JP5123466B2

JP5123466B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP5123466B2
Application number: JP2005042543A
Authority: JP
Inventors: 倫英三木; 研二滝根; 良平山下
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2005-02-18
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2025-02-18
Also published as: JP2006229055A

Description

本件発明は、発光ダイオードと蛍光体との組合せによって種々の色を発光可能な発光装置に関し、特に配光特性を制御するためのレンズを備えた発光装置に関する。

近年、窒化物半導体を用いた青色発光ダイオードが開発されたことから、該発光ダイオードから出力される光の一部を吸収して異なる波長の光を出力する蛍光体と組み合わせることにより、種々の色調の発光色を有する発光装置を作製することが可能となった。特に、発光ダイオードが青色発光ダイオードであり、蛍光体が青色発光ダイオードの発光の一部を吸収して青色の補色に変換すれば、白色を発光する発光ダイオードが得られる。

これらの発光装置は、砲弾型や表面実装型などの種々の形式がある。砲弾型の場合、一般に、正及び負のリード電極の一方の先端にカップが形成され、そのカップ内に発光ダイオードが実装されると共に、蛍光体を分散させた樹脂が充填される。そして、その周囲全体を覆うように先端がレンズ状になった砲弾型のモールド樹脂が形成される（特許文献１など）

また、表面実装型の場合、正及び負電極を形成した基板上に凹状の収納部が設けられ、その収納部に発光ダイオードが実装されると共に、蛍光体を分散させた樹脂が充填される（特許文献２）。

特に、青色発光ダイオードと蛍光体の組合せによって白色を発光する場合、青色発光ダイオードの発光強度と蛍光体の発光強度のバランスによって白色の色調が決まる。ところが、発光装置内の樹脂に分散させる蛍光体を一定量にすることが難しく、蛍光体量の個体間バラツキによる色調のバラツキが問題となる。そこで、特許文献３では、蛍光体を含む樹脂層を研磨することによって、蛍光体量を調整し、色調のバラツキを補正することが開示されている。また、特許文献４には、樹脂層のうち蛍光体を含まない部分の厚みを調整することによって、色調のバラツキを補正することが開示されている。

特開平７−９９３４５号公報特開２００２−３１９７１１号公報特開２００１−１７７１５８号公報特開２００４−１８６４８８号公報

近年、特に表面実装型の１種であるサイドビュー型発光装置において、より薄型の発光装置が求められている。サイドビュー型とは、実装面に隣接した側面から発光するタイプの発光装置である。また、表面実装型の発光装置においても、発光面を構成する樹脂層をレンズ状に加工して配光特性を良好にすることが求められている。しかしながら、従来の表面実装型発光装置において発光面にレンズを形成した場合、発光装置が大型化し、また製造工程が複雑になる問題があった。また、特許文献３又は４に記載されたように発光面を構成する樹脂層を研磨して色調のバラツキを補正しようとすると、発光面に形成されたレンズが変形し、配光特性が変化してしまう問題があった。

そこで本件発明は、発光面を構成する樹脂層にレンズを形成した発光装置であって、薄型で、配光特性が良好であり、かつ、色調のバラツキ補正が容易な発光装置を提供することを目的とする。

本発明に係る発光装置は、基板と、前記基板上に形成された正及び負電極と、前記正及び負電極に接続された発光ダイオードと、前記発光ダイオードを覆う透明樹脂層と、前記透明樹脂層内に分散された蛍光体とを有し、前記透明樹脂層内に分散された蛍光体を前記発光ダイオードの出射光によって励起発光することにより、前記発光ダイオードの発光色と異なる色を発光する発光装置であって、
前記透明樹脂層は、前記発光ダイオードを覆い、前記基板よりも幅狭に形成される第１透明樹脂層と、前記第１透明樹脂層上に前記基板の略全面を覆うように形成される第２透明樹脂層とを有し、
前記第２透明樹脂層は、上面がレンズを形成するように曲面状に加工されており、
前記第１透明樹脂層は前記蛍光体を含む一方、前記第２透明樹脂層は、前記蛍光体を含まないか、前記蛍光体の平均密度が前記第１透明樹脂層中の前記蛍光体の平均密度の１／１０以下であり、
前記発光装置の互いに対向する１組の側面において、前記第１透明樹脂層及び前記第２透明樹脂層が略面一に裁断されて、前記第１透明樹脂層が露出しており、
前記発光ダイオードを覆う前記第１透明樹脂層及び前記第２透明樹脂層は、上面視において、前記１組の側面に平行な方向を長手方向とし、前記１組の側面に挟まれた厚み方向を短手方向とする長矩形であり、前記第２透明樹脂層に形成された前記レンズは、前記短手方向には曲率を有しておらず、前記長手方向に曲率を有し、
前記互いに対向する１組の側面の一方を実装面とするサイドビュー型発光装置であることを特徴とする発光装置。

本件発明によれば、発光ダイオードを封止する透明樹脂層が第１透明樹脂層と第２透明樹脂層の２層構成となっており、第１透明樹脂層に蛍光体が分散され、第２透明樹脂層にレンズが形成されている結果、優れた配光特性を示す。すなわち、まず、第２透明樹脂層の上面にレンズが形成されている結果、レンズの形状に応じて所望の配光特性を示すようになる。また、蛍光体は第１透明樹脂層に分散されているため、発光ダイオードのごく近くに分布することになる。従って、蛍光体の光散乱によって第２透明樹脂層のレンズ作用が阻害されにくく、また観察方向によって生じる色ムラが少なくなる。

また、発光装置の側面において、第１透明樹脂層と第２透明樹脂層が略面一に裁断され、蛍光体を分散した第１透明樹脂層が外部に露出している。このため、従来の凹状の収納部に蛍光体を分散させた樹脂層を充填した発光装置に比べて、収納部側壁の肉厚分だけ薄型にできる。

さらに、レンズを形成した発光面に隣接する側面において、蛍光体を分散させた第１透明樹脂層の側面が露出しているため、レンズ特性に殆ど影響を与えることなく、色調を補正することが可能である。すなわち、第１透明樹脂層の側面を研磨する等して蛍光体を分散させた透明樹脂層の厚みを変化させれば、蛍光体の量も変化させることができる。これによって発光ダイオードと蛍光体の発光強度比が変えられるため、色調の補正を行うことができる。一方で、第１透明樹脂層の側面を研磨して透明樹脂層の厚みを変化させても、第２透明樹脂層の上面に形成されたレンズの形状は殆ど変わらない。従って、レンズ特性に影響を与えることなく、色調の補正が可能となる。

尚、本件発明において「透明」とは、発光ダイオードの発光を外部から観察できる程度に透過することを指す。

以上のように、本件発明によれば、発光面を構成する樹脂層にレンズを形成した発光装置であって、薄型で、配光特性が良好であり、かつ、色調のバラツキ補正が容易な発光装置を提供できる。

実施の形態１．
図１は、本件発明の実施の形態１に係る発光装置を示す斜視図である。上面が平坦な略直方体形状の絶縁基板２上に、負電極４、正電極６が所定の間隔を空けて形成されている。負電極４及び正電極６は、絶縁基板２の裏面に形成された実装用電極（図示せず）とスルーホール（図示せず）を介して接続されている。正負一対の電極を半導体面側に備えた発光ダイオード８は、絶縁基板２の負電極４上に実装されており、発光ダイオードの負電極が絶縁基板上の負電極４と、正電極が絶縁基板上の正電極６と、各々ワイヤ１０によって接続されている。この発光ダイオード８を覆うように、半円柱状の第１透明樹脂層１２が形成されている。また、第１透明樹脂層１２の上には、絶縁基板２の略全面を覆うように第２透明樹脂層１４が形成されている。また、絶縁基板の側面２ａ、第１透明樹脂層１２の側面１２ａ及び第２透明樹脂層１４の側面１４ａはほぼ面一に裁断されており、第１透明樹脂層が外部に露出している。

図２は、図１に示す発光装置１のＸ−Ｘ’断面を示す断面図である。図２に示すように、第１透明樹脂層１２中には蛍光体１６が分散されている。蛍光体１６は、発光ダイオード８の発光によって励起され、発光ダイオード８よりも長波長の光に変換する。例えば、発光ダイオード８が青色を発光する場合、蛍光体１６は青色の一部を吸収して、より長波長の黄色光を発光しても良い。発光ダイオード８の発光する青色と蛍光体の発光する黄色が混色して白色発光が得られる。すなわち、第１透明樹脂層１２は、発光ダイオードを封止すると共に、発光ダイオードの発光の一部又は全部の発光について波長を変換する波長変換層として機能する。

また、第２透明樹脂層１４は、図１及び図２に示すように、上面１４ｂがレンズを形成するように曲面に加工されている。図１及び図２に示す例では、第２透明樹脂層の上面１４ｂに半円柱状のシリンドリカルレンズが形成されている。この第２透明樹脂層のレンズ形成面１４ｂが発光面となる。このシリンドリカルレンズは、発光装置１の短手方向の断面においては曲率を有しておらず、光を直進させるが、発光装置１の長手方向の断面においては曲率を有しており、光を正面方向に曲げる。従って、発光ダイオード８や蛍光体１６の発光は、第２透明樹脂層１４を通過する際に、発光装置１の長手方向において光線が正面方向に向かうように曲げられる。このように、第２透明樹脂層１４は、発光ダイオード８等を保護する封止層として機能すると同時に、発光装置の光線方向を制御するレンズ層として機能する。本実施の形態において、第２透明樹脂層１４には、蛍光体１６は分散されていない。これは蛍光体１６が分散されていると、蛍光体１６が光散乱を起こすため、第２透明樹脂層１４のレンズ作用が阻害されるからである。尚、第２透明樹脂層１４のレンズ作用を阻害しない程度の少量の蛍光体を第２透明樹脂層１４に分散させても良い。このとき、第２透明樹脂層１４に含まれる蛍光体の平均密度は、第１透明樹脂層に含まれる蛍光体の平均密度の１／１０以下、特に好ましくは１／１００以下であることが好ましい。

図３は、図１及び図２に示した発光装置１をサイドビュー型発光装置として実装基板上に実装した様子を示す斜視図である。発光装置１は、該装置の長手方向に平行な側面を実装面として、実装基板３の上に実装されている。このとき発光面である第２透明樹脂層の上面１４ｂは、実装基板に対して略垂直となる。発光装置１は、実装基板３と接する側面において、絶縁基板２、第１透明樹脂層１２及び第２透明樹脂層１４が全て略面一になっているため、実装面が広面積かつ平坦であり、安定した実装が可能である。実装基板３の表面には、正及び負のリード電極１８及び２０が形成されており、発光装置１の絶縁基板裏面に形成された実装用電極（図示せず）と半田２２によって接続されている。

本実施の形態に係る発光装置は、発光ダイオード８を封止する透明樹脂層が第１透明樹脂層１２と第２透明樹脂層１４の２層構成となっており、第１透明樹脂層１２に蛍光体１６が分散され、第２透明樹脂層１４にレンズが形成されている結果、サイドビュー型発光装置として優れた光学効果を示す。すなわち、まず、第２透明樹脂層の上面１４ｂにシリンドリカルレンズが形成されている結果、発光装置１の発光は実装基板面に平行な方向において正面方向に向かうように曲げられ、正面方向の光度が高くなる。また、第２透明樹脂層１４内には光を散乱する蛍光体１６が実質的に分散されていないため、レンズ機能が阻害されず、正面方向に向かって光線が効率的に曲げられる。一方、第２透明樹脂層１４は、実装基板面に垂直な方向にはレンズ効果を発揮しない。しかしながら、実装基板面に垂直な方向は、もともと実装基板３によって発光が遮蔽されるので、配光分布の制御は比較的重要ではない。また、蛍光体１６は第１透明樹脂層１２に分散されているため、発光ダイオード８のごく近くに分布することになる。従って、観察方向によって生じる色ムラが少なく、より点光源に近くなる。

また、本実施の形態に係る発光装置は、レンズを形成した発光面１４ｂに隣接する側面において、第１透明樹脂層１２と第２透明樹脂層１４が略面一に裁断され、蛍光体を分散させた第１透明樹脂層の側面１２ａが外部に露出している。このため、従来の凹状の収納部に蛍光体を分散させた樹脂層を充填した発光装置に比べて、収納部側壁の肉厚分だけ薄型にできる。また、レンズ特性に殆ど影響を与えることなく、色調を補正することが可能である。すなわち、第１透明樹脂層の側面１２ａと第２透明樹脂層の側面１４ａを研磨する等して透明樹脂層の厚みＷをＷ’に変化させれば、第１透明樹脂層１２ａに含まれる蛍光体（図示せず）の量も変化させることができる。これによって発光ダイオード８と蛍光体１６の発光強度比が変えられるため、色調の補正を行うことができる。一方で、第１透明樹脂層の側面１２ａと第２透明樹脂層の側面１４ａを研磨して透明樹脂層の厚みＷを変化させても、第２透明樹脂層の上面１４ｂに形成されたレンズの形状は殆ど変わらない。従って、レンズ特性に影響を与えることなく、色調の補正が可能となる。

さらに、本実施の形態に係る発光装置は、後述するように、第１透光性樹脂１４をライン塗布又は印刷法によって形成できるため、簡易に製造することができる利点もある。

以下、発光装置１の各構成について詳細に説明する。
（第１透明樹脂層１２）
第１透明樹脂層１２は、できるだけ発光ダイオード８の近傍に形成されることが好ましい。これは、第１透明樹脂層１２の内部に分散された蛍光体１６が発光するため、その分布が狭い方が理想的な点光源に近づくからである。また、第１透明樹脂層１２の高さは、できるだけ低い方が好ましい。但し、ワイヤ１０よりも低くなると、ワイヤ１０が第１透明樹脂層１２と第２透明樹脂層１４にまたがることになり、ワイヤ１０が切れ易くなる。従って、第１透明樹脂層１０の高さは、少なくともワイヤ１０を越えることが好ましい。尚、ワイヤ１０の強度が十分にあれば、図４に示すように、第１透明樹脂がワイヤの一部を覆っていても良い。また、より理想的な点光源に近づける目的で、第１透明樹脂層１２内において蛍光体１６を沈降させることが好ましい。但し、蛍光体１６が沈降し過ぎると、第１透明樹脂層１２の研磨によって色調が補正しにくくなるため、適当な程度に沈降させることが好ましい。また、第１透明樹脂層１２は、略半円柱状であり、実装面に平行な断面（＝発光面に直交する断面）が半円状又は半楕円状であることが好ましい。これによって観察方位による色ムラが小さくなる。尚、第１透明樹脂層１２を上記形状に形成するには、本実施の形態で説明するライン塗布法を用いることが好ましい。尚、第１透明樹脂層１２は、実施の形態２で説明するように印刷で形成しても良い。

第１透明樹脂層１２の材料は、発光ダイオードと蛍光体の発光を透過し、蛍光体１６を安定に分散可能な材料であれば特に限定されない。例えば、エポキシ、シリコーン、変成シリコーン、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、アクリル、ポリカーボネイト、ポリイミドなどの樹脂を用いることができる。さらに、樹脂以外にガラスを用いることができる。第１透明樹脂層１２中にフィラーや拡散材が分散されていても良い。尚、第１透明樹脂層１２は、発光ダイオード８の熱を受け易いため、耐熱性の良好な樹脂であることが好ましい。例えば、エポキシ、シリコーン樹脂、変成シリコーン樹脂、オキセタン樹脂を用いることが好ましい。第１透明樹脂の粘度は、硬化前で１００〜２０００ｍＰa・sであることが好ましい。尚、ここでいう「粘度」は、円錐平板型回転粘度計を用い、常温下で測定したものを指す。また、第１透明樹脂は、硬化条件が８０℃〜１８０℃、数分〜数時間の下で形状を維持できる程度の硬さになる樹脂であることが望ましい。

（第２透明樹脂層１４）
第２透明樹脂層に形成するレンズは、実装面に平行な方向に大きなレンズ径を有することが好ましい。これは実装面に平行な方向は、実装面に垂直な方向に比べて配光特性を制御する必要性が高いからである。一方、実装面に垂直な方向には薄型にする必要があるため、レンズ径を小さくすることが好ましい。また、実装面に垂直な方向には、レンズの曲率も小さなことが好ましい。これは、実装面に垂直な方向に大きな曲率を持ったレンズを形成すると、第１及び第２透明樹脂層の側面を研磨して色調を補正する際に、レンズ特性が変化し易くなるからである。例えば、第２透明樹脂層に形成するレンズを、実装面に平行な方向にだけ曲率を有するシリンドリカルレンズとしても良い。尚、実装面に垂直な方向における第２樹脂層１４の断面は、完全に平らである必要はなく、ある程度の曲率を有していても構わない。

また、第２透明樹脂層１４の材料は、発光ダイオードと蛍光体の発光を透過する材料であれば特に限定されない。例えば、エポキシ、シリコーン、変成シリコーン、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、アクリル、ポリカーボネイト、ポリイミド等を用いることができる。さらに、樹脂以外にガラスを用いることもできる。第２透明樹脂層１４中に、フィラーや拡散剤が分散されていてもよい。第２透明樹脂層１４は、第１透明樹脂層１２や発光ダイオード８を保護する役割も果たすため、絶縁基板２との密着性、耐候性、硬度に優れ、ごみの付着しにくいものが好ましい。例えば、エポキシ、シリコーン、変成シリコーン、オキセタン樹脂を用いることが好ましい。

（絶縁基板２／電極４、６）
絶縁基板２は、適当な機械的強度と絶縁性を有する材料であれば特に限定されない。例えば、ＢＴレジン、ガラスエポキシ等を用いることができる。また、エポキシ系樹脂シートを多層張り合わせたものでも良い。また、絶縁基板２に形成する負及び正電極４，６は、Ｃｕを主成分とする金属層とすることが好ましい。例えば、負及び正電極４，６は、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｇによって構成することができる。

（発光ダイオード８／蛍光体１６）
発光ダイオード８と蛍光体１６は、発光ダイオード８の一部又は全部の発光を蛍光体１６が波長変換できるような組合せであれば特に限定されない。例として、現在最も需要の多い白色の発光装置を構成するために適した発光ダイオード８と蛍光体１６の組合せについて説明する。
−発光ダイオード８
白色の発光装置を構成するために適した発光ダイオードとして、窒化物半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いたものを用いることができる。この発光ダイオードは、Ｉｎ_ｘＧａ_1-ｘＮ（０＜ｘ＜１）を発光層として有しており、その混晶度によって発光波長を約３６５ｎｍから６５０ｎｍで任意に変えることができる。

白色系の光を発光させる場合は、蛍光体から出射される光との補色関係を考慮すると、発光ダイオード８の発光波長は４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下に設定することが好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下に設定することがより好ましい。なお、蛍光体の種類を選択することにより、４００ｎｍより短い紫外域の波長の光を発光するＬＥＤチップを適用することもできる。

−蛍光体１６
蛍光物質は、例えば、窒化物系半導体を発光層とする半導体発光ダイオードからの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、又は、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩又はＥｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。

Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体は、Ｍ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。また、Ｍ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：ＥｕのほかＭＳｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕ、Ｍ_１．８Ｓｉ_５Ｏ_０．２Ｎ_８：Ｅｕ、Ｍ_０．９Ｓｉ_７Ｏ_０．１Ｎ_１０：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などもある。
Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光体は、ＭＳｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。

Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体には、Ｍ_５（ＰＯ_４）_３Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１種以上である。）などがある。
アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体には、Ｍ_２Ｂ_５Ｏ_９Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体には、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｒ、Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｒ、ＣａＡｌ_２Ｏ_４：Ｒ、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｒ、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_１２：Ｒ、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｒ（Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１種以上である。）などがある。
アルカリ土類硫化物蛍光体には、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕなどがある。

Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体には、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、（Ｙ_０．８Ｇｄ_０．２）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、Ｙ_３（Ａｌ_０．８Ｇａ_０．２）_５Ｏ_１２：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２の組成式で表されるＹＡＧ系蛍光体などがある。また、Ｙの一部若しくは全部をＴｂ、Ｌｕ等で置換したＴｂ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅなどもある。
その他の蛍光体には、ＺｎＳ：Ｅｕ、Ｚｎ_２ＧｅＯ_４：Ｍｎ、ＭＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。
上述の蛍光体は、所望に応じてＥｕに代えて、又は、Ｅｕに加えてＴｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉから選択される１種以上を含有させることもできる。

Ｃａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシ窒化物ガラス蛍光体とは、モル％表示で、ＣａＣＯ_３をＣａＯに換算して２０〜５０モル％、Ａｌ_２Ｏ_３を０〜３０モル％、ＳｉＯを２５〜６０モル％、ＡｌＮを５〜５０モル％、希土類酸化物または遷移金属酸化物を０．１〜２０モル％とし、５成分の合計が１００モル％となるオキシ窒化物ガラスを母体材料とした蛍光体である。尚、オキシ窒化物ガラスを母体材料とした蛍光体では、窒素含有量が１５ｗｔ％以下であることが好ましく、希土類酸化物イオンの他に増感剤となる他の希土類元素イオンを希土類酸化物として蛍光ガラス中に０．１〜１０モル％の範囲の含有量で共賦活剤として含むことが好ましい。
また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体も使用することができる。

（色調の補正方法）
次に、本実施の形態における色調の補正方法について説明する。同時に多数の発光装置の色調補正を行う場合、次のような方法で行うことが好ましい。

−ステップ１．
ステップ１では、第１及び第２透明樹脂層を硬化させた後の発光装置の色度を全数測定する（初期色度測定工程）。

−ステップ２．
ステップ２では、ステップ１で測定された色度に基づいて、前記測定された色度と目標色度との差があらかじめ設定された範囲内にあるものをそれぞれ１つのグループとすることにより色度範囲ごとに分類する（グループ化工程）。分類するグループ数は、調整後の色度バラツキを小さくするためには多い程よいが、要求される色度の範囲（規格）及び製造効率を考慮して適当な分類数とする。

−ステップ３．
最後に、ステップ３で、各グループごとに、目標色度との差に基づいて設定された量だけ第１及び第２透明樹脂層の側面を研磨する（研磨工程）。すなわち、同一のグループに属する発光素子は、同じ研磨量（グループごとに設定された値）だけ研磨される。以上のような調整方法によれば、グループごとに一括して色度を調整できるので、効率よく色度を調整でき、かつ色度バラツキを小さくできる。尚、研磨は実装面と逆側の側面で行うことが好ましい。実装面の平坦性を損なわないためである。

研磨は、例えば次のような方法で行うことができる。研磨装置上に複数個配列して、目標色度になるように研磨する。研磨するための工具は、回転軸の先に、例えば、円盤形状の砥石を設けたものを用い、第１透明樹脂層１２及び第２透明樹脂層１４を、目標色度と測定色度との差に対応した量だけ研磨する。この研磨の際、研磨装置上に配列した複数の発光装置の各々に対して砥石を設けることにより、複数の発光装置を一度に調整することができる。また、この際、削り量に応じてグルーピングして一括して削るようにもできるし、１つ１つ光センサーにより色度を測定しながら目標色度になるまで削るようにしてもよい（この場合でも、光センサーと砥石をそれぞれの発光装置に設けて各発光素子ごとに削り量を制御するようにすれば、複数の発光素子を同時に並列処理できることはいうまでもない）。

（製造方法）
次に、本実施の形態に係る発光装置の製造方法について説明する。
１、パッケージアッセンブリ
本実施の形態の製造方法において、複数の発光装置を一括して製造できるように、第２透明樹脂層を硬化させるまでは複数のパッケージが集合したパッケージアッセンブリを用いる。このパッケージアッセンブリにおいては、大面積の絶縁基板２上に、各発光ダイオード８の実装領域がマトリックス状に配置されている（図７Ａ参照）。また、各発光ダイオード８の実装領域を両側から挟むように、各々の発光ダイオード８に対応する負電極４及び正電極６が形成されている。また、各列のパッケージは、互いの負電極同士及び正電極同士がつながっている。すなわち、各列の負電極４及び正電極６は、各々、１本の連続した電極となっている（図５Ａ参照）。絶縁性基板２は、例えば厚さが０．０６ｍｍ〜２．０ｍｍの樹脂積層品等からなり、厚さ方向に貫通する複数のスルーホール（図示せず）が形成されている。負電極４と正電極６は、このスルーホールを介して、絶縁基板２の裏面に形成された実装用電極とつながっている。

２、発光ダイオード８の実装
上述のように構成されたパッケージアッセンブリの各負電極４の所定の位置に、発光ダイオード８をダイボンディングする。そして、ワイヤ１０により所定の配線をする（図５Ａ参照）。

３、第１透明樹脂層１２の形成
次に、第１透明樹脂層１２を形成する。第１透明樹脂層１２には予め所定量の蛍光体１６が分散されている。第１透明樹脂層１２は、図５Ａ〜Ｃに示すライン塗布法で形成することが好ましい。ライン塗布法によれば、第１透明樹脂層１２を薄膜化できると共に、製造工程が簡易になる。また、ライン塗布法では表面張力を利用して第１透明樹脂層１２を形成できるため、ワイヤ１０と負電極４及び正電極６のパターンに沿って第１透明樹脂層１２は形成することができる。また、負電極４及び正電極６のパターンを適切にすれば、第１透明樹脂層の形成領域を発光ダイオード８の近くに制限することができる。

ライン塗布法とは、図５Ａに示すように、ディスペンサ２４から所定量の第１透明樹脂を吐出させながら、ディスペンサ２４を発光ダイオード８の配列に沿って移動させ、ライン状につながった樹脂層を形成する方法である。ライン塗布法で形成した場合、第１透明樹脂層１２の形状を、樹脂の表面張力によって決めることができる。例えば、電極４及び正電極６の外縁は、その厚み分だけ絶縁基板２の表面よりも高い位置にある。従って、両者の高さの差が十分にあれば、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、第１透明樹脂１２は表面張力によって負電極４及び正電極６の外縁４ａ及び６ａから先には流れ出さない。また、第１透明樹脂１２は、吐出量を適切にすれば、表面張力によってワイヤ１０を少し越えた高さで維持させることができる。さらに、第１透明樹脂１２の断面形状は、図５Ｃに示すように、略半円形又は略半楕円形となる。このようにライン塗布法によれば、極めて簡易な構成によって短時間に多数のチップを同時処理でき、しかも形状が安定する。従って、ライン塗布法によって第１透明樹脂層１２を形成すれば、量産性が高く、また色調バラツキが少なくなるという利点が得られる。

尚、第１透明樹脂の表面張力が小さい場合は、電極４，６の厚み分の段差だけでは形状が維持できない場合がある。そこで、第１透明樹脂の流れだしを防止するための構造を設けても良い。例えば、図６Ａでは、負電極４及び正電極６の外側に、レジスト等からなる壁３２を形成している。図６Ｂでは、負電極４及び正電極６の外側に、溝３４を形成している。さらに、図６Ｃでは、負電極４及び正電極の外側に、絶縁基板２を高くした段差３６を設けている。

第１透明樹脂１２をライン塗布した後、第１透明樹脂１２を硬化させる。第１透明樹脂が熱硬化性の樹脂であれば、常温でライン塗布した後、加熱して硬化させれば良い。第１透明樹脂１２内における蛍光体１６の沈降程度は、例えば、ライン塗布が終了してから硬化開始までの時間や、硬化前又は硬化途中における透明樹脂の粘度によって制御できる。すなわち、ライン塗布が終了してから硬化開始までの時間が長いほど、第１透明樹脂１２内における蛍光体１６の沈降が進行する。また、硬化前における第１透明樹脂１２の粘性が低いほど、蛍光体１６の沈降が進行する。硬化前に粘性が高い透明樹脂であっても、エポキシのように加熱によって一旦粘性が低下する材料であれば、粘性が低下したときに蛍光体１６の沈降を進行させることができる。

４、第２透明樹脂層１４の形成
次に、第２透明樹脂層１４を形成する。第２透明樹脂層１４の形成には、トランスファモールド、圧縮成形、射出成形などの方法を用いることができる。トランスファモールドの場合を例にして、説明する。まず、図７Ａに示すように、第１透明樹脂層１２を形成したパッケージアッセンブリ５を準備する。次に、図７Ｂに示すように、パッケージアッセンブリ５の上下をトランスファモールド用の金型２６及び２８で挟む。図７Ｂに示す例では、下側金型２６は平坦であり、上側金型２８には第２透明樹脂層を形成するためのレンズ型２８ａが設けられている。次に、図７Ｃに示すように、上側金型２６とパッケージアセンブリ５の間に形成された樹脂の注入口を通じて第２透明樹脂１４を流し込む。このとき、第２透明樹脂１４は、半溶性のペレットとして準備し、注入口から圧入しながら樹脂を溶かす。そして、金型内で短時間加熱して硬化させた後、金型を外してさらに加熱することにより、第２透明樹脂層１４が形成できる。トランスファモールドで形成する場合、第２透明樹脂１４は、ある程度粘度が高い樹脂であることが必要である。例えば、エポキシ樹脂等がトランスファ成形に適している。

トランスファモールドに代えて、圧縮成形で第２透明樹脂層１４を形成しても良い。特に使用する樹脂が、液状である場合は、トランスファモールドではなく、圧縮成形で第２透明樹脂層１４を形成することが好ましい。第２透明樹脂層１４を圧縮成形で形成する場合、第２透明樹脂をパッケージアッセンブリ５の全面に塗布した後、圧縮成形用の金型で上面から押さえつけ、加熱して硬化させる。

５、ダイシング
次に、図７Ｄに示すように、パッケージアセンブリ５を２方向からダイシングし、所定幅と所定長さで発光装置を切り出すことによって、発光装置が完成する。

実施の形態２．
本実施の形態では、第１透明樹脂層１２を印刷法によって形成する例について説明する。その他の事項は、実施の形態１と同様である。
まず、図８Ａに示すように、パッケージアッセンブリ５の全面に印刷によって第１透明樹脂層１２を形成する。第１透明樹脂層１２は、絶縁基板２の全面に形成されており、かつ、上面が平坦になる。尚、第１透明樹脂層１２の印刷によってワイヤ１０の折れ、切断などが起きないように、第１透明樹脂層１２の厚さをワイヤ１０の高さよりも十分大きくなるようにする。その後、第１透明樹脂層１２を加熱して硬化させる。

次に、絶縁基板２の全面に形成された第１透明樹脂層１２の上に、実施の形態１と同様の方法によってレンズ付きの第２透明樹脂層１４を形成する。そして、第２透明樹脂層１４を硬化した後、パッケージアッセンブリを２方向からダイシングすれば、図８Ｂに示すように、発光装置１が得られる。尚、本実施の形態の方法によって形成された第１透明樹脂層１４は、絶縁基板２と略同一面積の直方体状となる。

本実施の形態のように印刷法によって第１透明樹脂層１２を形成すれば、実施の形態１のライン塗布に比べて短時間で第１透明樹脂層１２を形成することができる。しかしながら、印刷法では、第１透明樹脂層の上面がワイヤ１０よりも十分高いところに位置するようにしないとならないため、ライン塗布法に比べて、第１透明樹脂層１２の厚さが厚くなり易い。また、図８Ａ及びＢに示すように、蛍光体１６の分布が絶縁基板２の全面に広がるため、観察方向に依存した色ムラが発生し易くなる。

実施の形態３．
そこで実施の形態３では、印刷法によって第１透明樹脂層を形成しながら、蛍光体１６の広がりを抑制する方法について説明する。
まず、図９Ａに示すように、第１透明樹脂層１２を印刷する前に、第１透明樹脂層１２の印刷範囲を制限するためのマスク３０を絶縁基板２上に形成する。マスク３０は、例えばレジスト等から成る。またマスク３０は、第１透明樹脂の印刷範囲を発光ダイオード８の近傍に制限するように、発光ダイオード８の配列を左右から挟む平行なストライプ状にすることができる。

第１透明樹脂層１２を硬化した後、マスク３０を除去する。そして実施の形態１と同様の方法によって、第２透明樹脂層１４を形成する。第２透明樹脂層を硬化した後、パッケージアッセンブリ５を２方向からダイシングすれば、図９Ｂに示すように、発光装置１が得られる。

本実施の形態において形成された第１透明樹脂層１２は、図９Ｂに示すように、略直方体形状をしており、発光装置の長手方向における幅が絶縁基板２よりも短い。すなわち、第１透明樹脂層１２の形成範囲は、発光ダイオード８の近傍に制限されている。従って、実施の形態２に比べて、観察方向に依存した色ムラが抑制される。

尚、上記実施の形態では印刷法で第１透明樹脂層１２を形成する例について説明したが、スプレーや金型による成形を用いて第１透明樹脂層１２を形成することもできる。

以上の実施の形態１〜３の発光装置では、発光ダイオード８として電極側から光を出射するものを用い、発光ダイオード８の電極と絶縁基板２上の電極とをワイヤーボンディングした例について示した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、発光ダイオード８を絶縁基板２上にフリップチップボンディングするようにしてもよい。具体的には、発光ダイオード８のｐ側の電極とｎ側の電極とがそれぞれ、絶縁基板２上に形成された正負の電極に対向するように発光ダイオードを載置して、対向する電極間をそれぞれ半田等の導電性接着部材で接合することにより実装する。

尚、フリップチップボンディング用の発光ダイオードは、基本的にはワイヤーボンディング用の発光ダイオードと同様に構成される。例えば、窒化物半導体発光素子の場合では、光透光性の基板の一方の主面上にｎ型およびｐ型窒化物半導体層を含む複数の窒化物半導体層を積層して、最上層のｐ型窒化物半導体層（ｐ型コンタクト層）の上にｐ側の電極を形成し、ｐ型窒化物半導体層の一部を除去することにより露出させたｎ型窒化物半導体層上にｎ側の電極を形成することにより構成し、光透光性基板の他方の主面を主光取り出し面とすればよい。

本実施例では、図１に示す構造の発光装置を以下の方法で作製した。
(i) ダイボンド／ワイヤーボンド
(ii)エポキシ樹脂にＹＡＧ蛍光体を所定の割合で混合しライン塗布。

(iii)熱風オーブンにて硬化。
硬化条件：１５０℃ ４時間
(iv）透明エポキシ樹脂を用いてトランスファモールドにてレンズ成形。
トランスファ硬化条件：１５０℃ ５分（金型温度を制御する）
(v）金型から取り出して、追硬化。
追硬化条件：１５０℃ ４時間
(vi）ダイシングにて、個片に切り分ける。

［比較例１］
また、比較例として、透明樹脂層が１層から成る発光装置を以下の方法で作成した。
(i) ダイボンド／ワイヤーボンド
(ii) 予め蛍光体を所定の割合で混合させたエポキシ樹脂を用いてトランスファ成形でレンズ成形。

トランスファ硬化条件：１５０℃ ５分（金型温度を制御する）
(iii)金型から取り出して、追硬化。
追硬化条件：１５０℃ ４時間
(iv) ダイシングにて、個片に切り分ける。

作製した実施例、比較例について、実装面に平行な０°方向（図３中のｘ方向）の配光特性を図１０Ａに、実装面に垂直な９０°方向（図３中のｙ方向）の配光特性を図１０Ｂに示す。図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、符号４０は実施例の配光特性を示し、符号４２は比較例の配光特性を示す。図１０Ａ及び１０Ｂに示すように、０°方向、９０°方向共に本件発明の実施例の方が比較例よりも指向性に優れ、正面方向の光度が高い（１．６倍以上）ことがわかる。これは、比較例ではレンズを形成した透明樹脂層の全体に蛍光体が分散されているため、蛍光体の光散乱によって光が広がっているため、と推定される。本件発明の実施例では、第２透明樹脂層に蛍光体が実質的に含まれていないため、指向性が高く、正面方向の光度が高くなっている。

本実施例では、図４に示す構造の発光装置を実施例１と同様の方法で作製した。本実施例では、第２透明樹脂層に形成するレンズの形状を３通りに変えながらサンプルの作製を行った。レンズの形状は、トランスファモールドに用いる金型によって制御した。
尚、作製条件は実施例１と同様とした。

作製した３種類のサンプルの断面図を図１１Ａ〜Ｃに示す。
サンプル１〜３の初期光学、電気特性は以下の通りであった。

サンプル１〜３の実装面に平行な０°方向（図３中のｘ方向）の配光特性を図１２Ａに、実装面に垂直な９０°方向（図３中のｙ方向）の配光特性を図１２Ｂに示す。図１２Ａ及び図１２Ｂにおいて、符号４４、４６及び４８は、各々、サンプル１、サンプル２及びサンプル３の配光特性を示す。また、各サンプルの配光特性の半値角（平均値）を表２に示す。

以上の結果から、第２透明樹脂層に形成するレンズの曲率が大きくなる程、指向性が良好となり、正面方向の光度が高くなることがわかる。

図１は、本件発明の実施の形態１に係る発光装置を示す斜視図である。図２は、図１に示す発光装置のＸ−Ｘ’断面を示す断面図である。図３は、図１に示す発光装置を実装基板上に実装した様子を模式的に示す斜視図である。図４は、実施の形態１に係る発光装置の別例を示す断面図である。図５Ａは、第１透明樹脂層をライン塗布法で形成する様子を示す模式図である。図５Ｂは、第１透明樹脂層をライン塗布法で形成する様子を示す平面図である。図５Ｃは、第１透明樹脂層をライン塗布法で形成する様子を示す断面図である。図６Ａは、図５Ｃに示すライン塗布法のバリエーションを示す断面図である。図６Ｂは、図５Ｃに示すライン塗布法の別のバリエーションを示す断面図である。図６Ｃは、図５Ｃに示すライン塗布法のさらに別のバリエーションを示す断面図である。図７Ａは、第１透明樹脂層を形成したパッケージアッセンブリを模式的に示す斜視図である。図７Ｂは、第２樹脂層をトランスファモールド法によって形成する様子を模式的に示す断面図である。図７Ｃは、第２樹脂層をトランスファモールド法によって形成する様子を模式的に示す断面図である。図７Ｄは、ダイシング工程を模式的に示す断面図である。図８Ａは、実施の形態２の途中工程を示す断面図である。図８Ｂは、実施の形態２に係る発光装置を示す断面図である。図９Ａは、実施の形態３の途中工程を示す断面図である。図９Ｂは、実施の形態３に係る発光装置を示す断面図である。図１０Ａは、実施例１及び比較例１の０°方向の配光特性を示すグラフである。図１０Ｂは、実施例１及び比較例１の９０°方向の配光特性を示すグラフである。図１１Ａは、実施例２の発光装置（サンプル１）の断面図である。図１１Ｂは、実施例２の発光装置（サンプル２）の断面図である。図１１Ｃは、実施例２の発光装置（サンプル３）の断面図である。図１２Ａは、実施例２の０°方向の配光特性を示すグラフである。図１２Ｂは、実施例２の９０°方向の配光特性を示すグラフである。

符号の説明

１発光装置、２絶縁基板、４負電極、６正電極、８発光ダイオード、１０ワイヤ、１２第１透明樹脂層、１４第２透明樹脂層、１６蛍光体

Claims

基板と、前記基板上に形成された正及び負電極と、前記正及び負電極に接続された発光ダイオードと、前記発光ダイオードを覆う透明樹脂層と、前記透明樹脂層内に分散された蛍光体とを有し、前記透明樹脂層内に分散された蛍光体を前記発光ダイオードの出射光によって励起発光することにより、前記発光ダイオードの発光色と異なる色を発光する発光装置であって、
前記透明樹脂層は、前記発光ダイオードを覆い、前記基板よりも幅狭に形成される第１透明樹脂層と、前記第１透明樹脂層上に前記基板の略全面を覆うように形成される第２透明樹脂層とを有し、
前記第２透明樹脂層は、上面がレンズを形成するように曲面状に加工されており、
前記第１透明樹脂層は前記蛍光体を含む一方、前記第２透明樹脂層は、前記蛍光体を含まないか、前記蛍光体の平均密度が前記第１透明樹脂層中の前記蛍光体の平均密度の１／１０以下であり、
前記発光装置の互いに対向する１組の側面において、前記第１透明樹脂層及び前記第２透明樹脂層が略面一に裁断されて、前記第１透明樹脂層が露出しており、
前記発光ダイオードを覆う前記第１透明樹脂層及び前記第２透明樹脂層は、上面視において、前記１組の側面に平行な方向を長手方向とし、前記１組の側面に挟まれた厚み方向を短手方向とする長矩形であり、前記第２透明樹脂層に形成された前記レンズは、前記短手方向には曲率を有しておらず、前記長手方向に曲率を有し、
前記互いに対向する１組の側面の一方を実装面とするサイドビュー型発光装置であることを特徴とする発光装置。
前記第１透明樹脂層は、略半円柱状であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記透明樹脂層を上面から平面視して、前記第１透明樹脂層の外縁が前記正及び負電極の外縁とほぼ一致していることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
前記第１透明樹脂層は、略直方体状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の発光装置。
前記第１透明樹脂層は、前記発光ダイオードと前記正及び負電極を接続するワイヤ全体を覆うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の発光装置。
前記第１透明樹脂層は、エポキシ、シリコーン、変成シリコーン、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂から成る群から選択された１種であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の発光装置。
前記第２透明樹脂層は、上面がシリンドリカルレンズを形成するように曲面状に加工されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の発光装置。
前記第２透明樹脂層は、エポキシ、シリコーン、変成シリコーン、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂から成る群から選択された１種であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の発光装置。
前記発光ダイオードは、窒化物半導体から成る青色発光層を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の発光装置。
前記蛍光体粒子が、前記発光ダイオードの発光と混色することにより、白色を発光可能であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の発光装置。