JP2004260171A

JP2004260171A - 薄膜発光層を利用した発光素子からスペクトルシフトした光出力を生成する為の装置及びその製造方法

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Publication number: JP2004260171A
Application number: JP2004042634A
Authority: JP
Inventors: Bee Yin Janet Chua; ビー・イン・ジャネット・チュア
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2004-09-16
Also published as: DE10358348A1; US20040173806A1; US7423296B2

Abstract

【課題】発光ダイオードを用い、均一な白色を得ることのできる照明素子を提供する。
【解決手段】半導体発光素子（２１０）の表面に、発光材料を含む薄膜発光材料層（２３０）を所定の一定厚さにして形成する。一定の発光粒子密度とされる発光材料層は、発光素子がその使用に係る実装面（２２０）に実装された状態でコーティングして形成される。所定の材料を含む薄膜発光材料層は、複数の層を成すよう構成され得る。
【選択図】図２

Description

本発明は一般に発光ダイオード（ＬＥＤ）の分野に関するものであり、より具体的にはＬＥＤからのスペクトルシフトした光出力に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）は、例えばスルーホールパッケージ組立部品と共に使用する等、照明アプリケーションの光源として用いられる機会が増えてきた。発光ダイオードから白色光を生成する為に様々な方法が利用されている。

従来方法の１つにおいては、３つの異なる種類の発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用することにより白色光が生成される。この方法は、赤色、緑色及び青色の基本色を生成することにより、白色光を作り出すものである。残念ながら、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）ＬＥＤからの放射光を混合して白色光を作る場合、幾つかの問題が生じてしまう。これらの問題の中には、異なるＬＥＤの使用による出力色のばらつきや、異種ＬＥＤの各々に必要な駆動電圧が異なることによる複雑な駆動回路と共に、作動条件によって異なる劣化速度が含まれる。

他の方法においては、セリウム活性化されたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋）蛍光材料を照明する為に青色発光素子（ＬＥＤ）が用いられる。この方法においては、ＬＥＤが蛍光体を励起する青色光を放射する。蛍光体は青色光の少なくとも一部を吸収し、より長い波長（例えば広帯域黄色光）を放射することが出来る。人の目は、ＬＥＤから生成された青色光と蛍光体放射により生成された黄色光との組み合わせを白色光として認識するものである。図１は、当該産業において現在使用されているリフレクタカップ１００等の既存の照明素子を示す図である。図１においては、リフレクタカップ実装パッケージ１００は光源１１０（ここではリフレクタカップ１２０中に配置された単一のＬＥＤ）を含んでいる。光源１１０は空洞１３０を通じて表面１４０へと均一な照明を提供している。

リフレクタカップ搭載パッケージ１００からの光出力を変化させる為に、当該産業においては空洞１３０中に混合物１５０を配置することが一般的である。混合物１５０には、例えば光学的に透明なエポキシ等、光学的に透明な物質と混合した、例えば上述のセリウム活性化されたイットリウムアルミニウムガーネット等の１つ以上の蛍光化合物が含まれる（特許文献１参照）。混合により蛍光化合物は光学的に透明な物質中で懸濁する。懸濁した蛍光化合物が光源１１０からの光を吸収した場合、蛍光化合物は吸収光と蛍光化合物との間の相互作用に基づいて発光する。
特開平１０−２４２５１３号

上述した素子の工業利用は広まっているものの、この種の型の照明素子には複数の欠点がある。そのような欠点の１つは、蛍光化合物を光学的に透明な物質へと混合する処理から生じるものである。光学的に透明な物質中に蛍光化合物の均一な混合を得ること、及びこれを再現することが困難なのである。この問題の為に、照明素子からの発光の均一性が所望されているレベルよりも低いのである。よって、この問題及び他の欠点を解消する方法及び素子を提供することが望まれる。

本発明の一態様によれば、光源を提供する半導体発光素子を含む照明素子が提供される。照明素子は更に、半導体発光素子の表面を覆い、そして光源からの光に応答して発光する発光材料を含む第１の薄膜発光材料層を含んでいる。第１の薄膜発光材料層は、特定の一定した厚さと、そして特定の一定した発光粒子密度を持っている。第１の及び後述する追加の発光材料層は、半導体発光素子が（リードフレーム又は回路基板等の）所定の実装面上に実装された状態で実装面に略接して配置される。

本発明の他の態様によれば、照明装置の製造プロセスは、ソース光を提供し得るように作動する半導体発光素子を設けることを含む。プロセスは更に、第１の発光材料を設けるステップを含む。また更にこのプロセスは、半導体発光素子の表面を、特定の一定した厚さ及び特定の一定した発光粒子密度を持つ第１の発光材料の薄い層でコーティングするステップを含む。発光材料の層は、半導体発光素子が所定の実装を終えた後に、当該半導体発光素子上にコーティングされる。

本発明の更に他の態様によれば、本発明は、発光素子の表面を覆う第１の薄膜発光材料層を有する半導体発光素子を設けることにより、スペクトルシフトさせた光出力を提供する方法を含む。第１の薄膜発光材料層は、特定の一定した厚さ及び特定の一定した発光粒子密度を持っている。ソース光は半導体発光素子を用いて生成される。ソース光の少なくとも一部は、第１の薄膜発光材料層中において生成される。第１の放射光は、ソース光の吸収に伴い、第１の薄膜発光材料層から放射される。

本明細書及び請求項を通じて、「接続された」と言う場合、接続される物の間に何らの素子を介在させることなく、これらが直接的に電気接続されたことを意味する。「結合された」と言う場合、接続される物の間に直接的な電気又は光学接続が作られた、或いは１つ以上の受動又は能動介在素子を通じた間接接続が作られたことを意味する。「光」という語の定義は、赤外線及び紫外線を含むがこれらに限られないスペクトル全体を網羅するものである。

以下に添付図面を参照して、本発明の最良の実施形態となる照明素子、及びその製造の方法を詳細に示す。

〔照明素子の例〕
図２を参照すると、本発明の第１の実施例に基づくスペクトルシフトした光出力を作る照明素子の全体が符号２００で示されている。照明素子２００は半導体発光素子２１０、半導体発光素子が使用されるために実装される実装面２２０、及び薄膜発光材料層２３０を含んでいる。

一実施例においては、照明素子２００は表面実装パッケージ中に設けられている。この実施例においては、実装面２２０は表面実装パッケージの表面である。他の実施例においては、照明素子２００はリフレクタカップ実装パッケージ（図示せず）、又はスルーホールパッケージ（図示せず）中に実装されている。これらのような実施例においては、実装面２２０はそれぞれリフレクタカップ実装パッケージの表面又はスルーホールパッケージの表面である。

一実施例においては、半導体発光素子２１０は発光ダイオード（ＬＥＤ）として実現されている。一例においては、発光素子２１０は紫外線（ＵＶ）発光ダイオードとして実現されている。他の実施例においては、半導体発光素子２１０はレーザーダイオードとして実現されている。一例においては、半導体発光素子２１０は紫外線（ＵＶ）レーザーダイオードとして実現されている。好適なＬＥＤやレーザーダイオードを提供する業者としては、例えばノースカロライナ州ダラム市のＣＲＥＥＩＮＣ．、台湾の新竹にあるＥｐｉｓｔａｒＣｏｒｐ．、及び台湾の桃園県大渓鎮にあるＡｒｉｍａＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｒｐ．が挙げられる。

図２においては、薄膜発光材料層２３０は半導体発光素子２１０の表面コーティングとして実現されている。薄膜発光材料層２３０はその中に懸濁させた発光粒子２３５を含んでいる。

発光粒子２３５を含む発光材料は、半導体発光素子２１０の露出面上に設けられる。発光材料の形成は、例えばスプレイ、ローラー、浸漬、プリント、流体化、又は電気泳動析出法により実施される。これらのような形成方法により、薄膜発光材料層２３０は特定の一定した厚さと、特定の一定した発光粒子密度を持つに至る。

一例においては、２００３年２月２６日に出願された米国特許出願第１０／３７５，３２１号に記載の流体化技術により特定の一定した厚さの発光材料が半導体発光素子２１０の露出面上に設けられることにより、薄膜発光材料層２３０が形成される。

他の例においては、２００２年１０月２２日に出願された米国特許出願第１０／２７７，２８５号に記載の電気泳動析出法により特定の一定した厚さの発光材料が半導体発光素子２１０の露出面上に設けられることにより、薄膜発光材料層２３０が形成される。

一実施例においては、特定の一定した厚さと発光粒子密度を持つ発光材料層が、製作された発光ダイオード又はレーザーダイオードの露出面上に設けられることにより、薄膜発光材料層２３０が形成される。他の実施例においては、特定の一定した厚さと発光粒子密度を持つ発光材料層が、処理中の発光ダイオード又はレーザーダイオードのウエハの露出面上に設けられることにより、薄膜発光材料層２３０が形成される。一例においては、特定の、一定した厚さと発光粒子密度を持つ発光材料層が、発光ダイオード又はレーザーダイオードが製作された後ではあるが、しかし個々の発光素子又はレーザーダイオードへと分割される以前に、ウエハの露出面上に設けられることにより薄膜発光材料層が形成される。

作動においては、半導体発光素子２１０から放射されたソース光が薄膜発光材料層２３０中の発光粒子２３５により吸収される。ソース光の吸収に伴い、発光粒子はフォトルミネセンスを生じ、発光材料放射光を放射する。

一実施例においては、ソース光は薄膜発光材料層２３０により完全に吸収され、発光材料放射光のみが照明素子２００から放射される。他の実施例においては、薄膜発光材料層２３０はソース光を完全には吸収しない。この実施例においては、照明素子２００は非吸収ソース光と発光材料放射光を含む複合光を放射する。

本発明においては、発光材料放射光、或いは複合光を供給する上で、ＬＥＤ及び発光材料の組み合わせをいくつ使用するものであっても良い。特定の一定した厚さ及び特定の一定した発光粒子密度を持つ薄膜発光材料層をＬＥＤの表面に利用することにより、放射光に一定した色を得ることが出来る。一実施例においては、発光材料は蛍光材料として、或いは２つ以上の蛍光材料の混合物（例えば蛍光化合物）として実現される。

一例においては、白色光が望まれる場合、ピーク波長が４５０〜４８０ｎｍの青色ＬＥＤを半導体発光素子２１０として使用することが出来る。薄膜発光材料層２３０中の発光粒子２３５は、セリウム活性化されたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋）蛍光体とすることが出来る。この例においては、約３０μｍ厚の薄膜発光材料層２３０とした場合に、結果として見た目が「白色」の複合光が得られる。より薄くした（〜２５μｍ）アプリケーションにおいては、見た目が「青色がかった白色」の複合光が得られ、一方でより厚くした（〜３５μｍ）アプリケーションにおいては、見た目が「黄色みがかった白色」の複合光が得られる。

薄膜発光材料層２３０中の発光粒子２３５がセリウム活性化されたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋）蛍光体である場合の一例においては、厚さが約１５μｍの薄膜発光材料層２３０とした場合、見た目が「青色」の複合光が得られる。より薄い（〜１０μｍ）アプリケーションにおいては、見た目が「濃い青色」の複合光が得られ、一方でより厚くした（〜２０μｍ）アプリケーションにおいては、見た目が「青色がかった白色」の複合光が得られる。

薄膜発光材料層２３０中の発光粒子２３５がセリウム活性化されたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋）蛍光体である場合の他の例においては、厚さが約５０〜５５μｍの薄膜発光材料層２３０とした場合、見た目「黄色」の複合光が得られる。より薄い（〜４５μｍ）アプリケーションにおいては、見た目が「薄い黄色」の複合光が得られ、一方でより厚くした（〜６０μｍ）アプリケーションにおいては、見た目が「濃い黄色」の複合光が得られる。

更に他の実施例においては、発光材料放射光が照明素子２００からの放射が望まれる唯一の光である場合もある。この実施例においては、薄膜発光材料層２３０中の発光粒子２３５は全てのソース光を吸収するものである。この結果、照明素子２００は薄膜発光材料層２３０中の発光粒子２３５が生成した光のみを放射することになる。一例においては、照明素子から紫外線の放射が望まれない場合、紫外線（ＵＶ）光を放射するＬＥＤを組み込んだ照明素子にそのような発光材料層を用いることが出来る。この例においては、半導体発光素子２１０は紫外線（ＵＶ）発光ダイオード（ＬＥＤ）、紫外線（ＵＶ）レーザーダイオード、或いは他の同様の発光素子として実現される。

図３は、本発明の第２の実施例に基づく照明素子を描いた概略図である。照明素子３００は半導体発光素子２１０と、実装面２２０と、第１の薄膜発光材料層３３０と、そして第２の薄膜発光材料層３４０とを含む。薄膜発光材料層３３０、３４０の各々は、発光粒子（図示せず）を含んでいる。図２と同様の要素には同様の符号を付けてあり、同様の機能を持つ。

一実施例においては、照明素子３００は表面実装パッケージ上に設けられている。この実施例においては、実装面２２０は図３に示すように表面実装パッケージの表面である。他の実施例においては、照明素子３００は実装パッケージ（図示せず）のリフレクタカップ中に、あるいはスルーホールパッケージ（図示せず）中に設けられている。これらのような実施例においては、それぞれに実装面２２０はリフレクタカップ実装パッケージの表面、もしくはスルーホールパッケージの表面である。

図３においては、第１の薄膜発光材料層３３０は半導体発光素子２１０の露出面上のコーティングとして実現されている。発光粒子を含む発光材料は半導体発光素子２１０の露出面上に設けられる。発光材料の形成は、例えばスプレイ、ローラー、浸漬、プリント、流体化、又は電気泳動析出法により実施される。これらのような形成方法により、第１の薄膜発光材料層３３０は特定の一定した厚さと、特定の一定した発光粒子密度を持つに至る。

本実施例においては、第２の薄膜発光材料層３４０は第１の薄膜発光材料層３３０上のコーティングとして実現される。発光粒子を含む発光材料は、第１の薄膜発光材料層３３０の露出面上に形成される。発光材料の形成は、例えばスプレイ、ローラー、浸漬、プリント、流体化、又は電気泳動析出法により実施される。これらのような形成方法により、第２の薄膜発光材料層３４０は特定の一定した厚さと、特定の一定した発光粒子密度を持つに至る。

作動においては、半導体発光素子２１０から放射されたソース光は、第１の薄膜発光材料層３３０中の発光粒子により、少なくとも部分的に吸収される。一実施例においては、ソース光は第１の薄膜発光材料層３３０により完全に吸収され、第１の発光材料放射光を含む放射光が、第１の薄膜発光材料層３３０から放射されたもののみとなるものである。

他の実施例においては、薄膜発光材料層３３０がソース光の全てを吸収するものではない。この実施例においては、非吸収ソース光と第１の発光材料放射光を含む複合光を含む放射光が放射される。

放射光は第２の薄膜発光材料層３４０を通過する。放射光は、少なくとも部分的に第２の薄膜発光材料層３４０により吸収される。そして第２の薄膜発光材料層３４０は第２の複合光を放射する。

本発明においては、第１の薄膜発光材料層３３０の発光材料がソース光の少なくとも一部を吸収し、第２の薄膜発光材料層３４０の発光材料が放射光及びソース光の一部を吸収するようになっている限りにおいては、使用出来るＬＥＤ及び発光材料の組み合わせはいくつもある。ＬＥＤ２１０及び第１の発光材料層３３０からのソース光が第１の発光材料放射光又は複合光を生成し、そしてこれに呼応して第２の薄膜発光材料層３４０がフォトルミネセンスにより第２の複合光を生成する。

ＬＥＤ２１０の露出面上に形成した、特定の一定した厚さ及び特定の一定した発光粒子密度を持つ第１の薄膜発光材料層と、そして第１の薄膜発光材料層３３０の上に形成した特定の一定した厚さ及び特定の一定した発光粒子密度を持つ第２の薄膜発光材料層を使用することにより、照明素子は一定の色を生成するものである。

一実施例においては、各薄膜発光材料層中の発光材料は、１つの蛍光材料又は１つ以上の蛍光材料の混合物（例えば蛍光化合物）として実現されている。一実施例においては、図３を参照するが、白色光が望まれる場合、ピーク波長が４５０〜４８０ｎｍの青色ＬＥＤを半導体発光素子２１０として使用することが出来る。

この例においては、第１の薄膜発光材料層３３０中の発光粒子は、例えばユーロピウム活性化された硫化カルシウム蛍光物質（ＣａＳ：Ｅｕ^２＋）又はユーロピウム活性化された硫化ストロンチウム蛍光物質（ＳｒＳ：Ｅｕ^２＋）のような赤色蛍光物質とすることが出来る。第２の薄膜発光材料層３４０中の発光粒子は、例えば（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ）_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋；ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋といった緑色蛍光物質とすることが出来る。この例においては、第１の薄膜発光材料層３３０の厚さを５〜６．５μｍ、第２の薄膜発光材料層３４０の厚さを３．３〜５μｍとすることにより、第２の複合光に「白色」の見た目を与えることが出来る。

他の例においては、第１の薄膜発光材料層３３０中の発光粒子は、例えば先の段落に述べた蛍光化合物の１つのような緑色蛍光物質とすることが出来る。第２の薄膜発光材料層３４０中の発光粒子は、例えば先の段落に述べた蛍光化合物の１つのような赤色蛍光物質とすることが出来る。この例においては、第１の薄膜発光材料層３３０の厚さを３．３〜５μｍ、第２の薄膜発光材料層３４０の厚さを５〜６．５μｍとすることにより、複合光を見た目で「白色」とすることが出来る。

図４は、本発明の第３の実施例に基づく照明素子を描いた概略図である。照明素子４００は、半導体発光素子２１０と、実装面２２０と、第１の薄膜発光材料層３３０と、第２の薄膜発光材料層３４０と、そして第３の薄膜発光材料層４５０とを含んでいる。各薄膜発光材料層３３０、３４０及び４５０は、発光粒子（図示せず）を含んでいる。図２及び図３と同様の要素には同様の符号を付けてあるが、これらは同様の機能を持つものである。

一実施例においては、照明素子４００は表面実装パッケージ中に設けられている。この実施例においては、実装面２２０は図４に示したように表面実装パッケージの表面である。他の実施例においては、照明素子４００はリフレクタカップ実装パッケージ（図示せず）中、或いはスルーホールパッケージ（図示せず）中に設けることが出来る。これらの実施例においては、実装面２２０はそれぞれリフレクタカップ実装パッケージの表面又はスルーホールパッケージの表面である。

図４において、第３の薄膜発光材料層４５０は第２の薄膜発光材料層３４０上のコーティングとして実現されている。発光粒子を含む発光材料が、第２の薄膜発光材料層３４０の露出面上に設けられる。発光材料の形成は、例えばスプレイ、ローラー、浸漬、プリント、流体化、又は電気泳動析出法により実施される。これらのような形成方法により、第３の薄膜発光材料層４５０は特定の一定した厚さと、特定の一定した発光粒子密度を持つに至る。

第３の薄膜発光材料層４５０は、特定の一定した厚さで、例えばスプレイ、ローラー、浸漬、プリント、或いは流体化法により、第２の薄膜発光材料層３４０の露出面上に形成される。

作動においては、第２の薄膜発光材料層３４０から放射された第２の複合光の一部が第３の薄膜発光材料層４５０の発光粒子に吸収され、第３の薄膜発光材料層４５０が第３の複合光を放射する。第３の複合光は、光源から放射された光の全てを含み、最高で４つの成分を含む場合がある。第３の光源は、紫外線ＬＥＤ（ＵＶ−ＬＥＤ）とすることが出来る。紫外線は蛍光層（具体的には赤色、緑色及び青色層）を変換してこれらに白色光を放射させる為に使用される。赤色及び緑色蛍光物質は、先に述べた物質から構成することが出来、また、青色蛍光物質はＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕとすることが出来る。

〔製造プロセス例〕
図５は、本発明に基づくプロセス例を説明するフローチャートである。図５は、スペクトルシフトした出力を提供する照明素子の製造用プロセス５００の一実施例の詳細である。プロセス５００は、図２〜図４に示し、先に説明又は参照した素子の１つ以上を作成する為に用いることが出来る。

プロセス５００はブロック５１０から開始される。ブロック５２０においては、光源が設けられる。一実施例においては、半導体発光素子が表面実装可能なパッケージ中に設けられる。他の実施例においては、半導体発光素子はリフレクタカップパッケージ又はスルーホールパッケージ中に設けられる。一例においては、図２〜図４に示した半導体発光素子２１０が設けられるものである。

ブロック５３０においては、発光材料が設けられる。一実施例においては、発光材料は１つの蛍光材料、或いは蛍光化合物のような２つ以上の蛍光材料の混合物である。一例においては、発光材料は好適な液体キャリヤ中の発光粒子として実現される。

ブロック５４０においては、発光材料が光源の露出面上に設けられ、薄膜発光材料層が形成されて配置される。一実施例においては、発光粒子を含む発光材料が半導体発光素子の露出面上に形成される。発光材料の形成は、例えばスプレイ、ローラー、浸漬、プリント、流体化、又は電気泳動析出法により実施される。これらのような形成方法により、薄膜発光材料層は特定の一定した厚さと、特定の一定した発光粒子密度を持つに至る。

一例においては、図２を参照するが、薄膜発光材料層２３０は半導体発光素子２１０の露出面上のコーティングとして実現される。この例においては、発光材料は発光素子２１０の露出面上に、例えばタイムプレッシャ供給システム、工業用スプレイ装置、或いはインクスプレイ式マーキング装置を使用したスプレイ法により形成される。

オプションブロック５５０においては、発光材料が薄膜発光材料層の露出面上に設けられることにより第２の薄膜発光材料層が形成される。一実施例においては、発光粒子を含む発光材料が、例えばスプレイ、ローラー、浸漬、プリント、流体化、又は電気泳動析出法により実施される。これらのような形成方法により、第２の薄膜発光材料層は特定の一定した厚さと、特定の一定した発光粒子密度を持つに至る。

一例においては、図３を参照するが、薄膜発光材料層３３０は半導体発光素子２１０の露出面上のコーティングとして実現され、そして第２の薄膜発光材料層３４０は薄膜発光材料層３３０上のコーティングとして実現される。

オプションブロック５６０においては、第２の薄膜発光材料層の露出面上に発光材料が設けられ、第３の薄膜発光材料層が形成される。一実施例においては、発光粒子を含む発光材料の形成は、例えばスプレイ、ローラー、浸漬、プリント、流体化、又は電気泳動析出法により実施される。これらのような形成方法により、第３の薄膜発光材料層は特定の一定した厚さと、特定の一定した発光粒子密度を持つに至る。

一例においては、図４を参照するが、薄膜発光材料層３３０は半導体発光素子２１０の露出面上のコーティングとして実現され、第２の薄膜発光材料層３４０は薄膜発光材料層３３０上のコーティングとして実現され、そして第３の薄膜発光材料層４５０は第２の薄膜発光材料層３４０上のコーティングとして実現される。

プロセス５００はブロック５７０に進み、ここで終了する。

〔光生成法例〕
図６は、スペクトルシフトした光出力を生成する為の方法の一実施例６００を示すフローチャートである。方法６００は、上述した、或いは図２〜図４に示した素子の１つ以上を用いて実施することが出来る。方法６００はブロック６１０から開始される。

ブロック６２０において、光源が設けられる。一実施例においては、光源は半導体発光素子として実現される。一例においては、図２を参照するが、光源は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）のような半導体発光素子２１０として実現されている。他の例においては、半導体発光素子２１０はレーザーダイオードとして実現される。

ブロック６３０においては、光源を利用してソース光が生成される。一実施例においては、ソース光は半導体発光素子を用いて生成される。一例においては、図２〜図４を参照するが、ソース光は半導体発光素子２１０を用いて生成される。この例においては、半導体発光素子２１０はソース光を供給するものであり、これは表面実装可能なパッケージ中に設けられている。他の例においては、半導体発光素子２１０はソース光を供給するものであり、これがリフレクタカップ実装パッケージ（図示せず）又はスルーホールパッケージ（図示せず）中に設けられている。

ブロック６４０においては、ソース光は特定の一定した厚さと特定の一定した発光粒子密度を持つ発光材料の層中に吸収される。一実施例においては、ソース光は薄膜発光材料層中の発光粒子により吸収される。

発光材料層中の発光粒子は、１つの発光材料、或いは合成発光物質のような２つ以上の発光材料の混合物として実現される。

一例においては、上述した図２を参照するが、薄膜発光材料層２３０中の発光粒子２３５は発光素子２１０が放出した全てのソース光を吸収する。この例においては、全ソース光が吸収されると、薄膜発光材料層２３０は発光材料放射光を放射する。他の例においては、薄膜発光材料層２３０はソース光を完全には吸収するものではない。この例においては、吸収されなかったソース光と発光材料放射光を含む複合光が放射される。

ブロック６５０においては、吸収された光に少なくとも部分的に応答して発光材料層が光出力を放射する。一実施例においては、吸収されたソース光に応答して発光材料層がフォトルミネセンスを生じ、光出力が放出される。

一例においては、上述の図２を参照するが、半導体発光素子２１０が放射したソース光の全てが薄膜発光材料層２３０の発光材料により吸収された場合、光出力は発光材料放射光である。他の例においては、薄膜発光材料層２３０中の発光材料が、半導体発光素子２１０が放射したソース光を完全には吸収するものではない場合、放射光は複合光となる。

オプションブロック６６０においては、放射光が特定の一定した厚さと発光粒子密度を持つ発光材料層中に吸収される。一実施例においては、放射光は第２の薄膜発光材料層中の発光粒子により吸収されるものである。

発光材料層中の発光粒子は、１つの蛍光材料、或いは蛍光化合物のような２つ以上の蛍光材料の混合物として実現される。

一例においては、上述した図３を参照するが、第２の薄膜発光材料層２４０中の発光粒子（図示せず）は、第１の薄膜発光材料層３３０が放射した放射光の少なくとも一部を吸収する。

オプションブロック６７０においては、発光材料層が、吸収された光に少なくとも部分的に応答して光出力を放射する。一実施例においては、吸収された放射光に応答して、発光材料層はフォトルミネセンスを生じ、光出力を放射する。

オプションブロック６８０においては、その放射光が特定の一定した厚さと発光粒子密度を持つ発光材料層中に吸収される。一実施例においては、放射光は第３の薄膜発光材料層中の発光粒子により吸収されるものである。

発光材料層中の発光粒子は１つの蛍光材料、又は蛍光化合物のような２つ以上の蛍光材料の混合物として実現される。

一例においては、上述した図４を参照するが、第３の薄膜発光材料層４５０中の発光粒子（図示せず）は、第２の薄膜発光材料層３４０が放射した放射光を少なくとも部分的に吸収するものである。

オプションブロック６９０においては、発光材料層は、吸収光に少なくとも部分的に応答して光出力を放出する。一実施例においては、吸収した放射光に応答して、発光材料層がフォトルミネセンスを生じ、光出力が放射される。

その後方法６００はブロック６９５に至り、ここで終了する。

上述した照明素子及び薄膜発光層を利用した半導体発光素子から出力されるスペクトルシフトされた光出力を生成する為の方法は、照明素子及び方法の一例である。これらの照明素子及び方法は、薄膜発光層を利用した半導体発光素子から出力されるスペクトルシフトされた光出力を生成する上で可能な一手法を説明するものである。実際の実用化においては、開示した照明素子及び方法とは異なる場合もある。更に、本発明に対する様々な他の改変及び変更は可能であり、これらの改変及び変更は、請求項に定める本発明の範囲に入るものである。

本発明は、その本質的な特性から離れることなく他の特定の形態で実現することが出来る。説明した実施例は、あらゆる意味において説明のためのものであり、限定的なものではない。

上述の実施形態に即して本発明を説明すると、本発明は、ソース光を提供する半導体発光素子（２１０）と、半導体発光素子の表面をコーティングする第１の薄膜発光材料層（２３０）とを具備した照明素子（２００）であって、第１の薄膜発光材料層が、ソース光に呼応して放射光を放射する発光材料を含み、第１の薄膜発光材料層が特定の一定した厚さと特定の一定した発光粒子（２３５）密度を持つことを特徴とする照明素子（２００）を提供する。

好ましくは、放射光が、発光材料が光源を完全に吸収した場合には第１の発光材料放射光を含み、そして発光材料が光源を完全には吸収しない場合は第１の複合光を含む。

好ましくは、照明素子は、第１の薄膜発光材料層の表面をコーティングする第２の薄膜発光材料層（３４０）を更に具備し、第２の薄膜発光材料層が、第１の薄膜発光材料層からの放射光に呼応して放射光を放射する発光材料を含み、第２の薄膜発光材料層が特定の一定した厚さと、特定の一定した発光粒子密度を持つ。

好ましくは、照明素子は、第２の薄膜発光材料層の表面をコーティングする第３の薄膜発光材料層（４５０）を更に具備し、第３の薄膜発光材料層が、第２の薄膜発光材料層からの放射光に呼応して放射光を放射する発光材料を含み、第３の薄膜発光材料層が特定の一定した厚さと、特定の一定した発光粒子密度を持つ。

好ましくは、薄膜発光材料層（２３０）は、スプレイ、ローラー、浸漬、プリント、流体化、及び電気泳動析出法から成るグループから選択された一手法により半導体発光素子の露出面上に形成される。

更に、本発明は、照明素子（２００）を製作する為の方法であって、ソース光を提供し得るように作動する半導体発光素子（２１０）を設けるステップと、そして前記半導体発光素子の表面を第１の発光材料（２３０）の薄い層によりコーティングするステップとを有し、第１の発光材料の薄い層が、特定の一定した厚さと、特定の一定した発光粒子密度を持つことを特徴とする方法を提供する。

好ましくは、前記第１の発光材料の薄い層の表面を第２の発光材料の薄い層（３４０）でコーティングするステップを更に有し、前記第２の発光材料の薄い層が、特定の一定した厚さと、特定の一定した発光粒子密度を持つ。

好ましくは、前記第２の発光材料の薄い層の表面を第３の発光材料の薄い層（４５０）でコーティングするステップを更に有し、前記第３の発光材料の薄い層が、特定の一定した厚さと、特定の一定した発光粒子密度を持つ。

従来の照明素子を描いた概略図である。本発明の第１の実施例に基づく照明素子を示す概略図である。本発明の第２の実施例に基づく照明素子を示す概略図である。本発明の第３の実施例に基づく照明素子を示す概略図である。本発明に基づくプロセス例を説明するフローチャートである。本発明に基づく方法例を説明するフローチャートである。

符号の説明

２００照明素子
２１０半導体発光素子
２３０第１の薄膜発光材料層
２３５発光粒子
３４０第２の薄膜発光材料層
４５０第３の薄膜発光材料層

Claims

ソース光を提供する半導体発光素子と、前記半導体発光素子の表面をコーティングする第１の薄膜発光材料層とを具備した照明素子であって、前記第１の薄膜発光材料層が、前記ソース光に呼応して放射光を放射する発光材料を含み、前記第１の薄膜発光材料層が特定の一定した厚さと特定の一定した発光粒子密度を持つことを特徴とする照明素子。
前記放射光は、前記発光材料が前記光源を完全に吸収した場合には第１の発光材料放射光を含み、前記発光材料が前記光源を完全に吸収しない場合には第１の複合光を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明素子。
前記第１の薄膜発光材料層の表面をコーティングする第２の薄膜発光材料層を更に具備し、前記第２の薄膜発光材料層が、前記第１の薄膜発光材料層からの前記放射光に呼応して放射光を放射する発光材料を含み、前記第２の薄膜発光材料層が特定の一定した厚さと、特定の一定した発光粒子密度を持つことを特徴とする請求項１に記載の照明素子。
前記第２の薄膜発光材料層の表面をコーティングする第３の薄膜発光材料層を更に具備し、前記第３の薄膜発光材料層が、前記第２の薄膜発光材料層からの前記放射光に呼応して放射光を放射する発光材料を含み、前記第３の薄膜発光材料層が特定の一定した厚さと、特定の一定した発光粒子密度を持つことを特徴とする請求項３に記載の照明素子。
前記薄膜発光材料層が、スプレイ、ローラー、浸漬、プリント、流体化、及び電気泳動析出法から成るグループから選択された一手法により前記半導体発光素子の露出面上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の照明素子。
照明素子を製作する為の方法であって、ソース光を提供し得るように作動する半導体発光素子を設けるステップと、そして前記半導体発光素子の表面を第１の発光材料の薄い層によりコーティングするステップとを有し、前記第１の発光材料の薄い層が、特定の一定した厚さと、特定の一定した発光粒子密度を持つことを特徴とする方法。
前記第１の発光材料の薄い層の表面を第２の発光材料の薄い層でコーティングするステップを更に有し、前記第２の発光材料の薄い層が、特定の一定した厚さと、特定の一定した発光粒子密度を持つことを特徴とする請求項６に記載の方法。
前記第２の発光材料の薄い層の表面を第３の発光材料の薄い層でコーティングするステップを更に有し、前記第３の発光材料の薄い層が、特定の一定した厚さと、特定の一定した発光粒子密度を持つことを特徴とする請求項７に記載の方法。