白色发光装置的制作方法

专利名称：白色发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有发光元件和荧光体且发出白色光的白色发光装置，尤其涉及使用于例如LED显示器、背光装置、信号机、照光式开关、各种传感器、各种指示器等的白色发光装置。
背景技术：
一般，作为使用于发光装置的发光元件有无机LED(Light EmittingDiode)、有机LED、激光二极管、无机厚膜电致发光板或者是无机薄膜电致发光构件等。LED尤其以它的寿命长、占地方小、耐冲击、且以窄的光谱带发光等特点，被人们所关注。
多数的发光色，特别是宽光谱带的多数发光色，是不可能通过LED的活性半导体材料的固有发光实现，或者只能以低效率实现。这种情况尤其符合发白色光的情况。
根据公知技术水准，使用半导体时原本无法实现的发光色，是通过波长变换技术获得的。该波长变换技术实质上是基于以下的原理。即，在LED上配置至少1个荧光体；并由该荧光体，吸收LED发出的光；发出与该吸收的光的波长不同波长的光。换言之，吸收LED发出的光，之后，用其他发光色放射光致发光的光。
作为根据该原理发出白色光的发光装置，人们已知以下的装置，即，使用目前实用化的红·绿·蓝各色的荧光体(以下，集中表达的时候，称为红绿蓝荧光体)，对由紫色LED发出的光，进行波长变换并发光的白色LED灯。红绿蓝荧光体各自的成分，如下式所述。
红荧光体La2O2S:Eu，Sm(YOS:Eu)绿荧光体3(Ba，Mg，Eu，Mu)O·8Al2O3(BAM:Eu，Mn)蓝荧光体(Sr，Ca，Ba，Eu)10(PO4)6·Cl2
但是，以往的白色发光装置(白色LED灯)，存在演色性低的问题。
图1是，表示以往白色发光装置(白色LED灯)的发光强度的光谱图。如图所示，几乎没有波长560～590nm的黄色成分，因此，该白色LED灯的平均演色评价数Ra是低到约50～60。一般的荧光灯，其平均演色评价数Ra是约80～90，最理想是100。
另一方面，通过组合蓝色LED和荧光体而实现白色的白色发光装置，由于随着温度的上升，蓝色LED的发光波长会向长波长侧位移，因此，可能产生白色发光装置的彩色边纹。

发明内容
本发明的目的在于，提供具有改善了的演色性的白色发光装置。
而且，本发明的目的在于，提供不易产生彩色边纹的白色发光装置。
(A)根据本发明，可以提供一种白色发光装置，其特征是，由具有500nm以下的峰值波长的发光元件、吸收该发光元件发出的光，并发出与该吸收的光的波长不同的黄色波长光的第一荧光体、至少具有与所述第一荧光体不同的发光波长的第二荧光体构成。
所述白色发光装置可以有以下限定的任何一个或者其组合。
1)所述发光波长由400nm以下的峰值波长构成。
2)所述第二荧光体由具有蓝色～红色发光波长的一种或者一种以上的荧光体构成。
3)所述第二荧光体由发出蓝色、红色、绿色光的荧光体中的任何一个或者其全部荧光体构成。
4)所述第一荧光体由碱土类金属硅酸盐构成。
5)所述第一荧光体由用铕活性化了的碱土类金属硅酸盐构成。
6)所述第一荧光体是式(2-x-y)SrO·x(Ba，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO2·aP2O5bAl2O3cB2O3dGeO2:yEu2+(式中，0＜x＜1.6、0.005＜y＜0.5、0＜a、b、c、d＜0.5)表示的被2价铕活性化了的碱土类金属正硅酸盐和/或式
(2-x-y)BaO·x(Sr，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO2·aP2O5bAl2O3cB2O3dGeO2:yEu2+(式中，0.01＜x＜1.6、0.005＜y＜0.5、0＜a、b、c、d＜0.5)表示的碱土类金属正硅酸盐，此时，a、b、c、d的值中最好至少有一个大于0.01。
7)将所述红、绿、蓝和/或黄色荧光体，混入到覆盖所述发光元件的覆盖构件中。
8)混入到所述覆盖构件的所述红、绿、蓝和/或黄色荧光体，在所述发光元件的附近以高密度状态混入。
9)将所述红、绿、蓝和/或黄色荧光体，还混入到用于将所述发光元件固定在引线框的绝缘性粘接材料中。
(B)根据本发明的另一个方面，提供一种白色发光装置，其特征是，由以下构件构成，即配置于安装引导的杯体内，并由GaN系半导体构成的发紫色光的发光元件、由填充于所述杯体内而密封所述发光元件的透明树脂构成的密封材，而且，所述密封材中混入了以下的荧光体，即，吸收从所述发光元件发出的光，并分别发出与该吸收的光的波长不同的红、绿以及蓝色波长光的红、绿以及蓝色荧光体；以及，吸收从所述发光元件发出的光，并发出与该吸收的光的波长不同的黄色波长光的黄色荧光体。
所述白色发光装置，可具有以下的限定。
所述白色发光装置，还可以包含一种透镜状的铸模构件，该铸模构件由覆盖填充有所述密封材的所述杯体和所述安装引导一部分的透明树脂构成。
(C)根据本发明的另一个方面，提供一种白色发光装置，其特征是，由配置在安装引导的杯体内由GaN系半导体构成的发出紫色光的发光元件、由填充于安装引导的杯体内密封所述发光元件的透明树脂构成的密封材、
由覆盖填充有所述密封材的所述杯体和所述安装引导一部分的透明树脂构成的透镜状的铸模构件、以及嵌合到所述铸模构件，并混入有吸收从所述发光元件发出的光并分别发出与该吸收的光的波长不同的红、绿以及蓝色波长光的红、绿以及蓝色荧光体的荧光盖子构成，而且，在所述荧光盖子中混入了以下荧光体，即，吸收从所述发光元件发出的光，并发出与该吸收的光的波长不同的黄色波长光的黄色荧光体。
(D)根据本发明的另一个方面，提供一种白色发光装置，其特征是，由发出紫光的发光元件，以及导入该发光元件发出的光并从光输出面输出的大致矩形的导光板构成，而且，所述导光板，在光输出面上涂敷了以下的荧光体，即，吸收从所述发光元件发出的光，并分别发出与该吸收的光的波长不同的红、绿以及蓝色波长光的红、绿以及蓝色荧光体，以及，吸收从所述发光元件发出的光，并发出与该吸收的光的波长不同的黄色波长光的黄色荧光体。
(E)根据本发明的另一个方面，提供一种白色发光装置，其特征是，由发出紫光的发光元件，导入该发光元件发出的光并从光输出面输出的大致矩形的导光板，以及下述薄膜构成，所述薄膜，配置于所述导光板的光输出面上，且包含混入以下荧光体，即，吸收从所述发光元件发出的光，并分别发出与该吸收的光的波长不同的红、绿以及蓝色波长光的红、绿以及蓝色荧光体，而且，所述薄膜中混入了以下的荧光体，即，吸收从所述发光元件发出的光，并发出与该吸收的光的波长不同的黄色波长光的黄色荧光体。


图1是表示以往的白色LED灯的发光强度的光谱图。
图2是表示有关本发明第一实施方式的白色LED灯的剖面图。
图3是表示白色LED灯的紫色LED的层结构的图。
图4是表示有关第一实施方式的白色LED灯的发光强度的光谱图。
图5是表示有关本发明第二实施方式的白色LED灯的剖面图。
图6是表示有关本发明第三实施方式的白色LED灯的剖面图。
图7是表示有关第三实施方式的白色LED灯中的使用了齐纳二极管的过电压保护元件的电路图。
图8是表示有关第三实施方式的白色LED灯中的使用了电容器的过电压保护元件的电路图。
图9是表示有关本发明第四实施方式的白色LED灯的剖面图。
图10(a)是表示有关本发明第五实施方式的面状光源用装置的平面图，图10(b)是图10(a)的A-A线剖面图。
具体实施例方式
下面，参考附图，详细说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)图2是表示有关本发明第一实施方式的白色LED灯的剖面图。
图2中所示的白色LED灯10是SMD(Surface Mounted Device)型，且具有以下的结构。在具有绝缘性的玻璃环氧树脂基板12的上下侧面，通过金图案形成了电绝缘的两个引线框14，15，且在引线框14，15上设置了具有塑料制杯体17a的框体17。杯体17a的表面成为反射紫色LED19发出的光的反射镜。引线框14和15不是对称的，其中，一方的引线框15的上面，形成到框体17的形成了杯体17a的空间底部的中央部分，而另一方的引线框14以在所述空间的底部只露出一点的状态形成。
紫色LED19能发出395nm的紫色光，且由基于含银环氧树脂糊剂等形成的底座21，固定在了引线框15的上面。但是，紫色LED19还可以置换成能发出350～400nm波长区域的任何光的装置。使用金制的键合线23连接紫色LED19的p电极和引线框15，并使用金制的键合线24连接紫色LED19的n电极和引线框14。
框体17的形成了杯体17a的空间，填充了固化后变透明的密封材26，并由该密封材26，固定了紫色LED19。密封材26是使用了硅树脂或者环氧树脂的物质，而且，该密封材26中除了混入了以往例中说明了的红荧光体28、绿荧光体29、蓝荧光体30之外，还混入了作为本发明特征要素的黄荧光体31(下面会有详细的介绍)。
但是，混入了红绿蓝黄荧光体28～31的密封材26，可以满满地填充至框体17的形成杯体17a的空间，也可以填充至框体17的上边缘以下的部位。另外，混入了红绿蓝黄荧光体28～31的密封材26中，还可以混入能扩散光的扩散材。此时，由于扩散材的作用，紫色LED19发出的光通过漫射成为散射光，因此红绿蓝黄荧光体28～31容易被紫色LED19发出的光射中，从而增加了从红绿蓝黄荧光体28～31放射出的光的光量。该扩散材，没有特别的限定，可使用公知的物质。
黄荧光体31能将紫色LED19发出的395nm紫色光的波长，变换为560～590nm波长的黄色光波长，并进行放射。包含它的红绿蓝黄荧光体28～31混入在密封材26中，而其混入比例优选包括密封材26在内的全部体积比的5％。
黄荧光体31由通过2价铕活性化了的碱土类金属正硅酸盐构成。
即，黄荧光体31可以是式(2-x-y)SrO·x(Ba，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO2·aP2O5bAl2O3cB2O3dGeO2:yEu2+(式中，0＜x＜1.6、0.005＜y＜0.5、0＜a、b、c、d＜0.5)表示的被2价铕活性化了的碱土类金属正硅酸盐和/或由式(2-x-y)BaO·x(Sr，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO2·aP2O5bAl2O3cB2O3dGeO2:yEu2+(式中，0.01＜x＜1.6、0.005＜y＜0.5、0＜a、b、c、d＜0.5)表示的碱土类金属正硅酸盐。此时，a、b、c、d的值中最好至少有一个大于0.01。
即，将硅酸钡代替为硅酸锶或者硅酸钡和硅酸锶正硅酸盐的混合型的情况下，意外地发现了放射的光的波长变长了。基于硅部分的锗的置换以及附加存在的P2O3、Al2O3和/或B2O3，也影响了发光光谱，其结果，根据各种使用场合，能够对该发光光谱进行最佳的调节。
荧光体31具有，由2价铕和/或锰活性化了的碱土类金属正硅酸盐构成的集合中的其他荧光体和/或，由Y(V，P，Si)O4:Eu或者以下式Me(3-x-y)MgSi2O3:xEu，yMn(式中，0.005＜x＜0.5、0.005＜y＜0.5、Me表示Ba和/或Sr和/或Ca)表示的碱土类金属-Mg-二硅酸盐:Eu2+，Mn2+构成的集合中的其他的发出接近红色的颜色光的荧光体。
另外，将少量的1价离子，尤其是将卤化物加入到荧光体晶格中的情况下，发现了这对于结晶度和放射率是有利的。光谱区域优选300到500nm。该波长区域内，黄荧光体31能很好地被激发。
下面，对制造黄荧光体31的重要工序进行说明。
为了制造硅酸盐荧光体，根据选择的组成，精密地配合起始物质碱土类金属碳酸盐、二氧化硅以及氧化铕的化学计量的量，而且，在制造荧光体的常用的固体反应中，在还原性气氛、温度1100℃以及1400℃下，变换成需要的荧光体。此时，对于结晶度来说，最好添加相对于反应混合物是小比例，且不足0.2摩尔的比例的氯化铵或者其他氯化物。根据需要，可以将硅的一部分置换成锗、硼、铝、磷，也可以将铕的一部分置换成锰，这些是通过添加由热分解到氧化物的所述元素的化合物而进行。在这种情况下，要维持反应条件的范围。
获得的硅酸盐在波长510～600nm下放射，且具有到110nm的半辐值。
通过使用所述集合中的一个荧光体或者使用在所述集合中组合的荧光体，或者，通过将由2价铕和/或锰活性化了的碱土类金属正硅酸盐以及，Y(V，P，Si)O4:Eu2+构成的集合中的其他的发出接近红色的颜色光的荧光体、Y2O2S:Eu3+、荧光体集合中的与常用荧光体的组合，可以获得具有定义的色温度的发光色以及高的色再现性，这可以参考以下的实施例。
T＝2778K(464nm+Sr1.4Ba0.6SiO4:Eu2+)；x＝0.4619、y＝0.4247、Ra＝72、T＝2950K(464nm+Sr1.4Ba0.6SiO4:Eu2+)；x＝0.4380、y＝0.4004、Ra＝73、T＝3497K(464nm+Sr1.6Ba0.4SiO4:Eu2+)；x＝0.4086、y＝0.3996、Ra＝74、T＝4183K(464nm+Sr1.9Ba0.08Ca0.02SiO4:Eu2+)；x＝0.3762、y＝0.3873、Ra＝75、
T＝6624K(464nm+Sr1.9Ba0.02Ca0.08SiO4:Eu2+)；x＝0.3101、y＝0.3306、Ra＝76、T＝6385K(464nm+Sr1.6Ba0.4SiO4:Eu2++Sr0.4Ba1.6SiO4:Eu2+)；x＝0.3135、y＝0.3397、Ra＝82、T＝4216K(464nm+Sr1.9Ba0.08Ca0.02SiO4:Eu2+)；x＝0.3710、y＝0.3696、Ra＝82、T＝3954K(464nm+Sr1.6Ba0.4SiO4:Eu2++Sr0.4Ba1.6SiOX:Eu2++YVO4:Eu3+)；x＝0.3756、y＝0.3816、Ra＝84、T＝6489K(464nm+Sr1.6Ba0.4SiO4:Eu2++Sr0.4Ba1.6SiO4:Eu2++铝酸钡镁:Eu2+)；x＝0.3115、y＝0.3390、Ra＝66、T＝5097K(464nm+Sr1.6Ba0.4(Si0.08B0.02)O4:Eu2++Sr0.6Ba1.4SiO4:Eu2+)；x＝0.3423、y＝0.3485、Ra＝82、T＝5084K(464nm+Sr1.6Ba0.4(Si0.08B0.02)O4:Eu2++Sr0.6Ba1.4SiO4:Eu2+铝酸锶镁Eu2+)；x＝0.3430、y＝0.3531、Ra＝83、T＝3369K(464nm+Sr1.4Ba0.6Si0.95Ge0.05O4:Eu2+)；x＝0.4134、y＝0.3959、Ra＝74、T＝2787K(466nm+Sr1.4Ba0.6Si0.98P0.02O4:Eu2+)；x＝0.4630、y＝0.4280、Ra＝72、T＝2913K(464nm+Sr1.4Ba0.6Si0.98Al0.02O4:Eu2+)；x＝0.4425、y＝0.4050、Ra＝73。
下面，对于白色LED灯10的底座21进行说明。
考虑到处理的容易度，底座21(粘接材料)可以使用环氧树脂等各种树脂。使用于底座21的树脂，具有粘接性的同时，最好是具有绝缘性的树脂，从而即使引线框被推至极小形状的紫色LED19的侧面上，也不会在侧面产生各层之间的短路。
底座21透过从紫色LED19各向同性地发出的光，使在杯体17a的表面反射镜反射，并从白色LED灯10的上方放射出，因此，底座21使用透明树脂。在这里，由于白色LED灯10是白色系光源，因此，底座21也可以是不妨碍白色光的白色。
另外，底座21可以包含红绿蓝黄荧光体28～31。紫色LED19各向同性地发光，该光还被杯体17a的表面反射，而这些光都要透过底座21中，因此底座21中具有极高的光密度。因此，如果底座21中含有红绿蓝黄荧光体28～31，则紫色LED19发出的光，会被底座21中的红绿蓝黄荧光体28～31反射，而且，该光被底座21中的红绿蓝黄荧光体28～31所激励并重新进行各向同性的放射。由此，若在底座21中包含红绿蓝黄荧光体28～31，可以使白色LED灯具有更高的亮度。
另外，底座21也可以使用含有Ag等无机材料的树脂。由于底座21和密封材26使用了硅树脂或者环氧树脂等树脂，因此，如果长时间使用高亮度的白色LED灯10，则非常靠近紫色LED19附近的由合成树脂构成的底座21和密封材26，会着色成茶色或者黑色并劣化，从而降低发光效率。特别是，紫色LED19附近的底座21的着色，能大大降低发光效率。底座21，不仅要求基于从紫色LED19发出的光的耐气候性，而且还要求了粘接性、密合性等，而通过使用含有Ag等无机材料的树脂，可以解除由这些光引起的树脂劣化。这样的底座21可通过以下的方法简单形成，即，将Ag糊剂和红绿蓝黄荧光体28～31混合至底座21，并用安装仪器将此涂敷在引线框15上，再粘接紫色LED19。
另外，底座21除了包含含有Ag的环氧树脂之外，还可以包含作为含有有机树脂的硅酮树脂。底座21中的无机材料必须要具有良好的与树脂之间的密合性，且不能被紫色LED19发出的光所劣化。为此，作为无机材料，应当将银、金、铝、铜、氧化铝、二氧化硅、氧化钛、氮化硼、氧化锡、氧化锌、ITO中的至少一种包含在树脂中。特别是，银、金、铝、铜等，可提高放热性，且具有导电性，因此适用于期望导电性的半导体装置。另外，氧化铝、二氧化硅、氧化钛、氮化硼等，可以提高耐气候性，且能维持高反射率。考虑到分散性和电导通等，无机材料的形状可以是球状、针状或者薄片状等各种形状。基于底座21的树脂中的无机材料的含有量，可进行放热性调节、电传导调节等各种调节。但是，如果树脂中的无机材料含有量过多，则密合性下降，因此优选5重量％以上到80重量％以下，更优选60重量％以上到80重量％以下，从而可以最佳地防止树脂劣化。
另外，通过在底座21中含有红绿蓝黄荧光体28～31，可以进一步提高白色LED灯10的亮度。
由此，可以提供即使亮度、长时间使用，其发光效率也降低极小，可以高亮度发光的白色LED灯10。另外，通过使用热传导性良好的材料，可以稳定紫色LED19的特性，并减少色相不均。
下面，对紫色LED19的层结构，进行说明。
图3表示紫色LED19的层结构。紫色LED19作为透明基板，例如，可以由以下各部分组成，即具有蓝宝石基板41且在该蓝宝石基板41上，通过MOCVD法等，作为氮化物半导体层，例如依次形成缓冲层42、n型接触层43、n型包覆层44、MQW(multi-quantum well)活性层45、p型包覆层46、p型接触层47；根据溅射法、真空蒸镀法等，在p型接触层47上全面形成透光性电极50，在透光性电极50上的一部分形成p型电极48，以及在n型接触层43的一部分形成n电极49。
缓冲层42由例如AlN构成，且n型接触层43由例如GaN构成。N型包覆层44由例如AlyGa1-yN(0≤y＜1)构成，p型接触层46由例如AlxGa1-xN(0＜x＜1)构成，p型接触层47由例如GaN构成。另外，p型包覆层46的带隙比n型包覆层44的带隙大。n型包覆层44以及p型包覆层46，可以是单一组成的结构，也可以层叠组成相互不同的厚度100以下的所述氮化物半导体膜，以便具有超晶格结构。通过使膜厚在100以下，可以防止膜中产生裂纹或者结晶缺陷。
MQW活性层45以由InGaN构成的多个阱层和由AlGaN构成的多个阻挡层构成。另外，为构成超晶格层，阱层和阻挡层的厚度在100以下，优选60～70。由于与其他如AlGaN的包含Al的氮化物半导体相比，InGaN的结晶性质更柔软，因此，通过将InGaN使用于构成活性层45的层，使层叠的各氮化物半导体层全体上不易产生裂纹。另外，MQW活性层45，还可以有以下结构，即，以由InGaN构成的多个阱层和由GaN构成的多个阻挡层构成。另外，还可以有以下结构，即，以由AlInGaN构成的多个阱层和由AlInGaN构成的多个阻挡层构成。但是，要使阻挡层的带隙能比阱层带隙能大。
另外，可以在与MQW活性层45相对的蓝宝石基板41侧，例如，n型接触层43的缓冲层42侧，形成反射层。另外，反射层还可以形成于，蓝宝石基板41的与层叠着MQW活性层45的表面相反的面。反射层优选相对于活性层45放射的光具有最大反射率的物质，例如，可由Al形成，也可以由GaN系薄膜的多层膜形成。通过设置反射层，可以对从活性层45放射的光进行反射，减少从活性层45放射的光的内部吸收，增加向上方的光输出，从而降低向底座21的光入射，防止光劣化。
对于由此构成的白色LED灯10，在引线框14，15之间外加电压，则紫色LED19发出波长395nm的紫色光。
图4是表示第一实施方式的白色LED灯的发光强度的光谱图。该紫色光激发密封材26中的红绿蓝黄各种荧光体28～31，且被激发的各荧光体28～31，如图4的发光强度光谱图所示，发出蓝·绿·黄·红的各色光。此时，黄荧光体31被紫色光激发，发出560～590nm波长的黄色光。
另外，混合了密封材26中的紫色光和蓝·绿·黄·红各色光的光，漏出到外部，而用人们的眼睛观察该混合光时是被看成是白光，其结果，白色LED灯10就会被看作是发白色光。
由此，比较图4和以往例中引用的图1的光谱图之后可判断出，根据第一实施方式的白色LED灯10，可以整体提高蓝·绿·黄·红各色光的发光强度。从而，由各荧光体28～31变换了波长的光的蓝·绿·黄·红各色的色成分就会变得充分，因此可提高演色性。另外，可以将平均演色评价数Ra从以往的约50～60改善至约80～90，而且，光度也可以从以往的约160mcd提高到250mcd。
另外，在密封材26中混入红绿蓝黄荧光体28～31的时候，可以使紫色LED19的附近为高密度。此时，在紫色LED19的附近，会发生很多光波长变换，因此，可以使从外部看白色LED灯10时的光源变得更小。
(第二实施方式)图5是表示本发明第二实施方式的白色LED灯的剖面图。但是，在表示第二实施方式的该图5中，在与图2各部分对应的部分，付上了同样符号。
该图5中所示的白色LED灯60是透镜类型，而且，在形成了起着将紫色LED19发出的光反射到白色LED灯60上方的作为反射镜的作用的杯体17a的金属杆62上，夹持着底座21，安装了紫色LED19。金属杆62作为一体形成于一方的引线框64上，且该金属杆62上的紫色LED19的一方电极和引线框64通过金制键合线23连接，并且，另一方的电极和引线框65通过金制键合线24连接。
另外，为了固定紫色LED19，使用作为涂敷构件的密封材26，覆盖杯体17内。另外，引线框65以及形成了金属杆62的引线框64，被铸模构件的外部树脂69密封。从而，紫色LED19被密封材26以及外部树脂69双重密封。另外，金属杆62和引线框64，也可称为安装引导。
在比杯体17a上缘水平面低的杯体17a内部，填充密封材26。由此，即使在接近地配置多个LED的情况下，也不发生LED间的混色，从而能用LED实现平面显示，获得析像度良好的图像。
密封材26中混入了红绿蓝黄荧光体28～31。如所述第一实施方式中说明的一样，该红绿蓝黄荧光体28～31具有光致发光效果，可以吸收紫色LED19发出的光，并发出与吸收的光的波长不同波长的光。
另外，可以用低熔点玻璃代替作为密封材26使用的硅酮树脂或者环氧树脂。低熔点玻璃不仅具有良好的耐湿性，而且能阻止有害离子侵入到紫色LED19中。另外，由于不吸收从紫色LED19发出的光而直接透过，因此没必要考虑吸收的比例而发出强光。
另外，在混入了红绿蓝黄荧光体28～31的作为密封材26的硅酮树脂、环氧树脂或者低熔点玻璃中，再混入扩散材。由于扩散材的作用，紫色LED19发出的光通过漫射成为散射光，因此红绿蓝黄荧光体28～31容易被紫色LED19发出的光射中，从而增加了从红绿蓝黄荧光体28～31放射出的光的光量。该扩散材，没有特别的限定，可使用公知的物质。外部树脂69可以使用固化后变透明的环氧树脂。
对于由此构成的白色LED灯60，在引线框64，65之间外加电压，则紫色LED19发出波长395nm的紫色光。该紫色光激发密封材26中的红绿蓝黄各种荧光体28～31，且被激发的各荧光体28～31，如图4的发光强度光谱图所示，发出蓝·绿·黄·红的各色光。此时，黄荧光体31被紫色光激发，发出560～590nm波长的黄色光。
另外，混合了密封材26中的紫色光和蓝·绿·黄·红各色光的光，通过外部树脂69，漏出到外部，而用人们的眼睛观察该混合光时是被看成是白光，其结果，白色LED灯60就会被看作是发白色光。
由此，比较图4和以往例中引用的图1的光谱图之后可判断出，根据第二实施方式的白色LED灯60，可以全体提高蓝·绿·黄·红各色光的发光强度。从而，由各荧光体28～31变换了波长的光的蓝·绿·黄·红各色的色成分就会变得充分，因此可提高演色性。另外，在外部树脂69中混入红绿蓝黄荧光体28～31，也能获得同样的效果。
(第三实施方式)图6是表示本发明第二实施方式的白色LED灯的剖面图。但是，在表示第三实施方式的该图6中，在与图5各部分对应的部分，付上了同样符号。
该图6所示的白色LED灯70，可以保护紫色LED19免受静电等过电压的影响，且具有以下结构，即，在图5所示的白色LED灯60结构的光源上，再添加过电压保护元件72。
过电压保护元件72以与紫色LED19同样程度的大小芯片化，并配置在紫色LED19和底座21之间。本实施方式中，出于后述的理由，紫色LED19与图5的情况不同，被倒装式安装。过电压保护元件72具有能连接紫色LED19以及引线框64的电极74，75。电极74设置在与图3所示的p电极48相对的位置。另外，电极75设置在与n电极49相对的位置，并通过键合线24与引线框65电连接。
过电压保护元件72上的电极74、75，分别夹持着金凸块77，78，连接紫色LED19的p电极48和n电极49。该过电压保护元件72，可以使用外加规定电压以上的电压时成为通电状态的齐纳二极管、吸收脉冲性电压的电容器等。
图7是表示使用了齐纳二极管的过电压保护元件72的电路图。作为过电压保护元件72的齐纳二极管100，与紫色LED19电并联，且紫色LED19的阳极和齐纳二极管100的阴极连接，紫色LED19的阴极和齐纳二极管100的阳极进行了连接。在引线框64和引线框65之间外加过大电压的情况下，如果该电压超过齐纳二极管100的齐纳电压，则紫色LED19的端子间电压被保持为齐纳电压，从而使其不超过齐纳电压。因此，可以防止外加过大电压至紫色LED19，使紫色LED19免于过大电压，从而防止元件破坏或者性能劣化的发生。
图8是表示使用了电容器的过电压保护元件72的电路图。作为过电压保护元件72的电容器102，可以使用表面安装用芯片构件。具有该结构的电容器102，在其两侧设置了带状电极，且该电极与紫色LED19的阳极以及阴极并联。在引线框64和引线框65之间外加过大电压的情况下，由该过大电压，充电电流流到电容器102，从而瞬时间降低电容器102的端子之间的电压，使对于紫色LED19的外加电压不上升，因此，可以保护紫色LED19使其免受过电压冲击。另外，由于在附加包含高频成分的杂波的情况下，电容器102能发挥出作为旁路电容器的功能，因此可以排除外来杂波。
如上所述，图6所示的白色LED灯70的紫外LED19是，对于图5的白色LED灯60进行了上下翻转的倒装式安装。其理由是，为了设置过电压保护元件72，有必要将过电压保护元件72和紫色LED19双方，进行电连接。相反，用键合线分别连接紫色LED19和过电压保护元件72的情况下，由于键合数增加，生产性就会下降，而且，由于键合线相互间的接触、断线等增加，有可能招致可靠性下降。因此，倒装式安装了紫色LED19。即，将图3所述的蓝宝石基板41的下面作为最上面，夹持着金属凸块77将p电极48和过电压保护元件72的电极74进行连接，且夹持着金属凸块78将n电极49和过电压保护元件72的电极75进行连接，同时，使键合线23，7与紫色LED19不进行连接。另外，将紫色LED19进行倒装式安装的情况下，可以用非透光性电极代替图3所示的透光性电极50。另外，可以将n电极49加厚，使其与p电极48的表面具有同一高度，或者，可以在n电极49上连接新型导电体，并将此作为电极。
对于由此构成的第三实施方式的白色LED灯70，在引线框64，65之间外加电压，则与如图5所示的白色LED灯60一样，也可以发出蓝·绿·黄·红的各色光，因此，同样能提高演色性。
另外，通过在白色LED灯70中设置过电压保护元件72，即使外加了静电等引起的过电压，也不会招致紫色LED19受损伤、性能恶化。另外，由于过电压保护元件72发挥着副底座的功能，因此，即使对紫色LED19进行倒装式安装，键合线23，24的芯片侧的结合位置的高度也不会下降，从而可以在与图5的白色LED灯60大致相同的高度位置，进行键合。
另外，在过电压保护元件72中使用半导体元件的情况下，可以使用一般的硅二极管代替齐纳二极管100。此时，将多个硅二极管以同一极性串联连接，而其使用个数按以下方式确定，即，使其总的正方向电压降(约0.7V×个数)的值，成为相当于与过电压相对的工作电压。另外，过电压保护元件72中，也可以使用可变电阻元件。该可变电阻元件具有随着外加电压的增加，电阻值减小的特性，因此，与齐纳二极管100一样，可以抑制过电压。
(第四实施方式)图9是表示本发明第四实施方式的白色LED灯的剖面图。但是，在该图9所示的第四实施方式中，在与图5各部分对应的部分，付上了同样符号。
该图9所示的白色LED灯110，对从发光元件发出的光进行波长变换，并放射出透镜型的树脂密封体外部，而且，该白色LED灯110具有以下的结构，即，引线框64，65、金属杆62、紫色LED19、底座21、键合线23，24、不含有红绿蓝黄荧光体28～31的密封材26、外部树脂69、杯体17a之外，还包含密合并包围外部树脂69外面且含有红绿蓝黄荧光体28～31的透光性的荧光盖112。
荧光盖112的树脂基材是，例如透光性的聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯、尼龙、硅酮树脂、氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、CR39(丙烯酸·乙二醇·碳酸酯树脂)等，而由于聚氨酯、尼龙、硅酮树脂，可以给荧光盖112赋予一定程度的弹性力，因此容易向外部树脂69安装。
另外，荧光盖112具有能与外部树脂69的外面密合的形状，即，具有在圆筒形状的盖子上部，与此一体型形成了半球形状的盖子的形状，并且，以装卸自由地方式安装于外部树脂69。另外，为了减小由红绿蓝黄荧光体28～31引起的光散射，荧光盖112最好是薄的薄膜状。另外，对于荧光盖112，可以通过对含有红绿蓝黄荧光体28～31的树脂进行注射模塑成型，形成为规定的形状，然后，再与外部树脂69进行密合处理。虽然该方法可以比较简单的完成，但是为了使外部树脂69和荧光盖112之间不产生空气层，也可以采用以下方法，即，通过将包含红绿蓝黄荧光体28～31的树脂原料直接喷雾至外部树脂69上并固化，从而形成荧光盖112。
由此构成的白色LED灯110中，从紫色LED19发出的光，经密封材26以及外部树脂96，入射到荧光盖112。该入射光的一部分被红绿蓝黄荧光体28～31吸收，同时进行波长变换并发射至外部。由此，从外部观测的发光色，就成为了这些光的合成色，例如，根据所述的原理，就成为了白色。
由此可知，根据第四实施方式的白色LED灯110，虽然作为紫色LED19的树脂密封体的密封材26以及外部树脂69都没有含有红绿蓝黄荧光体28～31，但是，由于覆盖外部树脂69外面的荧光盖112中含有红绿蓝黄荧光体28～31，因此，与如图5所示的白色LED灯60一样，同样可以发出蓝·绿·黄·红的各色光，也同样可以提高演色性。
另外，由于密封材26以及外部树脂69中不含有红绿蓝黄荧光体28～31，因此不产生基于红绿蓝黄荧光体28～31的光散射。另外，由于荧光盖112是薄的薄膜状，因此基于红绿蓝黄荧光体28～31的光散射比较小。因此，通过将外部树脂69的透镜部的形状形成为任意形状(所述实施方式中是半球状)，获得期望的光指向性，且可最低限度地抑制伴随着波长变换亮度的下降。
另外，红绿蓝黄荧光体28～31除了可以包含在荧光盖112之外，还可以通过涂敷在荧光盖112的表面，获得与含有时同样的效果。另外，由于可以在市售的半导体发光元件上安装荧光盖112，因此，能以便宜的价格制造白色LED灯。
(第五实施方式)图10(a)(b)表示本发明第五实施方式的面状光源用装置，其中，(a)是平面图、(b)是(a)的A-A线剖面图。但是，图10中表示的第五实施方式中，与图2各部分对应的部分，付上了同样符号。
该图10表示的面状光源用装置120，适用于例如作为液晶面板的背光装置，并通过从液晶面板的里面侧向液晶面板进行光照射，给液晶面板的文字或者图像赋予亮度和对比度，提高其可见性，该装置具备以下的单元而构成。
即，面状光源用装置120由以下各部分构成透明的大致矩形状的导光板122；通过在该导光板122的侧面以阵列状排列并填入，从而与导光板122光学连接的多个紫色LED19；包围除了导光板122的光发射面122a之外的其他面，且安装于导光板122上的，能反射光的光反射壳124；形成于与导光板122的发射面122a相对的光反射面126上，且具有规则的微细凹凸模样的光扩散模样128；在导光板122上覆盖发射面122a安装，并且内部含有红绿蓝黄荧光体28～31的透明薄膜130。
另外，各紫色LED19安装于光反射壳124上，以便能够采用键合线以及引线框等电源供给用方法，由电源供给规定电压的驱动电压，光扩散模样能将从紫色LED19发出的光，扩散到导光板122内部。
具有该结构的面状光源用装置120中，在各紫色LED19上外加驱动电压，则被驱动的各紫色LED19就会发出光。该发射光沿着导光板122中规定的方向照出，当到达由反射面126形成的光扩散模样128时，就会一边进行反射扩散，一边从发射面122a通过薄膜130，并以面状的发射光发射。紫色LED19的发射光在通过薄膜130时，其中一部分被红绿蓝黄荧光体28～31吸收，同时被进行波长变换并发射。由此，从薄膜130的前面观测的发光色，就成为了这些光的合成色，例如，根据所述的原理，就成为了白色。
由此可知，根据第五实施方式的白色LED灯120，可以具有以下结构，即将从紫色LED19发射的光入射到导光板122；用形成于导光板122的反射面126上的光扩散模样128，反射扩散该入射光，并从发射面122a向薄膜130发射；该薄膜130中，光的一部分被红绿蓝黄荧光体28～31吸收，同时被进行波长变换并发射。因此，与如图2所示的白色LED灯10一样，同样可以提高演色性。
另外，由于其结构中红绿蓝黄荧光体28～31和紫色LED19没有直接接触，因此，可以长时间抑制红绿蓝黄荧光体28～31的劣化，且可以长时间保持面状光源的规定色调。
另外，除了在薄膜130中含有红绿蓝黄荧光体28～31之外，也可以在薄膜130的表面进行涂敷，可以得到与含有时同样的效果。
另外，紫色LED19是通过埋入到导光板122中，从而与导光板122进行光学连接，然而除此之外，还可以将紫色LED19粘接到导光板122的端面，或者通过光纤维等光传导方法，将紫色LED19发出的光传导至导光板122的端面，从而使紫色LED19与导光板122进行光学连接。另外紫色LED19也可以是一个。
以上的第一～第五实施方式中，使用了具有波长400nm以下峰值波长的LED，即使其发光波长是在紫外线～可视光线的范围内也是可见度低的紫色。另一方面，人们能用眼睛感觉的颜色是，从LED以及荧光体发出的光的混合色。因此，即使例如LED的发光波长向长波长侧多少产生偏差，也由于从LED发出的光的识别度低，因而不易发生彩色边纹。
另外，在第一～第五实施方式中，是使用红绿蓝黄荧光体，实现了白光，但是，也可以通过用2价铕活性化了的碱土类金属正硅酸盐(黄色荧光体)以及蓝色荧光体这两种，实现白光。此时，白色发光装置的亮度将会提高。
如以上说明所述，根据本发明，从而，由于通过发光元件发出的紫色光，被红·绿·蓝·黄各色荧光体进行波长变换，因此，可以得到使用红·绿·蓝各色荧光体时几乎无法获得的黄色成分，从而能提高演色性。
另外，使用了具有波长400nm以下峰值波长的发光元件，即使其发光波长是在紫外线～可视光线的范围内也是可见度低的紫色。另一方面，人们能用眼睛感觉的颜色是，从LED以及荧光体发出的光的混合色。因此，即使例如LED的发光波长向长波长侧多少产生偏差，也由于从LED发出的光的识别度低，因而不易发生彩色边纹。
权利要求
1.一种白色发光装置，其特征是，由具有500nm以下的峰值波长的发光元件、吸收该发光元件发出的光并发出与该吸收的光的波长不同的黄色波长光的第一荧光体、至少具有与所述第一荧光体不同的发光波长的第二荧光体构成。
2.如权利要求1所述的白色发光装置，其特征是所述发光波长由400nm以下的峰值波长构成。
3.如权利要求1所述的白色发光装置，其特征是所述第二荧光体由具有蓝色～红色发光波长的一种或者一种以上的荧光体构成。
4.如权利要求1所述的白色发光装置，其特征是所述第二荧光体由发出蓝色、红色、绿色光的荧光体中的任何一个或者其全部荧光体构成。
5.如权利要求1～4中任何一项所述的白色发光装置，其特征是所述第一荧光体由碱土类金属硅酸盐构成。
6.如权利要求1～4中任何一项所述的白色发光装置，其特征是所述第一荧光体由用铕活性化了的碱土类金属硅酸盐构成。
7.如权利要求1～4中任何一项所述的白色发光装置，其特征是所述第一荧光体是式(2-x-y)SrO·x(Ba，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO2·aP2O5bAl2O3cB2O3dGeO2:yEu2+式中，0＜x＜1.6、0.005＜y＜0.5、0＜a、b、c、d＜0.5表示的被2价铕活性化了的碱土类金属正硅酸盐和/或式(2-x-y)BaO·x(Sr，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO2·aP2O5bAl2O3cB2O3dGeO2:yEu2+式中，0.01＜x＜1.6、0.005＜y＜0.5、0＜a、b、c、d＜0.5表示的碱土类金属正硅酸盐，此时，a、b、c、d的值中至少有一个大于0.01。
8.如权利要求1～4中任何一项所述的白色发光装置，其特征是在覆盖所述发光元件的覆盖构件中混入有所述红、绿、蓝和/或黄色荧光体。
9.如权利要求8所述的白色发光装置，其特征是混入到所述覆盖构件的所述红、绿、蓝和/或黄色荧光体，在所述发光元件的附近以高密度状态混入。
10.如权利要求8所述的白色发光装置，其特征是进一步在用于将所述发光元件固定在引线框上的绝缘性粘接材料中也混入有所述红、绿、蓝和/或黄色荧光体。
11.一种白色发光装置，其特征是，由配置于安装引导的杯体内并由GaN系半导体构成的发紫色光的发光元件、以及由填充于所述杯体内并密封所述发光元件的透明树脂构成的密封材构成，在所述密封材中混入有以下的荧光体，即，吸收从所述发光元件发出的光、并分别发出与该吸收的光的波长不同的红、绿以及蓝色波长光的红、绿以及蓝色荧光体；以及吸收从所述发光元件发出的光，并发出与该吸收的光的波长不同的黄色波长光的黄色荧光体。
12.如权利要求11所述的白色发光装置，其特征是所述白色发光装置，还包含一种透镜状的铸模构件，该铸模构件由对填充有所述密封材的所述杯体和所述安装引导的一部分进行覆盖的透明树脂构成。
13.一种白色发光装置，其特征是，由配置在安装引导的杯体内并由GaN系半导体构成的发出紫色光的发光元件、由填充于杯体内并密封所述发光元件的透明树脂构成的密封材、由对填充有所述密封材的所述杯体和所述安装引导的一部分进行密封的透明树脂构成的透镜状的铸模构件、以及嵌合到所述铸模构件并混入有吸收从所述发光元件发出的光并分别发出与该吸收的光的波长不同的红、绿以及蓝色波长光的红、绿以及蓝色荧光体的荧光盖构成，而且，在所述荧光盖中还混入有吸收从所述发光元件发出的光并发出与该吸收的光的波长不同的黄色波长光的黄色荧光体。
14.一种白色发光装置，其特征是，由发出紫色光的发光元件、以及导入由该发光元件发出的光并从光输出面输出的大致矩形的导光板构成，在所述导光板的光输出面上涂敷有以下的荧光体，即，吸收从所述发光元件发出的光并分别发出与该吸收的光的波长不同的红、绿以及蓝色波长光的红、绿以及蓝色荧光体，以及吸收从所述发光元件发出的光并发出与该吸收的光的波长不同的黄色波长光的黄色荧光体。
15.一种白色发光装置，其特征是，由发出紫色光的发光元件、导入该发光元件发出的光并从光输出面输出的大致矩形的导光板、以及下述薄膜构成，所述薄膜，配置于所述导光板的光输出面上，并且混入有吸收从所述发光元件发出的光并分别发出与该吸收的光的波长不同的红、绿以及蓝色波长光的红、绿以及蓝色荧光体，在所述薄膜中还混入有吸收从所述发光元件发出的光并发出与该吸收的光的波长不同的黄色波长光的黄色荧光体。
全文摘要
本发明提供一种白色发光装置，在框体(17)的杯体(17a)内的引线框(14)、(15)上，用底座(21)固定紫色LED(19)，并通过在杯体(17a)内填充由透明树脂构成的密封材(26)，密封该紫色LED(19)。而且，将能吸收紫色LED(19)发出的光，并发出与该吸收的光的波长不同的红、绿以及蓝色波长的光的红绿蓝荧光体(28～30)，混入到密封材(26)中。在该白色发光装置的密封材(26)中，追加混入能吸收紫色LED(19)发出的光并发出与该吸收的光的波长不同的黄色波长的光的黄荧光体(31)。
文档编号C09K11/86GK1682381SQ03821480
公开日2005年10月12日 申请日期2003年9月22日 优先权日2002年9月30日
发明者安川武正, 下西正太, 太田光一 申请人:丰田合成株式会社, 楚达尼克光电公司, 泰克公司, 布雷顿荧光材料厂有限公司