荧光体层厚度的确定方法和发光设备的制造方法

专利名称：荧光体层厚度的确定方法和发光设备的制造方法
技术领域：
本发明涉及荧光体层厚度的确定方法和发光设备的制造方法.更具 体地说，本发明涉及一种用于确定设有荧光体层的装置的荧光体层厚度 的方法，以及用于制造发光设备的方法，所述方法通过以荧光体层闺绕 发光二极管芯片的外围实现了发射具有特定颜色的光.
背景技术：
发光二极管(在下文中有时称为LED)用于发光二极管显示设备和 液晶显示设备的背光光源等.近年来，已经制造出了沉淀型白色LED, 其中，在蓝色LED的外围沉淀通过吸收蓝光而发射黄色光的黄色荧光体 颗粒。
如图1所示，此类沉淀型白色LED 6具有这样的结构，其中，将由 透明树脂材料形成的上表面具有用于形成上方开口的凹陷部分长方体封 装体2固定到衬底l上，并将蓝色LED芯片3放置到封装体2的凹陷部分底面的中央。
采用填充装置(例如，气动分配器"air dispenser")将密封材料定 量注入到所述凹陷部分内，并使之热固化，以形成密封层，所述密封材 料通过将黄色荧光体颗粒与诸如环氧树脂和硅树脂的透明热固性树脂混 合而成。这一密封层由荧光体层4和荧光体层4上的透明树脂层5构成， 通过沉淀黄色荧光体颗粒形成荧光体层4，并使之完全覆盖蓝色LED芯 片3。在沉淀型白色LED中，色度的确定极大程度上取决于荧光体层4 的厚度。
这里，尽管在图中未示出，但是在沉淀型白色LED中，使电极附着 至蓝色LED芯片的底面和顶面，其中，将正电极和负电Mt置在所述封 装体的右侧面和左側面上。将底面电极通过插在贯穿衬底的孔内的线路 连接至所述电极，将所述顶面电极通过在芯片的顶面延伸的线路布线连 接至衬底。此外，有人提出了另一种沉淀型白色LED,其中，将通过两 条线路连线的正电极和负电M置在芯片的上表面上.
有一种公知的发光设备是另外一种沉淀型白色LED,其中，例如， 将具有互不相同发光颜色的多种荧光体颗粒和透明热固性树脂的混合物 倒入放在封装体凹陷部分的底面上的LED芯片中，从而使所述树脂热固 化，并使荧光体颗粒沉淀于其上(参考JP-A No. 200&100730).
在利用诸如气动分配器的填充装置注入密封材料的过程中，随着注 射器内密封材料的量的减少，施加到注射器内的密封材料上的压力逐渐 降低。因此，相继注入到多个封装体内的密封材料的注入量逐渐降低. 因此，注入密封材料的每个封装体的荧光体层的厚度存在差异，并且倾 向于制造出脱离基准色度的发光设备.此外，在定量注入密封材料的填 充装置中，黄色荧光体颗粒会发生沉淀。因此，尽管已经将树脂量和荧 光体颗粒量之间的混合比率设置到了恒定值，但是对于注入了密封材料 的每一封装体而言，荧光体颗粒的量逐渐变化.因此，每一发光设备的
荧光体层的厚度存在差异，从而制造出脱离基准色度的发光设备.
这里，相继制造的多个白色LED被认为具有各自的带有预期厚度的荧光层，并且不执行用于测量荧光体层的实际厚度以确认是否保持了预期厚度的任何检查过程，

发明内容
构思本发明的目的在于解决这些问趙，本发明的目的在于提供一种 发光设备的荧光体层厚度确定方法，该方法能够抑制具有沉淀在LED元 件外围上的荧光体层的发光设备的色度差异(偏差)，并由此提高成品 率，此外本发明的目的还在于提供一种发光设备的制造方法.
根据一个方面，本发明提供了一种具有荧光体层的装置的荧光体层 厚度确定方法，所述荧光体层通过在透明树脂内分散荧光体颗粒形成， 所述方法包括的步猓有向所述荧光体层施加激光，从而基于所述激光 从所述荧光体颗粒激发的荧光发光强度或发光区域面积确定荧光体层厚 度。
此外，根据另一个方面，本发明提供了一种发光设备的制造方法， 包括步骤将发光二极管芯片放在封装体的凹陷部分的底面上；向所述 凹陷部分内注入密封材料，所述密封材料是通过将荧光体颗粒与透明树 脂混合而制备的；以及通过使所述透明树脂固化形成密封层，其中，所 述荧光体颗粒处于沉淀状态，从而完全褒盖所述发光二极管芯片，其中 采用所述荧光体层厚度确定方法，测量具有基准色度的基准发光设备和 任选发光设备的每个荧光体层的发光区域面积或发光强度，计算有待检 查的发光设备的发光面积或发光强度相对于基准发光设备的发光面积或
发光强度的变化童；并且将所述变化量返回至所述注入步骤，以调整注 入条件，进而调整要向所述封装体注入的密封材料的注入量，从而调整 所述荧光体层的厚度，由此将所述发光设备的色度设置为基准色度.
根据本发明的荧光体层厚度确定方法，能够容易地对任选装置中的 荧光体层的厚度进行无损确定。
此外，根据本发明的发光设备的制造方法，有可能抑制所制造的发 光设备的色度差异，并由此提高成品率.


图1是普通沉淀型白色LED的截面困；
图2是示出了根据本发明一个实施例的发光设备制造方法的方框
图3是说明根据一个实施例的半导体线性激光器的安装方法的图
示；
图4是说明根据一个实施例进入到黄色荧光体层内的激光的图示； 图5是说明黄色荧光体层比图4中黄色荧光体层厚的状态的图示； 图6A和6B是说明根据一个实施例，由黄色荧光体层的厚度引起的
荧光宽度差异的图示；
图7A和7B是说明根据一个实施例，由黄色荧光体层的厚度引起的
荧光长度差异的困示；
图8是说明根据一个实施例的荧光体区域测量方法的图示；以及 图9是说明根据一个实施例，通过本测量方法得到的黄色荧光体层
厚度的测量结果与色度之间关系的图示.
具体实施例方式
本发明是一种用于确定具有荧光体层的装置的荧光体层厚度的方 法，所述荧光体层通过在透明树脂内^L荧光体颗粒形成，所述方法包括的步骤有向荧光体层上施加激光，从而基于所述激光从荧光体颗粒 激发的荧光发光强度或者发光区域面积而确定所述荧光体层的厚度.
所述确定是指一个判断过程，通过该过程判断所测的荧光体层厚度 与某一基准相比是更厚还是更薄.
更具体而言，在本发明中，在对具有荧光体层的装置的荧光体层厚 度进行定量估算的过程中，首先，按照上述说明，向采用实际制造场所 内的制造装置制造的基准装置的基准荧光体层沿斜向(diagonally)施加 激光，以生成从所述荧光体激发的荧光(漫射光)，并测量从垂直于荧光 体层表面的方向观察的荧光的发光区域面积(发光面积)或者所述荧光 的发光强度。
就用于本发明荧光体层厚度确定方法的装置而言，例如，优选采用 这样一种沉淀型发光设备，其具有带有凹陷部分的封装体、放置在所述 封装体凹陷部分底面上的发光二极管芯片、和通过向所述凹陷部分内注 入将要在其内固化的密封材料形成的密封层，所述密封材料通过在透明 树脂内混合荧光体颗粒形成，其中，所述密封层设有覆盖所述发光二极 管芯片的荧光体层和位于所述荧光体层上的透明树脂层.
这种沉淀型发光设备具有这样的结构，其中，允许荧光体颗粒吸收 一部分来自发光二极管芯片的某一波长的发射光，以发射具有特定色度 的光，可以根据需要选择发光二极管芯片和荧光体颗粒，以获得预期色 度。因此，尽管发光二极管芯片和荧光体颗粒不受特殊限制，但是优选 将荧光体颗粒的初级粒子尺寸设置为处于10到13nm的范围内，这里， 优选采用热固性树脂或光致固化树脂，所述树脂能够将所沉淀的荧光体 颗粒设置成具有固定厚度的层，并且具有良好的生产率.
下述说明将以这种发光设备为例讨论荧光体层厚度确定方法。
在所述用于确定发光设备的荧光体层厚度的方法中，首先，如上所 述，沿斜向向具有基准色度(设计色度)的基准发光设备的荧光体层施 加激光，以生成荧光，其中，所述具有基准色度(设计色度)的基准发 光设备是采用与实际制造场所内使用的相同填充装置制造的.进而测量 从垂直于密封层上部的透明树脂层表面方向观察的荧光发光面积或发光 强度，这时，基准发光设备是指荧光体层具有用于发射带有基准色度光 的基准厚度(设计厚度)的设备.这里，可以采用已知的色度测量装置执行基准发光设备的色度测量过程.
优选采用半导体激光器作为用来向所述荧光体层施加激光的激光 源.在这种情况下，激光具有线性形状，并在必要的情况下采用聚光透
镜等形成平行光线.此外，在激光的射束直径4L盖了至少宽于荧光体层 宽度的范围(沿与激光的光释放方向相垂直方向的激光宽度)，优选覆盖 了宽于同一方向内封装体宽度范闺的情况下，可以采用静止不动的激光
源施加激光；但是，在射束直径小于上述范围的情况下，通过平行移动 或摆动激光源来改变激光的释放方向，从而扫描在其平面上观察的荧光 的发光面.
在采用激光照射的过程中，穿过荧光体层的激光传输距离根据荧光 体层的厚度而变化.换言之，与具有较薄厚度的荧光体层相比，在荧光 体层厚度较厚的情况下，由于激光穿过荧光体层所经过的距离长，因而 荧光的发光面积变得更大，并且由于激光漫射的提高，发光强度变得更 小。通过这种方式，由于荧光的发光面积和发光强度是仅取决于荧光体 层厚度的参数，因而能够采用发光面积或发光强度替代荧光体层的厚 度，而不必直接测量发光设备的荧光体层的厚度；或者可以对发光面积 和发光强度二者进行测量。这里，如上所述，发光设备的色度也取决于 荧光体层的厚度.
就发光面积或发光强度的测量方法而言，例如，采用具有直接放置 在所述发光设备上方的图像拍摄设备(例如，单色图像拍摄CCD摄像机) 的图像处理装置拍摄荧光体图像，并对所得的图像进行图像处理，由此 计算发光面积或发光强度.在下文中将详细描述这种方法。
从采用与上文所述的相同制造场所中的相同填充装置制造的多个发 光设备中任意选择发光设备(下文称为有待检查的发光设备)，类似地， 沿斜向向该有待检查的发光设备的荧光体层施加激光，从而在其上生成 荧光，并测量与位于所述密封层上部的透明树脂层的表面垂直方向观察 的荧光发光面积或发光强度.
此外，通过将有待检查的发光设备的发光面积或发光强度与基准发 光设备的发光面积或发光强度相比较，有可能判断有待检查的发光设备 的荧光体层厚度厚于还是薄于基准发光设备的荧光体层厚度.
也就是说，在有待检查的发光设备的发光面积大于基准发光设备的发光面积的情况下，判断有待检查的发光设备的荧光体层的厚度大于基 准发光设备的荧光体层的厚度.但是，在有待检查的发光设备的发光面 积小于基准发光设备的发光面积的情况下，就判断有待检查的发光设备 的荧光体层的厚度小于基准发光设备的荧光体层的厚度.或者，在有待 检查的发光设备的发光强度高于基准发光设备的发光强度的情况下，判 断有待检查的发光设备的荧光体层的厚度小于基准发光设备的荧光体层 的厚度.但是，在有待检查的发光设备的发光强度低于基准发光设备的 发光强度的情况下，判断有待检查的发光设备的荧光体层的厚度大于基 准发光设备的荧光体层的厚度。这一判断对应于有关有待检查的发光设 备的色度是否被设定为基准色度的判断.
通过上述判断，能够计算对应于有待检查的发光设备的发光面积或 发光强度与基准发光设备的发光面积或发光强度之间差值的变化量(= 基准发光设备的值-有待检查的发光设备的值)，即，与基准发光设备的 荧光体层的厚度相比较，有待检查的发光设备的荧光体层厚度的薄或厚 的相关变化量，并且能够将这一变化量用于将在下文中予以说明的发光 设备的制造方法.
本发明发光设备的制造方法包括的步稞有将发光二极管芯片放在 封装体的凹陷部分的底面上；向所述凹陷部分内注入密封材料，所述密 封材料是通过将荧光体颗粒与透明树脂混合而形成的；以及通过使所述 透明树脂固化形成密封层，其中，所述荧光体颗粒处于沉淀状态，从而 完全覆盖所述发光二极管芯片，其特征在于，采用所述荧光体层的厚度 确定方法，测量具有基准色度的基准发光设备和任意选择发光设备的每 个荧光体层中发光面积或发光强度；计算有待检查的发光设备的发光面 积或发光强度相对于基准发光设备的发光面积或发光强度的变化量；并 且将所述变化量返回至所述注入步骤，以调整注入条件，进而调整要向 所述封装体注入的密封材料的注入量，从而调整所述荧光体层的厚度， 由此将所述发光设备的色度设置为基准色度.
一般而言，在制造具有上述构造的发光设备时，采用诸如气动分配 器的填充装置向所述封装体内依次注入密封材料.在这种情况下，随着 注射器内密封材料的减少，注射器内施加到密封材料上的压力逐渐降 低.因此，注入到封装体内的密封材料的注入量逐渐降低.因而，对于每一封装体产生了荧光体层的厚度差异，从而导致色度的差异。
在本发明的发光设备的制造方法中，通过将上述变化量反馈至上述 注入过程，能够调整注入到封装体内的密封材料的注入量，从而使之保 持预定量.结果，能够限制如此制造的发光设备的荧光体层内的厚度差 异和色度差异.更具体而言，通过下述方式调整注入量.
在有待检查的发光设备的发光面积中变化量是正(+)值的情况下， 由于这一状态表明荧光体层的厚度过厚，因此根据所述变化量调整并降低所述密封材料的注入量；相反，在所述变化量为负(-)值的情况下， 由于这一状态表明荧光体层的厚度过薄，因此根据所述变化量调整并增 大所述密封材料的注入量.或者，在有待检查的发光设备的发光强度中 变化量是正(+ )值的情况下，由于这一状态表明荧光体层的厚度过薄， 因此根据所述变化量调整并增大所述密封材料的注入量；相反，在所述 变化量为负(-)值的情况下，由于这一状态表明荧光体层的厚度过厚， 因此根据所述变化量调整并降低所述密封材料的注入量.
例如，在采用气动分配器时，可以通过控制其释放压力执行对密封 材料的注入量的调整.在这种情况下，在调整之前采用所制造的多个样 本初步确定发光面积或发光强度的变化量、气动分配器的释放压力和注 入量之间的关系.结果，能够根据所述变化量控制释放压力和注入量。
此外，如上所述，由于荧光体细粒在填充装置内的密封材料中发生 沉淀，因此严格来讲，如此注入的密封材料中的透明树脂和荧光体细粒 的混合比(荧光体颗粒的密度)根据各封装体而sMBt不同，这一点也将 引起荧光体层的厚度差异和色度差异.
因此，在本发明的发光设备的制造方法中，使注入到封装体内的密 封材料中的荧光体颗粒的密度保持预定密度.
更具体而言，通过对(例如)分配器的注射器内的密封材料执行搅 拌处理、循环处理或者这两种处理，使荧光体颗粒的密度分布保持均匀， 从而使注入到每一封装体内的密封材料中荧光体颗粒的密度保持预定密 度.可以通过在填充装置的注射器内安装受到驱动的搅拌叶片，或者安 装用于使从注射器的下部释放的需要返回的密封材料循环至其上部的循 环装置执行这一处理。在本发明中，不限于气动分配器，可以采用任何 填充装置，只要能够通过压力定量挤出密封材料即可.
通过这种方式，在注入过程中，使注入到每一封装体内的密封材料 的注入量保持预定童，并使所述填充装置内部的(尤其是释放出口附近) 密封材料内的荧光体顆粒的密度分布保持均匀，由此能够使注入到每一
封装体内的密封材料中的荧光体颗粒的密度保持预定密度；因而，能够 限制如此制造的每个发光设备的荧光体层的厚度差异和色度差异。
这里，可以推荐另一种方法，其中，任意选择所制造的发光设备， 并测量所选设备的色度，将所选设备的色度与基准色度比较，并根据色 度变化量调整密封材料的注入量.但是，所述色度测量是在树脂固化之后执行的测量，因此无法实现对其流程内(in-line)反馈操作.
此外，还可以推荐另一种方法，其中，将所述发光设备切成几块， 从而采用光学显微镜等测量荧光体层的厚度；但是，难以区分荧光体层 和透明树脂层之间的边界，结果倾向于导致在确定荧光体层的厚度值时 产生错误，并且发光设备的切块也不得不废弃.
本发明使得下述操作成为可能在所注入的密封材料处于未固化状 态的情况下，在其流程内操作中测量荧光体层的发光面积或发光强度， 从而将所测的值反馈给注入过程，还可以使所要注入的密封材料(荧光 体的量)稳定化.
在下述说明中将参考附图讨论本发明的实施例
例如，列举了具有图1所示结构的发光设备作为与本实施例相关的 发光设备。由于上文已经描述了这一发光设备的结构，因此将省略对其 的详细说明.
图2是示出了根据本实施例的荧光体层厚度测量系统的示意图。在 这一测量系统中，设置了半导体线性激光器7，其用于向沉淀型白色LED 6的荧光体层施加激光，从而使所述激光按照预定的入射角从上方沿斜向 进入所述荧光体层。例如，可以采用TakenakaOptonicCo丄td制造的微 线性激光器作为这一从激光释放单元施加线性激光的半导体线性激光器
通过固定装置(未示出)以预定角度固定这一半导体线性激光器7, 半导体线性激光器7被设置为在宽于发光设备的透明树脂层宽度的范围 内施加激光(参考图3)。这里，透明树脂层的宽度方向是基本垂直于激 光释放方向的方向.
此外，沿垂直于白色LED6的方向在该白色LED6上方，设置安装 了具有均匀同轴向下照明功能的固定放大率透镜8和光源9的单色图像 拍摄CCD摄像机IO，以拍摄荧光平面上的图像，其中，受到激光激发的荧光体层内的黄色荧光体细粒使得所述荧光平面发光.例如，这里，可 以采用面素灯作为光源9.
这里，将来自所述单色困像拍摄CCD摄像机10的信号通过用于摄像机的电源盒11输入到处理装置内.通过设有图象长(board)和中央 处理单元(CPU)的个人计算机12以及用于显示最终结果和控制信息等 的显示器13配置这一处理装置.
将所述单色图像拍摄CCD 10拍摄的困像信息作为二进制化信息取 出，并对其进行图像处理，例如用于去除隔离的黑色像素和白色像素的 膨胀和收缩处理，以及对其进行数据处理，例如，标准化处理和平滑处 理。因此，最终，能够从所述二进制化数据找到荧光体层的荧光发光面 积和发光强度。
下述说明将讨论一种发光设备的荧光体层的发光面积的测量方法， 该方法将上述厚度测量系统应用到了荧光体层上.
首先，如图3所示，从以预定角度附着至固定装置(未示出)上的 半导体线性激光器7，向白色LED 6施加激光14.这时，如上所述，一 些白色LED6具有这样的结构，其中，在蓝色LED芯片3的上表面上设 置了一条或两条线路.在设置一条线路的情况下，从没有线路的方向施 加激光。此外，在设置两条线路的情况下，从具有两条线路中的任意一 条的方向施加激光；但是，由于在所有的样本上都存在线路，因此得到 的条件也是一样的，并且由于能够通过图像处理删除线路的面积，因而 不会带来影响。
将半导体线性激光器7释放的激光14施加到发光设备的封装体2的 上端面上，并通过透明树脂层5对其进行折射和透射，使之进入荧光体 层4。施加到封装体2上端面上的激光14受到反射并被确立(confirm) 为反射光线15a和15b，荧光体细粒受到进入荧光体层4的激光14的激 发而发光，从而确立了穿过透明树脂层5的荧光16,这里，激光14受到 封装体2的凹陷部分底面的反射，并被释放至荧光体层4和透明树脂层5 的外部。
在这种情况下，通过个人计算机12对单色困像拍摄CCD摄像机10 拍摄到的荧光16进行困像处理.此后，将所述荧光显示在显示器13上， 就像在沿垂直于透明树脂层表面的方向观察时所述荧光以平面状态发射 光一样，这时，优选的，以不与蓝色LED芯片3接触的方式施加激光14， 从而在以垂直于透明树脂层表面的方向观察时，使荧光16的发光面积位 于蓝色LED芯片3的附近，而不是正好位于蓝色LED芯片3之上.也 就是说，从确定位于蓝色LED芯片3附近、对发光设备的色度具有极大 影响的荧光体层4的厚度的角度来讲，优选采用上述激光照射位置.
就相对于荧光体层4的入射角6 (参考困4)而言，可以采用任何预
期角度，只要该角度能够确立处于平面状态的发光面积即可.在使入射 角6变小的情况下，由于激光14通过荧光体层4的距离更长，因而提高
了分辨率；但是，在使入射角e变得过小的情况下，会产生由封装体的 底面反射的激光14与蓝色LED芯片3接触的问题。此外，在4jt^射角 6过大的情况下，会产生半导体线性激光器7与CCD摄象机10接触， 从而无法获得测量的问题，出于这些原因，优选将入射角6设置为小于 等于55。，并使之大于某一角度(例如，大约35° )，在该某一角度下， 受到封装体底面反射的激光14能够与蓝色LED芯片3接触.由于采用 反射光线15a和15b以确定在测量荧光16时采用的基准空间，因而在入 射角6处于这一角度范围内时，反射光线15a和15b以及荧光16能够得 到确立，这里，入射角6是假设将透明树脂层5的折射率设为1.5左右时 确定的值.
此外，将激光14的波长设置为激发荧光体细粒，并且将其设置在 CCD摄^^10的灵敏度范围内，例如，处于从400到650nm的范围内， 这里，在激光14中，优选使进入焚光体层4的部分射束直径较小，这是 因为射束直径越小，发光面积轮廓的清晰度就越高，这样能够提高测量 精确度；相反，将射束直径上限适当设置为25Mm.优选的，不宜采用 超过25nm的射束直径，因为这样的水平将使发光面积的轮廓模糊，从 而引起发光面积测量精确度的降低.
图4是沿图3中封装体的较长边方向得到的截面图(沿X方向的截 面).施加至白色LED的激光14受到透明树脂层5的折射，之后进入荧 光体层4，然后受到封装体底面的反射，因此允许所述激光穿过荧光体层
4和透明树脂层，并被释放至外部.在荧光体层4内，与激光14接触的 荧光体细粒受到了激发，从而生成了荧光16a和16b.这时，假设荧光体 层4的厚度为Tl，已经进入荧光体层4的激光14的进入距离为Al.
这里，在如困5所示的荧光体层104的厚度T2厚于困4所示的荧光 体层4的厚度T1的情况下，由于与困4所示的状态相比，激光14在更 加接近半导体线性激光器7的位置进入荧光体层104，因此传输到荧光体 层104内的激光14的进入距离A2比进入距离Al长，从而在进入距离 A2的这一区域内生成了荧光116a和116b.
图6A和6B是示出了通过单色闺像拍摄CCD摄像机10从上方获得 的图4和图5所示的激光照射状态的概念图.就图4而言，如图6A所示， 在荧光体层4上确立了荧光16a和16b以及受到封装体2的上端面反射 的激光14的反射光线15a和15b.就困5而言，如图6B所示，在荧光体 层104上确立了荧光116a和116b以及受到封装体2的上端面反射的激光 14的反射光线115a和115b,
如图6A和6B所示，在通过荧光体层的厚度差异改变激光14的进入 距离时，就薄荧光体层4而言的荧光16a和16b沿X方向的宽度Wl (图 6A)和就厚荧光体层104而言的荧光116A和116B的宽度W2 (图6B ) 变得互不相同，后一宽度W2变得宽于前一宽度Wl.这里，在图6B中， 附图标记105表示透明树脂层，
图7A和7B是示出了图4和图5所示激光照射状态的概念图，该概 念图通过单色图像拍摄CCD摄像机10从上方获得，并对应于沿图3所 示封装体的短边方向(Y方向)的截面.
如图7A和7B所示，封装体2的沿Y方向的截面具有在凹陷部分的 两侧带有斜面(tapered face)的杯状.出于这一原因，如图7A和？B所 示，当荧光体层的厚度改变时，就薄荧光体层4而言的荧光16a和16b 的长度L1 (围7A)与就厚荧光体层104而言的荧光U6a和U6b的长度 L2 (图7B)变得互不相同，后一长度L2变得长于前一长度Ll.
如上所述，在荧光体层4较薄时，荧光的宽度和长度都变得比厚层 的宽度和长度小。宽度和长度的值随着荧光体层4变厚而增大.因此， 能够基于基准发光设备的荧光体层和有待检查的发光设备的荧光体层中 荧光的宽度和长度计算发光面积(荧光体面积)和变化量.
这里，可以不将封装体2的沿Y方向的截面形状准备成上述倾斜形 状，而是准备成竖直形状.
参考图2和图8,下述的说明将讨论一种发光面积的测量方法.
将单色困像拍摄CCD摄像机10拍摄的沉淀型白色LED 6的图像显 示在具有511 x479像素的显示器13上.首先，将单色困像拍摄CCD摄 像机10拍摄的反射光线15a和15b的二进制化数据进行组合的膨胀和收 缩困像处理，从而找到两个重心19a和19b (沿X方向的中央位置)，并 计算对应于重心19a和19b连线的中央位置的中心坐标(x，y)20.这里，图 像处理中的膨胀是指这样一种处理，其中，在即使一个l (白色)位于某 一像素附近(位于4或8附近)时，也将对应的像素设为1;与此相对照 的是，收缩是指这样一种处理，其中，即使一个O(黑色)位于某一像素 附近，也将对应的像素设置为O.当在膨胀处理之后执行收缩处理时，通 过膨胀使对应图像变厚，再通过收缩使之变薄，其结果是，尽管几乎未 作变化，但是通过膨胀处理消除了黑色的隔离像素部分.与此相对照的 是，当收缩处理之后执行膨胀处理时，通过收缩处理消除了白色的隔离 像素部分。
接下来，读取沿X轴方向(Xn，y) (n=0，l，..,511)中的中心坐标(x，y)加 的二进制化数据，并对如此读取的二进制化数据进行标准化处理和平滑 处理，从而获得图8所示的波形21。这里，所要读取的二进制化数据不 是仅位于中心坐标(x，y)20的一条线上的《象素数据，而是中心坐标(x，y)的上方和下方的几个像素数据的平均值，并且将对应数据的平均值存储到 中心坐标(x，y)内，此后，相对于波形21的峰值的坐标(Xn，yn)来读取Y轴 方向(x，yn) (n=0，l，...479)的二进制化数据，并采用与在X轴中相同的方 式对如此读取的二进制化数据进行标准化处理和平滑处理，由此获得图8 的左側所示的波形23.这里，将图6A和6B中界定的荧光的宽度作为波 形21的半值宽度24计算.此外，将图7A和7B中界定的荧光长度作为 波形23的半值宽度25计算；因此，由半值宽度24和25二者的乘积得 到了发光面积.
实例
就每个沉淀型白色LED样本17而言，采用本发明中的上述方法检
验沉淀型白色LED样本17的色度和与黄色荧光体层厚度相关的发光面 积之间的关系，结果如图9中的曲线图所示.对相应样本和测量条件等 的说明如下
白色LED:基于YAG (钇铝石馆石)的荧光体具有处于10到13 Mm范围内的平均初级粒子尺寸，在施加20mA电流的同时测量其发光 色度.
半导体线性激光器由Takenaka Optonic Co., Ltd制造的微线性激 光器。
激光器输出值施加3.36V的电压. 激光照射角度55°
摄像机:由Toshiba Teli Corporation制造的CCD单色摄像机(光 谱灵敏度接近500nm)，关闭其AGC (自动增益控制)功能，从而显 著确立入射光的变化量。
具有均匀同轴向下照明功能的固定放大透镜4倍
色度测量装置由Teknologue Co.， LTd制造的LED测试仪(手动 装置)，其上附着了由Otsuka Electronics Co., Ltd制造的高速LED光学 特性监视器LE-3400,
如图9所示，在具有高色度的那些样本中，发光面积(单位像素 的数量)变大，在那些具有低色度的样本中，发光面积变小；因而，确 立了色度与黄色荧光体层的厚度高度相关的联系。换言之，根据本发明， 能够确立目标色度所需的黄色荧光体层的厚度.因此，有可能使所沉淀 的黄色荧光体层的厚度总是保持在适当的范围内.
具体而言，优选将根据本发明的对发光设备的荧光体层进行厚度测 量的方法应用于沉淀型发光设备，其中在LED芯片的外围设置含有荧光 体细粒的荧光体层.这里，发光二极管芯片的种类和荧光体细粒的种类 的组合不受特殊限制，就荧光体颗粒而言，可以采用任何颗粒，只要其 能够吸收一部分来自发光二极管芯片的特定波长的光，并发射具有不同 波长的光即可。目前，主要将沉淀型白色LED用作沉淀型发光装置.在 沉淀型白色LED中，例如，将蓝色LED芯片和通过吸收蓝光发射黄色光的黄色荧光体细粒相互结合，以发射白色光，优选将本发明用于确定 此类沉淀型白色LED的黄色荧光体层的厚度。
权利要求
1.一种具有荧光体层的装置的荧光体层厚度确定方法，所述荧光体层通过在透明树脂中分散荧光体颗粒形成，所述方法包括步骤向所述荧光体层施加激光，从而基于所述激光从所述荧光体颗粒激发的荧光的发光强度或发光区域面积确定荧光体层的厚度。
2. 根据权利要求l所述的荧光体层厚度确定方法，其中，所述装置 是一种发光设备，其包括具有凹陷部分的封装体、放置在所述封装体的 凹陷部分底面上的发光二极管芯片和通过向所述凹陷部分内注入有待固 化的密封材料而形成的密封层，所述密封材料是通过将荧光体颗粒与透 明树脂混合而制备的，所述密封层设有有待施加激光的荧光体层和位于 所述荧光体层上的透明树脂层，所述荧光体层覆盖所述发光二极管芯 片，
3. 根据权利要求l所述的荧光体层厚度确定方法，其中，通过将任 意选择的荧光体层的发光区域的面积或发光强度与基准荧光体层的iL光 区域的面积或发光强度相比较，执行荧光体层的厚度的确定.
4. 根据权利要求l所述的荧光体层厚度确定方法，其中，所述发光 区域的面积或发光强度对应于通过从上方沿斜向向所述荧光体层的表面 施加激光而获得的、并且沿垂直于所述荧光体层的表面方向观察的荧光 发光区域的面积或荧光发光强度。
5. 根据权利要求l所述的荧光体层厚度确定方法，其中，通过具有 图像拍摄设备的图像处理设备测量所述发光区域的面积或发光强度，将 所述激光波长设置为所述闺像拍摄设备的灵敏波长。
6. 根据权利要求2所述的荧光体层厚度确定方法，其中，所述激光 具有进入荧光体层的、射束直径小于等于2S/nm的激光部分，将所述激 光施加在沿几乎与所述激光的照射方向正交的方向宽于所述封装体宽度 的范围内，
7. 根据权利要求2所述的荧光体层厚度确定方法，其中，将所述激 光相对于所述透明树脂层表面的入射角8设置为处于0<6^55°的范闺 内.
8. 根据权利要求2所述的荧光体层厚度确定方法，其中，向所述荧 光体层施加激光，但不将其施加到所述发光二极管芯片上，并且在沿垂 直于所述透明树脂层的表面的方向观察时，所述发光区域位于除了正好 位于所述发光二极管芯片上方的位置以外的区域，并且处于所述发光二 极管芯片附近.
9. 根据权利要求2所述的荧光体层厚度确定方法，其中，所述发光 二极管芯片为发射蓝光的二极管芯片，所述荧光体颗粒为黄色荧光体颗 粒。
10. —种发光设备的制造方法，包括步猓 将发光二极管芯片放在封装体的凹陷部分的底面上； 向所述凹陷部分内注入密封材料，所述密封材料是通过将荧光体颗粒与透明树脂混合而制备的；以及通过使所述透明树脂固化形成密封层，其中，所述荧光体颗粒处于 沉淀状态，从而完全覆盖所述发光二极管芯片，其中采用根据权利要求2所述的荧光体层厚度确定方法，测重具有基准 色度的基准发光设备和任选发光设备的每个荧光体层的发光区域面积或 发光强度，计算有待检查的发光设备的发光面积或发光强度相对于基准发光设备的发光面积或发光强度的变化量；并且将所述变化量返回至所述注入步骤，以调整注入条件，进而调整要 向所述封装体注入的密封材料的注入量，从而调整所述荧光体层的厚 度，由此将所述发光设备的色度设置为基准色度。
11. 根据权利要求10所述的发光设备的制造方法，其中，在所述注入步骤中，使要向所述封装体内注入的密封材料中荧光体颗粒的密度保 持预定密度.
12. 根据权利要求10所述的发光设备的制造方法，其中，通过采用 分配器向封装体内注入密封材料执行注入步骤，所述注入条件包括所述 分配器的释放压力，
13. 根据权利要求U所述的发光设备的制造方法，其中，在所述变化量小于预定值的情况下，通过提高所述释放压力将所述密封材料的注入量调整为增大；相反，在所述变化量大于所述预定值的情况下，通过降低所述释放压力将所述密封材料的注入量调整为减小，
14. 根据权利要求12所述的发光设备的制造方法，其中，通过至少 对所述分配器内的密封材料执行搅拌处理或循环处理，使所述分配器内 的荧光体颗粒的密度分布保持均匀，由此使将被注入到封装体内的密封 材料中的荧光体颗粒密度保持预定密度.
全文摘要
一种具有荧光体层的装置的荧光体层厚度确定方法，所述荧光体层通过在透明树脂中分散荧光体颗粒形成，所述方法包括步骤向所述荧光体层施加激光，从而基于所述激光从所述荧光体颗粒激发的荧光的发光强度或发光区域面积确定荧光体层的厚度。
文档编号H01L21/56GK101202322SQ20071019899
公开日2008年6月18日 申请日期2007年12月11日 优先权日2006年12月11日
发明者小野高志 申请人:夏普株式会社