JP2013153082A - 発光ダイオードモジュール、および発光ダイオードモジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光体が電荷を有しているか否かに拘らず、蛍光体の沈降に要する時間を十分に短縮し、かつ低コスト化を可能とする。
【解決手段】発光ダイオードモジュール１０は、ＬＥＤ素子１の周囲の電界を用いた誘電泳動により蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを沈降させ、蛍光体Ｒおよび蛍光体ＧをＬＥＤ素子１に堆積させたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードモジュール、および発光ダイオードモジュールの製造方法に関する。

近年、照明および液晶ディスプレイ装置用のバックライト光源として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）素子が用いられている。

ＬＥＤ素子は、導電基板に実装されており、該導電基板と電気的に接続されており、さらに樹脂により封止された、発光ダイオードモジュール（ＬＥＤパッケージ）の形態で用いられるのが一般的である。

具体例を挙げると、白色の発光を行う発光ダイオードモジュールは、４６０ｎｍ近傍の発光波長を有するＬＥＤ素子（青色ＬＥＤ）と、５２０ｎｍ近傍の発光波長を有する蛍光体および６００ｎｍ近傍の発光波長を有する蛍光体とを備えている。これらの蛍光体は、該ＬＥＤ素子を封止する樹脂に混ぜられている。

ところで、発光ダイオードモジュールでは、蛍光体をＬＥＤ素子上に堆積させるのが好ましい。これにより、ＬＥＤ素子の周囲に蛍光体を高密度に配置することが可能となり、結果、ＬＥＤ素子が発光した光を高い効率で波長変換することが可能となる。また、これにより、所望の色の発光を得るために必要な蛍光体の量を、従来に比べて少なくすることが可能となるため、蛍光体の存在に起因する光散乱を低減することが可能となり、結果、ＬＥＤ素子が発光した光の利用効率を向上させることも可能となる。

蛍光体をＬＥＤ素子上に堆積させる際の、蛍光体の沈降に関する技術が、例えば特許文献１〜５に開示されている。

特許文献１には、樹脂を未硬化状態のまま放置し蛍光体が自然に（すなわち、装置等により力を加えることなく）沈降するのを待つ技術、樹脂の粘度が下がる温度にまで樹脂を加熱し蛍光体が自然に沈降することを促進させる技術、および樹脂が未硬化状態であるときに遠心分離を行い蛍光体を沈降させる技術が開示されている。

特許文献２には、樹脂を未硬化状態のまま放置し蛍光体が自然に沈降するのを待つ技術が開示されている。

特許文献３には、樹脂が未硬化状態であるときに遠心分離を行い蛍光体を沈降させる技術が開示されている。

特許文献４および５には、電気泳動堆積法（ＥＰＤ）により蛍光体を沈降させる技術が開示されている。

特開２０１１‐９１２０４号公報（２０１１年５月６日公開） 特開２００５‐１６７０７９号公報（２００５年６月２３日公開） 特開２０１０‐１３５７６３号公報（２０１０年６月１７日公開） 特開２００７‐６７４２０号公報（２００７年３月１５日公開） 特開２０１１‐２１６９０５号公報（２０１１年１０月２７日公開）

特許文献１および２に開示されている、樹脂を未硬化状態のまま放置し蛍光体が自然に沈降するのを待つ技術では、蛍光体の沈降に長い時間（例えば、１０時間程度）を要するという問題が発生する。特許文献１に開示されている、樹脂の粘度が下がる温度にまで樹脂を加熱し蛍光体が自然に沈降することを促進させる技術においても、蛍光体は自然に沈降しているため、蛍光体の沈降に要する時間を十分に短縮することは困難である。

特許文献１および３に開示されている、樹脂が未硬化状態であるときに遠心分離を行い蛍光体を沈降させる技術では、蛍光体の沈降に要する時間を十分に短縮することが可能である。しかしながら、該技術では、蛍光体を沈降させるための装置の規模が大きいため、該装置のランニングコストが高くなり、発光ダイオードモジュールの製造コストが高くなる虞があるという問題が発生する。

特許文献４および５に開示されている、電気泳動堆積法により蛍光体を沈降させる技術では、蛍光体の沈降に要する時間を十分に短縮することが可能である。さらに、該技術では、蛍光体を沈降させるための装置の規模を縮小することによる低コスト化の見込みがあると考えられる。しかしながら、該技術では、電荷を有していない蛍光体を沈降させることができないので、電荷を有していない蛍光体の沈降に長い時間を要するという問題が発生する。

すなわち、電気泳動では、電荷を有していない粒子に推進力を与えることができない。これは、均一電界中にある電荷を有していない粒子は、分極により生じた正の電荷量と負の電荷量とが等しくなり、これにより、該粒子に電気泳動力が生じないことによる。従って、電気泳動堆積法により蛍光体を沈降させる技術において、電荷を有していない蛍光体は、自然に沈降することになるため、沈降に長い時間を要する。

本発明は、上記の問題に鑑みて為されたものであり、その目的は、蛍光体が電荷を有しているか否かに拘らず、蛍光体の沈降に要する時間を十分に短縮し、かつ低コスト化を可能とする発光ダイオードモジュール、および発光ダイオードモジュールの製造方法を提供することにある。

本発明の発光ダイオードモジュールは、上記の問題を解決するために、ＬＥＤ素子と、蛍光体を含み、上記ＬＥＤ素子を封止する樹脂とを備えた発光ダイオードモジュールであって、上記ＬＥＤ素子の周囲の電界を用いた誘電泳動により上記蛍光体を沈降させ、上記蛍光体を上記ＬＥＤ素子に堆積させたことを特徴としている。

また、本発明の発光ダイオードモジュールの製造方法は、上記の問題を解決するために、ＬＥＤ素子と、蛍光体を含み、上記ＬＥＤ素子を封止する樹脂とを備えた発光ダイオードモジュールの製造方法であって、上記ＬＥＤ素子の周囲に電界を発生させ、該電界を用いた誘電泳動により上記蛍光体を沈降させ、上記蛍光体を上記ＬＥＤ素子に堆積させることを特徴としている。

粒子を電界中におくと分極する。均一電界の場合、電荷を有している粒子は、粒子の電荷と逆の電極に引きつけられる（電気泳動）が、電荷を有していない粒子は、分極で生じた正および負の電荷量が等しいため、力は生じず泳動しない。一方、不均一電界中において、粒子は、粒子と周囲媒質の分極と電場の勾配とによりクーロン力が生じて泳動する。これが誘電泳動である。

上記の構成によれば、上記の粒子に相当する蛍光体は、電荷を有していなくても、自然に沈降するのではなく、クーロン力が生じて泳動することにより、沈降させることができる。このため、蛍光体の沈降に要する時間を十分に短縮することが可能となる。

また、上記の構成によれば、電圧源と、ＬＥＤ素子の周囲またはその近傍にある導体と、針電極（必要に応じて）とにより、ＬＥＤ素子の周囲の電界を用いた誘電泳動を実現することが可能である。このため、蛍光体を沈降させるための装置の規模を縮小することによる低コスト化が可能となる。なおここで、電圧源は、導体に高周波の交流電圧を印加するものである。導体は、該電圧源からの高周波の交流電圧に応じた電界を、ＬＥＤ素子の周囲において発生するものである。針電極は、樹脂を中心としてＬＥＤ素子の反対側において、ＬＥＤ素子の周囲の電界よりさらに強度の大きな電界を発生するものである。

また、本発明の発光ダイオードモジュールの、上記蛍光体は、発光波長が互いに異なる第１蛍光体および第２蛍光体を備えており、上記第１蛍光体の発光波長は、上記第２蛍光体の発光波長より大きく、上記誘電泳動により上記第１蛍光体および上記第２蛍光体を沈降させ、上記第１蛍光体を上記ＬＥＤ素子に堆積させ、上記第２蛍光体を上記第１蛍光体に堆積させた構成であるのが好ましい。

換言すれば、本発明の発光ダイオードモジュールは、ＬＥＤ素子に、第１蛍光体から成る層（下層）および第２蛍光体から成る層（上層）の２層を堆積した構造であるのが好ましい。

上記の構成によれば、第１蛍光体と第２蛍光体とが分離されている。そして、発光波長が大きいほうの蛍光体である第１蛍光体が、発光波長が小さいほうの蛍光体である第２蛍光体よりＬＥＤ素子側に配置されている。

蛍光体は、自身の発光波長より大きな波長の光では励起されないことが知られている。このことから、上記の構成によれば、第１蛍光体による蛍光（光）によって、第２蛍光体が励起されることを抑制することが可能となる。

すなわち、第１蛍光体によって波長変換された光が、第２蛍光体によってさらに波長変換されることを抑制することが可能となる。この結果、蛍光体の存在に起因する光散乱を低減することが可能となり、結果、ＬＥＤ素子が発光した光の利用効率を向上させることが可能となる。

また、本発明の発光ダイオードモジュールの、上記誘電泳動は、正の誘電泳動であり、上記蛍光体の誘電率は、上記樹脂の誘電率より大きくてもよい。

また、本発明の発光ダイオードモジュールの、上記誘電泳動は、負の誘電泳動であり、上記蛍光体の誘電率は、上記樹脂の誘電率より小さくてもよい。

上記の各構成によればいずれも、ＬＥＤ素子の周囲の電界を用いた誘電泳動により、蛍光体をＬＥＤ素子に堆積させることができる。

また、本発明の発光ダイオードモジュールの、上記誘電泳動は、正の誘電泳動であり、上記第２蛍光体の誘電率は、上記樹脂の誘電率より大きく、上記第１蛍光体の誘電率は、上記第２蛍光体の誘電率より大きくてもよい。

また、本発明の発光ダイオードモジュールの、上記誘電泳動は、負の誘電泳動であり、上記第２蛍光体の誘電率は、上記樹脂の誘電率より小さく、上記第１蛍光体の誘電率は、上記第２蛍光体の誘電率より小さくてもよい。

上記の各構成によればいずれも、ＬＥＤ素子の周囲の電界を用いた誘電泳動により、第１蛍光体をＬＥＤ素子に堆積させ、第２蛍光体を第１蛍光体に堆積させることができる。

つまり、本発明に係る誘電泳動は、正の誘電泳動であってもよいし、負の誘電泳動であってもよい。

また、本発明の発光ダイオードモジュールの製造方法は、上記ＬＥＤ素子の上面の中心を通り、該上面に垂直な直線上でない位置に電圧を印加することによって、上記電界を発生させるのが好ましい。

上記の構成によれば、電圧を印加する位置に応じて、電界を発生させる位置を制御することが可能となり、これにより、ＬＥＤ素子における蛍光体が堆積される位置の基準を、ＬＥＤ素子の上面の中心からずらすことが可能となる。該基準をずらすと、該基準をずらさない場合に対して、蛍光体の分布が変わるため、発光ダイオードモジュールによる発光の色も同様に変わることになる。

これにより、ＬＥＤ素子を封止する前の工程において発生する、および／または、ＬＥＤ素子の固体毎における発光波長のばらつきに起因して発生する、色誤差の調整を図ることが可能となる。色誤差とは、発光ダイオードモジュールが発光した光の色の、所望の色に対する誤差のことである。

一方、樹脂を未硬化状態のまま放置し蛍光体が自然に沈降するのを待つ技術、および樹脂の粘度が下がる温度にまで樹脂を加熱し蛍光体が自然に沈降することを促進させる技術では、蛍光体に力を与えないため、上記基準を意図的にずらすのは困難であった。

また、樹脂が未硬化状態であるときに遠心分離を行い蛍光体を沈降させる技術では、全ての蛍光体に対して略均一に、遠心力が与えられるに過ぎないため、上記基準を意図的にずらすのは困難であった。

また、電気泳動堆積法により蛍光体を沈降させる技術では、ＬＥＤ素子の周囲と、樹脂を中心としてＬＥＤ素子の反対側との間で、電界が均一となる。このため、電界を発生させる位置に応じて、上記基準を意図的にずらすのは困難であった。

この結果、特許文献１〜５に開示されている各技術では、上記基準をずらさない場合に対して、蛍光体の分布を変え、発光ダイオードモジュールによる発光の色を変えることが困難であった。

以上のとおり、本発明の発光ダイオードモジュールは、ＬＥＤ素子と、蛍光体を含み、上記ＬＥＤ素子を封止する樹脂とを備えた発光ダイオードモジュールであって、上記ＬＥＤ素子の周囲の電界を用いた誘電泳動により上記蛍光体を沈降させ、上記蛍光体を上記ＬＥＤ素子に堆積させた構成である。

また、本発明の発光ダイオードモジュールの製造方法は、ＬＥＤ素子と、蛍光体を含み、上記ＬＥＤ素子を封止する樹脂とを備えた発光ダイオードモジュールの製造方法であって、上記ＬＥＤ素子の周囲に電界を発生させ、該電界を用いた誘電泳動により上記蛍光体を沈降させ、上記蛍光体を上記ＬＥＤ素子に堆積させる方法である。

従って、蛍光体が電荷を有しているか否かに拘らず、蛍光体の沈降に要する時間を十分に短縮し、かつ低コスト化が可能であるという効果を奏する。

本発明の一実施の形態に係る発光ダイオードモジュールの構成を示す断面図である。 本発明の別の実施の形態に係る発光ダイオードモジュールの構成を示す断面図である。 （ａ）は、第２蛍光体をＬＥＤ素子に堆積し、第１蛍光体を第２蛍光体に堆積した場合の、第１蛍光体および第２蛍光体の励起の様子を示す図であり、（ｂ）は、第１蛍光体をＬＥＤ素子に堆積し、第２蛍光体を第１蛍光体に堆積した場合の、第１蛍光体および第２蛍光体の励起の様子を示す図である。 第１蛍光体をＬＥＤ素子に堆積し、第２蛍光体を第１蛍光体に堆積するイメージを示す断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態に係る発光ダイオードモジュールの製造方法を示す断面図である。 本発明の背景となる、一般的な発光ダイオードモジュールの構成を示す断面図である。

〔発明の背景〕
図６は、本発明の背景となる、一般的な発光ダイオードモジュールの構成を示す断面図である。

図６に示す発光ダイオードモジュール６０は、ＬＥＤ素子１、導電基板２、樹脂３、蛍光体Ｒ、蛍光体Ｇ、およびボンディングワイヤ４を備えている。

ＬＥＤ素子１は、４６０ｎｍ近傍の発光波長を有するものであり、単体では青色の発光を行うもの（青色ＬＥＤ）である。

導電基板２は、エポキシ樹脂またはガラスエポキシ樹脂に、銅等の導体から成る電極または配線パターン（図示しない）が形成されて構成されたものであり、ＬＥＤ素子１が搭載されている。なお、発光ダイオードモジュール６０において、ＬＥＤ素子１に設けられた電極（図示しない）と、導電基板２に設けられた電極または配線パターンとは、ボンディングワイヤ４により電気的に接続されている。

樹脂３は、ＬＥＤ素子１を封止する透明の樹脂であり、例えば、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂が用いられる。樹脂３の具体例としては、シリコーン樹脂、およびエポキシ樹脂が挙げられる。

蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇはいずれも、樹脂３に混ぜられた蛍光体である。

蛍光体（第１蛍光体）Ｒは、６００ｎｍ近傍の発光波長を有する蛍光体である。蛍光体Ｒは、ＬＥＤ素子１が発光した光により励起されると、この光を波長変換することにより、赤色の蛍光を行う。

蛍光体（第２蛍光体）Ｇは、５２０ｎｍ近傍の発光波長を有する蛍光体である。蛍光体Ｇは、ＬＥＤ素子１が発光した光により励起されると、この光を波長変換することにより、緑色の蛍光を行う。

青色の発光を行うＬＥＤ素子１、赤色の蛍光を行う蛍光体Ｒ、および緑色の蛍光を行う蛍光体Ｇがそれぞれに光を発することにより、発光ダイオードモジュール６０全体としては、白色の発光を得ることができる。

本発明は、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを沈降させ、ＬＥＤ素子１に堆積させるのに好適なものである。

〔実施の形態１〕
図１は、実施の形態１に係る発光ダイオードモジュールの構成を示す断面図である。

図１に示す発光ダイオードモジュール１０は、図６に示す発光ダイオードモジュール６０と同じ部材を備えており、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを沈降させ、ＬＥＤ素子１に堆積させた構成である。

なお、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇはいずれも、電荷を有しているものであってもよいし、電荷を有していないものであってもよい。

また、蛍光体Ｒの誘電率は、樹脂３の誘電率より大きく、蛍光体Ｇの誘電率も、樹脂３の誘電率より大きい。一方、本実施の形態において、蛍光体Ｒの誘電率と蛍光体Ｇの誘電率との大小関係については、特に考慮する必要ない。なお、ここで言う「誘電率」とは、複素誘電率と呼ばれるものである。

発光ダイオードモジュール１０において、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを沈降させ、ＬＥＤ素子１に堆積させるにあたって、図１に示すとおり、導電基板２（ＬＥＤ素子１の周囲またはその近傍にある導体）に高周波交流電源５（電圧源）が接続される。

高周波交流電源５は、導電基板２を用いて電界を発生させるべく、導電基板２に高周波の交流電圧を印加するものである。

具体的に、図１において、高周波交流電源５は、導電基板２における、ＬＥＤ素子１の上面１ｓの中心１ｃを通り、上面１ｓに垂直な直線上、ならびに、ＬＥＤ素子１に対してボンディングワイヤ４より外側に接続されており、これらの位置に電圧を印加している。しかしながら、高周波交流電源５が電圧を印加する位置は、これらの位置に限定されず、導電基板２により、ＬＥＤ素子１の周囲に電界を発生させることができるような位置でさえあればよい。

高周波交流電源５からの高周波の交流電圧が印加されると、導電基板２は、該交流電圧に応じた電界を、ＬＥＤ素子１の周囲において発生する。

一方、図１において、樹脂３を中心としてＬＥＤ素子１の反対側においては、高周波交流電源による高周波の交流電圧を印加する必要はなく、該交流電圧に応じた電界も発生させない。

以上のような電界の分布を構成することで、ＬＥＤ素子１の周囲と、樹脂３を中心としてＬＥＤ素子１の反対側との間では、不均一な電界が構成される。具体的に、ＬＥＤ素子１の周囲における電界強度は、該ＬＥＤ素子１の反対側における電界強度より大きくなっている。

この結果、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇには、上記電界およびそれによって誘起された電気双極子モーメントによって力が加えられ、この力が蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを移動させる。すなわち、誘電泳動が生じ、この誘電泳動により、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇが移動させられる。

蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを電界中におくと分極する。上記のように不均一な電界中において、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇは、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇと周囲媒質の分極と電場の勾配とによりクーロン力が生じて泳動する。これが誘電泳動である。

さらに、上述したとおり、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇの誘電率はいずれも、樹脂３の誘電率より大きい。このとき、上記誘電泳動として、正の誘電泳動が生じ、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇは、電界強度が大きいＬＥＤ素子１の周囲に移動する。これにより、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇは、沈降させられ、最終的にＬＥＤ素子１に堆積されることになる。

なお、以上の説明では、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇの誘電率がいずれも、樹脂３の誘電率より大きい場合に、正の誘電泳動により蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを沈降させる例について説明を行った。

それに対して、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇの誘電率がいずれも、樹脂３の誘電率より小さい場合は、以下の説明のとおり、負の誘電泳動により蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを沈降させることが可能である。

すなわち、図１に示す構成に加え、樹脂３を中心としてＬＥＤ素子１の反対側に配置した針電極（図示しない）を用いて、該針電極により、該ＬＥＤ素子１の反対側において、ＬＥＤ素子１の周囲の電界よりさらに強度の大きな電界を発生させる。

これにより、ＬＥＤ素子１の周囲と、樹脂３を中心としてＬＥＤ素子１の反対側との間では、不均一な電界が構成される。具体的に、ＬＥＤ素子１の周囲における電界強度は、該ＬＥＤ素子１の反対側における電界強度より小さくなっている。この結果、誘電泳動が生じ、この誘電泳動により、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇが移動させられる。

さらに、上述したとおり、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇの誘電率はいずれも、樹脂３の誘電率より小さい。このとき、上記誘電泳動として、負の誘電泳動が生じ、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇは、電界強度が小さいＬＥＤ素子１の周囲に移動する。これにより、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇは、沈降させられ、最終的にＬＥＤ素子１に堆積されることになる。

つまり、本実施の形態に係る誘電泳動は、正の誘電泳動であってもよいし、負の誘電泳動であってもよい。

上記の誘電泳動により蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを沈降させ、蛍光体Ｒおよび蛍光体ＧをＬＥＤ素子１に堆積させたものが、発光ダイオードモジュール１０である。

発光ダイオードモジュール１０において、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇは、電荷を有していなくても、自然に沈降するのではなく、クーロン力が生じて泳動することにより、沈降させることができる。このため、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇの沈降に要する時間を十分に短縮することが可能となる。

一方、電気泳動により蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを沈降させる場合、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇが電荷を有していなければ、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを沈降させることはできない。これは、均一電界中にある電荷を有していない粒子は、分極により生じた正の電荷量と負の電荷量とが等しくなり、これにより、該粒子に電気泳動力が生じないことによる。

また、上記の構成によれば、高周波交流電源５と、導電基板２と、針電極（必要に応じて）とにより、ＬＥＤ素子１の周囲の電界を用いた誘電泳動を実現することが可能である。このため、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを沈降させるための装置の規模を縮小することによる低コスト化が可能となる。

蛍光体Ｒおよび蛍光体ＧをＬＥＤ素子１に堆積させた発光ダイオードモジュール１０では、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇの存在に起因する光散乱が、ＬＥＤ素子１の周囲のみで発生する。これにより、ＬＥＤ素子１の周辺にある部材により光が反射される回数が低減され、該部材による光吸収に起因する光損失が低減されるため、ＬＥＤ素子１が発光した光の利用効率を向上させることが可能となる。

なお、樹脂３は、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを混ぜた後、ＬＥＤ素子１の封止前に、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇが樹脂３から分離することを防止する程度に高い粘度を有しているのが好ましい。これにより、発光ダイオードモジュール１０の製造プロセスにおける安定性を高くすることができる。

なお、不均一な電界を発生させる技術としては、高周波交流電源５により高周波の交流電圧を印加する他に、光ピンセットの原理が考えられる。光ピンセットの原理とは、強く集光されたレーザー光により、ナノメートルからマイクロメートルオーダーの誘電体微粒子を移動する技術である。集光された光の焦点付近では、強大な電場勾配が生じ、誘電体微粒子は、電場の一番強い部分へ引き寄せられることになる。

〔実施の形態２〕
図２は、実施の形態２に係る発光ダイオードモジュールの構成を示す断面図である。

図２に示す発光ダイオードモジュール２０は、図６に示す発光ダイオードモジュール６０と同じ部材を備えており、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを沈降させ、ＬＥＤ素子１に堆積させた構成である。

ここで、図１に示す発光ダイオードモジュール１０は、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇにおける相互の位置関係を特定することなく、蛍光体Ｒおよび蛍光体ＧをＬＥＤ素子１に堆積させた構成であった。

一方、発光ダイオードモジュール２０は、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを、蛍光体Ｒ、蛍光体Ｇの順で、ＬＥＤ素子１に堆積させた構成である。

つまり、発光ダイオードモジュール２０は、蛍光体ＲをＬＥＤ素子１に堆積させ、蛍光体Ｇを蛍光体Ｒに堆積させた構成である。換言すれば、発光ダイオードモジュール２０は、ＬＥＤ素子１に、蛍光体Ｒから成る層（下層）および蛍光体Ｇから成る層（上層）の２層を堆積した構造である。

以下、発光ダイオードモジュール２０のように、蛍光体ＲをＬＥＤ素子１に堆積させ、蛍光体Ｇを蛍光体Ｒに堆積させた構成とすることによる利点について、図３（ａ）および図３（ｂ）を参照して説明する。

図３（ａ）は、蛍光体ＧをＬＥＤ素子１に堆積し、蛍光体Ｒを蛍光体Ｇに堆積した場合の、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇの励起の様子を示す図である。

図３（ｂ）は、蛍光体ＲをＬＥＤ素子１に堆積し、蛍光体Ｇを蛍光体Ｒに堆積した場合の、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇの励起の様子を示す図である。

なお、図３（ａ）および図３（ｂ）において、ＬＥＤ素子１の発光波長は、波長Ｌｂ（４６０ｎｍ近傍）としている。また、図３（ａ）および図３（ｂ）において、蛍光体Ｒの発光波長は、波長Ｌｒ（６００ｎｍ近傍）としている。また、図３（ａ）および図３（ｂ）において、蛍光体Ｇの発光波長は、波長Ｌｇ（５２０ｎｍ近傍）としている。

波長Ｌｂ、波長Ｌｒ、および波長Ｌｇは、「波長Ｌｂ＜波長Ｌｇ＜波長Ｌｒ」なる関係を有している。つまり、蛍光体Ｒの発光波長は、蛍光体Ｇの発光波長より大きい。ここで、蛍光体は一般的に、自身の発光波長より大きな波長の光では励起されないことが知られている。

また、図３（ａ）および図３（ｂ）中、ＬＥＤ素子の発光層３１とは、ＬＥＤ素子１から光が発せられる面を含む層である。

まずは、図３（ａ）に示すとおり、蛍光体ＧをＬＥＤ素子１に堆積し、蛍光体Ｒを蛍光体Ｇに堆積した場合について説明する。

ＬＥＤ素子の発光層３１から発光された波長Ｌｂの光により、ＬＥＤ素子１に堆積された蛍光体Ｇが励起される。蛍光体Ｇは、この波長Ｌｂの光を波長変換することにより、波長Ｌｂより大きな波長である波長Ｌｇの蛍光を行う。

さらに、蛍光体Ｇの蛍光により得られた波長Ｌｇの光により、蛍光体Ｇに堆積された蛍光体Ｒが励起される。蛍光体Ｒは、この波長Ｌｇの光を波長変換することにより、波長Ｌｇより大きな波長である波長Ｌｒの蛍光を行う。

続いて、図３（ｂ）に示すとおり、蛍光体ＲをＬＥＤ素子１に堆積し、蛍光体Ｇを蛍光体Ｒに堆積した場合について説明する。

ＬＥＤ素子の発光層３１から発光された波長Ｌｂの光により、ＬＥＤ素子１に堆積された蛍光体Ｒが励起される。蛍光体Ｒは、この波長Ｌｂの光を波長変換することにより、波長Ｌｂより大きな波長である波長Ｌｒの蛍光を行う。

一方、波長Ｌｒは、蛍光体Ｇの発光波長である波長Ｌｇより大きい。このため、蛍光体Ｒの蛍光により得られた波長Ｌｒの光により、蛍光体Ｒに堆積された蛍光体Ｇは励起されない。なお、蛍光体Ｇは、ＬＥＤ素子の発光層３１から発光された波長Ｌｂの光により励起される。蛍光体Ｇは、この波長Ｌｂの光を波長変換することにより、波長Ｌｂより大きな波長である波長Ｌｇの蛍光を行う。

すなわち、蛍光体Ｒによって波長変換された光は、蛍光体Ｇによってさらに波長変換されない。この結果、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇの存在に起因する光散乱を低減することが可能となり、結果、ＬＥＤ素子１が発光した光の利用効率を向上させることが可能となる。

図４は、蛍光体ＲをＬＥＤ素子１に堆積し、蛍光体Ｇを蛍光体Ｒに堆積するイメージを示す断面図である。

ここで、蛍光体Ｇの誘電率は、樹脂３の誘電率より大きく、蛍光体Ｒの誘電率は、蛍光体Ｇの誘電率より大きい。

図１に示す発光ダイオードモジュール１０について説明したのと同様の要領で、正の誘電泳動が生じた場合、まず、蛍光体Ｒが沈降させられる。これは、正の誘電泳動では、誘電泳動力は誘電率に比例するので、蛍光体Ｒの誘電率が蛍光体Ｇの誘電率より大きければ蛍光体Ｒは蛍光体Ｇより先に沈降することによる。これにより、蛍光体ＲがＬＥＤ素子１に堆積される。その後、蛍光体ＲがＬＥＤ素子１に堆積された構造が定常状態になると、蛍光体Ｇが沈降させられる。これにより、蛍光体Ｇが蛍光体Ｒに堆積される（図４に示す発光ダイオードモジュール４０を参照）。

なお、以上の説明では、蛍光体Ｇの誘電率が樹脂３の誘電率より大きく、蛍光体Ｒの誘電率が蛍光体Ｇの誘電率より大きい場合に、正の誘電泳動により蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを沈降させる例について説明を行った。

それに対して、蛍光体Ｇの誘電率が樹脂３の誘電率より小さく、蛍光体Ｒの誘電率が蛍光体Ｇの誘電率より小さい場合、やはり図１に示す発光ダイオードモジュール１０について説明したのと同様の要領で、負の誘電泳動により蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを沈降させることが可能である。

すなわち、図１に示す発光ダイオードモジュール１０について説明したのと同様の要領で、負の誘電泳動が生じた場合、まず、蛍光体Ｒが沈降させられる。これにより、蛍光体ＲがＬＥＤ素子１に堆積される。その後、蛍光体ＲがＬＥＤ素子１に堆積された構造が定常状態になると、蛍光体Ｇが沈降させられる。これにより、蛍光体Ｇが蛍光体Ｒに堆積される（図４に示す発光ダイオードモジュール４０を参照）。

つまり、本実施の形態に係る誘電泳動も、正の誘電泳動であってもよいし、負の誘電泳動であってもよい。

上記の誘電泳動により蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇを沈降させ、蛍光体ＲをＬＥＤ素子１に堆積させ、蛍光体Ｇを蛍光体Ｒに堆積させたものが、発光ダイオードモジュール２０（および発光ダイオードモジュール４０）である。

発光ダイオードモジュール２０（および発光ダイオードモジュール４０）において、蛍光体Ｒと蛍光体Ｇとが分離されている。そして、発光波長が大きいほうの蛍光体である蛍光体Ｒが、発光波長が小さいほうの蛍光体である蛍光体ＧよりＬＥＤ素子１側に配置されている。

これにより、上述したとおり、ＬＥＤ素子１が発光した光の利用効率を向上させることが可能となる。

〔実施の形態３〕
図５は、実施の形態３に係る発光ダイオードモジュールの製造方法を示す断面図である。

発光ダイオードモジュール１０（図１参照）を製造する際には、高周波交流電源５により、導電基板２における、ＬＥＤ素子１の上面１ｓの中心１ｃを通り、上面１ｓに垂直な直線上である位置に電圧を印加して、ＬＥＤ素子１の周囲の電界を発生させた。この結果、発光ダイオードモジュール１０における蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇの分布は、中心１ｃを中心としたものとなっていた。つまり、ＬＥＤ素子１における蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇが堆積される位置の基準は、中心１ｃであった。

一方、図５に示す発光ダイオードモジュール５０を製造する際には、高周波交流電源５により、導電基板２における、ＬＥＤ素子１の上面１ｓの中心１ｃを通り、上面１ｓに垂直な直線上でない位置に電圧を印加することによって、電界を発生させる。

具体的に図５に示す例では、導電基板２における、上記直線から左側にずれた位置に電圧を印加している。これにより、ＬＥＤ素子１における蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇが堆積される位置の基準が、中心１ｃに対して左側にずれ、発光ダイオードモジュール１０における蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇの分布は、中心１ｃに対して左側にずれた位置を中心としたものとなっている。

上記の構成によれば、電圧を印加する位置に応じて、電界を発生させる位置を制御することが可能となり、これにより、ＬＥＤ素子１における蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇが堆積される位置の基準を、中心１ｃからずらすことが可能となる。該基準をずらすと、該基準をずらさない場合に対して、蛍光体Ｒおよび蛍光体Ｇの分布が変わるため、発光ダイオードモジュール５０は、発光ダイオードモジュール１０に対して、発光の色が変わることになる。

これにより、ＬＥＤ素子１を封止する前の工程において発生する、および／または、ＬＥＤ素子１の固体毎における発光波長のばらつきに起因して発生する、色誤差の調整を図ることが可能となる。色誤差とは、発光ダイオードモジュールが発光した光の色の、所望の色に対する誤差のことである。

なお、上記直線上でない位置に電圧を印加することによって、電界を発生させることは、蛍光体Ｒおよび蛍光体ＧがＬＥＤ素子１に堆積された構造が定常状態となるまで行ってもよいし、該構造が定常状態となる前に止めてもよい。

また、本実施の形態では、発光ダイオードモジュール５０を参照して、発光ダイオードモジュール１０において、上記直線上でない位置に電圧を印加することによって、電界を発生させる例について説明した。但し、発光ダイオードモジュール２０（図２参照）において、上記直線上でない位置に電圧を印加することによって、電界を発生させてもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、発光ダイオードモジュールに利用することができる。

１ ＬＥＤ素子
３ 樹脂
１０、２０、４０、５０ 発光ダイオードモジュール
Ｇ 蛍光体（第２蛍光体）
Ｒ 蛍光体（第１蛍光体）

Claims (8)

1. ＬＥＤ素子と、
   蛍光体を含み、上記ＬＥＤ素子を封止する樹脂とを備えた発光ダイオードモジュールであって、
   上記ＬＥＤ素子の周囲の電界を用いた誘電泳動により上記蛍光体を沈降させ、上記蛍光体を上記ＬＥＤ素子に堆積させたことを特徴とする発光ダイオードモジュール。
2. 上記蛍光体は、発光波長が互いに異なる第１蛍光体および第２蛍光体を備えており、
   上記第１蛍光体の発光波長は、上記第２蛍光体の発光波長より大きく、
   上記誘電泳動により上記第１蛍光体および上記第２蛍光体を沈降させ、上記第１蛍光体を上記ＬＥＤ素子に堆積させ、上記第２蛍光体を上記第１蛍光体に堆積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モジュール。
3. 上記誘電泳動は、正の誘電泳動であり、
   上記蛍光体の誘電率は、上記樹脂の誘電率より大きいことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードモジュール。
4. 上記誘電泳動は、負の誘電泳動であり、
   上記蛍光体の誘電率は、上記樹脂の誘電率より小さいことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードモジュール。
5. 上記誘電泳動は、正の誘電泳動であり、
   上記第２蛍光体の誘電率は、上記樹脂の誘電率より大きく、
   上記第１蛍光体の誘電率は、上記第２蛍光体の誘電率より大きいことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードモジュール。
6. 上記誘電泳動は、負の誘電泳動であり、
   上記第２蛍光体の誘電率は、上記樹脂の誘電率より小さく、
   上記第１蛍光体の誘電率は、上記第２蛍光体の誘電率より小さいことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードモジュール。
7. ＬＥＤ素子と、
   蛍光体を含み、上記ＬＥＤ素子を封止する樹脂とを備えた発光ダイオードモジュールの製造方法であって、
   上記ＬＥＤ素子の周囲に電界を発生させ、該電界を用いた誘電泳動により上記蛍光体を沈降させ、上記蛍光体を上記ＬＥＤ素子に堆積させることを特徴とする発光ダイオードモジュールの製造方法。
8. 上記ＬＥＤ素子の上面の中心を通り、該上面に垂直な直線上でない位置に電圧を印加することによって、上記電界を発生させることを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオードモジュールの製造方法。

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