JP2008198698A - 白色発光ダイオード構造及びその製造工程 - Google Patents

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Abstract

【課題】高い発光効率と確かな色合いを具える白色発光ダイオード構造及びその製造工程を提供する。
【解決手段】白色発光ダイオード構造及びその製造工程は、青色発光チップの底層に少なくとも赤色蛍光材を設置し、青色発光チップの周辺より上部位に少なくとも緑色蛍光材を設置する。青色発光チップが通電すると、底層の赤色蛍光材及び周辺より上部位の緑色蛍光材を各々励起して予定した白色光を形成する。この白色光波青色発光チップが異なる位置の赤色蛍光材及び緑色蛍光材を励起することによって構成され、高発光効率及び確かな色合いを形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、白色発光ダイオード構造及びその製造工程に関するもので、高い発光効率と確かな色合いを具えるものである。
図１に示すとおり、白色発光ダイオードは、チップ固定樹脂４０で青色発光チップ１０を碗形状のキャリア２０内に定置し、金線３０でその青色発光チップ１０と電極端子２１を連結する。そして黄色蛍光粉５１を具えた蛍光樹脂５０で青色発光チップ１０を覆う。青色発光チップ１０に通電すると、青色発光チップ１０の光源が蛍光樹脂５０の黄色蛍光粉５１を励起して白色に近い出色光を形成する。
図１に示す白色発光ダイオードは、青色発光チップ１０によって、蛍光樹脂５０内で混合した黄色蛍光粉５１を励起し、白色に似た「擬似白色」を呈するのだが、類似の白色発光ダイオードは、単一色の蛍光粉だけで青色発光チップによって励起された相互補完光としているため、「擬似白色」の色合いが悪く、黄ばみ現象が現れやすい。
また、図２に示す蛍光樹脂に赤色と緑色の蛍光粉二種を混合した白色発光ダイオード構造は、一般に青色発光チップを使用して蛍光樹脂５０内で混合した赤色蛍光粉５２及び緑色蛍光粉５３を励起し、赤と緑の二色と青色発光チップ１０の青色が結合し、三原色光混合効果を生み出し、白色に近い光の色を呈す。
しかしながら、この種の白色発光ダイオードは、蛍光粉の分量が異なり、比例をコントロールするのが難しいため、出来上がりの品質を均一にできない。更に異なる蛍光粉は同じ部位に於いて、発光チップの光源励起によって干渉現象を発生する。即ち波長が比較的短い蛍光粉のエネルギーは、波長が比較的長い蛍光粉を励起して吸収消耗し、且つその消耗率を予測する事ができないため、予期しない色の偏りが発生する。同様に予定した光色を正確に出す事ができない。更に波長が短い蛍光粉は、発光チップに励起されると、波長が僅かに長くなり、僅かに長くなった波長光波は、白色光を発生する他に、波長が更に長くなった蛍光粉を発射して励起し、発光効率を下げる。そのため、発光輝度が低くなってしまう。
解決しようとする問題点は、擬似白色」の色合いが悪く、黄ばみ現象が現れやすい点や、発光効率が下がり、そのため、発光輝度が低くなってしまう点である。
本発明は青色発光チップの底層に少なくとも赤色蛍光材を設置し、青色発光チップの周辺より上部位に少なくとも緑色蛍光材を設置する。青色発光チップが通電すると、底層の赤色蛍光材及び周辺より上部位の緑色蛍光材を各々励起して予定した白色光を形成する。この白色光波青色発光チップが異なる位置の赤色蛍光材及び緑色蛍光材を励起することによって構成され、高発光効率及び確かな色合いを形成することを最も主要な特徴とする。
本発明の白色発光ダイオード構造及びその製造工程は、高い発光効率と確かな色合いを具えるという利点がある。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
図３に示すとおり、公知と同様にチップ固定樹脂４０で青色発光チップ１０をキャリア２０に定置する。更に金線３０で青色発光チップ１０と電極端子２１を連結し、蛍光材を具えた蛍光樹脂５０で青色発光チップ１０を覆う。青色発光チップ１０が通電すると、青色発光チップ１０の光源が蛍光樹脂５０の蛍光材を励起し、予定した光色を形成する。
そのうち、白色発光ダイオード全体は、青色発光チップの底層に少なくとも非ガーネット(non-garnet)の赤色蛍光材６１(ユーロビウム混合アルミニウム、シリコン、カルシウム窒化物、Eu-doped calcium
aluminum silicon nitride、もしくはユーロビウム混合ストロンチウム、アルミニウム、シリコン、カルシウム、窒化物Eu-doped strontium
calcium aluminum silicon nitride)を設置し、その赤色蛍光材６１の粒の大きさは、１から30ミクロン（μｍ）の間とする。また青色発光チップ１０周辺より上の部位には少なくとも非ガーネット(non-garnet)の緑色蛍光材６２（セリウム混合スカンジウム、カルシウム、窒化物、Ce-doped calcium
scandium oxide,もしくはユーロビウム混合バリウム、ストロンチウム、シリコン酸化物、Eu-doped barium strontium silicon
oxide）を設置し、その緑色蛍光材６２の粒の大きさは、1から30ミクロン（μｍ）の間とする。これらによって、青色発光チップ１０が通電すると、底層の赤色蛍光材６１及び周辺より上部位の緑色蛍光材６１が各々励起され、予定した白色光を形成する。これによって赤、緑波長の相互干渉現象が発生せず、高発光効率、色合いの確かな白色光を得るだけでなく、異なる部位の赤、緑の蛍光材分量、比例がコントロールしやすく、白色発光ダイオードの品質を有利に高める。
もちろん、赤色蛍光材６１及び緑色蛍光材６２の粒の大きさは、白色光の状態によって調整でき、赤色蛍光材６１の粒の大きさを平均１から30ミクロン（μｍ）の間にして、緑色蛍光材の粒の大きさを平均１から30ミクロン（μｍ）の間にすることもできる。
本発明の白色発光ダイオードは、実施時、図３及び図４に示すとおり、青色発光チップ１０の底層部位（図では内部のチップ固定樹脂４０部位を指す）を波長の長い赤色蛍光材６１（Eu-doped calcium aluminum
silicon nitrideもしくはEu-doped strontium
calcium aluminum silicon nitrideで、粒の大きさは１から30ミクロン(μm)の赤色蛍光粉とする）を設置し、青色発光チップ１０周辺より上部位（図では内部の蛍光樹脂５０部位）は波長の短い緑色蛍光材６２（Ce-doped calcium scandium
oxide,もしくはEu-doped barium
strontium silicon oxideで、粒の大きさは１から30ミクロン(μm)の緑色蛍光粉とする）で覆う。当実施例の発光ダイオード製造工程には、以下の工程を含む。波長の長い赤色蛍光材と樹脂体を混合してチップ固定樹脂とし、その蛍光樹脂を青色発光チップのキャリア内に設置する。青色発光チップを上述のチップ固定樹脂内に固定し、青色発光チップとチップ固定樹脂を焼き合わせる。金線で青色発光チップと電極端子を繋ぐ。また、波長の短い緑色蛍光材と樹脂体を混合して蛍光樹脂とし、この蛍光樹脂を青色発光チップ周辺より上部位に注ぐ。最後に蛍光樹脂を焼き合わせる。
更に実施時、図３及び図５に示すとおり、摂氏１３０度の温度で青色発光チップとチップ固定樹脂を焼き合わせて固定し、摂氏１５０度の温度の蛍光樹脂を焼き合わせて定型し、最後に透明外カバー７０で白色発光ダイオードにカバーをかけ、中の関連部品を保護する。
公知の白色発光ダイオードの構造指示図である。 公知別種の白色発光ダイオードの構造指示図である。 本発明の白色発光ダイオードの構造指示図である。 本発明第一実施例の白色発光ダイオード製造フローチャートである。 本発明第二実施例の白色発光ダイオード製造フローチャートである。
符号の説明
１０ 青色発光チップ
２０ キャリア
２１ 電極端子
３０ 金線
４０ チップ固定樹脂
５０ 蛍光樹脂
５１ 黄色蛍光粉
５２ 赤色蛍光粉
５３ 緑色蛍光粉
６１ 赤色蛍光材
６２ 緑色蛍光材
７０ 透明外カバー

Claims (6)

  1. 白色発光ダイオードは青色発光チップの底層部位に少なくとも赤色蛍光材を設置し、青色発光チップ周辺より上部位には少なくとも緑色蛍光材を設置し、そのうち、この赤色蛍光材及び緑色蛍光材は非ガーネット材(non-garnet)であることを特徴とする白色発光ダイオード構造。
  2. 白色発光ダイオードの製造工程は、下述の工程を含み、
    ａ・赤色蛍光材と樹脂体を混合してチップ固定樹脂とし、その蛍光樹脂を青色発光チップのキャリア内で覆い、
    ｂ・青色発光チップを上述のチップ固定樹脂で固定し、チップ固定樹脂を焼き合わせ、
    ｃ・青色発光チップと電極端子を繋ぎ、
    ｄ・緑色蛍光材と樹脂体を混合して蛍光樹脂とし、その蛍光樹脂を青色発光チップ周辺より上部位に注ぎ、
    ｅ・最後に蛍光樹脂を焼き合わせ、白色発光ダイオードの製造を完成させることを特徴とする白色発光ダイオードの製造工程。
  3. 前記白色発光ダイオードの製造工程は、摂氏１３０度で青色発光チップとチップ固定樹脂を焼き合わせて固定することを特徴とする請求項２記載の白色発光ダイオードの製造工程。
  4. 前記白色発光ダイオードの製造工程は、摂氏１５０で蛍光樹脂を焼き合わせて定型することを特徴とする請求項２記載の白色発光ダイオードの製造工程。
  5. 前記白色発光ダイオードの製造工程は、金線で発光チップと電極端子を繋ぐことを特徴とする請求項２記載の白色発光ダイオードの製造工程。
  6. 前記白色発光ダイオードの製造工程は、透明外カバーで発光ダイオード全体を覆うことを特徴とする請求項２記載の白色発光ダイオードの製造工程。
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