JP2010003780A - 発光ダイオード及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板12上にLEDチップ14を接続・固定し、該LEDチップ14の一方の電極と一方の外部電極16aとを接続すると共に、LEDチップ14の他方の電極と他方の外部電極16aとを接続し、また、上記LEDチップ14を無機材料より成る不織布22で被覆すると共に、該不織布22を構成する繊維24の表面に、ゾルゲルガラスより成る透光性のコーティング材20を薄膜状に担持せしめ、さらに、上記コーティング材20中に、上記LEDチップ14から発光された紫外光等の短波長光を所定波長の可視光に変換する波長変換用の蛍光体23を混入し、また、LEDチップ14及び不織布22を枠部材28で囲繞すると共に、該枠部材28内に透光性材料を充填して形成した透光性の蓋部材30によってLEDチップ14を封止した。
【選択図】図1
Description
図5に示すように、このLED60は、発光ダイオードチップ搭載用の第1のリードフレーム62に、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ64を形成し、該リフレクタ64の底面に、紫外光を発光するLEDチップ66をダイボンドすることにより、上記第1のリードフレーム62と、LEDチップ66底面の一方の電極(図示せず)とを電気的に接続している。また、第2のリードフレーム68と、上記LEDチップ66上面の他方の電極(図示せず)とをボンディングワイヤ70を介して電気的に接続して成る。
さらに、上記LEDチップ66、コーティング材72、第1のリードフレーム62及び第2のリードフレーム68の上端部は、透光性エポキシ樹脂等より成り、先端に凸レンズ部76を有する外装体78によって被覆・封止されている。
上記繊維の集合体としては不織布が好ましく、この場合、不織布を構成する繊維の表面に上記コーティング材を薄膜状に担持させる。
図1は、本発明に係るLED10を示す断面図であり、この発光ダイオード10は、樹脂やセラミック等の絶縁材料より成る基板12上に、LEDチップ14を接続・固定して成る。該LEDチップ14は、窒化ガリウム系半導体結晶等で構成されており、後述する蛍光体を励起させる波長の紫外線や青色可視光等の短波長光を発光するものである。
また、上記基板12の表面から側面を経て裏面にまで延設された一対の外部電極16a,16bが相互に絶縁された状態で形成されている。
無機材料であるゾルゲルガラス及び無機材料より成る不織布22は、エポキシ樹脂等の有機材料とは異なり、紫外光等のエネルギーの大きい短波長光を殆ど吸収することがなく、また、短波長光を吸収したとしても、分子結合力が強いため劣化することが殆どない。従って、エネルギーの大きい短波長光によって、ゾルゲルガラスより成るコーティング材20及び不織布22の劣化・変色が防止され、LED10の光度減少や色調変化を生じることがない。
図4に示すように、不織布22を構成する繊維24の表面には、ゾルゲルガラスより成る上記コーティング材20が薄膜状に被着・担持され、該コーティング材20中に蛍光体23の粒子が多数混入されている。因みに、コーティング材20の膜厚は10μm程度と成されている。
尚、不織布22を構成する繊維24の繊維密度や、不織布22の厚さ、目付等を適宜調整することにより、不織布22を構成する繊維24の総表面積を任意に増減可能である。
尚、長さが50〜100mm程度の長繊維から成る繊維24を用いることも勿論可能である。
紫外光等の短波長光を赤色可視光に変換する赤色発光用の蛍光体23として、M2O2S:Eu(Mは、La、Gd、Yの何れか1種)、0.5MgF2・3.5MgO・GeO2:Mn、2MgO・2LiO2・Sb2O3:Mn、Y(P,V)O4:Eu、YVO4:Eu、(SrMg)3(PO4):Sn、Y2O3:Eu、CaSiO3:Pb,Mn等がある。
また、紫外光等の短波長光を緑色可視光に変換する緑色発光用の蛍光体23として、BaMg2Al16O27:Eu,Mn、Zn2SiO4:Mn、(Ce,Tb,Mn)MgAl11O19、LaPO4:Ce,Tb、(Ce,Tb)MgAl11O19、Y2SiO5:Ce,Tb、ZnS:Cu,Al、ZnS:Cu,Au,Al、(Zn,Cd)S:Cu,Al、SrAl2O4:Eu、SrAl2O4:Eu,Dy、Sr4Al14O25:Eu,Dy、Y3Al5O12:Tb、Y3(Al,Ga)5O12:Tb、Y3Al5O12:Ce、Y3(Al,Ga)5O12:Ce等がある。
更に、紫外光等の短波長光を青色可視光に変換する青色発光用の蛍光体23として、(SrCaBa)5(PO4)3Cl:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、(SrMg)2P2O7:Eu、Sr2P2O7:Eu、Sr2P2O7:Sn、Sr5(PO4)3Cl:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、CaWO4、CaWO4:Pb、ZnS:Ag,Cl、ZnS:Ag,Al、(Sr,Ca,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu等がある。
上記赤色発光用の蛍光体23、緑色発光用の蛍光体23、青色発光用の蛍光体23を適宜選択・混合して用いることで、種々の色の発色が可能である。
また、青色の可視光を放射するLEDチップ14を用いて白色光を得る場合には、LEDチップ14から放射される光を補色としての黄色可視光に変換する黄色発光用の蛍光体23として、Y3Al5O12:Ce、YBO3:Ce、BaMgAl10O17:Eu,Mn、(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu、Ba2SiO4:Eu、(Sr,Ba)2SiO4:Eu、SiAlON:Eu等がある。
尚、蛍光体23は、有機、無機の蛍光染料や、有機、無機の蛍光顔料を含むものである。
具体的には、蛍光体23を混入して成る溶液状態のゾルゲルガラス材料を、繊維24の表面に薄膜状に塗布して成る不織布22でLEDチップ16を被覆した後、ゾルゲルガラス材料を加水分解、重合反応させることにより形成可能である。
上記ゾルゲルガラス材料は、一般式M(OR)n(M:金属元素、R:アルキル基、n:金属の酸化数)の金属有機化合物、水(加水分解のため)、溶媒としてメタノール、DMF(ヂメチルフォルムアミド)、加水分解・重合反応の調整剤としてアンモニアで構成することができ、このゾルゲルガラス材料を加水分解、重合反応させることにより、ゲル化し、硬いガラス状の無機質膜形成が生じてゾルゲルガラスが形成されるのである。
また、本発明のLED10は、単位体積当たりの繊維24の表面積が極めて大きい不織布22を構成する繊維24の表面に蛍光体23が担持されるので、従来の発光ダイオード60の如く、リフレクタ64内に充填したコーティング材72中に蛍光体74を混入した場合に比べ、蛍光体23の量及び表面積が飛躍的に増大し、高輝度化を実現できる。
12 基板
14 LEDチップ
16a外部電極
16b外部電極
18 ボンディングワイヤ
20 コーティング材
22 不織布
23 蛍光体
24 繊維
28 枠部材
30 蓋部材
Claims (3)
- LEDチップを無機材料より成る繊維の集合体で被覆すると共に、該繊維の集合体を構成する繊維の表面に、ゾルゲルガラスより成る透光性のコーティング材を薄膜状に担持させたことを特徴とする発光ダイオード。
- 上記繊維の集合体が不織布であり、該不織布を構成する繊維の表面に上記コーティング材を薄膜状に担持させたことを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオード。
- 請求項1に記載の発光ダイオードの製造方法であって、溶液状態のゾルゲルガラス材料を、繊維の表面に薄膜状に塗布して成る繊維の集合体でLEDチップを被覆した後、ゾルゲルガラス材料を加水分解、重合反応させることにより、繊維の集合体を構成する繊維の表面に、ゾルゲルガラスより成る上記コーティング材を形成することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
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