(57)【要約】【課題】ＬＥＤ素子１と、前記ＬＥＤ素子１を下部底面に収容する凹部３を有した素子保持体２と、前記凹部３に上下２段で充填される第１及び第２透光部材５とを具備し、前記透光部材のうち上側に充填される第２透光部材５に、ＬＥＤ素子１から出た光で励起されて他の色の光を放出する蛍光物質５１を含有させた発光装置１００において、第１透光部材４の中央部に生じる凹みを解消して配光特性の向上を図ることができるだけでなく、凹部３への充填深さを容易に一定に保つことができて光量、色目、寿命等のばらつきを軽減できる高品質の発光装置１００を提供する。【解決手段】  前記凹部３の側周面における第１透光部材４と第２透光部材５との充填境界に周回エッジ７を設けるとともに、表面張力を利用して、前記第１透光部材４が少なくともその充填時に前記周回エッジ７を境界にして開口側に膨らむまで注入するようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子を下部底面に収容する凹部を有した素子保持体と、前記凹部に上下２段で充填される第１及び第２透光部材とを具備し、前記透光部材のうち上側に充填される第２透光部材に、ＬＥＤ素子から出た光で励起されて他の色の光を放出する蛍光物質を含有させたものであって、
前記凹部の側周面における第１透光部材と第２透光部材との充填境界に周回エッジを設けるとともに、表面張力を利用して、前記第１透光部材が少なくともその充填時に前記周回エッジを境界にして開口側に膨らむまで注入していることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記凹部の側周面に周回段部を設け、該周回段部の内方縁を前記周回エッジとしている請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
周回エッジから連続して外側に形成される段部表面を、外側に向かうに連れ下方に傾斜する面としている請求項２記載の発光装置。
【請求項４】
前記側周面を開口に向かうに連れ凹部の内径が増大する傾斜面にするとともに、該側周面に下向きの周回溝を設け、該周回溝の開口内方縁を前記周回エッジとしている請求項１記載の発光装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤ素子が、ＩｎＧａＮ系化合物半導体を発光層とした近紫外〜紫色系の光を発するものである請求項１乃至４いずれか記載の発光装置。
【請求項６】
ＬＥＤ素子を素子保持体に設けた凹部の下部底面に設置するＬＥＤ素子設置ステップと、
前記凹部の底面側にＬＥＤ素子をモールドする第１透光部材を充填する第１透光部材充填ステップと、
前記凹部における第１透光部材上に、ＬＥＤ素子から出た光で励起されて他の色の光を放出する蛍光物質を含有させた第２透光部材を充填する第２透光部材充填ステップと、を有した発光装置の製造方法であって、
前記凹部の側周面における第１透光部材と第２透光部材との充填境界に周回エッジを設けておき、前記第１透光部材充填ステップにおいて、表面張力を利用して、第１透光部材を前記周回エッジを境界にして開口側に膨らませて充填することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項７】
ＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子を下部底面に収容する凹部を有した素子保持体と、前記凹部に上下２段で充填される第１及び第２透光部材とを具備し、前記透光部材のうち上側に充填される第２透光部材に、ＬＥＤ素子から出た光で励起されて他の色の光を放出する蛍光物質を含有させたものであって、
前記凹部の側周面における第１透光部材と第２透光部材との充填境界に周回エッジを設けるとともに、その周回エッジから連続して外側に形成される面が、鉛直に垂下又は外側に向かうに連れ下方に傾斜する面となるように構成していることを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＬＥＤ素子からの光を蛍光物質を介在させることによって異なる色の光に変換して射出する発光装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の発光装置は、特許文献１、２に示すように、凹部の底面にＬＥＤ素子を配置してその上を透明モールドで覆い、さらにその透明モールドの上に蛍光体を含んだ透明樹脂層を形成するようにしている。このように、蛍光体とＬＥＤ素子との間に透明モールドを介在させているのは、ＬＥＤ素子から出る熱を蛍光体に伝えにくくして、熱による蛍光体の劣化を防止するためである。
【特許文献１】特許第３７２９００１号公報
【特許文献２】特許第３６０４２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来は透明モールドの充填量を注入側でのみ制御しており、個々の凹部への実際の充填深さを管理していない、言わばオープンループ制御であるため、凹部個々に対する透明モールドの充填量や充填深さを一定に保つことが難しい。その結果、透明モールドの上に充填する透明樹脂層の厚さ（量）や、蛍光体とＬＥＤ素子との距離が製品毎に変動し、光量や寿命、あるいは色目等のばらつきを一定以下に抑えることが困難になる。
また、充填時に液状である透明モールドは、表面張力による凹部側周面への張り付き現象でそもそも外側が厚くなっているうえ、この状態から固化すると、そのときの体積減少とあいまって、中央部が凹んだ状態となってしまう。その結果、凹レンズ効果が生じて光の拡散傾向が生じるのを十分抑制することが難しくなる。
【０００４】
本願発明は上記のような問題点を鑑みてなされたものであって、透明モールドの中央部に生じる凹みを解消して配光特性の向上を図ることができるだけでなく、凹部への充填深さを容易に一定に保つことができて光量、色目、寿命等のばらつきを大きく軽減できる高品質の発光装置を提供することをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明に係る発光装置は、ＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子を下部底面に収容する凹部を有した素子保持体と、前記凹部に上下２段で充填される第１及び第２透光部材とを具備し、前記透光部材のうち上側に充填される第２透光部材に、ＬＥＤ素子から出た光で励起されて他の色の光を放出する蛍光物質を含有させたものであって、前記凹部の側周面における第１透光部材と第２透光部材との充填境界に周回エッジを設けるとともに、表面張力を利用して、前記第１透光部材が少なくともその充填時に前記周回エッジを境界にして開口側に膨らむまで注入していることを特徴とする。
【０００６】
このようなものであれば、周回エッジが第１透光部材の充填目印となるだけでなく、第１透光部材の表面が膨張して凸形状になるまで第１透光部材を注入すればよいから、目視で充填量を容易かつ正確に操作できる。さらに、例えばカメラセンサを用いて第１透光部材の表面をコンピュータで監視しておき、表面が膨張して凸形状になった時点で注入を自動停止するといったフィードバック制御による完全自動充填量制御を行うこともできるようになる。その結果、第１透光部材の上に充填する第２透光部材の厚さ（量）や蛍光物質とＬＥＤ素子との距離を常に一定に保つことができ、光量や寿命のばらつき、あるいは色目等を規格に揃えることが容易にできるようになる。
【０００７】
また、第１透光部材が、充填時には中央部が膨らんでおり、固化して体積縮小した後も、若干膨らむか平面にすることができるので、その部分での前記凹レンズ効果を排除することができ、発光装置の配光特性を向上させることができるようになる。
【０００８】
製造への負担を増大させないためには、前記凹部の側周面に周回段部を設け、該周回段部の内方縁を前記周回エッジとしているものが好ましい。
【０００９】
第１透光部材の充填量制御をさらに容易化するには、周回エッジから連続して外側に形成される段部表面を、外側に向かうに連れ下方に傾斜する面とした態様や、前記側周面を開口に向かうに連れ凹部の内径が増大する傾斜面にするとともに、該側周面に下向きの周回溝を設け、該周回溝の開口内方縁を前記周回エッジとした態様が考えられる。
【００１０】
要は、周回エッジから連続して外側に形成される面が、鉛直に垂下又は外側に向かうに連れ下方に傾斜する面となるようにすればよい。このような構成によって、第１透光部材を若干注入しすぎても、つまりシビアな充填量制御を行わなくても、溢れた第１透光部材は、周回エッジの外側に形成される空間に貯留されるだけであり、第１透光部材の実質的な厚みを一定に保つことやその表面張力による膨らみを担保できる。
【００１１】
ＬＥＤ素子の具体例としては、ＩｎＧａＮ系化合物半導体を発光層とした近紫外〜紫色系の光を発するものを挙げることができる。
【００１２】
本発光装置の製造方法としては、ＬＥＤ素子を素子保持体に設けた凹部の下部底面に設置するＬＥＤ素子設置ステップと、前記凹部の底面側にＬＥＤ素子をモールドする第１透光部材を充填する第１透光部材充填ステップと、前記凹部における第１透光部材上に、ＬＥＤ素子から出た光で励起されて他の色の光を放出する蛍光物質を含有させた第２透光部材を充填する第２透光部材充填ステップとを基本的に行う。そして、前記凹部の側周面における第１透光部材と第２透光部材との充填境界に周回エッジを設けておき、前記第１透光部材充填ステップにおいて、表面張力を利用して、第１透光部材を前記周回エッジを境界にして開口側に膨らませて充填する。
【発明の効果】
【００１３】
このように構成した本発明に係る発光装置によれば、第１透光部材の中央部に生じる凹みを解消して配光特性の向上を図ることができるだけでなく、該第１透光部材の凹部への充填深さを容易に一定に保つことができて光量、色目、寿命等のばらつきを大きく軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る発光装置１００は、図１、図２に示すように、ＬＥＤ素子１と、前記ＬＥＤ素子１を下部底面に収容する凹部３を有した素子保持体２と、前記凹部３に上下２段で充填される第１透光部材４及び第２透光部材５とを具備したものである。これら各部について以下に詳述する。
【００１５】
ＬＥＤ素子１は、ここではＩｎＧａＮ系化合物半導体を発光層とした近紫外の光を発するものである。もちろん、他の種類のＬＥＤ素子でも構わない。
【００１６】
素子保持体２は、例えば正方厚板状をなす金属製のものであり、その上面中央には、有底の凹部３が設けてある。そして、この凹部３の底面に、前記ＬＥＤ素子１を配置している。なお、ＬＥＤ素子１の配置にあたっては、リード線や絶縁層などが必要となるが、既知の構造であることから、ここではそれらは図示しておらず、その詳細構造説明も省略する。
【００１７】
第１透光部材４は無色透明の樹脂であり、凹部３の下半分に充填されてＬＥＤ素子１をモールドするものである。この第１透光部材４は、液状態で充填した後、固化させる。
【００１８】
第２透光部材５は、ＬＥＤ素子１から出た光で励起されて他の色の光を放出する１又は複数種類の粒子状蛍光物質５１を、無色透明の樹脂５２に含有させてなるものである。ここは、３種類の蛍光物質を用いてＲＧＢの光を発するようにし、それらが混合されて全体として白色光を射出するように構成している。かかる第２透光部材５は、凹部３における第１透光部材４の上側、すなわち凹部３の開口側に層状に充填される。
【００１９】
なお、この第２透光部材５の表面に、さらに近紫外線カットフィルタを被覆してもよい。ＬＥＤ素子１からでた光の全てが蛍光物質５１で色変換されるわけではなく、蛍光物質５１をすり抜けてそのまま外部に射出される光があるところ、このような近紫外線カットフィルタを設けることにより、ＬＥＤ素子１からの直接光を完全にカットできて安全性を高められる上、この直接光は、不可視光であり、カットしても色目や明るさにほとんど影響を与えないからである。
【００２０】
しかして、この実施形態では、図１、図２に示すように、素子保持体２を充填姿勢にした場合に、水平に凹部３の側周面を周回するエッジ、すなわち周回エッジ７を形成している。周回エッジ７とは、図２のように縦断面視、尖った先端を形成するものである。ここでは凹部３の側周面に周回する段部６（以下、周回段部６とも言う）を設け、その周回段部６の内方縁を周回エッジ７としている。
【００２１】
次に、このような構成の発光装置１００の製造方法につき説明する。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、まず、凹部３の底面にＬＥＤ素子１を半田付けするなどして設置・配線する。
【００２３】
次に、図３（ｂ）に示すように、凹部３に液状の第１透光部材４を充填する。このとき、周回エッジ７を目印にすることによって、第１透光部材４の周縁部上面がエッジ７と同じ高さになり、なおかつ表面張力でその中央部が少し膨らむ、すなわちエッジ７よりも若干高い高さになるまで第１透光部材４を充填する。
【００２４】
その後、予め定められた時間放置して、少なくとも第２透光部材５と混ざり合わない程度までこの第１透光部材４を固化させる。
【００２５】
そして、図３（ｃ）に示すように、この第１透光部材４の上からさらに第２透光部材５を流し込み、全体を固化させる。流し込む量は、第２透光部材５の上面高さが凹部３の開口高さと合致するまでである。
【００２６】
しかしてこのような構成によれば、周回エッジ７が第１透光部材４の充填目印となるだけでなく、第１透光部材４の表面が膨張して凸形状になるまで第１透光部材４を注入すればよいから、上方からの目視で充填量を容易かつ正確に操作できる。
【００２７】
さらに、例えばカメラセンサを用いて第１透光部材４の表面をコンピュータで監視しておき、表面が膨張して凸形状になった時点で注入を自動停止するといったフィードバック制御による充填量完全自動制御も容易にできるようになる。その結果、第１透光部材４の上に充填する第２透光部材５の厚さ（量）や蛍光物質５１とＬＥＤ素子１との距離を常に一定に保つことができ、光量や寿命のばらつき、あるいは色目等を規格に揃えることが簡便にできることとなる。
【００２８】
また、液状である充填時には、第１透光部材４の中央部が膨らんでおり、固化して体積縮小した後も、若干膨らむか又は平面にすることができるので、その部分での凹レンズ効果を排除することができ、発光装置１００の配光特性を向上させることができるようになる。
【００２９】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、図４に示すように、凹部３の側周面を鏡面にするとともに、前述のように底面に対して垂直な面とはせず、配光特性の関係から、開口に向かうに連れ凹部３の内径が増大する傾斜面にしても構わない。
【００３０】
また、図５に示すように、凹部３の側周面に下向きの周回溝８を設け、該周回溝８の開口内方縁を前記周回エッジ７としたものでも構わない。このようなものであれば、第１透光部材４を若干注入しすぎても、溝８内に第１透光部材４があふれるだけで、前記実施形態同様、実質的な第１透光部材４の厚みを一定に保つことができ、かつ、表面張力による膨らみによって固化時の中央部の凹みも防止できることから、充填量の厳密な制御が不要となる。
【００３１】
同様の効果を、前記実施形態のように段部６を設けた構成で得るには、図６に示すように、周回エッジ７から連続して外側に形成される段部表面６ａを外側に向かうに連れ下方に傾斜する面とすればよい。
【００３２】
要は、周回エッジ７から連続して外側に形成される面が、鉛直に垂下又は外側に向かうに連れ下方に傾斜する面となるように構成し、周回エッジ７の外側に、溢れた第１透光部材４を貯留する空間を形成しておけばよい。
【００３３】
また、周回エッジ７は、前記図示例に限られず、そのエッジで所望の表面張力が発生する程度に尖らせておけばよく、その形態としては、図７、図８に示すようなものでも構わない。加えて、本発明は、前記実施形態のように、素子保持体がチップ形状をなすいわゆるチップ型ＬＥＤのみならず、砲弾型ＬＥＤにも適用できるし、ＬＥＤ素子としてＩｎＧａＮ系化合物半導体以外の半導体に適用して同様の作用効果を得ることもできる。
その他、本発明は前記図示例や実施形態に限られず、その主旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光装置を示す全体斜視図。
【図２】同実施形態に係る発光装置の縦断面図。
【図３】同実施形態に係る発光装置の製造方法を示す製造方法説明図。
【図４】本発明の他の実施形態に係る発光装置を示す縦断面図。
【図５】本発明のさらに他の実施形態に係る発光装置を示す縦断面図。
【図６】本発明のさらに他の実施形態に係る発光装置を示す縦断面図。
【図７】本発明のさらに他の実施形態に係る発光装置を示す縦断面図。
【図８】本発明のさらに他の実施形態に係る発光装置を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・ＬＥＤ素子
２・・・素子保持体
３・・・凹部
４・・・第１透光部材
５・・・第２透光部材
５１・・・蛍光物質
６・・・周回段部
６ａ・・・段部表面（周回エッジから連続して外側に形成される面）
７・・・周回エッジ
８・・・周回溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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