(57)【要約】【課題】ＬＥＤ素子の発光光を蛍光材料により波長変換して白色光を発生するようにした光源ユニットにおいて、発光色の色むらをなくして均一性の高い白色光の光源を得る。【解決手段】金属ベースおよび金属リードをインサート成形により一体的に保持するカップ状の樹脂ケースを備え、この樹脂ケース内の前記金属ベース上にＬＥＤ素子を固着し、この樹脂ケース内において前記ＬＥＤ素子の電極と前記金属リードとを接続線により接続するとともに、励起する光をこの光の波長とは異なる波長の可視光に変換する蛍光材料を添加した透明な封止樹脂を充填して形成した封止樹脂層により前記ＬＥＤ素子を封止してなる光源ユニットおいて、前記樹脂封止層を上下２層に区分して構成し、前記区分した各層を前記蛍光材料の添加された透明の封止樹脂で形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ベースおよび金属リードをインサート成形により一体的に保持するカップ状の樹脂ケースを備え、この樹脂ケース内の前記金属ベース上にＬＥＤ素子を固着し、この樹脂ケース内において前記ＬＥＤ素子の電極と前記金属リードとを接続線により接続するとともに、励起する光をこの光の波長とは異なる波長の可視光に変換する蛍光材料を添加した透明な封止樹脂を充填して形成した封止樹脂層により前記ＬＥＤ素子を封止してなる光源ユニットにおいて、前記樹脂封止層を上下２層に区分して構成し、前記区分した各層を前記蛍光材料の添加された透明の封止樹脂で形成することを特徴とする光源ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の光源ユニットにおいて、前記カップ状の樹脂ケースの内周面ならびに金属ベースおよび金属リードの露出面に光の反射面を形成することを特徴とする光源ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光源ユニットにおいて、前記金属ベースおよび金属リードはリードフレームで構成することを特徴とする光源ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光源に発光ダイオード（以下ＬＥＤという）を使用し、これを樹脂でモールドして封止した光源ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ素子を樹脂でモールドして構成した光源ユニットとして、特許文献１に示されるように、ＬＥＤ素子を封止する樹脂中にＬＥＤ素子の発光光により励起されて励起光の波長とは異なる波長の可視光に変換する蛍光材料を添加したものが知られている。
【０００３】
図３に、この種の従来の光源ユニット２０の構成を示す。２１はＬＥＤ素子、２２はリードフレームで構成された金属ベース、２３および２４は、同様にリードフレームで構成された金属リードである。２５は、リードフレームに結合された状態で金属ベース２２および金属リード２３、２４を樹脂によりインサート成形して形成したカップ状の樹脂ケースである。この樹脂ケース２５内の金属ベース２２の露出面上にＬＥＤ素子２１を固着し、ＬＥＤ素子２１の２つの表面電極（図示せず）と金属リード２３，２４とに金線等からなる接続線２６をワイヤーボンディング法により接続する。その後、樹脂ケース２５のＬＥＤ素子２１の納められた空所内に蛍光材料２７の添加された透明の封止樹脂を充填して形成した樹脂封止層２８によりＬＥＤ素子２１を封止することにより光源ユニット２０が形成される。１つのリードフレーム上には複数の光源ユニットが形成されるが、リードフレームのステーから切断して個々に分離される。
【０００４】
このような光源ユニット２０は、金属リード２３、２４間に、直流の電圧を加えることにより、ＬＥＤ素子２１が発光し、このＬＥＤ光により、封止樹脂層２８中に添加された蛍光材料２７が励起されてＬＥＤ光とは異なる波長の可視光に変換して白色光を発生する。
【０００５】
ところで、このような波長変換により白色発光を行うようにした光源ユニット２０において、樹脂封止層２８を熱硬化性樹脂で構成した場合、樹脂ケース２５に充填された封止樹脂を加熱して硬化する過程で、封止樹脂が一時的に流動化して液状化する。封止樹脂がこのように液状化することにより封止樹脂に添加された蛍光材料２７は、樹脂に対して比重が重いため、封止樹脂中で沈降し、ほとんどが樹脂ケース５の空所の底部に堆積して層をなす。この結果、封止樹脂が硬化して形成された樹脂封止層２８中の蛍光材料２７は、ほとんどが図３に示すように樹脂封止層２８の底部に偏在した層となる。
【０００６】
このように、蛍光材料２７が樹脂封止層２８の底部に偏在するようになるとＬＥＤ素子２１の主に周囲側面からの発光光が蛍光材料２７へ当たらないで直接外部へ放射されるようになるため、ＬＥＤ素子２１による蛍光材料の励起効率が低下するとともに、発光色に色むらが生じ、均一な白色光を得ることができないという不都合が生じる。
【０００７】
このような光源ユニットの発光色の色むらの発生を解消するために、特許文献２では、図４に示すように、ＬＥＤ素子２１を封止する樹脂封止層２８を、第１樹脂封止層２８ａと第２樹脂封止層２８ｂとに区分して２段構成にした光源ユニット３０が提案されている。
【０００８】
ＬＥＤ素子２１を直接覆う下段の第１樹脂封止層２８ａは、蛍光材料の添加されてない透明な封止樹脂のみを充填して形成され、上段の樹脂封止層２８ｂは、第１樹脂封止層２８ａの封止樹脂が硬化した後に、その上から、蛍光材料２７ｂの添加された透明な封止樹脂を充填して形成される。
【０００９】
このような構成の光源ユニット３０によれば、樹脂封止層２８の封止樹脂を加熱硬化する過程で、樹脂中に添加された蛍光材料２７ｂが沈降しても、樹脂封止層２８の第１樹脂封止層２８ａの下段の第１樹脂封止層２８ａとの境界付近の底部にとどまるので、図４に示すように、蛍光材料２７ｂがＬＥＤ素子２１の上面より上方の樹脂封止層２８の中間部付近に堆積して層をなすようになる。
【００１０】
このため、この光源ユニット３０は、蛍光材料２７ｂの層がＬＥＤ素子２１の上面より上方の位置に存在ることにより、ＬＥＤ素子２１の発光光のほとんどが蛍光材料２７ｂに当たるようになり、ＬＥＤ素子２１による蛍光材料の励起効率が増大し、蛍光材料７による発光光の波長変換効率が高まり、図３に示す従来の光源ユニット２０より発光色の色むらの発生が抑制され、白色光の均一性を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第２９００９２８号公報
【特許文献２】特開２０００‐０７７７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら発光色の色むら発生が改善された図４に示す従来の光源ユニット３０においても、次のような不都合がある。
【００１３】
すなわち、光源ユニット３０のＬＥＤ素子２１の上面電極（図示せず）上に、ＬＥＤ素子２１へ電流を供給するために一端の接続された接続線２６が他端を金属リード２３、２４上に接続されるとき、中間部が弧状に湾曲される。このような接続線２６の湾曲部の頂部が樹脂封止層２８の第１樹脂封止層２８ａの上面から突出することがある。このような場合、第１樹脂封止層２８ａが加熱硬化過程で液状化したとき、樹脂の表面張力により接続線２６に沿って頂部付近まで這い上がるため、第１樹脂封止層２８ａの上面を平坦面とすることができない。第１樹脂封止層２８ａの接続線２６に沿って這い上がった部分と接する第２樹脂封止層２８ｂの底部に隆起する部分が生じ、この隆起部分には、樹脂中に添加された蛍光材料７が堆積され難くなり、蛍光材料２７ｂが分布しないか、分布しても希な分布となり、この部分でのＬＥＤ素子１の発光光の波長変換効率が低下する。この結果、ＬＥＤ素子２１に接続された接続線２６の湾曲部、すなわち光源ユニット３０の中心部において発光色にむらが生じ、均一な白色光とすることができないのである。
【００１４】
この発明は、このような不都合を解消して、より均一な白色光を発生する光源ユニットを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明は、このような課題を解決するために、金属ベースおよび金属リードをインサート成形により一体的に保持するカップ状の樹脂ケースを備え、この樹脂ケース内の前記金属ベース上にＬＥＤ素子を固着し、この樹脂ケース内において前記ＬＥＤ素子の電極と前記金属リードとを接続線により接続するとともに、励起する光をこの光の波長とは異なる波長の可視光に変換する蛍光材料を添加した透明な封止樹脂を充填して形成した樹脂封止層により前記ＬＥＤ素子を封止してなる光源ユニットおいて、前記樹脂封止層を上下２層に区分して構成し、前記区分した各層を前記蛍光材料の添加された透明の封止樹脂で形成することを特徴とするものである。
【００１６】
この発明においては、前記カップ状の樹脂ケースの内周面ならびに金属ベースおよび金属リードの露出面に光の反射面を形成するのがよい。また、前記金属ベースおよび金属リードはリードフレームで構成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、光源ユニットのＬＥＤ素子を封止する樹脂封止層を蛍光材料を添加した透明樹脂で形成する場合に、樹脂封止層を上下２層に区分して構成し、区分した各層をそれぞれ蛍光材料を添加した透明樹脂で形成することにより、樹脂封止層の区分された２層にともに蛍光材料の分散層が形成され、各層の蛍光材料が相互に補完しあって、全体において蛍光材料の波長変換が効果的に行われるようになるため、色むらの発生が抑制され、均一性の高い白色光を発生することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】照光式押しボタンスイッチ等に組み込まれる表示灯の光源に適用したこの発明の光源ユニットの実施例の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す表示灯の光源ユニットの部分を拡大して示す縦断面図である。
【図３】従来の光源ユニットの構成を示す縦断面図である。
【図４】従来の改良された光源ユニットの構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下にこの発明を図に示す実施例について説明する。
【００２０】
図１は、照光式押しボタンスイッチ等に組み込まれる表示灯の光源に適用したこの発明の光源ユニットの実施例の構成を示す縦断面図、図２は、この表示灯の光源ユニットの部分を拡大して示す縦断面図である。
【００２１】
図１および図２において、５０は表示灯、１０はこの表示灯５０に組み込まれた光源ユニットである。光源ユニット１０を保持する表示灯５０のホルダ５１には、外部接続端子５２、５３が設けられ、電流制限抵抗５４、５５を介して光源ユニットの金属リード１３、１４に接続される。
【００２２】
光源ユニット１０は、金属ベース１２および金属リード１３、１４をインサート成形により一体構成したカップ状の樹脂ベース１５を備え、この樹脂ベース１５の空所内の金属ベース１２の露出面上にＬＥＤ素子１１を固着する。ＬＥＤ素子１１の表面電極（図示せず）上に金線等からなる接続線１６の一端を接合し、この接続線１６の中間部を弧状に湾曲させながら他端を金属リード１３、１４の樹脂ベース１５から露出した面に接合することによりＬＥＤ素子１１の電極と金属リード１３、１４とを接続する。これにより、ＬＥＤ素子１１の電極が電流制限抵抗５４、５５を介して外部接続端子５２．５３に接続される。
【００２３】
ＬＥＤ素子１１の収められたカップ状の樹脂ベース１５の空所内に、励起光をその波長と異なる波長の可視光に変換する蛍光材料１７の添加された透明の封止樹脂を充填することによりＬＥＤ素子１１を密封する樹脂封止層１８を形成する。封止樹脂としては例えばエポキシ樹脂のような熱硬化性の透明樹脂を用いる。
【００２４】
樹脂封止層１８は、上下２層に区分された第１樹脂封止層１８ａおよび第２樹脂封止層１８ｂにより構成される。この２層の樹脂封止層１８は、蛍光材料の添加された透明の封止樹脂を２回に分けて充填することにより形成することができる。
【００２５】
すなわち、最初に樹脂ベース１５のＬＥＤ素子１１の収められた空所内に蛍光材料１７ａの添加された透明の封止樹脂を空所のほぼ半分の深さまで充填し、これを加熱硬化して第１樹脂封止層１８ａを形成する。そして次に、樹脂ベース１５のＬＥＤ素子１１の収められた空所内にこの第１樹脂封止層１８ａの上から残りの空所一杯に蛍光材料１７ｂの添加された透明の封止樹脂を充填し、これを加熱硬化することにより第２樹脂封止層１８ｂを形成する。第１樹脂封止層１８ａ、第２樹脂封止層１８ｂを構成する封止樹脂および蛍光材料は必ずしも同じ材料にする必要はなく、異なる材料であってもよい。
【００２６】
こうして完成した光源ユニット１０における樹脂封止層１８内の２層に区分された第１樹脂封止層１８ａおよび第２樹脂封止層１８ｂには、図２に示すようにそれぞれの層の底部に蛍光材料１７ａ、１７ｂの堆積して蛍光材料層が形成される。このように第１および第２の樹脂封止層１８ａ、１８ｂの底部に蛍光材料層が形成されるのは、樹脂封止層を形成する透明の封止樹脂全体に分散して添加されていた蛍光材料が、熱硬化性の封止樹脂の加熱硬化過程で、一時的に封止樹脂が流動化して液状となったとき、蛍光材料の比重が樹脂より重いことにより沈降して堆積するためである。
【００２７】
第１樹脂封止層１８ａにおいては、その底部とＬＥＤ素子１１の表面に堆積した蛍光材料１７ａが蛍光材料層を形成する。第２樹脂封止層１８ｂでは、第１樹脂封止層１８ａと第２樹脂封止層１８ｂとの境界部となる第２樹脂封止層１８ｂの底部に堆積した蛍光材料１７ｂが蛍光材料層を形成する。第１樹脂封止層１８ａの接続線６の突出する部分では、封止樹脂の表面張力により接続線１６に沿って引き上げられるため、上面が隆起するようになる。このため第２樹脂封止層１８ｂの第１樹脂封止層１８ａの上面と接する底面も接続線１６の侵入する部分で隆起する。この第２樹脂封止層１８ｂの隆起部分では蛍光材料の堆積がほとんどないか、堆積しても僅かで、蛍光材料の分布が希薄となる。
【００２８】
なお、前記の金属ベース１２、金属リード１３、１４は、これらを多数組み備えたリードフレームにより構成するのが最適である。そして、樹脂ベース１５のＬＥＤ素子１１の収容された空所の内周壁面１５ａおよび金属ベース１２および金属リード１３、１４の上表面は光の反射面となるように仕上げるのがよい。
【００２９】
このように構成された光源ユニット１０は、外部接続端子５２、５３に外部電源から直流電圧を印加することによりＬＥＤ素子１１が発光する。このＬＥＤ素子１１の発光光は周囲へ放射され樹脂封止層１８の２層の樹脂封止層１８ａおよび１８ｂの中を直進、又は樹脂ベース１５の内周面１５ａ等で反射されながら進行し外部へ放射される。
【００３０】
ＬＥＤ素子１１の発光光が封止樹脂層１８ａ、１８ｂ中を進行する過程で、各樹脂封止層の底部に形成された蛍光材料層を蛍光材料１７ａ、１７ｂに当たってこれを励起すると、蛍光材料１７ａ、１７ｂがＬＥＤ素子１１の発光光をこれとは異なる波長の可視光に変換する作用を行い、白色光が発生される。
【００３１】
樹脂封止層１８の上段の第２樹脂封止層１８ｂの底部のＬＥＤ素子１１と金属リード１３、１４との間に接続された接続線１６の湾曲部の頂部付近まで接続線１６に沿って引き上げられた部分には蛍光材料１７ｂの堆積がほとんどないので、この付近では、ＬＥＤ素子１１の発光光が波長変換が行われないまま外部へ放射される。
【００３２】
しかしながら、この発明では、下段の第１樹脂封止層１８ａにも蛍光材料１７ａが添加されており、この蛍光材料１７ａが沈降し、底部へ堆積する過程で、ＬＥＤ素子１１の上表面上に堆積するようになる。このＬＥＤ素子１１の上表面上に堆積された蛍光材料１７ａがＬＥＤ素子１１の発光光により励起され、ＬＥＤ素子１１の発光光の波長変換を行うので、波長変換された可視光がここから上方へ進行し、上段の第２樹脂封止層１８ｂのＬＥＤ素子１１の上方に位置する蛍光材料１７ｂの堆積のない部分を通って外部へ出射するようになるため、この部分での色むらの発生が抑制され、より均一な白色光を得ることができる。
【００３３】
このように、この発明によれば、ＬＥＤ素子を封止する樹脂封止層を構成する上下２層の樹脂封止層をともに蛍光材料の添加された透明樹脂で形成することにより、樹脂封止層の区分された２層の樹脂封止層の蛍光材料が相互に補完しあって、全体において蛍光材料による波長変換を効果的に行うことができるため、色むらの発生が抑制され、均一性の高い白色光を発生することが可能となる。
【符号の説明】
【００３４】
１０：光源ユニット
１１：ＬＥＤ素子
１２：金属ベース
１３、１４：金属リード
１５：樹脂ベース
１６：接続線
１７、１７ａ、１７ｂ：蛍光材料
１８、１８ａ、１８ｂ：樹脂封止層
５０：表示灯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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