JP4030069B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

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に関する。

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。

例えば、公知の特許文献１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。

又、本出願人は特許文献２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。

特開平１１−８７７８４号公報 特願２０００−２９８５７９号

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。

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。

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。

また、特許文献１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。

また、特許文献２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。

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。

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を提供するものである。

上記目的を達成するための本発明の要旨は、電極が形成された基体上に発光素子を搭載し、この発光素子の上面を樹脂材で封止してなる発光装置において、前記樹脂材に蛍光粒子と色素粒子を含有させるとともに、前記樹脂材の表面に色度を調整するための着色剤となる塗料を塗付したことを特徴とする。

前記発光素子が青色発光ダイオードであることを特徴とする。

前記樹脂材に蛍光粒子と色素粒子を含有させることで、発光装置からの発光が中間色を帯びた白色光となり、着色剤となる塗料として濃度の薄い塗料を使用することができる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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ＬＥＤ４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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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において、発光素子を蛍光粒子と色素粒子と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。

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は本発明における発光装置１の調整工程を示す工程図。 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. 電極が形成された基体上に発光素子を搭載し、この発光素子の上面を樹脂材で封止してなる発光装置において、前記樹脂材に蛍光粒子と色素粒子を含有させるとともに、前記樹脂材の表面に色度を調整するための着色剤となる塗料を塗付したことを特徴とする発光装置。
2. 前記発光素子が青色発光ダイオードである請求項１記載の発光装置。
   

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