(57)【要約】【課題】  複数の発光ダイオードから出射された光を混合して色むらを抑制することができる発光ダイオードを用いた光源を提供する。【解決手段】  ＬＥＤパッケージ１０は、側面１３Ｂ及び底面１３Ａからなる凹部を形成するように成形された立体型の絶縁性基体１２と、側面１３Ｂに設けられた複数の発光ダイオードチップ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂとを備え、凹部の底面１３Ａを複数の発光ダイオード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂから出射された光の反射面としている。【選択図】      図１
2008130909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面及び底面からなる凹部を形成するように成形された立体型の絶縁性基体と、
前記側面に設けられた複数の発光ダイオードとを備え、
前記凹部の底面を前記複数の発光ダイオードから出射された光の反射面としたこと
を特徴とする発光ダイオードを用いた光源。
【請求項２】
少なくとも前記凹部の底面に、前記複数の発光ダイオードから出射された光の反射方向を規制する凹凸が形成されていることを特徴とする発光ダイオードを用いた光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（Light Emitting Diode；以下、ＬＥＤという。）チップを絶縁性基体に実装した光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、立体回路成形品（ＭＩＤ）の表面に多数の凹所が形成され、各凹所にそれぞれ４色の発光ダイオードチップが配置された光源が、下記の特許文献１などにて知られている。この特許文献１において、光源は、凹所を立体回路成形品に形成するから、凹所の寸法や形状を比較的自由に設計することができ、配光制御が容易になる、凹所内に複数色の発光ダイオードチップを近接して配置するから混色性がよい、ことが記載されている。
【０００３】
この光源は、図５に示すように、立体回路成型品１０１に、底面１０１ａ及び側面１０１ｂを有する凹部を形成して、回路パターン１０２を立体回路成型品１０１の表面に形成して構成されている。この光源は、底面１０１ａ上に搭載された発光ダイオード１０４を駆動させる回路を搭載した基板１０３上に実装されている。この光源は、複数の発光ダイオード１０４から出射された光を凹部の側面１０１ｂで反射させている。
【特許文献１】特開平１１−１６３４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の光源では、複数の発光ダイオード１０４としてＲ、Ｇ、Ｂに対応した３原色の光を出射するものを使用し、側面１０１ｂで当該Ｒ，Ｇ，Ｂの各光を混合しているが、底面１０１ａ上に複数の発光ダイオード１０４を並べているので、色むらが大きいという問題がある。例えば底面１０１ａにてある程度の距離を介して複数の発光ダイオード１０４が形成されている場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光が混合されずにそれぞれが光ってしまうように見えるために、色むらが目立つようになる。
【０００５】
これに対し、図５のように、複数の発光ダイオード１０４上に拡散板１０５を設けても、当該拡散板１０５による光損失によって、発光効率が低下してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、複数の発光ダイオードから出射された光を混合して色むらを抑制することができる発光ダイオードを用いた光源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光源は、上述の課題を解決するために、側面及び底面からなる凹部を形成するように成形された立体型の絶縁性基体と、側面に設けられた複数の発光ダイオードとを備え、前記凹部の底面を前記複数の発光ダイオードから出射された光の反射面としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る発光ダイオードを用いた光源によれば、凹部の底面を光の反射面としたので、複数の発光ダイオードから出射された光を混合して色むらを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１に、発光ダイオードチップ１１を実装するＬＥＤパッケージ１０の外観構成を示す斜視図を示し、図２，図３に、発光ダイオードチップ１１を絶縁性基体１２に実装したＬＥＤパッケージ１０を実装基板２０上に実装した状態を示す断面図を示す。なお、図２は、発光ダイオードチップ１１のうちの発光ダイオードチップ１１Ｒのみが視認できる断面図であり、図３は、発光ダイオードチップ１１のうちの発光ダイオードチップ１１Ｇ、１１Ｂが視認できる断面図である。
【００１１】
絶縁性基体１２は、例えばセラミック焼結体からなり、立体的に成形されている。絶縁性基体１２は、所定の厚みをもった角柱体を形成する一の主面の中央部分に頭切角錐状の窪みが形成されて構成されている。絶縁性基体１２のセラミック焼結体の製造方法としては、射出成形、圧縮成形（プレス成形）、鋳込み成形等があるが、絶縁性基体１２を製造するにあたっては、いずれの方法を用いてもよい。なお、図１では、六角錘状の凹部を絶縁性基体１２に形成しているが、三角錐の凹部であっても良く、円錐状であっても良い。
【００１２】
この絶縁性基体１２の頭切角錐状の窪みの底面１３Ａには、発光ダイオードチップ１１が設けられず、側面１３Ｂは、発光ダイオードチップ１１を実装する発光ダイオードチップ実装部として用いられる。
【００１３】
この絶縁性基体１２は、側面１３Ｂに発光ダイオードチップ１１を設けるために、底面１３Ａの面積を既存の図５に示す底面の面積よりも小さくできる。また、絶縁性基体１２は、底面１３Ａに発光ダイオードチップ１１を設けないので、発光ダイオードチップ１１を取り付けることができる範囲で各側面１３Ｂを近づけることもできる。
【００１４】
複数の発光ダイオードチップ１１は、凹部を構成する複数の側面１３Ｂのそれぞれに取り付けられている。これら複数の発光ダイオードチップ１１は、それぞれ、異なる色の光を発光し、赤色光を発光する発光ダイオードチップ１１Ｒと、緑色光を発光する発光ダイオードチップ１１Ｇと、青色光を発光する発光ダイオードチップ１１Ｂとからなる。
【００１５】
なお、本例においては、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色のそれぞれを３個の発光ダイオードチップ１１で発光させるものとしたが、他の色の光を発光する複数の発光ダイオードチップ１１を組み合わせても良い。発光ダイオードチップ１１の発光色は、当該発光ダイオードチップ１１に用いる材料によって異なり、紫外線領域から可視光域、赤外線領域で発光するものまで存在し、何れの組み合わせであっても良い。
【００１６】
凹部の底面１３Ａ及び側面１３Ｂは、発光ダイオードチップ１１から放射された光を反射する反射板として機能する。ＬＥＤパッケージ１０においては、反射板をこのような角錐面とすることにより、効率の良い光の散乱及び光の取り出し効率を実現することができる。なお、絶縁性基体１２は、底面１３Ａ、側面１３Ｂの反射板部分に高反射率の金属膜を形成するようにしてもよい。これにより、ＬＥＤパッケージ１０は、より高い光取り出し効率を実現することができる。
【００１７】
それぞれの発光ダイオードチップ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂは、回路パターン１４によって実装基板２０状の回路パターン２２と接続されており、当該回路パターン２２を介して駆動信号が供給される。
【００１８】
このようなＬＥＤパッケージ１０は、この発光ダイオードチップ実装部である凹部の側面１３Ｂから外側の側面にかけて所定の回路パターン１４が設けられた立体回路基板（Molded Interconnect Device;MID）として機能することになる。
【００１９】
このようなＬＥＤパッケージ１０は、薄膜輪郭除去法により、回路パターン１４と反射板とを一体化したような立体回路基板を容易に形成することができる。この薄膜輪郭除去法は、以下のようなプロセスからなる。
【００２０】
まず、薄膜輪郭除去法は、加熱処理プロセスを実行し、焼結体を温度１０００℃、保持時間１時間の条件で加熱処理し、表面を清浄化する。
【００２１】
続いて、薄膜輪郭除去法においては、導電性薄膜形成プロセスを実行する。この導電性薄膜形成プロセスは、真空蒸着装置やＤＣマグネトロンスパッタリング装置等を使用した物理的蒸着法や無電解めっき等の湿式法等により、導電性薄膜を試験体表面に形成するものである。一例としては、試験体をプラズマ処理装置のチャンバ内にセットし、チャンバ内を１０-4Ｐａ程度に減圧した後、温度１５０℃で３分間程度、試験体を予備加熱する。その後、チャンバ内に酸素ガスを流通させるとともに、チャンバ内のガス圧を１０Ｐａ程度に制御する。そして、電極間に１ｋＷの高周波電圧（ＲＦ：１３．５６ＭＨｚ）を３００秒間印加することにより、プラズマ処理を行う。続いて、チャンバ内の圧力を１０-4Ｐａ以下に制御し、この状態でチャンバ内にアルゴンガスをガス圧が０．６Ｐａ程度になるように導入した後、さらに５００Ｖの直流電圧を印加することにより、金属ターゲットをボンバートし、試験体表面に膜厚が３００ｎｍ程度の導電性薄膜を形成する。なお、導電性材料としては、銅、ニッケル、クロム、チタン等が用いられる。
【００２２】
続いて、薄膜輪郭除去法においては、回路パターン形成プロセスを実行する。大気中でＹＡＧレーザーの第３高調波（ＴＨＧ−ＹＡＧレーザー）を使用して回路パターンの輪郭に沿ってレーザーを走査し、アルミナ基板上に形成された導電性薄膜のうち、回路パターンの輪郭部の薄膜のみを除去した薄膜除去部を形成する。これにより、回路部と非回路部とを電気的に絶縁する。
【００２３】
続いて、薄膜輪郭除去法においては、めっきプロセスを実行し、焼結体表面の電気回路部のみに電解めっきによって銅めっきを施して厚膜化し、厚さが約１５μｍの銅膜を形成する。その後、非電気回路部に残存している導電性薄膜をエッチングによって除去する。このとき、電気回路部の銅めっきは、導電性薄膜よりも厚く形成されているために、残存する。そして、電気回路部に電気めっきによってニッケルめっきや金めっきを施す。
【００２４】
ＬＥＤパッケージ１０は、このような薄膜輪郭除去法によって容易に形成することができる。なお、反射板に金属膜を形成したＬＥＤパッケージ１０を薄膜輪郭除去法によって製造する場合には、上述した銅めっき、エッチング、ニッケルめっきまでのプロセスについては同様に行った上で、電気回路部のみに給電して金めっきを施すとともに、反射板のみに給電して例えば銀めっきを施せばよい。
【００２５】
このようにして形成されるＬＥＤパッケージ１０は、図２及び図３に示したように、ハンダ２１を介して所定の回路パターン２２が形成された実装基板２０上に実装される。  実装基板２０上の回路パターン２２には、図示しない発光ダイオードチップ１１の駆動回路が接続されている。このＬＥＤの駆動回路は、回路パターン１４を介して発光ダイオードチップ１１に駆動電力を供給して、発光ダイオードチップ１１を発光させる。
【００２６】
このようなＬＥＤパッケージ１０は、駆動回路から発光ダイオードチップ１１に駆動信号が供給されると、図３に示すように、底面１３Ａが光の反射面となり、凹部の開口方向に向けて光を出射される。図３に示すように、発光ダイオードチップ１１Ｇから出射された緑色光、発光ダイオードチップ１１Ｂから出射された青色光、図示しない発光ダイオードチップ１１Ｒから出射された赤色光は、共に底面１３Ａで反射して混合されて、凹部の開口方向に向けて出射される。
【００２７】
このように、ＬＥＤパッケージ１０によれば、複数の発光ダイオードチップ１１を凹部の側面１３Ｂに設けることにより、底面１３Ａの面積を小さくして、発光ダイオードチップ１１が取り付けられる占有面積を減らすことができる。これにより、発光ダイオードチップ１１間の距離を狭くして、各発光ダイオードチップ１１から出射される光を効率良く混合することができる。これにより、凹部の開口方向から光を視認した時の色むらを低減できる。
【００２８】
また、発光ダイオードチップ１１の占有面積を小さくできるので、ＬＥＤパッケージ１０の小型化もできる。
【００２９】
更に、上述した絶縁性基体１２は、図４に示すように、底面１３Ａに凹凸状の粗面を形成して光の指向性を向上させたものであっても良い。このような絶縁性基体１２は、射出成形、圧縮成形（プレス成形）、鋳込み成形等の金型に予め凹凸を形成しておくことで、絶縁性基体１２の成形時に底面１３Ａの凹凸を製造できる。この底面１３Ａにいおける凹凸としては、０．０５〜０．３ｍｍ程度が望ましい。
【００３０】
このようなＬＥＤパッケージ１０によれば、光の反射方向を規制（コントロール）する凹凸が底面１３Ａに形成されているので、図４のように、発光ダイオードチップ１１Ｂから出射された青色光Ｌ１と発光ダイオードチップ１１Ｇから出射された緑色光Ｌ２との進行方向を略同じにすることができる。
【００３１】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用したＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図２】本発明を適用したＬＥＤパッケージの断面図である。
【図３】本発明を適用したＬＥＤパッケージの他の断面図であり、各発光ダイオードチップから出射された光について説明する図である。
【図４】本発明を適用したＬＥＤパッケージの他の断面図であり、底面に凹凸を設けた構成を示す断面図である。
【図５】従来の発光ダイオードを用いた光源の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  ＬＥＤパッケージ
１１，１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ  発光ダイオードチップ
１２  絶縁性基体
１３Ａ  底面
１３Ｂ  側面
１４  回路パターン
【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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