発光素子
【課題】 少数の端子を用いて複数の発光ダイオードを配置するに適した構造を提供することを課題とする
【解決手段】 本発明の発光素子は、赤色、緑色、青色の発光が可能な複数の発光ダイオードと、これらの発光ダイオードと接続される２つの端子を備え、前記発光ダイオードを前記２端子間に直列に接続した。前記複数の発光ダイオードの全てが、前記端子の一方に積層して配置されていることを特徴とする。また、前記複数の発光ダイオードの一部が前記端子の一方に積層して配置され、前記複数の発光ダイオードの残りが前記端子の他方に配置されていることを特徴とする。
【解決手段】 本発明の発光素子は、赤色、緑色、青色の発光が可能な複数の発光ダイオードと、これらの発光ダイオードと接続される２つの端子を備え、前記発光ダイオードを前記２端子間に直列に接続した。前記複数の発光ダイオードの全てが、前記端子の一方に積層して配置されていることを特徴とする。また、前記複数の発光ダイオードの一部が前記端子の一方に積層して配置され、前記複数の発光ダイオードの残りが前記端子の他方に配置されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光ダイオードを備える発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードとその発光色の補色の光を発する蛍光体との組み合わせによって、疑似的に白色を発光可能な発光素子が特許文献１に開示されている。一般的に、発光ダイオードとして青色発光するもの、蛍光体として黄色発光するものを組み合わせて擬似的に白色発光するものが多用されているが、特定の色成分、この例では青と黄色の混色による場合、赤色成分が少ないことによって演色性に欠けるという問題がある。
【０００３】
また、白色発光させる別の方式として、ＲＧＢ３原色の発光ダイオードの混色を用いる例もある。しかしながら、３原色の混色によって白色発光する場合、使用する発光ダイオードの数に対応してそれらに接続する端子数が増加するので、端子の接続作業性が悪くなる。特に、端子をリードピンにて構成する場合はリードピンの数が増加するに従いピンが挿入作業性が悪くなる。
【０００４】
各色の発光度合いを調整するために制御回路を内蔵させることは電流調整作業性を高めるために有効であるが、回路素子を余分に必要とするので素子数の増加につながる。
【０００５】
このような課題は、白色発光以外の色の発光を行う場合も同様である。
【特許文献１】特開２００１−２１７４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、少数の端子を用いて複数の発光ダイオードを配置するに適した構造を提供することを課題の１つとする。白色発光に適した少なくとも３原色の発光ダイオードを用いた２端子構造の発光素子を提供することを課題の１つとする。また本発明は、白色発光させる場合の演色性を高めるに適した構造を提供することを課題の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光素子は請求項１に記載の通り、赤色、緑色、青色の発光が可能な複数の発光ダイオードと、これらの発光ダイオードと接続される２つの端子を備え、前記発光ダイオードを前記２端子間に直列に接続したことを特徴とする。
【０００８】
本発明の発光素子は請求項２に記載の通り、前記複数の発光ダイオードの全てが、前記端子の一方に積層して配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の発光素子は請求項３に記載の通り、前記複数の発光ダイオードの一部が前記端子の一方に積層して配置され、前記複数の発光ダイオードの残りが前記端子の他方に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の発光素子は請求項４に記載の通り、前記緑、青色の発光ダイオードは、１対の電極を上面に備え、前記赤色の発光ダイオードは、１対の電極を上面と下面に備え、前記複数の発光ダイオードをそれぞれ前記端子の一方もしくは両方に直接配置し、前記赤色、緑色、青色の発光ダイオード間の電気的な接続を、前記上面に位置する電極間のダイレクトワイヤーボンドによって行ったことを特徴とする。
【００１１】
本発明の発光素子は請求項５に記載の通り、赤色、緑色、青色の３原色の発光が可能な３色の発光ダイオードに加えて、第４の発光ダイオードと、これらに接続される２つの端子を備え、赤色と緑色あるいは青色の発光ダイオードを直列に接続し、第４の発光ダイオードと青色あるいは緑色の発光ダイオードを直列に接続し、これらの直列回路を並列に接続したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の発光素子は請求項６に記載の通り、前記各発光ダイオードは、１対の電極を上面と下面に備え、緑色と青色の発光ダイオードを一方の端子上に配置し、赤色と第４の発光ダイオードを他方の端子上に配置し、赤色と青色あるいは赤色と緑色の発光ダイオードの上面電極間をダイレクトワイヤーボンドによって接続し、第４の発光ダイオードと緑色あるいは青色の発光ダイオードの上面電極間をダイレクトワイヤーボンドによって接続したことを特徴とする。
【００１３】
本発明の発光素子は請求項７に記載の通り、前記各発光ダイオードは、１対の電極を上面と下面に備え、赤色あるいは第４発光ダイオードの上に緑色の発光ダイオードを積層して一方の端子上に配置し、第４あるいは赤色の発光ダイオードの上に青色の発光ダイオードを積層して一方の端子上に配置したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の発光素子は請求項８に記載の通り、前記緑色、青色の発光ダイオードは、１対の電極を上面に備え、前記赤色、第４の発光ダイオードは、１対の電極を上面と下面に備え、前記緑色、青色の発光ダイオードを前記一方の端子に直接配置し、前記赤色、第４の発光ダイオードを前記他方の端子に直接配置し、赤色と青色あるいは赤色と緑色の発光ダイオードの上面電極間をダイレクトワイヤーボンドによって接続し、第４と緑色あるいは青色の発光ダイオードの上面電極間をダイレクトワイヤーボンドによって接続し、前記緑色と青色の発光ダイオードの残りの上面電極を前記端子の一方に接続したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の発光素子は請求項９に記載の通り、赤色、緑色、青色の３原色の発光が可能な３色の発光ダイオードと、これらに接続される２つの端子を備え、緑色と青色の発光ダイオードを並列に接続し、この並列回路に赤色の発光ダイオードを直列に接続し、これらの直列回路を前記端子間に接続したことを特徴とする発光素子。
【００１６】
本発明の発光素子は請求項１０に記載の通り、前記赤色の発光ダイオードの上に、前記緑色と青色の発光ダイオードを並設したことを特徴とする。
【００１７】
本発明の発光素子は請求項１１に記載の通り、赤色、緑色、青色の３原色の発光が可能な３色の発光ダイオードを２つの端子間に並列に接続した発光素子であって、前記３色の発光ダイオードの内、フォワード電圧（ＶＦ）が最も低い発光ダイオードに直列に補正用の発光ダイオードを接続したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の発光素子は請求項１２に記載の通り、前記補正用の発光ダイオードは、前記フォワード電圧（ＶＦ）が最も低い発光ダイオードと同色の発光ダイオードか、あるいは、赤色と緑色の間に波長成分を有する発光ダイオードを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、端子数が少なくなるので組立作業性が良い素子構造を提供することができる。また、白色発光することができる素子を従来の２端子型の発光素子とコンパチな形状を提供することができる。また、複数の色を混色する場合においても、従来の２端子型の発光素子とコンパチな形状を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
初めに、全ての発光ダイオードを直列に接続した第1の実施形態に係わる発光素子について、図１〜図６を参照して説明する。
【００２２】
発光素子１は、正極と負極を構成する１対の端子２，３間に、赤色、緑色、青色の３原色を発光することができる複数（この例でが３つ）の発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを直列に接続して構成している。
【００２３】
端子２，３は、発光素子１の外部に引き出されて他の回路との接続に利用される外部端子を構成する。この端子２，３は、金属製のフレームやピン、回路基板に形成された導電性のパターンで構成することができる。
【００２４】
赤色の発光ダイオード４Ｒは、例えばＧａＡｓ系、ＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＩｎＰ系等の素子を用いることができる。赤色の発光ダイオード４Ｒは、アノード電極とカソード電極を構成する一対の電極を上下の面に備えている。緑色、青色の発光ダイオード４Ｇ，４Ｂは、例えばＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＡｌＩｎＧａＮ系、ＧａＰ系等の素子を用いることができる。緑色、青色の発光ダイオードは、導電性の半導体基板を用いる場合は、赤色発光ダイオードと同様に、一対の電極を上下の面に備えることができる。緑色、青色の発光ダイオードは、絶縁性の基板を用いる場合は、アノード電極とカソード電極を構成する一対の電極を上面に備えることができる。絶縁性の基板を用いる場合においても、基板の一部に電気的な導電路形成することによって、導電性の半導体基板を用いる場合と同様に、アノード電極とカソード電極を構成する一対の電極を上下の面に備えることもできる。
【００２５】
発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを直列接続しているので、各発光ダイオードには同一の電流が流れる。発光素子１を白色発光に利用するために、同一の電流値における発光バランスを考慮して各発光ダイオードの選択が行われる。発光ダイオードは、事前に特性検査が行われ、規定の電流値に対する発光強度、波長等が予め規定した範囲内に入ったものが選別されて用意される。
【００２６】
図２に示すように、赤色、緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、一方の端子３上に、積層して配置することができる。各発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、一対の電極を上下の面に備える構造のものを用いている。そして、端子３の上に、赤色の発光ダイオード４Ｒを配置し、その上に緑色の発光ダイオード４Ｇを配置し、その上に青色の発光ダイオード４Ｂを配置している。このように、発光波長の長い（光吸収性が高い）発光ダイオードの上にそれよりも発光波長が短い（光吸収性が低い）発光ダイオードが位置するように積層しているので、発光ダイオードによる光吸収を抑制することができる。
【００２７】
端子３と赤色発光ダイオード４Ｒ間、赤、緑、青色の発光ダイオード間の上下に隣接する電極は、導電材で接続される。積層構造の最上部に位置する電極（この例では青色発光ダイオードの上面電極）と他の端子２間は、ワイヤーボンド線Ｗを用いて電気的に接続される。このように３色の発光ダイオードの全てを積層することによって、端子３における発光ダイオードの占有面積を最小限に抑えることができる。
【００２８】
端子２，３間に一定の電流あるいは電圧を与えると、各発光ダイオードが発光し、その色が混色されて白色の発光を行うことができる。
【００２９】
図２に示す例は、３色の発光ダイオードを積層した形態を示したが、図３，４に示すように、積層する発光ダイオードの数を２つとすることもできる。
【００３０】
図３は、端子２の上に、赤色の発光ダイオード４Ｒを配置し、その上に緑色の発光ダイオード４Ｇを配置し、端子３の上に青色の発光ダイオード４Ｂのみを配置した例を示している。図４は、端子２の上に、赤色の発光ダイオード４Ｒのみを配置し、端子３の上に緑色の発光ダイオード４Ｇを配置し、その上に青色の発光ダイオード４Ｂを配置した例を示している。これらの例においても、発光波長の長い（光吸収性が高い）発光ダイオードの上にそれよりも発光波長が短い（光吸収性が低い）発光ダイオードが位置するように積層しているので、発光ダイオードによる光吸収を抑制することができる。特に、赤色の発光ダイオードは、可視光を吸収するＧａＡｓを半導体基板として用いる例が多いので、端子に近い最下層に発光ダイオード４Ｒを配置することが光吸収を抑える上で好ましい配置形態となる。
【００３１】
図３、図４に示すように３色の発光ダイオードの２つを積層するとともに２つの端子に振り分けて配置することによって、端子２，３における発光ダイオードの占有面積を小さく抑えることができる。図２に示す３重積層構造に比べて、上に位置する発光ダイオードによる遮光の発生を抑制することもできる。
【００３２】
図５は、端子の上に単独で赤色、緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを配置した例を示している。緑色、青色の発光ダイオード４Ｇ，４Ｂは、絶縁性の基板を用いた素子構造で、上面に１対の電極を備えたものである。赤色の発光ダイオード４Ｒは、上下に一対の電極を備えたものである。これら赤色、緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを端子３上に配置し、端子２と青色発光ダイオード４Ｂのアノード側電極間、青色発光ダイオード４Ｂのカソード側電極と緑色発光ダイオード４Ｇのアノード側電極間、緑色発光ダイオード４Ｇのカソード側電極と赤色発光ダイオード４Ｒのアノード側電極間をワイヤーボンド配線Ｗにて接続している。緑色と青色の発光ダイオード４Ｇ，４Ｂの配置は逆にしてもよいが、赤色発光ダイオード４Ｒの位置は、ワイヤボンドの開始位置か終了位置の何れか一方になる様に配置する。そう配置することによって、ワイヤボンド時の作業性を高めることできる。また、緑色、青色の発光ダイオード４Ｇ，４Ｂの一方あるいは両方を端子２側に配置しても良い。
【００３３】
また、端子２，３間に端子２，３と電気的に独立した補助端子５を設けることができる場合は、図６に示すように、これらの補助端子５上に赤色、緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの内の任意の１つを選択的に配置することもできる。そして、端子２と赤色の発光ダイオード４Ｒのアノード側電極間、赤色の発光ダイオード４Ｒのカソード側電極が接続された補助端子５と緑色発光ダイオード４Ｇのアノード側電極側間、緑色の発光ダイオード４Ｇのカソード側電極が接続された補助端子と青色発光ダイオード４Ｂのアノード側電極間を順次ワイヤーボンド配線Ｗにてダイレクトに接続している。この場合は、発光ダイオードとして上下に電極を備えるのものを利用する。このような構成によっても白色発光に適した素子構造を提供することができる。
【００３４】
次に、３原色の発光ダイオードに加えて、補正用の第４の発光ダイオードを備えた第２の実施形態に係わる発光素子について、図７〜図１４を参照して説明する。
【００３５】
発光素子１は、正極と負極を構成する１対の端子２，３間に、赤色、緑色、青色の３原色の発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに加えて補正用の第４の発光ダイオード４Ａを加えた複数（この例では４つ）の発光ダイオードを備えて構成している。
【００３６】
各発光ダイオードに１０ｍＡの電流が流れるとすると、赤色、緑色、青色の３原色の発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４ＢのＶＦ（フォワード電圧）は、１．８５Ｖ,３．４Ｖ,３．４Ｖになる。端子２，３間に接続した２つの直列回路において、それらに電流が均等に流れるように、直列回路を構成する発光ダイオードのＶＦ（フォワード電圧）の合計値が互いに等しくなるように発光ダイオードの選択が行われる。この例では、緑色と青色の発光ダイオード４Ｇ，４ＢのＶＦ（フォワード電圧）が３．４Ｖで同じであるため、補正用の第４の発光ダイオードは、赤色発光ダイオード４Ｒと同等のＶＦを持つ発光ダイオードが選択される。よって、第４の発光ダイオードとしては、赤色発光ダイオード４Ｒと同じ赤色発光ダイオードを選択することができる。赤色発光ダイオード４Ｒと同等のＶＦを持つ発光ダイオードであれば、赤色以外に橙色や黄色等の発光色の発光ダイオードを選択することができる。ここで、橙色や黄色の発光ダイオードは、赤と緑の間に発光スペクトラムを有するので、スペクトラムの谷間となりやすい赤と緑の間の波長域をカバーすることができる。
【００３７】
４つの発光ダイオードの２つを直列に接続し、その直列回路を互いに並列に接続して端子２，３間に接続している。すなわち、赤色の発光ダイオード４Ｒと青色の発光ダイオード４Ｂを直列に接続し、第４の発光ダイオード４Ａを緑色の発光ダイオード４Ｇに接続し、それらを端子２，３間に並列に接続している。緑色と青色の発光ダイオード４Ｇ、４Ｂは相互に置換可能である。
【００３８】
端子２，３間に接続した２つの直列回路において、それらを構成する発光ダイオードのＶＦ（フォワード電圧）の合計値が互いに等しくなるように発光ダイオードの選択が行われているので、各発光ダイオードに例えば１０ｍＡの電流が均一に流れる。この補正用の発光ダイオードがなければ、端子２，３間に接続した回路の電流バランスが崩れやすいが、補正用の発光ダイオード４Ａを加えることによって、電流バランスが均等化される。
【００３９】
図８は、各発光ダイオードの配置と接続の例を示している。端子２の上に緑色、青色の発光ダイオード４Ｇ，４Ｂを配置し、端子３の上に赤色の発光ダイオード４Ｒと補正用の第４の発光ダイオード４Ａを配置している。これらの各発光ダイオードは、上下の面に一対の電極を備える形態のものを用いている。緑色、青色の発光ダイオード４Ｇ，４Ｂは、破線で示す活性層が下側に位置するようにジャンクションダウンで配置され、赤色と補正用の発光ダイオード４Ｒ，４Ａは、破線で示す活性層が上側に位置するようにジャンクションアップで配置されている。そして、緑色と補正用の発光ダイオード４Ｇ，４Ａの上面電極間、青色と赤色の発光ダイオード４Ｂ、４Ｒの上面電極間がワイヤボンド用の線Ｗを用いてダイレクトにワイヤーボンド配線されている。
【００４０】
図９は、図８に示す発光ダイオードの配置形態とは異なる別の配置形態を示している。端子３の上に補正用の発光ダイオード４Ａを配置し、その上に緑色の発光ダイオード４Ｇを積層して配置している。同じ端子３の上に赤色の発光ダイオード４Ｒを配置し、その上に青色の発光ダイオード４Ｂを積層して配置している。各発光ダイオードは、ジャンクションアップで配置されている。ここで、緑と青色の発光ダイオード４Ｇ、４Ｂの配置は置換することもできる。積層した発光ダイオードの上面電極と端子２間にワイヤーボンド線Ｗによる配線が施される。
【００４１】
図８,９に示す構成において、端子間２,３に一定の電圧あるいは一定の電流を与えると、発光ダイオード４Ｒ,４Ｇ，４Ｂ,４Ａは一定の電流が与えられて所定の発光を行う。この光が混色されて、所定の色、この例では白色の発光が行われる。
【００４２】
図１０〜１２は、図７〜９に示す発光ダイオードの配置形態とは活性層の位置を反対、すなわち、ジャンクションダウンの素子をジャンクションアップとし、その反対にジャンクションアップの素子をジャンクションダウンとした別の配置形態を示している。破線はジャンクションの位置を模式的に示している。
【００４３】
図１３は、図９に示す形態の変形例であり、補正用の発光ダイオード４Ａを赤色発光ダイオード４Ｒと同じ素材で構成し、両者を切り離すことなく一体化した点に特徴を有する。このような補正用の発光ダイオード４Ａを赤色発光ダイオード４Ｒと同じ素材とする構成は、図１１に示す形態にも適用することができる。
【００４４】
図１４は、図８に示す形態の変形例であり、緑色と青色の発光ダイオード４Ｇ、４Ｂを上面に一対の電極を備える素子に変更した例を示す。この例では、全ての発光ダイオードをジャンクションアップとすることができ、導電材として銀ペーストなどを使用したとしても、導電材の這い上がりに起因する短絡の発生を未然に防止することができる。
【００４５】
次に、３原色の発光ダイオードのみを備えた第３の実施形態に係わる発光素子について、図１５〜図１７を参照して説明する。
【００４６】
発光素子１は、正極と負極を構成する１対の端子２，３間に、赤色、緑色、青色の３原色の発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ（この例では３つ）の発光ダイオードを備えて構成している。
【００４７】
共通の電流値におけるＶＦ（フォワード電圧）が同じ緑色、青色の発光ダイオード４Ｇ，４Ｂを並列に接続し、この並列回路にＶＦ（フォワード電圧）が緑色や青色の発光ダイオード４Ｇ，４Ｂよりも低い赤色の発光ダイオード４Ｒを直列に接続している。この直列回路を端子２，３間に接続している。３つの発光ダイオードの内、ＶＦが同じか最も近い２つの発光ダイオードを並列接続しているので、それらに流れる電流分布を均一化することができる。
【００４８】
図１６は、図１５に示す回路における各発光ダイオードの配置と接続の例を示している。端子３の上に赤色発光ダイオードを配置し、その上に、緑色と青色の発光ダイオードを並列に配置している。各発光ダイオードは、上下に一対の電極を備える形状の素子で構成している。そして緑色と青色の発光ダイオードのアノード側の電極をワイヤーボンド線Ｗにて端子２に接続している。
図１７（平面図）は、図１５に示す回路における各発光ダイオードの配置と接続のさらに別の例を示している。端子３の上に赤色、緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを並列に配置している。赤色の発光ダイオード４Ｒは上下に一対の電極を備える形状の素子で構成し、緑色と青色の発光ダイオード４Ｇ、４Ｂは上面に一対の電極を備える素子で構成している。緑色と青色の発光ダイオード４Ｇ、４Ｂのアノード側の電極を端子２にワイヤーボンド線Ｗを利用して接続し、緑色と青色の発光ダイオード４Ｇ、４Ｂのカソード側の電極を赤色発光ダイオード４Ｒのアノード側の電極にワイヤーボンド線Ｗを利用して接続している。赤色発光ダイオード４Ｒのカソード側の電極は、端子３に接続されている。
図１５〜１７に示す構成において、端子２，３間に一定の電流あるいは電圧を与えると、緑色と青色の発光ダイオード４Ｇ、４Ｂに流れた電流が赤色発光ダイオード４Ｒに与えられ、これらの発光ダイオードがそれぞれの色に発光する。この光が混色され、白色発光が得られる。
【００４９】
次に、３原色の発光ダイオードに加えて補正用の第４の発光ダイオードを備えた第４の実施形態に係わる発光素子について、図１８〜図１９を参照して説明する。
【００５０】
図７に示す補正用の第４の発光ダイオードを備えた実施形態と相違するのは、赤色発光ダイオード４Ｒが緑色と青色発光ダイオード４Ｇ、４Ｂに並列に接続され、同一電流におけるＶＦが最も低い発光ダイオード、この例では赤色発光ダイオード４Ｒに直列に補正用の第４の発光ダイオード４Ａを接続した点である。第４の発光ダイオード４Ａは、赤色発光ダイオード４Ｒと緑色あるいは青色発光ダイオード４Ｇ、４ＢとのＶＦの差を解消するに適したＶＦを持つ発光ダイオードが選択される。第４の発光ダイオード４ＡのＶＦは、３色の発光ダイオードの内、ＶＦが最も高い発光ダイオードと最も低い発光ダイオードのＶＦ差に相当する電圧に設定されるのが最も好ましいが、前記ＶＦ差の２倍の値に収まる電圧に設定するのが好ましい。第４の発光ダイオード４Ａの発光色は、補正すべき、すなわち、ＶＦが最も低い発光ダイオードと同色設定することができるが、他の色に設定することもできる。この例では、赤色発光ダイオード４Ｒと同じ構成の赤色発光ダイオードを用いているが、赤色発光ダイオード４Ｒと同等のＶＦを有する橙色や黄色の発光ダイオードを用いることができる。
図１９（平面図）は、図１８に示す回路における各発光ダイオードの配置と接続の例を示している。端子３の上に緑色、青色、補正用の発光ダイオード４Ｇ、４Ｂ、４Ａを並列に配置している。補助端子５の上に赤色の発光ダイオード４Ｒを配置している。各発光ダイオードは上下に一対の電極を備える形状の素子で構成し、カソード側電極を端子３と補助端子に接続している。赤色、緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ、４Ｇ、４Ｂのアノード側電極は、ワイヤーボンド線Ｗを利用して端子２に接続している。補正用の発光ダイオード４Ａのアノード側の電極は、ワイヤーボンド線を利用して補助端子に接続している。端子２，３、補助端子５は、絶縁材の上の導電性のパターンで構成されている。
図１８〜１９に示す構成において、端子２，３間に一定の電流あるいは電圧を与えると、赤色、緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ、４Ｇ、４Ｂに所定の電流が流れ、これらの発光ダイオードがそれぞれの色に発光する。ＶＦが最も低い赤色発光ダイオードに直列に補正用の発光ダイオード４Ａを接続して緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ、４Ｇと赤色発光ダイオードとのＶＦの差を少なくしているので、赤色、緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ、４Ｇ、４Ｂに流れる電流分布を均一化することができる。これらの光が混色され、白色発光が得られる。補正用の発光ダイオード４Ａの発光色をスペクトラムの谷間になりやすい赤と緑色の間の波長域を埋めるに適した色に設定する場合には、演色性を高めた白色の発光素子を提供することができる。
上記の実施形態に係わる発光素子は、ランプタイプ（発光ダイオードを配置したリードピンの先端部分を樹脂でモールドしたもの）やチップタイプ（発光ダイオードを配置した回路基板の一部を樹脂でモールドしたもの）の素子に適用することができる。
また、上記の実施形態に係わる発光素子は、これに限らず各種の発光表示器、例えば、白色表示盤、白色車載表示器などにも適用することができる。
【００５１】
上記の実施形態は、赤、緑、青色の発光ダイオードを各々１つずつ用いた例を示したが、各色の発光ダイオードは、１つに限らず複数個用いることもできる。
【００５２】
上記の実施形態は、異なる色、例えば、赤と緑の発光ダイオードを組み合わせて橙色を表示する発光素子等、白色以外の発光色を持つ素子にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
白色、モノカラーなどの発光素子に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１の実施形態に係わる回路図である。
【図２】同実施形態の素子配置状態を示す側面図である。
【図３】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す側面図である。
【図４】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す側面図である。
【図５】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す側面図である。
【図６】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す側面図である。
【図７】第２の実施形態に係わる回路図である。
【図８】同実施形態の素子配置状態を示す側面図である。
【図９】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す側面図である。
【図１０】第２の実施形態の別形態に係わる回路図である。
【図１１】同実施形態の素子配置状態を示す側面図である。
【図１２】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す側面図である。
【図１３】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す側面図である。
【図１４】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す側面図である。
【図１５】第３の実施形態に係わる回路図である。
【図１６】同実施形態の素子配置状態を示す側面図である。
【図１７】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す平面図である。
【図１８】第４の実施形態に係わる回路図である。
【図１９】同実施形態の素子配置状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 発光素子
２ 端子
３ 端子
４ 発光ダイオード
５ 補助端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光ダイオードを備える発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードとその発光色の補色の光を発する蛍光体との組み合わせによって、疑似的に白色を発光可能な発光素子が特許文献１に開示されている。一般的に、発光ダイオードとして青色発光するもの、蛍光体として黄色発光するものを組み合わせて擬似的に白色発光するものが多用されているが、特定の色成分、この例では青と黄色の混色による場合、赤色成分が少ないことによって演色性に欠けるという問題がある。
【０００３】
また、白色発光させる別の方式として、ＲＧＢ３原色の発光ダイオードの混色を用いる例もある。しかしながら、３原色の混色によって白色発光する場合、使用する発光ダイオードの数に対応してそれらに接続する端子数が増加するので、端子の接続作業性が悪くなる。特に、端子をリードピンにて構成する場合はリードピンの数が増加するに従いピンが挿入作業性が悪くなる。
【０００４】
各色の発光度合いを調整するために制御回路を内蔵させることは電流調整作業性を高めるために有効であるが、回路素子を余分に必要とするので素子数の増加につながる。
【０００５】
このような課題は、白色発光以外の色の発光を行う場合も同様である。
【特許文献１】特開２００１−２１７４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、少数の端子を用いて複数の発光ダイオードを配置するに適した構造を提供することを課題の１つとする。白色発光に適した少なくとも３原色の発光ダイオードを用いた２端子構造の発光素子を提供することを課題の１つとする。また本発明は、白色発光させる場合の演色性を高めるに適した構造を提供することを課題の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光素子は請求項１に記載の通り、赤色、緑色、青色の発光が可能な複数の発光ダイオードと、これらの発光ダイオードと接続される２つの端子を備え、前記発光ダイオードを前記２端子間に直列に接続したことを特徴とする。
【０００８】
本発明の発光素子は請求項２に記載の通り、前記複数の発光ダイオードの全てが、前記端子の一方に積層して配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の発光素子は請求項３に記載の通り、前記複数の発光ダイオードの一部が前記端子の一方に積層して配置され、前記複数の発光ダイオードの残りが前記端子の他方に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の発光素子は請求項４に記載の通り、前記緑、青色の発光ダイオードは、１対の電極を上面に備え、前記赤色の発光ダイオードは、１対の電極を上面と下面に備え、前記複数の発光ダイオードをそれぞれ前記端子の一方もしくは両方に直接配置し、前記赤色、緑色、青色の発光ダイオード間の電気的な接続を、前記上面に位置する電極間のダイレクトワイヤーボンドによって行ったことを特徴とする。
【００１１】
本発明の発光素子は請求項５に記載の通り、赤色、緑色、青色の３原色の発光が可能な３色の発光ダイオードに加えて、第４の発光ダイオードと、これらに接続される２つの端子を備え、赤色と緑色あるいは青色の発光ダイオードを直列に接続し、第４の発光ダイオードと青色あるいは緑色の発光ダイオードを直列に接続し、これらの直列回路を並列に接続したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の発光素子は請求項６に記載の通り、前記各発光ダイオードは、１対の電極を上面と下面に備え、緑色と青色の発光ダイオードを一方の端子上に配置し、赤色と第４の発光ダイオードを他方の端子上に配置し、赤色と青色あるいは赤色と緑色の発光ダイオードの上面電極間をダイレクトワイヤーボンドによって接続し、第４の発光ダイオードと緑色あるいは青色の発光ダイオードの上面電極間をダイレクトワイヤーボンドによって接続したことを特徴とする。
【００１３】
本発明の発光素子は請求項７に記載の通り、前記各発光ダイオードは、１対の電極を上面と下面に備え、赤色あるいは第４発光ダイオードの上に緑色の発光ダイオードを積層して一方の端子上に配置し、第４あるいは赤色の発光ダイオードの上に青色の発光ダイオードを積層して一方の端子上に配置したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の発光素子は請求項８に記載の通り、前記緑色、青色の発光ダイオードは、１対の電極を上面に備え、前記赤色、第４の発光ダイオードは、１対の電極を上面と下面に備え、前記緑色、青色の発光ダイオードを前記一方の端子に直接配置し、前記赤色、第４の発光ダイオードを前記他方の端子に直接配置し、赤色と青色あるいは赤色と緑色の発光ダイオードの上面電極間をダイレクトワイヤーボンドによって接続し、第４と緑色あるいは青色の発光ダイオードの上面電極間をダイレクトワイヤーボンドによって接続し、前記緑色と青色の発光ダイオードの残りの上面電極を前記端子の一方に接続したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の発光素子は請求項９に記載の通り、赤色、緑色、青色の３原色の発光が可能な３色の発光ダイオードと、これらに接続される２つの端子を備え、緑色と青色の発光ダイオードを並列に接続し、この並列回路に赤色の発光ダイオードを直列に接続し、これらの直列回路を前記端子間に接続したことを特徴とする発光素子。
【００１６】
本発明の発光素子は請求項１０に記載の通り、前記赤色の発光ダイオードの上に、前記緑色と青色の発光ダイオードを並設したことを特徴とする。
【００１７】
本発明の発光素子は請求項１１に記載の通り、赤色、緑色、青色の３原色の発光が可能な３色の発光ダイオードを２つの端子間に並列に接続した発光素子であって、前記３色の発光ダイオードの内、フォワード電圧（ＶＦ）が最も低い発光ダイオードに直列に補正用の発光ダイオードを接続したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の発光素子は請求項１２に記載の通り、前記補正用の発光ダイオードは、前記フォワード電圧（ＶＦ）が最も低い発光ダイオードと同色の発光ダイオードか、あるいは、赤色と緑色の間に波長成分を有する発光ダイオードを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、端子数が少なくなるので組立作業性が良い素子構造を提供することができる。また、白色発光することができる素子を従来の２端子型の発光素子とコンパチな形状を提供することができる。また、複数の色を混色する場合においても、従来の２端子型の発光素子とコンパチな形状を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
初めに、全ての発光ダイオードを直列に接続した第1の実施形態に係わる発光素子について、図１〜図６を参照して説明する。
【００２２】
発光素子１は、正極と負極を構成する１対の端子２，３間に、赤色、緑色、青色の３原色を発光することができる複数（この例でが３つ）の発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを直列に接続して構成している。
【００２３】
端子２，３は、発光素子１の外部に引き出されて他の回路との接続に利用される外部端子を構成する。この端子２，３は、金属製のフレームやピン、回路基板に形成された導電性のパターンで構成することができる。
【００２４】
赤色の発光ダイオード４Ｒは、例えばＧａＡｓ系、ＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＩｎＰ系等の素子を用いることができる。赤色の発光ダイオード４Ｒは、アノード電極とカソード電極を構成する一対の電極を上下の面に備えている。緑色、青色の発光ダイオード４Ｇ，４Ｂは、例えばＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＡｌＩｎＧａＮ系、ＧａＰ系等の素子を用いることができる。緑色、青色の発光ダイオードは、導電性の半導体基板を用いる場合は、赤色発光ダイオードと同様に、一対の電極を上下の面に備えることができる。緑色、青色の発光ダイオードは、絶縁性の基板を用いる場合は、アノード電極とカソード電極を構成する一対の電極を上面に備えることができる。絶縁性の基板を用いる場合においても、基板の一部に電気的な導電路形成することによって、導電性の半導体基板を用いる場合と同様に、アノード電極とカソード電極を構成する一対の電極を上下の面に備えることもできる。
【００２５】
発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを直列接続しているので、各発光ダイオードには同一の電流が流れる。発光素子１を白色発光に利用するために、同一の電流値における発光バランスを考慮して各発光ダイオードの選択が行われる。発光ダイオードは、事前に特性検査が行われ、規定の電流値に対する発光強度、波長等が予め規定した範囲内に入ったものが選別されて用意される。
【００２６】
図２に示すように、赤色、緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、一方の端子３上に、積層して配置することができる。各発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、一対の電極を上下の面に備える構造のものを用いている。そして、端子３の上に、赤色の発光ダイオード４Ｒを配置し、その上に緑色の発光ダイオード４Ｇを配置し、その上に青色の発光ダイオード４Ｂを配置している。このように、発光波長の長い（光吸収性が高い）発光ダイオードの上にそれよりも発光波長が短い（光吸収性が低い）発光ダイオードが位置するように積層しているので、発光ダイオードによる光吸収を抑制することができる。
【００２７】
端子３と赤色発光ダイオード４Ｒ間、赤、緑、青色の発光ダイオード間の上下に隣接する電極は、導電材で接続される。積層構造の最上部に位置する電極（この例では青色発光ダイオードの上面電極）と他の端子２間は、ワイヤーボンド線Ｗを用いて電気的に接続される。このように３色の発光ダイオードの全てを積層することによって、端子３における発光ダイオードの占有面積を最小限に抑えることができる。
【００２８】
端子２，３間に一定の電流あるいは電圧を与えると、各発光ダイオードが発光し、その色が混色されて白色の発光を行うことができる。
【００２９】
図２に示す例は、３色の発光ダイオードを積層した形態を示したが、図３，４に示すように、積層する発光ダイオードの数を２つとすることもできる。
【００３０】
図３は、端子２の上に、赤色の発光ダイオード４Ｒを配置し、その上に緑色の発光ダイオード４Ｇを配置し、端子３の上に青色の発光ダイオード４Ｂのみを配置した例を示している。図４は、端子２の上に、赤色の発光ダイオード４Ｒのみを配置し、端子３の上に緑色の発光ダイオード４Ｇを配置し、その上に青色の発光ダイオード４Ｂを配置した例を示している。これらの例においても、発光波長の長い（光吸収性が高い）発光ダイオードの上にそれよりも発光波長が短い（光吸収性が低い）発光ダイオードが位置するように積層しているので、発光ダイオードによる光吸収を抑制することができる。特に、赤色の発光ダイオードは、可視光を吸収するＧａＡｓを半導体基板として用いる例が多いので、端子に近い最下層に発光ダイオード４Ｒを配置することが光吸収を抑える上で好ましい配置形態となる。
【００３１】
図３、図４に示すように３色の発光ダイオードの２つを積層するとともに２つの端子に振り分けて配置することによって、端子２，３における発光ダイオードの占有面積を小さく抑えることができる。図２に示す３重積層構造に比べて、上に位置する発光ダイオードによる遮光の発生を抑制することもできる。
【００３２】
図５は、端子の上に単独で赤色、緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを配置した例を示している。緑色、青色の発光ダイオード４Ｇ，４Ｂは、絶縁性の基板を用いた素子構造で、上面に１対の電極を備えたものである。赤色の発光ダイオード４Ｒは、上下に一対の電極を備えたものである。これら赤色、緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを端子３上に配置し、端子２と青色発光ダイオード４Ｂのアノード側電極間、青色発光ダイオード４Ｂのカソード側電極と緑色発光ダイオード４Ｇのアノード側電極間、緑色発光ダイオード４Ｇのカソード側電極と赤色発光ダイオード４Ｒのアノード側電極間をワイヤーボンド配線Ｗにて接続している。緑色と青色の発光ダイオード４Ｇ，４Ｂの配置は逆にしてもよいが、赤色発光ダイオード４Ｒの位置は、ワイヤボンドの開始位置か終了位置の何れか一方になる様に配置する。そう配置することによって、ワイヤボンド時の作業性を高めることできる。また、緑色、青色の発光ダイオード４Ｇ，４Ｂの一方あるいは両方を端子２側に配置しても良い。
【００３３】
また、端子２，３間に端子２，３と電気的に独立した補助端子５を設けることができる場合は、図６に示すように、これらの補助端子５上に赤色、緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの内の任意の１つを選択的に配置することもできる。そして、端子２と赤色の発光ダイオード４Ｒのアノード側電極間、赤色の発光ダイオード４Ｒのカソード側電極が接続された補助端子５と緑色発光ダイオード４Ｇのアノード側電極側間、緑色の発光ダイオード４Ｇのカソード側電極が接続された補助端子と青色発光ダイオード４Ｂのアノード側電極間を順次ワイヤーボンド配線Ｗにてダイレクトに接続している。この場合は、発光ダイオードとして上下に電極を備えるのものを利用する。このような構成によっても白色発光に適した素子構造を提供することができる。
【００３４】
次に、３原色の発光ダイオードに加えて、補正用の第４の発光ダイオードを備えた第２の実施形態に係わる発光素子について、図７〜図１４を参照して説明する。
【００３５】
発光素子１は、正極と負極を構成する１対の端子２，３間に、赤色、緑色、青色の３原色の発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに加えて補正用の第４の発光ダイオード４Ａを加えた複数（この例では４つ）の発光ダイオードを備えて構成している。
【００３６】
各発光ダイオードに１０ｍＡの電流が流れるとすると、赤色、緑色、青色の３原色の発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４ＢのＶＦ（フォワード電圧）は、１．８５Ｖ,３．４Ｖ,３．４Ｖになる。端子２，３間に接続した２つの直列回路において、それらに電流が均等に流れるように、直列回路を構成する発光ダイオードのＶＦ（フォワード電圧）の合計値が互いに等しくなるように発光ダイオードの選択が行われる。この例では、緑色と青色の発光ダイオード４Ｇ，４ＢのＶＦ（フォワード電圧）が３．４Ｖで同じであるため、補正用の第４の発光ダイオードは、赤色発光ダイオード４Ｒと同等のＶＦを持つ発光ダイオードが選択される。よって、第４の発光ダイオードとしては、赤色発光ダイオード４Ｒと同じ赤色発光ダイオードを選択することができる。赤色発光ダイオード４Ｒと同等のＶＦを持つ発光ダイオードであれば、赤色以外に橙色や黄色等の発光色の発光ダイオードを選択することができる。ここで、橙色や黄色の発光ダイオードは、赤と緑の間に発光スペクトラムを有するので、スペクトラムの谷間となりやすい赤と緑の間の波長域をカバーすることができる。
【００３７】
４つの発光ダイオードの２つを直列に接続し、その直列回路を互いに並列に接続して端子２，３間に接続している。すなわち、赤色の発光ダイオード４Ｒと青色の発光ダイオード４Ｂを直列に接続し、第４の発光ダイオード４Ａを緑色の発光ダイオード４Ｇに接続し、それらを端子２，３間に並列に接続している。緑色と青色の発光ダイオード４Ｇ、４Ｂは相互に置換可能である。
【００３８】
端子２，３間に接続した２つの直列回路において、それらを構成する発光ダイオードのＶＦ（フォワード電圧）の合計値が互いに等しくなるように発光ダイオードの選択が行われているので、各発光ダイオードに例えば１０ｍＡの電流が均一に流れる。この補正用の発光ダイオードがなければ、端子２，３間に接続した回路の電流バランスが崩れやすいが、補正用の発光ダイオード４Ａを加えることによって、電流バランスが均等化される。
【００３９】
図８は、各発光ダイオードの配置と接続の例を示している。端子２の上に緑色、青色の発光ダイオード４Ｇ，４Ｂを配置し、端子３の上に赤色の発光ダイオード４Ｒと補正用の第４の発光ダイオード４Ａを配置している。これらの各発光ダイオードは、上下の面に一対の電極を備える形態のものを用いている。緑色、青色の発光ダイオード４Ｇ，４Ｂは、破線で示す活性層が下側に位置するようにジャンクションダウンで配置され、赤色と補正用の発光ダイオード４Ｒ，４Ａは、破線で示す活性層が上側に位置するようにジャンクションアップで配置されている。そして、緑色と補正用の発光ダイオード４Ｇ，４Ａの上面電極間、青色と赤色の発光ダイオード４Ｂ、４Ｒの上面電極間がワイヤボンド用の線Ｗを用いてダイレクトにワイヤーボンド配線されている。
【００４０】
図９は、図８に示す発光ダイオードの配置形態とは異なる別の配置形態を示している。端子３の上に補正用の発光ダイオード４Ａを配置し、その上に緑色の発光ダイオード４Ｇを積層して配置している。同じ端子３の上に赤色の発光ダイオード４Ｒを配置し、その上に青色の発光ダイオード４Ｂを積層して配置している。各発光ダイオードは、ジャンクションアップで配置されている。ここで、緑と青色の発光ダイオード４Ｇ、４Ｂの配置は置換することもできる。積層した発光ダイオードの上面電極と端子２間にワイヤーボンド線Ｗによる配線が施される。
【００４１】
図８,９に示す構成において、端子間２,３に一定の電圧あるいは一定の電流を与えると、発光ダイオード４Ｒ,４Ｇ，４Ｂ,４Ａは一定の電流が与えられて所定の発光を行う。この光が混色されて、所定の色、この例では白色の発光が行われる。
【００４２】
図１０〜１２は、図７〜９に示す発光ダイオードの配置形態とは活性層の位置を反対、すなわち、ジャンクションダウンの素子をジャンクションアップとし、その反対にジャンクションアップの素子をジャンクションダウンとした別の配置形態を示している。破線はジャンクションの位置を模式的に示している。
【００４３】
図１３は、図９に示す形態の変形例であり、補正用の発光ダイオード４Ａを赤色発光ダイオード４Ｒと同じ素材で構成し、両者を切り離すことなく一体化した点に特徴を有する。このような補正用の発光ダイオード４Ａを赤色発光ダイオード４Ｒと同じ素材とする構成は、図１１に示す形態にも適用することができる。
【００４４】
図１４は、図８に示す形態の変形例であり、緑色と青色の発光ダイオード４Ｇ、４Ｂを上面に一対の電極を備える素子に変更した例を示す。この例では、全ての発光ダイオードをジャンクションアップとすることができ、導電材として銀ペーストなどを使用したとしても、導電材の這い上がりに起因する短絡の発生を未然に防止することができる。
【００４５】
次に、３原色の発光ダイオードのみを備えた第３の実施形態に係わる発光素子について、図１５〜図１７を参照して説明する。
【００４６】
発光素子１は、正極と負極を構成する１対の端子２，３間に、赤色、緑色、青色の３原色の発光ダイオード４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ（この例では３つ）の発光ダイオードを備えて構成している。
【００４７】
共通の電流値におけるＶＦ（フォワード電圧）が同じ緑色、青色の発光ダイオード４Ｇ，４Ｂを並列に接続し、この並列回路にＶＦ（フォワード電圧）が緑色や青色の発光ダイオード４Ｇ，４Ｂよりも低い赤色の発光ダイオード４Ｒを直列に接続している。この直列回路を端子２，３間に接続している。３つの発光ダイオードの内、ＶＦが同じか最も近い２つの発光ダイオードを並列接続しているので、それらに流れる電流分布を均一化することができる。
【００４８】
図１６は、図１５に示す回路における各発光ダイオードの配置と接続の例を示している。端子３の上に赤色発光ダイオードを配置し、その上に、緑色と青色の発光ダイオードを並列に配置している。各発光ダイオードは、上下に一対の電極を備える形状の素子で構成している。そして緑色と青色の発光ダイオードのアノード側の電極をワイヤーボンド線Ｗにて端子２に接続している。
図１７（平面図）は、図１５に示す回路における各発光ダイオードの配置と接続のさらに別の例を示している。端子３の上に赤色、緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを並列に配置している。赤色の発光ダイオード４Ｒは上下に一対の電極を備える形状の素子で構成し、緑色と青色の発光ダイオード４Ｇ、４Ｂは上面に一対の電極を備える素子で構成している。緑色と青色の発光ダイオード４Ｇ、４Ｂのアノード側の電極を端子２にワイヤーボンド線Ｗを利用して接続し、緑色と青色の発光ダイオード４Ｇ、４Ｂのカソード側の電極を赤色発光ダイオード４Ｒのアノード側の電極にワイヤーボンド線Ｗを利用して接続している。赤色発光ダイオード４Ｒのカソード側の電極は、端子３に接続されている。
図１５〜１７に示す構成において、端子２，３間に一定の電流あるいは電圧を与えると、緑色と青色の発光ダイオード４Ｇ、４Ｂに流れた電流が赤色発光ダイオード４Ｒに与えられ、これらの発光ダイオードがそれぞれの色に発光する。この光が混色され、白色発光が得られる。
【００４９】
次に、３原色の発光ダイオードに加えて補正用の第４の発光ダイオードを備えた第４の実施形態に係わる発光素子について、図１８〜図１９を参照して説明する。
【００５０】
図７に示す補正用の第４の発光ダイオードを備えた実施形態と相違するのは、赤色発光ダイオード４Ｒが緑色と青色発光ダイオード４Ｇ、４Ｂに並列に接続され、同一電流におけるＶＦが最も低い発光ダイオード、この例では赤色発光ダイオード４Ｒに直列に補正用の第４の発光ダイオード４Ａを接続した点である。第４の発光ダイオード４Ａは、赤色発光ダイオード４Ｒと緑色あるいは青色発光ダイオード４Ｇ、４ＢとのＶＦの差を解消するに適したＶＦを持つ発光ダイオードが選択される。第４の発光ダイオード４ＡのＶＦは、３色の発光ダイオードの内、ＶＦが最も高い発光ダイオードと最も低い発光ダイオードのＶＦ差に相当する電圧に設定されるのが最も好ましいが、前記ＶＦ差の２倍の値に収まる電圧に設定するのが好ましい。第４の発光ダイオード４Ａの発光色は、補正すべき、すなわち、ＶＦが最も低い発光ダイオードと同色設定することができるが、他の色に設定することもできる。この例では、赤色発光ダイオード４Ｒと同じ構成の赤色発光ダイオードを用いているが、赤色発光ダイオード４Ｒと同等のＶＦを有する橙色や黄色の発光ダイオードを用いることができる。
図１９（平面図）は、図１８に示す回路における各発光ダイオードの配置と接続の例を示している。端子３の上に緑色、青色、補正用の発光ダイオード４Ｇ、４Ｂ、４Ａを並列に配置している。補助端子５の上に赤色の発光ダイオード４Ｒを配置している。各発光ダイオードは上下に一対の電極を備える形状の素子で構成し、カソード側電極を端子３と補助端子に接続している。赤色、緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ、４Ｇ、４Ｂのアノード側電極は、ワイヤーボンド線Ｗを利用して端子２に接続している。補正用の発光ダイオード４Ａのアノード側の電極は、ワイヤーボンド線を利用して補助端子に接続している。端子２，３、補助端子５は、絶縁材の上の導電性のパターンで構成されている。
図１８〜１９に示す構成において、端子２，３間に一定の電流あるいは電圧を与えると、赤色、緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ、４Ｇ、４Ｂに所定の電流が流れ、これらの発光ダイオードがそれぞれの色に発光する。ＶＦが最も低い赤色発光ダイオードに直列に補正用の発光ダイオード４Ａを接続して緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ、４Ｇと赤色発光ダイオードとのＶＦの差を少なくしているので、赤色、緑色、青色の発光ダイオード４Ｒ、４Ｇ、４Ｂに流れる電流分布を均一化することができる。これらの光が混色され、白色発光が得られる。補正用の発光ダイオード４Ａの発光色をスペクトラムの谷間になりやすい赤と緑色の間の波長域を埋めるに適した色に設定する場合には、演色性を高めた白色の発光素子を提供することができる。
上記の実施形態に係わる発光素子は、ランプタイプ（発光ダイオードを配置したリードピンの先端部分を樹脂でモールドしたもの）やチップタイプ（発光ダイオードを配置した回路基板の一部を樹脂でモールドしたもの）の素子に適用することができる。
また、上記の実施形態に係わる発光素子は、これに限らず各種の発光表示器、例えば、白色表示盤、白色車載表示器などにも適用することができる。
【００５１】
上記の実施形態は、赤、緑、青色の発光ダイオードを各々１つずつ用いた例を示したが、各色の発光ダイオードは、１つに限らず複数個用いることもできる。
【００５２】
上記の実施形態は、異なる色、例えば、赤と緑の発光ダイオードを組み合わせて橙色を表示する発光素子等、白色以外の発光色を持つ素子にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
白色、モノカラーなどの発光素子に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１の実施形態に係わる回路図である。
【図２】同実施形態の素子配置状態を示す側面図である。
【図３】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す側面図である。
【図４】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す側面図である。
【図５】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す側面図である。
【図６】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す側面図である。
【図７】第２の実施形態に係わる回路図である。
【図８】同実施形態の素子配置状態を示す側面図である。
【図９】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す側面図である。
【図１０】第２の実施形態の別形態に係わる回路図である。
【図１１】同実施形態の素子配置状態を示す側面図である。
【図１２】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す側面図である。
【図１３】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す側面図である。
【図１４】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す側面図である。
【図１５】第３の実施形態に係わる回路図である。
【図１６】同実施形態の素子配置状態を示す側面図である。
【図１７】同実施形態の素子配置状態の別形態を示す平面図である。
【図１８】第４の実施形態に係わる回路図である。
【図１９】同実施形態の素子配置状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 発光素子
２ 端子
３ 端子
４ 発光ダイオード
５ 補助端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色、緑色、青色の発光が可能な複数の発光ダイオードと、これらの発光ダイオードと接続される２つの端子を備え、前記発光ダイオードを前記２端子間に直列に接続したことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記複数の発光ダイオードの全てが、前記端子の一方に積層して配置されていることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記複数の発光ダイオードの一部が前記端子の一方に積層して配置され、前記複数の発光ダイオードの残りが前記端子の他方に配置されていることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項４】
前記緑、青色の発光ダイオードは、１対の電極を上面に備え、前記赤色の発光ダイオードは、１対の電極を上面と下面に備え、前記複数の発光ダイオードをそれぞれ前記端子の一方もしくは両方に直接配置し、前記赤色、緑色、青色の発光ダイオード間の電気的な接続を、前記上面に位置する電極間のダイレクトワイヤーボンドによって行ったことを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項５】
赤色、緑色、青色の３原色の発光が可能な３色の発光ダイオードに加えて、第４の発光ダイオードと、これらに接続される２つの端子を備え、赤色と緑色あるいは青色の発光ダイオードを直列に接続し、第４の発光ダイオードと青色あるいは緑色の発光ダイオードを直列に接続し、これらの直列回路を並列に接続したことを特徴とする発光素子。
【請求項６】
前記各発光ダイオードは、１対の電極を上面と下面に備え、緑色と青色の発光ダイオードを一方の端子上に配置し、赤色と第４の発光ダイオードを他方の端子上に配置し、赤色と青色あるいは赤色と緑色の発光ダイオードの上面電極間をダイレクトワイヤーボンドによって接続し、第４の発光ダイオードと緑色あるいは青色の発光ダイオードの上面電極間をダイレクトワイヤーボンドによって接続したことを特徴とする請求項５記載の発光素子。
【請求項７】
前記各発光ダイオードは、１対の電極を上面と下面に備え、赤色あるいは第４発光ダイオードの上に緑色の発光ダイオードを積層して一方の端子上に配置し、第４あるいは赤色の発光ダイオードの上に青色の発光ダイオードを積層して一方の端子上に配置したことを特徴とする請求項５記載の発光素子。
【請求項８】
前記緑色、青色の発光ダイオードは、１対の電極を上面に備え、前記赤色、第４の発光ダイオードは、１対の電極を上面と下面に備え、前記緑色、青色の発光ダイオードを前記一方の端子に直接配置し、前記赤色、第４の発光ダイオードを前記他方の端子に直接配置し、赤色と青色あるいは赤色と緑色の発光ダイオードの上面電極間をダイレクトワイヤーボンドによって接続し、第４と緑色あるいは青色の発光ダイオードの上面電極間をダイレクトワイヤーボンドによって接続し、前記緑色と青色の発光ダイオードの残りの上面電極を前記端子の一方に接続したことを特徴とする請求項５記載の発光素子。
【請求項９】
赤色、緑色、青色の３原色の発光が可能な３色の発光ダイオードと、これらに接続される２つの端子を備え、緑色と青色の発光ダイオードを並列に接続し、この並列回路に赤色の発光ダイオードを直列に接続し、これらの直列回路を前記端子間に接続したことを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
前記赤色の発光ダイオードの上に、前記緑色と青色の発光ダイオードを並設したことを特徴とする請求項９記載の発光素子。
【請求項１１】
赤色、緑色、青色の３原色の発光が可能な３色の発光ダイオードを２つの端子間に並列に接続した発光素子であって、前記３色の発光ダイオードの内、フォワード電圧（ＶＦ）が最も低い発光ダイオードに直列に補正用の発光ダイオードを接続したことを特徴とする発光素子。
【請求項１２】
前記補正用の発光ダイオードは、前記フォワード電圧（ＶＦ）が最も低い発光ダイオードと同色の発光ダイオードか、あるいは、赤色と緑色の間に波長成分を有する発光ダイオードを用いたことを特徴とする請求項１１記載の発光素子。
【請求項１】
赤色、緑色、青色の発光が可能な複数の発光ダイオードと、これらの発光ダイオードと接続される２つの端子を備え、前記発光ダイオードを前記２端子間に直列に接続したことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記複数の発光ダイオードの全てが、前記端子の一方に積層して配置されていることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記複数の発光ダイオードの一部が前記端子の一方に積層して配置され、前記複数の発光ダイオードの残りが前記端子の他方に配置されていることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項４】
前記緑、青色の発光ダイオードは、１対の電極を上面に備え、前記赤色の発光ダイオードは、１対の電極を上面と下面に備え、前記複数の発光ダイオードをそれぞれ前記端子の一方もしくは両方に直接配置し、前記赤色、緑色、青色の発光ダイオード間の電気的な接続を、前記上面に位置する電極間のダイレクトワイヤーボンドによって行ったことを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項５】
赤色、緑色、青色の３原色の発光が可能な３色の発光ダイオードに加えて、第４の発光ダイオードと、これらに接続される２つの端子を備え、赤色と緑色あるいは青色の発光ダイオードを直列に接続し、第４の発光ダイオードと青色あるいは緑色の発光ダイオードを直列に接続し、これらの直列回路を並列に接続したことを特徴とする発光素子。
【請求項６】
前記各発光ダイオードは、１対の電極を上面と下面に備え、緑色と青色の発光ダイオードを一方の端子上に配置し、赤色と第４の発光ダイオードを他方の端子上に配置し、赤色と青色あるいは赤色と緑色の発光ダイオードの上面電極間をダイレクトワイヤーボンドによって接続し、第４の発光ダイオードと緑色あるいは青色の発光ダイオードの上面電極間をダイレクトワイヤーボンドによって接続したことを特徴とする請求項５記載の発光素子。
【請求項７】
前記各発光ダイオードは、１対の電極を上面と下面に備え、赤色あるいは第４発光ダイオードの上に緑色の発光ダイオードを積層して一方の端子上に配置し、第４あるいは赤色の発光ダイオードの上に青色の発光ダイオードを積層して一方の端子上に配置したことを特徴とする請求項５記載の発光素子。
【請求項８】
前記緑色、青色の発光ダイオードは、１対の電極を上面に備え、前記赤色、第４の発光ダイオードは、１対の電極を上面と下面に備え、前記緑色、青色の発光ダイオードを前記一方の端子に直接配置し、前記赤色、第４の発光ダイオードを前記他方の端子に直接配置し、赤色と青色あるいは赤色と緑色の発光ダイオードの上面電極間をダイレクトワイヤーボンドによって接続し、第４と緑色あるいは青色の発光ダイオードの上面電極間をダイレクトワイヤーボンドによって接続し、前記緑色と青色の発光ダイオードの残りの上面電極を前記端子の一方に接続したことを特徴とする請求項５記載の発光素子。
【請求項９】
赤色、緑色、青色の３原色の発光が可能な３色の発光ダイオードと、これらに接続される２つの端子を備え、緑色と青色の発光ダイオードを並列に接続し、この並列回路に赤色の発光ダイオードを直列に接続し、これらの直列回路を前記端子間に接続したことを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
前記赤色の発光ダイオードの上に、前記緑色と青色の発光ダイオードを並設したことを特徴とする請求項９記載の発光素子。
【請求項１１】
赤色、緑色、青色の３原色の発光が可能な３色の発光ダイオードを２つの端子間に並列に接続した発光素子であって、前記３色の発光ダイオードの内、フォワード電圧（ＶＦ）が最も低い発光ダイオードに直列に補正用の発光ダイオードを接続したことを特徴とする発光素子。
【請求項１２】
前記補正用の発光ダイオードは、前記フォワード電圧（ＶＦ）が最も低い発光ダイオードと同色の発光ダイオードか、あるいは、赤色と緑色の間に波長成分を有する発光ダイオードを用いたことを特徴とする請求項１１記載の発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００６−５４３３６（Ｐ２００６−５４３３６Ａ）
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３５３４３（Ｐ２００４−２３５３４３）
【出願日】平成１６年８月１２日（２００４．８．１２）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）鳥取三洋電機株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月１２日（２００４．８．１２）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）鳥取三洋電機株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
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