JP2006351600A - 白色系発光ダイオードおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】青色光を発光する発光ダイオードチップからの青色光と、該発光ダイオードチップからの青色光による励起発光光とによって白色光を得る白色系発光ダイオード、およびその製造方法に関し、従来のＹＡＧ系蛍光体を用いた発光ダイオードと同等の発光輝度を確保しながらも白色の再現範囲が広い白色系発光ダイオード、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】発光ダイオードチップ１１からの青色光によって黄緑色光を励起発光する第１蛍光材料、および発光ダイオードチップ１１からの青色光によって赤色光を励起発光する第２蛍光材料の２種類の蛍光材料を混合した蛍光体１２を有する。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、バックライト、照明用光源、発光ディスプレイ、各種のインジケ−タなどに利用される白色系発光ダイオード、およびその製造方法に関する。

従来一般的に白色系発光ダイオードは、青色に発光する発光ダイオードチップ上に、その光の一部を励起源として黄緑色及至黄色に励起発光する蛍光体を塗布し、発光ダイオードチップの青色光と蛍光体による黄緑色及至黄色の励起発光の両光から白色光を得ている。ここで白色系発光とは、一般的に、その波長が４００ｎｍから８００ｎｍまで均一に分布されたものを言う。現在実用化されている白色光用蛍光体は単一の蛍光体ではなく、２種もしくは３種以上の蛍光材料を、励起光スペクトルの主ピークが４００ｎｍから５３０ｎｍまでの光の一部を吸収，励起することによって白色に発光するように適当な割合で混合したものである。ここで、波長が４４５ｎｍから４８０ｎｍの青色光の少なくとも一部を吸収して励起発光する白色光用蛍光体としては、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体しかないのが現状である。ところが、このＹＡＧ系蛍光体は、発光色調が限られ、白色系発光ダイオードとしての白色の再現範囲が狭いことが欠点である。なお、現在最も早くより多く実用化され産業界に寄与している、青色発光ダイオードチップ（ＬＥＤｃｈｉｐ）に対する白色光用蛍光体は、（Ｒｅ１−ｒＳｍｒ）３（Ａｌ１−ｓＧａｓ）５Ｏ１２：Ｃｅ、０≦ｒ≦１、０≦ｓ≦１、ＲｅはＹ，Ｇｄから選択される少なくとも１種であるＹＡＧ系蛍光体（例えば、特許文献１及び２参照。）である。

また、特に近年、紫，近紫外発光ダイオードチップを用いて、Ｒ（Ｒｅｄ），Ｇ（Ｇｒｅｅｎ），Ｂ（Ｂｌｕｅ）蛍光体を励起する形式の白色系発光ダイオードの研究が盛んである。白色光用蛍光体としては、短波長、すなわち、青色光よりも紫色光により励起発光する蛍光体のほうが開発しやすく、現在、市場でかなり流通しているものの、このような紫、近紫外発光ダイオードチップ自体が青色発光ダイオードチップよりも輝度の面で劣り、白色系発光ダイオードとしての発光効率が非常に低いのが難点である。

次に、現在実用化されている白色系発光ダイオードの一般的な励起光源、発光原理、その方法による長所及び短所をまとめると、次の表１のようになる。

一方、波長が３９０ｎｍから４１０ｎｍの青紫色光の少なくとも一部を吸収して励起発光する蛍光体、すなわち、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の３原色同時励起発光による白色光用蛍光体も従来から存在するが、青紫色発光ダイードチップの方が青色発光ダイードチップよりも輝度（光度）が低く、白色光用蛍光体として特定用途向けにしか採用されていない。また、青紫色発光ダイオードチップは、青色発光ダイオードチップに比較して価格的にも高価である。
特許第２９２７２７９号公報 特開２００３−１７９２５９号公報

本発明は上記事情に鑑み、従来のＹＡＧ系蛍光体を用いた発光ダイオードと同等の発光輝度を確保しながらも白色の再現範囲が広い白色系発光ダイオード、およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を解決する本発明の第１の白色系発光ダイオードは、青色光を発光する発光ダイオードチップからの青色光と、その発光ダイオードチップからの青色光による励起発光光とによって白色光を得る白色系発光ダイオードにおいて、
上記発光ダイオードチップからの青色光によって黄緑色光を励起発光する第１蛍光材料、およびその発光ダイオードチップからの青色光によって赤色光を励起発光する第２蛍光材料の２種類の蛍光材料を混合した蛍光体を有することを特徴とする。

ここにいう白色光とは、必ずしも以下に示す波長に限定されるものではないが、一つの目安として波長が４００ｎｍから８００ｎｍまで均一に分布された光をいう（以下、同じ）。また、青色光とは、同様に波長が４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光をいい、黄緑色光とは、同様に波長が５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光をいい、赤色光とは、同様に波長が６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光をいう（以下、同じ。）。

本発明の第１の白色系発光ダイオードによれば、従来のＹＡＧ系蛍光体を用いた白色系発光ダイオードに採用される青色光を発光する発光ダイオードチップを用いることができ、従来のＹＡＧ系蛍光体を用いた発光ダイオードと同等の発光輝度が確保される。しかも、後述する実験データからわかるように本発明の第１の白色系発光ダイオードによれば、白色の広い再現範囲を得ることができる。

また、本発明の白色系発光ダイオードにおいて、上記第１蛍光材料は、組成が（Ｙ_1-r，Ｇｄ_r）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ_p，Ｔｂ_q，（０＜ｒ＜１），（０＜ｐ＜５），（０．５＜ｑ＜５）で表されるものであり、
上記第２蛍光材料は、組成がＺｎＳｅ：Ｐｂで表されるものであることが好ましい。

ここで、従来公知の緑色光蛍光体及び赤色光蛍光体におけるピーク励起光波長と励起発光波長との関係を説明する。

図１は、従来公知の緑色発光蛍光体の励起スペクトルおよび発光スペクトルを示す図であり、図２は、従来公知の赤色発光蛍光体の励起スペクトルおよび発光スペクトルを示す図である。

図１には、組成が（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，ＡｌまたはＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌである緑色光を励起発光する一般的な緑色発光蛍光体のスペクトル特性が示されている。この図１に示すように、紫色光波長である波長２５４から３６５ｎｍ、ピーク励起光（Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）波長が３３０ｎｍであり、良好な励起発光（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）のピーク波長は５１４ｎｍである。

一方、図２には、組成がＹ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕである赤光を励起発光する一般的な赤色光蛍光体のスペクトル特性が示されている。この図２に示すように、紫色光波長である波長２５４から３６５ｎｍの励起光に対して、ピーク励起光波長が３３０ｎｍであり、良好な励起発光のピーク波長は６２４ｎｍである。

図１及び図２に示すグラフから、従来の一般的な緑色、赤色の各蛍光体は共に、波長が４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の青色励起光では励起されないことが判る。

本発明の白色系発光ダイオードにおける上記蛍光体は、従来の一般的な緑色、赤色の各蛍光体に代わるもので、特に、演色評価用標準光Ｄ６５（昼光色）［相関色温度：６５００Ｋ、色度図（Ｃｏｌｏｒ Ｄｉａｇｒａｍ）座標：ｘ＝０．３１２７、ｙ＝０．３２９０］を得ることができる。また、上記ｐで表される係数と、上記ｑで表される係数とを調整することで、励起発光のピーク波長を変えることができ、黄緑色から赤色までの発光色調を自由に再現することができる。

また、本発明の白色系発光ダイオードにおいて、上記蛍光体が、上記第１蛍光材料と上記第２蛍光材料の他にエポキシ樹脂も混合したものであることが好ましく、さらには、
上記蛍光体は、組成が（Ｙ，Ｇｄ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ，Ｔｂである上記第１蛍光材料の配合比をＹＧ（％）とし、組成がＺｎＳｅ：Ｐｂである上記第２蛍光材料の配合比をＲ（％）とした場合、
ＹＧ＋Ｒ＝１００（％） 式（１）
５０（％）≦ＹＧ≦１００（％） 式（２）
１０（％）≦Ｒ≦５０（％） 式（３）
上記式（１）から上記式（３）で示されるいずれの関係も満たし、さらに、主剤と硬化剤を混合した液状のエポキシ樹脂およびシリコーン樹脂のうちの一方の樹脂である液状母体樹脂の重量１００ｗｔ％に対して、上記第１蛍光材料と上記第２蛍光材料とを混合した混合物が２．０ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下の範囲で配合されてなるものであることがより好ましい。

上記混合物と上記液状母体樹脂との混合比率を調整することにより、所望の色合いの白色光を発光する白色系発光ダイオードになる。

上記目的を解決する本発明の第２の白色系発光ダイオードは、青色光を発光する発光ダイオードチップからの青色光と、その発光ダイオードチップからの青色光による励起発光光とによって白色光を得る白色系発光ダイオードにおいて、
先端にカップを有するマウントリードと、
上記マウントリードに対向して配置されたインナーリードと、
上記カップ内に搭載された青色光を発光する発光ダイオードチップと、
上記インナーリードと上記発光ダイオードとを電気的に接続する導電性ワイヤと、
上記カップ内で上記発光ダイオードチップを覆うものであって、上記発光ダイオードチップからの青色光によって黄緑色光を励起発光する第１蛍光材料、その発光ダイオードチップからの青色光によって赤色光を励起発光する第２蛍光材料、およびエポキシ樹脂を混合した蛍光体とを備えたことを特徴とする。

上記目的を解決する本発明の白色系発光ダイオードの製造方法は、青色光を発光する発光ダイオードチップからの青色光と、その発光ダイオードチップからの青色光による励起発光光とによって白色光を得る白色系発光ダイオードの製造方法において、
回路パターンを有する基体の上に、青色光を発光する発光ダイオードチップを接着固定するマウンティング工程と、
上記基体の上に接着固定された発光ダイオードチップの電極と上記基体の回路パタ−ンとを電気的に接続する接続工程と、
上記発光ダイオードチップからの青色光によって黄緑色光を励起発光する第１蛍光材料、その発光ダイオードチップからの青色光によって赤色光を励起発光する第２蛍光材料、および透明モールディング用エポキシ樹脂を混合した蛍光体に圧力を加えてタブレット形状の蛍光体を形成するタブレット形成工程と、
上記接続工程が実施された後の発光ダイオードチップを覆うように、上記タブレット形状の蛍光体をトランスファーモールディングするモールド工程とを有することを特徴とする。

ここにいう基体とは、プリント基板の多様な多数の層に鍍金されてなる印刷回路基板やリードフレーム等のことをいう。また、上記マウンティング工程で発光ダイオードチップを接着固定するために、導電性あるいは非導電性の接着剤を用いてもよい。

本願発明によれば、従来のＹＡＧ系蛍光体を用いた発光ダイオードと同等の発光輝度を確保しながらも白色の再現範囲が広い白色系発光ダイオード、およびその製造方法を提供することができる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図３は、本発明の白色系発光ダイオードの一実施形態に相当する上面発光タイプ（ＴＯＰｔｙｐｅ）の白色系発光ダイオードの断面図である。

図３に示す白色系発光ダイオード１は、青色光を発光する発光ダイオードチップからの青色光と、その発光ダイオードチップからの青色光による励起発光光とによって白色光を得るものであり、発光ダイオードチップ１１と蛍光体１５を有する。発光ダイオードチップ１１は、ＧａＮ／ＳｉＣ半導体構造を有する窒化物系化合物であり、青色光を発光するものである。この発光ダイオードチップ１１には、従来のＹＡＧ系蛍光体を用いた白色系発光ダイオードに採用される青色光を発光する発光ダイオードチップと同じものを用いることができ、本実施形態の白色系発光ダイオードでは、従来のＹＡＧ系蛍光体を用いた白色系発光ダイオードと同等の発光輝度が確保される。

蛍光体１２は、発光ダイオードチップ１１からの青色光によって黄緑色光を励起発光する第１蛍光材料、および発光ダイオードチップ１１からの青色光によって赤色光を励起発光する第２蛍光材料の２種類の蛍光材料を混合した混合物を、主剤と硬化剤を混合した液状のエポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）又はシリコーン樹脂（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｒｅｓｉｎ）［以下、液状母体樹脂と称する。］に混合したものである。

また、図３に示す白色系発光ダイオード１は、その他に、リードフレーム１３、ハウジング（Ｈｏｕｓｉｎｇ）ケース１４、および導電性ワイヤー１６も有する。リードフレーム１３は、鍍金された回路パターンを有する。

ここでは、まずこの白色系発光ダイオード１の製造方法について説明する。

図４は、図３に示す白色系発光ダイオードの製造方法を示すフローチャートである。

まず、マウンティング工程（ステップＳ１）が実施される。マウンティング工程では、リードフレーム１３の上に、発光ダイオードチップ１１を導電性ペースト（銀ペースト）１５の接着剤でダイボンディングして固定させる。この工程では、接着剤が硬化する特性に合うよう一定の温度条件、例えば１００〜１５０℃の温度で３０分〜１時間程度放置する。

次いで、発光ダイオードチップ１１の電極とリードフレーム１３の回路パターンとを導電性ワイヤー１６によって電気的に接続する接続工程（ステップＳ２）が実施される。

また、タブレット形成工程（ステップＳ３）も実施される。この図３では、タブレット形成工程（ステップＳ３）は、接続工程が実施された後に実施されるがマウンティング工程が実施される前であっても、マウンティング工程と接続工程の間であっても、あるいはこれらの工程と同時に実施されてもよい。このタブレット形成工程は、第１蛍光材料、と第２蛍光材料の２種類の蛍光材料を混合した混合物を、液状母体樹脂に混合した蛍光体に圧力を加えてタブレット形状の蛍光体を形成する工程である。ここでは、液状母体樹脂として、透明モールディング用粉末エポキシ樹脂を液状にしたものを用いる。

続いて、接続工程が実施された後の発光ダイオードチップ１１を覆うように、タブレット形状の蛍光体をトランスファーモールディングするモールド工程（ステップＳ４）を実施する。

最後に、切断機を用いて個熱製品に切り出す切断工程（ステップＳ５）を実施して終了する。なお、リードフレームに形成されている回路パターンに応じて１回のトランスファ成型で得られる発光ダイオードの個数は自由に変更することができる。

次いで、蛍光体１２について詳述する。

図５（ａ）は第１蛍光材料の励起光スペクトルを示す図であり、図５（ｂ）は第２蛍光材料の励起光スペクトルを示す図である。

黄緑色光を励起発光する第１蛍光材料は、図５（ａ）に示すように波長が４６６ｎｍのピーク励起光（Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）で励起発光（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）する蛍光体であって、図５（ａ）に示すように青色領域のピーク励起光波長４６６ｎｍと、図５（ｂ）に示すように黄緑色領域のピーク発光波長５３６ｎｍが得られる。

図６（ａ）は第２蛍光材料の励起光スペクトルを示す図であり、図６（ｂ）は第２蛍光材料の励起光スペクトルを示す図である。

赤色光を励起発光する第２蛍光材料は、図６（ａ）に示すように波長が４５０ｎｍのピーク励起光（Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）で励起発光（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）する蛍光体であって、図６（ｂ）に示すように、赤色領域のピーク発光波長６４７ｎｍが得られる。なお、４６６ｎｍのピーク発光波長は、発光光に影響を及ぼすものではない。

蛍光体は、この第１蛍光材料と第２蛍光材料を所望の配合比で混合し、第１蛍光材料と第２蛍光材料の混合物を液状母体樹脂に所望の配合比で混合してなるものである。

図７は、第１蛍光材料と第２蛍光材料との、適宜の混合比率によって得られた蛍光体を、波長４７０ｎｍの励起光で励起発光させたときの白色光の再現範囲を示すＣＩＥ色度図（Ｃｏｌｏｒ Ｄｉａｇｒａｍ）である。

図７中のａ線は、組成が（Ｙ，Ｇｄ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ，Ｔｂで表される第１蛍光材料を、波長４７０ｎｍの励起光で励起発光させたときの軌跡である。また、ｅ線は、組成がＺｎＳｅ：Ｐｂで表される第２蛍光材料を、同じく波長４７０ｎｍの励起光で励起発光させたときの軌跡である。

また、ｂ線〜ｄ線は夫々、第１蛍光材料と第２蛍光材料の混合比率を変えた状態の軌跡である。すなわち、ｂ線は、上記組成の第１蛍光材料を８５％、上記組成の第２蛍光材料を１５％の配合比率で混合した混合物を、液状母体樹脂の重量１００ｗｔ％に対して、２．０ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下の範囲で配合し、波長４７０ｎｍの励起光で励起発光させたときの軌跡である。ｃ線は、上記組成の第１蛍光材料を８０％、上記組成の第２蛍光材料を２０％の配合比率で混合した混合物を、同様に、液状母体樹脂の重量１００ｗｔ％に対して、２．０ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下の範囲で配合し、波長４７０ｎｍの励起光で励起発光させたときの軌跡である。さらに、ｄ線は、上記組成の第１蛍光材料を７５％、上記組成の第２蛍光材料を２５％の配合比率で混合した混合物を、同様に、液状母体樹脂の重量１００ｗｔ％に対して、２．０ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下の範囲で配合し、波長４７０ｎｍの励起光で励起発光させたときの軌跡である。

言い換えれば、ａ線〜ｄ線の各線分は、対応する混合された又は単体の蛍光材料と、これらの蛍光材料が混合される液状母体樹脂との混合重量比を変え、これによって変化する各色度値を示している。

このように、第１蛍光材料と第２蛍光材料の混合比率を変え、所望の色再現範囲に入るように、各蛍光材料どうしの絶対混合比率と、液状母体樹脂に対するこれら混合された各蛍光体の混合比率の両方を決めれば、所望のＣＩＥ色度図（Ｃｏｌｏｒ Ｄｉａｇｒａｍ）のｘ値とｙ値とを得ることができる。

以下、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２０の各試料を作製し実験で検証したのでその結果を、各試料における蛍光材料の成分及び混合比とともに下記の表２に示す。

表２では、第１蛍光材料である（Ｙ，Ｇｄ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ，Ｔｂの配合比をＹＧ（％）と記し、第２蛍光材料であるＺｎＳｅ：Ｐｂの配合比をＲ（％）と記す（後に示す表３及び表４においても同じ）。また、液状母体樹脂であるエポキシ樹脂の重量比１００ｗｔ％に対する、第１蛍光材料と第２蛍光材料の混合物の重量比をＲＰ（ｗｔ％）と記す（後に示す表３及び表４においても同じ）。

試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４は、ＹＧ（％）が１００でＲ（％）が０であり、図７におけるａ線上にＣＩＥ色度図（Ｃｏｌｏｒ Ｄｉａｇｒａｍ）のｘ値とｙ値が存在する。

また、試料Ｎｏ．１７〜Ｎｏ．２０は、ＹＧ（％）が０でＲ（％）が１００であり、同様に図７におけるｅ線上にＣＩＥ色度図（Ｃｏｌｏｒ Ｄｉａｇｒａｍ）のｘ値とｙ値が存在する。

さらに、試料Ｎｏ．５〜Ｎｏ．１６は、第１蛍光材料の配合比をＹＧ（％）とし、第２蛍光材料の配合比をＲ（％）とした場合、
ＹＧ＋Ｒ＝１００（％） 式（１）
５０（％）≦ＹＧ≦１００（％） 式（２）
１０（％）≦Ｒ≦５０（％） 式（３）
２．０ｗｔ％≦ＲＰ≦４０ｗｔ％ 式（４）
上記式（１）から上記式（４）で示されるいずれの関係も満たす試料である。

すなわち、試料Ｎｏ．５〜Ｎｏ．８においては、ＹＧ（％）：Ｒ（％）が８５：１５であり、ＲＰ（ｗｔ％）は３．０ｗｔ％以上６．０ｗｔ％以下であって、図７におけるｂ線上における各ＣＩＥ色度図座標（ｘ，ｙ）を得ることができる。試料Ｎｏ．６や試料Ｎｏ．７では、演色評価標準光Ｄ６５（昼光色）の色温度６，０００Ｋ近傍での（ｘ，ｙ）値が得られている。

また、試料Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１２は、ＹＧ（％）：Ｒ（％）が８０：２０であり、ＲＰ（ｗｔ％）は３．０ｗｔ％以上６．０ｗｔ％以下であって、図７におけるｃ線上の各ＣＩＥ色度図座標（ｘ，ｙ）を得ることができる。

試料Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１６は、これらの蛍光体の混合比ＹＧ（％）：Ｒ（％）が７５：２５であり、ＲＰ（ｗｔ％）は３．０ｗｔ％以上６．０ｗｔ％以下であって、同図のｄ線上の各ＣＩＥ色度図座標（ｘ，ｙ）を得ることができる。

図８と図９には実際に実測した白色発光スペクトラムの波形を示す。

図８は従来公知のＹＡＧ系蛍光体を用いたときの白色発光スペクトラムであり、図９は表２に示す試料Ｎｏ．６の蛍光体を用いたときの白色発光スペクトラムの一例である。この図８と図９を比較すると判るごとく、図９は図８に比べて赤色成分が高く演色性が良い結果となっている。

以上のことから、本実施形態の白色系発光ダイオード１では、従来のＹＡＧ系蛍光体を用いた発光ダイオードと同等の発光輝度を確保しながらも白色の広い再現範囲を得ることができる。しかも、第１蛍光材料と第２蛍光材料との配合比や、液状母体樹脂に対する第１蛍光材料と第２蛍光材料の混合物の重量比を調整することで、演色評価用標準光Ｄ６５（昼光色）の色温度：６，０００Ｋ以下で色度図座標：ｘ＝０．３１２７、ｙ＝０．３２９０に非常に近似させることができる。

続いて、第２実施形態の白色系発光ダイオードについて説明する。

図１０は、第２実施形態の白色系発光ダイオードの断面図である。

図１０に示す白色系発光ダイオード２は、本発明のうちの第２の白色系発光ダイオードの一実施形態にも相当する砲弾型のものである。この白色系発光ダイオード２も、青色光を発光する発光ダイオードチップからの青色光と、その発光ダイオードチップからの青色光による励起発光光とによって白色光を得るものであり、発光ダイオードチップ２１と蛍光体２２を有する。

図１０に示す発光ダイオードチップ２１は、発光波長が４５０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下、半値幅が３０ｎｍの青色光を発光する、ＧａＮ／ＳｉＣ半導体構造を有する窒化物系化合物である。この発光ダイオードチップ２１にも、従来のＹＡＧ系蛍光体を用いた白色系発光ダイオードに採用される青色光を発光する発光ダイオードチップと同じものを用いることができ、本実施形態の白色系発光ダイオード２でも、従来のＹＡＧ系蛍光体を用いた白色系発光ダイオードと同等の発光輝度が確保される。

また、図１０に示す白色系発光ダイオード２は、マウントリード２３、インナーリード２４、レンズ成型用樹脂２５、および導電性ワイヤ２７も有する。マウントリード２３は、銀メッキされた金属製リードフレームであり、その先端には窪んだカップ２３１が設けられている。発光ダイオードチップ２１は、このカップ２３１内に導電性ペースト（銀ペースト）２６でダイボンディング（Ｄｉｅ Ｂｏｎｄｉｎｇ）されている。発光ダイオードチップ２１の電極とインナーリード２４とは、直径が２５μｍから３０μｍの金線からなる導電性ワイヤー２７でワイヤーボンディング（Ｗｉｒｅ Ｂｏｎｄｉｎｇ）されており電気的に導通している。

蛍光体２２は、カップ２３１内で発光ダイオードチップ２１を覆うものである。この蛍光体２２は、発光ダイオードチップ２１が配置されたカップ２３１内にポッティング（Ｐｏｔｔｉｎｇ）され、所定の温度と時間で硬化反応することによって得られたものである。

レンズ形成用樹脂１２は、発光ダイオードチップ２１を保護する目的でモールド（Ｍｏｌｄｉｎｇ）部材として設けられた透光性樹脂成型物である。このレンズ形成用樹脂１２は、砲弾型の型枠の中に、インナーリード２４および蛍光体２２がポッティングされたマウントリード２３を挿入し、透光性樹脂を混入後、所定の温度と時間にて硬化反応させてなるものである。

続いて、蛍光体２２について詳述する。

図１０に示す蛍光体２２も、発光ダイオードチップ２１からの青色光によって黄緑色光を励起発光する第１蛍光材料、および発光ダイオードチップ２１からの青色光によって赤色光を励起発光する第２蛍光材料の２種類の蛍光材料を混合した混合物を、液状母体樹脂に混合したものである。ここで、第１蛍光材料と第２蛍光材料との配合比や、液状母体樹脂に対する第１蛍光材料と第２蛍光材料の混合物の重量比の調整について説明する。

図１１は、第１蛍光材料と第２蛍光材料との、適宜の混合比率によって得られた第２実施形態における蛍光体を、波長４７０ｎｍの励起光で励起発光させたときの白色光の再現範囲を示すＣＩＥ色度図である。

ここでは、第１蛍光材料として（Ｙ，Ｇｄ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ，Ｔｂを用い、第２蛍光材料としてＺｎＳｅ：Ｐｂを用いる。図１１のＣＩＥ色度図（Ｃｏｌｏｒ Ｄｉａｇｒａｍ）に示すａ線（第１蛍光材料）とｄ線（第２蛍光材料）の２種類の蛍光材料を所望の配合比に混合したものを施す。すなわち、該所望の配合比に混合した蛍光材料の混合物をエポキシ樹脂に所望の配合比で混合して、所望のＣＩＥ色度図座標ｘ，ｙを得ることができるように、第１蛍光材料と第２蛍光材料の配合比を、ｂ線、ｃ線、ｄ線のいずれかの線上のＣＩＥ色度図座標ｘ，ｙにより決める。そして、液状母体樹脂であるエポキシ樹脂に対する蛍光材料の混合物の絶対比率を変えることにより、所望の色再現範囲に入りうるエポキシ樹脂に対する各蛍光材料の絶対比率を決め、所望のＣＩＥ色度図（Ｃｏｌｏｒ Ｄｉａｇｒａｍ）のｘ値とｙ値を得る。

下記の表３は、このようにエポキシ樹脂に混合する蛍光材料の相関比率と絶対混合比率を変えることによって、所望の色合いを得ることができる実際の検証結果を示すものである。

第２実施形態の白色系発光ダイオード２と第１実施形態の白色系発光ダイオード１では、蛍光体２２，１２の厚さが異なるため、同じ条件であっても色合いが異なっているが、この第２実施形態の白色系発光ダイオード２であっても、白色の広い再現範囲を得ることができる。

続いて、第３実施形態の白色系発光ダイオードについて説明する。

図１２は、第３実施形態の白色系発光ダイオードの断面図である。

図１２に示す白色系発光ダイオード３は、ＳＭＤｔｙｐｅＬＥＤと称されるものである。この白色系発光ダイオード３も、青色光を発光する発光ダイオードチップからの青色光と、その発光ダイオードチップからの青色光による励起発光光とによって白色光を得るものであり、発光ダイオードチップ３１、蛍光体３２、リードフレーム３３、および導電性ワイヤー３４を有する。また、図１２には、各々の材質で各層が鍍金され一定のパターンをなしている印刷回路基板３９も示されている。

発光ダイオードチップ３１は、発光波長４５０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の青色光を発光するものである。この発光ダイオードチップ３１にも、従来のＹＡＧ系蛍光体を用いた白色系発光ダイオードに採用される青色光を発光する発光ダイオードチップと同じものを用いることができ、本実施形態の白色系発光ダイオードでも、従来のＹＡＧ系蛍光体を用いた白色系発光ダイオードと同等の発光輝度が確保される。

リードフレーム３３は、印刷回路基板３９に電気的に接続されており、鍍金された回路パターンを有する。

この第３実施形態の白色系発光ダイオード３も、図４を用いて説明した製造方法によって製造される。すなわち、まず、発光ダイオードチップ３１は、銀ペーストなどの導電性ペースト３５の接着剤等によって、このリードフレーム３３の金属メッキ層に接着固定される。なお、リードフレーム３３を省略して、発光ダイオードチップ３１を印刷回路基板３９に接着固定してもよい。次いで、発光ダイオードチップ３１の電極と、リードフレーム３３の回路パターンとを金またはアルミニウーム製の導電性ワイヤー３５で連結する。

そして、トランスファ成型用透明粉末エポキシ樹脂に図７のａ線（第１蛍光材料である黄緑色発光蛍光体）とｅ線（第２蛍光材料である赤色発光蛍光体）の２種類の蛍光材料、すなわち、（Ｙ，Ｇｄ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ，Ｔｂ（第１蛍光材料）とＺｎＳｅ：Ｐｂ（第２蛍光材料）を所望の配合比に混合（Ｂｌｅｎｄ）し、これをエポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）に所望の配合比で混合したものである。この蛍光体３２が、所望のＣＩＥ色度図座標ｘ，ｙを得ることができるように、第１蛍光材料と第２蛍光材料の配合比を、図７におけるｂ線、ｃ線、ｄ線より選択し、該線上のいずれかのＣＩＥ色度図座標ｘ，ｙを決め、それに合わせてエポキシ樹脂に対する蛍光材料の混合物の絶対比率を変える。

下記の表４は、このようにエポキシ樹脂に混合する蛍光体の絶対比率を変えることによって、所望の色合いを得ることができる実際の検証結果を示すものである。

ここでは、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７のいずれにおいてもＹＧ（％）：Ｒ（％）が８５：１５の蛍光材料の混合物を用い、この混合物を、エポキシ樹脂の重量比１００ｗｔ％に対してＲＰ（ｗｔ％）が２５〜６０まで変化させて、ＣＩＥ色度図座標ｘ値とｙ値とを得た。

こうして調整した蛍光体に圧力を加えてタブレット形状の蛍光体を形成し、続いて、リードフレーム３３上の発光ダイオードチップ３１を覆うように、タブレット形状の蛍光体をトランスファーモールディングし、最後に、個熱製品に切り出す。

この第３実施形態の白色系発光ダイオード３であっても、白色の広い再現範囲を得ることができる。

なお、これまで３タイプの白色系発光ダイオードについて説明したが、本発明の第１の白色系発光ダイオードは、その他のタイプの白色系発光ダイオードにも広く適用することができる。

従来公知の緑色発光蛍光体の励起スペクトルおよび発光スペクトルを示す図である。 従来公知の赤色発光蛍光体の励起スペクトルおよび発光スペクトルを示す図である。 本発明の白色系発光ダイオードの一実施形態に相当する上面発光タイプ（ＴＯＰｔｙｐｅ）の白色系発光ダイオードの断面図である。 図３に示す白色系発光ダイオードの製造方法を示すフローチャートである。 第１蛍光材料の励起光スペクトルを示す図である。 第２蛍光材料の励起光スペクトルを示す図である。 第２蛍光材料の励起光スペクトルを示す図である。 第２蛍光材料の励起光スペクトルを示す図である。 第１蛍光材料と第２蛍光材料との、適宜の混合比率によって得られた蛍光体を、波長４７０ｎｍの励起光で励起発光させたときの白色光の再現範囲を示すＣＩＥ色度図（Ｃｏｌｏｒ Ｄｉａｇｒａｍ）である。 従来公知のＹＡＧ系蛍光体を用いたときの白色発光スペクトラムである。 表２に示す試料Ｎｏ．６の蛍光体を用いたときの白色発光スペクトラムの一例である。 第２実施形態の白色系発光ダイオードの断面図である。 第１蛍光材料と第２蛍光材料との、適宜の混合比率によって得られた第２実施形態における蛍光体を、波長４７０ｎｍの励起光で励起発光させたときの白色光の再現範囲を示すＣＩＥ色度図である。 第３実施形態の白色系発光ダイオードの断面図である。

符号の説明

１，２，３ 白色系発光ダイオード
１１，２１，３１ 発光ダイオードチップ
１２，２２，３２ 蛍光体
２３ マウントリード
２３１ カップ
２４ インナーリード
２７ 導電性ワイヤ

Claims (6)

1. 青色光を発光する発光ダイオードチップからの青色光と、該発光ダイオードチップからの青色光による励起発光光とによって白色光を得る白色系発光ダイオードにおいて、
   前記発光ダイオードチップからの青色光によって黄緑色光を励起発光する第１蛍光材料、および該発光ダイオードチップからの青色光によって赤色光を励起発光する第２蛍光材料の２種類の蛍光材料を混合した蛍光体を有することを特徴とする白色系発光ダイオード。
2. 前記第１蛍光材料は、組成が（Ｙ_1-r，Ｇｄ_r）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ_p，Ｔｂ_q，（０＜ｒ＜１），（０＜ｐ＜５），（０．５＜ｑ＜５）で表されるものであり、
   前記第２蛍光材料は、組成がＺｎＳｅ：Ｐｂで表されるものであることを特徴とする請求項１記載の白色系発光ダイオード。
3. 前記蛍光体が、前記第１蛍光材料と前記第２蛍光材料の他にエポキシ樹脂も混合したものであることを特徴とする請求項２記載の白色系発光ダイオード。
4. 前記蛍光体は、組成が（Ｙ，Ｇｄ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ，Ｔｂである前記第１蛍光材料の配合比をＹＧ（％）とし、組成がＺｎＳｅ：Ｐｂである前記第２蛍光材料の配合比をＲ（％）とした場合、
   ＹＧ＋Ｒ＝１００（％） 式（１）
   ５０（％）≦ＹＧ≦１００（％） 式（２）
   １０（％）≦Ｒ≦５０（％） 式（３）
   上記式（１）から上記式（３）で示されるいずれの関係も満たし、さらに、主剤と硬化剤を混合した液状のエポキシ樹脂およびシリコーン樹脂のうちの一方の樹脂である液状母体樹脂の重量１００ｗｔ％に対して、前記第１蛍光材料と前記第２蛍光材料とを混合した混合物が２．０ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下の範囲で配合されてなるものであることを特徴とする請求項３記載の白色系発光ダイオード。
5. 青色光を発光する発光ダイオードチップからの青色光と、該発光ダイオードチップからの青色光による励起発光光とによって白色光を得る白色系発光ダイオードにおいて、
   先端にカップを有するマウントリードと、
   前記マウントリードに対向して配置されたインナーリードと、
   前記カップ内に搭載された青色光を発光する発光ダイオードチップと、
   前記インナーリードと前記発光ダイオードとを電気的に接続する導電性ワイヤと、
   前記カップ内で前記発光ダイオードチップを覆うものであって、前記発光ダイオードチップからの青色光によって黄緑色光を励起発光する第１蛍光材料、該発光ダイオードチップからの青色光によって赤色光を励起発光する第２蛍光材料、およびエポキシ樹脂を混合した蛍光体とを備えたことを特徴とする白色系発光ダイオード。
6. 青色光を発光する発光ダイオードチップからの青色光と、該発光ダイオードチップからの青色光による励起発光光とによって白色光を得る白色系発光ダイオードの製造方法において、
   回路パターンを有する基体の上に、青色光を発光する発光ダイオードチップを接着固定するマウンティング工程と、
   前記基体の上に接着固定された発光ダイオードチップの電極と前記基体の回路パタ−ンとを電気的に接続する接続工程と、
   前記発光ダイオードチップからの青色光によって黄緑色光を励起発光する第１蛍光材料、該発光ダイオードチップからの青色光によって赤色光を励起発光する第２蛍光材料、および透明モールディング用エポキシ樹脂を混合した蛍光体に圧力を加えてタブレット形状の蛍光体を形成するタブレット形成工程と、
   前記接続工程が実施された後の発光ダイオードチップを覆うように、前記タブレット形状の蛍光体をトランスファーモールディングするモールド工程とを有することを特徴とする白色系発光ダイオードの製造方法。

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