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JP2000244021A - 赤の不足を補償する蛍光体を使用したｌｅｄ - Google Patents

赤の不足を補償する蛍光体を使用したｌｅｄ

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JP2000244021A
JP2000244021A JP2000031534A JP2000031534A JP2000244021A JP 2000244021 A JP2000244021 A JP 2000244021A JP 2000031534 A JP2000031534 A JP 2000031534A JP 2000031534 A JP2000031534 A JP 2000031534A JP 2000244021 A JP2000244021 A JP 2000244021A
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light
phosphor
fluorescent
peak wavelength
layer
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JP2000031534A
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クリストファー・エイチ・ロウリー
Gerd Mueller
ゲルド・ミューラー
Regina Mueller
レギナ・ミューラー
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Agilent Technologies Inc
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Agilent Technologies Inc
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/851—Wavelength conversion means
    • H10H20/8511—Wavelength conversion means characterised by their material, e.g. binder
    • H10H20/8512—Wavelength conversion materials
    • H10H20/8513—Wavelength conversion materials having two or more wavelength conversion materials

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  • Led Device Packages (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】蛍光体を使用して、演色に関してうまくバラン
スのとれた色特性を備えた白色の出力光を発生すること
が可能であるＬＥＤ、及びその製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】ＬＥＤ３４は、リフレクタカップ内に配置
される青色発光可能なダイ１２を有する。カップ内に
は、ダイ１２を覆うように、蛍光体２２、４０を含む樹
脂が充填される。ダイ１２が動作されて一次光を発光す
るとき、蛍光体２２は一次光を受けて黄色領域にブロー
ドなピークを有する光を発光し、蛍光体４０は赤色領域
にピークを有する光を発光する。これにより従来得られ
ていた白色ＬＥＤよりも更に演色性の高い白色を発光可
能であるＬＥＤが提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、発光ダイ
オードに関するものであり、とりわけ、蛍光体を使用し
た発光ダイオードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオード（ＬＥＤ）は、ある特定
の光スペクトル領域内のピーク波長を備えた光を発生す
ることが可能な周知の半導体デバイスである。ＬＥＤ
は、一般に、照明、インジケータ、及びディスプレイと
して用いられる。従来、最も効率の良いＬＥＤは、光ス
ペクトルの赤色領域におけるピーク波長を備えた光、即
ち、赤色光を放出する。しかし、スペクトルの青色領域
におけるピーク波長を備える光、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
スにしたあるタイプのＬＥＤが、最近になって開発され
た。この新タイプのＬＥＤは、従来のＬＥＤに比べて大
幅に明るい出力光を発生することが可能である。
【０００３】さらに、青色光は赤色光よりも波長が短い
ので、ＧａＮベースのＬＥＤによって発生する青色光
は、簡単に変換して、より長い波長の光を生じさせるこ
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、よりピーク波長の長い光
に（「二次光」）変換することが可能である。蛍光プロ
セスには、フォトルミネセンス蛍光物質による一次光の
吸収を伴い、これによって、蛍光物質中の原子に励起状
態が生じ、二次光が放出される。二次光のピーク波長
は、蛍光物質によって決まる。蛍光物質のタイプは、特
定のピーク波長を備える二次光が生じるように選択する
ことが可能である。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。
【０００４】図１を参照すると、先行技術による蛍光体
ＬＥＤ１０が示されている。ＬＥＤ１０には、活性化さ
れると、青色の一次光を発生するＧａＮダイ１２が含ま
れている。ＧａＮダイ１２は、リフレクタのカップ状リ
ード・フレーム１４に配置され、リード１６及び１８に
電気的に結合されている。リード１６及び１８は、電力
をＧａＮダイ１２に供給する。ＧａＮダイ１２は、蛍光
物質２２を含む層２０によって被われている。層２０を
形成するために利用される蛍光物質のタイプ又は種類
は、蛍光物質２２によって発生する二次光の所望のスペ
クトル分布によって異なる可能性がある。ＧａＮダイ１
２及び蛍光層２０は、レンズ２４によって封じ込められ
る。レンズ２４は、一般に透明エポキシから造られる。
【０００５】動作時、ＧａＮダイ１２を活性化するた
め、ＧａＮダイに電力が供給される。活性化されると、
ＧａＮダイ１２は、ＧａＮダイ１２の上部表面から一次
光、即ち、青色光を放出する。放出される一次光の一部
は、層２０の蛍光物質２２によって吸収される。次に、
蛍光物質２２は、一次光の吸収に反応して、二次光、即
ち、より長いピーク波長を備えた変換光を放出する。放
出された一次光の残りの非吸収部分は、二次光と共に層
２０を透過する。レンズ２４は、非吸収一次光と二次光
を、出力光として、ほぼ矢印２６で表示された方向に送
り出す。従って、出力光は、ＧａＮダイ１２から放出さ
れた一次光と蛍光層２０から放出された二次光から構成
される複合光である。
【０００６】出力光は、「白色光」に見えるようなスペ
クトル分布を備える可能性がある。出力光の複合カラー
は、二次光と一次光のスペクトル分布及び強度によって
変動する。
【０００７】清水他によるＰＣＴ出願Ｎｏ．ＰＣＴ／Ｊ
Ｐ９７／０２６１０には、およそ５，０００〜６，００
０゜Ｋほどの色温度を有する白色の出力光を発生するさ
まざまな蛍光体ＬＥＤの記載がある。清水他によるＬＥ
Ｄは、図１のＬＥＤ１０とほぼ同じである。実施形態の
１つにおいて、清水他によるＬＥＤは、イットリウム・
アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）蛍光体を利用し
て、一次光の一部を、ピーク波長が約５８０ｎｍの二次
光に変換する。図２には、清水他によるＬＥＤからの出
力光のスペクトル分布２８が示されている。スペクトル
分布２８は、２つのピーク３０及び３２を備えている。
ピーク３０は、主として、清水他によるＬＥＤのＧａＮ
ダイから放出される一次光によって生じる。ピーク３２
は、主として、ＹＡＧ蛍光体から放出される二次光によ
って生じる。
【０００８】清水他によるＬＥＤに関する問題は、「白
色」出力光が、真の演色にとって望ましくないカラー・
バランスを有していることである。清水他によるＬＥＤ
の出力光は、単純な照明を必要とする用途には十分であ
る。しかし、高度な演色が所望される用途の場合、可視
光スペクトルの赤色領域（６４７〜７００ｎｍの範囲）
の出力光では不十分である。こうした用途に用いられる
場合、出力光における赤色の不足によって、照射される
赤い物体が、うまくバランスのとれた色特性を備える白
色光の下における場合よりも、色の強さが弱いように見
えることになる。即ち、カラー液晶ディスプレイ（ＬＣ
Ｄ）のバックライトとして用いられる場合、清水他によ
るＬＥＤの出力光では、赤色光がＬＣＤ上において弱く
表示されることになる。清水他によるＬＥＤによって発
生する出力光の赤色の不足を補償するには、清水他によ
るＬＥＤと共に、独立した赤色光源を利用しなければな
らない可能性があり、清水他によるＬＥＤを具現化する
システムの複雑性を増すことになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、真の
演色に関してうまくバランスのとれた色特性を備えた白
色の出力光を発生することが可能な蛍光体ＬＥＤを提供
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】発光素子及び発光素子の
製造方法には、複合出力光の赤色成分を強めるため、可
視光スペクトルの赤色スペクトル領域における二次光を
放射する補助蛍光物質が利用されている。補助蛍光物質
からの二次光によって、発光素子は真の演色用途にとっ
てうまくバランスのとれた「白色」出力光を発光するこ
とが可能になる。一例として、発光素子は、カラーＬＣ
Ｄ用のバック・ライト又はカラー・スキャナ用の光源と
して利用することが可能である。
【００１１】発光素子は、電気信号に反応して一次光を
放出するダイを含むＬＥＤである。ダイは、ピーク波長
が４７０ｎｍの青色光を放出する窒化ガリウム（Ｇａ
Ｎ）をベースにしたダイが望ましい。ダイは、オプショ
ンの透明層によって封じ込められる。オプションの透明
層によって、次の層のためのほぼ均一な表面が得られ
る。オプションの透明層は、透明な樹脂から造られるの
が望ましい。次の層は、補助蛍光物質を含む蛍光層であ
る。蛍光層には、可視光スペクトルの黄色領域内におけ
る第１のピーク波長を備えた広帯域の二次光を放射する
主蛍光物質も含まれている。蛍光層には、ダイ及び蛍光
層からの光をダイの上部表面にほぼ垂直な方向に向ける
働きをするレンズが結合されている。
【００１２】動作時、ＧａＮダイは、リードを介してダ
イに供給される電力によって活性化される。活性化され
ると、ＧａＮダイは、ダイの面（例えば上部表面）から
一次光、即ち、青色光を放出する。放出された一次光
は、オプションの透明層を通って、蛍光層に伝搬する。
一次光の一部は、蛍光層の主蛍光物質に入射する。主蛍
光物質は、入射一次光を吸収し、第１のピーク波長を備
えた二次光を放出する。一次光の別の部分は、蛍光層の
補助蛍光物質に入射する。補助蛍光物質は、入射一次光
を吸収し、可視光スペクトルの赤色スペクトル領域にお
ける第２のピーク波長を備えた第２の二次光を放出す
る。一方、一次光の一部は、主蛍光物質及び補助蛍光物
質のいずれにも吸収されない。蛍光層によって吸収され
ない一次光の量は、いくつかの変数の関数である。これ
らの変数には、蛍光層の厚さ及び蛍光層内における蛍光
材料の密度が含まれる。
【００１３】吸収されない一次光及び２つの二次光は、
ＬＥＤのレンズを通って伝搬する。レンズは、一般に、
伝搬する光をダイの上部表面に対して垂直な方向に向け
る。伝搬される光は、白色出力光としてレンズから出射
する。白色出力光の複合カラーは、放出される出射光の
強度とスペクトル分布によって決まる。
【００１４】第１の好適実施形態の場合、主蛍光物質
は、セリウム（Ｃｅ）で活性化され、ガドリニウム（Ｇ
ｄ）をドープされたイットリウム・アルミニウム・ガー
ネット（ＹＡＧ）蛍光体（「Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体」）で
あり、一方、補助蛍光物質は、化学的に変性されたＣ
ｅ：ＹＡＧ蛍光体である。化学的に変性されたＣｅ：Ｙ
ＡＧ蛍光体は、Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体にプラセオジム（Ｐ
ｒ）の三価イオンをドープすることによって得られる化
合物である。
【００１５】第２の好適実施形態の場合、主蛍光物質
は、ユーロピウム（Ｅｕ）で活性化された硫化ストロン
チウム（ＳｒＳ）蛍光体（「Ｅｕ：ＳｒＳ」）である。
Ｅｕ：ＳｒＳ蛍光体の量は、蛍光層における全蛍光体重
量の約１０％以下が望ましい。蛍光層内のＥｕ：ＳｒＳ
蛍光体の量は、白色出力光において必要とされる可能性
のある赤色の量によって変動する場合がある。Ｅｕ：Ｓ
ｒＳ蛍光体の正確な量は、本発明にとって特に重要では
ない。
【００１６】本発明に従って、発光素子を製造する方法
には、第１のピーク波長を備えた一次光を放出する光源
を設ける工程が含まれている。光源は、約４７０ｎｍの
ピーク波長を備える一次光を放出するＧａＮが望まし
い。次に、透明樹脂の第１の層が、光源の上に付着させ
られ、封緘層を形成する。もう１つの工程では、蛍光体
・樹脂混合物が調製される。蛍光体・樹脂混合物には、
樹脂ペーストと化合させられた２つの蛍光物質が含まれ
ている。第１の蛍光物質は、一次光に反応して、可視光
スペクトルの黄色領域にピーク波長を備える二次光を放
出する特性を有している。第１の蛍光物質によって放出
される二次光は、広帯域のスペクトル分布を備えている
ことが望ましい。第２の蛍光物質は、可視光スペクトル
の赤色領域にピーク波長を備える二次光を放出する特性
を有している。
【００１７】第１の好適実施形態の場合、蛍光体・樹脂
混合物は、最初に、Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体に元素Ｐｒの三
価イオンをドープして、蛍光体Ｐｒ、Ｃｅ：ＹＡＧを生
じさせることによって調製される。Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体
のうち、ドーピング・プロセスによる影響を受けなかっ
た部分は、蛍光体・樹脂混合物における第１の蛍光物質
を構成する。Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体のうち、ドーピング・
プロセスによって変化した部分は、第２の蛍光物質を構
成する。前述の実施形態と同様、蛍光体・樹脂混合物に
おける特定の蛍光体の量は、白色出力光の所望の複合カ
ラーによって変更しても良い。
【００１８】第２の好適実施形態の場合、蛍光体・樹脂
混合物は、Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体の第１の蛍光物質にＥ
ｕ：ＳｒＳ蛍光体の第２の蛍光材料を混合することによ
って調製される。この好適実施形態の場合、蛍光体・樹
脂混合物には、約７４重量％の樹脂、１８重量％のＣ
ｅ：ＹＡＧ蛍光体、及び、８重量％のＥｕ：ＳｒＳ蛍光
体を含むことが可能である。蛍光体・樹脂混合物におけ
る特定の蛍光体の量は、ＬＥＤによって発生する白色出
力光の所望の複合カラーによって変更しても良い。
【００１９】次に、封緘層の上に蛍光体・樹脂混合物を
付着させて、封緘層を均一に被覆する蛍光層が形成され
る。次に、付着した蛍光体・樹脂混合物をゲル化、即
ち、部分的に硬化させることができる。蛍光層の上に透
明樹脂の第２の層を付着させて、ＬＥＤのレンズが形成
される。次に、第２の樹脂層と蛍光層が、単一プロセス
で、まとめて、完全に硬化させられる。層をまとめて硬
化させることによって、蛍光層とレンズの緊密な結合が
保証される。
【００２０】本発明の利点は、発光素子によって、カラ
ーに対してうまくバランスのとれた複合白色出力光を生
じさせることができるという点である。即ち、本発明に
よれば、複合白色出力光の赤色の量が、従来の蛍光体Ｌ
ＥＤよりも多い。この特性によって、発光素子は、赤色
の不足を補償するために、補助赤色光源を組み込むこと
を必要とせずに、真のカラー表現が必要とされる用途に
とって理想的なものになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、本発
明の好適実施形態となる蛍光体ＬＥＤ及びその製造方法
について詳細に説明する。図３を参照すると、本発明に
よる赤色の不足を補償する蛍光体発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）３４が示されている。適用可能な場合、図１の同じ
参照番号が、図３に示す対応するコンポーネントに用い
られる。ＬＥＤ３４は、カラーに対してうまくバランス
のとれた「白色」出力光を発生して、真の演色のための
照射が行えるように設計されている。ＬＥＤ３４は、リ
フレクタのカップ状リード・フレーム１３に配置されて
リード１６及び１８に電気的に結合された窒化ガリウム
（ＧａＮ）ダイ１２を含む。リード１６及び１８によっ
て、ＧａＮダイ１２に対する励起電力が供給される。Ｇ
ａＮダイ１２は、一般に、正方形の形状とすることが可
能である。好適実施形態の場合、ＧａＮダイ１２は、ピ
ーク波長が光スペクトルの青色領域内にある４７０ｎｍ
の一次光、即ち、青色光を放出するように構成されてい
る。ＧａＮダイ１２は、透明材料から形成されるスペー
シング層３６によって被覆されている。透明材料は、透
明エポキシ又はガラスとすることが可能である。
【００２２】スペーシング層３６に隣接して、蛍光層３
８が設けられている。蛍光層３８には、蛍光物質２２
と、第２の蛍光物質４０が含まれている。蛍光物質２２
は、一次光を吸収し、第１のピーク波長を備える二次光
を放出する特性を有しており、一方、蛍光物質４０は、
一次光を吸収し、第２のピーク波長を備える二次光を放
出する特性を有している。蛍光物質２２によって放出さ
れる二次光は、可視スペクトルの黄色領域に中心がくる
広帯域スペクトル分布を備えることが望ましい。しか
し、蛍光物質４０によって放出される二次光は、可視ス
ペクトル中での赤色領域に比較的大きく且つ比較的狭い
スペクトル分布を備えている。従って、蛍光物質２２及
び４０によって放出される一次光及び二次光が結合する
と、他のカラーに加えて、赤色が豊かな白色光が生じ
る。二次光のピーク波長は、一次光のピーク波長に加え
て、蛍光物質２２及び４０の組成によって決まる。
【００２３】蛍光層３８は、レンズ２４によって封じ込
められるが、レンズ２４は、一次光及び二次光の吸収さ
れなかった部分をほぼ矢印２６によって表示される方向
に向ける働きをする。レンズ２４は、透明エポキシのよ
うな透明材料から製造されるのが望ましい。しかし、ガ
ラスのような他の透明材料を利用することも可能であ
る。レンズ２４の形成に用いられる透明材料は、本発明
にとって特に重要ではない。層３８内の蛍光物質２２及
び４０からの二次光、及び一次光の非吸収部分は、白色
出力光としてレンズ２４から出射する。
【００２４】動作時、ＧａＮダイ１２は、リード１６及
び１８を介してＧａＮダイ１２に供給される電力によっ
て活性化される。活性化されると、ＧａＮダイ１２は、
ＧａＮダイ１２の上部表面から一次光を放出する。放出
された一次光は、スペーシング層３６を通って、蛍光層
３８まで伝搬する。一次光の一部は、層３８内の蛍光物
質２２に入射する。蛍光物質２２は、入射一次光を吸収
し、第１のピーク波長を備えた二次光を放出する。一次
光の別の部分は、層３８の蛍光物質４０に入射する。蛍
光物質４０は、入射一次光を吸収し、第２のピーク波長
を備えた二次光を放出する。しかし、一次光の一部に
は、蛍光物質２２にも、或いは、蛍光物質４０にも吸収
されないものもある。一次光の吸収されなかった部分
は、蛍光層３８を通って伝搬する。層３８内の蛍光物質
２２及び４０からの二次光、及び、ＧａＮダイ１２から
の非吸収一次光は、レンズ２４によって集束させられ、
白色出力光としてＬＥＤ３４から出射し、ほぼ矢印２６
の方向に伝搬する。ＧａＮダイ１２からの非吸収一次光
と、層３８の蛍光物質２２及び４０からの二次光が結合
すると、カラーに対してうまくバランスのとれた白色出
力光が生じる。
【００２５】第１の好適実施形態の場合、蛍光物質２２
は、セリウム（Ｃｅ）で活性化され、ガドリニウム（Ｇ
ｄ）をドープされたイットリウム・アルミニウム・ガー
ネット（ＹＡＧ）蛍光体（「Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体」）で
あり、蛍光物質４０は、化学的に変化させられた又は変
性されたＣｅ：ＹＡＧ蛍光体である。変性されたＣｅ：
ＹＡＧ蛍光体は、Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体にプラセオジム
（Ｐｒ）の三価イオンをドープすることによって得られ
る不定比化合物である。Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体におけるＰ
ｒの存在には、Ｃｅ3+の機能をＰｒ3+によって「引き継
ぐ」効果がある。この結果、Ｐｒによって、可視スペク
トルの黄色領域にほぼ中心がくるところのＣｅ：ＹＡＧ
蛍光体からの典型的な広帯域二次発光の代わりに、可視
スペクトルの赤色領域に中心がくる二次発光が生じるこ
とになる。蛍光層３８内におけるＰｒをドープしたＣ
ｅ：ＹＡＧ蛍光体の量は、変性されたＣｅ：ＹＡＧにお
けるＰｒの量と同様、特定の用途に関して、白色出力光
において必要とされる可能性のある赤色の量によって、
変化させても良い。即ち、上述したように、同一のＣ
ｅ：ＹＡＧ蛍光体で、Ｐｒのドーピング・プロセスによ
る影響のない部分、及び影響のある部分を、それぞれ主
蛍光物質、及び補助蛍光物質としても良く、従って蛍光
体は必ずしもＰｒをドープしないＣｅ：ＹＡＧ蛍光体を
含めて２種類とする必要はない。
【００２６】図４において、第１の好適実施形態に従っ
て、ＬＥＤ３４によって発生する白色出力光のスペクト
ル分布４２が示されている。スペクトル分布４２には、
ピーク４４、４６、及び４８が含まれている。ピーク４
４は、主としてＬＥＤ光からの非吸収一次放出成分によ
って生じる。ピーク４６は、主として、蛍光物質２２か
らの二次放出によって生じ、一方、ピーク４８は、主と
して、蛍光物質４０からの二次放出によって生じる。清
水他による先行技術のＬＥＤ（図２）によって発生する
白色出力光のスペクトル分布２８と比較すると、スペク
トル分布４２における明らかな相違は、可視スペクトル
の赤色領域内にある余分なピーク４８である。従って、
ＬＥＤ３４によって発生する白色出力光は、清水他によ
る先行技術のＬＥＤによって発生する出力光に比較する
と、赤色の量が大幅に増している。第１の好適実施形態
によるＬＥＤ３４は、３，８００゜Ｋの色温度及び８５
の色調指数を備える白色出力光を発生するように構成す
ることが可能である。
【００２７】第２の実施形態の場合、蛍光物質２２は、
やはり、Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体である。しかし、蛍光物質
４０は、ユーロピウム（Ｅｕ）で活性化された硫化スト
ロンチウム（ＳｒＳ）蛍光体（「Ｅｕ：ＳｒＳ」）であ
る。Ｅｕ：ＳｒＳ蛍光体の量は、蛍光層３８における全
蛍光体重量の約１０％以下が望ましい。蛍光層３８内の
Ｅｕ：ＳｒＳ蛍光体の量は、白色出力光において必要と
される可能性のある赤色の量によって変動する場合があ
る。蛍光層３８におけるＥｕ：ＳｒＳ蛍光体の正確な量
は、本発明にとって特に重要ではない。
【００２８】第２の好適実施形態と第１の好適実施形態
との相違は、蛍光物質４０の組成が２つの実施形態で異
なるという点だけである。しかし、両方の実施形態に関
する蛍光物質４０は、白色出力光の赤色成分を強めて、
赤色の不足を補償する働きをする。２つの実施形態の働
きはほぼ同じであるため、第２の好適実施形態に関する
出力光のスペクトル分布は、第１の好適実施形態によっ
て発生する出力光のスペクトル分布４２と極めてよく似
ている。従って、第２の実施形態に従ってＬＥＤ３４に
よって発生する白色出力光のスペクトル分布は、やは
り、可視光スペクトルの赤色領域内にピーク波長を備え
ている。
【００２９】赤色の不足を補償する蛍光体ＬＥＤの製造
方法については、図５の流れ図に関連して説明すること
にする。工程５０において、第１のピーク波長を備える
一次光を放出する光源が設けられる。光源は、ピーク波
長が約４７０ｎｍの一次光を放出するＧａＮダイが望ま
しい。次に、工程５２において、光源の上に第１の透明
樹脂層を付着させて、封緘層が形成される。工程５２
は、本発明にとって特に重要ではなく、該方法から省略
することが可能である。工程５４において、蛍光体・樹
脂混合物を調製して、ＬＥＤの蛍光層が形成される。蛍
光体・樹脂混合物には、樹脂ペーストと化合させられた
２つの蛍光物質が含まれている。第１の蛍光物質は、一
次光に反応して、可視光スペクトルの黄色領域にピーク
波長を備える二次光を放出する特性を有している。第１
の蛍光物質によって放出される二次光は、広帯域のスペ
クトル分布を備えていることが望ましい。第２の蛍光物
質は、可視光スペクトルの赤色領域にピーク波長を備え
る二次光を放出する特性を有している。
【００３０】第１の好適実施形態の場合、蛍光体・樹脂
混合物は、Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体の第１の蛍光物質にＥ
ｕ：ＳｒＳ蛍光体の第２の蛍光材料を混合することによ
って調製される。この好適実施形態の場合、蛍光体・樹
脂混合物には、約７４重量％の樹脂、１８重量％のＣ
ｅ：ＹＡＧ蛍光体、及び、８重量％のＥｕ：ＳｒＳ蛍光
体を含むことが可能である。蛍光体・樹脂混合物におけ
る特定の蛍光体の量は、ＬＥＤによって発生する白色出
力光の所望の複合カラーによって変動する可能性があ
る。例えば、白色出力光の赤色成分は、蛍光体・樹脂混
合物により多くのＥｕ：ＳｒＳ蛍光体を添加することに
よって強めることが可能である。
【００３１】第２の好適実施形態の場合、蛍光体・樹脂
混合物は、最初に、Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体に元素Ｐｒの三
価イオンをドープすることによって調製される。Ｃｅ：
ＹＡＧ蛍光体のうち、ドーピング・プロセスによる影響
を受けなかった部分は、蛍光体・樹脂混合物における第
１の蛍光物質を構成する。Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体のうち、
ドーピング・プロセスによって変化した部分は、第２の
蛍光物質を構成する。前述の実施形態と同様、蛍光体・
樹脂混合物における特定の蛍光体の量は、白色出力光の
所望の複合カラーによって変動する可能性がある。
【００３２】次に、工程５６において、封緘層の上に蛍
光体・樹脂混合物を付着させて、封緘層を均一に被覆す
る蛍光層が形成される。次に、付着した蛍光体・樹脂混
合物をゲル化、即ち、部分的に硬化させることができ
る。工程５８において、蛍光層の上に透明樹脂の第２の
層を付着させて、ＬＥＤのレンズが形成される。次に、
工程６０において、第２の樹脂層と蛍光層が、単一プロ
セスで、まとめて、完全に硬化させられる。層をまとめ
て硬化させることによって、蛍光層とレンズの緊密な結
合が保証される。
【００３３】上述の好適実施形態に即して、本発明を説
明すると、本発明によれば、発光素子（３４）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
範囲内における第１のピーク波長を備える第１の光を放
出する光源（１２）と、前記光源の上に配置されて、該
光源から放出される前記第１の光を受け、該第１の光に
反応して、第２のスペクトル範囲内における第２のピー
ク波長を備えた第２の光を放射する特性を備えた第１の
蛍光物質（２２）を含んでおり、また、可視光スペクト
ルの赤色スペクトル範囲内における第３のピーク波長を
備えた第３の光を放射する特性を備えた第２の蛍光物質
（４０）を含んでいるところの蛍光層（３８）と、該蛍
光層に光学的に結合されて、前記第１の光、前記第２の
光、及び前記第３の光を、少なくとも部分的に、前記第
１の光、前記第２の光、及び前記第３の光の強度によっ
て色特性が決まる複合出力光として、前記光源から離れ
る方向に伝搬する光伝搬媒体（２４）が含まれているこ
とを特徴とする、発光素子（３４）が提供される。
【００３４】好ましくは、前記蛍光層（３８）中の前記
第２の蛍光物質（４０）に、硫化ストロンチウム（Ｓｒ
Ｓ）が含まれる。
【００３５】好ましくは、前記蛍光層（３８）中の前記
第２の蛍光物質（４０）に、ユーロピウム（Ｅｕ）で活
性化された硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）が含まれる。
【００３６】好ましくは、前記蛍光層（３８）に、前記
第１の蛍光物質（２２）よりも少ない重量の前記ユ−ロ
ピウム（Ｅｕ）で活性化された硫化ストロンチウム（Ｓ
ｒＳ）が含まれる。
【００３７】好ましくは、前記蛍光層（３８）の前記第
２の蛍光物質（４０）に、三価のプラセオジム（Ｐ
ｒ3+）が含まれる。
【００３８】好ましくは、前記蛍光層（３８）の前記第
１の蛍光物質（２２）に、イットリウム・アルミニウム
・ガーネット（ＹＡＧ）が含まれる。
【００３９】更に本発明によれば、発光素子（３４）の
製造方法であって、第１のピーク波長を備えた第１の光
を放出する光源を設ける工程（５０）と、前記第１の光
の露光に反応して、第２のピーク波長を備えた第２の光
を放出する主蛍光物質（２２）と、前記第１の光の露光
に反応して、可視光スペクトルの赤色スペクトル領域内
における第３のピーク波長を備える第３の光を放出する
補助蛍光物質（４０）を含む、蛍光体・エポキシ混合物
を調製する工程（５４）と、前記光源の上に前記蛍光体
・エポキシ混合物を付着させ、少なくとも前記光源を部
分的に封じ込める蛍光層（３８）を形成する工程（５
６）と、前記蛍光層（３８）の上に透明材料を付着させ
て、前記蛍光層の上にレンズ（２４）を形成する工程
（５８）が含まれることを特徴とする、発光素子（３
４）の製造方法が提供される。
【００４０】好ましくは、前記蛍光体・エポキシ混合物
を調製する前記工程（５４）に、ユーロピウム（Ｅｕ）
で活性化された硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）の前記補
助蛍光物質（４０）と前記主蛍光物質（２２）を混合し
て、前記蛍光体・エポキシ混合物を作成する工程が含ま
れる。
【００４１】好ましくは、前記ユーロピウム（Ｅｕ）で
活性化された硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）の前記補助
蛍光物質（４０）と前記主蛍光物質（２２）とを混合す
る前記工程が、前記ユーロピウム（Ｅｕ）で活性化され
た硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）を含む前記補助蛍光物
質（４０）と、セリウム（Ｃｅ）で活性化され、ガドリ
ニウム（Ｇｄ）をドープされたイットリウム・アルミニ
ウム・ガーネット（ＹＡＧ）を含む前記主蛍光物質を混
合する工程を有する。
【００４２】好ましくは、前記蛍光体・エポキシ混合物
を調製する前記工程（５４）に、セリウム（Ｃｅ）で活
性化され、ガドリニウム（Ｇｄ）をドープされたイット
リウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）の前記主
蛍光物質に三価プラセオジム（Ｐｒ3+）をドープして、
前記蛍光体・エポキシ混合物を作成する工程が含まれ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な先行技術による蛍光体発光ダイオード
（ＬＥＤ）の概略図である。
【図２】特定の先行技術による蛍光体ＬＥＤからの出力
光に関するスペクトル分布を示すグラフである。
【図３】本発明による赤色の不足を補償する蛍光体ＬＥ
Ｄの概略図である。
【図４】第１の実施形態による図３の蛍光体ＬＥＤから
の出力光に関するスペクトル分布を示すグラフである。
【図５】本発明による蛍光体ＬＥＤの製造方法に関する
流れ図である。
【符号の説明】
１２ 光源 ２２ 第１の蛍光物質 ３４ 発光素子 ３８ 蛍光層 ４０ 第２の蛍光物質
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ゲルド・ミューラー アメリカ合衆国カリフォルニア州サンノゼ スウェイガート・ロード 3491 (72)発明者 レギナ・ミューラー アメリカ合衆国カリフォルニア州サンノゼ スウェイガート・ロード 3491

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】発光素子であって、 加えられる電気信号に応答して、第１のスペクトル範囲
    内における第１のピーク波長を備える第１の光を放出す
    る光源と、 前記光源の上に配置されて、該光源から放出される前記
    第１の光を受け、該第１の光に反応して、第２のスペク
    トル範囲内における第２のピーク波長を備えた第２の光
    を放射する特性を備えた第１の蛍光物質を含んでおり、
    また、可視光スペクトルの赤色スペクトル範囲内におけ
    る第３のピーク波長を備えた第３の光を放射する特性を
    備えた第２の蛍光物質を含んでいるところの蛍光層と、 該蛍光層に光学的に結合されて、前記第１の光、前記第
    ２の光、及び前記第３の光を、少なくとも部分的に、前
    記第１の光、前記第２の光、及び前記第３の光の強度に
    よって色特性が決まる複合出力光として、前記光源から
    離れる方向に伝搬する光伝搬媒体が含まれていることを
    特徴とする、発光素子。
  2. 【請求項２】前記蛍光層中の前記第２の蛍光物質に、硫
    化ストロンチウム（ＳｒＳ）が含まれることを特徴とす
    る、請求項１に記載の発光素子。
  3. 【請求項３】前記蛍光層中の前記第２の蛍光物質に、ユ
    ーロピウム（Ｅｕ）で活性化された硫化ストロンチウム
    （ＳｒＳ）が含まれることを特徴とする、請求項１に記
    載の発光素子。
  4. 【請求項４】前記蛍光層に、前記第１の蛍光物質よりも
    少ない重量の前記ユ−ロピウム（Ｅｕ）で活性化された
    硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）が含まれることを特徴と
    する、請求項１に記載の発光素子。
  5. 【請求項５】前記蛍光層の前記第２の蛍光物質に、三価
    のプラセオジム（Ｐｒ3+）が含まれることを特徴とす
    る、請求項１に記載の発光素子。
  6. 【請求項６】前記蛍光層の前記第１の蛍光物質に、イッ
    トリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）が含ま
    れることを特徴とする、請求項１、２、３、４、又は５
    に記載の発光素子。
  7. 【請求項７】発光素子の製造方法であって、 第１のピーク波長を備えた第１の光を放出する光源を設
    ける工程と、 前記第１の光の露光に反応して、第２のピーク波長を備
    えた第２の光を放出する主蛍光物質と、前記第１の光の
    露光に反応して、可視光スペクトルの赤色スペクトル領
    域内における第３のピーク波長を備える第３の光を放出
    する補助蛍光物質を含む、蛍光体・エポキシ混合物を調
    製する工程と、 前記光源の上に前記蛍光体・エポキシ混合物を付着さ
    せ、少なくとも前記光源を部分的に封じ込める蛍光層を
    形成する工程と、 前記蛍光層の上に透明材料を付着させて、前記蛍光層の
    上にレンズを形成する工程が含まれることを特徴とす
    る、発光素子の製造方法。
  8. 【請求項８】前記蛍光体・エポキシ混合物を調製する前
    記工程に、ユーロピウム（Ｅｕ）で活性化された硫化ス
    トロンチウム（ＳｒＳ）の前記補助蛍光物質と前記主蛍
    光物質を混合して、前記蛍光体・エポキシ混合物を作成
    する工程が含まれることを特徴とする、請求項７に記載
    の方法。
  9. 【請求項９】前記ユーロピウム（Ｅｕ）で活性化された
    硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）の前記補助蛍光物質と前
    記主蛍光物質とを混合する前記工程が、前記ユーロピウ
    ム（Ｅｕ）で活性化された硫化ストロンチウム（Ｓｒ
    Ｓ）を含む前記補助蛍光物質と、セリウム（Ｃｅ）で活
    性化され、ガドリニウム（Ｇｄ）をドープされたイット
    リウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）を含む前
    記主蛍光物質を混合する工程を有することを特徴とす
    る、請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記蛍光体・エポキシ混合物を調製する
    前記工程に、セリウム（Ｃｅ）で活性化され、ガドリニ
    ウム（Ｇｄ）をドープされたイットリウム・アルミニウ
    ム・ガーネット（ＹＡＧ）の前記主蛍光物質に三価プラ
    セオジム（Ｐｒ3+）をドープして、前記蛍光体・エポキ
    シ混合物を作成する工程が含まれることを特徴とする、
    請求項７に記載の方法。
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