JP5580246B2 - 発光ダイオードを用いる発光装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、光源として蛍光材料を利用した発光ダイオードを含む発光装置の製造方法に関するものである。

一般的な電球パッケージは、ガラス・エンクロージャ内に白熱フィラメントを含む光源を利用している。しかし、これらのガラス・エンクロージャは脆く、それ自体、さほど強くない衝撃を受けるだけでも、簡単に壊れる可能性がある。更に、白熱フィラメント自体が脆く、使用中に漸次劣化する傾向があり、フィラメントによって生じる有効光出力は、時間の経過とともに低下する。フィラメントの脆さは年と共に増すので、最終的には、壊れて断線してしまうことになる。典型的な白熱電球は、平均寿命が５００乃至４０００時間であるが、これは、ある一群の電球の半分が、フィラメントの破損のためにその時間内に故障することを意味している。

図１を参照すると、ＭＲ−１６アウトライン・タイプの従来のハロゲン電球パッケージ１０が示されている。ハロゲン電球パッケージには、ハロゲン電球によって生じる光を略均一な方向に向ける働きをする、リフレクタ１４の中心に配置されたハロゲン電球１２が含まれている。パッケージには、更に、電力を受信するため、１対の出力端子１６及び１８が含まれる。パッケージの前方開放面は、ダスト・カバー（不図示）によって保護することが可能である。図１のパッケージの欠点は、光源としてハロゲン電球を利用している点である。前述のように、ガラス・エンクロージャ及び白熱フィラメントの脆さのために、ハロゲン電球の動作寿命が制限される。

上述の欠点に直面して、電球パッケージに可能性のある光源として発光ダイオードを利用することが検討されるようになった。発光ダイオード（ＬＥＤ）は、光スペクトルの特定領域にピーク波長を備える光を発生することが可能な周知の半導体素子である。従来、最も効率のよいＬＥＤは、光スペクトルの赤領域にピーク波長を有する光、即ち、赤色光を放出する。しかし、最近になって、光スペクトルの青領域にピーク波長を有する光、即ち、青色光を効率よく放出することが可能な、窒化ガリウム（ＧａＮ）をベースにしたタイプのＬＥＤが開発された。この新タイプのＬＥＤによって、従来のＬＥＤに比べて大幅に明るい出力光を得ることが可能になる。

更に、青色光は、ピーク波長が赤色光より短いので、ＧａＮベースのＬＥＤによって発生する青色光をより容易に変換して、ピーク波長がより長い光を生じさせることが可能である。当該技術において周知のように、第１のピーク波長を備えた光（「一次光」）は、蛍光として知られるプロセスを利用して、ピーク波長がより長い光（「二次光」）に変換することが可能である。蛍光プロセスには、蛍光体材料の原子を励起するホトルミネッセント蛍光体材料によって一次光を吸収することと、二次光を放出することが必要とされる。蛍光プロセスを利用するＬＥＤは、本明細書において、「蛍光体ＬＥＤ」と定義される。二次光のピーク波長は、蛍光体材料によって決まる。非変換一次光と二次光の合成光によって、蛍光体ＬＥＤの出力光が得られる。従って、出力光の特定のカラーは、一次光と二次光のスペクトル分布によって決まる。従って、電球パッケージは、ＧａＮベースＬＥＤに適した蛍光体材料を選択することによって、白色光を発生するように構成することが可能である。

Ｖｒｉｅｎｓ他に対する米国特許第５，８１３，７５３号には、エポキシ層に分散された蛍光体粒子を利用して、ＬＥＤによって放出される光のカラーを所望のカラーに変換する、光源としてＬＥＤを備えた発光装置の記載がある。蛍光体粒子は、出力光の所望のカラーによって決まる、単一タイプの蛍光体材料、又は、異なる蛍光体材料の混合物として解説されている。Ｖｒｉｅｎｓ他の特許に記載の蛍光体粒子を含むエポキシ層の利用に関する問題は、反復可能な均一なやり方で、蛍光体粒子を分配することの困難さである。こうした困難さのため、仕上がった一群の装置の性能にはばらつきがある、即ち、出力光のカラーが、仕上がった装置によって異なる可能性がある。

以上の問題に鑑みて、本発明の目的は、規定のカラーの出力光を発生することが可能な光源として、蛍光体ＬＥＤを備える比較的単純で製造が容易である高性能の発光装置の製造方法を提供することにある。

ＬＥＤパッケージ及びＬＥＤパッケージの製造方法には、アセンブリ前に、出力光のカラーに関してＬＥＤパッケージの適正な性能を保証するため、光学特性を個別に検査することが可能な、蛍光物質を含む、あらかじめ製造された蛍光部材が利用されている。ＬＥＤパッケージには、パッケージの光源として機能する１つ以上のＬＥＤダイが含まれている。あらかじめ製造された蛍光部材に含まれている蛍光物質、及び、ＬＥＤパッケージのＬＥＤダイは、ＬＥＤパッケージによって生じる出力光が、自然白色光を再現するように淘汰的に選択されている。

本発明の第１の実施形態の場合、ＬＥＤパッケージには、リードフレームに取り付けられた個別リフレクタ・カップに個別に装着された、４つの３ボルト窒化ガリウム・ベースＬＥＤダイが含まれている。この実施形態の場合、ＬＥＤパッケージは、工業規格ＭＲ−１６ハロゲン・アウトライン・パッケージと互換性があるように構成されている。しかし、ＬＥＤパッケージは、ＭＲＣ−１１、ＭＲＣ−１６、ＰＡＲ−３６、ＰＡＲ−３８、ＰＡＲ−５６、及び、ＰＡＲ−６４といった他の工業規格パッケージに似るように構成することも可能である。実際のところ、ＬＥＤパッケージは、完全に異なる電球アウトライン・パッケージをなすように構成することが可能である。

リードフレームには、ＬＥＤダイに電力を供給する出力端子も取り付けられている。ＬＥＤダイは、特定の構成をなすように端子に電気的に接続されている。典型的な構成の１つでは、ＬＥＤダイは、直列に接続されているので、パッケージの全順方向電圧は、１２ボルトになる。典型的な他の構成の場合、ＬＥＤダイは、６ボルト装置を形成するため、直列及び並列に接続される。ＬＥＤダイの正確な電気的構成、並びに、ＬＥＤダイの電圧は、本発明にとって重要ではない。更に、ＬＥＤパッケージに含まれるＬＥＤダイの数も、本発明にとって重要ではない。

ＬＥＤダイの上には、カプセル材料が堆積させられている。カプセル材料は、エポキシ又は他の適合する透明材料とすることが可能である。シリコン・ゲルは、高温にさらされるのに耐えることができ、劣化しないので、カプセル材料は、光学グレードのシリコン・ゲルが望ましい。更に、現在では、屈折率が１．５のシリコン・ゲルを利用可能であり、これによって、ＬＥＤダイによって発生する光が効率よく抽出されることになる。

ＬＥＤパッケージの蛍光部材が、カプセル材料の上に固定される。この実施形態の場合、蛍光部材は、予め製造された光学的に透明な略平面のディスクである。しかし、蛍光部材は、ＬＥＤパッケージの仕様に従って、正方形又は矩形のような別の形状をなすように構成することも可能である。前述のようにして予め製造された蛍光部材に含まれる蛍光材料は、白色光を生じるように選択することが可能である。一例として、蛍光材料には、ガドリニウムをドープし、セリウムで活性化された、イットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体粒子を含むことが可能である。

ＬＥＤパッケージには、更に、蛍光部材に取り付けられたレンズと、レンズの上方に配置されたリフレクタが含まれている。レンズとリフレクタによって、ＬＥＤパッケージによって発生する光エネルギーの大部分が、確実に、略共通方向に沿って出力されることになる。

本発明の第２の実施形態において、ＬＥＤパッケージのレンズは、凹レンズであり、蛍光部材は、凹レンズの内表面に形成される。蛍光部材自体、凹レンズの内表面の輪郭に形状適合する。この実施形態の場合、蛍光部材の光学特性は、レンズ及び取り付けられた蛍光部材を単一部品として検査して、検査することが可能である。

本発明によるＬＥＤパッケージの製造方法には、いくつかの透明な蛍光部材の形成が含まれている。第１の実施形態の場合、蛍光部材は、ディスクのように、略平面のプレートとすることが可能である。これらのプレートは、シリコン・ゴムのシートを所望の形状に切ることによって形成することが可能である。第２の実施形態の場合、蛍光部材は、凹面レンズの内表面に形状適合する非平面ディスクとすることが可能である。これらの非平面ディスクは、シリコン、ポリカーボネート、又は、アクリルのような光学的に透明な材料を、凹レンズの内表面上に成形できるようにすることによって、形成することが可能である。次に、光学特性について、蛍光部材の検査が行われる。一例として、蛍光部材は、標準的な単色光源を利用して、蛍光体を活性化し、次に、蛍光部材からの出力の特性を測定することによって検査可能である。次に、検査を受ける蛍光部材は、１組の光学特性に関して分類することが可能である。

蛍光部材の検査が済むと、リードフレームに１つ以上のＧａＮベースのＬＥＤダイが取り付けられる。次に、透明なカプセル材料が、取り付けられたＬＥＤダイの上に堆積させられる。カプセル材料は、熱安定性が高く、効率のよい光抽出にとって望ましい屈折率を備えた、光学グレードのシリコン・ゲルが望ましい。次に、事前定義された１組の光学特性を備えた蛍光部材が、カプセル材料上に配置される。次に、レンズが蛍光部材に取り付けられる。この工程は、第２の実施形態には適用することができない。次に、レンズの上方にリフレクタが取り付けられる。リフレクタの取り付けが済むと、リフレクタの縁にダスト・カバーを取り付けることによって、ＬＥＤパッケージが完成する。

本発明の利点は、アセンブリの前に、蛍光部材の検査を行うことによって、仕上がった装置が特定の光学特性を備えることを保証することが可能になるので、望ましくない装置、即ち、所望の仕様を満たさない装置の製造に関連したコストが低下する。

ＭＲ−１６アウトライン・タイプの従来のハロゲン電球に関する透視図である。 本発明の第１の実施形態によるＬＥＤパッケージの断面図である。 取り付けられたＬＥＤダイが動作電圧１２ボルト構成をなすように電気的に接続されている、図２のＬＥＤパッケージのリードフレームに関する平面図である。 取り付けられたＬＥＤダイが動作電圧６ボルト構成をなすように電気的に接続されている、図２のＬＥＤパッケージのリードフレームに関する平面図である。 本発明の第２の実施形態によるＬＥＤパッケージの断面図である。 本発明によるＬＥＤパッケージの製造方法に関する流れ図である。

図２を参照すると、第１の実施形態による典型的なＬＥＤパッケージ２０が示されている。図２は、ＬＥＤパッケージの略断面図である。ＬＥＤパッケージは、構造的に、従来のＭＲ−１６ハロゲン・パッケージに似るように構成されているので、ＬＥＤパッケージはＭＲ−１６パッケージとの互換性がある。しかし、ＬＥＤパッケージは、従来のＭＲ−１６パッケージの場合のように、ハロゲン電球ではなく、パッケージの光源として４つのＬＥＤダイを利用している（図２で見えるのは、ダイ２２及び２４だけである）。ＬＥＤパッケージは、平均動作寿命が５００乃至４０００時間のハロゲン・パッケージに比べ、寿命が１０，０００時間以上である。更に、フィラメントの破損によって故障するハロゲン・パッケージとは異なり、ＬＥＤパッケージは、光出力の漸減によって劣化する。一般に、１，０００時間の動作寿命の終了時において、ＬＥＤパッケージは、まだ、もとの光出力の５０％を発生する。

ＬＥＤパッケージ２０には、円筒形ケーシング３２の底部に取り付けられたリードフレーム３０が含まれている。一例として、リードフレームは、鋼又は銅から構成することが可能である。このケーシングには、ＬＥＤパッケージによって生じた光の方向付けを行う正反射体も取り付けられている。次に図２及び３を参照すると、パッケージの４つのＬＥＤ２２、２４、２６、及び、２８は、それぞれ、リフレクタ・カップ３６、３８、４０、及び、４２を介してリードフレームに固定されている。ＬＥＤダイは、加えられた電気信号によって作動すると、青色光を放出する窒化ガリウム・ベースのＬＥＤ（サファイア上のインジウムをドープした窒化ガリウム）であることが望ましい。リードフレーム上におけるこのＬＥＤダイ及びリフレクタ・カップの構成は、リードフレームの平面図である図３に最も明瞭に示されている。ＬＥＤダイは、図２に最も明瞭に示されているように、リフレクタ・カップの空洞内に取り付けられている。リフレクタ・カップは、ＬＥＤダイに整合する熱膨張率（ＣＴＥ）を備えた材料から製造するのが望ましい。一例として、リフレクタ・カップは、銀メッキしたモリブデンから製造することが可能である。リフレクタ・カップは、リードフレームにスエージングされているので、ＬＥＤダイはリードフレームに固定される。他の実施形態の場合、モリブデン・ディスク（図示せず）は、例えば、ハンダによって各ＬＥＤダイの下に取り付けられている。次に、ＬＥＤダイが取り付けられたモリブデン・ディスクは、リードフレームに取り付けられる。この方法でも、所望のＣＴＥ整合が得られる。ＬＥＤダイは、リードフレームにも取り付けられた、陽極端子４４及び陰極端子４６に電気的に接続されている。

ＬＥＤパッケージ２０に含めるように選択されたＬＥＤダイ２２、２４、２６、及び、２８は、その最大定格駆動電流において、それぞれ、３ボルト未満の低順方向電圧による起動を可能にするタイプとすることが可能であり、従って、４つのＬＥＤダイを直列に配線すると、公称１２ボルトの全順方向電圧が生じることになる。図３には、この直列接続が例示されている。これによって、このパッケージは１２ボルトの白熱パッケージに適合することになる。しかし、異なる直列電圧が必要とされる場合、ＬＥＤダイの他の構成を実施することも可能である。例えば、３つの４ボルトＬＥＤダイを選択し、直列に配線して、１２ボルトの同じ全順方向電圧を得ることも可能である。パッケージに含まれるＬＥＤダイの正確なタイプ及び数と、ＬＥＤダイの接続構成は、製造すべき所望の装置に従って、変動する可能性がある。例えば、図４に示すように、４つの３ボルトＬＥＤダイを直列／並列に配線すると、６ボルトの装置が得られる。ＬＥＤダイは、図２、図３、及び図４に示すように、ワイヤボンドによって電気的に接続することが可能である。図３に示すように、端子とＬＥＤダイの間に駆動電流を伝送するため、２つ以上のワイヤを用いることが可能である。図２、図３、及び図４に示す電気接続は、ワイヤボンドによって施されるが、フリップ・チップ・ハンダ・バンピングのような、半導体産業において一般的な他の電気接続技法を代わりに利用することも可能である。

ＬＥＤダイ２２、２４、２６、及び、２８は、測光パワーが有効範囲になるようなサイズであることが望ましい。これには、ＬＥＤダイのサイズが２．８９平方ミリメートルになることを必要とする可能性があり、この結果、ダイにおける電流密度は７０アンペア／平方センチメートルになる。例えば、これらのＬＥＤダイの測光パワーは、５ルーメン（入力電力の１ワット当たり）であり、４つのダイのアセンブリに対する入力電力は、２４ワット（２アンペアで１２ボルト）である場合、全光出力パワーが５×２４＝１２０ルーメンの青色光になる。これを白色光に修正すると、白色光の典型的な出力は、１．９倍に上昇し、その結果、１２０×１．９＝２２８ルーメンの最終白色光が得られることになる。

図２を参照し直すと、ＬＥＤパッケージ２０には、更に、ＬＥＤダイ上におけるカプセル材料の領域５０が含まれている。ＬＥＤダイ２２、２４、２６、及び、２８から最大量の光を抽出するには、同様の屈折率を備えた光学グレードの材料が、ＬＥＤダイに接触していなければならない。サファイアＬＥＤ基板は、一般に、２．５の屈折率を備えている。こうしたＬＥＤは、一般に、屈折率が１．５の材料でカプセル封止（又はカプセル封じ）されている。スネルの法則を適用すると明らかなように、カプセル材料との界面の垂線に対する角度θが約０．６４４ラジアン（３６．９度）の活性領域から放出される光だけが、ＬＥＤから脱出する。こうした場合、内部で発生した光の一部である１cosθ、即ち２０％が抜け出ることになる。等しい量の光が、ＬＥＤダイの水平方向のエッジから放出される。ＬＥＤダイ２２、２４、２６、又は２８からのエッジ光は、ＬＥＤダイが取り付けられているリフレクタ・カップ３６、３８、４０、又は４２の反射空洞によって反射されて、順方向に送られる。

屈折率の問題以外に、領域５０のカプセル材料は、やはり、その動作中、ＬＥＤダイ２２、２４、２６、及び、２８によって生じる高温に耐えることができなければならない。ＬＥＤダイの表面温度は、容易に摂氏２００度に達することが可能である。こうした状況下では、エポキシは、利用中、急速に熱劣化を被ることになり、漸次黄ばむようになって、ＬＥＤダイからの放射光の多くを吸収するので、装置が役に立たなくなる。以上の理由から、この領域に用いられるカプセル材料は、光学グレードのシリコン・ゲル材料から造られるのが望ましいが、エポキシのような、他のより望ましくない透明材料を利用することも可能である。シリコンは、優れた熱安定性を備えている。更に、光の抽出を最大にするため、屈折率が１．５のシリコン・ゲル材料を利用することも可能である。しかし、カプセル封止用のシリコン材料は、装置２０の動作中、ボンド・ワイヤ４８又はダイに応力を加えて、破壊することがないように、極めて柔らかくなければならない。これは、シリコンと装置本体（又はモリブデン・リフレクタ３６、３８、４０、又は４２）との膨張差によって生じる。一般に、これらのシリコン材料のＣＴＥは、８０ＰＰＭ／単位長／゜Ｃである。金属本体（例えば、銅）のＣＴＥは、約１０乃至１２ＰＰＭ／単位長／゜Ｃであるため、装置のオン時とオフ時の膨張差は、８倍になり、この差によって、ボンド・ワイヤ又はダイに損傷を及ぼすのに十分なカプセル材料の移動を生じる可能性がある。

カプセル材料の領域５０に隣接して、蛍光材料を含む蛍光板５２が配置されている。蛍光板５２は、ＬＥＤパッケージのアセンブリ前に、光学特性を検査することが可能な事前製造部品である。蛍光板の検査は、蛍光板に含まれている蛍光体の均質性及び適正な蛍光体濃度に関連する。一例として、蛍光板は、軟質で、光学的に透明なシリコン・ゴムから造ることが可能である。しかし、蛍光板は、蛍光体を分散させた、ポリカーボネート又はアクリルのような他の光学的に透明な材料から造ることも可能である。蛍光板に含まれる蛍光体は、ＬＥＤパッケージ２０によって発生する出力光の所望の波長特性によって決まる。一例として、蛍光板には、ＬＥＤダイ２２、２４、２６、及び、２８によって放出される青色放射光（波長が約４６０乃至４８０ｎｍ）の一部をより波長の長い放射光に変換するため、ガドリニウム（Ｇｄ）をドープし、セリウム（Ｃｅ）で活性化されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）蛍光体粒子（「Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体粒子」）を含むことが可能である。Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体粒子によって、蛍光板は、放出される青色光を吸収し、光エネルギーを約５２０ｎｍの平均波長にアップシフトすることが可能になる。この結果生じる放出光は、４８０から６２０ｎｍにわたる広帯域光である。この放出光と残りの青色光、即ち、非変換放出青色光との結合によって、自然白色光を再現する演色の最終放出光が生じることになる。

上述の例の場合、蛍光板５２は、サマリウム、プラセオジムといった他のいくつかの希土類金属を含めることによって修正を加え、ＬＥＤパッケージ２０の演色を改良することが可能である。更に、他の蛍光体を加えることによって、他の波長の放出を生じさせ、ＬＥＤパッケージによって生じる出力光のスペクトル分布に修正を施すことも可能である。蛍光板に含まれている蛍光材料の正確なタイプは、本発明にとって重要ではない。

例示の実施形態の場合、蛍光板５２は、図３及び図４に示すように、リードフレーム３０の形状に似た略平面のディスクである。しかし、ＬＥＤ２２、２４、２６、及び、２８が異なる形状に配置されて、リードフレームが非円形になる他の実施形態の場合、蛍光板は、リードフレーム、及び、取り付けられたＬＥＤダイの形状に一致するように成形することが可能である。例えば、ＬＥＤパッケージのＬＥＤダイが、矩形のリードフレーム上に矩形の形状に配置されている場合、蛍光板は、略平面の矩形プレートにすることが可能である。

ＬＥＤパッケージ２０には、更に、装置から放出される光を平行化して、リフレクタ３４に均一に分配するため、蛍光板５２に取り付けられたレンズ５４が含まれている。レンズからの放射パターンは、レンズの上方に配置されたリフレクタに充満するように設計されている。一例として、レンズは、シリコンから造ることが可能である。あるいはまた、レンズは、ポリカーボネート又はアクリル材料から造ることが可能である。仕上がった装置を保護する働きをするダスト・カバー５６がレンズの上方に配置され、リフレクタの縁に取り付けられる。

次に図５を参照すると、第２の実施形態による典型的なＬＥＤパッケージ６０が示されている。図５のＬＥＤパッケージには、図２におけるＬＥＤパッケージの部品の大部分が含まれている。唯一の重要な相違は、ＬＥＤパッケージ２０に含まれていたレンズ５４及び蛍光板５２が、凹面レンズ６２及び成形された非平面蛍光ディスク６４に置き換えられている点である。非平面蛍光ディスクは、凹面レンズの内表面に形成される。従って、レンズ及び成形非平面ディスクは、予め製造されるＬＥＤパッケージの単一部品とされ得る。即ち、レンズ及び非平面ディスクは、パッケージの他の部品とは別個に、ユニットとして光学特性を検査することが可能な一体化部材になる。従って、この実施形態の場合、非平面蛍光ディスクの光学特性は、凹レンズの内表面に非平面蛍光ディスクが形成された後で、検査される。

図２及び図５のＬＥＤパッケージ２０及び６０は、ＭＲ−１６タイプのアウトライン・パッケージとして例示し、解説してきたが、これらのＬＥＤパッケージは、ＭＲＣ−１１、ＭＲＣ−１６、ＰＡＲ−３６、ＰＡＲ−３８、ＰＡＲ−５６、及び、ＰＡＲ−６４といった他のタイプの工業規格アウトライン・パッケージをなすように構成することも可能である。実際、ＬＥＤパッケージは、任意の構成をなすように配置された任意の数のＬＥＤによって、完全に異なるアウトラインをなすように構成することが可能である。

図６に関連して、図２及び図５のＬＥＤパッケージ２０及び６０のようなＬＥＤパッケージの製造方法について述べることにする。工程６６において、光学的に透明ないくつかの蛍光部材が形成される。蛍光部材には、蛍光部材内に分散された蛍光体材料が含まれている。蛍光部材は、シリコン・ゴムから造られ、Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体粒子を含んでいるのが望ましい。第１の実施形態の場合、蛍光部材は、整形されたプレートである。蛍光体材料を含む光学的に透明な材料のシートを製造すべきＬＥＤパッケージの軸方向形状に一致する形状に切ることによって形成される。例えば、仕上がったプレートがディスク形状になるように形成することが可能である。第２の実施形態の場合、蛍光部材は、凹レンズの内表面に形状適合する非平面ディスクとして整形される。この実施形態の場合、蛍光部材は、蛍光材料が分散された、ポリカーボネート又はアクリルのような光学的に透明な材料を、凹レンズの輪郭を利用して、非平面ディスク形状をなすように成形することによって形成される。工程６８において、蛍光部材は光学特性について検査を受ける。一例として、蛍光部材は、標準的な単色光源を利用して、蛍光体を活性化し、次に、蛍光部材からの出力を測定することによって、検査することが可能である。次に、検査された蛍光部材は、１組の光学特性に関して、「ビンに入れる」即ち分類することが可能である。同様の特性を示す蛍光部材を利用して、極めてよく似た光学特性の仕上がった装置が得られるようにすることが可能である。従って、色温度及び出力スペクトルに関して特定の顧客要求を満たす装置を生産することが可能である。光学特性は、装置の生産前に分かっているので、光学特性が所望の仕様を満たさない望ましくない装置は、回避されるので、生産コストが低下する。

工程７０において、１つ以上のＧａＮベースのＬＥＤダイがリードフレームに取り付けられる。工程７２において、ＬＥＤダイの上に、透明カプセル材料が堆積させられる。シリコン・ゲル材料は、熱特性が優れており、また、所望の屈折率を備えているので、カプセル材料として用いるのが好適である。次に、工程７４において、特定の光学特性を有する検査を受けた蛍光部材が、カプセル材料の上に取り付けられる。透明なシリコン接着剤を利用して、蛍光部材をカプセル材料に取り付けることが可能である。あるいはまた、蛍光部材をカプセル材料にしっかりと押しつけることも可能である。次に、工程７６において、蛍光部材にレンズが取り付けられる。カプセル材料に対する蛍光部材の取り付けと同様、レンズは、シリコン接着剤を利用するか、又は、レンズを蛍光部材にしっかりと押しつけることによって、蛍光部材に取り付けることが可能である。レンズ及び蛍光部材が単一の事前製造部品である第２の実施形態の場合、この工程は適用できない。工程７８において、レンズの上に、リフレクタが取り付けられる。リフレクタの取り付けが済むと、工程８０において、リフレクタの縁にダスト・カバーを取り付けることが可能になる。

以上のように本発明の好適実施形態となる発光装置及びその製造方法について示したが、これはあくまでも例示的なものであり、当業者によって更に様々な変形変更が可能である。

上述の実施形態に即して本発明を説明すると、本発明は、発光装置（２０、６０）を製造する方法にして、蛍光材料を含む光学部材（５２、６４）を形成する工程（６６）と、前記発光装置の他の部品と共に前記光学部材を組み立てる前に、光学特性について、形成された前記光学部材を検査する工程（６８）と、発光ダイオード（２２、２４、２６、及び２８）を含むアセンブリに対して前記光学部材を固定する工程が含まれており、前記光学部材を、前記発光ダイオードから放出される光の一部を変換することによって二次発光を生じさせ、前記発光ダイオードから放出される前記光の非変換部分と前記二次発光から構成される合成出力光が得られるように前記発光ダイオードに対して配置させることを特徴とする、発光装置（２０、６０）を製造する方法を提供する。

好ましくは、前記光学部材（５２、６４）を形成する前記工程（６６）は、前記蛍光材料を含む略平板状の透明板（５２）を形成する工程である。

好ましくは、平面の透明板（５２）を形成する前記工程に、前記平面の透明板をディスク状プレートに整形する工程が含まれる。

好ましくは、前記光学部材（５２、６４）を形成する工程（６６）に、前記光学部材を前記発光素子のレンズ（６２）の表面に対して形状適合させ、前記光学部材が前記レンズの一体化部品になるようにする工程が含まれる。

好ましくは、前記アセンブリに前記光学部材（５２、６４）を固定する前記工程（７４）の前に、更に前記アセンブリの前記発光ダイオード（２２、２４、２６、及び２８）にカプセル材料である光学グレードのシリコン・ゲルを付着させる工程が含まれる。

更に本発明は、発光装置（２０、６０）であって、加えられる電気信号に応答して、第１のスペクトル分布を有する一次光を放出するための発光体（２２、２４、２６、及び２８）と、前記発光体に対して光学的に結合され、光学的に透明であり、蛍光体材料を含んでいて、前記一次光の一部が、前記蛍光体材料によって吸収されると、第２のスペクトル分布を有する二次光が放出されるようになっており、前記一次光と前記二次光が、前記装置によって発生する出力光のスペクトル分布を形成することになる、蛍光部材（５２、６４）と、前記蛍光部材を前記発光体に取り付けるための接続部材（５０）が含まれていることを特徴とする発光装置（２０、６０）を提供する。

好ましくは、前記蛍光部材（５２、６４）が、略平面のプレート（５２）であって、該プレート（５２）の面が、前記発光体から放出される前記一次光の方向に対して略垂直をなすように、前記発光体（２２、２４、２６、及び２８）に対して配置されている。

好ましくは、前記略平面のプレート（５２）が、ディスク状の構造に整形される。

好ましくは、更に、前記蛍光部材（５２、６４）に一体化するように取り付けられたレンズ（６２）が含まれていることと、前記蛍光部材が前記レンズの表面に対して形状適合することにより、前記蛍光部材と前記レンズが一体化ユニットになる。

好ましくは、前記接続部材（５０）に、前記発光体（２２、２４、２６、及び２８）をカプセル封止する光学グレードのシリコン・ゲルが含まれることと、前記光学グレードのシリコン・ゲルが、前記透明部材（５２、６４）と前記発光体の間に配置される。

２０ 発光装置
２２ 発光ダイオード
２４ 発光ダイオード
２６ 発光ダイオード
２８ 発光ダイオード
５０ 接続部材
５２ 光学部材
６２ レンズ
６４ 光学部材

Claims (5)

1. 蛍光材料を含み、平面のプレートの形態である複数の光学部材の各々を、標準的な単色光源を利用して前記蛍光材料を活性化し、該蛍光材料からの出力の特性を測定することにより、検査するステップと、
   前記光学部材の各々を、前記出力の特性に基づいて複数に分類するステップと、
   光を放射する発光素子をアセンブリに設けるステップと、
   前記出力の特性に基づいて分類された前記光学部材から所定の光学部材を選択するステップと、
   選択された前記光学部材を前記アセンブリに固定するステップと、
   を含む方法であって、
   前記出力の特性と前記光の波長特性との組合せは、白色光を再現するように選択されている、
   方法。
2. 前記平面のプレートの形態である複数の光学部材の各々を検査するステップの前に、前記光学部材を形成するステップを含む、請求項1に記載の方法。
3. 選択された前記光学部材を前記アセンブリに固定するステップの前に、前記アセンブリに設けられた前記発光素子の上に、透明封止材料を堆積するステップを含む、請求項1に記載の方法。
4. 前記光学部材は、透明なシリコン・ゴム、ポリカーボネート、又はアクリルから造られる、請求項２に記載の方法。
   
5. 前記光学部材は、ディスクである、請求項1に記載の方法。

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