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JP3970056B2 - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する分野】
本発明は発光素子本来の発光色をパステル調のやわらかな中間色の発光に変換する発光装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、パステル調のやわらかな中間色の発光を行う発光装置として、発光素子からの1次発光を蛍光物質に照射することによって色調の異なる2次発光を行わせ、この1次発光と2次発光を合成することにより白色光とし、この白色光を着色剤でフイルターすることで
所望の中間色を有するパステル調の発光を得ることが行われている。
【0003】
例えば、公知の特開平11−87784号公報には青色発光ダイオード(以下LEDと略記)にYAG系蛍光物質を含有した透明被覆部材を装着することにより白色発光装置とし、この白色発光装置の上に色素粒子を含有する被覆材を設けて所望の中間色を有するパステル調の発光を得ることが開示されている。
【0004】
又、本出願人は特願2000−298579号において、青色LEDを被覆する透明樹脂中に蛍光粒子と色素粒子を含有させることにより、所望の中間色を有するパステル調の発光を得る発光装置を提案している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記蛍光粒子と色素粒子とによるパステル調の発光装置は、従来より行われていた赤色LED、緑色LED、青色LEDによる多色混合方式に比べて、単一の発光素子により多様な中間色を有するパステル調の発光を得ることが出来るという利点を有するが、反面以下の問題を有する。
【0006】
この蛍光粒子と色素粒子とを用いて中間色をつくる方法は、所望の中間色を実現するためには、青色LEDの発光波長、蛍光粒子の量、色素粒子の量等の各要素を最適に調整する必要があり、前記従来の青色LEDに蛍光物質を含有した透明被覆部材と、色素粒子を含有した被覆材とを装着する方法や、青色発LEDを被覆する透明樹脂中に蛍光粒子と色素粒子を含有させる方法では、前記各要素を最適に調整することが極めて困難であった。
【0007】
すなわち、所望のパステル調の中間色に基づいて前記各要素を設定し、この設定に従って前記発光装置を製造しても、前記青色LEDは量産において均一な製品を造ることが困難であり、その発光波長や輝度のバラツキを必要な範囲に管理することはコスト的に難しく、また、蛍光粒子や色素粒子の管理も量産上困難である。
【0008】
また、特開平11−87784号公報のような蛍光粒子や色素粒子を含有した透明被覆部材を予め作成して青色LEDに装着する構成においては、透明被覆部材中に含有させる蛍光粒子や色素粒子がバラツクことに加えて、前記青色LEDとの組合せによる不具合が大きくなる。
【0009】
また、特願2000−298579号のような被覆樹脂中に蛍光粒子と色素粒子を分散させる構成においては、被覆樹脂中における蛍光粒子と色素粒子との量や分散状態を管理することが難しい上、前記青色LEDとの組合せによる不具合が大きくなる。
【0010】
上記のごとく、中間色を出すための3要素である青色LED、蛍光粒子、色素粒子は何れもバラツキの大きい要素であり、これらを設定値に従って、見込生産する従来の方式では、前記各要素を最適に調整することが極めて困難であった。
【0011】
従って、所望の中間色に対して規格外となる発光装置が多くなり、極めて歩留まりが悪くなるという問題が発生する。
本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、蛍光粒子と色素粒子とを用いて中間色をつくる発光装置において、その歩留まりを飛躍的に向上させることが出来る発光装置及び、その製造方法を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の要旨は、電極を有する基体上に搭載された発光素子の上面を蛍光粒子を含有させた樹脂材で封止する工程と、前記発光素子に通電して前記樹脂材の表面の発光色を測定する工程と、前記測定された発光色のデータに従って、調合された着色剤となる塗料を前記樹脂材の表面に塗付する工程とを有することを特徴とする。
【0013】
また、前記樹脂材に蛍光粒子と色素粒子を含有させることで、着色剤となる塗料の塗布を容易にしても良い。
【0014】
さらに、電極を有する基体上に搭載された発光素子の上面を蛍光粒子を含有させた樹脂材で封止する工程と、前記発光素子に通電して前記樹脂材の表面の発光色を測定する工程と、前記測定された発光色のデータに従って、調合された着色剤となる塗料を前記樹脂材の表面に塗布する工程とを有する発光装置の製造方法を特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。図1は本発明の第1の実施の形態を示す発光装置の断面図であり、1は発光装置、2は基体である樹脂基板であり、該樹脂基板2には電極3が形成されている。4は発光素子である青色LEDであり本実施の形態においては窒化ガリウム系化合物半導体からなる青色発光素子を用いた。該青色LED4は前記樹脂基板2に搭載されるとともに前記電極3にワイヤー5によってボンディングされている。
【0016】
6は蛍光粒子を含有した樹脂材であり、本実施の形態においてはエポキシ樹脂またはシリコン樹脂中にイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)系の蛍光粒子を含有させた樹脂材を用い、該樹脂材6によって前記青色LED4が封止されている。
【0017】
7は着色剤となる塗料であり該塗料7は前記樹脂材6の表面の発光状態に合せて前記樹脂材6の表面に塗布されることにより所望の中間色が発色されるように調整されている。この色素粒子として用いられる染料は、例えば、フタロシアニン系化合物、アントラキノン系化合物、アゾ系化合物、キノフタロン系化合物の4種類であり、これら4種類をベースとして適量に混合し、青、緑、黄、橙、赤、紫の6色を予め作る。
【0018】
この場合、青色はフタロシアニン系化合物が用いられ、緑色はフタロシアニン系化合物とアントラキノン系化合物を混合して作られる。また、黄色はキノフタロン系化合物が用いられ、橙色と赤色はアントラキノン系化合物、アゾ系化合物を混合して作られる。さらに、紫色はアントラキノン系化合物が用いられるか、または、フタロシアニン系化合物、アントラキノン系化合物及びアゾ系化合物を適量混合して作られる。本実施の形態ではこのようにして予め作られた6色をさらに混合させることで所望の色度を決め、この染料を溶剤に溶かして塗料としている。
【0019】
次に前記発光装置1の発光動作を説明する。前記青色LED4に電流を流すと、青色LED4は青色発光を行い、この青色光が樹脂材6に分散された蛍光粒子に当って励起することで、蛍光粒子より波長変換された広波長の黄色光が発光される。そしてこの黄色光と青色光とが合成されることによって樹脂材6の表面より白色光が発光され、この白色光が色素粒子を含有した塗料7を通過する時に前記色素粒子の吸収によって、所望の中間色光が発光される。尚、本発明においては前記青色LEDの発光及び蛍光粒子の発光条件に合せて前記塗料7の濃度や厚みを制御して所望の中間色光が得られるようにしている。
【0020】
この発光装置1より発光される中間色光は前記塗料7中に含有された色素粒子の原料である染料の種類や混入量によって色々な中間色を発光することが出来、また前記青色LEDに流す電流を制御することで、中間色調の輝度を調整する事も出来る。
【0021】
次に前記発光装置1の製造方法を説明する。図2は前記発光装置1の調整工程を示す工程図であり、Aは特性測定工程である。すなわち特性測定工程においては、前記図1で説明したごとく樹脂基板2に青色LED3を搭載した後、蛍光粒子を含有した樹脂材6で封止して発光装置ブランク1aを作成する。そしてこの発光装置ブランク1aに所定の電流を流して白色光Lwを発光させ、この樹脂材6の表面より発光される白色光Lwを発光測定装置100で測定する。
【0022】
前記発光測定装置100によって測定される白色光Lwの測定値は前記発光装置ブランク1aを構成する青色LED4の発光波長及び発光輝度や樹脂材6に含有された蛍光粒子の密度等によってその波長成分や輝度が異なる。
【0023】
Bは塗料塗布工程であり、前記発光測定装置100による白色光Lwの測定値に従って、所望の中間色を有するパステル調の発光を得るための塗料の色素粒子及び膜厚を計算し、この計算結果に従って塗付装置200を制御して発光装置ブランク1aの表面に塗料7を噴霧する。
【0024】
Cは発光装置1の完成状態であり、発光装置ブランク1aの表面に前記発光測定装置100の測定結果に基づく塗料7の膜が形成されて発光装置1が完成し、その発光装置1の表面より所望の中間色を有するパステル調の発光Lpを得ることが出来る。
【0025】
尚、図2の工程では、1回の測定と、その結果に基づく1回の噴霧で発光装置1の調整を行う方法を示したが、これに限るものではなく、例えば、1回目の特性測定工程Aにおける発光測定装置100の測定結果に基づく1回目の塗料塗布工程Bは、前記測定結果の半分を調整する量の塗料噴霧を行い、次に2回目の特性測定工程Aを行い、その結果に基づいて2回目の塗料塗布工程Bは残りの調整量の塗料噴霧を行う等、前記特性測定工程Aと塗料塗布工程Bを繰り返すことによって、さらに製品歩留まりを向上させる事が出来る。
【0026】
図3は本発明の別の実施の形態である発光装置10の断面図である。この実施の形態において前記図1に示す発光装置1と異なるところは、青色LED4を封止している樹脂材16が蛍光粒子に加えて色素粒子を含有していることである。
【0027】
前記発光装置10も発光装置1と同様に図2の調整工程によって作成されることは同じであるが、異なるところは発光装置ブランク10aとして、前述のように青色LED4を蛍光粒子に加えて色素粒子を含有した樹脂材16で封止している。そして前記樹脂材16に対する色素粒子の含有量は所望の中間色光が得られる設定値より少なくしておく。
【0028】
こうすることで、発光装置ブランク10aの発光Lwは樹脂材16に含有された色素粒子によって中間色を帯びた白色光となり、図2の特性測定工程Aにおける発光測定装置100の測定結果は、前記発光装置ブランク1aの値より少ない調整値となる。この結果塗料塗布工程Bにおける調整は、少ない塗料噴霧で良いことになり、濃度の薄い塗料17を使用することができるというメリットがある。勿論この方式においても特性測定工程Aと塗料塗布工程Bを繰り返すことによって、さらに製品歩留まりを向上させる事が出来る。
【0029】
本実施の形態においては、半導体発光素子として青色LEDを示したが、これに限定されるものではなく、各色のLEDやレーザー・ダイオードに適用することができるし、また色素粒子も染料以外に顔料でもよく、さらに、塗料の塗付方法も噴霧以外に印刷法やハケ塗り等の方法も適用することができる。
【0030】
【発明の効果】
上記のごとく、本発明においては発光素子に蛍光粒子と色素粒子とを組み合わせて、所望の中間色を有するパステル調の発光を得る発光装置及びその製造方法において、発光素子を蛍光粒子を含有した樹脂材で封止して発光装置ブランクを作成し、この発光装置ブランクの発光を測定し、その測定値に従って色素塗料を塗付して所望の中間色に合せこむため、その生産歩留まりを飛躍的に向上させる事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す発光装置の断面図。
【図2】図2は本発明における発光装置1の調整工程を示す工程図。
【図3】本発明の他の実施の形態を示す発光装置の断面図。
【符号の説明】
1、10 発光装置
1a、10a 発光装置ブランク
2 樹脂基板
4 青色LED
6、16 樹脂材
7、17 塗料
100 発光測定装置
200 塗付装置

Claims (2)

  1. 電極を有する基体上に搭載された発光素子の上面を蛍光粒子を含有させた樹脂材で封止する工程と、前記発光素子に通電して前記樹脂材の表面の発光色を測定する工程と、前記測定された発光色のデータに従って、調合された着色剤となる塗料を前記樹脂材の表面に塗付する工程とを有することを特徴とする発光装置の製造方法。
  2. 前記発光素子に通電して前記樹脂材の表面の発光色を測定する工程と、前記測定された発光色のデータに従って、調合された着色剤となる塗料を前記樹脂材の面に塗付する工程とが各々複数回行われる請求項記載の発光装置の製造方法。
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