專利名稱：用于制造發(fā)光器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造發(fā)光器件的方法。
圖17為美國專利6,096,440中所揭示的常規(guī)LED(發(fā)光二極管)器件的剖面圖。白光LED器件20由基板23、固定在基板23上的電極21和22以及安裝在基板23上的藍(lán)光LED24組成。該LED24通過引線25連接到電極21和22。LED24和電極21、22用透明封裝樹脂27進行封裝。
在樹脂27中，混合了YAG(釔鋁石榴石)組的熒光材料。該熒光材料由熒光微粒26組成。
當(dāng)激勵電流通過電極21和22施加到藍(lán)光LED24時，該LED發(fā)出藍(lán)光Pb。當(dāng)一部分藍(lán)光照射到熒光微粒上時，該熒光微粒吸收藍(lán)光并發(fā)出黃光Py。當(dāng)黃光Py和藍(lán)光Pb相結(jié)合，白光Pw便產(chǎn)生了。
此外，美國專利6,319,425揭示了用包含熒光材料的管帽進行保護的發(fā)光二極管。
此外，美國專利6,351,069揭示了用包含兩種熒光微粒的透明樹脂進行封裝由此產(chǎn)生白光的發(fā)光二極管。
然而，由于發(fā)光二極管是化合物半導(dǎo)體，在產(chǎn)品的色度和亮度上存在較大的差異。再者，混合的白光Pw因封裝樹脂中熒光微粒的數(shù)量和分布的分散同樣產(chǎn)生差異。
圖18和19為顯示LED器件色度和亮度的分散情況的圖表。
圖18為顯示通過一次批量大規(guī)模生產(chǎn)的LED器件色度的分散情況的XYZ坐標(biāo)圖。各黑點表示LED器件的色度。分散朝著右邊增加。在這里，用字母A表示的寬度方向的分散主要是由藍(lán)光LED色度的分散引起的，由字母B表示的長度方向的分散主要是由封裝樹脂中熒光微粒數(shù)量和分布的分散導(dǎo)致的。
具有很大程度上偏離圖18中的中心值的色度的LED器件不能作為發(fā)射白光的器件使用。較為理想的是，LED器件具有X、Y在0.33±0.01范圍的用陰影表示的中心區(qū)域的色度。
在圖19的圖解中，橫軸表示亮度，縱軸表示LED器件的數(shù)量。相對于中心區(qū)域而言分散的分布為+30％～-40％。然而，如圖19中的箭頭所示，理想的范圍為大約±20％。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種可以將色度和亮度校正到期望值的方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于制造發(fā)光器件的方法，該方法包括將發(fā)光元件安裝到支撐部件上，制造眾多由透明樹脂制成的保護部件，每個保護部件包括熒光微粒和亮度降低材料中的任一個，測量從發(fā)光元件發(fā)射出的光的波長和亮度，將從發(fā)光元件發(fā)出的光的所測波長分成等級，將從發(fā)光元件發(fā)射出的光的所測亮度分成等級，將從熒光微粒發(fā)出的光的波長分成等級，將亮度降低材料的混合比例分成等級，將發(fā)光元件的等級和保護部件的等級依照期望特性進行分組，將發(fā)光元件和保護部件進行結(jié)合，以及將屬于相同組的發(fā)光元件和保護部件安裝在管座中等步驟。
熒光微粒和亮度降低材料兩者都可以包含在同一保護部件中。
亮度降低材料為顏料。
發(fā)光元件被安裝在基板上，以制成發(fā)光元件單元。
本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于制造發(fā)光器件的方法，該方法包括將發(fā)光元件安裝在基板上以制成多個發(fā)光元件單元，制造具有多個用來安裝發(fā)光元件單元的區(qū)域的管座組件，制造多個由透明樹脂制成的保護部件，每個保護部件包括熒光微粒和亮度降低材料的任一個，測量從每個發(fā)光元件單元的發(fā)光元件發(fā)射出的光的波長和亮度，將從發(fā)光元件發(fā)射出的光的所測波長分成等級，將從發(fā)光元件發(fā)射出的光的所測亮度分成等級，將從熒光微粒發(fā)射出的光的波長分成等級，將亮度降低材料的混合比例分成等級，將發(fā)光元件單元的等級和保護部件的等級依照期望特性進行分組，將發(fā)光元件單元和保護部件分組，將屬于相同組的發(fā)光元件單元和保護部件安裝到管座組件的各區(qū)域里，以及將每個包含發(fā)光元件單元的區(qū)域與管座組件分開等步驟。
保護部件互相連接以形成保護部件組件，每個保護部件位于與管座組件的區(qū)域相應(yīng)的位置。
每個區(qū)域在其中心部分有一個凹槽，發(fā)光元件單元被安裝在凹槽的底部，保護部件被安裝在凹槽中。
該方法進一步包括用金屬制造管座組件，將各區(qū)域排列成矩陣形式，在每個區(qū)域中形成凹槽，在平行排列的這些區(qū)域中形成狹縫，將樹脂澆注到狹縫中，以及將這些區(qū)域與管座組件分開等步驟。
結(jié)合附圖閱讀下面詳細(xì)說明，本發(fā)明的以上目的和其他目的以及特征將會變得更加清楚。
附圖簡要說明圖1為本發(fā)明LED器件的透視圖。
圖2為沿著II-II線所取的LED器件的剖面圖。
圖3為顯示發(fā)射光所測波長分布的曲線圖。
圖4為顯示發(fā)射光所測亮度分布的曲線圖。
圖5為波長的等級分類。
圖6為亮度的等級分類。
圖7為從熒光微粒發(fā)出的黃光的波長的等級分類。
圖8為顏料混合比例的等級分類。
圖9為顯示等級組合的圖表。
圖10為顯示了色度校正的一部分色度坐標(biāo)的圖解。
圖11為顯示了通過組合形成的亮度校正效果的表格。
圖12為顯示了制造本發(fā)明各組LED器件步驟的透視圖。
圖13為管座組件的透視圖。
圖14為安裝LED之前的管座組件的透視圖。
圖15為顯示保護部件的安裝操作的透視圖。
圖16為顯示管座組件的分離步驟的透視圖。
圖17為常規(guī)LED器件的剖面圖；以及圖18和19為顯示LED器件色度和亮度分散情況的圖表。
較佳實施例的詳細(xì)說明圖1為本發(fā)明LED器件的透視圖，圖2為沿著圖1的II-II線所取的LED器件的剖面圖。
參考圖1和圖2，白光LED器件1包括由具有高熱導(dǎo)率如Mg基、Al基和Cu基金屬制成并且具有倒轉(zhuǎn)的截頂圓錐的凹槽2b的立方形管座2。該管座2包括第一半和第二半一對金屬芯子3a和3b，之間插入由樹脂制成并填充狹縫2c的絕緣層4。凹槽2b的內(nèi)壁通過鍍銀加工成光反射表面。發(fā)光元件單元6被安裝在凹槽2b里面。該發(fā)光元件單元6由通過焊接固定到金屬芯子3a和3b上以便供給激勵電流的基板6a、通過連接塊6b安裝在基板6a上的作為發(fā)光元件的藍(lán)光LED5組成。LED5的下側(cè)用樹脂6c進行封裝以保護連接塊6b。
透明樹脂的保護部件7具有可以嚙合凹槽2b的外部形狀并用粘合劑粘接到凹槽的內(nèi)壁。在保護部件7中，YAG熒光微粒7a和作為亮度降低材料的顏料或染料微粒7b進行混合。對熒光微粒7a和顏料微粒7b進行選擇以便從LED5發(fā)射出的光的色度被校正到期望色度。
在操作中，當(dāng)激勵電流被施加到金屬芯子3a和3b上時，電流通過基板6a和連接塊6b被施加到藍(lán)光LED5上。因此LED5被激發(fā)而發(fā)射出藍(lán)光。當(dāng)一部分藍(lán)光照射到熒光微粒7a上時，藍(lán)光被熒光微粒7a吸收，該微粒發(fā)射出黃光。當(dāng)黃光和沒有照射到熒光微粒上的藍(lán)光混合時，生成了白光Pw。進一步來看，白光的色度和亮度通過顏料微粒7b被校正到期望的色度和亮度。
其次，在本發(fā)明LED器件的制造步驟中選擇熒光材料和顏料的方法在下文中進行了描述。
在藍(lán)光LED5被安裝在基板6a上的步驟中，從藍(lán)光LED發(fā)射出的光的波長和亮度通過LED測試器進行測量并存儲在存儲器中。
圖3為顯示發(fā)射光所測波長的分布的曲線圖。橫軸標(biāo)明波長，縱軸標(biāo)明LED器件的數(shù)量。波長分布在460～480nm之間，峰值大約為470nm。
圖4為顯示發(fā)射光所測亮度的分布的曲線圖。橫軸標(biāo)明亮度，縱軸標(biāo)明LED器件的數(shù)量。亮度分布在0.5～2.0之間。亮度與最大亮度的比率為1～4。
波長和亮度的分布數(shù)據(jù)被分成4個等級。
圖5為波長的等級分類。波長在462與478之間范圍被分成等級數(shù)a1~a4。一個等級的范圍為4nm。
圖6為亮度的等級分類。亮度在0.6與2.0之間范圍被分成等級數(shù)b1~b4。一個等級的范圍為1.35。
因此，藍(lán)光LED被分成16個等級(4等級×4等級＝16等級)。也就是，16個等級數(shù)以a1b1，a1b2，...a4b4表示。
其次，通過藍(lán)光照射到熒光微粒7a上生成的黃光的波長被分成4個等級。黃光的波長能夠通過改變YAG基熒光材料的組分如鎵和釓之間的比例而改變。在這里，具有峰值波長570nm的熒光材料在560到580nm的范圍內(nèi)被分為4個等級。
該分類熒光材料7a被混合在保護部件7中。
圖7為從熒光微粒7a發(fā)出的黃光波長的等級分類。波長被分成4個等級數(shù)c1~c4。一個等級的范圍為5nm。
如上所述，顏料微粒7b被混合在保護部件7中以便將亮度校正到期望亮度。該亮度通過改變混合比例而改變。
圖8為顏料混合比例的等級分類。亮度顏料的混合比例在0.6到2.0之間的范圍內(nèi)被分成4個等級數(shù)d1~d4。混合比例的范圍在0％與45％之間。
因此，保護部件7被分成16個等級(4等級×4等級＝16等級)。即，16個等級數(shù)以c1d1，c1d2，...c4d4表示。
其次，LED5的波長和亮度等級以及源于熒光微粒的波長等級和顏料等級進行組合。圖9所示為等級的組合。例如，G1組為等級a1和等級c1的組合，等級a1為從LED發(fā)出的光的中心波長470nm的較短波長一側(cè)的等級，等級c1為從熒光微粒發(fā)出光的中心波長570nm的較短波長一側(cè)的等級。
相似地，G2~G4組為波長等級a2~a4和波長等級c2~c4的組合。
進一步來看，例如，G1組為LED亮度的最小等級b1和顏料7b的最小混合比例的等級d1的組合。
圖10為顯示色度校正的部分色度坐標(biāo)的圖解。G1~G4線表示基于G1~G4組的從LED器件發(fā)出的白光的色度變化。在這里，G1~G4線的左下范圍P1為從LED器件發(fā)出的光的色度，其中，熒光微粒的混合量小，使得白光偏藍(lán)色。G1~G4線的右上范圍P2為從LED器件發(fā)出的光的色度，其中，熒光微粒的混合量大，使得白光偏黃色。
在這里，G1組的波長等級為波長最短的a1。因此，P1范圍的X坐標(biāo)值為最大值，Y坐標(biāo)值為最小值。因此，光的色度基本上為藍(lán)色。
此外，G1組的波長等級為波長最短的c1。因此，P2范圍的X坐標(biāo)值為最小值，Y坐標(biāo)值為最大值。因此，光的色度基本上為綠色。
進一步來看，G4組的波長等級為波長最短的a4。因此，P1范圍的X坐標(biāo)值為最大值，Y坐標(biāo)值為最大值。因此，光的色度為帶綠色的。
再者，G4組的波長等級為波長最長的c4。因此，P2范圍的X坐標(biāo)值為最大值，Y坐標(biāo)值為最小值。因此，光的色度為帶紅色的。
因此，可以理解，通過將LED5和熒光微粒混合于其中的保護部件組合，G1~G4組色度的斜度隨著波長的不同而變化，并且G1~G4組的色度能夠通過改變保護部件7中的熒光微粒的數(shù)量校正到陰影表示的所希望區(qū)域里的色度。關(guān)于其它組G5~G16，有著同樣的效果。
圖11為顯示通過LED5和保護部件7的組合得到的亮度糾正效果的圖表。橫軸表示相對亮度。由于從LED5發(fā)出的光的亮度被分成4個等級b1~b4，如圖所示，組合前的亮度被分散成4個等級b1~b4。
如圖9所示，當(dāng)?shù)燃塨1的LED5與等級d1的保護部件7相結(jié)合，等級b2與等級d2相結(jié)合，b3+d3并且b4+d4時，如圖11中的箭頭所示，所有等級的亮度被校正為等級b1的亮度。
更具體的，由于最暗的等級b1與最低混合比例0％的等級d1相結(jié)合，白光Pw通過保護部件7而沒有顏料的干擾。由于最高亮度的等級b4與最高混合比例45％的等級d4相結(jié)合，白光Pw被顏料干擾，使得亮度降低到等級b1的水平。結(jié)果，所有的白光集中于等級b1。
當(dāng)所需亮度不太強時，等級b1和b2與等級d1相結(jié)合，等級b3與等級d2相結(jié)合，等級b4與等級d3相結(jié)合。因此，如圖11中的虛線所示，各等級集中于等級b2。
圖12為顯示制造本發(fā)明各組LED器件步驟的透視圖。每個都安裝在基板6a上的各LED5和保護部件7被分成16組G1~G16，并將各組安裝在管座2中。例如，等級a1、b1的LED5被安裝在管座2中，然后保護部件7被安裝在管座2中，由此制成G1組的LED器件1。對于屬于G2組的LED器件1，等級a2、b1的LED5與等級c2、d1的保護部件7分別被安裝于管座2中。屬于其它組的其它LED器件用相同的方法制造。
在下文中描述了同時制造多個LED器件的方法。
圖13為管座組件10的透視圖。該管座組件10是用金屬例如鎂合金通過注模法制成的。
管座組件10通過切割線13和14被分成9個區(qū)域12用于9個LED器件。凹槽2b在每個區(qū)域12的中心部位形成。除了兩端部分之外，3個狹縫2c平行于切割線13形成，以便不與管座組件10分離。每個狹縫2c用絕緣樹脂4進行澆注。凹槽2b的壁通過鍍銀被加工成光滑的表面2d。
其次，如圖14所示，屬于相同組的每個都安裝在基板6a上的9個LED5被安裝在凹槽2b中。
圖15為顯示保護部件7的安裝操作的透視圖。每個屬于與LED5的組相同組的9個保護部件7通過與保護部件7相同材料的連接部件11a相應(yīng)于凹槽2b進行連接，以形成保護部件組件11。例如，如果LED5的組為a4b1等級的G4組，組件11的保護部件7的組同樣為c4d1等級的G4組。
組件11的保護部件7被安裝在管座組件10的凹槽2b中，并且通過粘合劑粘接到凹槽2b的壁上。此后，連接部件11a用工具進行切斷。
圖16為顯示管座組件10的分離步驟的透視圖。如圖16所示，管座組件10沿著切割線13和14被切斷，以分離分立的LED器件1。
依照本發(fā)明，為得到期望特性，屬于各組的發(fā)光元件和保護部件進行組合。
因此，發(fā)光元件器件能夠以高產(chǎn)量進行制造。
雖然本發(fā)明結(jié)合其較佳具體實施例進行了描述，要理解的是，本說明書意在闡述而非限制本發(fā)明由所附權(quán)利要求書所定范圍。
權(quán)利要求
1.一種制造白光發(fā)光器件的方法，其特征在于，包括下列步驟將從發(fā)光元件發(fā)射出的光的波長和亮度分別分成等級；根據(jù)光的波長和亮度等級分類，提供各種用于從發(fā)光元件發(fā)射出的光的波長的熒光材料與用于調(diào)節(jié)光亮度的亮度降低材料的組合；制造多個保護部件，每個保護部件中混合了所述組合之一的熒光材料和亮度降低材料；選擇發(fā)光元件和保護部件；整合所述發(fā)光元件和保護部件。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，熒光微粒和亮度降低材料兩者包括在同一保護部件中。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述保護部件包括混合有所述熒光材料的第一保護部件，和混合有亮度降低材料的第二保護部件。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述管座由硅基人造橡膠成形，該橡膠中混合有熒光材料和亮度降低材料。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述亮度降低材料是用于降低光亮度的顏料或染料，而與從發(fā)光元件發(fā)射的光的波長無關(guān)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述所述發(fā)光裝置安裝在基板上，與基板整合成發(fā)光元件單元。
7.一種制造白光發(fā)光器件的方法，其特征在于，包含下列步驟測量從多個蘭光發(fā)光元件發(fā)射出的光的色度和亮度；將從發(fā)光元件發(fā)射出的光的所測色度和亮度分別分成等級；制造多個保護部件，依照所述蘭光發(fā)光元件的等級分類而相互間不同；根據(jù)等級，將適合于相互組合的蘭光發(fā)光元件與保護部件相組合；及將組合的蘭光發(fā)光元件與保護部件設(shè)置到管座體內(nèi)成整合狀態(tài)。
8.一種制造白光發(fā)光器件的方法，其特征在于，包含下列步驟測量從多個蘭光發(fā)光元件發(fā)射出的光的色度和亮度；將從發(fā)光元件發(fā)射出的光的所測色度和亮度分別分成等級；制造具有多個管座體的管座組件；在管座體內(nèi)安裝多個屬于同一等級的蘭光發(fā)光元件；制造多個包括不同熒光材料和亮度降低材料的保護部件；將與安裝在管作組件使的蘭光發(fā)光元件條件相同的保護部件固定到管座體上，以做成完整的發(fā)光器件；將完整的發(fā)光器件從管座組件上分離。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，與管座組件上管座體相對應(yīng)的保護部件互相連接以形成保護部件組件，每個保護部件位于與管座組件的管座體相應(yīng)的位置。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述保護部件組件的保護部件中熒光材料和亮度降低材料混合條件基本相同。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述管座包括具有反射面的凹槽，發(fā)光元件單元被安裝在凹槽的底部，所述保護部件被安裝在凹槽中。
12.如權(quán)利要求1或7或8所述的方法，其特征在于，所述發(fā)光元件是InGaN基發(fā)光二極管。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述熒光材料是YAG基熒光材料。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述亮度降低材料是黑顏料。
15.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述管座體包括一對金屬芯子，金屬芯子的表面有光亮電鍍涂層。
全文摘要
提供了一種制造發(fā)光器件的方法。發(fā)光元件被安裝在基板上以制成多個發(fā)光元件單元，并制造多個保護部件。每個保護部件包括熒光微粒和顏料微粒。對從每個發(fā)光元件單元的發(fā)光元件發(fā)射出的光的波長和亮度進行了測量。從發(fā)光元件發(fā)射出的光的所測波長和亮度被分成了等級。從熒光微粒發(fā)射出的光的波長被分成等級，并對顏料的混合比例進行了分類。發(fā)光元件的等級和保護部件的等級依照期望特性進行分組。屬于相同組的發(fā)光元件和保護部件被安裝在管座中。
文檔編號H01L33/56GK1501519SQ0316014
公開日2004年6月2日 申請日期2003年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月26日
發(fā)明者野口克彥, 堀內(nèi)惠 申請人:株式會社西鐵城電子