JP2004288760A - 多層led - Google Patents
多層led Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004288760A JP2004288760A JP2003076908A JP2003076908A JP2004288760A JP 2004288760 A JP2004288760 A JP 2004288760A JP 2003076908 A JP2003076908 A JP 2003076908A JP 2003076908 A JP2003076908 A JP 2003076908A JP 2004288760 A JP2004288760 A JP 2004288760A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- phosphor
- blue led
- blue
- led chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Landscapes
- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
【解決手段】青色LEDチップ12と、青色LEDチップの周りを包囲するハウジング11と、ハウジングの青色LEDチップを収容する凹陥部11e内に充填される蛍光体15aが混入された透明樹脂部13と、を含んでおり、青色LEDチップからの青色光により蛍光体を励起させて、青色光と励起光との混色光を外部に出射する、LED10であって、上記透明樹脂部13が、ハウジングの凹陥部内にて青色LEDチップの高さより僅かに上方の高さ位置まで充填された透明樹脂層14と、この透明樹脂層の上に充填された蛍光体15aを混入した蛍光体層15と、を含むように、多層LED10を構成する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば各種照明等に使用するための多層LEDに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
青色LEDとしてのGaN系LEDの開発以来10年以上が経過して、LED自体の効率向上及び低価格化に伴って、LEDの利用分野が急速に拡大し、特に青色LEDと蛍光体の組合せによる白色LEDの実現と相まって、照明分野でもLEDが光源として利用されるようになってきている。
【0003】
ところで、例えば液晶表示パネルのバック照明としては、例えばCFL(冷陰極管)が使用されているが、CFL自体が比較的大きいことから、例えば携帯電話機における液晶表示パネルのバック照明として、CFLを使用することは困難であった。
これに対して、白色LEDの実用化により、携帯電話機の液晶表示パネルのためのバック照明として白色LEDを使用することができるようになり、携帯電話機の液晶表示パネルのカラー化が推進されるようになったきた。
【0004】
従来、このような白色LEDは、特許文献1によれば、例えば図8に示すように構成されている。
即ち、図8において、白色LED1は、チップ基板2と、チップ基板2上に実装された青色LEDチップ3と、チップ基板2上にて青色LEDチップ3の周りに形成された枠状部材4と、枠状部材4内に充填された透明樹脂部5と、から構成されている。
【0005】
上記チップ基板2は、平坦な銅張り配線基板として構成されており、その表面にチップ実装ランド2a及び電極ランド2bを備えている。
ここで、チップ実装ランド2a及び電極ランド2bは、チップ基板2の両側縁から下面にまで回り込んで、実装の際に実装基板上に対向する表面実装用端子部2c,2dとなっている。
そして、チップ基板2は、そのチップ実装ランド2a上に青色LEDチップ3がダイボンディングにより固定され且つ電気的に接続されると共に、隣接する電極ランド2bに対してボンディングワイヤ3aにより電気的に接続されるようになっている。
上記青色LEDチップ3は、例えばGaN系の公知の構成のものであって、駆動電圧が印加されたとき青色光を出射するように構成されている。
【0006】
上記枠状部材4は、青色LEDチップ3の周りを包囲するようにチップ基板2の上面に形成されており、青色LEDチップ3を受容するために上下に貫通した凹陥部4aを備えている。
【0007】
上記透明樹脂部5は、微粒子状の蛍光体5aを混入した例えば透明エポキシ樹脂等から構成されており、上記枠状部材4の凹陥部4a内に充填され、硬化されている。
そして、この透明樹脂部5に、青色LEDチップ3からの青色光が入射することにより、蛍光体5aが励起され、蛍光体5aから黄色光を発生させるようになっている。
【0008】
このような構成の白色LED1は、チップ基板2が実装基板に対して水平な状態で載置され実装される。
そして、チップ基板2に設けられた表面実装用端子部2c,2dから青色LEDチップ3に駆動電圧が印加されると、青色LEDチップ3が発光し、この光が透明樹脂部5に混入された蛍光体5aに入射することにより、蛍光体5aが励起されて黄色光を発生させる。
そして、白色LED1は、この黄色光を、青色LEDチップ3からの青色光と混色させることにより、白色光として、外部に出射させることになる。
【0009】
これに対して、例えば特許文献2によれば、LEDチップとして、紫外LEDを使用して、蛍光体を励起することにより、赤,緑及び青の三原色を発生させることができる。
【0010】
【特許文献1】
特許第3367096号
【特許文献2】
特許第3246386号
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような構成の白色LED1においては、青色LEDチップ3からの青色光を黄色光に変換するために、透明樹脂部5に混入された蛍光体5aを使用しており、青色光を蛍光体に照射することにより、蛍光体5aを励起して、その励起光である白色光を取り出すようにしている。
このため、外部への出射光を白色とするためには、蛍光体5aとして、YAG系等の変換効率の高い特殊な蛍光体が必要である。従って、蛍光体5aの価格が高くなってしまい、白色LED1全体に対して蛍光体5aの占めるコストが大きいことから、白色LED1の低コスト化は困難である。
【0012】
従って、例えば白色LEDアレイやマトリックス状に白色LEDを配置したLED製品を製造する場合、一つの製品で使用するLEDの個数が多くなることから、量産効果によるLEDのコストダウンが期待できるものの、さらなるLEDの低価格化が要求されてくる。
【0013】
これに対して、個々のLEDチップを小型化して、単位面積当たりのLEDチップ数を多くすることにより、LEDチップの製造効率を高める方法も可能ではあるが、LEDチップの実装及び信頼性の点から、小型化も限界がある。
また、透明樹脂部5に混入する蛍光体5aの量を低減することにより、白色LED1のコストを低減することも可能であるが、蛍光体5aの低減に伴って、蛍光体5aにより励起される黄色光も減少することになるため、青色光から黄色光への変換効率が低下して、外部への出射光が白色からずれてしまうことになる。
さらに、このような問題は、青色LEDチップからの青色光と蛍光体の励起光の混色光である他の色の光を出射するLEDにおいても、同様に存在する。
【0014】
本発明は、以上の点から、簡単な構成により、蛍光体の使用量を低減させながら、混色光を出射することができるようにした、多層LEDを提供することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明によれば、青色LEDチップと、青色LEDチップの周りを包囲するハウジングと、ハウジングの青色LEDチップを収容する凹陥部内に充填される蛍光体が混入された透明樹脂部と、を含んでおり、青色LEDチップからの青色光により蛍光体を励起させて、青色光と励起光との混色光を外部に出射する、LEDであって、上記透明樹脂部が、ハウジングの凹陥部内にて青色LEDチップの高さより僅かに上方の高さ位置まで充填された透明樹脂層と、この透明樹脂層の上に充填された少なくとも一つの蛍光体を混入した蛍光体層と、から構成されていることを特徴とする、多層LEDにより、達成される。
【0016】
本発明による多層LEDは、好ましくは、上記青色LEDチップが、配線パターンから成るチップ実装部上に固定されている。
【0017】
本発明による多層LEDは、好ましくは、上記青色LEDチップが、リードフレームのチップ実装部上に固定されている。
【0018】
本発明による多層LEDは、好ましくは、上記青色LEDチップが、上面及び下面に金属電極を有しており、下面がチップ実装部上にダイボンディングにより固定され且つ接続され、上面がワイヤボンディングにより隣接する電極部に接続される。
【0019】
本発明による多層LEDは、好ましくは、上記青色LEDチップが、片面のみに二つの金属電極を有しており、これらの金属電極がそれぞれ対応する電極部にワイヤボンディングにより接続される。
【0020】
本発明による多層LEDは、好ましくは、上記青色LEDチップが、片面のみに二つの金属電極を有しており、これらの金属電極がそれぞれ対応する電極部に直接にダイボンディングにより固定され且つ接続される。
【0021】
本発明による多層LEDは、好ましくは、青色LEDチップが、窒化ガリウム系化合物半導体から成る活性層を備えている。
【0022】
本発明による多層LEDは、好ましくは、青色LEDチップが、SiC系半導体またはZnSe系半導体から成る活性層を備えている。
【0023】
本発明による多層LEDは、好ましくは、複数個の青色LEDチップを備えている。
【0024】
本発明による多層LEDは、好ましくは、上記透明樹脂部を構成する透明樹脂層及び各蛍光体層が、それぞれ硬化温度以下で反応基が残る程度に硬化され、最上層となる蛍光体層が充填された後、完全硬化される。
【0025】
本発明による多層LEDは、好ましくは、上記各蛍光体層が、上方に向かって徐々に蛍光体濃度が高くなるように構成されている。
【0026】
上記構成によれば、青色LEDチップに駆動電流が流れることにより、青色LEDチップから青色光が出射し、透明樹脂部の透明樹脂層内にて、一部が直接に蛍光体層に進み、また他の一部が、透明樹脂層内にて反射された後蛍光体層に進む。これにより、蛍光体層内に進入した青色光が蛍光体層内の蛍光体に当たって、蛍光体が青色光により励起され、波長変換されることにより、励起光を発生する。従って、青色LEDチップからの青色光と励起光が混色されることにより、混色光例えば白色光となって、蛍光体層の上面から外部に出射する。
【0027】
この場合、青色LEDチップからの青色光を励起して励起光に変換する蛍光体が青色LEDチップの上方に位置する蛍光体層内に集中的に配置されることになるので、下方の透明樹脂層内においては蛍光体による青色光の無用な散乱、所謂レーリー散乱が排除されることになる。従って、青色LEDチップからの青色光が効率的に励起光に変換されることになると共に、蛍光体層内の蛍光体の使用量が低減されるので、蛍光体そして多層LEDの材料コストが低減され得ることになる。
【0028】
上記青色LEDチップが、配線パターンから成るチップ実装部上に固定されている場合には、配線パターンを利用したLEDが構成されることになる。
【0029】
上記青色LEDチップが、リードフレームのチップ実装部上に固定されている場合には、リードフレームを利用したLEDが構成されることになる。
【0030】
上記青色LEDチップが、上面及び下面に金属電極を有しており、下面がチップ実装部上にダイボンディングにより固定され且つ接続され、上面がワイヤボンディングにより隣接する電極部に接続される場合には、青色LEDチップがチップ実装部上に直接にダイボンディングにより固定されることになる。
【0031】
上記青色LEDチップが、片面のみに二つの金属電極を有しており、これらの金属電極がそれぞれ対応する電極部にワイヤボンディングにより接続される場合には、青色LEDチップの各電極がそれぞれ別個にボンディングワイヤにより対応する電極部に接続されることになる。
【0032】
上記青色LEDチップが、片面のみに二つの金属電極を有しており、これらの金属電極がそれぞれ対応する電極部に直接にダイボンディングにより固定され且つ接続される場合には、青色LEDチップの各電極がそれぞれボンディングワイヤを使用することなく直接に電極部に接続されることになる。
【0033】
青色LEDチップが、窒化ガリウム系化合物半導体から成る活性層,SiC系半導体またはZnSe系半導体から成る活性層を備えている場合には、それぞれこれらの活性層が駆動電流により活性化されて、青色光を出射する。
【0034】
複数個の青色LEDチップを備えている場合には、各青色チップがそれぞれ青色光を出射して、これらの青色光により透明樹脂層の蛍光体層内の蛍光体が励起されることになるので、蛍光体による励起光が増大することになる。
【0035】
上記透明樹脂部を構成する透明樹脂層及び各蛍光体層が、それぞれ硬化温度以下で反応基が残る程度に硬化され、最上層となる蛍光体層が充填された後、完全硬化される場合には、透明樹脂層及び各蛍光体層内に反応基が残っている状態で、最後の蛍光体層の充填後に、全層が完全硬化されることにより、境界層が形成されず、従って各層の間の結合面での光損失が低減されることになる。
【0036】
上記各蛍光体層が、上方に向かって徐々に蛍光体濃度が高くなるように構成されている場合には、青色LEDチップからの青色光が、透明樹脂層内で上方に進むにつれて、蛍光体層の蛍光体濃度が高くなることにより、外部への出射面である上面に近い位置でより励起光が多く発生することになる。
【0037】
このようにして、本発明によれば、青色LEDチップから出射した光が、透明樹脂部の透明樹脂層を進んで、その上方に位置する蛍光体層内で蛍光体を励起することにより、この励起光が青色LEDチップからの青色光と混色され、混色光が透明樹脂部の上面から外部に出射することになる。
従って、透明樹脂部の下方の透明樹脂層内では、蛍光体による青色光の無用な散乱が排除されると共に、透明樹脂部の上方の蛍光体層内では、蛍光体の励起による励起光が効率的に発生することになると共に、蛍光体の使用量が低減され、多層LEDの材料コストが低減され得ることになる。
【0038】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図1乃至図7を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【0039】
図1は、本発明による多層白色LEDの第一の実施形態の構成を示している。
図1において、多層白色LED10は、ハウジング11と、ハウジング11内に実装された青色LEDチップ12と、ハウジング11内にて青色LEDチップ12の周りに充填された透明樹脂部13と、から構成されている。
【0040】
上記ハウジング11は、例えばセラミックから構成されており、ほぼ細長い直方体状に形成されていると共に、例えばインサート成形等により一体化されたチップ実装部11a,電極部11bを備えている。
ここで、チップ実装部11a,電極部11bは、ハウジング11の両側縁から下面にまで回り込んで、実装の際に実装基板上に対向する表面実装用の端子部11c,11dとなっている。
さらに、ハウジング11は、上面中央付近に開口した凹陥部11eを備えており、上記チップ実装部11a及び電極部11bが凹陥部11eの底面に露出するようになっている。
これにより、ハウジング11は、そのチップ実装部11a上に青色LEDチップ12がダイボンディングにより固定され且つ電気的に接続されると共に、隣接する電極部11bに対してボンディングワイヤ12aにより電気的に接続されるようになっている。
尚、ハウジング11は、その凹陥部11eの高さが、図1に示すように、その高さが青色LEDチップ12より十分に高く選定されており、上記凹陥部11eは、青色LEDチップ12からの光を上方に向かって反射させるように、上方に向かって拡大するように傾斜して形成されている。
【0041】
上記青色LEDチップ12は、例えばGaN系の公知の構成のものであって、順方向に駆動電流が流れると、例えば主波長が500nm以下の青色光を出射するように構成されている。
【0042】
以上の構成は、図8に示した従来の白色LED1とほぼ同様の構成であるが、本発明実施形態による白色LED10においては、透明樹脂部13が二層に構成されている。
即ち、上記透明樹脂部13は、上記ハウジング11の凹陥部11e内にて青色LEDチップ12より僅かに高い高さ位置まで充填された第一層(透明樹脂層)14と、第一層14の上に充填された第二層(蛍光体層)15と、から構成されている。
【0043】
上記第一層14は、蛍光体が混入されず、透明樹脂のみから構成されている。
上記第二層15は、図に示した従来の白色LED1における透明樹脂部5と同様に、微粒子状の蛍光体15aを混入した例えば透明エポキシ樹脂等の透明材料から構成されており、上記ハウジング11の凹陥部11e内にて第一層14の上に充填され、硬化される。
ここで、第二層15は、第一層14が全硬化されずに、反応基が残る程度に硬化された状態で、第一層14の上に充填される。従って、第一層14内に残っている反応基と第二層15内の反応基によって、第一層14と第二層15との間の結合が確実に行なわれるので、境界面が形成されず、第一層14と第二層15との間の結合面での光損失が抑制されることになる。
【0044】
本発明実施形態による多層白色LED10は、以上のように構成されており、ハウジング11が実装基板(図示せず)に対して実装される。
そして、ハウジング11に設けられた端子部11c,11dからチップ実装部11a,電極部11bそしてボンディングワイヤ12aを介して青色LEDチップ12に駆動電圧が印加されることにより、青色LEDチップ12が駆動される。これにより、青色LEDチップ12から青色光が出射して、透明樹脂部13の第一層14内にて、一部が直接に第二層15内に進み、他の一部が、第一層14の下面や側面にて反射された後、第二層15内に進む。
【0045】
これにより、透明樹脂部13の第二層15に混入された蛍光体15aは、青色LEDチップ12からの青色光によって励起され、波長変換されることにより、励起光として黄色光を発生する。
この黄色光は、青色LEDチップ12からの青色光と混色され、白色光となって、第二層15の上面から外部に出射することになる。
【0046】
このようにして、本発明実施形態による多層白色LED10によれば、青色LEDチップ12からの青色光は、青色LEDチップ12の上方に位置する第二層15内にて、第二層15に混入された蛍光体15aの励起により、黄色光に変換され、青色LEDチップ12からの青色光と混色されて、白色光となって外部に出射することになる。
【0047】
その際、青色LEDチップ12からの青色光を励起して黄色光に変換する蛍光体15aが青色LEDチップ12の上方の第二層15内に集中的に配置されることになる。これにより、下方の第一層14内における蛍光体15aによる青色光の無用な散乱、所謂レーリー散乱が排除されることになり、青色光が効率的に黄色光に変換されることになると共に、第二層15内の蛍光体15aの使用量が図に示した従来の白色LED1の場合と比較して低減され、蛍光体15aそして多層白色LED10の材料コストが低減され得ることになる。
【0048】
次に、上述した多層白色LED10の具体例について説明する。
まず、第一の具体例において、青色LEDチップ12は、SiC基板上にInGaN活性層を備えており、470nmのピーク波長を有している。
そして、青色LEDチップ12は、上下に金属電極を備えており、下方の電極がハウジング11のチップ実装部11a上にダイボンディングされ、上方の電極がボンディングワイヤ12aにより、ハウジング11の電極部11bにワイヤボンディングされている。
【0049】
透明樹脂部13の第一層14として、例えば0.35mgの透明シリコーン樹脂がハウジング11の凹陥部11e内に充填され、その硬化温度より低い温度である80℃で硬化され、反応基が残っている状態で反応を止める。
続いて、第二層15として、蛍光体としてセリウム賦活のイットリウム・アルミン酸塩系蛍光体を混入した透明シリコーン樹脂が、ハウジング11の凹陥部11e内に0.25mgだけ充填され、全硬化していない第一層14と共に完全硬化される。これにより、第一層14と第二層15との間には境界面が形成されない。
このようにして、多層白色LED10が構成される。
【0050】
ここで、端子部11c,11dから青色LEDチップ12に対して順方向電流を流すと、青色LEDチップ12から470nmのピーク波長の青色光が出射し、透明樹脂部13の第一層14内から直接にまたは反射された後第二層15内に進入する。そして、第二層15内にて、青色光は蛍光体15aに入射して、蛍光体15aを励起し、波長変換により、黄色光を発生させる。これにより、この黄色光が青色LEDチップ12からの青色光と混色され、白色光となって、第二層15から上方に向かって外部に出射する。
【0051】
図2は、上記多層白色LED10の具体例における蛍光体濃度(重量%)と、青色LEDチップ12の出力で規格化した光束(lm/W)を示している。
図2によれば、光束の最大値付近での白色光(濃度20重量%)において、色度は、(0.3259,0.3518)である。
これに対して、上記第二層15とほぼ同様の構成の透明樹脂層5を備えた従来の白色LED1においては、蛍光体濃度がほぼ15重量%となる。
従って、本具体例における蛍光体15aの量は、0.25mg×20重量%=0.05mgとなり、他方従来例における蛍光体5aの量は、0.6mg×15重量%=0.09mgとなる。
このようにして、本発明実施形態の多層白色LED10の具体例が、同一色度において、蛍光体16aの量が少なくて済むことが分かる。
【0052】
図3は、本発明による多層白色LEDの第二の実施形態を示している。
図3において、多層白色LED20は、青色LEDチップ12の代わりに、青色LEDチップ21が使用されている点を除いて、図1に示した多層白色LED10とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
この場合、上記青色LEDチップ21は、サファイア基板上にInGaNの活性層を備えており、470nmのピーク波長を有している。
そして、青色LEDチップ21は、その上面に二つの金属電極を備えており、下面がハウジング11の凹陥部11eの底面に固定されると共に、双方の電極がそれぞれハウジング11の凹陥部11eの底面に露出する二つの電極部11b,11fに対してワイヤボンディングされている。
【0053】
このような構成の多層白色LED20によれば、青色LEDチップ21に対して順方向電流を流すと、青色LEDチップ21から470nmのピーク波長の青色光が出射し、透明樹脂部13の第一層14内から直接にまたは反射された後第二層15内に進入する。そして、第二層15内にて、青色光は蛍光体15aに入射して、蛍光体15aを励起し、波長変換により、黄色光を発生させる。これにより、この黄色光が青色LEDチップ21からの青色光と混色され、白色光となって、第二層15から上方に向かって外部に出射する。
【0054】
図4は、本発明による多層白色LEDの第三の実施形態を示している。
図4において、多層白色LED30は、図3に示した多層白色LED20における青色LEDチップ21を上下反転して、金属電極を、ハウジング11の凹陥部11eの点面にて電極部11b,11fに対して直接にダイボンディングにより電気的に接続している点を除いて、図3に示した多層白色LED20とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
この場合、上記青色LEDチップ21は、上下反転した状態で、下方に位置する双方の電極がそれぞれ対応する電極部11b,11fに対して、ボンディングワイヤを使用せずに、直接にダイボンディングされている。
【0055】
このような構成の多層白色LED30によれば、図3の多層白色LED20と同様に作用すると共に、青色LEDチップ21の各電極が直接に対応する電極部11b,11fに対してダイボンディングされているので、組立工程が少なくて済み、コストがより一層低減され得ることになる。
【0056】
図5は、本発明による多層白色LEDの第四の実施形態を示している。
図5において、多層白色LED40は、二個の青色LEDチップ12,12’が設けられている点を除いて、図1に示した多層白色LED10と同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
この場合、各青色LEDチップ12,12’は、それぞれ下方の電極が基板11上のチップ実装部11a,11a’上にダイボンディングされると共に、上方の電極がボンディングワイヤ12a,12’aにより、共通の電極部11bにワイヤボンディングされている。
【0057】
このような構成の多層白色LED40によれば、各青色LEDチップ12,12’が、それぞれ図1の多層白色LED10と同様に作用すると共に、各青色LEDチップ12,12’が同時に、あるいはそれぞれ独立的に発光することにより、より明るい光束、あるいは適宜の光束が得られることになる。
【0058】
図6は、本発明による多層白色LEDの第五の実施形態を示している。
図6において、多層白色LED50は、透明樹脂層13の第二層15の代わりに、上下方向に分割された第二層51及び第三層52を備えている点を除いて、図1に示した多層白色LED10とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
【0059】
この場合、上記第二層51は、図1に示した透明樹脂層13の第二層15と同じ構成であり、ハウジング11の凹陥部11e内に充填された後、第一層14と同様に硬化温度より低い温度で、反応基が残っている程度に硬化される。
そして、上記第三層52は、第二層51よりも高い濃度の蛍光体15aが混入されており、ハウジング11の凹陥部11e内に充填された後、第一層14及び第二層51と共に完全硬化される。
これにより、第一層14及び第二層51内に残っている反応基と第三層52内の反応基によって、第一層14と第二層51との間の結合そして第二層51と第三層52との間の結合が確実に行なわれるので、境界面が形成されず、第一層14と第二層51との間の結合面そして第二層51と第三層52との間の結合面での光損失が抑制されることになる。
【0060】
このような構成の多層白色LED50によれば、図1に示した多層白色LED10と同様に作用すると共に、透明樹脂部13の蛍光体15aが混入された第二層51及び第三層52が二層構造になっており、上方の層にて蛍光体16aの濃度が高くなっているので、前述した青色LEDチップ12からの青色光の所謂レーリー散乱がより一層排除され、青色光がより一層効率的に黄色光に変換されることになる。
【0061】
図7は、本発明による多層白色LEDの第六の実施形態を示している。
図7において、多層白色LED60は、チップ基板の代わりに、リードフレーム61を使用して、構成されている。
即ち、多層白色LED60は、一対のリードフレーム61,62と、一方のリードフレーム61のチップ実装部61a上に実装された青色LEDチップ12と、このチップ実装部61aの表面付近にて青色LEDチップ12の周りに形成された樹脂パッケージ63と、樹脂パッケージ63内に充填された第一層14及び第二層15から成る透明樹脂部13と、から構成されている。
【0062】
上記第一のリードフレーム61は、そのチップ実装部61aが樹脂パッケージ63の凹陥部63aの底部に露出すると共に、端子部61bが樹脂パッケージ63の外側面に露出するようになっている。
上記第二のリードフレーム62は、その一部が樹脂パッケージ63の凹陥部63aの底部に電極部として露出すると共に、端子部62aが樹脂パッケージ63の外側面に露出するようになっている。
そして、第一のリードフレーム61のチップ実装部61a上に青色LEDチップ12がダイボンディングにより固定され且つ電気的に接続されると共に、隣接する第二のリードフレーム62の露出部に対してボンディングワイヤ12aにより電気的に接続されるようになっている。
【0063】
上記樹脂パッケージ63は、青色LEDチップ12の周りを包囲するように形成されており、青色LEDチップ12を受容するための凹陥部63aを備えている。
これにより、本多層白色LED60は、図1に示した所謂セラミックパッケージタイプの多層白色LED10とは異なり、例えばPPA,LCP等の樹脂パッケージタイプとして構成されている。
【0064】
上記透明樹脂部64は、図1に示した多層白色LED10の透明樹脂部13と同様に、蛍光体が混入されない第一層14と、蛍光体が混入された第二層15と、から構成されている。
【0065】
このような構成の多層白色LED60によれば、図1に示した多層白色LED10と同様にして、青色LEDチップ12からの青色光は、透明樹脂部64のうち、青色LEDチップ12の上方に位置する第二層15内にて、第二層15に混入された蛍光体15aの励起により、黄色光に変換され、青色LEDチップ12からの青色光と混色されて、白色光となって外部に出射することになる。
【0066】
この場合、青色LEDチップ12からの青色光を励起して黄色光に変換する蛍光体15aが青色LEDチップ12の上方の第二層15内に集中的に配置されることにより、下方の第一層14内における蛍光体15aによる青色光の無用な散乱、所謂レーリー散乱が排除されるので、青色光が効率的に黄色光に変換されることになると共に、第二層15内の蛍光体15aの使用量が低減され、蛍光体15aそして多層白色LED10のコストが低減され得ることになる。
【0067】
上述した実施形態においては、多層白色LED10乃至60は、セラミックパッケージタイプまたは樹脂パッケージタイプとして構成されているが、これに限らず、他のパッケージタイプの多層白色LEDにも本発明を適用し得ることは明らかである。
また、上述した実施形態においては、青色LEDチップ12,21は、SiC基板またはサファイア基板上にInGaNの活性層を備えることにより構成されているが、これに限らず、例えばGaN基板上にInGaNの活性層を備え、あるいはSi基板上にInGaNの活性層を備える等、窒化ガリウム系化合物半導体(Inx Aly Ga(1−x−y) N,0≦x,0≦y,x+y≦1)やSiC系,ZnSe系半導体から成る活性層を備えたLEDチップでもよいことは明らかである。
【0068】
さらに、上述した実施形態においては、青色LEDチップ12,21は、470nmのピーク波長を有するように構成されているが、これに限らず、蛍光体15aを励起することができる波長であれば、例えば500nm以下のピーク波長を有するものであってもよい。
また、上述した実施形態においては、多層白色LED10乃至60は、それぞれ一つまたは二つの青色LEDチップを有しているが、これに限らず、三個以上の青色LEDチップを有していてもよく、各青色LEDチップの発光波長は、蛍光体を励起することができる波長であれば、互いに同一波長でなくてもよい。
【0069】
上述した実施形態においては、透明樹脂層13,64の第二層15,51及び第三層52に混入される蛍光体15aは、セリウム賦活のイットリウム・アルミン酸塩系蛍光体が使用されているが、これに限らず、例えば演色性を向上させるために、R3 M5 O12:Ce,Prの一般式で表わされる蛍光体のうち、Rがイットリウム(Y)及びガドリニウム(Gd)のうち少なくとも一元素,Mがアルミニウム(Al)及びガリウム(Ga)のうち少なくとも一元素であるような蛍光体、あるいはオキシ窒化物ガラスを母体材料とする蛍光体であってもよい。
また、上述した実施形態においては、青色LEDチップ12からの青色光と蛍光体からの黄色光との混色により、白色光を得るようにしているが、これに限らず、蛍光体の混合割合を適宜に調整することによって、ピンクや黄色,パステルカラー等の他の色の光を外部に出射させるようにしてもよい。
さらに、上述した多層白色LED10乃至60においては、透明樹脂部13,64の第一層14,第二層15,51及び第三層52を構成する透明樹脂として、透明シリコーンが使用されているが、これに限らず、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の他の透明樹脂さらに他の透明材料を使用することも可能である。
【0070】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、青色LEDチップから出射した光が、透明樹脂部の透明樹脂層を進んで、その上方に位置する蛍光体層内で蛍光体を励起することにより、この励起光が青色LEDチップからの青色光と混色され、混色光が透明樹脂部の上面から外部に出射することになる。
従って、透明樹脂部の下方の透明樹脂層内では、蛍光体による青色光の無用な散乱が排除されると共に、透明樹脂部の上方の蛍光体層内では、蛍光体の励起による励起光が効率的に発生することになると共に、蛍光体の使用量が低減され、多層LEDの材料コストが低減され得ることになる。
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、蛍光体の使用量を低減させながら、白色光を出射することができるようにした、極めて優れた多層LEDが提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による多層白色LEDの第一の実施形態を示す(A)平面図,(B)断面図及び(C)底面図である。
【図2】図1の多層白色LEDにおける蛍光体濃度と光束との関係を示すグラフである。
【図3】本発明による多層白色LEDの第二の実施形態を示す(A)平面図,(B)断面図及び(C)底面図である。
【図4】本発明による多層白色LEDの第三の実施形態を示す(A)平面図,(B)断面図及び(C)底面図である。
【図5】本発明による多層白色LEDの第四の実施形態を示す(A)平面図,(B)断面図及び(C)底面図である。
【図6】本発明による多層白色LEDの第五の実施形態を示す(A)平面図,(B)断面図及び(C)底面図である。
【図7】本発明による多層白色LEDの第六の実施形態を示す(A)平面図,(B)側面図及び(C)断面図である。
【図8】従来の多層白色LEDの一例の構成を示す(A)平面図,(B)断面図及び(C)底面図である。
【符号の説明】
10,20,30,40,50,60 多層白色LED
11 ハウジング
11a チップ実装部
11b,11f 電極部
11c,11d 表面実装用端子部
12,12’,21 青色LEDチップ
12a,12’a ボンディングワイヤ
13 透明樹脂部
14 第一層
15 第二層(蛍光体混入)
61,62 リードフレーム
63 樹脂パッケージ
64 透明樹脂部
Claims (11)
- 青色LEDチップと、青色LEDチップの周りを包囲するハウジングと、ハウジングの青色LEDチップを収容する凹陥部内に充填される蛍光体が混入された透明樹脂部と、を含んでおり、青色LEDチップからの青色光により蛍光体を励起させて、青色光と励起光との混色光を外部に出射する、LEDであって、
上記透明樹脂部が、ハウジングの凹陥部内にて青色LEDチップの高さより僅かに上方の高さ位置まで充填された透明樹脂層と、この透明樹脂層の上に充填された少なくとも一つの蛍光体を混入した蛍光体層と、から構成されていることを特徴とする、多層LED。 - 上記青色LEDチップが、配線パターンから成るチップ実装部上に固定されていることを特徴とする、請求項1に記載の多層LED。
- 上記青色LEDチップが、リードフレームのチップ実装部上に固定されていることを特徴とする、請求項1に記載の多層LED。
- 上記青色LEDチップが、上面及び下面に金属電極を有しており、下面がチップ実装部上にダイボンディングにより固定され且つ接続され、上面がワイヤボンディングにより隣接する電極部に接続されることを特徴とする、請求項2または3に記載の多層LED。
- 上記青色LEDチップが、片面のみに二つの金属電極を有しており、これらの金属電極がそれぞれ対応する電極部にワイヤボンディングにより接続されることを特徴とする、請求項2に記載の多層LED。
- 上記青色LEDチップが、片面のみに二つの金属電極を有しており、これらの金属電極がそれぞれ対応する電極部に直接にダイボンディングにより固定され且つ接続されることを特徴とする、請求項2に記載の多層LED。
- 青色LEDチップが、窒化ガリウム系化合物半導体から成る活性層を備えていることを特徴とする、請求項1から6の何れかに記載の多層LED。
- 青色LEDチップが、SiC系半導体またはZnSe系半導体から成る活性層を備えていることを特徴とする、請求項1から6の何れかに記載の多層LED。
- 複数個の青色LEDチップを備えていることを特徴とする、請求項1から8の何れかに記載の多層LED。
- 上記透明樹脂部を構成する透明樹脂層及び各蛍光体層が、それぞれ硬化温度以下で反応基が残る程度に硬化され、最上層となる蛍光体層が充填された後、完全硬化されることを特徴とする、請求項1から9の何れかに記載の多層LED。
- 上記各蛍光体層が、上方に向かって徐々に蛍光体濃度が高くなるように構成されていることを特徴とする、請求項1から10の何れかに記載の多層LED。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003076908A JP2004288760A (ja) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | 多層led |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003076908A JP2004288760A (ja) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | 多層led |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004288760A true JP2004288760A (ja) | 2004-10-14 |
Family
ID=33291810
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003076908A Pending JP2004288760A (ja) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | 多層led |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004288760A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008135539A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 発光装置及びその製造方法 |
JP2008135537A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 発光装置及びその製造方法 |
JP2010153924A (ja) * | 2010-04-02 | 2010-07-08 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 発光装置及びその製造方法 |
JP2010210672A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Ricoh Co Ltd | 原稿照明装置および画像読取装置 |
JP2010245576A (ja) * | 2010-08-06 | 2010-10-28 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 発光装置及びその製造方法 |
JP2010539689A (ja) * | 2007-09-12 | 2010-12-16 | ルミテフ プロダクション ウント エントヴィクラング ゲーエムベーハー | 白色光のエネルギー効率のよい再現のためのledモジュール、led照明具およびledランプ |
CN101075605B (zh) * | 2006-05-15 | 2011-05-11 | 奇美电子股份有限公司 | 发光二极管封装结构及应用其的背光模组和液晶显示装置 |
JP2013232484A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Nichia Chem Ind Ltd | 発光装置およびその製造方法 |
US8742433B2 (en) | 2007-05-24 | 2014-06-03 | Stanley Electric Co., Ltd. | Semiconductor light emitting apparatus |
WO2017082184A1 (ja) * | 2015-11-12 | 2017-05-18 | 株式会社小糸製作所 | 光源モジュールおよび車両用灯具 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09246604A (ja) * | 1996-03-08 | 1997-09-19 | Nichia Chem Ind Ltd | 発光ダイオード及びそれを用いた表示装置 |
JPH1187778A (ja) * | 1997-09-02 | 1999-03-30 | Toshiba Corp | 半導体発光素子、半導体発光装置およびその製造方法 |
JP2000077723A (ja) * | 1998-09-01 | 2000-03-14 | Hewlett Packard Co <Hp> | 発光半導体を備えた半導体装置 |
JP2000216434A (ja) * | 1996-12-27 | 2000-08-04 | Nichia Chem Ind Ltd | 発光ダイオ―ド及びその形成方法 |
JP2001345484A (ja) * | 2000-06-01 | 2001-12-14 | Seiwa Electric Mfg Co Ltd | 発光ダイオードチップ及び発光ダイオードランプ |
JP2002151743A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 発光装置とその製造方法 |
JP2002185046A (ja) * | 2000-12-19 | 2002-06-28 | Sharp Corp | チップ部品型ledとその製造方法 |
JP2002344029A (ja) * | 2001-05-17 | 2002-11-29 | Rohm Co Ltd | 発光ダイオードの色調調整方法 |
-
2003
- 2003-03-20 JP JP2003076908A patent/JP2004288760A/ja active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09246604A (ja) * | 1996-03-08 | 1997-09-19 | Nichia Chem Ind Ltd | 発光ダイオード及びそれを用いた表示装置 |
JP2000216434A (ja) * | 1996-12-27 | 2000-08-04 | Nichia Chem Ind Ltd | 発光ダイオ―ド及びその形成方法 |
JPH1187778A (ja) * | 1997-09-02 | 1999-03-30 | Toshiba Corp | 半導体発光素子、半導体発光装置およびその製造方法 |
JP2000077723A (ja) * | 1998-09-01 | 2000-03-14 | Hewlett Packard Co <Hp> | 発光半導体を備えた半導体装置 |
JP2001345484A (ja) * | 2000-06-01 | 2001-12-14 | Seiwa Electric Mfg Co Ltd | 発光ダイオードチップ及び発光ダイオードランプ |
JP2002151743A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 発光装置とその製造方法 |
JP2002185046A (ja) * | 2000-12-19 | 2002-06-28 | Sharp Corp | チップ部品型ledとその製造方法 |
JP2002344029A (ja) * | 2001-05-17 | 2002-11-29 | Rohm Co Ltd | 発光ダイオードの色調調整方法 |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101075605B (zh) * | 2006-05-15 | 2011-05-11 | 奇美电子股份有限公司 | 发光二极管封装结构及应用其的背光模组和液晶显示装置 |
JP2008135537A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 発光装置及びその製造方法 |
JP4520972B2 (ja) * | 2006-11-28 | 2010-08-11 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | 発光装置及びその製造方法 |
JP2008135539A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 発光装置及びその製造方法 |
US8742433B2 (en) | 2007-05-24 | 2014-06-03 | Stanley Electric Co., Ltd. | Semiconductor light emitting apparatus |
US9166118B2 (en) | 2007-05-24 | 2015-10-20 | Stanley Electric Co., Ltd. | Semiconductor light emitting apparatus |
US9574723B2 (en) | 2007-09-12 | 2017-02-21 | Lumitech Produktion Und Entwicklung Gmbh | LED module, LED illumination means, and LED lamp for the energy-efficient reproduction of white light |
US9206947B2 (en) | 2007-09-12 | 2015-12-08 | Lumitech Produktion Und Entwicklung Gmbh | LED module, LED illumination means, and LED lamp for the energy-efficient reproduction of white light |
JP2010539689A (ja) * | 2007-09-12 | 2010-12-16 | ルミテフ プロダクション ウント エントヴィクラング ゲーエムベーハー | 白色光のエネルギー効率のよい再現のためのledモジュール、led照明具およびledランプ |
JP2010210672A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Ricoh Co Ltd | 原稿照明装置および画像読取装置 |
JP2010153924A (ja) * | 2010-04-02 | 2010-07-08 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 発光装置及びその製造方法 |
JP2010245576A (ja) * | 2010-08-06 | 2010-10-28 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 発光装置及びその製造方法 |
JP2013232484A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Nichia Chem Ind Ltd | 発光装置およびその製造方法 |
WO2017082184A1 (ja) * | 2015-11-12 | 2017-05-18 | 株式会社小糸製作所 | 光源モジュールおよび車両用灯具 |
JPWO2017082184A1 (ja) * | 2015-11-12 | 2018-08-30 | 株式会社小糸製作所 | 光源モジュールおよび車両用灯具 |
US10627063B2 (en) | 2015-11-12 | 2020-04-21 | Koito Manufacturing Co., Ltd. | Light source module and vehicle lamp, having wavelength conversion member disposed in optical paths of first and second light-emitting elements |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6549165B2 (ja) | 光源装置および発光装置 | |
US7759683B2 (en) | White light emitting diode | |
JP5311582B2 (ja) | Led素子並びにこのled素子を用いたバックライト装置及びディスプレー装置 | |
JP4896129B2 (ja) | 発光素子及びそれのためのアルカリ土類金属硫化物系蛍光体 | |
JP3972889B2 (ja) | 発光装置およびそれを用いた面状光源 | |
JP2004363537A (ja) | 半導体装置およびその製造方法、並びにその半導体装置を用いた光学装置 | |
WO2011021402A1 (ja) | 発光装置 | |
JP4932078B2 (ja) | 発光装置及びその製造方法 | |
JP2006310613A (ja) | 半導体発光装置 | |
JP2013004807A (ja) | 半導体発光装置およびその製造方法 | |
JP2002171000A (ja) | 半導体発光装置およびそれを用いた発光表示装置 | |
JP2004128393A (ja) | Ledデバイス | |
JP2006245443A (ja) | 発光装置及び照明装置 | |
JP2003234008A (ja) | 面発光装置 | |
JP2006173564A (ja) | 混光発光素子、白色発光装置及びバックライトモジュール | |
JP2006332269A (ja) | 発光装置 | |
JP4059293B2 (ja) | 発光装置 | |
JP4874510B2 (ja) | 発光装置及びその製造方法 | |
JP5606342B2 (ja) | 発光装置 | |
JP2004288760A (ja) | 多層led | |
US20060255712A1 (en) | Light emitting apparatus, liquid crystal display apparatus and lighting apparatus | |
JP5195415B2 (ja) | 半導体発光装置 | |
JP2010153561A (ja) | 発光装置 | |
JP2007173733A (ja) | 発光装置 | |
JP2006128719A (ja) | 半導体装置およびその製造方法、並びにその半導体装置を用いた光学装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A072 | Dismissal of procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A073 Effective date: 20040803 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060112 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081212 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090106 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090220 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090602 |