(57)【要約】【課題】波長変換部材の分析・分類・管理が容易で、ＬＥＤ発光デバイスの発光色や照度を制御し易く、歩留まりの高いＬＥＤ発光デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】上端面に開口する凹部を有した基体と、前記凹部の底面に実装されたＬＥＤ素子とを具備し、透光性を有し前記ＬＥＤ素子を封止する封止部材と、蛍光体を含有する波長変換部材とが、前記凹部の底面側からこの順に設けられているＬＥＤ発光デバイスを製造する方法であって、前記波長変換部材が透光性基板上に積層している積層体を作製する積層工程と、前記基体の凹部の底面にＬＥＤ素子を実装する実装工程と、前記ＬＥＤ素子が実装された前記基体の凹部に封止部材用の透光性樹脂を充填して前記ＬＥＤ素子を封止する封止工程と、前記透光性樹脂を硬化させる前に、前記透光性樹脂が充填された前記基体の凹部の開口部を、前記透光性基板が前記凹部の底面側を向くように前記積層体で覆う搭載工程とを備えているようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端面に開口する凹部を有した基体と、前記凹部の底面に実装されたＬＥＤ素子とを具備し、透光性を有し前記ＬＥＤ素子を封止する封止部材と、蛍光体を含有する波長変換部材とが、前記凹部の底面側からこの順に設けられているＬＥＤ発光デバイスを製造する方法であって、
前記波長変換部材が透光性基板上に積層している積層体を作製する積層工程と、
前記基体の凹部の底面にＬＥＤ素子を実装する実装工程と、
前記ＬＥＤ素子が実装された前記基体の凹部に封止部材用の透光性樹脂を充填して前記ＬＥＤ素子を封止する封止工程と、
前記透光性樹脂を硬化させる前に、前記透光性樹脂が充填された前記基体の凹部の開口部を、前記透光性基板が前記凹部の底面側を向くように前記積層体で覆う搭載工程とを備えていることを特徴とするＬＥＤ発光デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記積層工程が、波長変換部材用の蛍光体含有樹脂組成物を前記透光性基板上に塗布し、当該蛍光体含有樹脂組成物を硬化させる工程である請求項１記載のＬＥＤ発光デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記蛍光体含有樹脂組成物をポッティングにより塗布する請求項２記載のＬＥＤ発光デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記積層工程が、複数個分の前記透光性基板が一体となった大基板上に、波長変換部材用の蛍光体含有樹脂組成物を、複数個の前記波長変換部材が形成されるように印刷し、当該蛍光体含有樹脂組成物を硬化させて、複数個の前記積層体を一体として作製する工程と、
その上に複数個の前記波長変換部材が形成された大基板を切断して、複数個の前記積層体を切り出す工程とからなる請求項１又は２記載のＬＥＤ発光デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記印刷が、赤色光を発する蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂組成物と、緑色光を発する蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂組成物と、青色光を発する蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂組成物とを別々に重ねて印刷するものである請求項４記載のＬＥＤ発光デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記印刷が、赤色光を発する蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂組成物と、緑色光を発する蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂組成物と、青色光を発する蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂組成物とをこの順に重ねて印刷するものである請求項４又は５記載のＬＥＤ発光デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記封止工程において、前記透光性樹脂の表面が膨出するように、前記基体の凹部に前記透光性樹脂を充填する請求項１、２、３、４、５又は６記載のＬＥＤ発光デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記搭載工程の前に、更に、前記積層体の表面のうち前記透光性基板側の表面に、前記透光性樹脂を付着させる樹脂付着工程を備えている請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のＬＥＤ発光デバイスの製造方法。
【請求項９】
上端面に開口する凹部を有する基体と、
前記凹部の底面に実装されたＬＥＤ素子と、
透光性を有し前記ＬＥＤ素子を封止する封止部材と、
前記封止部材を前記凹部内に気密的に封ずるように、前記封止部材の上に設けられた透光性基板と、
蛍光体を含有するものであって、前記透光性基板の上に設けられた波長変換部材とを備えていることを特徴とするＬＥＤ発光デバイス。
【請求項１０】
前記ＬＥＤ素子が、紫外線又は短波長の可視光線を発するものであり、
前記蛍光体が、赤色光を発する蛍光体、緑色光を発する蛍光体、及び、青色光を発する蛍光体である請求項９記載のＬＥＤ発光デバイス。
【請求項１１】
前記透光性基板が、紫外線及び短波長の可視光線を透過して、より長波長の可視光線を反射する短波長透過フィルタである請求項９又は１０記載のＬＥＤ発光デバイス。
【請求項１２】
前記ＬＥＤ素子が、４３０ｎｍ以下に放射ピークを有するものである請求項９、１０又は１１記載のＬＥＤ発光デバイス。
【請求項１３】
前記短波長透過フィルタが、光の反射率と透過率との高低が逆転する境界を、前記ＬＥＤ素子の放射ピーク波長より１０ｎｍ以上大きく、かつ、４４０ｎｍ以下の波長領域に有する誘電体多層膜である請求項１１又は１２記載のＬＥＤ発光デバイス。
【請求項１４】
前記波長変換部材が、赤色光を発する蛍光体を含有する層と、緑色を発する蛍光体を含有する層と、青色を発する蛍光体を含有する層とが、前記ＬＥＤ素子側からこの順に形成されているものである請求項９、１０、１１、１２又は１３記載のＬＥＤ発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換部材の分析・分類・管理が容易で、ＬＥＤ発光デバイスの発光色や照度を制御し易く、歩留まりが高い上に、更に耐湿性及び放熱性にも優れたＬＥＤ発光デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、窒化ガリウム系化合物半導体を用いて青色光又は紫外線を放射するＬＥＤ素子と種々の蛍光体とを組み合わせることにより、白色をはじめとするＬＥＤ素子の発光色とは異なる色の光を発するＬＥＤ発光デバイスが開発されている。ＬＥＤ素子を用いた、このようなＬＥＤ発光デバイスは、小型、省電力、長寿命等の長所があり、表示用光源や照明用光源として広く用いられている。
【０００３】
このようなＬＥＤ発光デバイスとしては、凹部が形成された基体の前記凹部内にＬＥＤ素子が実装され、ＬＥＤ素子を覆う透光性の封止部材と、蛍光体を含有する波長変換部材とがＬＥＤ素子側からこの順に設けられているものが知られており（特許文献１）、当該ＬＥＤ発光デバイスは、封止層が備わっていることにより、ＬＥＤ素子からの光の取り出し効率に優れ、また、蛍光体の熱劣化を防止することができる。
【０００４】
当該ＬＥＤ発光デバイスを製造するには、ＬＥＤ素子が実装された基体の凹部内に、封止部材用の透光性樹脂を充填し硬化させてから、その上に波長変換部材用の蛍光体含有樹脂組成物を注入する。
【０００５】
蛍光体が分散した波長変換部材用の樹脂組成物は、複数個のＬＥＤ発光デバイス分を一時に調整してから、所定量ずつ使用するものであるが、当該樹脂組成物中の蛍光体の分散状態は経時的に変化するので、同じ仕様のＬＥＤ発光デバイスであっても、発光色の色目や照度にはロット毎に若干のバラツキが生じる。また、ＬＥＤ素子の発光色や照度にもバラツキがあり、このことも最終製品であるＬＥＤ発光デバイスの発光色や照度のバラツキの原因となる。そして、得られたＬＥＤ発光デバイスを検査装置用の光源として用いる場合には、僅かでもこのようなバラツキがあると検査結果の信頼性が損なわれるので問題となる。
【０００６】
このため、従来は、最終製品であるＬＥＤ発光デバイスについて発光色の色目や照度の検査を行い、許容範囲から逸脱するものを排除している。
【０００７】
また、近時ＬＥＤ素子が高出力化することによって、ＬＥＤ素子の発熱量が著しく増大し、その熱によってＬＥＤ素子そのものが劣化するという問題が生じている。また、蛍光体も熱に脆弱であることから、ＬＥＤ素子からの伝熱によって蛍光体が熱劣化すると考えられている。
【０００８】
そこで、従来は、ＬＥＤ素子の下に放熱板を敷き、ここから熱を発散させるようにしているが、実際には、例えば紫外線により蛍光体を励起させると、蛍光体が顕著に熱を発し自身の劣化を促進しているという事実を本発明者は鋭意検討により初めて発見した。ＬＥＤ素子を放熱基板上に搭載し、その上を封止部材で覆い、更にその上を波長変換部材で覆い、印加電圧３．５Ｖ、電流３００ｍＡの条件で実験したところ、ＬＥＤ素子の上面発光層部分が８５℃、封止部材の上面が５５℃と言うように温度が下がっているにも拘わらず、波長変換部材の上面温度は６５℃になっており、従来、軽視されていた蛍光体での発熱が顕著であることが確認された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１９１１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みなされたものであって、波長変換部材の分析・分類・管理が容易で、ＬＥＤ発光デバイスの発光色や照度を制御し易く、歩留まりの高いＬＥＤ発光デバイスを提供することをその主たる所期課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち本発明に係るＬＥＤ発光デバイスの製造方法は、上端面に開口する凹部を有した基体と、前記凹部の底面に実装されたＬＥＤ素子とを具備し、透光性を有し前記ＬＥＤ素子を封止する封止部材と、蛍光体を含有する波長変換部材とが、前記凹部の底面側からこの順に設けられているＬＥＤ発光デバイスを製造する方法であって、前記波長変換部材が透光性基板上に積層している積層体を作製する積層工程と、前記基体の凹部の底面にＬＥＤ素子を実装する実装工程と、前記ＬＥＤ素子が実装された前記基体の凹部に封止部材用の透光性樹脂を充填して前記ＬＥＤ素子を封止する封止工程と、前記透光性樹脂を硬化させる前に、前記透光性樹脂が充填された前記基体の凹部の開口部を、前記透光性基板が前記凹部の底面側を向くように前記積層体で覆う搭載工程とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
上述のとおり、波長変換部材用の蛍光体含有樹脂組成物は、複数個のＬＥＤ発光デバイス分を一時に調整するものであるが、蛍光体含有樹脂組成物中の蛍光体の分散状態は経時的に変化するので、同じ仕様のＬＥＤ発光デバイスであっても、発光色の色目や照度にはロット毎に若干のバラツキが生じる。また、ＬＥＤ素子の発光色や照度にもバラツキがあり、このことが最終製品であるＬＥＤ発光デバイスの発光色や照度のバラツキの原因となっている。
【００１３】
これに対して、本発明では、前記波長変換部材と前記透光性基板との積層体を、前記ＬＥＤ素子が実装された基体とは別体として作製してから、前記ＬＥＤ素子が実装された基体に前記積層体を搭載するので、波長と光強度が予め定められた、例えば近紫外線を発する基準光源を使用して、前記積層体の発光色や照度等を測定し、バラツキのある前記積層体群を発光色や照度等に従い分類・管理し、所望の発光色や照度等を有するものを選び出して、適合するＬＥＤ素子と組み合わせて所期の性能を有するＬＥＤ発光デバイスを作製することができる。このため、最終製品であるＬＥＤ発光デバイスの発光色や照度等のバラツキを極力抑えることができる。
【００１４】
また、前記透光性基板は、前記波長変換部材及び前記封止部材の放熱作用も発揮するので、前記波長変換部材中の蛍光体が熱劣化することに起因するＬＥＤ発光デバイスの発光色の変化を良好に抑制することができる。
【００１５】
更に、前記封止部材用の透光性樹脂としては気体透過率が高いシリコーン樹脂が使用されることがあるが、前記封止部材を前記透光性基板で覆うことにより、前記凹部内への気体の侵入を抑制することができるので、前記凹部の側面及び底面に銀等の金属薄膜からなるリフレクタが形成されていても、当該金属薄膜の酸化、硫化、塩化等による腐食等を防止することができる。また、前記透光性基板は防水機能も発現しうる。
【００１６】
また、ＬＥＤ素子は点光源であるので、光の取り出し効率を上げるためには、ＬＥＤ素子と蛍光体とは近接していることが好ましいが、蛍光体はＬＥＤ素子からの熱により劣化してしまうので、そのバランスが最適になるように蛍光体とＬＥＤ素子との距離を管理することが必要である。しかしながら、従来のように、ＬＥＤ素子が実装された基体の凹部内に透光性樹脂を充填し硬化させてから、その上に蛍光体含有樹脂組成物を注入するようにする方法では、凹部の側面の状態や透光性樹脂の粘度等によっては、透光性樹脂が基体凹部の側面をせり上がり、封止部材と波長変換部材の界面が窪んだ状態で硬化することがあるので、透光性樹脂の充填量を厳密に管理しても、ＬＥＤ素子と蛍光体（波長変換部材）との距離を再現性よく管理することは難しい。これに対して、本発明では、前記波長変換部材と前記透光性基板との積層体を、前記ＬＥＤ素子が実装された基体とは別体として作製し、かつ、前記基体の凹部に充填した透光性樹脂が硬化する前に、前記凹部の開口部を覆うように、前記積層体を前記透光性樹脂の上に載置することにより、予め作製された積層体から波長変換部材の厚さが所望のものを選び出すことができるので、ＬＥＤ素子と蛍光体（波長変換部材）との距離を再現性よく管理することができる。このため、例えば、蛍光体の熱劣化への対応も容易となる。
【００１７】
前記積層工程としては、具体的には、例えば、蛍光体含有樹脂組成物を前記透光性基板上に塗布し、当該蛍光体含有樹脂組成物を硬化させる工程が挙げられ、なかでも、ポッティングにより前記蛍光体含有樹脂組成物を塗布すると、前記蛍光体含有樹脂組成物の塗布量の管理が容易になる。なお、前記蛍光体含有樹脂組成物を硬化させるとは、硬化前の前記透光性樹脂よりも硬い状態にすることを意味する。
【００１８】
前記積層体は、複数個を一括して作製してもよく、この場合、前記積層工程が、複数個分の前記透光性基板が一体となった大基板上に、波長変換部材用の蛍光体含有樹脂組成物を、複数個の前記波長変換部材が形成されるように、例えばインクジェットプリンター等を用いて印刷し、当該蛍光体含有樹脂組成物を硬化させて、複数個の前記積層体を一体として作製する工程と、その上に複数個の前記波長変換部材が形成された大基板を切断して、複数個の前記積層体を切り出す工程とからなることが好ましい。
【００１９】
この際、赤色光を発する蛍光体（以下、赤色蛍光体という。）を含有する蛍光体含有樹脂組成物と、緑色光を発する蛍光体（以下、緑色蛍光体という。）を含有する蛍光体含有樹脂組成物と、青色光を発する蛍光体（以下、青色蛍光体という。）を含有する蛍光体含有樹脂組成物とを別々に重ねて印刷してもよく、とりわけ、赤色蛍光体含有樹脂組成物と、緑色蛍光体含有樹脂組成物と、青色蛍光体含有樹脂組成物とをこの順に重ねて印刷すると、青色蛍光体が発した青色光や緑色蛍光体が発した緑色光が他の蛍光体に吸収されず、光の取り出し効率やエネルギー変換効率を高くすることができるので好ましい。
【００２０】
前記封止工程においては、前記透光性樹脂の表面が膨出するように、前記基体の凹部に前記透光性樹脂を充填してもよい。なお、本発明において「前記透光性樹脂の表面が膨出する」とは、前記透光性樹脂の表面上の１点が頂点となるように、充填した前記透光性樹脂が盛り上がっていることをいう。
【００２１】
このようなものであれば、前記凹部の開口部を前記積層体で覆う際に、最初に前記透光性樹脂の表面上の頂点が前記積層体と接し、前記頂点を起点として連続的に前記透光性樹脂と前記積層体との接触面積が拡大していくので、前記透光性樹脂と前記積層体との間に気泡が形成されにくい。
【００２２】
また、前記搭載工程の前に、前記積層体の表面のうち前記透光性基板側の表面に、前記透光性樹脂を付着させる樹脂付着工程を、更に備えていてもよい。前記積層体の前記透光性基板側の表面に、ポッティング等により透光性樹脂を付着させて、膨出部を形成し、当該膨出部が、凹部内に充填した透光性樹脂と最初に接するように、前記凹部の開口部を前記積層体で覆うことにより、前記膨出部から連続的に前記透光性樹脂と前記積層体との接触面積が拡大していくので、前記透光性樹脂と前記積層体との間に気泡が形成されにくい。
【００２３】
このような製造方法により得られるＬＥＤ発光デバイスもまた、本発明の１つである。すなわち本発明に係るＬＥＤ発光デバイスは、上端面に開口する凹部を有する基体と、前記凹部の底面に実装されたＬＥＤ素子と、透光性を有し前記ＬＥＤ素子を封止する封止部材と、前記封止部材を前記凹部内に気密的に封ずるように、前記封止部材の上に設けられた透光性基板と、蛍光体を含有するものであって、前記透光性基板の上に設けられた波長変換部材とを備えていることを特徴とする。
【００２４】
本発明に係るＬＥＤ発光デバイスとしては、具体的には、前記ＬＥＤ素子が、紫外線又は短波長の可視光線を発するものであり、前記蛍光体が、赤色蛍光体、緑色蛍光体、及び、青色蛍光体であるものが挙げられる。
【００２５】
前記透光性基板としては特に限定されないが、例えば、紫外線及び短波長の可視光線を透過して、より長波長の可視光線を反射する短波長透過フィルタを用いた場合は、前記ＬＥＤ素子が発した紫外線や短波長の可視光線により励起された前記蛍光体が発する可視光線のうち、前記ＬＥＤ素子が実装された基体に向かって進行したものは、前記短波長透過フィルタで反射して、進行方向を変えて装置外に射出される。このため、蛍光体により変換された可視光線を効率的に装置外に取り出すことができる。
【００２６】
前記ＬＥＤ素子としては、具体的には、４３０ｎｍ以下に放射ピークを有するものが好適に用いられ、より好ましくは３６０〜４３０ｎｍの近紫外領域に放射ピークを有するものである。
【００２７】
前記短波長透過フィルタとしては、具体的には、光の反射率と透過率との高低が逆転する境界を、前記ＬＥＤ素子の放射ピーク波長より１０ｎｍ以上大きく、かつ、４４０ｎｍ以下の波長領域に有する誘電体多層膜が好適に用いられる。誘電体多層膜は、金属酸化物等の誘電体のなかでも透明性の高い物質からなる薄膜から、屈折率の異なる２つ以上のものを選択して積層してなるものであり、熱伝導性にも優れるものである。
【００２８】
前記波長変換部材には、赤色光を発する蛍光体を含有する層と、緑色を発する蛍光体を含有する層と、青色を発する蛍光体を含有する層とが、前記ＬＥＤ素子側からこの順に形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
このような構成の本発明によれば、波長変換部材の分析・分類・管理が容易で、ＬＥＤ発光デバイスの発光色や照度を制御し易く、ＬＥＤ発光デバイスを高い歩留まりで製造することができる。更に、ＬＥＤ発光デバイスの耐湿性や放熱性を向上することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係るＬＥＤ発光デバイスの模式的縦断面図である。
【図２】同実施形態における短波長透過フィルタの透過率及び反射率の概要を示すグラフである。
【図３】同実施形態における切断前の積層体を示す平面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。
【図４】同実施形態に係るＬＥＤ発光デバイスの製造工程を示す図である。
【図５】同実施形態に係るＬＥＤ発光デバイスの一部の光路を示す光路説明図である。
【図６】他の実施形態に係るＬＥＤ発光デバイスの製造工程を示す図である。
【図７】他の実施形態に係るＬＥＤ発光デバイスの模式的縦断面図である。
【図８】他の実施形態に係るＬＥＤ発光デバイスの模式的縦断面図である。
【図９】他の実施形態における切断前の積層体を示す平面図である。
【図１０】他の実施形態に係るＬＥＤ発光デバイスの斜視図である。
【図１１】他の実施形態に係るＬＥＤ発光デバイスの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００３２】
まず、本実施形態に係るＬＥＤ発光デバイス１について説明する。ＬＥＤ発光デバイス１は、図１に示すように、上端面２１に開口する凹部２２を有した基体２と、凹部２２の底面２２１に実装されたＬＥＤ素子３と、ＬＥＤ素子３を封止する封止部材４と、封止部材４の上に設けられて凹部２２の開口部を覆う透光性基板５と、透光性基板５の上に設けられた波長変換部材６とを備えたものである。
【００３３】
以下に各部を詳述する。
基体２は、上端面２１に開口し、底面２２１から開口部に向けて拡開する切頭円錐形状をなす凹部２２を有するものであり、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等の熱伝導率が高い絶縁材料を成型してなるものである。
【００３４】
基体２は、その凹部２２の底面２２１に後述するＬＥＤ素子３を実装するものであるが、当該底面２２１には、ＬＥＤ素子３が電気的に接続されるための配線導体（図示しない。）が形成されている。この配線導体が基体２内部に形成された配線層（図示しない。）を介してＬＥＤ発光デバイス１の外表面に導出されて外部電気回路基板に接続されることにより、ＬＥＤ素子３と外部電気回路基板とが電気的に接続される。
【００３５】
基体２の凹部２２の側面２２２及び底面２２１を含む内面には、銀等の金属メッキ等が施されることにより高反射率の金属薄膜２３が形成されており、リフレクタとして機能している。
【００３６】
ＬＥＤ素子３は、紫外線や短波長の可視光線を発するものであり、例えば３６０〜４３０ｎｍに放射ピークを有するものである。このようなＬＥＤ素子３は、例えば、サファイア基板や窒化ガリウム基板の上に窒化ガリウム系化合物半導体がｎ型層、発光層及びｐ型層の順に積層したものである。
【００３７】
ＬＥＤ素子３は、窒化ガリウム系化合物半導体を下（凹部２２の底面２２１側）にして凹部２２の底面２２１に半田バンプや金バンプ等（図示しない。）を用いてフリップチップ実装されている。
【００３８】
封止部材４は、凹部２２に充実されてＬＥＤ素子３を封止しており、例えば、透光性及び耐熱性に優れ、ＬＥＤ素子３との屈折率差が小さいシリコーン樹脂等の透光性樹脂４からなるものである。このような封止部材４が備わっていると、ＬＥＤ素子３からの光の取り出し効率が向上し、また、波長変換部材６中の蛍光体６１の熱劣化を防止することができる。
【００３９】
透光性基板５は、製造工程において波長変換部材６の塗装基板として機能するものであり、封止部材４の上に設けられて、凹部２２の開口部を覆っており、封止部材４を凹部２２内に気密的に封じている。封止部材４を構成するシリコーン樹脂は気体透過率が高いところ、凹部２２の開口部を透光性基板５で覆うことにより、凹部２２内への気体の侵入を抑制することができるので、凹部２２の内面に形成された金属薄膜２３の酸化、硫化、塩化等による腐食等を防止することができる。また、透光性基板５は防水機能も発現しうる。
【００４０】
本実施形態では、透光性基板５として、可視光線を反射して、紫外領域から近紫外領域の光のみを選択的に透過する短波長透過フィルタが用いられている。当該短波長透過フィルタは、具体的には、例えば、図２に示すように、４３０ｎｍ近傍を境界として、光の透過率と反射率とが逆転する誘電体多層膜である。このような誘電体多層膜は、例えばガラス基板等に膜材料を付着させることにより形成される。
【００４１】
波長変換部材６は、内部に蛍光体６１が分散しているものであり、透光性基板５の上に設けられている。このような波長変換部材６としては、例えば、透光性及び耐熱性に優れ、封止部材４との屈折率差が小さいシリコーン樹脂等の透光性樹脂中に蛍光体６１が分散しているものが挙げられる。
【００４２】
波長変換部材６は、本実施形態では、赤色蛍光体６１Ｒ、緑色蛍光体６１Ｇ、青色蛍光体６１Ｂを含有しており、それぞれの蛍光体６１を含有する層が、ＬＥＤ素子３側から、赤色蛍光体含有層６Ｒ、緑色蛍光体含有層６Ｇ、青色蛍光体含有層６Ｂの順に形成されている。
【００４３】
赤色蛍光体６１Ｒ、緑色蛍光体６１Ｇ及び青色蛍光体６１Ｂが、ＬＥＤ素子３が発した紫外線や短波長の可視光線によって励起されると、各蛍光体６１が発する赤色光、緑色光及び青色光が混ざり合って白色光が発せられる。そして、ＬＥＤ素子３が発する紫外線や短波長の可視光線はＬＥＤ発光デバイス１の発光色である白色に実質的に影響しにくい。このため、例えば、ＬＥＤ素子３が青色光を発するものであって、当該青色光が蛍光体６１から発した光と混ざり合うように構成してある場合は、ＬＥＤ発光デバイス１の発光面において光路長の差に由来する色調むらが生じやすいが、ＬＥＤ素子３が紫外線や短波長の可視光線を発するものであって、蛍光体６１が、赤色蛍光体６１Ｒ、緑色蛍光体６１Ｇ及び青色蛍光体６１ＢであるＬＥＤ発光デバイス１では、このような色調むらが生じにくい。
【００４４】
そして、本実施形態のような、ＬＥＤ素子３として紫外線や短波長の可視光線を発するものを用い、蛍光体６１として、赤色蛍光体６１Ｒ、緑色蛍光体６１Ｇ及び青色蛍光体６１Ｂを用いたＬＥＤ発光デバイス１が発する混合光は、プランク軌跡上を移動するものであって、太陽光に極めて近い自然な白色である。
【００４５】
次に、本実施形態に係るＬＥＤ発光デバイス１の製造方法について、図３及び図４を参照して説明する。
【００４６】
まず、図３に示すように、複数個分の透光性基板５に相当する大きさの大基板Ｂ上に、複数個の波長変換部材６が一括して作製されるように、波長変換部材６用の蛍光体含有樹脂組成物６をインクジェットプリンター等を用いて印刷する。この際、赤色蛍光体６１Ｒを含有する赤色蛍光体含有樹脂組成物６Ｒと、緑色蛍光体６１Ｇを含有する緑色蛍光体含有樹脂組成物６Ｇと、青色蛍光体６１Ｂを含有する青色蛍光体含有樹脂組成物６Ｂとを別々に、この順に重ねて印刷する。
【００４７】
その後、加熱したり光（紫外線を含む）照射したりして大基板Ｂ上に印刷された蛍光体含有樹脂組成物６を硬化させて、波長変換部材６が透光性基板５上に積層してなる積層体７を、複数個分を一体として作製する。次いで、その上に複数個の波長変換部材６が一体として形成された大基板Ｂをレーザ等により切断して、複数個の積層体７を切り出す。
【００４８】
続いて、基体２の凹部２２の底面２２１にＬＥＤ素子３を実装して、そこに封止部材４用の透光性樹脂４を、その表面が膨出するように、必要量より多めに充填する。
【００４９】
ところで、凹部２２の側面２２２に電気パターンが形成されている場合は、透光性樹脂４の粘度が低いと、充填した透光性樹脂４が凹部２２の側面２２２を這い上がりやすくなり、電気パターンがないものと比べて這い上がり量が増える。そうすると、透光性樹脂４の充填量を厳密に管理したとしても、実質的な透光性樹脂４の充填量が這い上がり量によって左右され、かつその這い上がり量を一定にすることは極めて難しいことから、透光性樹脂４の中央部表面の高さがまちまちとなる恐れが多分にある。この現象を抑制し、高さを一定に管理するために、本実施形態では透光性樹脂４の量を多めにして積層体７で蓋をしたときに敢えて溢れさせているわけであるが、透光性樹脂４に、例えば１００ｍｍ２／ｓ以上といった粘度の高い樹脂を用いれば、前記這い上がり量がそもそも減少するため、溢れさせる量、つまり透光性樹脂４の当初充填量をより少なく抑えることが可能になり、凹部２２の側面２２２に電気パターンが形成されているものには特に好ましいものとなる。
【００５０】
そして、透光性樹脂４を硬化させる前に、透光性樹脂４が充填された凹部２２の開口部を、透光性基板５が凹部２２の底面２２１側を向くように積層体７で覆う（図４（ａ））。
【００５１】
上述のとおり、凹部２２の側面２２２の状態や透光性樹脂４の粘度等によっては、凹部２２内に充填した透光性樹脂４が凹部２２の側面２２２を這い上がることがあるので、透光性樹脂４の凹部２２内への充填量を厳密に管理しても、その界面の高さを管理することは難しい。これに対して、本実施形態では、凹部２２内に透光性樹脂４を多めに充填して、次いで、透光性樹脂４が充填された凹部２２の開口部を積層体７で覆うので、波長変換部材６（蛍光体６１）とＬＥＤ素子３との距離を容易に管理することができる。
【００５２】
また、透光性樹脂４の表面が膨出するように、透光性樹脂４を必要量より多めに充填すると、まず初めに膨出部４１の頂点が積層体７と接し、透光性樹脂４と積層体７との接触面積が徐々に拡大していく。
【００５３】
凹部２２の開口部を完全に積層体７で覆うと、積層体７と基体２との間に僅かに透光性樹脂４がはみ出すが、シリコーン樹脂等の透光性樹脂４は透明であるので外観や機能に与える影響はほとんどない（図４（ｂ））。なお、凹部２２から溢れ出し、積層体７と基体２との間にはみ出した透光性樹脂４は、積層体７と基体２とを接着させる機能も果たす。
【００５４】
最後に、加熱等して透光性樹脂４を硬化することにより、ＬＥＤ発光デバイス１を得ることができる。
【００５５】
このような実施形態であれば、波長変換部材６が透光性基板５上に積層してなる積層体７を、ＬＥＤ素子３が実装された基体２とは別体として作製してから、ＬＥＤ素子３が実装された基体２に積層体７を搭載することより、基準光源を使用して積層体７の発光色や照度等を分析し、バラツキのある積層体７群を発光色や照度等に従い分類・管理し、所望の発光色や照度等を有するものを選び出して、適合するＬＥＤ素子３と組み合わせて所期の性能を有するＬＥＤ発光デバイス１を作製することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、凹部２２に充填した透光性樹脂４が硬化する前に、凹部２２の開口部を覆うように、透光性樹脂４の上に積層体７を載置することにより、ＬＥＤ素子３と蛍光体６１（波長変換部材６）との距離を再現性よく管理できる。このため、ＬＥＤ素子３からの光の取り出し効率と蛍光体６１が受ける熱の影響とが最適なバランスとなるように、ＬＥＤ素子３と蛍光体６１（波長変換部材６）との距離を制御することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、透光性樹脂４を、その表面が膨出するように、必要量より多めに凹部２２に充填するので、最初に透光性樹脂４の膨出部４１の頂点が積層体７と接し、透光性樹脂４と積層体７との接触面積が徐々に拡大していくので、透光性樹脂４と積層体７との間に気泡が形成されにくい。
【００５８】
また、本実施形態で得られたＬＥＤ発光デバイス１は、凹部２２の開口部を覆う透光性基板５を備えているので、凹部２内のリフレクタ２３や、ＬＥＤ素子３、封止部材４を水分やガス等の外部環境因子の影響から守ることができ、耐蝕性に優れたものとなる。また、透光性基板５は波長変換部材６及び封止部材４の放熱部材としても機能するので、蛍光体６１の熱劣化に起因する照射光の色調変化や出力低下等を良好に抑制することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、透光性基板５として短波長透過フィルタを用いているので、図５に示すように、ＬＥＤ素子３が発した紫外線や短波長の可視光線Ｕにより励起された蛍光体６１が発する可視光線Ｖのうち、基体２に向かって進行したものは、短波長透過フィルタで反射されて、ＬＥＤ発光デバイス１外に射出される。従って、透光性基板５として短波長透過フィルタを用いることにより、変換された可視光線Ｖを効率的にＬＥＤ発光デバイス１外に取り出すことができる。
【００６０】
また、本実施形態では、波長変換部材６中で、赤色蛍光体６１Ｒ、緑色蛍光体６１Ｇ、青色蛍光体６１Ｂをそれぞれの含有する層が、ＬＥＤ素子３側から、赤色蛍光体含有層６Ｒ、緑色蛍光体含有層６Ｇ、青色蛍光体含有層６Ｂの順に形成されているので、青色蛍光体６１Ｂが発した青色光や緑色蛍光体６１Ｇが発した緑色光が他の蛍光体６１に吸収されず、このため、エネルギー変換効率、光の取り出し効率を向上することができる。
【００６１】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００６２】
例えば、透光性基板５に蛍光体含有樹脂組成物６を塗布する方法は印刷に限られず、ポッティングや、ディッピング等であってもよい。また、複数個の積層体７を一括して作製せずに、１個ずつ作製してもよい。
【００６３】
また、図６に示すように、積層体７の透光性基板５側の表面にポッティング等により透光性樹脂４を付着させて、膨出部４２を形成してもよい。このように膨出部４２を形成し、当該膨出部４２が、凹部２２内に充填した透光性樹脂４と最初に接するように、凹部２２の開口部を積層体７で覆うことにより、膨出部４２から連続的に透光性樹脂４と積層体７との接触面積が拡大していくので、透光性樹脂４と積層体７との間に気泡が形成されにくい。
【００６４】
ＬＥＤ素子３は、紫外線や短波長の可視光線を発するものに限定されず、青色光を発するものであってもよい。また、ＬＥＤ素子３はフリップチップ実装されていなくともよく、基体２に設けられた配線導体にワイヤボンディングを用いて接続されていてもよい。
【００６５】
透光性基板５は、短波長透過フィルタに限定されず、透光性を有するものであれば他のものを用いることもでき、例えば、ダイヤモンド、サファイア、水晶、ガラス、プラスチック等からなるものであってもよい。なかでも、透光性基板５がダイヤモンド、サファイア、水晶等の水晶以上の高い熱伝導率を有する材料からなる場合は、波長変換部材６の熱を透光性基板５を通して効率的に放出することができるので、波長変換部材６に含まれる蛍光体６１の熱変性や熱劣化を効果的に防ぐことができる。
【００６６】
波長変換部材６は、蛍光体６１の種類毎に分かれた層状構造を有していなくてもよく、赤色蛍光体６１Ｒ、緑色蛍光体６１Ｇ及び青色蛍光体６１Ｂが、一層からなる波長変換部材６中に混在していてもよい。また、波長変換部材６が含有する蛍光体６１は、赤色蛍光体６１Ｒ、緑色蛍光体６１Ｇ、青色蛍光体６１Ｂに限定されず、黄色蛍光体であってもよい。黄色蛍光体を含有する波長変換部材６と、青色光を発するＬＥＤ素子３とを組み合わせて用いることによっても、ＬＥＤ発光デバイス１に白色光を射出させることができる。
【００６７】
基体２は、凹部２２が底面２２１から開口部に向けて拡開する切頭円錐形状をなすものに限定されず、例えば、凹部２２が円柱形状をなすものであってもよい。また、基体２は、図７に示すように、凹部２２の側面２２２に段部２４が形成されていて、当該段部２４の上端面に、透光性基板５側の周縁部が載置されるように積層体７を配設することにより、積層体７が基体２に対し、光軸方向にも軸直交方向にも位置決めされるように構成してあってもよい。
【００６８】
また、波長変換部材６内を進行して来た可視光線Ｖが、波長変換部材６と空気との界面で全反射して波長変換部材６内に逆進してしまうことがあるが、図８に示すように、波長変換部材６の上に更に、サファイア等の高屈折率材料からなる透明板状体８を設け、そのＬＥＤ発光デバイス１から露出する面に、反射防止コーティングや微細な凹凸を形成する粗面化等の反射防止処理を施せば、上述のような全反射を防いで、光の取り出し効率を向上することができる。
【００６９】
【００７０】
ＬＥＤ素子３が紫外線を放射するものである場合では、必要に応じて、上記の高屈折率材料からなる透明板状体８の上面又は下面に紫外線カット層を設けてもよい。
【００７１】
大基板Ｂ上に波長変換部材６を形成するに際しては、複数個の波長変換部材６を一体として形成しなくともよく、図９に示すように、複数個の波長変換部材６を所定の間隔を空けて大基板Ｂ上に形成してもよい。このように所定の間隔を空けて複数個の波長変換部材６を大基板Ｂ上に形成することにより、大基板Ｂを切断して複数個の積層体７を切り出すのが容易になる。
【００７２】
１つの基体２に形成される凹部２２は１つに限られず、図１０に示すように、１つの基体２に複数の凹部２２が形成されて、各凹部２２内にそれぞれＬＥＤ素子３（図示しない）が実装され、各凹部２２の開口部がそれぞれ積層体７で覆われていてもよい。
【００７３】
また、１つの基体２に複数の凹部２２が形成されている場合、図１１に示すように、近紫外励起のＬＥＤ素子３がそれぞれ実装された複数の凹部２２を１組として、それらをＲ・Ｇ・Ｂの混合比を変えた複数個の波長変換部材６が形成された単一の積層体７で覆うようにしてもよい。そして、ＬＥＤ素子３へ供給する電流値を変化させて、各ＬＥＤ素子３に由来する可視光線Ｖを混ぜ合わせることにより、色温度を自由に変えることができる。例えば、図１１に示す実施形態において、発光装置１の一のユニット１１が３０００Ｋの色温度の白色を発するものとし、発光装置１の他のユニット１２が６０００Ｋの色温度の白色を発するものとすることにより、黒体軌跡に沿って色温度が変化する演色性に優れた白色光発光装置１を構成することができる。
【００７４】
その他、本発明は上記の各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、前述した種々の構成の一部又は全部を適宜組み合わせて構成してもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１・・・ＬＥＤ発光デバイス
２・・・基体
３・・・ＬＥＤ素子
４・・・封止部材（封止部材用の透光性樹脂）
５・・・透光性基板
６・・・波長変換部材（波長変換部材用の蛍光体含有樹脂組成物）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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