JP4491213B2

JP4491213B2 - 発光ダイオード及びその製造方法

Info

Publication number: JP4491213B2
Application number: JP2003336830A
Authority: JP
Inventors: 陽弘加藤; 昭雄向井
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2023-09-29
Also published as: JP2005108922A

Description

この発明は、ＬＥＤチップから発光される紫外線等の光を、所定波長の可視光等の光に波長変換して放射する蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）及びその製造方法に係り、特に、蛍光物質の量を増大させることができると共に製造容易な発光ダイオード及びその製造方法に関する。

図１２は、蛍光物質としての蛍光体を有する従来のＬＥＤの一例を示すものであり、該ＬＥＤ90は、ＬＥＤチップ搭載用の第１のリードフレーム91の先端部91ａ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92を形成し、該リフレクタ92の底面にＬＥＤチップ93をＡｇペースト等を介してダイボンドすることにより、上記第１のリードフレーム91と、ＬＥＤチップ93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94の先端部94ａと、上記ＬＥＤチップ93上面の他方の電極（図示せず）とをボンディングワイヤ95を介して電気的に接続して成る。

上記ＬＥＤチップ93の上面及び側面は、リフレクタ92内に充填された透光性エポキシ樹脂等のコーティング材96によって被覆・封止されており、また、上記コーティング材96中には、ＬＥＤチップ93から発光された紫外線等の光を所定波長の可視光等の光に波長変換して放射する蛍光体97が分散状態で多数混入されている。
さらに、コーティング材96で被覆された上記ＬＥＤチップ93、第１のリードフレーム91の先端部91ａ及び端子部91ｂの上端、第２のリードフレーム94の先端部94ａ及び端子部94ｂの上端は、エポキシ樹脂等より成り、先端に凸レンズ部98を有する透光性の外囲器99によって被覆・封止されている。
また、上記第１のリードフレーム91の端子部91ｂ及び第２のリードフレーム94の端子部94ｂの下端は、外囲器99の下端部を貫通して外部へと導出されている。

而して、上記第１のリードフレーム91及び第２のリードフレーム94を介してＬＥＤチップ93に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ93が発光して紫外線等の光が放射され、この光が上記コーティング材96中の蛍光体97に照射されることにより、所定波長の可視光等の光に波長変換され、波長変換された光が外囲器99の凸レンズ部98で集光されて外部へ放射されるようになっている。

ところで、上記蛍光体97から放射される光の輝度は、蛍光体97の量に略比例することから、ＬＥＤ90の輝度を向上させるためには、蛍光体97の量をできるだけ多くするのが望ましい。
しかしながら、上記従来のＬＥＤ90にあっては、リフレクタ92内に充填したコーティング材96中に蛍光体97を混入していたことから、蛍光体97の量には限界があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
蛍光物質の量を増大させることができると共に製造容易な発光ダイオード及びその製造方法の実現にある。

上記の目的を達成するため、本発明に係る発光ダイオードは、蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質を励起させる波長の光を放射するＬＥＤチップと、不織布を構成する繊維に蛍光物質を担持させた蛍光シートとを備え、上記蛍光シートの外面に、多数の繊維の集合体より成る紐を略格子状に織り込むと共に、上記紐に蛍光物質を担持させて形成した織布を接合したことを特徴とする。

また、本発明に係る発光ダイオードの製造方法は、蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質を励起させる波長の光を放射するＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを封止する透光性の外囲器とを備え、上記外囲器の外表面に、不織布を構成する繊維に蛍光物質を担持させた蛍光シートを被覆して成る発光ダイオードの製造方法であって、高融点材料より成る繊維を低融点材料より成る繊維で被覆して形成した複合繊維より成るシート状の集積体を形成する工程と、上記複合繊維より成るシート状の集積体を、外囲器の外表面に被覆する工程と、上記複合繊維を構成する低融点材料より成る繊維の融点より高く、且つ、高融点材料より成る繊維の融点より低い温度で、上記複合繊維の集積体を加熱して低融点材料より成る繊維のみを溶融させ、高融点材料より成る繊維の交差部分を、溶融した低融点材料より成る繊維を介して接着することにより、上記不織布を形成すると共に、粒子状の蛍光物質を、溶融した低融点材料より成る繊維を介して、不織布を構成する繊維の表面に接着して上記蛍光シートを形成し、更に、蛍光シートを、溶融した低融点材料より成る繊維を介して、外囲器の外表面に接着する工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明の発光ダイオードにあっては、単位体積当たりの繊維の表面積が極めて大きい不織布を構成する繊維に蛍光物質を担持せしめて成る蛍光シートを備えたことから、従来の発光ダイオード90の如く、リフレクタ92内に充填したコーティング材96中に蛍光物質（蛍光体97）を混入した場合に比べ、蛍光物質の量を飛躍的に増大させることができる。

また、多数の繊維の集合体より成る紐を略格子状に織り込むと共に、上記紐に蛍光物質を担持させて形成した織布を、上記蛍光シートの外面に接合したので、不織布を構成する繊維に蛍光物質を担持せしめて成る上記蛍光シートの強度を向上させることができる。

本発明の発光ダイオードの製造方法にあっては、高融点材料より成る繊維を低融点材料より成る繊維で被覆した複合繊維を用い、低融点材料より成る繊維のみを溶融させて接着剤として機能させることにより、不織布の形成、不織布を構成する繊維に蛍光物質を担持させた蛍光シートの形成、蛍光シートと外囲器の外表面との接着を略同時に行うことができるので、極めて製造容易である。

以下、図面に基づき、本発明に係る発光ダイオードの実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る第１の発光ダイオード10を示すものであり、該第１の発光ダイオード10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12の先端部12ａ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14を形成し、該リフレクタ14の底面にＬＥＤチップ16をＡｇペースト等を介してダイボンドすることにより、上記第１のリードフレーム12と、ＬＥＤチップ16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18の先端部18ａと、上記ＬＥＤチップ16上面の他方の電極（図示せず）とをボンディングワイヤ20を介して電気的に接続して成る。
上記ＬＥＤチップ16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可視光等の光を発光するものである。
尚、上記第１のリードフレーム12、第２のリードフレーム18は、銅、銅亜鉛合金、鉄ニッケル合金等により構成される。

また、上記ＬＥＤチップ16、第１のリードフレーム12の先端部12ａ及び端子部12ｂの上端、第２のリードフレーム18の先端部18ａ及び端子部18ｂの上端は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂等より成り、先端に凸レンズ部22を有すると共に、蛍光体（後述）を励起させる波長の紫外線や可視光等の光を透過させる透光性の外囲器24によって被覆・封止されている。
さらに、第１のリードフレーム12の端子部12ｂ及び第２のリードフレーム18の端子部18ｂの下端は、上記外囲器24の下端部を貫通して外囲器24外部へと導出されている。

また、上記外囲器24の外表面には、図２乃至図５に示すように、不織布26を構成する繊維28の表面に、蛍光物質としての蛍光体30を被着・担持させた蛍光シート32が被覆されている。
尚、蛍光体30は、図５に示したように、繊維28の表面に緻密な層状態で被着・担持される場合の他、繊維28表面の蛍光体30の粒子間に微小な隙間が存在する状態で粗く被着・担持される場合もある（図示省略）。

不織布26は、多数の繊維28が立体的に絡み合って形成されるものであり、繊維28間に多数の空隙34（図４参照）が形成されており、また、多数の繊維28が立体的に絡み合っているため、単位体積当たりの繊維28の表面積が極めて大きいものである。
尚、不織布26を構成する繊維28の繊維密度や、不織布の厚さ、目付等を適宜調整することにより、不織布26を構成する繊維28の総表面積を任意に増減可能である。

上記繊維28は、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレン等の樹脂繊維、
レーヨン等のセルロース系の化学繊維、ガラス繊維、金属繊維等の短繊維から成り、その直径は５〜２０μｍ、長さは０．５〜２０mm程度である。
尚、長さが５０〜１００mm程度の長繊維から成る繊維28を用いることも勿論可能である。

上記蛍光体30は、紫外線等の光の照射を受けると、この光を所定波長の可視光等の光に波長変換するものであり、例えば以下の組成のものを用いることができる。
紫外線等の光を赤色可視光に変換する赤色発光用の蛍光体30として、Ｍ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ（Ｍは、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙの何れか１種）、0.5ＭｇＦ_２・3.5ＭｇＯ・ＧｅＯ_２：Ｍｎ、2ＭｇＯ・2ＬｉＯ_２・Ｓｂ_２Ｏ_３：Ｍｎ、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ₄：Ｅｕ、ＹＶＯ₄：Ｅｕ、（ＳｒＭｇ）₃（ＰＯ₄）：Ｓｎ、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ、ＣａＳｉＯ_３：Ｐｂ，Ｍｎ等がある。
また、紫外線等の光を緑色可視光に変換する緑色発光用の蛍光体30として、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｚｎ_２ＳｉＯ₄：Ｍｎ、（Ｃｅ，Ｔｂ，Ｍｎ）ＭｇＡｌ_１１Ｏ_１９、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ、（Ｃｅ，Ｔｂ）ＭｇＡｌ_１１Ｏ_１９、Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ，Ｔｂ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ，Ｄｙ、Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｅｕ，Ｄｙ、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｔｂ、Ｙ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｔｂ、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、Ｙ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ等がある。
更に、紫外線等の光を青色可視光に変換する青色発光用の蛍光体30として、(ＳｒＣａＢａ)_５(ＰＯ_４)_３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ、（ＳｒＭｇ）_２Ｐ_２Ｏ₇：Ｅｕ、Ｓｒ_２Ｐ_２Ｏ₇：Ｅｕ、Ｓｒ_２Ｐ_２Ｏ_７：Ｓｎ、Ｓｒ_５（ＰＯ₄）_３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ、ＣａＷＯ₄、ＣａＷＯ₄：Ｐｂ青色蛍光体、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ、(Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ)_１０(ＰＯ_４)_６Ｃｌ_２：Ｅｕ等がある。
上記赤色発光用の蛍光体30、緑色発光用の蛍光体30、青色発光用の蛍光体30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。
尚、蛍光体30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。

以下において、外囲器24の外表面に上記蛍光シート32を被覆して、上記第１の発光ダイオード10を製造する方法について説明する。
先ず、ポリプロピレン等の高融点材料より成る繊維28を、ポリエチレン等の低融点材料より成る繊維36で被覆した所定長さの複合繊維38（図６参照）を多数準備し、カード法やエアレイ法等を用いて、これら多数の複合繊維38より成るシート状の集積体（ウェブ）を形成する。

次に、上記シート状の集積体を、外囲器24の外表面に被覆し、この状態で、上記複合繊維38を構成する低融点材料より成る繊維36の融点より高く、且つ、高融点材料より成る繊維28の融点より低い温度で、複合繊維38より成る上記シート状の集積体を加熱して低融点材料より成る繊維36のみを溶融させると共に、粒子状の蛍光体30を上記集積体に吹き付ける。

この結果、高融点材料より成る繊維28の交差部分が、溶融した低融点材料より成る繊維36を介して接着することにより、不織布26が形成されると共に、粒子状の蛍光体30が、溶融した低融点材料より成る繊維36を介して、不織布26を構成する繊維28の表面に接着・担持されて上記蛍光シート32が形成され、更に、蛍光シート32が、溶融した低融点材料より成る繊維36を介して、外囲器24の外表面に接着して上記第１の発光ダイオード10が完成する。

上記製造方法にあっては、高融点材料より成る繊維28を低融点材料より成る繊維36で被覆した複合繊維38を用い、低融点材料より成る繊維36のみを溶融させて接着剤として機能させることにより、不織布26の形成、不織布26を構成する繊維28の表面へ蛍光体30を担持させた蛍光シート32の形成、蛍光シート32と外囲器24の外表面との接着を略同時に行うことができるので、極めて製造容易である。

尚、上記製造方法以外にも、例えば、蛍光体の分散液中に不織布26を浸漬した後乾燥させることにより、不織布26を構成する繊維28の表面に蛍光体30を被着・担持させて蛍光シート32を形成した後、該蛍光シート32を、接着剤を介して、外囲器24の外表面に被覆しても良い。

上記第１の発光ダイオード10にあっては、第１のリードフレーム12及び第２のリードフレーム18を介してＬＥＤチップ16に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ16が発光して、上記蛍光体30を励起させる紫外線や可視光等の光が放射され、この光が、外囲器24外表面の蛍光シート32の不織布26を構成する繊維28表面の蛍光体30に照射され、所定波長の可視光等の光に波長変換されて放射されるのである。

而して、上記第１の発光ダイオード10にあっては、外囲器24の外表面に、単位体積当たりの繊維28の表面積が極めて大きい不織布26を構成する繊維28の表面に蛍光体30を担持せしめて成る蛍光シート32を被覆したことから、従来の発光ダイオード90の如く、リフレクタ92内に充填したコーティング材96中に蛍光体97を混入した場合に比べ、蛍光体30の量を飛躍的に増大させることができる。

尚、不織布26を構成する繊維28の表面に蛍光体30を担持せしめて成る上記蛍光シート32の強度を向上させるため、図７に示すように、表面に蛍光体30を担持させたシート状の織布40を、蛍光シート32の外面に接合した上で、斯かる織布40の接合された蛍光シート32を、外囲器24の外表面に被覆するようにしても良い。
この織布40は、樹脂繊維、ガラス繊維、金属繊維等の多数の繊維（図示せず）を縒る等して形成した繊維の集合体より成る紐42を、略格子状に織り込むと共に、該織布40を構成する紐42の表面に蛍光体30を担持させることにより形成されている（図８）。この織布40は、紐42間に多数の空隙44が形成されている。
図７においては、蛍光シート32の底面に上記織布40を接合した場合が示されているが、蛍光シート32の上面に上記織布40を接合したり、或いは、蛍光シート32の外面を上記織布40で被覆した状態で接合しても良い。

上記織布40と蛍光シート32の外面との接合は、例えば、接着剤（図示せず）を介して行うことができる。
また、上記した複合繊維38を用いて第１の発光ダイオード10を製造する場合においては、溶融した低融点材料より成る繊維36を介して、高融点材料より成る繊維28の交差部分を接着することにより不織布26を形成すると共に、粒子状の蛍光体30を溶融した低融点材料より成る繊維36を介して、不織布26を構成する繊維28の表面に接着・担持させ、更に、蛍光シート32の底面を、溶融した低融点材料より成る繊維36を介して、外囲器24の外表面に接着すると共に、上記織布40を、溶融した低融点材料より成る繊維36を介して、蛍光シート32の上面に接合すれば良い。

図９は、本発明に係る第２の発光ダイオード50を示すものであり、該第２の発光ダイオード50は、樹脂やセラミック等の絶縁材料より成る基板52上に、複数のＬＥＤチップ54を接続・固定して成る。また、上記基板52の底面には、一対の外部電極56ａ，56ｂが接続されており、これら外部電極56ａ，56ｂの一端は、上記基板52を貫通して基板52表面に露出している。
各ＬＥＤチップ54上面の一方の電極（図示せず）は、ボンディングワイヤ58及び基板52表面に形成された配線パターン（図示せず）を介して、一方の外部電極56ａに接続されると共に、各ＬＥＤチップ54上面の他方の電極（図示せず）は、ボンディングワイヤ58及び基板52表面に形成された配線パターン（図示せず）を介して、他方の外部電極56ｂに接続されている。
また、ＬＥＤチップ54の配置された基板52表面は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂等より成り、蛍光体30を励起させる波長の紫外線や可視光等の光を透過させる略直方体形状の透光性の外囲器60によって被覆・封止されている。
さらに、上記外囲器60の外表面には、不織布26を構成する繊維28の表面に、蛍光体30を被着・担持させた上記蛍光シート32が被覆されている。

上記第２の光触媒付発光ダイオード50にあっては、一対の外部電極56ａ，56ｂを介してＬＥＤチップ54に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ54が発光して、上記蛍光体30を励起させる紫外線や可視光等の光が放射され、この光が、外囲器60外表面の蛍光シート32の不織布26を構成する繊維28表面の蛍光体30に照射され、所定波長の可視光等の光に波長変換されて放射されるのである。

この第２の発光ダイオード50も、外囲器60の外表面に、単位体積当たりの繊維28の表面積が極めて大きい不織布26を構成する繊維28の表面に蛍光体30を担持せしめて成る蛍光シート32を被覆したことから、蛍光体30の量を飛躍的に増大させることができる。

尚、この第２の発光ダイオード50にあっても、第１の発光ダイオード10の場合と同様に、表面に蛍光体30を担持させたシート状の織布40を蛍光シート32の外面に接合した上で、斯かる織布40の接合された蛍光シート32を、外囲器60の外表面に被覆するようにしても良い。

図１０は、本発明に係る第３の発光ダイオード70を示すものであり、該第３の発光ダイオード70は、先端に略半球面を有すると共に、下端に開口部を有する略ドーム状の透光性を備えたガラス管の開口部を気密に封止して形成し外囲器72内に、ＬＥＤチップ16、第１のリードフレーム12の先端部12ａ及び端子部12ｂの上端、第２のリードフレーム18の先端部18ａ及び端子部18ｂの上端を封入して成る。
また、上記第１のリードフレーム12の端子部12ｂ及び第２のリードフレーム18の端子部18ｂの下端は、上記外囲器72の封止部72ａを貫通して外部へと導出されている。
さらに、上記外囲器72内には、不織布26を構成する繊維28の表面に、蛍光体30を被着・担持させた上記蛍光シート32が、上記ＬＥＤチップ16の上方に配置されるように封入されている。

上記第３の発光ダイオード70にあっては、第１のリードフレーム12及び第２のリードフレーム18を介してＬＥＤチップ16に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ16が発光して、上記蛍光体30を励起させる紫外線や可視光等の光が放射され、この光が、ＬＥＤチップ16上方に配置された蛍光シート32の不織布26を構成する繊維28表面の蛍光体30に照射され、所定波長の可視光等の光に波長変換されて放射されるのである。

而して、上記第３の発光ダイオード70にあっては、外囲器72内に、単位体積当たりの繊維28の表面積が極めて大きい不織布26を構成する繊維28の表面に蛍光体30を担持せしめて成る蛍光シート32を封入したことから、従来の発光ダイオード90の如く、リフレクタ92内に充填したコーティング材96中に蛍光体97を混入した場合に比べ、蛍光体30の量を飛躍的に増大させることができる。

上記第３の発光ダイオード70は、以下の方法により製造される。
先ず、第１のリードフレーム12の先端部12ａに形成したリフレクタ14の底面上に、ＬＥＤチップ16をＡｇペースト等を介してダイボンドした後、ボンディングワイヤ20を介して第２のリードフレーム18の先端部18ａとＬＥＤチップ16とを接続する。
次に、第１のリードフレーム12及び第２のリードフレーム18の端子部12ｂ，18ｂ中途部に溶融したガラスを付着させてガラスビーズ74を形成する（図１１参照）。この結果、第１のリードフレーム12の端子部12ｂと第２のリードフレーム18の端子部18ｂとが、ガラスビーズ74によって結束される。

次に、図１１に示すように、先端に略半球面を有すると共に、下端に開口部を有し、上記外囲器72の元となるガラス管76を用意し、該ガラス管76の先端内面に、蛍光シート32を透光性の接着剤（図示せず）を介して接着する。
次に、ガラス管76内に、上記ガラスビーズ74を形成した第１のリードフレーム12及び第２のリードフレーム18を開口部から挿入する。
次に、ガラス管76表面におけるガラスビーズ74に対応する部分をバーナ78で加熱溶融させ、ガラス管76とガラスビーズ74とを融着させる。この結果、ガラス管76の開口部が気密に封止され、上記外囲器72が形成される。
最後に、ガラス管76、第１のリードフレーム12及び第２のリードフレーム18の端子部12ｂ，18ｂの余計な部分を切除すれば、上記第３の発光ダイオード70が完成する。

上記においては、不織布26を構成する繊維28の「表面」に蛍光体30を担持せしめた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、透明樹脂等より成る透光性の繊維28に粒子状の蛍光体30を練り混むことにより、不織布26を構成する繊維28に蛍光体30を担持させても良い。
この場合、例えば、未硬化状態の透明樹脂中に、粒子状の蛍光体を所定量混合した後、透明樹脂を延伸、硬化させ、その後、所定の長さに切断することにより、蛍光体30が練り混まれた多数の繊維を形成し、斯かる蛍光体30が練り混まれた多数の繊維を用いて不織布26を形成すれば良い。

蛍光物質としては、上記した蛍光体30だけでなく、蛍光ガラスや蛍光樹脂等、紫外線等の光の照射を受けた場合に、この光を所定波長の可視光等の光に波長変換する全ての物質を含むものである。
蛍光ガラスは、ガラス材料に蛍光材料を添加して形成される透明体であり、また、蛍光樹脂は、エポキシ樹脂等の樹脂材料に蛍光材料を添加して形成される透明体である。これら蛍光ガラスや蛍光樹脂を粒子状と成し、不織布26を構成する繊維28の表面に被着・担持させることにより、上記蛍光シート32を形成することができる。

また、蛍光ガラスや蛍光樹脂等より成る蛍光繊維（図示せず）を用いて不織布26を形成することにより、蛍光シート32と成すこともできる。
以下において、ゾルゲル法によって、蛍光ガラスより成る蛍光繊維の形成方法を説明する。蛍光ガラスは、上記の通り、ガラス材料に蛍光材料を添加して形成される透明体である。ガラス材料としては、例えば、酸化物ガラス、珪酸系ガラス、フツ燐酸塩系ガラス等を用いることができる。また蛍光材料としては、例えば、希土類元素の２価及び３価のＥｕ、Ｔｂ、Ｓｍ等、或いは、Ｍｎ、Ｚｎ等を単体或いは複数組み合わせて用いることができる。蛍光材料を構成するこれら元素の原子は、通常陽イオン状態となっており、紫外光等の光の照射を受けて励起され、イオン固有の色の可視光を発光するものである。

ゾルゲル法は、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、Ｙ_２Ｏ_３等の金属アルコキシドを出発物質として、その加水分解、重合反応を利用してガラスを合成するものであり、溶液状態から出発するため、希土類イオン等の蛍光材料を均一に添加することができるものである。
先ず、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、Ｙ_２Ｏ_３等の金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレート等の金属有機化合物と、該金属有機化合物の加水分解のための水と、メタノール、DMF（ヂメチルフォルムアミド）等の溶媒と、アンモニア等、上記金属有機化合物の加水分解・重合反応の調整剤と、希土類元素の２価及び３価のＥｕ、Ｔｂ、Ｓｍ等の蛍光材料（発光中心）とを調合し、均質で透明な溶液状態の蛍光ガラス材料を作製する。

次に、上記溶液状態の蛍光ガラス材料を、例えば２００℃程度の比較的低温で加熱等することにより、溶媒を蒸発させると共に、上記金属有機化合物の加水分解・重合反応を一部進行させて、溶液状態の蛍光ガラス材料を粘性ゾル状と成す。
次に、粘性ゾル状の蛍光ガラス材料を延伸した後、８００℃〜１０００℃の温度で加熱・焼成して、蛍光ガラス材料の重合を完全に進行させることにより、ゲル状の細長い蛍光繊維を形成し、この蛍光繊維を、所定の長さに切断すれば、蛍光ガラスより成る多数の蛍光繊維を形成することができる。
斯かる蛍光ガラスより成る多数の蛍光繊維を用いて不織布26を形成すれば、蛍光シート32が完成する。

本発明に係る第１の発光ダイオードを模式的に示す概略断面図である。蛍光シートを模式的に示すに斜視図である。蛍光シートを模式的に示す部分拡大図である。蛍光シートを構成する繊維を模式的に示す拡大図である。蛍光シートを構成する繊維を模式的に示す断面図である。複合繊維を示す概略断面図である。表面に蛍光体を担持させた織布を、蛍光シートの外面に接合した状態を模式的に示す正面図である。表面に蛍光体を担持させた織布を模式的に示す平面図である。本発明に係る第２の発光ダイオードを模式的に示す概略断面図である。本発明に係る第３の発光ダイオードを模式的に示す概略断面図である。第３の発光ダイオードの製造方法を示す説明図である。従来の発光ダイオードを示す概略断面図である。

10 第１の発光ダイオード
16 ＬＥＤチップ
24 外囲器
26 不織布
28 繊維
30 蛍光体
32 蛍光シート
38 複合繊維
40 織布
50 第２の発光ダイオード
54 ＬＥＤチップ
60 外囲器
70 第３の発光ダイオード
72 外囲器

Claims

蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質を励起させる波長の光を放射するＬＥＤチップと、不織布を構成する繊維に蛍光物質を担持させた蛍光シートとを備え、上記蛍光シートの外面に、多数の繊維の集合体より成る紐を略格子状に織り込むと共に、上記紐に蛍光物質を担持させて形成した織布を接合したことを特徴とする発光ダイオード。
蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質を励起させる波長の光を放射するＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを封止する透光性の外囲器とを備え、上記外囲器の外表面に、不織布を構成する繊維に蛍光物質を担持させた蛍光シートを被覆して成る発光ダイオードの製造方法であって、
高融点材料より成る繊維を低融点材料より成る繊維で被覆して形成した複合繊維より成るシート状の集積体を形成する工程と、
上記複合繊維より成るシート状の集積体を、外囲器の外表面に被覆する工程と、
上記複合繊維を構成する低融点材料より成る繊維の融点より高く、且つ、高融点材料より成る繊維の融点より低い温度で、上記複合繊維の集積体を加熱して低融点材料より成る繊維のみを溶融させ、高融点材料より成る繊維の交差部分を、溶融した低融点材料より成る繊維を介して接着することにより、上記不織布を形成すると共に、粒子状の蛍光物質を、溶融した低融点材料より成る繊維を介して、不織布を構成する繊維の表面に接着して上記蛍光シートを形成し、更に、蛍光シートを、溶融した低融点材料より成る繊維を介して、外囲器の外表面に接着する工程と、
を備えたことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。