JP2822819B2 - 多色発光素子 - Google Patents

多色発光素子

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発光色の異なる複数の
発光ダイオード(以下、LEDという)チップを備え、
これらLEDチップからの発光を混色することにより多
色の発光色を呈する多色発光素子に係り、特に赤色、緑
色及び青色からなる三原色内のフルカラーを呈する多色
発光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、多色発光素子、とりわけ、1つの
発光素子のステムに、赤色、緑色及び青色からなる3つ
のLEDを配置した発光素子いわゆる「フルカラーLE
D」が注目されている。
【0003】一般に、このフルカラーLEDは、図5及
び図6に示されるように、4本の足ピン2、4、6、8
を備えたステム10上の中央部に、赤色LEDチップ1
2、緑色LEDチップ14及び一対の青色LEDチップ
16を配置している。p−n接合タイプの赤色LEDチ
ップ12及び緑色LEDチップ14は、Agペーストを
介してn層をステム10側に電気的に接続し、又、III
−V族の青色LEDチップは、絶縁サファイア基板(図
6中、18)をステム10に接着しており、図5に示さ
れるように、青色LEDチップ16のn層電極は、ステ
ム10に電気的に接続された電極端子としての足ピン4
又はステム10と結線されており、これにより、各LE
Dチップ12、14、16の負電極がステム10と足ピ
ン4とで一体的に形成されている。一方、各LEDチッ
プ12、14、16のp層電極と、ステム10と絶縁さ
れた電極端子としての足ピン2、6、8とは好適な結線
手段、例えば、ボールボンダー等で結線されて、夫々、
正電極が形成されている。そして、図6に示されるよう
に、このような結線の上には、モールド20が、光拡散
剤を高濃度分散させたエポキシ樹脂等によってレンズ状
に形成されている。
【0004】このように構成されたフルカラーLEDに
おいて、共通な負電極である足ピン4と、正電極である
足ピン2、6、8との間に、夫々、電圧を印加すること
により、フルカラー表示がなされる。
【0005】しかしながら、このようなフルカラーLE
Dでは、多量の光分散剤をモールド20に混入させない
と、図5及び図6に示されるように、モールド20のレ
ンズのため、各LEDチップ12、14、16が分離し
て見えるという不都合があった。しかも、モールド20
中の多量の光分散剤によって、発光効率が低下するとい
う不都合が併せて生起していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、従来、発光効率の低下原因であったモールド中の光
分散剤の使用をできる限り少なくして、発光効率を上げ
ると共に、良好な混色を実現できる多色発光素子を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の本発明は、発光色
の異なる複数個のLEDチップを備えてなる多色発光素
子において、LEDチップからの光を混色する集光手段
の光軸上から見て視野外になる位置に、LEDチップ
が、夫々、ステムの端部に配置されてなることを特徴と
している。
【0008】この場合、好適には、LEDチップが、夫
々、赤色、緑色及び青色を発光するものからなり、集光
手段でなされた混色が、赤色、緑色及び青色からなる三
原色内のフルカラーを呈する。
【0009】又、第2の本発明は、少なくとも青色発光
を含む発光色の異なる複数個のLEDチップを備えてな
る多色発光素子において、LEDチップからの光を混色
する集光手段の光軸上から見て視野内に入る位置である
ステムの中央部には、青色発光のLEDチップが配置さ
れ、一方、LEDチップからの光を混色する集光手段の
光軸上から見て視野外になる位置であるステムの端部に
は、青色発光以外のLEDチップが配置されてなること
を特徴としている。
【0010】この場合、好適には、青色発光以外のLE
Dチップが、夫々、赤色及び緑色を発光するものからな
り、集光手段でなされた混色が、赤色、緑色及び青色か
らなる三原色内のフルカラーを呈する。
【0011】
【作用】従来、各LEDチップ12、14、16がステ
ム10上で近接して配置され、また、集光手段であるモ
ールド20により形成されたレンズによって、このレン
ズの光軸(図6中鎖線a)上から見た場合、全てのLE
Dチップ12、14、16が視野内(図5中破線b)に
あるので、青色LEDチップ16から出た光が赤色LE
Dチップ12と緑色LEDチップ14に吸収され、ま
た、緑色LEDチップ14から出た光が赤色LEDチッ
プ12に吸収され、このため、発光効率が極めて低下
し、しかも、レンズの光軸上(図6中鎖線a)上から見
た場合、各LEDチップ12、14、16が分離されて
見えるので、これを防止するため、モールド20中に光
拡散剤を多量に入れるので、外部に出る光強度が低下
し、これにより、発光効率が一層低下するという悪循環
が生起していた。
【0012】第1の本発明によれば、各LEDチップ
を、集光手段の光軸上から見て視野外に配置するので、
各LEDチップが分離されて見えることもなく、各LE
Dチップ間で混色が行われ、光拡散剤を少なくすること
ができ、これによる発光効率の低下も抑えることができ
る。
【0013】第2の本発明によれば、青色LEDチップ
以外の各LEDチップを、集光手段の光軸上から見て視
野外に配置するので、青色LEDチップ以外の各LED
チップが分離されて見えることもなく、青色LEDチッ
プ中で混色が行われ、光拡散剤を少なくすることがで
き、これによる発光効率の低下も抑えることができる。
また、現時点では、青色LEDチップの発光効率が、赤
色及び緑色のLEDチップのものに比べて低いので、青
色LEDチップの発光効率の向上が図ることができる。
【0014】
【実施例】以下、図1乃至図4を参照しながら、本発明
の実施例について説明する。尚、図面中において、従来
例と同一部品には同一番号を付与する。
【0015】(実施例1)図1及び図2には、1つの発
光素子のステムに、赤色、緑色及び青色からなる3つの
LEDを配置した発光素子いわゆる「フルカラーLE
D」に第1の本発明に適用した実施例が示されている。
本実施例のフルカラーLEDは、4本の足ピン2、4、
6、8を備えたステム10上の周縁部には、赤色LED
チップ12、緑色LEDチップ14及び一対の青色LE
Dチップ16が夫々、中央部を挟むと共に周方向にも離
間して配置されている。
【0016】図5及び図6に示された従来例と同様に、
p−n接合タイプの赤色LEDチップ12及び緑色LE
Dチップ14は、Agペーストを介してn層をステム1
0側に電気的に接続し、又、III −V族の青色LEDチ
ップは、絶縁サファイア基板(図2中、18)をステム
10に接着しており、図2に示されるように、青色LE
Dチップ16のn層電極と、ステム10に電気的に接続
された電極端子としての足ピン4とは結線され、負電極
が一体的に形成されている。一方、各LEDチップ1
2、14、16のp層電極(Au電極)と、ステム10
と絶縁された電極端子としての足ピン2、6、8とは好
適な結線手段、例えば、ボールボンダー等で結線され、
正電極が夫々形成されている。
【0017】次に、図2に示されるように、このような
結線の上には、モールド20が、光拡散剤を低濃度で分
散させたエポキシ樹脂等の光分散部位202と、透明の
エポキシ樹脂等からなる透明部位204とからなってお
り、これら光分散部位202及び透明部位204は一体
的に集光手段として形成されており、即ち、モールド2
0は、各LEDチップ12、14、16からの光を混色
するためのレンズとして機能している。
【0018】このような構成において、特に注目すべき
ことには、各LEDチップ12、14、16が、図1中
破線bで示される範囲外であることである。図1中破線
bで示される範囲は、モールド20により形成されたレ
ンズの光軸(図2中鎖線a)上から見た場合に視野内に
入るものであるから、図1から明らかなように、各LE
Dチップ12、14、16は、光軸(図2中鎖線a)上
から見た場合に視野外に配置されている。これにより、
各LEDチップ12、14、16から出た光の混色は、
各LEDチップ12、14、16間で行われ、青色LE
Dチップ16から出た光が赤色LEDチップ12及び緑
色LEDチップ14に吸収される割合を減少さすことが
でき、同様に、緑色LEDチップ14から出た光が赤色
LEDチップ12に吸収される割合も減少さすことがで
きる。
【0019】このように構成されたフルカラーLEDに
おいて、共通な負電極である足ピン4と、正電極である
足ピン2、6、8との間に、夫々、電圧を印加すること
により、フルカラー表示がなされるが、正電極端子であ
る足ピン2、6、8に、6mA、10mA及び40mA
を夫々印加した場合の白色発光輝度は約2mCdであっ
た。比較のため、同じLEDチップ12、14、16を
使用して、図5及び図6で示されるように、これらLE
Dチップ12、14、16を近接して配置した場合の白
色発光輝度が、上述と同様な印加電流で約0.5mCd
であった。従って、本実施例の白色発光輝度はおよそ4
倍向上した。
【0020】また、このように構成されたフルカラーL
EDでは、従来のモールドに使用された光拡散剤の量に
比べて、本実施例では、モールド20の光分散部位20
2にしか光拡散剤を混入しないので、大巾(約8分の
1)に光拡散剤の量を減らすことができ、外部に放出さ
れる光量を多くすることができる。
【0021】(実施例2)次に、図3及び図4を参照し
ながら、フルカラーLEDに第2の本発明を適用した実
施例について説明する。
【0022】図3及び図4から明らかなように、実施例
1と異なり、青色LEDチップ16は、光軸(図4中鎖
線a)上から見て視野内となる範囲内(図3中破線b
内)に一対の青色LEDチップ16、16が配置されて
いる。また、図4から明らかなように、モールド20
は、光拡散剤を低濃度で分散させたエポキシ樹脂等の光
分散部位202と、透明のエポキシ樹脂等からなる透明
部位204と、この透明部位204上に凸レンズ状に形
成されたレンズ部位206とからなっている。
【0023】このように構成されたフルカラーLEDで
は、各LEDチップ12、14、16から出た光の混色
は、青色LEDチップ16上で行われ、青色LEDチッ
プ16から出た光が赤色LEDチップ12及び緑色LE
Dチップ14に吸収される割合を減少さすことができ、
同様に、緑色LEDチップ14から出た光が赤色LED
チップ12に吸収される割合も減少さすことができる。
【0024】また、赤色LEDチップ12及び緑色LE
Dチップ14がステム10の周縁部に配置されるので、
光軸(図4中鎖線a)上から見て、赤色LEDチップ1
2及び緑色LEDチップ14が直接見えないので、モー
ルド20での光拡散剤の量を少なくすることができ、発
光効率を向上さすことができ、しかも、現在、青色LE
Dチップ16の発光効率が他の赤色及び緑色LEDチッ
プ12、14のものに比べて落ちているのに対し、本実
施例では、青色LEDチップ16からの光は直接外部に
出ることができ、特に、現在、青色LEDチップ16の
明るさに依存している白色発光の発光効率を上げること
ができる。
【0025】実施例1と同様に、共通な負電極である足
ピン4と、正電極である足ピン2、6、8との間に、夫
々、電圧を印加することにより、フルカラー表示がなさ
れるが、正電極端子である足ピン2、6、8に、12m
A、20mA及び40mAを夫々印加した場合の白色発
光輝度は約6mCdと、実施例1の従来例に比べて12
倍も向上した。
【0026】尚、上述の実施例では、本発明をフルカラ
ーLEDに適用する場合についてのみ説明したが、本発
明のいずれも、2色以上、即ち、2個以上のLEDチッ
プを混色する多色発光素子に適用できることは言うまで
もない。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
LEDチップの配置を変えるだけで、従来、発光効率の
低下原因であったモールド中の光分散剤の使用をできる
限り少なくして、発光効率を上げると共に、良好な混色
を実現できる多色発光素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係りステム上のLEDチッ
プの配置を示す平面図である。
【図2】図1の符号Xでの位置での一部断面にして示す
断面図である。
【図3】図1と同様にして他の実施例を示す平面図であ
る。
【図4】図2と同様にして図1の実施例を示す断面図で
ある。
【図5】従来例に係りステム上のLEDチップの配置を
示す平面図である。
【図6】図5の符号Xでの位置での一部断面にして示す
断面図である。
【符号の説明】
2、4、6、8 足ピン 10 ステム 12 赤色LEDチップ 14 緑色LEDチップ 16 青色LEDチップ 20 モールド(集光手段)
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−137570(JP,A) 特開 平4−137569(JP,A) 実開 平2−118959(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 33/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光色の異なる複数個のLED(発光ダ
    イオード)チップを備えてなる多色発光素子において、
    前記LEDチップからの光を混色する集光手段の光軸上
    から見て視野外になる位置に、前記LEDチップが、夫
    々、ステムの端部に配置されてなることを特徴とする多
    色発光素子。
  2. 【請求項2】 前記LEDチップが、夫々、赤色、緑色
    及び青色を発光するものからなり、前記集光手段でなさ
    れた混色が、赤色、緑色及び青色からなる三原色内のフ
    ルカラーを呈することを特徴とする請求項1に記載の多
    色発光素子。
  3. 【請求項3】 少なくとも青色発光を含む発光色の異な
    る複数個のLEDチップを備えてなる多色発光素子にお
    いて、前記LEDチップからの光を混色する集光手段の
    光軸上から見て視野内に入る位置であるステムの中央部
    には、前記青色発光のLEDチップが配置され、一方、
    前記LEDチップからの光を混色する集光手段の光軸上
    から見て視野外になる位置であるステムの端部には、前
    記青色発光以外のLEDチップが配置されてなることを
    特徴とする多色発光素子。
  4. 【請求項4】 前記青色発光以外のLEDチップが、夫
    々、赤色及び緑色を発光するものからなり、前記集光手
    段でなされた混色が、赤色、緑色及び青色からなる三原
    色内のフルカラーを呈することを特徴とする請求項3に
    記載の多色発光素子。
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