JP3150457U

JP3150457U - カラー発光ダイオード

Info

Publication number: JP3150457U
Application number: JP2009001097U
Authority: JP
Inventors: 俊男嶋田; 利道中村; 神戸　篤; 篤神戸; 加藤　陽弘; 陽弘加藤
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2009-05-21
Anticipated expiration: 2016-03-31

Abstract

【課題】青色系可視光を発光するＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップの発光を黄緑色系可視光に変換する蛍光体を備えたＬＥＤにおいて、白色光のみならず、所望の色の高輝度な可視光を容易に得ることのできるカラー発光ダイオードを提供する。【解決手段】絶縁材料より成る基板１２上にＬＥＤチップ１４を接続・固定し、該ＬＥＤチップ１４の一方の電極と一方の外部電極１６ａとを接続すると共に、ＬＥＤチップ１４の他方の電極と他方の外部電極１６ａとを接続し、また、上記ＬＥＤチップ１４を、ドーム状の不織布２２で覆うと共に、ＬＥＤチップ１４の発光を黄緑色系可視光及び赤色系可視光の２色の可視光に変換して放射する多色発光蛍光体の表面に、赤色系顔料を付着して成る顔料付き蛍光体２０を、上記不織布２２を構成する繊維の表面に担持させた。【選択図】図１

Description

この考案は、青色系可視光を発光する発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）と、該ＬＥＤチップの発光を黄緑色系可視光に変換する蛍光体を備えた発光ダイオードにおいて、白色光のみならず、所望の色の高輝度な可視光を容易に得ることのできるカラー発光ダイオード（カラーＬＥＤ）に関する。

ＬＥＤチップから発せられる青色系可視光と、ＹＡＧ蛍光体等の黄緑色系蛍光体から発せられる黄緑色系可視光とを混色させて白色光を放射することのできるＬＥＤが従来より用いられている。
しかしながら、上記ＬＥＤで得られる白色光には、青色系可視光中の青色成分と、黄緑色系可視光中の黄緑色成分しか含まれていないため、白色光の表現範囲が非常に狭かった。

例えば、上記ＬＥＤが照明として用いられる場合、赤色成分の入った電球色等の暖色系白色光が消費者には好まれているが、ＬＥＤチップの青色系可視光と黄緑色系蛍光体の黄緑色系可視光とを混色して得られる白色光には赤色成分が含まれていない。
そこで、本出願人は、先に、赤色成分の不足を補うことができるよう、青色系の可視光を発光するＬＥＤチップと、黄緑色系の可視光を発光するＹＡＧ蛍光体と、赤色系の可視光を発光する赤色蛍光体とを備え、上記青色系可視光、黄緑色系可視光、赤色系可視光とを混色させて白色光を放射するよう構成した発光ダイオードを提案した（特開２００４−１５２９９３号）。

この発光ダイオード60は、図９に示すように、発光ダイオードチップ搭載用の第１のリードフレーム62に、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ64を形成し、該リフレクタ64の底面に、青色系の可視光を発光する発光ダイオードチップ（以下、ＬＥＤチップと称する）66をダイボンドすることにより、上記第１のリードフレーム62と、ＬＥＤチップ66底面の一方の電極（図示せず）とを電気的に接続している。また、第２のリードフレーム68と、上記ＬＥＤチップ66上面の他方の電極（図示せず）とをボンディングワイヤ70を介して電気的に接続して成る。

上記ＬＥＤチップ66の上面及び側面は、リフレクタ64内に充填された透光性エポキシ樹脂等のコーティング材72によって被覆・封止されている。
また、上記コーティング材72中には、ＬＥＤチップ66の発光を黄緑色系の可視光に変換するＹＡＧ蛍光体73と、ＬＥＤチップ66の発光を赤色系の可視光に変換する赤色系蛍光体74が分散状態で多数混入されている。
さらに、コーティング材72で被覆された上記ＬＥＤチップ66、第１のリードフレーム62の先端部62ａ及び端子部62ｂの上端、第２のリードフレーム68の先端部68ａ及び端子部68ｂの上端は、先端に凸レンズ部76を有する透光性樹脂材78によって被覆・封止されている。

而して、上記第１のリードフレーム62及び第２のリードフレーム68を介してＬＥＤチップ66に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ66が発光して青色系可視光が放射される。また、ＬＥＤチップ66の発光を受けてＹＡＧ蛍光体73から黄緑色系可視光が放射されると共に、赤色系蛍光体74から赤色系可視光が放射される。
そして、ＬＥＤチップ66から放射された青色系可視光、ＹＡＧ蛍光体73から放射された黄緑色系可視光、赤色系蛍光体74から放射された赤色系可視光が混色することにより白色光が得られ、該白色光が透光性樹脂材78の凸レンズ部76によって集光されて外部へ放射されるようになっている。

上記ＬＥＤ60は、ＹＡＧ蛍光体73と共に赤色系蛍光体74を備えているので、上記赤色系蛍光体74から放射される赤色系可視光によって、赤色成分の不足を補うことができ、暖色系白色光を得ることができる。
特開２００４−１５２９９３号

上記の如く、青色系可視光を発光するＬＥＤチップと黄緑色系蛍光体を備えた白色発光のＬＥＤにおいて、白色光の表現範囲を広げるためには、赤色等の所定色の可視光を放射する蛍光体を用いれば良いが、この場合、赤色等の所定色の可視光を放射する蛍光体を相当量用いる必要があり、その分、黄緑色系蛍光体の量が減少するため高輝度な白色光を得ることができなかった。
例えば、上記した従来のＬＥＤ60において、赤色系蛍光体74として（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ，Ｃｌ、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＣａＳ：Ｅｕ等の硫化物系蛍光体を用いた場合、赤色成分の不足を補って暖色系白色光を得るためには、赤色系蛍光体74をＹＡＧ蛍光体73に対する重量比で２０〜３０重量％程度も用いる必要があるが、その分コーティング材72中に混入されるＹＡＧ蛍光体73の量が減少するため高輝度な暖色系白色光を実現することができなかった。

また、青色系可視光を発光するＬＥＤチップと黄緑色系蛍光体を備えた白色発光のＬＥＤにおいて、白色光の範囲以外の所望の色の可視光を得ようとする場合には、上記した白色光の表現範囲を広げる場合以上に、赤色等の所定色の可視光を放射する蛍光体を多量に用いる必要があるが、黄緑色系蛍光体の量が著しく減少して輝度低下をもたらすため、実用に耐えないものであった。

さらに、上記従来のＬＥＤ60にあっては、ＹＡＧ蛍光体73、赤色系蛍光体74で波長変換された光は、コーティング材72中のＹＡＧ蛍光体73、赤色系蛍光体74を透過する透過光となるため、コーティング材72内部を透過してコーティング材72外部へ出射するまでの間に、その一部がＹＡＧ蛍光体73、赤色系蛍光体74によって吸収（自己吸収）されてしまい、光の取出し効率が良好ではなかった。
また、上記ＹＡＧ蛍光体73、赤色系蛍光体74から放射される光の輝度は、一般に蛍光体の量及び表面積に略比例するものであるが、上記従来のＬＥＤ60にあっては、リフレクタ64内に充填したコーティング材72中にＹＡＧ蛍光体73、赤色系蛍光体74を混入していたことから、混入できる蛍光体の量には限界があった。

本考案は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、青色系可視光を発光するＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップの発光を黄緑色系可視光に変換する蛍光体を備えたＬＥＤにおいて、白色光のみならず、所望の色の高輝度な可視光を容易に得ることのできるカラー発光ダイオードを実現することにある。
また、本考案の他の目的は、蛍光体で波長変換された光の取出し効率を向上させることができると共に蛍光体の量及び表面積を増大させることのできる高輝度なカラー発光ダイオードを実現することにある。

上記の目的を達成するため、本考案に係るカラー発光ダイオードは、青色系可視光を発光するＬＥＤチップと、所定色の着色剤と、ＬＥＤチップの発光を黄緑色系可視光及び上記着色剤の色と同系色の可視光に変換して放射する多色発光蛍光体とを備え、上記ＬＥＤチップの青色系可視光、着色剤の色成分、多色発光蛍光体の黄緑色系可視光及び着色剤の色と同系色の可視光とを混色させて、所望の色の可視光を放射するよう構成されているカラー発光ダイオードであって、上記着色剤及び多色発光蛍光体を繊維の集合体に担持させたことを特徴とする。
上記繊維の集合体としては、不織布が好ましく、この場合、不織布を構成する繊維に、上記着色剤及び多色発光蛍光体を担持させる。

上記着色剤の量は、多色発光蛍光体に対する重量比で０．００１〜２重量％と成すのが好ましい。
尚、着色剤としては、例えば顔料が該当する。

本考案のカラー発光ダイオードは、青色系可視光を発光するＬＥＤチップと、所定色の着色剤と、ＬＥＤチップの発光を黄緑色系可視光及び上記着色剤の色と同系色の可視光に変換して放射する多色発光蛍光体を備えているので、ＬＥＤチップの青色系可視光と多色発光蛍光体の黄緑色系可視光とが混色して得られる白色光中に、着色剤の色成分と、多色発光蛍光体から放射される着色剤の色と同系色の可視光を混色させることにより、所望の色の可視光を得ることができる。
しかも、着色剤の色成分と、多色発光蛍光体から放射される着色剤の色と同系色の可視光とが重畳されるため、高輝度な可視光を得ることができる。

また、本考案のカラー発光ダイオードにあっては、着色剤及び多色発光蛍光体を繊維の集合体に担持せしめたことから、多色発光蛍光体で波長変換される光を、多色発光蛍光体で反射された反射光として取り出すことができる。このため、ＹＡＧ蛍光体73、赤色系蛍光体74で波長変換された光を透過光として取り出していた従来のＬＥＤ60に比べ、光の取出し効率が向上し、高輝度化を図ることができる。
さらに、本考案のカラー発光ダイオードは、単位体積当たりの繊維の表面積が大きい繊維の集合体に、着色剤及び多色発光蛍光体を担持せしめたことから、従来の発光ダイオード60の如く、リフレクタ64内に充填したコーティング材72中にＹＡＧ蛍光体73、赤色系蛍光体74を混入した場合に比べ、多色発光蛍光体の量及び表面積を増大させることができる。

多数の繊維が立体的に絡み合って形成された不織布を、上記繊維の集合体として用い、
該不織布を構成する繊維に、着色剤及び多色発光蛍光体を担持させた場合には、単位体積当たりの繊維の表面積が極めて大きいことから、従来の発光ダイオード60の如く、リフレクタ64内に充填したコーティング材72中にＹＡＧ蛍光体73、赤色系蛍光体74を混入した場合に比べ、多色発光蛍光体の量及び表面積を飛躍的に増大させることができる。

上記着色剤の量を、多色発光蛍光体に対する重量比で０．００１〜２重量％と成すことにより、当該着色剤の色成分を十分に白色光中に加えることができると共に、多色発光蛍光体の量も十分に確保することができ、輝度低下を生じることのない高輝度で色純度の高い可視光を得ることができる。

以下、図面に基づき、本考案に係るカラーＬＥＤ10の実施形態を説明する。
図１は、本考案に係るカラーＬＥＤ10を模式的に示す概略断面図であり、このカラーＬＥＤ10は、樹脂やセラミック等の絶縁材料より成る基板12上に、青色系可視光を発光するＬＥＤチップ14を接続・固定して成る。該ＬＥＤチップ14は、約４３０ｎｍ〜５００ｎｍの波長の青色又は青紫等の青色系の可視光（以下、青色系可視光と称する）を発光し、例えば、窒化ガリウム系半導体結晶で構成されている。
また、上記基板12の表面から側面を経て裏面にまで延設された一対の外部電極16ａ，16ｂが相互に絶縁された状態で形成されている。

上記ＬＥＤチップ14上面の一方の電極（図示せず）は、ボンディングワイヤ18を介して、一方の外部電極16ａに接続されると共に、ＬＥＤチップ14上面の他方の電極（図示せず）は、ボンディングワイヤ18を介して、他方の外部電極16ｂに接続されている。

上記ＬＥＤチップ14及びボンディングワイヤ18は、基板12上に載置され、顔料付き蛍光体20を担持して成るドーム状の繊維の集合体としての不織布22で覆われている。該ドーム状の不織布22は、接着等の手段で基板12上に接合・固定されている。
尚、上記不織布22は、ドーム状に限定されるものではなく、例えば内部が中空の直方体状であっても良く、要するに、ＬＥＤチップ14が不織布22で覆われていれば良い。

不織布22は、図２及び図３に示すように、多数の繊維24が立体的に絡み合って形成されるものであり、繊維24間には多数の空隙26（図３参照）が形成されており、また、多数の繊維24が立体的に絡み合っているため、単位体積当たりの繊維24の表面積が極めて大きいものである。

上記不織布22を構成する繊維24の繊維密度や、不織布22の厚さ、目付等を適宜調整することにより、不織布22を構成する繊維24の総表面積を任意に増減可能である。
上記繊維24は、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂等の樹脂繊維、レーヨン等のセルロース系の化学繊維、ガラス繊維、アルミナ、ボロン等の金属繊維、天然繊維等の短繊維から成り、その直径は１〜２０μｍ、長さは０．５〜２０mm程度である。
尚、長さが５０〜１００mm程度の長繊維から成る繊維24を用いることも勿論可能である。

上記顔料付き蛍光体20は、図４に示すように、ＬＥＤチップ14の発光を黄緑色系可視光及び赤色系可視光の２色の可視光に変換して放射する粒子状の多色発光蛍光体20ａの表面に、着色剤としての赤色系顔料20ｂが付着されて成る。
顔料付き蛍光体20の粒子は、不織布22を構成する繊維24の表面に多数被着・担持されているものである。

上記多色発光蛍光体20ａは、例えば、ＬＥＤチップ14の発光を約５６０〜５９０ｎｍ程度の黄緑色系可視光と、約６００〜７００ｎｍ程度の赤色系可視光に変換するＣａＳ：ＥｕやＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕが該当する。

上記赤色系顔料20ｂとしては、例えば、無機顔料である弁柄赤（Ｆｅ_２Ｏ_３）、カドミウムレッド（ＣｄＳ＋ＣｄＳｅ）、アンチモン赤（２Ｓｂ_２Ｓ_３・Ｓｂ_２Ｏ_３）、鉛丹（Ｐｂ_３Ｏ_４）等、有機顔料であるサアスラキノン系顔料、ジオキサン顔料等を用いることができる。
本考案に使用可能な着色剤は着色力が大きく出来るだけ光透過性のものが良く、また耐久力に優れたものが好ましい。
また、顔料の粒径は、０.０１〜０.５ミクロン、好ましくは、０.０１〜０.１ミクロン程度の超微粒子のものが好適である。これは、蛍光体に対する量が少なくても良好な効果が得られ、輝度低下を防ぐことができるからである。

上記顔料付蛍光体20は、例えば以下の方法で作製することができる。水中に粉末状の多色発光蛍光体20ａを分散させた蛍光体分散液と、水中に赤色系顔料20ｂを分散した顔料分散液とを混合・撹拌した後、ゼラチンを添加して撹拌を続ける。その後、酢酸等を添加してｐＨ４に調整すると、多色発光蛍光体20ａの表面に赤色系顔料20ｂが付着し、その後、濾過、脱水することにより、上記顔料付蛍光体20が得られる。

上記ＬＥＤチップ14及び不織布22は、基板12上に配置された所定高さを備えた枠部材28で囲繞されていると共に、該枠部材28内にエポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂等の透光性材料を充填して形成された透光性の蓋部材30によって封止されている。

以下、本考案のカラーＬＥＤ10において、不織布22に顔料付き蛍光体20を担持させる方法について説明する。
先ず、ポリプロピレン等の高融点材料より成る繊維24を、ポリエチレン等の低融点材料より成る繊維32で被覆した所定長さの複合繊維34（図５参照）を多数準備し、カード法やエアレイ法等を用いて、これら多数の複合繊維34より成るシート状の集積体（ウェブ）を形成する。

次に、シート状の集積体を、上記複合繊維34を構成する低融点材料より成る繊維32の融点より高く、且つ、高融点材料より成る繊維24の融点より低い温度で加熱し、低融点材料より成る繊維32のみを溶融させると共に、粒子状の顔料付き蛍光体20を上記集積体に吹き付ける。

この結果、高融点材料より成る繊維24の交差部分が、溶融した低融点材料より成る繊維32を介して接着することにより、シート状の不織布22が形成されると共に、粒子状の顔料付き蛍光体20が、溶融した低融点材料より成る繊維32を介して、不織布22を構成する繊維24の表面に、略均一に接着・担持される。
上記方法にあっては、高融点材料より成る繊維24を低融点材料より成る繊維32で被覆した複合繊維34を用い、低融点材料より成る繊維32のみを溶融させて接着剤として機能させることにより、不織布22の形成と、不織布22を構成する繊維24の表面への顔料付き蛍光体20の担持を略同時に行うことができるので、極めて製造容易である。
上記方法で製造されたシート状の不織布22を型抜き等して、上記ドーム状の不織布22は形成される。

上記方法以外にも、粒子状の顔料付き蛍光体20を分散させた樹脂液中に上記不織布22を浸漬したり、顔料付き蛍光体20を分散させた樹脂液を不織布22に吹付塗布することによっても、不織布22を構成する繊維24の表面に顔料付き蛍光体20を被着・担持させることができる。
また、不織布22を加熱して、該不織布22を構成する繊維24の表面を溶融させた状態で、粒子状の顔料付き蛍光体20を吹き付けることにより、不織布22を構成する繊維24の表面に顔料付き蛍光体20を被着・担持させることもできる。
さらに、粒子状の顔料付き蛍光体20を高温加熱した状態で不織布22に吹きつけ、不織布22を構成する繊維24を一部溶融させることにより、不織布22を構成する繊維24の表面に顔料付き蛍光体20を被着・担持させることもできる。

本考案のカラーＬＥＤ10にあっては、一対の外部電極16ａ，16ｂを介してＬＥＤチップ14に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ14が発光して青色系可視光が放射される。また、ＬＥＤチップ14の発光を受けて、多色発光蛍光体20ａから黄緑色系可視光及び赤色系可視光が放射される。さらに、ＬＥＤチップ14から放射された青色系可視光と、多色発光蛍光体20ａから放射された黄緑色系可視光が、赤色系顔料20ｂで反射したり、赤色系顔料20ｂを透過することにより赤色成分が生成される。
そして、ＬＥＤチップ14の青色系可視光と多色発光蛍光体20ａの黄緑色系可視光とが混色して得られる白色光中に、赤色系顔料20ｂの赤色成分と多色発光蛍光体20ａの赤色系可視光が混色することにより赤色系可視光が得られ、該赤色系可視光が外囲器30の凸レンズ部28によって集光されて外部へ放射されるようになっている。

本考案のカラーＬＥＤ10にあっては、多色発光蛍光体20ａから放射される赤色系可視光と、赤色系顔料20ｂによって、ＬＥＤチップ14の青色系可視光と多色発光蛍光体20ａの黄緑色系可視光とが混色して得られる白色光中に赤色成分を加えることができ、赤色系可視光を容易に得ることができる。
上記赤色系顔料20ｂの量は、多色発光蛍光体20ａに対する重量比で０．００１〜２量％、好ましくは０．０１〜０．５重量％と成される。
而して、０．００１重量％の赤色系顔料20ｂの量で赤色系可視光を実現できると共に、カラーＬＥＤ10の輝度低下を生じないよう赤色系顔料20ｂの量は２重量％％以下とするのが適当である。このように、赤色系顔料04ｂの量を、多色発光蛍光体20ａに対する重量比で０．００１〜２量％と成すことにより、多色発光蛍光体20ａの量を十分に確保することができ、高輝度なカラーＬＥＤ10を実現できる。
また、０．０１〜０．５重量％とした場合には、赤色系顔料20ｂの色成分を十分に加えることができると共に、多色発光蛍光体20ａの量を一層確保することができ、輝度の低下を殆ど生じることのないカラーＬＥＤ10を得ることができる。

図６は、赤色系可視光を放射するよう構成した本考案のカラーＬＥＤ10の色度図である。
本考案のカラーＬＥＤ10は、多色発光蛍光体20ａとしてＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ、赤色系顔料24ｂとして弁柄赤（Ｆｅ_２Ｏ_３）を用い、図６において、（１）は多色発光蛍光体20ａに対する赤色系顔料20ｂの割合が０重量％の場合の色度、（２）は多色発光蛍光体20ａに対する赤色系顔料20ｂの割合が０．００５重量％の場合の色度、（３）は多色発光蛍光体20ａに対する赤色系顔料20ｂの割合が０．０１重量％の場合の色度、（４）は多色発光蛍光体20ａに対する赤色系顔料20ｂの割合が０．１重量％の場合の色度、（５）は多色発光蛍光体20ａに対する赤色系顔料20ｂの割合が１重量％の場合の色度、（６）は比較例として、黄緑色系可視光のみを放射する希土類元素を付活させたＣａ（Ｓｉ，Ａｌ）₁₂（Ｎ，Ｏ）₁₆より成るサイアロン蛍光体のみ使用した場合の色度を示している。
図６に示される通り、本考案のカラーＬＥＤ10の場合には、０．００５〜１重量％の範囲の少量の赤色系顔料20ｂを用いるだけで、赤色系可視光が得られている。

また、本考案のＬＥＤ10にあっては、ＬＥＤチップ14をドーム状の不織布22で覆い、該不織布22を構成する繊維24の表面に顔料付き蛍光体20を担持せしめたことから、多色発光蛍光体20ａで波長変換される光を、多色発光蛍光体20ａで反射された反射光として取り出すことができる。このため、ＹＡＧ蛍光体73、赤色系蛍光体74で波長変換された光を透過光として取り出していた従来のＬＥＤ60に比べ、光の取出し効率が向上し、高輝度化を図ることができる。しかも、ＬＥＤチップ14が不織布22で覆われているので、ＬＥＤチップ14から放射されたほぼ全ての光を、顔料付き蛍光体20を担持した不織布22に照射することができる。
さらに、本考案のＬＥＤ10は、単位体積当たりの繊維24の表面積が極めて大きい不織布22を構成する繊維24の表面に顔料付き蛍光体20を担持せしめたことから、従来の発光ダイオード60の如く、リフレクタ64内に充填したコーティング材72中にＹＡＧ蛍光体73、赤色系蛍光体74を混入した場合に比べ、多色発光蛍光体20ａの量及び表面積が飛躍的に増大し、高輝度化を実現できる。

上記においては、不織布22に顔料付き蛍光体20を担持させた場合を例に挙げて説明したが、本考案はこれに限定されるものではなく、粒子状の多色発光蛍光体20ａと粒子状の赤色系顔料20ｂとを混合させた状態で不織布22に担持しても良い。
この場合、多色発光蛍光体20ａと赤色系顔料20ｂを混合分散させた樹脂液中に上記不織布22を浸漬したり、多色発光蛍光体20ａと赤色系顔料20ｂを混合分散させた樹脂液を不織布22に吹付塗布すれば良い。また、不織布22を加熱して、該不織布22を構成する繊維24の表面を溶融させた状態で、多色発光蛍光体20ａと赤色系顔料20ｂとの混合粒子を吹き付けることにより、不織布22を構成する繊維24の表面に、多色発光蛍光体20ａと赤色系顔料20ｂとを混合状態で担持できる。
尚、多色発光蛍光体20ａと赤色系顔料20ｂとは粒径や比重が異なるが、本考案のカラーＬＥＤ10は、多数の繊維24が立体的に絡み合って形成された不織布22の繊維24表面に、多色発光蛍光体20ａと赤色系顔料20ｂを担持させるので、多色発光蛍光体20ａと赤色系顔料20ｂとが偏在することなく、不織布22の繊維24表面に略均一に分散配置することができる。従って、多色発光蛍光体20ａから放射される黄緑色系可視光と、赤色系顔料20ｂの赤色成分とを十分に混色させることができ、色ムラの発生を抑制することができる。

また、図７に示す透明無機材料であるシリカ21で被覆された顔料付き蛍光体20を不織布22に担持しても良い。
このシリカ21で被覆された顔料付き蛍光体20は、以下の方法で作製できる。先ず、水硝子水中に多色発光蛍光体20ａ粉末を均一に分散させた液中に、予め乳化剤と共に非水溶剤中等に所定量の赤色系顔料20ｂを均一分散させた着色液を入れ、高速攪拌しで微細な乳化分散液を作成する。その後、水硝子の硬化剤又はＰＨ調整等を行うことにより、多色発光蛍光体20ａ表面に赤色系顔料20ｂが均一に付着すると共に、多色発光蛍光体20ａ及び赤色系顔料20ｂが水硝子のシリカ成分によって被覆（カプセル化）された顔料付蛍光体20が得られる。
上記顔料付き蛍光体20は、シリカ21で被覆されているのでカラーＬＥＤ10内部に浸入してきた水分が多色発光蛍光体20ａや赤色系顔料20ｂに付着することを防止でき、耐湿性に優れている。

上記においては、青色系可視光を発光するＬＥＤチップ14と、着色剤としての赤色系顔料20ｂと、ＬＥＤチップ14の発光を黄緑色系可視光及び赤色系可視光の２色の可視光に変換して放射する多色発光蛍光体20ａを用いて、赤色系可視光を得る場合を例に挙げて説明したが、本考案はこれに限定されるものではない。
すなわち、青色系可視光を発光するＬＥＤチップ14と、所定色の顔料（着色剤）と、ＬＥＤチップ14の発光を黄緑色系可視光及び上記顔料（着色剤）の色と同系色の可視光に変換して放射する多色発光蛍光体を用いることにより、顔料（着色剤）の色成分と、多色発光蛍光体から放射される顔料（着色剤）の色と同系色の可視光とが加わり、カラーＬＥＤ10から放射される光の色の表現範囲を広げることができる。しかも、顔料（着色剤）の色成分と、多色発光蛍光体から放射される顔料（着色剤）の色と同系色の可視光とが重畳されるため、高輝度な可視光を得ることができる。
例えば、着色剤としての酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）、ピリジアン（Ｃｒ_２Ｏ(ＯＨ)_４）、コバルトグリーン（ＣｏＯ・ＺｎＯ・ＭｇＯ）、ダイピロキサイドＴＭグリーン等の緑色系の無機顔料やフタロシアニングリーン等の緑色系の有機顔料と、ＬＥＤチップ14の発光を黄緑色系可視光及び緑色系可視光の２色の可視光に変換して放射するＳｒＧａ_２Ｓ：ＥｕやＣａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２：Ｃｅ等の多色発光蛍光体を用いれば、着色剤の緑色系成分と多色発光蛍光体の緑色系可視光とが重畳して、高輝度な緑色系可視光を得ることができる。
尚、所定色の顔料（着色剤）の量は、上記赤色系顔料20ｂの場合と同様に、多色発光蛍光体に対する重量比で０．００１〜２重量％と成される。
すなわち、０．００１重量％の顔料（着色剤）の量で、当該顔料（着色剤）の色成分を十分に加えることができると共に、カラーＬＥＤ10の輝度低下を生じないよう顔料（着色剤）の量は２重量％以下とするのが適当である。

図８は、緑色系可視光を放射するよう構成した本考案のカラーＬＥＤ10の色度図である。
本考案のカラーＬＥＤ10は、多色発光蛍光体20ａとしてＣａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２：Ｃｅ、緑色系顔料としてコバルトグリーンを用い、図８において、（１）は多色発光蛍光体20ａに対する緑色系顔料の割合が０重量％の場合の色度、（２）は多色発光蛍光体20ａに対する緑色系顔料の割合が０．００１重量％の場合の色度、（３）は多色発光蛍光体20ａに対する緑色系顔料の割合が０．０１重量％の場合の色度、（４）は多色発光蛍光体20ａに対する緑色系顔料の割合が０．１重量％の場合の色度、（５）は多色発光蛍光体20ａに対する緑色系顔料の割合が０．５重量％の場合の色度、（６）は比較例として、黄緑色系可視光のみを放射する希土類元素を付活させたＣａ（Ｓｉ，Ａｌ）₁₂（Ｎ，Ｏ）₁₆より成るサイアロン蛍光体のみ使用した場合の色度を示している。
図８に示される通り、本考案のカラーＬＥＤ10の場合には、０．００１〜０．５重量％の範囲の少量の緑色系顔料を用いるだけで、緑色系可視光が得られている。

着色剤としては、上記した各色顔料20ｂ等の他に、耐候性を有する染料、蛍光染料等を用いることもできる。
また、有機ＥＬに用いられる色変換材料である非共役系高分子（ポリイミド系、ポリビニールカルバゾール誘導体）、共役系高分子等を用いることもできる。さらに、雲母扁平表面にチタンを被覆した各色顔料も有用である。これら着色剤は、色成分を加えることができると共に、カラーＬＥＤ10の更なる輝度向上も図ることができる。

上記においては、ドーム状の不織布22でＬＥＤチップ14を覆った場合を例に挙げて説明したが、ＬＥＤチップ14上に不織布22を載置したり、ＬＥＤチップ14を不織布22で囲繞しても良く、要するに、不織布22を構成する繊維24に顔料付き蛍光体20が担持されていれば良い。
また、繊維の集合体としては、上記不織布22の他に、多数の繊維を織り込んで形成した織布を用い、該織布を構成する繊維に蛍光体を担持させても良い。この織布も、不織布22には及ばないものの、単位体積当たりの繊維の表面積が大きいものである。

また、上記においては、不織布22を構成する繊維24の「表面」に顔料付き蛍光体20を担持せしめた場合を例に挙げて説明したが、本考案はこれに限定されるものではなく、例えば、透明樹脂等より成る透光性の繊維24に顔料付き蛍光体20を練り混むことにより、不織布22を構成する繊維24に顔料付き蛍光体20を担持させても良い。
この場合、例えば、未硬化状態の透明樹脂中に、顔料付き蛍光体20を所定量混合した後、透明樹脂を延伸、硬化させ、その後、所定の長さに切断することにより、顔料付き蛍光体20が練り混まれた多数の繊維を形成し、斯かる顔料付き蛍光体20が練り混まれた多数の繊維を用いて不織布22を形成すれば良い。

本発考案に係るカラーＬＥＤを模式的に示す概略断面図である。不織布を模式的に示す部分拡大図である。不織布を構成する繊維を模式的に示す拡大図である。顔料付き蛍光体を模式的に示す断面図である。複合繊維を示す概略断面図である。赤色系可視光を放射するよう構成した本考案のカラーＬＥＤの色度図である。シリカで被覆された顔料付き蛍光体を模式的に示す断面図である。緑色系可視光を放射するよう構成した本考案のカラーＬＥＤの色度図である。従来のＬＥＤの概略断面図である。

10 カラーＬＥＤ
12 基板
14 ＬＥＤチップ
16ａ外部電極
16ｂ外部電極
18 ボンディングワイヤ
20 顔料付き蛍光体
20ａ多色発光蛍光体
20ｂ赤色系顔料
22 不織布
24 繊維
28 枠部材
30 蓋部材
34 複合繊維

Claims

青色系可視光を発光するＬＥＤチップと、所定色の着色剤と、ＬＥＤチップの発光を黄緑色系可視光及び上記着色剤の色と同系色の可視光に変換して放射する多色発光蛍光体とを備え、上記ＬＥＤチップの青色系可視光、着色剤の色成分、多色発光蛍光体の黄緑色系可視光及び着色剤の色と同系色の可視光とを混色させて、所望の色の可視光を放射するよう構成されているカラー発光ダイオードであって、上記着色剤及び多色発光蛍光体を繊維の集合体に担持させたことを特徴とするカラー発光ダイオード。
上記繊維の集合体が不織布であり、該不織布を構成する繊維に、上記着色剤及び多色発光蛍光体を担持させたことを特徴とする請求項１に記載のカラー発光ダイオード。
上記着色剤の量は、多色発光蛍光体に対する重量比で０．００１〜２重量％であることを特徴とする請求項１又は２に記載のカラー発光ダイオード。
上記着色剤が顔料であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のカラー発光ダイオード。