JP2004172586A - Ｌｅｄ照明光源 - Google Patents

Abstract

【課題】色ムラを低減したＬＥＤ照明光源を提供する。
【解決手段】基板１１と、基板１１にフリップチップ実装されたＬＥＤ素子１２と、ＬＥＤ素子１２を覆い、かつ、ＬＥＤ素子１２から放射された光を、この光の波長よりも長い波長を有する光に変換する蛍光物質を含有する樹脂部１３とを備えたＬＥＤ照明光源である。樹脂部１３は、樹脂部１３から出射された光を反射し得る面から離間した側面を有しており、この側面はＬＥＤ素子１２の側面部を取り囲む面から構成されており、前記面の少なくとも一部は曲面を含んでいるＬＥＤ照明光源。
【選択図】 図３

Description

本発明は、蛍光物質を含有する樹脂部によってＬＥＤ素子を覆ったＬＥＤ照明光源およびその製造方法に関する。

近年、白色電球の代替を目的として、白色のＬＥＤ照明光源が活発に研究されている。白色のＬＥＤ照明光源には、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）材料を用いた青色ＬＥＤ素子のパッケージに、ＹＡＧ系の蛍光物質を塗布したものがある。この例のＬＥＤ照明光源では、青色ＬＥＤ素子から波長４５０ｎｍの発光が生じ、この光を受けた蛍光物質が黄色（ピーク波長は約５５０ｎｍ）の蛍光を発する。これらの光が混合することにより、白色の光が提供されることになる。

紫外光を発するＬＥＤ素子を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の光を発する蛍光材料と組み合わせて用いる白色ＬＥＤ照明光源も開発されている。このようなＬＥＤ照明光源では、ＬＥＤ素子から放射された紫外光が蛍光材料を励起し、赤、青、および緑の発光を生じさせるため、白色光を得ることができる。

従来のＬＥＤ照明光源では、砲弾型のパッケージが広く採用されている。以下、図１を参照しながら、砲弾型ＬＥＤ照明光源の従来例を説明する。

図１は、特許文献１などに開示されている従来のＬＥＤ照明光源の断面構成例を示している。図示されているＬＥＤ照明光源２０は、ＬＥＤ素子２１と、ＬＥＤ素子２１をカバーする砲弾型の透明容器と、ＬＥＤ素子２１に電流を供給するためのリードフレーム２２ａ、２２ｂとを備えている。リードフレーム２２ｂのマウント部には、ＬＥＤ素子２１の発光を矢印Ｄの方向に反射するカップ型反射板２３が設けられており、カップ型反射板２３の内壁面（光反射面）は、傾斜した状態でＬＥＤ素子２１の側面部を取り囲んでいる。マウント部に搭載されたＬＥＤ素子２１は、第１の樹脂部２４によって封止され、第１の樹脂部２４は第２の樹脂部２５によって覆われている。

第１の樹脂部２４は、ＬＥＤ素子２１をカップ型反射板２３内に搭載し、リードフレーム２２ａおよび２２ｂとＬＥＤ素子２１のカソード電極およびアノード電極とをワイヤを介して電気的に接続した後、カップ型反射板２３内に充填され、硬化されたものである。第１の樹脂部２４の内部には、蛍光物質２６が分散されており、ＬＥＤ素子２１から出た光Ａによって第１の樹脂部２４内の蛍光物質２６が励起される。励起された蛍光物質２６からは、光Ａの波長よりも長い波長の蛍光（光Ｂ）が生じる。ＬＥＤ素子２１から放射される光Ａが赤色である場合は、蛍光物質２６から出る光Ｂが黄色の光となるように構成される。光Ａの一部は、蛍光物質２６を含有する第１の樹脂部２４を透過するため、光Ａおよび光Ｂが交じり合った光Ｃが照明光として利用される。
特許第２９９８６９６号明細書

しかし、図１に示す従来のＬＥＤ照明光源には、色ムラの問題がある。

上記ＬＥＤ照明光源では、光Ａと光Ｂが混合した光Ｃを照明光として利用するため、蛍光物質２６を含有する第１の樹脂部２４の形状によって光Ｃに色ムラが発生しやすい。

従来、第１の樹脂部２４は、ＬＥＤ照明素子２１を封止するようにカップ型反射板２３内に充填され、硬化されていたため、その樹脂形状はカップ型反射板２３の内面形状によって規定されていた。図１に示すＬＥＤ照明光源の場合、カップ型反射板２３の光反射面がテーパ形状を持つように傾斜しているため、最終的に得られる第１の樹脂部２４の形状は、上面が底面に比べて広い形状を持ち、側面がカップ型反射板２３の光反射面に密着していた。すなわち、第１の樹脂部２４とカップ型反射板２３との間に隙間ができないように、第１の樹脂部２４がカップ型反射板２３の内部に満たされている。

樹脂液をカップ内に充填し、硬化することによって形成される第１の樹脂部２４の上面には、図１に示すような凹凸が形成されやすい。また、その結果として、樹脂部２４が逆テーパ形状を持つため、樹脂上面の面積が相対的に大きくなり、上面の凹凸によるの影響が顕著になる。このような凹凸が第１の樹脂部２４の上面に形成されると、蛍光物質を含有する樹脂の厚さにムラが生じるため、光Ａが樹脂部２４を透過する経路上に存在する蛍光物質の量がばらつき、光Ｃの色ムラを招くことになる。

また、第１の樹脂部２４の形状がカップ型反射板２３の光反射面に接触しているため、ＬＥＤ素子２１の側面部の外側に位置する樹脂の厚さが一様ではない。このため、ＬＥＤ素子２１の側面部から出た光が、第１の樹脂部２４内を透過して光反射面で反射される際、第１の樹脂部２４内の蛍光物質に吸収される割合が光路に応じて変化することになる。図２は、ＬＥＤ素子２１の側面部から放射された光の光路Ｅおよび光路Ｆを模式的に示している。図２からわかるように、光路Ｅをとる場合、光Ａが第１の樹脂部２４内を通過する距離が相対的に短く、光路Ｆをとる場合は、光Ａが第１の樹脂部２４内を通過する距離が相対的に長くなる。ＬＥＤ素子２１から放射された光Ａは、蛍光物質を励起し、蛍光物質に光Ｂを放射させるとき、蛍光物質に吸収される。このため、ＬＥＤ素子２１から放射された光Ａが第１の樹脂部２４内を通過する距離が異なると、光Ａと光Ｂとの混色割合が変化するため、照明光として用いられる光Ｃに色ムラが発生することなる。このような光路差は、図２に示すように、第１の樹脂部２４の側面形状がカップ型反射板２３の内面形状を反映して傾斜している場合に生じやすい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、色ムラを低減したＬＥＤ照明光源を提供することにある。

本発明のＬＥＤ照明光源は、基板と、前記基板にフリップチップ実装されたＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子を覆い、かつ、前記ＬＥＤ素子から放射された光を前記光の波長よりも長い波長を有する光に変換する少なくとも１種類の蛍光物質を含有する樹脂部とを備えたＬＥＤ照明光源であって、前記樹脂部は、前記樹脂部から出射された光を反射し得る面から離間した側面を有しており、前記側面は前記ＬＥＤ素子の側面部を取り囲む曲面から構成されている。前記側面は前記ＬＥＤ素子の側面部を取り囲む面から構成されており、前記面の少なくとも一部は曲面を含んでいるＬＥＤ照明光源。

好ましい実施形態において、前記ＬＥＤ素子は、少なくとも３つの平面状の側面を有しており、隣接する２つの側面は角部で連結している。

好ましい実施形態において、前記樹脂部の前記曲面は、少なくとも前記ＬＥＤ素子の前記角部に対向する位置に存在している。

好ましい実施形態において、前記樹脂部の前記曲面が前記樹脂部の中心に対して形成する角度は、前記ＬＥＤ素子を前記基板上に搭載するときに生じえる前記ＬＥＤ素子の中心に関する回転の角度よりも大きく設定されている。

好ましい実施形態において、前記樹脂部は軸対称形状を有している。

好ましい実施形態において、前記樹脂部の形状は、前記ＬＥＤ素子の対角線長よりも長い直径を持つ円柱状である。

好ましい実施形態において、前記蛍光物質を含む樹脂部の上面と前記ＬＥＤ素子の上面との距離をｈ、前記蛍光物質を含む樹脂部の側面と前記ＬＥＤ素子の側面との距離をｘとしたとき、０．０２ｍｍ≦ｈ≦０．１ｍｍおよび０．１５ｍｍ≦ｘ≦０．５ｍｍを満足する。

好ましい実施形態において、前記蛍光物質が非ＹＡＧ系であり、前記蛍光物質を含む樹脂部の上面と前記ＬＥＤ素子の上面との距離をｈ、前記蛍光物質を含む樹脂部の側面と前記ＬＥＤ素子の側面との距離をｘとしたとき、ｈが０．１ｍｍを越える場合は、０．４７≦ｈ／ｘ≦１．８２の関係を満足する。

好ましい実施形態において、前記蛍光物質を含む樹脂部はシリコーン樹脂から形成され、前記蛍光物質は、平均粒径が３μｍ以上１５μｍであり、かつ、シリコーンの比重よりも大きな比重を有しており、前記蛍光物質を含む樹脂部の上面と前記ＬＥＤ素子の上面との距離をｈ、前記蛍光物質を含む樹脂部の側面と前記ＬＥＤ素子の側面との距離をｘとしたとき、１／５≦ｈ／ｘ≦１／２の関係を満足する。

好ましい実施形態において、前記蛍光物質を含む樹脂部は、平均粒径が１μｍよりも小さいチクソ剤の粒子を含有している。

好ましい実施形態において、前記基板に実装されている前記ＬＥＤ素子の数は複数であり、前記複数のＬＥＤ素子の各々が前記樹脂部によって個別に覆われている。

好ましい実施形態において、前記複数のＬＥＤ素子の各々の前記樹脂部から放射された光を前記基板から離れる方向に反射するように傾斜した反射面を有する光反射部材を更に備えており、前記反射面は、個々のＬＥＤ素子を取り囲むように傾斜している。

好ましい実施形態において、前記反射部材は、各々が個々のＬＥＤ素子を取り囲む複数の開口部を有する板状形状を有しており、かつ、前記基板上に配置され、前記反射部材の厚さは、前記樹脂部の高さの２０倍以下である。

好ましい実施形態において、前記反射部材の厚さは５ｍｍ以下である。

好ましい実施形態において、前記基板に実装されている前記ＬＥＤ素子の数は複数であり、前記複数のＬＥＤ素子が単一の樹脂部によって覆われている。

好ましい実施形態において、前記樹脂部から放射された光を前記基板から離れる方向に反射するように傾斜した反射面を有する光反射部材を更に備えている。

好ましい実施形態において、前記光反射部材は、前記基板上に配置されるプレートから形成されており、前記反射面は前記プレートに形成された開口部の内壁面から構成され、前記蛍光物質を含む樹脂部の側面を取り囲んでいる。

好ましい実施形態において、前記樹脂部を覆う第２の樹脂部を更に備えている。

好ましい実施形態において、前記蛍光物質を含有する樹脂部の側面と前記光反射部材との間を充填する第２の樹脂部を更に備えている。

好ましい実施形態において、前記第２の樹脂部はレンズ機能を有している。

好ましい実施形態において、前記蛍光物質を含有する樹脂部の中心軸と前記ＬＥＤ素子の中心軸とが略一致している。

本発明によるＬＥＤ照明光源の製造方法は、ＬＥＤ素子がフリップチップ実装された基板を用意する工程（ａ）と、前記ＬＥＤ素子を覆い、かつ、前記ＬＥＤ素子から放射された光を前記光の波長よりも長い波長を有する光に変換する蛍光物質を含有する樹脂部を前記基板上に形成する工程（ｂ）とを含むＬＥＤ照明光源の製造方法であって、工程（ｂ）は、樹脂を成形して、側面が露出した前記樹脂部を作製する工程を含む。この工程（ｂ）は、前記樹脂部の側面の形状を規定する面を持つ部材を用いて樹脂を成形し、前記樹脂部を作製する工程（ｂ１）と、前記部材を前記樹脂部の側面から離間させる工程（ｂ２）とを含んでいてもよい。

好ましい実施形態において、前記工程（ａ）において複数のＬＥＤ素子がフリップチップ実装された基板を用意した場合は、工程（ｂ）において、個々のＬＥＤ素子を別々の前記樹脂部で覆う。

好ましい実施形態では、前記工程（ｂ）において前記樹脂部を円柱状に形成する。

好ましい実施形態において、前記蛍光物質を含有する樹脂部を形成した後、前記樹脂部から放射された光を反射する反射面を有する光反射部材を前記基板上に配置する工程（ｃ）を更に含む。

好ましい実施形態において、前記工程（ａ）において複数のＬＥＤ素子がフリップチップ実装された基板を用意した場合は、前記光反射部材は、個々のＬＥＤ素子を取り囲む複数の反射面を有している、請求項１６に記載のＬＥＤ照明光源の製造方法。

好ましい実施形態において、前記工程（ｃ）の後、前記蛍光物質を含有する樹脂を覆うように第２の樹脂部を形成する工程（ｄ）を更に含む。

好ましい実施形態では、前記工程（ｄ）において前記第２の樹脂部をレンズ形状に形成する。

本発明のＬＥＤ照明光源によれば、蛍光物質を含有する樹脂部の側面が、樹脂部から出射された光を反射し得る面から離間し、かつ、ＬＥＤ素子の側面部を取り囲む面から形成されているため、ＬＥＤ素子の側面部から出た光が樹脂部を透過する際の透過距離が方位によって大きく異ならず、色ムラが低減される。特に樹脂部を円筒状に形成した場合は、色ムラの低減効果が高まり、ＬＥＤ素子の方位が実装時にばらついても、色ムラの方位依存性が小さくなる。

以下、図面を参照しながら本発明による実施形態を説明する。各図面においては、説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示すこととする。

（実施形態１）
まず、図３（ａ）および（ｂ）を参照する。図３（ａ）および（ｂ）に示すＬＥＤ照明光源は、基板１１と、基板１１に実装されたＬＥＤ素子１２と、蛍光物質（蛍光体）を含有する樹脂部１３とを備えている。本実施形態では、ＬＥＤ素子１２がフリップチップ状態で基板１１の主面上に実装されている。基板１１には不図示の配線が形成されており、実装されたＬＥＤ素子１２上の電極と電気的に接続されている。ＬＥＤ素子１２上には、基板１１の配線を介して、点灯回路（不図示）から発光に必要な電流または電圧が供給される。

樹脂部１３の内部に分散されている蛍光物質は、ＬＥＤ素子１２から放射された光に吸収し、励起された後、蛍光を発する。蛍光物質から出る光の波長は、ＬＥＤ素子１２から放射される光の波長よりも長い。例えば、ＬＥＤ素子１２として、青色を発するＬＥＤチップを用いる場合、蛍光物質としては（Ｙ・Ｓｍ）₃（Ａｌ・Ｇａ）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、（Ｙ_0.39Ｇｄ_0.57Ｃｅ_0.03Ｓｍ_0.01）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂などを好適に用いることができる。このような蛍光物質を用いることにより、ＬＥＤ素子１２から出た青色光の一部を黄色光に変換し、全体として白色に近い照明光を得ることができる。

樹脂部１３の内部には、蛍光物質に加えて、平均粒径が１μｍよりも小さいチクソ剤の粒子を添加することが好ましい。チクソ剤は、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ、および／または酸化マグネシウムなどの微粒子である。微粒子の平均粒径はナノメートルのオーダーであり、蛍光物質の平均粒径にくらべて２桁程度小さい。チクソ剤は、樹脂部１３の形状を保持することに寄与する。

本実施形態における樹脂部１３は、樹脂部１３から出た光を反射し得る面（不図示）から離間した側面を有している。具体的には、樹脂部１３は、ＬＥＤ素子１２の対角線長よりも長い直径を持ち、ＬＥＤ素子１２の高さよりも大きな高さを有する円柱状であり、樹脂部１３の側面は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子１２の側面部を取り囲む曲面から構成されている。ここで、「樹脂部１３から出た光を反射し得る面」とは、典型的には、反射のために意図的に配置された光反射部材の光反射面を含むが、他の部材の表面であってもよい。

このように本実施形態の樹脂部１３は、その側面形状が光反射部材の反射面などの形状によって拘束されず、自由に設計された曲面から構成されている点にお特徴を有しており、これによって色ムラを低減する効果を発揮することができる。

次に、図４を参照しながら、円柱状の樹脂部１３を形成する方法の一例を説明する。

まず、ＬＥＤ素子４４を実装した基板４１を用意する。本実施形態では、ＬＥＤ素子４４をフリップチップ実装によって基板４１に搭載していている。次に、円柱形状の孔（開口部）が形成された版４２を基板４１に密接させ、その後、蛍光物質を含有した樹脂液を円柱形状の孔に注ぎ込む。版４２の厚さは、例えば０．０２〜１．１ｍｍ程度であり、孔の直径はＬＥＤ素子４４の対角線長（例えば０．３〜１．０ｍｍ）よりも大きな値（例えば０．８ｍｍ）に設定される。

樹脂液を版４２の孔に注ぎ込んだ後、版４２の上面よりも上に盛り上がる樹脂液をスキージ４３で平滑化し、樹脂液を熱硬化させる。その後、版４２を基板４１から取り除くことにより、ＬＥＤ素子４４の全体を覆う円柱状の樹脂部が得られる。

図４では、基板４１に１つのＬＥＤ素子４４が実装されている例が示されており、版４２に形成された孔の数も１個である。しかし、基板４１上に複数のＬＥＤ素子４４が実装されている場合は、各ＬＥＤ素子４４に対応する位置に孔を有する版を用いて同時に複数の円柱状樹脂部を形成することができる。

図４に示す方法によれば、基板４１上に光反射部材（反射板）などを貼り付ける前の段階で、ＬＥＤ素子４４をモールドする樹脂部を形成できるため、光反射部材の反射面形状に拘束されずに樹脂部の形状を設計することができる。より詳細には、版４２に形成する孔の形状が樹脂部の側面形状を規定するため、この孔の形状を制御することにより、円柱以外の形状を持つ樹脂部を形成することが可能である。例えば、三角柱や直方体の孔を版４２に形成しておけば、この孔の形状に対応した形状を有する樹脂部を形成することも可能である。

なお、本明細書においては、基板主面の法線に垂直な平面によって樹脂部を切り取った断面の形状を「樹脂部の断面形状」と称することとする。この定義に基づくと、円柱状樹脂部の断面形状は「円」である。ただし、本実施形態における樹脂部の断面形状は、厳密な意味で「真円」である必要はない。樹脂部の断面形状が三角形や四角形のように頂角の比較的少ない多角形であれば、後に説明するような問題が生じるが、頂角が６個以上の多角形であれば、実質的に充分な軸対称性があるため、「円」と同一視できる。このため、「円柱状の樹脂部」には、樹脂部の断面形状が６個以上の頂角を持つ多角形である場合を含むものとする。

また、本明細書で用いる「樹脂」の用語は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線などの輻射によって硬化する樹脂、無機高分子、およびガラスを含むものとし、これらに光安定剤などの添加剤が添加されていてもよい。

なお、本実施形態で用いている樹脂部の側面は全体が曲面から構成されているが、本発明の効果は、このような場合に限定されるわけでは無い。以下、図１９を参照しながら、この点を説明する。

図１９（ａ）は、樹脂部１３と、樹脂部１３に囲まれたＬＥＤ素子１２と配置関係を示す平面図である。図１９（ａ）において破線で示されている矩形部分は、回転による位置ズレがない状態のＬＥＤ素子１２であり、実線で示されている矩形部分は、回転による位置ズレが生じた状態のＬＥＤ素子１２である。回転による位置ズレの角度はα°以下であるとする。図１９（ａ）に示す樹脂部１３は、４隅にそれぞれ曲面１３ａを有している。各曲面１３ａが樹脂部１３の中心に対して形成する角度は、２×α°であるとする。この場合、図１９（ａ）からわかるように、回転による位置ズレ角度がα°より小さければ、ＬＥＤ素子１２の上面の対角線が樹脂部１３の側面と交差する位置は、樹脂部１３の側面のうち、平面部分ではなくて曲面１３ａに含まれる。位置ズレの無いときのＬＥＤ素子１２の上記対角線を「Ｇ１」で示す、位置ズレの角度がα°に等しいときの対角線を「Ｇ２」で示すことにする。この場合、ＬＥＤ素子１２の側面から出た光のうち、対角線Ｇ１またはＧ２に沿って放射される光に注目する。対角線Ｇ１に沿って放射される光がＬＥＤ素子１２の側面から出て樹脂部１３の側面に達するまでの距離は、対角線Ｇ２に沿って放射される光がＬＥＤ素子１２の側面から出て樹脂部１３の側面に達するまでの距離と大きくは異ならない。これは、樹脂部１３の側面が図１９（ａ）に示す位置に曲面を有しているからである。

これに対し、図１９（ｂ）に示される樹脂部１３の側面は、曲面を含んでいない。このため、対角線Ｇ１に沿って放射される光がＬＥＤ素子１２の側面から出て樹脂部１３の側面に達するまでの距離は、対角線Ｇ２に沿って放射される光がＬＥＤ素子１２の側面から出て樹脂部１３の側面に達するまでの距離と大きくは異なる。これらの距離が大きく異なることは、ＬＥＤ素子１２の回転による色ムラが生じやすくなることを意味する。

以上の説明からわかるように、樹脂部１３の側面の全体がＬＥＤ素子の側面部を取り囲む曲面から構成されいる必要は無い。すなわち、樹脂部の曲面は、少なくともＬＥＤ素子の角部に対向する位置に存在していればよい。より具体的には、樹脂部１３の曲面が樹脂部１３の中心に対して形成する角度（＝２α）は、ＬＥＤ素子１２を基板上に搭載するときに生じ得るＬＥＤ素子１２の中心に関する回転の角度よりも大きく設定されていればよい。

このような曲面が樹脂部の側面に存在すると、樹脂部の横方向（基板主面に平行な方向）の厚さが一様ではなくなる。もしも蛍光体の薄い層をＬＥＤ素子の表面に塗布したり、堆積した場合は、その蛍光体層の厚さはＬＥＤ素子の表面上において略一様になる。この点で、本発明で用いる樹脂部は、上記の蛍光体層とは異なる特殊な形状を有していると言える。

次に、基板１１に垂直な面で樹脂部１３を切り取った断面の形状を説明する。この断面の外形は、基板１１に垂直である必要は無い。図４に示す方法によれば、側面が少しテーパを持つように傾斜した形状の樹脂部を形成することも可能である。図２４（ａ）は、テーパを持つ樹脂部の断面形状の一例を示し、図２４（ｂ）は、その平面形状を示している。図２４に示される直径Ｌ２の直径Ｌ１に対する比率（Ｌ２／Ｌ１）は、１／２以上であることが好ましい。これは、版の孔に樹脂液を隙間無く注ぎ込むには、孔の内壁が基板主面に対して略垂直となるような形状であることが好ましいためである。また、Ｌ２が小さすぎると、ＬＥＤ素子の位置ズレにより色ムラの影響が大きくなるので、Ｌ２／Ｌ１は、１に近い大きさを持つことが好ましい。

上記の樹脂形成方法では、スキージ４３によって樹脂部の上面を平滑化している。このため、樹脂部の上面には大きな凹凸が形成されず、略平坦な上面が得られる。樹脂液が硬化する過程で樹脂上面の平坦性が低下し得るが、色ムラの原因とるような大きな凹凸は形成されない。また、樹脂部が円柱状であるため、樹脂部上面の面積も比較的小さく、樹脂部上面の平坦性が大きく低下しても、これに起因する色ムラはほとんど観察されない。なお、従来例のように、カップ型反射板に樹脂液を充填し、硬化させる方法では、本実施形態で採用する円柱状樹脂部を形成することはできない。

次に、図５（ａ）から（ｃ）を参照しながら、上記の樹脂部を形成する他の方法を説明する。

まず、図５（ａ）を参照する。この例では、樹脂部１３の形状を規定する型４５を用意し、この型４５に樹脂液を充填する。その後、熱源または粘性を高める添加剤によって樹脂液をやや硬化した状態にした後、型４５を基板１１にあて樹脂部を基板４１に転写する。次に、型４５を基板４１から取り除き、基板４１に転写された状態の樹脂部に対して更なる硬化を行う。

他の方法としては、図５（ｂ）に示すように、型４５上においてやや硬化した樹脂部１３を型から取り出し、その樹脂部１３を基板４１上のＬＥＤ素子４４が実装されている位置に押し当てた後、更なる硬化を行う。

また、図５（ｃ）に示すように、上記のような型４５を用いない方法を採用しても良い。図５（ｃ）に示す例では、まず、ＬＥＤ素子４４の実装された基板４１の表面を感光性樹脂層４６で覆う。感光性樹脂層４６は蛍光物質を含有したフォトレジストなどを基板４１上に塗布することによって形成され得る。次に、樹脂部の形状を規定する遮光パターン４７が形成されたフォトマスク４８を用いて、感光性樹脂層４６の選択された領域のみを露光・現像することにより、樹脂部を形成する。なお、フォトマスク４８の遮光パターン４７の形状を適切に選択すれば、感光性樹脂層４６はネガ型であってもポジ型であって良い。

前述したように、本実施形態では、フリップチップ実装によってＬＥＤ素子を基板上に固定している。このようなフリップチップ実装を行う場合、まず、コレットなどの器具でＬＥＤ素子をサッキングし、基板の適切な位置にＬＥＤ素子を配置する。その後、ＬＥＤ素子を基板に固着させるには種々の方法があるが、超音波フリップチップ実装が好適に用いられる。超音波フリップチップ実装法による場合、ＬＥＤ素子上の金属電極を基板上の金属電極に押し当てながらＬＥＤ素子に超音波振動を与え、それによって両金属電極を圧着接合する。超音波フリップチップ実装は、接続にハンダを必要とせず、また比較的低温のプロセスであるため、ＬＥＤ素子の高密度実装に好適である。しかし、超音波フリップチップ実装法による場合は、圧着接合が完了する前に超音波振動でＬＥＤ素子が回動してしまい、その結果、ＬＥＤ素子毎に方位がばらつくという問題がある。

このため、蛍光物質を含有する樹脂部の断面形状を四角形に設定すると、ＬＥＤ素子から出た光が樹脂部を透過するまでの距離が方位によって大きく異なることになる。その結果、ＬＥＤ素子と樹脂部との相対的な方位によって色ムラの表れ方が変化する。

以下、図６および図７を参照しながら、ＬＥＤ素子の配向特性が樹脂部の断面形状によって受ける影響を説明する。

図６（ａ）は、本実施形態のＬＥＤ照明光源の主要部断面を示しており、図６（ｂ）は、その平面図である。これに対し、図７（ａ）は、蛍光物質を含有する樹脂部が四角柱である比較例の主要部断面であり、図７（ｂ）は、その平面図である。

図６（ｂ）には、基板に垂直な２つな面（Ｌ１面およびＳ１面）が記載されており、図７ｂ）にも、同様に、基板に垂直な２つな面（Ｌ２面およびＳ３面）が記載されている。また、図６（ｃ）は、Ｌ１面における配向特性とＳ１面における配向特性を、それぞれ、参照符号「Ｌ１」および「Ｓ１」の曲線で示しており、図７（ｃ）は、Ｌ２面における配向特性とＳ２面における配向特性を、それぞれ、参照符号「Ｌ２」および「Ｓ２」の曲線で示している。ここで、配向特性とは、ＬＥＤ照明光源の真上（基板主面の法線方向）を方位０°として、前記法線に対して−９０°から９０°までの範囲（１８０°）の方向における照度を計算機でシミュレートしたものである。

図６（ｃ）からわかるように、樹脂部１３の断面が円である場合は、Ｌ１面でもＳ１面でも同様の配向特性が発揮される。これに対して、樹脂部１３の断面が矩形である場合は、図７（ｃ）からわかるように、Ｌ２面とＳ２面との間で配向特性に大きな差が発生する。

このように、樹脂部１３の断面が四角形である場合、方位によって配向特性が変化し、色ムラが発生する。このため、樹脂部１３に対するＬＥＤ素子１２の方位を適切に制御しない限り、色ムラを減少させることはできない。しかし、前述のように、超音波フリップチップ実装によれば、ＬＥＤ素子１２の方位を制御できない。

これに対して、本実施形態のように樹脂部１３の断面が円であれば、配向特性の方位依存性が大きく緩和され、方位による色ムラの問題が解決する。なお、このような方位による色ムラを低減するという効果は、樹脂部１３の断面が円の場合だけでなく、楕円などの形状であっても、或る程度、得ることが可能である。ただし、蛍光物質を含有する樹脂部の中心軸とＬＥＤ素子の中心軸とが略一致していることが好ましい。

（実施形態２）
図８を参照しながら、本発明によるＬＥＤ照明光源の第２の実施形態を説明する。図８（ａ）は、本実施形態のＬＥＤ照明光源の断面図であり、図８（ｂ）は、その上面図である。

本実施形態のＬＥＤ照明光源は、基板１１と、基板１１に実装されたＬＥＤ素子１２と、蛍光物質を含有する樹脂部１３と、基板１１に貼り付けられた反射板５１とを備えている。反射板５１以外の構成要素は、実施形態１における構成要素と同一であるため、こごては説明を繰り返さないこととする。

反射板５１は、テーパ状に傾斜した面から構成される反射面を有しており、この反射面は、ＬＥＤ素子１２の中心に対して軸対称である。この反射面は、好適には、金属から形成された反射板５１の開口部側面である。この開口部の直径（基板に最も近い一部の直径）は、円柱状樹脂部１３の直径よりも長い。したがって、反射板５１の形状はパラボラ形状であってもよい。

反射板５１の反射面は、図８（ａ）に示すように、ＬＥＤ素子１２の側面から放射される光５２を受け、基板主面に略垂直な方向へ照射する。このため、基板主面に略垂直な方向における光出力は、反射板５１を設けない場合に比べ増加する。

本実施形態のＬＥＤ照明光源によれば、反射面と樹脂部１３の側面（外周面）との間に隙間（約０．１ｍｍ以上）が存在し、反射面で反射された光が樹脂部１３に戻りにくい。このため、図２を参照しながら説明したような光路差に依存した色ムラが発生しくくなる。

（実施形態３）
次に、図９を参照しながら、本発明によるＬＥＤ照明光源の第３の実施形態を説明する。図９（ａ）は、本実施形態のＬＥＤ照明光源の断面図であり、図９（ｂ）は、その上面図である。

本実施形態では、円筒状樹脂部１３を覆う第２の樹脂部６１が基板１１上に設けられており、この第２の樹脂部６１の形状がレンズの機能を発揮するように形成されている。ＬＥＤ素子１２の上面部や側面部から放射された光６２が、第２の樹脂部６１によって略平行な光となるため、基板主面に略垂直な方向における光出力が増加する。

本実施形態における第２の樹脂部６１は、例えば、エポキシ樹脂などから形成され、蛍光物質を含有していない。本実施形態では、第２の樹脂部６１が第１の樹脂部１３の全体を覆っており、反射板５１の光反射面と第１の樹脂部１３との間の隙間を埋めるように充填されている。第２の樹脂部６１は、第１の樹脂部１３を保護し、信頼性を向上させる機能をも発揮する。このような役割を担う第２の樹脂部６１は、光反射面と密着しているが、蛍光物質を含有してないため、図２を参照しながら説明した色ムラの問題はほとんど発生しない。

なお、第２の樹脂部６１の形状は、レンズ型に限定されない。所望の光学的作用を発揮するように、種々の形状が付与され得る。

また、図８および図９には、それぞれ、単一のＬＥＤ素子が示されているが、単一の基板上に複数のＬＥＤ素子が配列されていることが好ましい。単一の基板上に複数のＬＥＤ素子が配列されている場合、反射板５１は、各々が個々のＬＥＤ素子を取り囲む複数の開口部を有する。反射板５１にも受けられた各開口部の側面は傾斜し、反射面として機能する。

反射板５１の厚さは、蛍光物質を含む樹脂部１３の高さの２０倍以下に設計されることが好ましい。薄型化の観点から、反射板５１の厚さは５ｍｍ以下に設定されることが望ましい。

本実施形態では、反射面が個々のＬＥＤ素子を取り囲む形状および大きさを有しているため、反射板５１を薄く形成でき、ＬＥＤ照明光源の全体を小型化しやすい。

なお、単一の基板上に複数のＬＥＤ素子が配列されている場合、個々のＬＥＤ素子を取り囲む複数の反射面を備えた反射板を基板上に配置した後、図２５に示すように、レンズアレイとして機能する第２の樹脂部を形成することが好ましい。この第２の樹脂部は、個々のＬＥＤ素子に対応して分離されている必要は無く、図２５に示すように連続していてもよい。アレイ状に配列されたレンズを相互に連結する接合部分が存在する場合、その接合部分は導光部として機能し得る。このため、個々のＬＥＤ素子および第１の樹脂部から発せられた光を第２の樹脂部を介して互いに混色させ、それによって色ムラを更に低減することが可能にある。

基板１１および反射板５１は、もともと別々の部材であるため、図２６に示すように、基板１１と反射板５１との間に空間（隙間）１０１を意図的に設けることもできる。このような空間１０１を設けると、第２の樹脂部を形成するとき、第２の樹脂の一部が図２６の矢印１０２で示す経路を流れ、空間１０１内に流れ込むようにすることができる。このような構成を採用することにより、反射板５１上に第２の樹脂を設けるときに生じる気泡が第２の樹脂とともに空間１０１内に流れ込むことになる。その結果、第２の樹脂部のうちＬＥＤ素子を覆う部分から気泡の多くを取り除くことか可能になる。

上記の実施形態の場合、個々のＬＥＤ素子から効率的に光を取り出すことができるが、もしも複数のＬＥＤ素子を１つの反射面で取り囲む構成を採用した場合は、あるＬＥＤ素子から放射された光が、となりのＬＥＤ素子に吸収されるため、放射光を効率的に取り出すことができない問題が生じる。また、このような構成を採用した場合は、ＬＥＤ素子と反射面との距離が長くなるため、反射面を高く形成する必要が生じる。このことは、ＬＥＤ照明光源を小型化する上での支障となる。

（実施形態４）
次に、図１０を参照しながら、本発明によるＬＥＤ照明光源の第４の実施形態を説明する。図１０は、本実施形態のＬＥＤ照明光源の上面図である。

本実施形態では、複数のＬＥＤ素子１２が１つの基板１１上に実装されている。本実施形態では、前述した超音波フリップチップ実装を行っているため、実装時にＬＥＤ素子１２が回転し、ＬＥＤ素子１２が種々の方位を向いている。なお、図１０では、各ＬＥＤ素子１２の回転による方位のズレ角度は、実際によりも大きく記載されている。

本実施形態では、図１０に示すように各ＬＥＤ素子１２の方位が異なっていても、樹脂部１３が円柱状であるため、色ムラの影響を低減できる。

（実施形態５）
次に、図１１を参照しながら、本発明によるＬＥＤ照明光源の第５の実施形態を説明する。図１１は、本実施形態のＬＥＤ照明光源の断面図である。

本実施形態では、蛍光物質を含む樹脂部１３の上面とＬＥＤ素子１２の上面との距離をｈ、樹脂部１３の側面とＬＥＤ素子１２の側面との距離をｘとするとき、１／５≦ｈ／ｘ≦１／２の関係を満足している。

図１２は、フリップチップ実装された青色ＬＥＤ素子の配光特性を示している。図８の曲線８１はＬＥＤ素子の配光特性を示し、曲線８２は一般の光源に見られるコサイン則に従った配光特性を示している。図１２から、フリップチップ実装されたＬＥＤ素子の場合、基板主面に垂直な方位の強度が一般の光源に比べて２０％低いことがわかる。この原因は、ＬＥＤ素子の上面部から放射される光の量が、ＬＥＤ素子の側面部から放射される光の量よりも２０％程度低いためであると考えられる。したがって、蛍光物質を含有する樹脂部においてＬＥＤ素子の側面部から出た光が通る部分の厚さと、ＬＥＤ素子の上面部から出た光が通る部分の厚さとを等しくしたのでは、配向特性を改善することができない。

本実施形態では、ＬＥＤ素子１２の上面部および側面部から出る光の量の違いを補償するため、ＬＥＤ素子１２の上面部に存在する樹脂部１３を相対的に薄く形成している（図１１では、見易さのため、第１の樹脂部１３の厚さを過度に大きく描いている）。

本願発明者の検討によれば、樹脂部１３における蛍光物質の混合条件をＬＥＤ素子の上面部と側面部とで同一であるとした場合、１／５≦ｈ／ｘ≦１／２の関係を満足する場合に配向特性が改善されることがわかった。このような関係を満足するように樹脂部１３の形状を規定すると、図１２の曲線８２に近い配向特性が得られる。

なお、本実施形態における樹脂部１３は円柱状であるのに対して、ＬＥＤ素子１２は直方体条であるので、ＬＥＤ素子１２の側面を覆う樹脂部１３の厚さ（横方向サイズ）は、方位に依存して変化している。このため、「樹脂部１３の側面とＬＥＤ素子１２の側面との距離ｘ」とは、「ＬＥＤ素子１２の側面の中心部分と、この中心部分から側面に垂直な方向に伸びた直線が樹脂部１３の側面と交差する部分との間の距離」を意味するものとする。

（実施形態６）
次に、図１３を参照しながら、本発明によるＬＥＤ照明光源の第６の実施形態を説明する。図１３は、本実施形態のＬＥＤ照明光源の断面図である。

本実施形態では、円柱状の樹脂部１３に含まれる蛍光物質の分散状態が均一ではなく、ＬＥＤ素子１２の上面部と側面部との間で蛍光物質の分布状態が異なっている場合において、蛍光物質の分布状態の違いから生じる配向特性の劣化を抑制することができる。

蛍光物質を含有する樹脂部１３は、好適にはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂から形成される。これらの樹脂の粘度は、熱硬化に際して一時的に極度に低下する。このため、蛍光物質の平均粒形が３μｍから１５μｍの大きさである場合、蛍光物質の比重が樹脂の比重よりも大きいと、熱硬化時に蛍光物質が沈降するという現象が発生する。図１３は、そのような現象が発生した状態を模式的に記載している。図１３に示す極端な例では、沈降した蛍光物質の層１０１が樹脂層１０２の底部に形成されているが、通常は、蛍光物質と樹脂とが図１３に示すように完全に分離されることはない。また、チクソ剤の添加により、熱硬化時における蛍光物質の沈降を、ある程度は抑制することが可能である。

シリコーン樹脂は、エポキシ樹脂よりも、熱硬化時の粘度低下が小さく、柔らかいため応力緩和に優れている。このため、樹脂部１３の材料としては、シリコーン樹脂がエポキシ樹脂よりも優れている。そこで、シリコーン樹脂を使用した場合において、樹脂部１３の上面部から放射される光１０３と、第１の樹脂部１３の側面部から放射される光１０４の光色を一致させるために必要な条件を求めた。

本実施形態でも、蛍光物質を含む樹脂部１３の上面とＬＥＤ素子１２の上面との距離をｈ、樹脂部１３の側面とＬＥＤ素子１２の側面との距離をｘとする。

ＬＥＤ素子１２の大きさは、０．３ｍｍ角で厚さが０．０９ｍｍ、ｈを０．０３ｍｍと０．１ｍｍの２種類、ｘは、ｈが０．０２のとき、０．１ｍｍ〜０．３５ｍｍの６種類、ｈが０．１のとき、０．１ｍｍ〜０．５５ｍｍの５種類である。蛍光物質は５７５ｎｍにピーク波長を有する広帯域の分光分布を有するものを用いた。蛍光物質とシリコーン樹脂との混合重量比は７０：３０とした。混合、及び、脱泡は、機械を用いて十分に行った。

ＬＥＤ素子１２に入力する電流は４０ｍＡとし、樹脂部１３の上面部および側面部から放射される光の分光放射照度を計測した。この計測結果から、照明光の色度を求め、上面部から放射される光と側面部から放射される光との間における色度差Ｃｕ’ｖ’を求めた。

図１４のグラフは、色度差Ｃｕ’ｖ’のｘ依存性を示している。符号「▲」は、ｈが０．０２ｍｍのときのデータを示し、符号「●」はｈが０．１ｍｍのときのデータを示している。

図１４のグラフから、ｈが０．０２ｍｍのとき、色度差が小さくなる変曲点はｘ＝０．１５ｍｍの位置に存在することがわかる。また、ｈが０．１ｍｍのときに色度差が小さくなる変曲点はｘ＝０．２ｍｍの位置に存在する。したがって、ＬＥＤ素子１２の上面と樹脂部１３の上面との距離ｈが０．０２ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の場合、ＬＥＤ素子側面と第１の樹脂部の円柱形状の側面との距離ｘを０．１５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定すれば、色ムラを低減できることがわかる。

上記データは、ｈが０．０３ｍｍおよび０．１ｍｍの場合に得られたものである。樹脂部に含まれる蛍光物質の重量比率または濃度を低減すると、相対的に樹脂部を厚く形成できる。蛍光物質の重量比率が大きい場合は、樹脂部が薄い場合でもＬＥＤ素子から出た光を充分に吸収し、長波長の光に変換できる。蛍光物質として非ＹＡＧ系の蛍光物質（ＹＡＧ系以外の蛍光物質）をシリコーン樹脂に加えて形成した比較的厚い樹脂部（ｈが０．１ｍｍを超える場合）の特性を評価した。

以下、図面を参照しながら、上記の評価結果を詳細に説明する。

まず、蛍光物質とシリコンーン樹脂との混合重量比率は略７０：３０に設定した。用いたＬＥＤ素子は略直方体の形状を有し、高さは０．１ｍｍ、平面サイズは０．３２ｍｍ×０．３０ｍｍの正方形であった。ピーク波長４５８ｎｍおよびピーク波長４６４ｎｍの２種類のＬＥＤ素子を用いた。

図２０は、単一のＬＥＤ素子を覆うようにして形成された円柱状樹脂部の寸法パラメータを記載している。ここでは、樹脂部の直径をφ、高さをＨと標記することにする。

図２１（ａ）および（ｂ）に示すようにして、分光配光特性を評価した。より具体的には、図２１（ａ）に示すように基板の主面に垂直な２つの平面に沿って２種類の発光スペクトルの角度依存性を求めた。測定には、大塚電子製の商品名ＭＣＰＤ１０００の分光配光測定装置を用いて。また、測定時には発光のためＬＥＤ素子には４０ｍＡの電流を流した。

図２２（ａ）は、ピーク波長が４６４ｎｍの光に関するデータを示している。樹脂部の直径φを０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、および１．０ｍｍの場合における配向依存性を示している。Ｈは０．３４ｍｍ程度に設定した。図２２（ｂ）は、ピーク波長が４５８ｎｍの光に関する同様のデータを示している。図２２（ａ）および（ｂ）のグラフの縦軸は相関色温度であり、横軸は角度である。この角度は、図２１（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子の中心と受光器の受光部中心とを結ぶ直線が、基板に垂直な方位との間で形成する角度である。

図２２（ａ）および（ｂ）からわかるように、樹脂部の直径φが０．７ｍｍ以上になれば、相関色温度の角度依存性が小さくなり、色ムラが小さくなることを示している。

図２２（ａ）および（ｂ）の各々グラフに示すデータは、ＬＥＤ素子から出た光を１４の異なる方位から測定して得たものである。次に、上記のデータに基づいて、基板に垂直な方位（角度がゼロ）のデータ（中心データ）と、基板に垂直な方位から傾斜した方位（角度がゼロでない）データ（周囲データ）との差を求めた。図２３は、この差を縦軸に、樹脂部の直径φを横軸に示したグラフである。このグラフにおいて、●は波長４６４ｎｍの光に関するデータであり、▲は波長４５８ｎｍの光に関するデータである。

図２３からわかるように、樹脂部の直径が０．６ｍｍ以下の場合だけではなく、１．０ｍｍの場合でも、相関色温度の差（中心データと周囲データとの差）が増加する傾向がある。このことから、樹脂部の直径φは、大きすぎても照明光源としての性能が低下することがわかる。

本発明者による各種の実験から、円柱状の樹脂部の高さＨが０．２５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下の場合、樹脂部の直径φは、０．６５ｍｍ以上０．９５ｍｍ以下の範囲にあれば色ムラを抑制できることがわかった。

ＬＥＤ素子の大きさが本実験に用いたサイズから変化すると、上記値も変化する。このため、より本質的なパラメータとして、図１１に示す「ｈ」および「ｘ」を用いて好ましい範囲を規定すると、ｈ／ｘは０．４７以上１．８２以下の範囲内にあることが好ましいことがわかった。より好ましいｈ／ｘの大きさは０．６０以上１．６８以下であり、さらに好ましいｈ／ｘの大きさ、０．７６以上１．４６以下である。また、最も好ましいｈ／ｘの大きさは、０．９以上１．２６以下である。

図１９に示すように、ＬＥＤ素子が回転しても、樹脂部でＬＥＤ素子の側面を充分に覆う必要があるため、ｘの大きさは、少なくとも０．０２ｍｍ以上の大きさを持つことが好ましい。ｘの大きさが決まると、上述したｈ／ｘの好ましい範囲内に入るようにｈの大きさを決定すればよい。

上面が正方形であるＬＥＤ素子を直径φの円柱状樹脂部で完全に覆う場合、直径φの大きさは、上記正方形の対角線よりも長く設定する必要がある。直径φが対角線に等しいとき、ｘの大きさは（φ−φ／√２）／２に等しくなるため、ｘ＞（φ−φ／√２）／２の関係が成り立つことが好ましい。

（実施形態７）
次に、図１５を参照しながら、本発明によるＬＥＤ照明光源の第７の実施形態を説明する。図１５は、本実施形態におけるカード型ＬＥＤ照明光源と、このＬＥＤ照明光源が着脱可能に挿入されるコネクタ１２３と、コネクタ１２３を介してＬＥＤ照明光源と電気的に接続される点灯装置１３２とを示す斜視図である。

図示されているカード型ＬＥＤ照明光源１２１は、一対の案内部１２２が形成されたコネクタ１２３内に挿入される。案内部１２２は、ＬＥＤ照明光源１２１をコネクタ１２３に抜き差しする際にＬＥＤ照明光源１２１の基板エッジを所定方向にスライドさせる案内機能を有する。コネクタ１２３には、カード型ＬＥＤ照明光源１２１の給電電極（不図示）と電気的に接続する給電電極（不図示）が設けられており、ライン１３１を介して点灯装置１３２に接続されている。

ＬＥＤ照明光源１２１は、好ましくは矩形状の基板に実装された複数個のＬＥＤ素子を備えており、各ＬＥＤ素子は前述の円柱形状樹脂部によって覆われている。ＬＥＤ照明光源１２１の基板は各ＬＥＤ素子と給電電極とを接続する多層配線を有していてもよい。また、ＬＥＤ素子に対応した開口部を有する金属性の反射板が基板表面に貼り付けられていも良い。

このように本実施形態のＬＥＤ照明光源１２１は、メモリカードなどに類似したカード型形状を有しているため、コネクタを有する種々の機器に対して抜き差し（着脱）が自由である。このため、照明装置に使用していたＬＥＤ照明光源１２１の寿命が尽きたとき、そのＬＥＤ照明光源１２１を同形の新しいＬＥＤ照明光源と交換することにより、照明装置を継続的に使用することができる。また、異なった特性を有する複数種類のＬＥＤ照明光源１２１から適宜必要なものを選択し、照明装置に装着すれば、同一の照明装置を用いながら、多様な照明光を提供することも可能となる。

図１６および図１７を参照しながら、本実施形態のカード型ＬＥＤ照明光源１２１の構成を更に詳細に説明する。図１６は、カード型ＬＥＤ照明光源１２１の分解斜視図であり、図１７は、カード型ＬＥＤ照明光源１２１におけるＬＥＤ素子が設けられている領域の断面図である。

まず、図１６を参照する。本実施形態のＬＥＤ照明光源１２１は、基板１１上にマトリクス状に配列された多数の円筒状樹脂部２１３を有している。図１６では、ＬＥＤ素子を記載していないが、ＬＥＤ素子は円筒状樹脂部２１３にモールドされている。前述したように、円筒状樹脂部２１３には蛍光物質が分散しており、ＬＥＤ素子から出た光を長波長の光に変換する。

基板１１の表面（実装面）側には、各円筒状樹脂部２１３を取り囲む複数の開口部を有する光反射板１５２が貼り付けられる。光反射板１５２の開口部の内周面は、テーパ状に傾斜しており、円筒状樹脂部２１３から出た光を反射する光反射面として機能する。

次に、図１７を参照する。本実施形態における各ＬＥＤ素子１５３は、基板１１を構成する金属板１５０に貼り付けられた多層配線基板１５１の配線パターン１５９とフリップチップ実装によって接続されている。ＬＥＤ素子１５３は、蛍光物質を含有する円筒状樹脂部２１３で覆われており、更に、この樹脂部（第１の樹脂部）２１３はレンズ機能を有する第２の樹脂部１６２に覆われている。

本実施形態の多層配線基板１５１には、２層の配線パターン１５９が形成されており、異なる層における配線パターン１５９がビア１６３によって接続されている。最上層における配線パターン１５９は、Ａｕバンプ１６１を介してＬＥＤ素子１５３の電極と接続されている。配線パターン１５９は、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、または、これらの金属を主成分とする合金から形成した配線パターンによって構成される。

このような構成を有する多層配線基板１５１の上面の大半は光反射板１５２で覆われているが、一部は露出している。多層配線基板１５１上の露出領域には、複数の給電電極（不図示）が形成されている。この給電電極は、カード型ＬＥＤ照明光源が差し込まれるコネクタを介して照明装置の点灯回路に電気的に接続される。

なお、図１７に示す例では、光反射板１５２と多層配線基板１５１との間に、アンダーフィル（応力緩和層）１６０が設けられている。このアンダーフィル１６０により、金属製の光反射板１５２と多層配線基板１５１との間にある熱膨張差に起因する応力が緩和されるとともに、光反射板１５２と多層配線基板５１上の上層配線との間の電気的絶縁も確保される。

（実施形態８）
次に、図１８を参照しながら、本発明によるＬＥＤ照明光源の第８の実施形態を説明する。図１８（ａ）は、本実施形態のＬＥＤ照明光源の断面図であり、図１８（ｂ）は、その上面図である。

本実施形態では、１つの基板１１にＬＥＤ素子１４１およびＬＥＤ素子１４２が実装され、これらのＬＥＤ素子１４１および１４２が、蛍光物質を含有する１つの円柱状樹脂部１３で覆われている。

ＬＥＤ素子１４１およびＬＥＤ素子１４２から放射された光の一部は、円柱状の樹脂部１３で波長の長い光に変換される。複数のＬＥＤ素子を１つの円柱状樹脂部で覆っても、色ムラを低減することができる。

なお、ＬＥＤ素子１４１およびＬＥＤ素子１４２から放射される光の波長は、相互に一致している必要はない。

本発明は、放電を利用した既存の照明光源に置き換わる各種の照明光源に適用される。

従来のＬＥＤ照明光源を示す断面図である。 図１のＬＥＤ照明光源の部分を拡大して示す断面図である。 （ａ）は、本発明によるＬＥＤ照明光源の第１の実施形態を示す断面図であり、（ｂ）は、その平面図である。 図３に示す樹脂部を形成する方法の一例を示す斜視図である。 （ａ）から（ｃ）は、それぞれ、図３に示す樹脂部を形成する他の方法を示す図である。 （ａ）は、ＬＥＤ照明光源（本実施形態）の主要部断面を示しており、（ｂ）は、その平面図であり、（ｃ）は、配向特性を示すグラフである。 （ａ）は、ＬＥＤ照明光源（比較例）の主要部断面を示しており、（ｂ）は、その平面図であり、（ｃ）は、配向特性を示すグラフである。 （ａ）は、本発明によるＬＥＤ照明光源の第２の実施形態を示す断面図であり、（ｂ）は、その平面図である。 （ａ）は、本発明によるＬＥＤ照明光源の第３の実施形態を示す断面図であり、（ｂ）は、その平面図である。 本発明によるＬＥＤ照明光源の第４の実施形態を示す上面図である。 本発明によるＬＥＤ照明光源の第５の実施形態を示す断面図である。 フリップチップ実装された青色ＬＥＤ素子の配光特性を示すグラフである。 本発明によるＬＥＤ照明光源の第６の実施形態を示す断面図である。 第６の実施形態における色度差のｘ依存性を示すグラフである。 本発明によるＬＥＤ照明光源の第７の実施形態を示す斜視図である。 カード型ＬＥＤ照明光源の分解斜視図である。 図１６のカード型ＬＥＤ照明光源におけるＬＥＤ素子が設けられている領域の断面図である。 （ａ）は、本発明によるＬＥＤ照明光源の第８の実施形態を示す断面図であり、（ｂ）は、その平面図である。 （ａ）は、本発明によるＬＥＤ照明光源における樹脂部の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、比較例を示す図である。 本発明によるＬＥＤ照明光源におけるの各種寸法パラメータを示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、相関色温度の配向依存性を測定する方法を示す図である。 （ａ）は、本発明のＬＥＤ照明光源について、ピーク波長が４６４ｎｍの光に関する色温度の配向依存性を示すグラフであり、（ｂ）は、ピーク波長が４５８ｎｍの光に関する同様のデータを示すグラフである。 本発明のＬＥＤ照明光源に関する中心部と周辺部との間に生じる相関色温度差を示すグラフである。 （ａ）は、テーパを持つ第１の樹脂部の断面図であり、（ｂ）は、その平面図である。 レンズアレイとして機能する第２の樹脂部を示す断面図である。 第２の樹脂部を形成するときに生じる樹脂の流れを模式的に示す断面図である。

符号の説明

１１ 基板
１２ ＬＥＤ素子
１３ 蛍光物質を含有する樹脂部
２１ ＬＥＤ素子
２２ａ リード
２２ｂ リード
２３ カップ型反射板
２４ 第１の樹脂部（蛍光物質を含有する樹脂部）
２５ 第２の樹脂部
２６ 蛍光物質
４１ 基板
４２ 版
４３ スキージ
４４ ＬＥＤ素子
４５ 型
４６ 感光性樹脂層
４７ 遮光パターン
４８ フォトマスク
５１ 反射板
５２ 放射光
６１ 第２の樹脂部
６２ 放射光
１０１ 蛍光物質層
１０２ 樹脂層
１０３ 放射光
１０４ 放射光
１２１ ＬＥＤ照明光源
１２２ 案内部
１２３ コネクタ
１３１ ライン
１３２ 点灯装置
１４１ ＬＥＤ素子
１４２ ＬＥＤ素子

Claims (28)

1. 基板と、
   前記基板にフリップチップ実装されたＬＥＤ素子と、
   前記ＬＥＤ素子を覆い、かつ、前記ＬＥＤ素子から放射された光を前記光の波長よりも長い波長を有する光に変換する少なくとも１種類の蛍光物質を含有する樹脂部と、
   を備えたＬＥＤ照明光源であって、
   前記樹脂部は、前記樹脂部から出射された光を反射し得る面から離間した側面を有しており、前記側面は前記ＬＥＤ素子の側面部を取り囲む面から構成されており、前記面の少なくとも一部は曲面を含んでいるＬＥＤ照明光源。
2. 前記ＬＥＤ素子は、少なくとも３つの平面状の側面を有しており、隣接する２つの側面は角部で連結している、請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
3. 前記樹脂部の前記曲面は、少なくとも前記ＬＥＤ素子の前記角部に対向する位置に存在している、請求項２に記載のＬＥＤ照明光源。
4. 前記樹脂部の前記曲面が前記樹脂部の中心に対して形成する角度は、前記ＬＥＤ素子を前記基板上に搭載するときに生じえる前記ＬＥＤ素子の中心に関する回転の角度よりも大きく設定されている、請求項３に記載のＬＥＤ照明光源。
5. 前記樹脂部は軸対称形状を有している請求項１から４のいずれかに記載のＬＥＤ照明光源。
6. 前記樹脂部の形状は、前記ＬＥＤ素子の対角線長よりも長い直径を持つ円柱状である請求項５に記載のＬＥＤ照明光源。
7. 前記蛍光物質を含む樹脂部の上面と前記ＬＥＤ素子の上面との距離をｈ、前記蛍光物質を含む樹脂部の側面と前記ＬＥＤ素子の側面との距離をｘとしたとき、０．０２ｍｍ≦ｈ≦０．１ｍｍおよび０．１５ｍｍ≦ｘ≦０．５ｍｍを満足する請求項６に記載のＬＥＤ照明光源。
8. 前記蛍光物質が非ＹＡＧ系であり、
   前記蛍光物質を含む樹脂部の上面と前記ＬＥＤ素子の上面との距離をｈ、前記蛍光物質を含む樹脂部の側面と前記ＬＥＤ素子の側面との距離をｘとしたとき、ｈが０．１ｍｍを越える場合は、
   ０．４７≦ｈ／ｘ≦１．８２の関係を満足する請求項６に記載のＬＥＤ照明光源。
9. 前記蛍光物質を含む樹脂部はシリコーン樹脂から形成され、
   前記蛍光物質は、平均粒径が３μｍ以上１５μｍであり、かつ、シリコーンの比重よりも大きな比重を有しており、
   前記蛍光物質を含む樹脂部の上面と前記ＬＥＤ素子の上面との距離をｈ、前記蛍光物質を含む樹脂部の側面と前記ＬＥＤ素子の側面との距離をｘとしたとき、
   １／５≦ｈ／ｘ≦１／２の関係を満足する請求項６に記載のＬＥＤ照明光源。
10. 前記蛍光物質を含む樹脂部は、平均粒径が１μｍよりも小さいチクソ剤の粒子を含有している請求項９に記載のＬＥＤ照明光源。
11. 前記基板に実装されている前記ＬＥＤ素子の数は複数であり、前記複数のＬＥＤ素子の各々が前記樹脂部によって個別に覆われている請求項１から１０のいずれかに記載のＬＥＤ照明光源。
12. 前記複数のＬＥＤ素子の各々の前記樹脂部から放射された光を前記基板から離れる方向に反射するように傾斜した反射面を有する光反射部材を更に備えており、
    前記反射面は、個々のＬＥＤ素子を取り囲むように傾斜している、請求項１１に記載のＬＥＤ照明光源。
13. 前記光反射部材は、各々が個々のＬＥＤ素子を取り囲む複数の開口部を有する板状形状を有しており、かつ、前記基板上に配置され、
    前記光反射部材の厚さは、前記樹脂部の高さの２０倍以下である請求項１２に記載のＬＥＤ照明光源。
14. 前記光反射部材の厚さは５ｍｍ以下である請求項１３に記載のＬＥＤ照明光源。
15. 前記基板に実装されている前記ＬＥＤ素子の数は複数であり、前記複数のＬＥＤ素子が単一の樹脂部によって覆われている請求項１から１０のいずれかに記載のＬＥＤ照明光源。
16. 前記樹脂部から放射された光を前記基板から離れる方向に反射するように傾斜した反射面を有する光反射部材を更に備えている請求項１から１０のいずれかに記載のＬＥＤ照明光源。
17. 前記光反射部材は、前記基板上に配置されるプレートから形成されており、
    前記反射面は前記プレートに形成された開口部の内壁面から構成され、前記蛍光物質を含む樹脂部の側面を取り囲んでいる請求項１６に記載のＬＥＤ照明光源。
18. 前記樹脂部を覆う第２の樹脂部を更に備えている請求項１から１７のいずれかに記載のＬＥＤ照明光源。
19. 前記蛍光物質を含有する樹脂部の側面と前記光反射部材との間を充填する第２の樹脂部を更に備えている請求項１６に記載のＬＥＤ照明光源。
20. 前記第２の樹脂部はレンズ機能を有している請求項１８または１９に記載のＬＥＤ照明光源。
21. 前記蛍光物質を含有する樹脂部の中心軸と前記ＬＥＤ素子の中心軸とが略一致している請求項１から２０のいずれかに記載のＬＥＤ照明光源。
22. 少なくとも１つのＬＥＤ素子がフリップチップ実装された基板を用意する工程（ａ）と、
    前記ＬＥＤ素子を覆い、かつ、前記ＬＥＤ素子から放射された光を前記光の波長よりも長い波長を有する光に変換する蛍光物質を含有する樹脂部を前記基板上に形成する工程（ｂ）と、
    を含むＬＥＤ照明光源の製造方法であって、
    工程（ｂ）は、
    樹脂を成形して、側面が露出した前記樹脂部を作製する工程を含む、ＬＥＤ照明光源の製造方法。
23. 前記工程（ａ）において複数のＬＥＤ素子がフリップチップ実装された基板を用意した場合は、工程（ｂ）において、個々のＬＥＤ素子を別々の前記樹脂部で覆う、請求項２２に記載のＬＥＤ照明光源の製造方法。
24. 前記工程（ｂ）において、前記樹脂部を円柱状に形成する、請求項２３に記載のＬＥＤ照明光源の製造方法。
25. 前記蛍光物質を含有する樹脂部を形成した後、前記樹脂部から放射された光を反射する反射面を有する光反射部材を前記基板上に配置する工程（ｃ）を更に含む、請求項２３または２４に記載のＬＥＤ照明光源の製造方法。
26. 前記工程（ａ）において複数のＬＥＤ素子がフリップチップ実装された基板を用意した場合は、前記光反射部材は、個々のＬＥＤ素子を取り囲む複数の反射面を有している、請求項２５に記載のＬＥＤ照明光源の製造方法。
27. 前記工程（ｃ）の後、前記蛍光物質を含有する樹脂を覆うように第２の樹脂部を形成する工程（ｄ）を更に含む、請求項２６に記載のＬＥＤ照明光源の製造方法。
28. 前記工程（ｄ）において、前記第２の樹脂部をレンズ形状に形成する請求項２７に記載のＬＥＤ照明光源の製造方法。

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