專利名稱：發(fā)光二極管裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管(LED)裝置，在該裝置中安裝著作為光源的LED，本發(fā)明尤其涉及光修正裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)已提供了各種發(fā)出三原色、白色或中間色的LED，并且LED作為光源、供各種諸如鍵盤、指示器以及其他顯示裝置中的液晶面板的背景光之用。
圖14是常規(guī)LED裝置的截面圖。LED裝置110包括基底102、連接電極103和104，以及安裝在基底102上的LED 101。LED的陰極101c用導(dǎo)電粘合劑連接于電極103，而陽(yáng)極101a通過(guò)導(dǎo)線106連接于電極104。在基底102上，通過(guò)模壓形成由透明樹(shù)脂制成的保護(hù)體107來(lái)密封LED 101、電極103和104以及導(dǎo)線106。
當(dāng)通過(guò)電極103和104對(duì)LED 101施加電流時(shí)，LED發(fā)射出光。所發(fā)光的色度與LED的組分有關(guān)。調(diào)節(jié)LED的組分以得到期望的色度。
然而，制造發(fā)出期望色度光的LED是很困難的。這是由所發(fā)光的波長(zhǎng)的不等性、LED中熒光材料的數(shù)量以及其他所引起的。這樣的不等性是不可避免的。
圖15是示出從LED發(fā)出的白光的不等性的色度圖，其中每個(gè)LED都被做成發(fā)出白光。如果由x表示紅色(R)的比例，由y表示綠色(G)的比例，而由z表示藍(lán)色(B)的比例，那么白光有如下表示。
x+y+z＝1 (1)在圖中，標(biāo)記C0表示對(duì)于白色色度R、G、B的比是1∶1∶1的點(diǎn)。在這種情況下，坐標(biāo)為X＝0.33，Y＝0.33，以及Z＝0.33。然而，實(shí)際上白色LED色度是在由虛線圍繞的區(qū)域S中分布的。區(qū)域S0實(shí)際上被看作為白色范圍。區(qū)域S1是藍(lán)色的中間色范圍，區(qū)域S2是紅色的中間色范圍，區(qū)域S3是綠色，而區(qū)域S4是深紅色。
通過(guò)測(cè)量大量的LED的色度來(lái)選擇包括在區(qū)域S0中的LED是很困難的。作為這個(gè)困難的解決方案，可用以下方法。
1.測(cè)量多個(gè)LED的色度。
2.把LED歸類到區(qū)域S0、S1、S2、S3和S4。
3.把已分類的LED應(yīng)用到需要色度的區(qū)域。然而未必總是需要所有區(qū)域，這樣導(dǎo)致剩余無(wú)用的LED。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有LED的LED裝置，把它的色度修正為期望的色度。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種發(fā)光二極管裝置，包括基底、安裝在基底上的LED、在基底上裝置的并連接于LED以把電流施加于LED的電極、由透明樹(shù)脂制成的并密封LED的保護(hù)體。與保護(hù)體結(jié)合的色修正材料，色修正材料具有把LED所發(fā)光的色度修改為從LED裝置發(fā)出的照明光的期望色度的作用。
所發(fā)光的色度是與照明光色度有關(guān)的互補(bǔ)色。
在本發(fā)明的另一方面中，色修正材料包括產(chǎn)生激勵(lì)光的熒光材料。
把色修正材料做成薄膜，覆蓋在保護(hù)體上。
從以下參照附圖的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的這些和其他目的及特點(diǎn)會(huì)變得更明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明LED裝置的截面圖；圖2是沿著圖1中的線II-II所取的截面圖；圖3是示出LED所發(fā)光的特性和照明光色度的示意圖；圖4是示出所發(fā)光和照明光波長(zhǎng)頻譜的示意圖；圖5是示出色濾波器透射率的波長(zhǎng)頻譜示意圖；圖6a到6d是示出色濾波器色層的波長(zhǎng)頻譜示意圖；圖7是示出由邊緣照明系統(tǒng)的照明裝置的透視圖；圖8是沿著圖7中的線VIII-VIII所取的截面圖；圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例的截面前視圖；圖10是截面?zhèn)纫晥D；圖11示出所發(fā)光的頻譜；圖12和13是示出色修正原理的示意圖；圖14是常規(guī)LED裝置的截面圖；
圖15是示出白光中不等性的色度圖。
具體實(shí)施例方式
LED裝置10包括基底2、連接電極3和4，以及安裝在基底2上的LED 1。LED的陰極1c用導(dǎo)電粘合劑連接于電極3，而陽(yáng)極1a通過(guò)導(dǎo)線6連接于電極4。在基底2上通過(guò)模壓形成由透明樹(shù)脂制成的保護(hù)體7來(lái)密封LED 1、電極3和4以及導(dǎo)線6。
基底2在俯視圖中具有矩形形狀，而保護(hù)體7具有拱式外壁，如圖2所示，它被做成具有聚光作用的圓柱透鏡。在保護(hù)體7周圍覆蓋色濾波器8。色濾波器8包括三個(gè)色層，包括青綠色(C)層8c、深紅色(M)層8m和黃色(Y)層8y。
當(dāng)通過(guò)電極3和4對(duì)LED 1施加電流時(shí)，LED發(fā)光。所發(fā)光12的色度與LED的組分有關(guān)。所發(fā)光12通過(guò)色濾波器8，這樣就把所發(fā)光12的色度轉(zhuǎn)換為不同色度。從色濾波器發(fā)出作為照明光15的轉(zhuǎn)換光。
如果所發(fā)光12的色度極大地偏離白色，那么就由色濾波器8通過(guò)設(shè)置色濾波器的波長(zhǎng)特性來(lái)把發(fā)射光15的色度轉(zhuǎn)換為白色，如下文所述。
圖3是示出LED所發(fā)光特性和照明光色度的示意圖，圖4是示出所發(fā)光和照明光的波長(zhǎng)頻譜示意圖，圖5是示出色濾波器透射率的波長(zhǎng)頻譜示意圖，圖6a到6d是示出色濾波器色層的波長(zhǎng)頻譜示意圖。
色修正方法的步驟如下。
1.測(cè)量所發(fā)光12的波長(zhǎng)頻譜(圖4)，并且從所測(cè)量的波長(zhǎng)頻譜得到色度C1(圖3)。
2.計(jì)算色濾波器8透射率的波長(zhǎng)頻譜，該透射率是為了把LED 1的色度C1修正為期望的照明光15的白色色度C0。
3.計(jì)算每個(gè)色層8c、8m和8y中的波長(zhǎng)頻譜，該波長(zhǎng)頻譜是為了實(shí)現(xiàn)所得到的色濾波器8透射率的波長(zhǎng)頻譜的。
4.在保護(hù)體7上覆蓋色層8c、8m、8y，同時(shí)控制層的厚度，以使色層8c、8m、8y的波長(zhǎng)頻譜成為所計(jì)算的值。
圖3示出了所發(fā)光12的特性和照明光15的色度。圖4示出了光12和光15的波長(zhǎng)頻譜。波長(zhǎng)頻譜H1是在步驟1中測(cè)量到的頻譜。圖4中，頻譜H1中R、G、B光強(qiáng)比大致如下。
R1∶G1∶B1＝0.27∶0.38∶0.35 (2)從式2中，所發(fā)光12的色度C1的坐標(biāo)為x＝0.27，y＝0.38。這個(gè)坐標(biāo)極大地偏離坐標(biāo)C0的白色。
在步驟2中，對(duì)白色修正，根據(jù)所發(fā)光12的波長(zhǎng)頻譜計(jì)算色濾波器8的透射率的波長(zhǎng)頻譜。也就是期望白光的照明光15的R、G、B的光強(qiáng)比如下，如圖4中頻譜H1所示。
R0∶G0∶B0＝0.33∶0.33∶0.33(3)如果整個(gè)色濾波器8波長(zhǎng)頻譜的比是R8∶G8∶B8，那么根據(jù)色激勵(lì)(colorstimuli)的減色混合原理通過(guò)計(jì)算以完成下式(4)來(lái)確定比值R8∶G8∶B8。
R1×R8∶G1×G8∶B1×B8＝R0∶G0∶B0 (4)通過(guò)把式(2)和(3)代入式(4)，形成下式。
0.27×R8∶0.38×G8∶0.35×B8＝0.33∶0.33∶0.33從該式，得到下式(5)。
R8∶G8∶B8＝1.22∶0.87∶0.94＝0.4∶0.29∶0.31 (5)因此，色濾波器8色度C8的坐標(biāo)為x＝0.4，y＝0.29，如圖3所示。這里，圖5示出了整個(gè)色濾波器8透射率的頻譜H8?？梢匀缦卤硎臼?5)。
R8∶G8∶B8＝0.8∶0.58∶0.62 (6)因此以上所述的頻譜H8的頻譜比值就變?yōu)?6)式。
為了實(shí)現(xiàn)步驟3中所得到的色濾波器8透射率的頻譜H8(圖5)，通過(guò)計(jì)算得到每個(gè)色層8c、8m、8y的透射率的頻譜比值。這里，青綠色的色層8c具有透射G組分和B組分的透射特性，但幾乎沒(méi)有透射R組分。因此頻譜比值(R8c∶G8c∶B8c)如下。
R8c∶G8c∶B8c＝r∶1∶1(r＜1)相似地，深紅色的色層8m的R、G、B頻譜比值如下。
R8m∶G8m∶B8m＝1∶m∶1(m＜1)黃色的色層8y的R、G、B頻譜比值如下。
R8y∶G8y∶B8y＝1∶1∶y(y＜1)如上所述，通常，色層8c、8m、8y的每個(gè)頻譜都具有所有R、G、B的組分。
因此，在色層重疊的情況下，由于每個(gè)色層8c、8m、8y透射R、G、B組分，所以所透射的光不會(huì)成為黑色，并且具有R、G、B的組分。
本發(fā)明使用了這樣的原理并通過(guò)計(jì)算把色濾波器8的透射特性設(shè)置為所需之值。
如上所述，更詳細(xì)地，當(dāng)把色層8c的透射特性的頻譜比值設(shè)置為R8c、G8c、B8c，把色層8m的透射特性的頻譜比值設(shè)置為R8m、G8m、B8m，而把色層8y的透射特性的頻譜比值設(shè)置為R8y、G8y、B8y，所有色濾波器8的頻譜比值R8y∶G8y∶B8y如下R8∶G8∶B8＝R8c×R8m×R8y+G8c×G8m×G8y+B8c×B8m×B8y(7)把式(6)代入式(7)，0.8∶0.58∶0.62＝R8c×R8m×R8y+G8c×G8m×G8y+B8c×B8m×B8y(8)得到每個(gè)色層的頻譜比(透射率R、G、B)，R8c＝0.8R8m＝1 R8y＝1G8c＝1 G8m＝0.58G8y＝1B8c＝1 B8m＝1 B8y＝0.62 (9)圖6a到6d是示出式(9)中所示的對(duì)應(yīng)色層頻譜比值的透射特性的示意圖。圖6a示出了青綠色色層8c的透射特性H8c，圖6b示出了色層8m的透射特性H8m，圖6c示出了色層8y的透射特性H8y，圖6d示出了通過(guò)綜合圖6a、6b和6c的透射特性所得到的透射特性H8。透射特性H8符合圖5的透射特性H8。
在步驟4中，通過(guò)覆蓋各自的涂料同時(shí)控制層的厚度來(lái)形成色層8c、8m、8y，這樣每個(gè)色層透射特性都符合公式(9)中以及圖6a到6d中所示的值。在這樣的情況下，當(dāng)測(cè)量厚度時(shí)對(duì)厚度進(jìn)行最終的調(diào)節(jié)。例如，除非透射光的R組分要減少，才逐漸增加青綠色色層8c的厚度。因此，要逐漸進(jìn)行涂料的覆蓋直到透射光的R組分是初始值的0.8倍為止。這樣，可以使發(fā)出光準(zhǔn)確符合期望的色度。
如上所述，添加涂料形成色濾波器8以使色層8c、8m、8y的透射特性符合計(jì)算值。這樣，可能使所有色濾波器的透射特性或色度符合式(6)的期望值或期望特性(圖3的C8)。因此，當(dāng)具有色度C1(圖3)的發(fā)射光12經(jīng)過(guò)色濾波器8通過(guò)時(shí)，修正了發(fā)射光12的色度并作為具有期望白色色度C0(圖3)的照明光15射出。這里，色濾波器8的色度C8和發(fā)射光12的色度C1是對(duì)于照明光15白光色度C0的互相有關(guān)的互補(bǔ)色(參考式(4))。
本發(fā)明提供了產(chǎn)生不同于白色的中間色的另一個(gè)裝置。也就是當(dāng)把發(fā)射光12的色度CL坐標(biāo)設(shè)置為x＝xL，y＝y(tǒng)L，z＝zL時(shí)，就把期望中間色的照明光15的色度CS坐標(biāo)設(shè)置為x＝xs，y＝y(tǒng)s，z＝zs，并把色修正必要的色濾波器的色度C8坐標(biāo)設(shè)置為x＝x8，y＝y(tǒng)8，z＝z8，根據(jù)色激勵(lì)的減色混合原理在這些色度值之間有以下關(guān)系。
xs∶ys∶zs＝xL×x8∶yL×y8∶zL xz 8 (10)因此，發(fā)射光12的色度CL和色濾波器8的色度C8是對(duì)于照明光15白光色度CS的互補(bǔ)色關(guān)系。
在以上所述的實(shí)施例中，雖然色濾波器具有三個(gè)色層8c、8m和8y，但是可能提供一個(gè)或兩個(gè)色層。例如，為了只修正R組分，就只使用青綠色色層8c。當(dāng)修正R組分和G組分時(shí)，就使用青綠色色層8c和深紅色色層8m。此外，雖然在保護(hù)體7上已裝備了色濾波器8作為該實(shí)施例中的層，但是在保護(hù)體中可能混入色濾波器材料的微粒和粉末。
圖7是示出由邊緣照明系統(tǒng)照明的裝置的透視圖，而圖8是沿著圖7中的線VIII-VIII所取的截面圖。
照明裝置30包括照明面板21和作為邊緣光的LED裝置10。由透明樹(shù)脂制成的照明面板21在其上端具有發(fā)光表面21b，相對(duì)發(fā)光表面21b的對(duì)面具有光漫射表面21a。光漫射表面21a具有多個(gè)棱鏡肋柱以反射從LED裝置10到發(fā)光表面21b的光。
在照明面板21的前端21c放置LED裝置10。從LED裝置10射出的照明光15從前端21c進(jìn)入照明面板21中，并由光漫射表面21a反射并從發(fā)光表面21b射出。射出光25照射液晶顯示屏27。從LED裝置射出照明光15，通過(guò)保護(hù)體7的圓柱透鏡的聚光作用匯聚，從而有效地把光施加于照明面板21。
圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例的截面前視圖，圖10是截面?zhèn)纫晥D。
除了保護(hù)體7和熒光涂料薄膜9處，LED裝置10a具有與第一實(shí)施例相同的組成。因此，由與第一實(shí)施例相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)識(shí)其他部分，省略了對(duì)它們的說(shuō)明。
保護(hù)體7a是矩形的平行六面體。熒光涂料薄膜9包括按藍(lán)(B)光組分產(chǎn)生諸如綠(G)、紅(R)和黃(Y)的激勵(lì)光的熒光材料。
圖3所示的發(fā)射光12的色度C2具有坐標(biāo)，例如x＝0.3，y＝0.2，z＝0.5。
圖11示出所發(fā)射光12的頻譜H2。頻譜H2的R、G、B組分之比是0.3∶0.2∶0.5。如圖11所示，由熒光涂料層9中的熒光材料吸收了頻譜H2的頻譜Bh這B一部分的B組分。根據(jù)B組分的吸收激勵(lì)，G組分增加了Gh。R組分也增加了Rh。這樣就把頻譜H2修正為頻譜H0的白光，R、G、B之比為0.33∶0.33∶0.33，并作為照明光15射出。
在圖11中，Rh＝0.03，Gh＝0.13，而B(niǎo)h＝-0.17。為了設(shè)置這樣的值，就采取了下面的過(guò)程。圖12和13示出了頻譜偏差Rh、Gh、Bh的變化。也就是如果由x表示薄膜9的厚度并且x＝0，那么Rh、Gh和Bh都變?yōu)?。然而，當(dāng)x增加時(shí)，Bh以-k的斜率減小，Rh以αk的斜率增加，Gh以βk的斜率增加。
因此，由xs表示Bh＝-0.17時(shí)的厚度，并且預(yù)先設(shè)置值α和β以使在厚度xs，Rh＝0.03，Gh＝0.13。通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)包括在熒光涂料薄膜9中產(chǎn)生激勵(lì)光G、R、Y的熒光材料的品種以及它的組分之比，這樣的設(shè)置是可能的。結(jié)果，如圖13所示已修正的頻譜組分Rs、Gs、Bs就成為如白色的Rs＝0.33，Gs＝0.33，Bs＝033。
在簡(jiǎn)單的表述中，通過(guò)把修正組分Rh、Gh、Bh加到所射出的光12的組分R2、G2、B2(圖13)得到這些值。換句話說(shuō)，如圖11和13所示，第二實(shí)施例的原理就是通過(guò)把在熒光涂料薄膜9產(chǎn)生的頻譜組分Rh、Gh、Bh添加和混合到頻譜H2的組分R2、G2、B2中來(lái)把色彩修正到期望的色度。因此，通過(guò)適當(dāng)選擇熒光材料的組分之比和熒光涂料薄膜9的厚度，不僅對(duì)白色修正而且對(duì)中間色修正都是可能的。由于第二實(shí)施例通過(guò)添加進(jìn)行色修正，所以可在高光強(qiáng)處保持所修正的照明光。
根據(jù)本發(fā)明，可把從LED射出的光的色度修正為期望色度。此外，可以統(tǒng)一所射出光的色度，由此增加照明光的質(zhì)量。
盡管結(jié)合本發(fā)明較佳特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但可以理解希望這些描述能闡述而又不限制本發(fā)明的范圍，并由以下權(quán)利要求書(shū)限定范圍。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管裝置，其特征在于，包括基底；安裝在基底上的LED；在基底上安裝并連接于LED的電極用于把電流施加于LED；由透明材料制成并密封LED的保護(hù)體；與保護(hù)體結(jié)合的色修正材料；以及色修正材料具有把LED所射出的光的色度修改為要從LED裝置射出的照明光的期望色度的作用。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于LED所發(fā)射出的光的色度與照明光的色度是互補(bǔ)色的關(guān)系。
3.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于色修正材料包括產(chǎn)生激勵(lì)光的熒光材料。
4.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于色修正材料是被做成覆蓋于保護(hù)體上的薄膜。
5.按權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于色修正材料由青綠色、深紅色和黃色材料組成。
全文摘要
一種LED安裝在基底上，并且由透明材料制成的保護(hù)體來(lái)保證密封該LED。在保護(hù)體上形成色修正濾波器。色修正材料具有把LED所發(fā)射出的光的色度修改為要從LED裝置射出的照明光的期望色度的作用。
文檔編號(hào)H01L33/44GK1419300SQ0215069
公開(kāi)日2003年5月21日 申請(qǐng)日期2002年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月14日
發(fā)明者石井廣彥, 深澤孝一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社西鐵城電子