JP2000349345A - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な実装構造で白色発光及び昼光色から昼
白色までの色に変化させて使用できる半導体発光装置の
提供。 【解決手段】 青色発光の第１の発光素子３とオレンジ
またはアンバーの発光色の第２の発光素子４とをペアと
して共通の実装面に搭載するとともに、第１の発光素子
３及び第２の発光素子４を同時に点灯させる導通構造を
備え、第１の発光素子３を、自身の青色発光色との合成
により白色発光出力となるように発光波長を変換する蛍
光物質を含む波長変換フィルタ８で被覆し、第１の発光
素子３及び第２の発光素子４への印加電流を調整可能な
電気回路を導通構造に接続し、第１，第２の発光素子
３，４への印加電流を調整して白色からオレンジまたは
アンバーの発光色までの間の色度を変えた発光を可能と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、白色発光及びオレ
ンジまたはアンバーの発光色の半導体発光素子の組合せ
によって、白色発光から昼白色及び昼光色が得られるよ
うにした半導体発光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体発光素子を利用した発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）等の半導体発光装置は、赤（Ｒ），緑
（Ｇ），青（Ｂ）の光の三原色のものがあり、これらの
３色の発光の組合せによってフルカラーディスプレイへ
の対応が可能となった。特に、近来になって、サファイ
ア基板の上にＧａＮ系化合物半導体を積層した高輝度の
青色発光のＬＥＤが開発され、高品質のカラー画像が得
られるようになった。

【０００３】一方、ＬＥＤの利用分野は大型画面のディ
スプレイ等の画像表示用だけでなく、たとえば各種の書
類等の原稿から画像情報を読み取るイメージスキャナに
おけるＬＥＤ式原稿読取り用の光源や、プリンタ用書き
込みＬＥＤアレー等にも利用されている。これらの用途
は画像表示というよりも光源として活用を図るという傾
向にあり、さらにこれを展開して白色発光の照明やたと
えば携帯電話等の液晶ディスプレイのバックライトへの
適用も将来的には十分に可能であるとされている。

【０００４】ＬＥＤを用いて白色発光を得るためには、
Ｒ，Ｇ，Ｂの光の三原色の組合せを一つのドットとして
これらのＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤを点灯させればよく、これ
はフルカラーディスプレイ等の分野ではごく当たり前の
ことである。このようなＲ，Ｇ，Ｂの発光素子を用いる
半導体発光装置としては、たとえば特開平６−１５１９
７４号公報に記載されたものがある。この公報に記載の
半導体発光装置は、一つのステムの上にＲ，Ｇ，ＢのＬ
ＥＤを搭載してそれぞれのＬＥＤを電源側に導通させ、
集光機能を兼ねるレンズ状の封止樹脂によってモールド
したものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、Ｒ，Ｇ，Ｂ
の３個のＬＥＤを配置するので、ステム上への実装工程
や導通のためのボンディング工程に必要な時間が長くな
り、１個のＬＥＤを実装するタイプのものに比べると、
歩留りが大幅に低下する。

【０００６】また、３個のＬＥＤを配置するためにはそ
の占有面積が当然ながら大きくなる。これに加えて、Ｌ
ＥＤの導通のためのボンディング用のワイヤを配線した
り、ＬＥＤ自身及び配線の干渉がないようにＬＥＤどう
しの間の間隔に余裕を持たせたりする必要がある。した
がって、全体の嵩が大きくなるほか、構造も複雑になり
製造上でのハンドリングにも困難さを伴う。

【０００７】一方、各種の照明の分野においては、昼光
色から電球色までの幅広い色合いの照明光のニーズが高
い。しかしながら、従来ではＲ，Ｇ，Ｂの３個のＬＥＤ
の組合せによるしかなく、旧来の蛍光灯や電球等による
発光色に似た色合いを実現することはできない。

【０００８】本発明は、簡単な実装構造で白色発光及び
昼光色から昼白色までの色に変化させて使用できる半導
体発光装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、青色発光の第
１の発光素子とオレンジまたはアンバーの発光色の第２
の発光素子とをペアとして共通の実装面に搭載するとと
もに、前記第１の発光素子及び第２の発光素子を同時に
点灯させる導通構造を備え、前記第１の発光素子を、自
身の青色発光色との合成により白色発光出力となるよう
に発光波長を変換する蛍光物質を含む波長変換フィルタ
で被覆し、前記第１の発光素子及び第２の発光素子への
印加電流を調整可能な電気回路を前記導通構造に接続し
たことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、青色発光
の第１の発光素子とオレンジまたはアンバーの発光色の
第２の発光素子とをペアとして共通の実装面に搭載する
とともに、前記第１の発光素子及び第２の発光素子を同
時に点灯させる導通構造を備え、前記第１の発光素子
を、自身の青色発光色との合成により白色発光出力とな
るように発光波長を変換する蛍光物質を含む波長変換フ
ィルタで被覆し、前記第１の発光素子及び第２の発光素
子への印加電流を調整可能な電気回路を前記導通構造に
接続したことを特徴とする半導体発光装置であり、２個
の発光素子を実装しそれぞれの印加電流を調整すること
で白色からオレンジまたはアンバーの発光色までの間の
色度を変えた発光が得られるという作用を有する。

【００１１】以下、本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。

【００１２】図１は本発明の半導体発光装置の概略であ
ってＬＥＤランプ型としたときの縦断面図である。

【００１３】図において、配線基板（図示せず）に基端
を導通接続させる３本を一組としたリードフレーム１の
コモンリード１ａの先端にパラボラ状のマウント部１ｂ
を形成し、このマウント部１ｂの全体と残りの二本のリ
ード１ｃ，１ｄの先端部を含めてエポキシ樹脂の封止に
よるパッケージ２が形成されている。そして、マウント
部１ｂには青色発光の第１の発光素子３とオレンジまた
はアンバーの第２の発光素子４とを備えている。

【００１４】青色発光の第１の発光素子３は透明のサフ
ァイアの基板３ａにＧａＮ系化合物半導体のｎ型層とｐ
型層とを積層し、基板３ａと反対側の面に臨んでいるｎ
型層及びｐ型層の表面にそれぞれｎ側電極とｐ側電極と
を形成したものである。そして、本実施の形態において
は、第１の発光素子３はその基板３ａを上向きとして静
電気保護用のツェナーダイオード５の上に導通搭載され
ている。

【００１５】ツェナーダイオード５は、上面側の一部を
ｐ型半導体領域として形成したｎ型のシリコン基板５ａ
を用いたもので、ｐ型半導体領域に導通するｐ側電極５
ｂを設けるとともにシリコン基板５ａの表面にｎ側電極
５ｃを設け、シリコン基板５ａの底面にはｎ電極５ｄを
形成したものである。そして、第１の発光素子３は、そ
のｎ側電極とｐ側電極とをバンプ電極６ａ，６ｂによっ
てそれぞれツェナーダイオード５のｐ側電極５ｂとｎ側
電極５ｃに導通させて搭載されている。

【００１６】第１の発光素子３を搭載したツェナーダイ
オード５は、ｎ電極５ｄをマウント部１ｂに搭載して導
電性の接着剤によって固定され、ｐ側電極５ｂとリード
１ｄとの間はワイヤ７ａでボンディングされる。また、
第１の発光素子３の周りには発光色の青の波長をほぼ白
色に波長変換するための波長変換フィルタ８を形成す
る。この波長変換フィルタ８は、たとえばパッケージ２
と同じエポキシ樹脂の中に青色から黄緑色に波長変換で
きる特性を持つ蛍光物質を混入したものである。蛍光物
質としては蛍光染料，蛍光顔料，蛍光体等が利用でき、
（Ｙ，Ｇｄ）₃（Ａｌ，Ｇａ）₅Ｏ₁₂：Ｃｅが好適であ
る。

【００１７】なお、このような蛍光物質を混入した樹脂
を波長変換フィルタ８の素材とするため、ＬＥＤランプ
の製造においてはツェナーダイオード５と複合素子化し
た第１の発光素子３と第２の発光素子４とをマウント部
１ｂに実装した後に、第１の発光素子３の周りを波長変
換フィルタ８によって封止し、その後パッケージ２の樹
脂封止の工程を行う。

【００１８】一方、オレンジまたはアンバーの発光色の
第２の発光素子４は、ＧａＰの基板４ａにＩｎＧａＡｌ
Ｐ系化合物半導体を積層したもので、基板４ａの底面に
ｎ側電極４ｂを形成するとともに化合物積層体の表面に
ｐ側電極４ｃを形成したものである。そして、第２の発
光素子４は、ｎ側電極４ｂをマウント部１ｂに導通搭載
して導電性の接着剤によって固定され、ｐ側電極４ｃと
リード１ｃとの間をワイヤ７ｂによってボンディングし
ている。

【００１９】以上の構成において、マウント部１ｂ上の
第１，第２の発光素子３，４に通電されると、これらの
発光素子３，４が同時に点灯する。このとき、第１の発
光素子３からの青色発光は、それ自身の青色の成分と波
長変換フィルタ８によって波長変換された黄緑色の成分
との混色によって白色発光が得られる。したがって、第
１の発光素子３からの白色発光と第２の発光素子４から
オレンジまたはアンバーの発光色とが合成され、パッケ
ージ２から昼白色または昼光色の発光が放たれる。

【００２０】図２は第１の発光素子３からの青色発光の
波長変換による白色発光と、第２の発光素子４からのア
ンバーの発光との混色による発光色を示すための色座標
である。

【００２１】色座標を用いるとき、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の
ＬＥＤで表現可能な色は、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ単色のＬ
ＥＤの色座標値で特定される３点を頂角とする馬蹄形に
含まれる領域である。そして、青色発光の第１の発光素
子３からの発光は波長変換フィルタ８により白色側に変
換され、図中のＷで示す変換色の座標をとる。したがっ
て、パッケージ２内ではこの座標Ｗの白色と第２の発光
素子４からの座標Ｐのオレンジまたはアンバーの発光色
とが混色し、図中のＷとＰとの間の座標をとる発光色と
なる。

【００２２】ここで、第１及び第２の発光素子３，４に
対する印加電流を外部回路に対する制御によって調整で
きるようにする。このような印加電流の調整により、座
標ＷとＰとの間で色度を変えることができ、白色とオレ
ンジまたはアンバーとの色度の大小によって白色からオ
レンジまたはアンバーまでの間で昼光色及び昼白色に似
た発光色を得ることができる。

【００２３】このように、第１，第２の発光素子３，４
を実装するだけで、それぞれへの電流印加を調整するこ
とによって白色からオレンジまたはアンバーまでの様々
な色の発光が可能である。したがって、従来のように
Ｒ，Ｇ，Ｂの発光素子を備える場合に比べると小型化も
可能となる。

【００２４】なお、実施の形態ではＬＥＤランプ型のも
のとしたが、表面実装型のチップとしてもよい。また、
第１の発光素子３については基板３ａをマウント部１ｂ
に搭載する実装構造とすることもできる。

【００２５】

【発明の効果】本発明では、波長変換フィルタによって
発光面を被覆された青色発光の第１の発光素子とオレン
ジまたはアンバーの第２の発光素子だけで、それぞれへ
の印加電流を調整することによって白色，昼光色，昼白
色及びオレンジまたはアンバーの色の発光を得ることが
できる。したがって、Ｒ，Ｇ，Ｂの３個の発光素子を備
える従来例と比べると装置の小型化及び低コスト化が可
能となり、表示色も変えられるのでその照明形態や利用
分野も拡げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体発光装置であってＬＥＤランプ
型とした例の縦断面図

【図２】青色の発光素子からの発光を波長変換した変換
色とオレンジまたはアンバーの発光素子からの発光色の
合成による発光を説明する色座標を示す図

【符号の説明】

１ リードフレーム １ａ コモンリード １ｂ マウント部 １ｃ，１ｄ リード ２ パッケージ ３ 第１の発光素子 ３ａ 基板 ４ 第２の発光素子 ４ａ 基板 ５ ツェナーダイオード ５ａ シリコン基板 ５ｂ ｐ側電極 ５ｃ ｎ側電極 ５ｄ ｎ電極 ６ａ，６ｂ バンプ電極 ７ａ，７ｂ ワイヤ ８ 波長変換フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内 義文 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA11 CA34 CA40 DA07 DA09 DA13 DA18 DA20 DA44 DA46 DA83 DB01 EE22

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 青色発光の第１の発光素子とオレンジま
   たはアンバーの発光色の第２の発光素子とをペアとして
   共通の実装面に搭載するとともに、前記第１の発光素子
   及び第２の発光素子を同時に点灯させる導通構造を備
   え、前記第１の発光素子を、自身の青色発光色との合成
   により白色発光出力となるように発光波長を変換する蛍
   光物質を含む波長変換フィルタで被覆し、前記第１の発
   光素子及び第２の発光素子への印加電流を調整可能な電
   気回路を前記導通構造に接続したことを特徴とする半導
   体発光装置。