(57)【要約】【課題】  レンズの取付強度と位置精度を高め、一連の樹脂成形によって二つのレンズを形成することができる発光装置及びその製造方法を提供することにある。【解決手段】  発光装置１は、基板２と、発光素子３と、発光素子３を封止し、第１のレンズ部５と第１のレンズ部５の周囲に設けられた支持部８とを有する封止樹脂４と、封止樹脂４と同一の樹脂からなり、支持部８上に固着一体化された第２のレンズ部６と、を備えている。この発光装置１では、封止樹脂４と第２のレンズ部６が同一の樹脂からなるため、支持部８と第２のレンズ部６が強固に固着一体化する。このため、第１のレンズ部５に第２のレンズ部６を強固に取り付けることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に実装された発光素子と、
前記発光素子を封止し、前記発光素子に対面する第１のレンズ部と前記第１のレンズ部の周囲に設けられた支持部とを有する封止樹脂と、
前記封止樹脂と同一の樹脂からなり、前記支持部上に固着一体化された第２のレンズ部と、
を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１のレンズ部及び第２のレンズ部は、集光レンズからなる請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１のレンズ部は集光レンズからなり、前記第２のレンズ部は配光を傾けるプリズムシートからなる請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記封止樹脂及び前記第２のレンズ部はシリコン樹脂からなる請求項１乃至３の一つに記載の発光装置。
【請求項５】
集合基板上に複数の発光素子を実装する発光素子実装工程と、
前記発光素子を封止し、前記発光素子に対面する第１のレンズ部と、前記第１のレンズ部の周囲に設けられた支持部と、を有する封止樹脂が集合した集合封止樹脂を形成する封止樹脂形成工程と、
前記支持部上に設けられる第２のレンズ部が集合した集合第２レンズ部を形成する第２のレンズ形成工程と、
前記集合基板、集合封止樹脂及び集合第２レンズ部を分断して個々の発光装置に分割する分割工程と、
を含む発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２のレンズ部形成工程は、前記集合第２レンズ部を形成する下型に硬化前樹脂を満たし、前記支持部の上端が硬化前樹脂に接触するように前記集合封止樹脂を下型にセットして、樹脂硬化することにより集合第２レンズ部を形成する工程からなる請求項５に記載の発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズにより配光を制御する発光装置に関するものであり、特に、レンズ性能を高めることでより優れた配光制御を可能にしたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ等の発光素子を用いた発光装置では、発光素子を封止する封止樹脂をレンズ形状に形成することで発光素子からの光を集光して、光の指向性を高めることが行われていた。また、封止樹脂をレンズ形状に形成するだけでなく、更にもう一つレンズを増設することで指向性をより優れたものにする発光ダイオードランプが提案されていた（例えば、特許文献１参照）。この発光ダイオードランプでは、ＬＥＤを封止する樹脂モールドをレンズ形状にすると共に、その上にレンズを設けていた。このレンズは、樹脂モールド等が包囲される円筒状部材の内周面に外周部分が嵌合することで固定されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−１７５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１における発光ダイオードランプでは、円筒状部材の内周面に設けた環状溝にレンズの外周部分を嵌め込んでレンズを取り付けていたため、取付強度を高めるとレンズが破損あるいは変形するおそれがあり、組立作業もより困難になり、取付強度を高めることができないという問題があった。また、取付強度が低いため、封止樹脂とレンズとの位置精度も低くなるという問題もあった。さらに、レンズを増設するために円筒状部材を用いる等、部品点数が多くなり、製造工程も封止樹脂の成形とレンズの組み付けという全く異なる作業を行うことから作業効率が悪いという問題もあった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を解決し、レンズの取付強度と位置精度を高め、一連の樹脂成形によって二つのレンズを形成することができる発光装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に実装された発光素子と、前記発光素子を封止し、前記発光素子に対面する第１のレンズ部と前記第１のレンズ部の周囲に設けられた支持部とを有する封止樹脂と、前記封止樹脂と同一の樹脂からなり、前記支持部上に固着一体化された第２のレンズ部と、を備えたものである。この発光装置における前記第１のレンズ部及び第２のレンズ部は、共に集光レンズからなるか又は第２のレンズ部が配光を傾けるプリズムシートからなる。また、この発光装置における前記封止樹脂及び前記第２のレンズ部はシリコン樹脂からなる。
【０００７】
また、本発明の発光装置の製造方法は、集合基板上に複数の発光素子を実装する発光素子実装工程と、前記発光素子を封止し、前記発光素子に対面する第１のレンズ部と、前記第１のレンズ部の周囲に設けられた支持部と、を有する封止樹脂が集合した集合封止樹脂を形成する封止樹脂形成工程と、前記支持部上に設けられる第２のレンズ部が集合した集合第２レンズ部を形成する第２のレンズ形成工程と、前記集合基板、集合封止樹脂及び集合第２レンズ部を分断して個々の発光装置に分割する分割工程と、を含んでいる。この発光装置の製造方法における前記第２のレンズ部形成工程は、前記集合第２レンズ部を形成する下型に硬化前樹脂を満たし、前記支持部の上端が硬化前樹脂に接触するように前記集合封止樹脂を下型にセットして、樹脂硬化することにより集合第２レンズ部を形成する工程からなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の発光装置では、第１のレンズ部及び支持部を有する封止樹脂と第２のレンズ部が同一の樹脂からなるため、支持部と第２のレンズ部が強固に固着一体化する。このため、第１のレンズ部に第２のレンズ部を強固に取り付けることができ、位置精度も高精度な状態で保つことができる。
【０００９】
また、本発明の発光装置の製造方法では、第１のレンズ部と支持部とを有する封止樹脂を形成し、その支持部上に第２のレンズ部を形成しているため、一連の樹脂成形工程で第１のレンズ部と第２のレンズ部を形成することができる。このため、作業効率を大幅に向上させることができる。また、第２のレンズを取り付ける支持部を封止樹脂に設けているので、支持部を介した第１のレンズ部と第２のレンズ部の相互の位置精度を高めることができ、部品点数も削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光装置の断面図である。
【図２】図１に示す発光装置の斜視図である。
【図３】図１に示す発光装置における基板を示す斜視図である。
【図４】図１に示す発光装置における基板上の封止樹脂を示す斜視図である。
【図５】図１に示す発光装置における第２のレンズ部を示す斜視図である。
【図６】図５に示す第２のレンズ部の他の例を示す斜視図である。
【図７】図２に示す発光装置の第２のレンズ部を図６に示す第２のレンズ部に置き換えた状態を示す斜視図である。
【図８】図７に示す発光装置の断面図である。
【図９】複数の発光素子を実装した集合基板を示す斜視図である。
【図１０】図９に示す集合基板を封止樹脂成形用の型にセットする状態を示す断面図である。
【図１１】封止樹脂硬化後に図１０に示す型から集合基板を取り出した状態を示す斜視図である。
【図１２】封止樹脂硬化後の集合基板を更に第２のレンズ部成形用の型にセットする状態を示す断面図である。
【図１３】第２のレンズ部硬化後に図１２に示す型から集合基板を取り出した状態を示す斜視図である。
【図１４】図１３に示す集合基板の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１及び図２に示す発光装置１は、樹脂、金属、合金等からなる矩形状の基板２と、その表面側に印刷、メッキ等で形成された配線パターンにダイボンド、ワイヤーボンド、フリップチップ等で接続された発光ダイオード等の発光素子３と、蛍光体等を含有し且つ発光素子３を封止するシリコン樹脂等からなり発光素子３に対面する第１のレンズ部５を有する封止樹脂４と、封止樹脂４の上方に設けられた第２のレンズ部６とを備えている。
【００１２】
この発光装置１において、発光素子３を基板２にフリップチップ実装する場合、図３に示すように、基板２の上面中央に配線パターン７を設け、そこに発光素子３を接続する。なお、配線パターン７は、基板２の下面に設けた実装用電極パターン等（図示せず）にスルーホール等（図示せず）を介して接続される。
【００１３】
この発光装置１における封止樹脂４は、シリコン樹脂等からなり、その中央に発光素子３に対面する凸状の集光レンズを形成する第１のレンズ部５を有している。また、この封止樹脂４は、第１のレンズ部５の周囲に支持部８を有している。この支持部８は、第１のレンズ部５の外周端５ａの外側から立ち上がり、第１のレンズ部５よりも高い位置に上端の支持面８ａを有している。また、前記支持部８は、図１及び図４に示すように、第１のレンズ部５の周囲を第１のレンズ部５の外周に沿って周状に囲う壁状の内周面８ｂを有し、第１のレンズ部５を周状に隙間なく囲うものとなっている。
【００１４】
また、この発光装置１における第２のレンズ部６は、封止樹脂４と同一の樹脂、例えばシリコン樹脂等からなり、図５に示すように、その中央部分が凸状の集光レンズからなる。この第２のレンズ部６は、その中心が第１のレンズ部５の中心に合致するように位置付けられ、その外周付近の下面６ａが封止樹脂４の支持部８の支持面８ａ上に固着されている。この封止樹脂４と第２のレンズ部６は同一の樹脂で構成されており、これにより強固に固着一体化されている。
【００１５】
上記構成からなる発光装置１では、発光素子３からの光が第１のレンズ部５によって中心方向に集光され、その光が更に第２のレンズ部６によって中心方向に集光されて照射される。このため、発光素子３からの光は、第１のレンズ部５と第２のレンズ部６のレンズ効果により、狭配光で確かな指向性を持った光として照射されることになる。この発光装置１では、封止樹脂４に設けた支持部８に第２のレンズ部６を強固に固着しているため、封止樹脂４に設けた第１のレンズ部５と第２のレンズ部６を位置精度良く固着することができ、強固に固着一体化することでその状態を長期間保持することができる。
【００１６】
図１及び図５に示す第２のレンズ部６は集光レンズからなるものであり、主に図中上方の照射方向への指向性を高めるものであるが、これを図６乃至図８に示すようなシリコン樹脂シートの表面にプリズムパターン９ａが形成されたプリズムシート９に変えることにより、光の照射方向を傾斜させたり、あるいは配光を均一にすることが可能になる。このプリズムシート９も封止樹脂４と同一樹脂で形成することにより、封止樹脂４に強固に固着一体化することができる。
【００１７】
次に、図９乃至図１４に基づいて発光装置１の製造方法を説明する。なお、図９乃至図１４で示す発光装置１は、説明の都合で、図１に示した発光装置１と支持部８の形状が異なる。すなわち、図１で示した発光装置１では支持部８は中央が円筒形に穿たれた角柱であったのに対し、図９乃至図１４で示した支持部８は４本の１／４円柱（円柱形状を４分の１に分割した形状）である。はじめに、図９に示すように、個々に分割すると基板２となる集合基板１０に複数の発光素子３を実装する。この集合基板１０には、個々の基板２に対応するように複数設けられた配線パターン７が設けられており、この配線パターン７に集合基板１０上に実装された発光素子３が接続される。なお、図９に示す配線パターン７はダイボンド及びワイヤーボンドに対応するように設けられている。
【００１８】
その後、図１０に示すように、発光素子３が実装された集合基板１０を封止樹脂成形用の下型１１にセットする。この下型１１は、第１のレンズ部５と支持部８を有する封止樹脂４の外形形状をなす凹部１１ａを有しており、その凹部１１ａにシリコン樹脂等の硬化前樹脂１２が満たされている。この下型１１の凹部１１ａは、第１のレンズ部５のレンズ形状をなすレンズ状凹部１１ｂと、支持部８を形成するための凹部１１ｃと、を有する。そして、成形された支持部８が第１のレンズ部５より高くなるように、レンズ状凹部１１ｂより支持部８を形成する凹部１１ｃの方がより深くなるように設定されている。ここで、この下型１１内の硬化前樹脂１２に発光素子３が全て浸るように、発光素子３が実装されている面を硬化前樹脂１２の液面に接触させる。このように下型１１に集合基板１０をセットした後、硬化前樹脂１２を熱硬化させ、下型１１から取り出す。下型１１から取り出した集合基板１０は、図１１に示すように集合封止樹脂１４で覆われる。この集合封止樹脂１４は、個々に分割することにより第１のレンズ部５と支持部８を有する封止樹脂４となる。なお、支持部８となる集合支持部１８は、集合封止樹脂１４を分割することにより、第１のレンズ部５となる集合第１レンズ部１５を囲むように配置された円柱形状をなす。また、集合支持部１８を個々に分割することで、円柱形状を４分の１に分割した形状となる。図１０及び図１１で示した封止樹脂形成工程は、下型１１に満たされた硬化前樹脂１２に、複数の発光素子３を実装した集合基板１０を浸して集合封止樹脂１４を形成するものであった。しかしながら、封止樹脂形成工程は、このような工程に限定されず、例えば、射出成形（インサート成形）によるものであっても良い。
【００１９】
上記のように集合封止樹脂１４を形成した後、図１２に示すように、集合基板１０を第２のレンズ部形成用の下型１７にセットする。この下型１７は、第２のレンズ部６の外形形状をなす凹部１７ａを有しており、その凹部１７ａに集合封止樹脂１４と同じ樹脂からなる硬化前樹脂１９が満たされている。ここで、この下型１７内の硬化前樹脂１９の液面に、集合封止樹脂１４の集合支持部１８の上端にある支持面１８ａが接触するように集合基板１０をセットする。このときに、集合支持部１８は集合第１レンズ部１５よりも高くなるように形成されているため、集合第１レンズ部１５が硬化前樹脂１９に触れることはない。このように下型１７に集合基板１０をセットした後、硬化前樹脂１９を熱硬化させ、下型１７から取り出す。下型１７から取り出した集合基板１０は、図１３及び図１４に示すように、集合封止樹脂１４の集合支持部１８上に、第２のレンズ部６となる集合第２レンズ部１６が固着一体化された状態で形成される。
【００２０】
その後、図１３及び図１４に示す集合基板１０、集合封止樹脂１４及び集合第２レンズ部１６をダイシング等により切断して分割することにより発光装置１を形成する。なお、この構造における集合支持部１８は、集合第１レンズ部１５を囲む複数の柱で構成されているため、集合第１レンズ部１５と集合第２レンズ部１６との間の空間は側方に開口したものとなる。このため、集合第１レンズ部１５と集合第２レンズ部１６との間の空間は密閉されず、空間内部の空気の熱膨張等の影響を受けることがないものとなっている。
【００２１】
上記のように、この製造方法では、集合封止樹脂１４と集合第２レンズ部１６を形成する工程が同様の樹脂成形であるため、一連の作業として効率よく進めることができる。
【００２２】
また、集合第２レンズ部１６を集合封止樹脂１４と同様の形状に形成し、上記樹脂成形を繰り返すことにより、第３のレンズ部等を更に重ねて形成することも可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１  発光装置
２  基板
３  発光素子
４  封止樹脂
５  第１のレンズ部
５ａ  外周端
６  第２のレンズ部
６ａ  下面
７  配線パターン
８  支持部
８ａ  支持面
８ｂ  内周面
９  プリズムシート
９ａ  プリズムパターン
１０  集合基板
１１  下型
１１ａ  凹部
１１ｂ  レンズ状凹部
１１ｃ  柱状凹部
１２  硬化前樹脂
１４  集合封止樹脂
１５  集合第１レンズ部
１６  集合第２レンズ部
１７  下型
１７ａ  凹部
１８  集合支持部
１８ａ  支持面
１９  硬化前樹脂
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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