ＬＥＤパッケージ２０に含めるように選択
されたＬＥＤダイ２２、２４、２６、及び、２８は、そ
の最大定格駆動電流において、それぞれ、３ボルト未満
の低順方向電圧による起動を可能にするタイプとするこ
とが可能であり、従って、４つのＬＥＤダイを直列に配
線すると、公称１２ボルトの全順方向電圧が生じること
になる。図３には、この直列接続が例示されている。こ
れによって、このパッケージは１２ボルトの白熱パッケ
ージに適合することになる。しかし、異なる直列電圧が
必要とされる場合、ＬＥＤダイの他の構成を実施するこ
とも可能である。例えば、３つの４ボルトＬＥＤダイを
選択し、直列に配線して、１２ボルトの同じ全順方向電
圧を得ることも可能である。パッケージに含まれるＬＥ
Ｄダイの正確なタイプ及び数と、ＬＥＤダイの接続構成
は、製造すべき所望の装置に従って、変動する可能性が
ある。例えば、図４に示すように、４つの３ボルトＬＥ
Ｄダイを直列／並列に配線すると、６ボルトの装置が得
られる。ＬＥＤダイは、図２、図３、及び図４に示すよ
うに、ワイヤボンドによって電気的に接続することが可
能である。図３に示すように、端子とＬＥＤダイの間に
駆動電流を伝送するため、２つ以上のワイヤを用いるこ
とが可能である。図２、図３、及び図４に示す電気接続
は、ワイヤボンドによって施されるが、フリップ・チッ
プ・ハンダ・バンピングのような、半導体産業において
一般的な他の電気接続技法を代わりに利用することも可
能である。
【００２１】ＬＥＤダイ２２、２４、２６、及び、２８
は、測光パワーが有効範囲になるようなサイズであるこ
とが望ましい。これには、ＬＥＤダイのサイズが２．８
９平方ミリメートルになることを必要とする可能性があ
り、この結果、ダイにおける電流密度は７０アンペア／
平方センチメートルになる。例えば、これらのＬＥＤダ
イの測光パワーは、５ルーメン（入力電力の１ワット当
たり）であり、４つのダイのアセンブリに対する入力電
力は、２４ワット（２アンペアで１２ボルト）である場
合、全光出力パワーが５×２４＝１２０ルーメンの青色
光になる。これを白色光に修正すると、白色光の典型的
な出力は、１．９倍に上昇し、その結果、１２０×１．
９＝２２８ルーメンの最終白色光が得られることにな
る。
【００２２】図２を参照し直すと、ＬＥＤパッケージ２
０には、更に、ＬＥＤダイ上におけるカプセル材料の領
域５０が含まれている。ＬＥＤダイ２２、２４、２６、
及び、２８から最大量の光を抽出するには、同様の屈折
率を備えた光学グレードの材料が、ＬＥＤダイに接触し
ていなければならない。サファイアＬＥＤ基板は、一般
に、２．５の屈折率を備えている。こうしたＬＥＤは、
一般に、屈折率が１．５の材料でカプセル封止（又はカ
プセル封じ）されている。スネルの法則を適用すると明
らかなように、カプセル材料との界面の垂線に対する角
度θが約０．６４４ラジアン（３６．９度）の活性領域
から放出される光だけが、ＬＥＤから脱出する。こうし
た場合、内部で発生した光の一部である１cosθ、即ち
２０％が抜け出ることになる。等しい量の光が、ＬＥＤ
ダイの水平方向のエッジから放出される。ＬＥＤダイ２
２、２４、２６、又は２８からのエッジ光は、ＬＥＤダ
イが取り付けられているリフレクタ・カップ３６、３
８、４０、又は４２の反射空洞によって反射されて、順
方向に送られる。
【００２３】屈折率の問題以外に、領域５０のカプセル
材料は、やはり、その動作中、ＬＥＤダイ２２、２４、
２６、及び、２８によって生じる高温に耐えることがで
きなければならない。ＬＥＤダイの表面温度は、容易に
摂氏２００度に達することが可能である。こうした状況
下では、エポキシは、利用中、急速に熱劣化を被ること
になり、漸次黄ばむようになって、ＬＥＤダイからの放
射光の多くを吸収するので、装置が役に立たなくなる。
以上の理由から、この領域に用いられるカプセル材料
は、光学グレードのシリコン・ゲル材料から造られるの
が望ましいが、エポキシのような、他のより望ましくな
い透明材料を利用することも可能である。シリコンは、
優れた熱安定性を備えている。更に、光の抽出を最大に
するため、屈折率が１．５のシリコン・ゲル材料を利用
することも可能である。しかし、カプセル封止用のシリ
コン材料は、装置２０の動作中、ボンド・ワイヤ４８又
はダイに応力を加えて、破壊することがないように、極
めて柔らかくなければならない。これは、シリコンと装
置本体（又はモリブデン・リフレクタ３６、３８、４
０、又は４２）との膨張差によって生じる。一般に、こ
れらのシリコン材料のＣＴＥは、８０ＰＰＭ／単位長／
゜Ｃである。金属本体（例えば、銅）のＣＴＥは、約１
０乃至１２ＰＰＭ／単位長／゜Ｃであるため、装置のオ
ン時とオフ時の膨張差は、８倍になり、この差によっ
て、ボンド・ワイヤ又はダイに損傷を及ぼすのに十分な
カプセル材料の移動を生じる可能性がある。
【００２４】カプセル材料の領域５０に隣接して、蛍光
材料を含む蛍光板５２が配置されている。蛍光板５２
は、ＬＥＤパッケージのアセンブリ前に、光学特性を検
査することが可能な事前製造部品である。蛍光板の検査
は、蛍光板に含まれている蛍光体の均質性及び適正な蛍
光体濃度に関連する。一例として、蛍光板は、軟質で、
光学的に透明なシリコン・ゴムから造ることが可能であ
る。しかし、蛍光板は、蛍光体を分散させた、ポリカー
ボネート又はアクリルのような他の光学的に透明な材料
から造ることも可能である。蛍光板に含まれる蛍光体
は、ＬＥＤパッケージ２０によって発生する出力光の所
望の波長特性によって決まる。一例として、蛍光板に
は、ＬＥＤダイ２２、２４、２６、及び、２８によって
放出される青色放射光（波長が約４６０乃至４８０ｎ
ｍ）の一部をより波長の長い放射光に変換するため、ガ
ドリニウム（Ｇｄ）をドープし、セリウム（Ｃｅ）で活
性化されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット
（ＹＡＧ）蛍光体粒子（「Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体粒子」）
を含むことが可能である。Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体粒子によ
って、蛍光板は、放出される青色光を吸収し、光エネル
ギーを約５２０ｎｍの平均波長にアップシフトすること
が可能になる。この結果生じる放出光は、４８０から６
２０ｎｍにわたる広帯域光である。この放出光と残りの
青色光、即ち、非変換放出青色光との結合によって、自
然白色光を再現する演色の最終放出光が生じることにな
る。
【００２５】上述の例の場合、蛍光板５２は、サマリウ
ム、プラセオジムといった他のいくつかの希土類金属を
含めることによって修正を加え、ＬＥＤパッケージ２０
の演色を改良することが可能である。更に、他の蛍光体
を加えることによって、他の波長の放出を生じさせ、Ｌ
ＥＤパッケージによって生じる出力光のスペクトル分布
に修正を施すことも可能である。蛍光板に含まれている
蛍光材料の正確なタイプは、本発明にとって重要ではな
い。
【００２６】例示の実施形態の場合、蛍光板５２は、図
３及び図４に示すように、リードフレーム３０の形状に
似た略平面のディスクである。しかし、ＬＥＤ２２、２
４、２６、及び、２８が異なる形状に配置されて、リー
ドフレームが非円形になる他の実施形態の場合、蛍光板
は、リードフレーム、及び、取り付けられたＬＥＤダイ
の形状に一致するように成形することが可能である。例
えば、ＬＥＤパッケージのＬＥＤダイが、矩形のリード
フレーム上に矩形の形状に配置されている場合、蛍光板
は、略平面の矩形プレートにすることが可能である。
【００２７】ＬＥＤパッケージ２０には、更に、装置か
ら放出される光を平行化して、リフレクタ３４に均一に
分配するため、蛍光板５２に取り付けられたレンズ５４
が含まれている。レンズからの放射パターンは、レンズ
の上方に配置されたリフレクタに充満するように設計さ
れている。一例として、レンズは、シリコンから造るこ
とが可能である。あるいはまた、レンズは、ポリカーボ
ネート又はアクリル材料から造ることが可能である。仕
上がった装置を保護する働きをするダスト・カバー５６
がレンズの上方に配置され、リフレクタの縁に取り付け
られる。
【００２８】次に図５を参照すると、第２の実施形態に
よる典型的なＬＥＤパッケージ６０が示されている。図
５のＬＥＤパッケージには、図２におけるＬＥＤパッケ
ージの部品の大部分が含まれている。唯一の重要な相違
は、ＬＥＤパッケージ２０に含まれていたレンズ５４及
び蛍光板５２が、凹面レンズ６２及び成形された非平面
蛍光ディスク６４に置き換えられている点である。非平
面蛍光ディスクは、凹面レンズの内表面に形成される。
従って、レンズ及び成形非平面ディスクは、予め製造さ
れるＬＥＤパッケージの単一部品とされ得る。即ち、レ
ンズ及び非平面ディスクは、パッケージの他の部品とは
別個に、ユニットとして光学特性を検査することが可能
な一体化部材になる。従って、この実施形態の場合、非
平面蛍光ディスクの光学特性は、凹レンズの内表面に非
平面蛍光ディスクが形成された後で、検査される。
【００２９】図２及び図５のＬＥＤパッケージ２０及び
６０は、ＭＲ−１６タイプのアウトライン・パッケージ
として例示し、解説してきたが、これらのＬＥＤパッケ
ージは、ＭＲＣ−１１、ＭＲＣ−１６、ＰＡＲ−３６、
ＰＡＲ−３８、ＰＡＲ−５６、及び、ＰＡＲ−６４とい
った他のタイプの工業規格アウトライン・パッケージを
なすように構成することも可能である。実際、ＬＥＤパ
ッケージは、任意の構成をなすように配置された任意の
数のＬＥＤによって、完全に異なるアウトラインをなす
ように構成することが可能である。
【００３０】図６に関連して、図２及び図５のＬＥＤパ
ッケージ２０及び６０のようなＬＥＤパッケージの製造
方法について述べることにする。工程６６において、光
学的に透明ないくつかの蛍光部材が形成される。蛍光部
材には、蛍光部材内に分散された蛍光体材料が含まれて
いる。蛍光部材は、シリコン・ゴムから造られ、Ｃｅ：
ＹＡＧ蛍光体粒子を含んでいるのが望ましい。第１の実
施形態の場合、蛍光部材は、整形されたプレートであ
る。蛍光体材料を含む光学的に透明な材料のシートを製
造すべきＬＥＤパッケージの軸方向形状に一致する形状
に切ることによって形成される。例えば、仕上がったプ
レートがディスク形状になるように形成することが可能
である。第２の実施形態の場合、蛍光部材は、凹レンズ
の内表面に形状適合する非平面ディスクとして整形され
る。この実施形態の場合、蛍光部材は、蛍光材料が分散
された、ポリカーボネート又はアクリルのような光学的
に透明な材料を、凹レンズの輪郭を利用して、非平面デ
ィスク形状をなすように成形することによって形成され
る。工程６８において、蛍光部材は光学特性について検
査を受ける。一例として、蛍光部材は、標準的な単色光
源を利用して、蛍光体を活性化し、次に、蛍光部材から
の出力を測定することによって、検査することが可能で
ある。次に、検査された蛍光部材は、１組の光学特性に
関して、「ビンに入れる」即ち分類することが可能であ
る。同様の特性を示す蛍光部材を利用して、極めてよく
似た光学特性の仕上がった装置が得られるようにするこ
とが可能である。従って、色温度及び出力スペクトルに
関して特定の顧客要求を満たす装置を生産することが可
能である。光学特性は、装置の生産前に分かっているの
で、光学特性が所望の仕様を満たさない望ましくない装
置は、回避されるので、生産コストが低下する。
【００３１】工程７０において、１つ以上のＧａＮベー
スのＬＥＤダイがリードフレームに取り付けられる。工
程７２において、ＬＥＤダイの上に、透明カプセル材料
が堆積させられる。シリコン・ゲル材料は、熱特性が優
れており、また、所望の屈折率を備えているので、カプ
セル材料として用いるのが好適である。次に、工程７４
において、特定の光学特性を有する検査を受けた蛍光部
材が、カプセル材料の上に取り付けられる。透明なシリ
コン接着剤を利用して、蛍光部材をカプセル材料に取り
付けることが可能である。あるいはまた、蛍光部材をカ
プセル材料にしっかりと押しつけることも可能である。
次に、工程７６において、蛍光部材にレンズが取り付け
られる。カプセル材料に対する蛍光部材の取り付けと同
様、レンズは、シリコン接着剤を利用するか、又は、レ
ンズを蛍光部材にしっかりと押しつけることによって、
蛍光部材に取り付けることが可能である。レンズ及び蛍
光部材が単一の事前製造部品である第２の実施形態の場
合、この工程は適用できない。工程７８において、レン
ズの上に、リフレクタが取り付けられる。リフレクタの
取り付けが済むと、工程８０において、リフレクタの縁
にダスト・カバーを取り付けることが可能になる。
【００３２】以上のように本発明の好適実施形態となる
発光装置及びその製造方法について示したが、これはあ
くまでも例示的なものであり、当業者によって更に様々
な変形変更が可能である。
【００３３】上述の実施形態に即して本発明を説明する
と、本発明は、発光装置（２０、６０）を製造する方法
にして、蛍光材料を含む光学部材（５２、６４）を形成
する工程（６６）と、前記発光装置の他の部品と共に前
記光学部材を組み立てる前に、光学特性について、形成
された前記光学部材を検査する工程（６８）と、発光ダ
イオード（２２、２４、２６、及び２８）を含むアセン
ブリに対して前記光学部材を固定する工程が含まれてお
り、前記光学部材を、前記発光ダイオードから放出され
る光の一部を変換することによって二次発光を生じさ
せ、前記発光ダイオードから放出される前記光の非変換
部分と前記二次発光から構成される合成出力光が得られ
るように前記発光ダイオードに対して配置させることを
特徴とする、発光装置（２０、６０）を製造する方法を
提供する。
【００３４】好ましくは、前記光学部材（５２、６４）
を形成する前記工程（６６）は、前記蛍光材料を含む略
平板状の透明板（５２）を形成する工程である。
【００３５】好ましくは、平面の透明板（５２）を形成
する前記工程に、前記平面の透明板をディスク状プレー
トに整形する工程が含まれる。
【００３６】好ましくは、前記光学部材（５２、６４）
を形成する工程（６６）に、前記光学部材を前記発光素
子のレンズ（６２）の表面に対して形状適合させ、前記
光学部材が前記レンズの一体化部品になるようにする工
程が含まれる。
【００３７】好ましくは、前記アセンブリに前記光学部
材（５２、６４）を固定する前記工程（７４）の前に、
更に前記アセンブリの前記発光ダイオード（２２、２
４、２６、及び２８）にカプセル材料である光学グレー
ドのシリコン・ゲルを付着させる工程が含まれる。
【００３８】更に本発明は、発光装置（２０、６０）で
あって、加えられる電気信号に応答して、第１のスペク
トル分布を有する一次光を放出するための発光体（２
２、２４、２６、及び２８）と、前記発光体に対して光
学的に結合され、光学的に透明であり、蛍光体材料を含
んでいて、前記一次光の一部が、前記蛍光体材料によっ
て吸収されると、第２のスペクトル分布を有する二次光
が放出されるようになっており、前記一次光と前記二次
光が、前記装置によって発生する出力光のスペクトル分
布を形成することになる、蛍光部材（５２、６４）と、
前記蛍光部材を前記発光体に取り付けるための接続部材
（５０）が含まれていることを特徴とする発光装置（２
０、６０）を提供する。
【００３９】好ましくは、前記蛍光部材（５２、６４）
が、略平面のプレート（５２）であって、該プレート
（５２）の面が、前記発光体から放出される前記一次光
の方向に対して略垂直をなすように、前記発光体（２
２、２４、２６、及び２８）に対して配置されている。
【００４０】好ましくは、前記略平面のプレート（５
２）が、ディスク状の構造に整形される。
【００４１】好ましくは、更に、前記蛍光部材（５２、
６４）に一体化するように取り付けられたレンズ（６
２）が含まれていることと、前記蛍光部材が前記レンズ
の表面に対して形状適合することにより、前記蛍光部材
と前記レンズが一体化ユニットになる。
【００４２】好ましくは、前記接続部材（５０）に、前
記発光体（２２、２４、２６、及び２８）をカプセル封
止する光学グレードのシリコン・ゲルが含まれること
と、前記光学グレードのシリコン・ゲルが、前記透明部
材（５２、６４）と前記発光体の間に配置される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＭＲ−１６アウトライン・タイプの従来のハロ
ゲン電球に関する透視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるＬＥＤパッケー
ジの断面図である。
【図３】取り付けられたＬＥＤダイが動作電圧１２ボル
ト構成をなすように電気的に接続されている、図２のＬ
ＥＤパッケージのリードフレームに関する平面図であ
る。
【図４】取り付けられたＬＥＤダイが動作電圧６ボルト
構成をなすように電気的に接続されている、図２のＬＥ
Ｄパッケージのリードフレームに関する平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態によるＬＥＤパッケー
ジの断面図である。
【図６】本発明によるＬＥＤパッケージの製造方法に関
する流れ図である。
【符号の説明】
２０ 発光装置 ２２ 発光ダイオード ２４ 発光ダイオード ２６ 発光ダイオード ２８ 発光ダイオード ５０ 接続部材 ５２ 光学部材 ６２ レンズ ６４ 光学部材
フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】発光装置を製造する方法にして、 蛍光材料を含む光学部材を形成する工程と、 前記発光装置の他の部品と共に前記光学部材を組み立て
    る前に、光学特性について、形成された前記光学部材を
    検査する工程と、 発光ダイオードを含むアセンブリに対して前記光学部材
    を固定する工程が含まれており、前記光学部材を、前記
    発光ダイオードから放出される光の一部を変換すること
    によって二次発光を生じさせ、前記発光ダイオードから
    放出される前記光の非変換部分と前記二次発光から構成
    される合成出力光が得られるように前記発光ダイオード
    に対して配置させることを特徴とする、発光装置を製造
    する方法。
  2. 【請求項２】前記光学部材を形成する前記工程が、前記
    蛍光材料を含む略平板状の透明板を形成する工程である
    ことを特徴とする、請求項１に記載の発光装置を製造す
    る方法。
  3. 【請求項３】平面の透明板を形成する前記工程に、前記
    平面の透明板をディスク状プレートに整形する工程が含
    まれることを特徴とする、請求項２に記載の発光装置を
    製造する方法。
  4. 【請求項４】前記光学部材を形成する工程に、前記光学
    部材を前記発光素子のレンズの表面に対して形状適合さ
    せ、前記光学部材が前記レンズの一体化部品になるよう
    にする工程が含まれることを特徴とする、請求項１に記
    載の発光装置を製造する方法。
  5. 【請求項５】前記アセンブリに前記光学部材を固定する
    前記工程の前に、更に前記アセンブリの前記発光ダイオ
    ードにカプセル材料である光学グレードのシリコン・ゲ
    ルを付着させる工程が含まれることを特徴とする、請求
    項１、２、３、又は４に記載の発光装置を製造する方
    法。
  6. 【請求項６】発光装置であって、 加えられる電気信号に応答して、第１のスペクトル分布
    を有する一次光を放出するための発光体と、 前記発光体に対して光学的に結合され、光学的に透明で
    あり、蛍光体材料を含んでいて、前記一次光の一部が、
    前記蛍光体材料によって吸収されると、第２のスペクト
    ル分布を有する二次光が放出されるようになっており、
    前記一次光と前記二次光が、前記装置によって発生する
    出力光のスペクトル分布を形成することになる、蛍光部
    材と、 前記蛍光部材を前記発光体に取り付けるための接続部材
    が含まれていることを特徴とする発光装置。
  7. 【請求項７】前記蛍光部材が、略平面のプレートであっ
    て、該プレートの面が、前記発光体から放出される前記
    一次光の方向に対して略垂直をなすように、前記発光体
    に対して配置されていることを特徴とする、請求項６に
    記載の発光装置。
  8. 【請求項８】前記略平面のプレートが、ディスク状の構
    造に整形されることを特徴とする、請求項７に記載の発
    光装置。
  9. 【請求項９】更に、前記蛍光部材に一体化するように取
    り付けられたレンズが含まれていることと、前記蛍光部
    材が前記レンズの表面に対して形状適合することによ
    り、前記蛍光部材と前記レンズが一体化ユニットになる
    ことを特徴とする、請求項６に記載の発光装置。
  10. 【請求項１０】前記接続部材に、前記発光体をカプセル
    封止する光学グレードのシリコン・ゲルが含まれること
    と、前記光学グレードのシリコン・ゲルが、前記透明部
    材と前記発光体の間に配置されることを特徴とする、請
    求項６、７、８、又は９に記載の発光装置。
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