(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面に電極を有する発光素子と、
前記発光素子の上面及び側面を被覆するように前記発光素子に嵌合された蛍光体カバーと、
前記蛍光体カバーの前記発光素子の上面より下側にある所定位置より下側の部分の周囲を保持する側面と、当該側面から外側且つ上方に向かって傾斜する傾斜面とを有する反射枠と、
を有し、
前記所定位置は、前記発光素子の高さの１／３以上の位置に定められる、ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記所定位置は、前記発光素子の高さの２／３以下の位置に定められる、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記発光素子、前記蛍光体カバー及び前記反射枠が固定され、前記電極と電気的に接続される基板を更に有する、請求項１または請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光素子から放射され前記蛍光体カバーが出射した光と、前記蛍光体カバーによって波長変換された光とを集光又は発散させる機能を有する樹脂層を更に有する、請求項１〜３の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記反射枠の一部は、前記発光素子の下面に配置される、請求項１〜４の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記反射枠は、表面にメッキ膜が形成された樹脂部材又は金属部材により形成される、請求項１〜５の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項７】
下面に電極を有する第２発光素子と、
前記第２発光素子の上面及び側面を被覆するように前記第２発光素子に嵌合された第２蛍光体カバーと、をさらに有し、
前記反射枠は、前記第２蛍光体カバーの周囲を保持する第２側面と、当該第２側面から外側且つ上方に向かって傾斜する第２傾斜面とをさらに有する、請求項１〜６の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記蛍光体カバーは、第１蛍光体及び前記第１蛍光体と異なる第３蛍光体を含み、
前記第２蛍光体カバーは、前記第１蛍光体と異なる第２蛍光体及び前記第２蛍光体と異なる第４蛍光体を含み、
前記第１蛍光体により波長変換された光のピーク波長は、前記第２蛍光体により波長変換された光のピーク波長以下且つ前記第４蛍光体により波長変換された光のピーク波長以下であり、前記第３蛍光体により波長変換された光のピーク波長は、前記第２蛍光体により波長変換された光のピーク波長以下且つ前記第４蛍光体により波長変換された光のピーク波長以下である、請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
下面に電極を有する発光素子の上面及び側面を被覆するように前記発光素子に蛍光体カバーを嵌合させる工程と、
前記蛍光体カバーの前記発光素子の上面より下側にある所定位置より下側の部分の周囲を保持する側面と、当該側面から外側且つ上方に向かって傾斜する傾斜面を有する反射枠を基板上に形成する工程と、
前記基板上に、前記反射枠によって前記蛍光体カバーの周囲が保持されるように、前記発光素子を実装する工程と、
を含み、
前記所定位置は、前記発光素子の高さの１／３以上の位置に定められる、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、半導体発光素子を有する発光装置及び発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ（light-emitting diode）などの半導体発光素子は、高輝度化に伴って大型化しており、１ｍｍ×（０．５〜１）ｍｍ程度のサイズの半導体発光素子が実用化されている。また、このような半導体発光素子を樹脂等でパッケージ化した発光装置が開発されている。このような発光装置は、半導体発光素子のサイズを直接的に反映するため、チップサイズパッケージ（以下ＣＳＰと呼ぶ）と呼ばれることがある。ＣＳＰは実装面積が小さいこと、ＣＳＰには必要な部材が揃っていること、ＣＳＰの個数を変更することにより必要となる輝度を容易に得られること等から、ＣＳＰを利用することにより照明装置等の設計の自由度を向上させることができる。
【０００３】
特許文献１には、配線パターンを有する基板と、配線パターンに電気的に接続される発光素子と、発光素子の上面及び側面のみを覆うように設けられる蛍光体含有樹脂とを有する発光装置が記載されている。この基板は、発光素子を収容する凹部を有し、蛍光体含有樹脂は、その凹部の側面及び底面から離間するように配置されている。また、この凹部は、発光素子の上面から上方に向けて幅広形状を有する傾斜面を有し、その傾斜面を覆うように反射部材が設けられている。
【０００４】
また、特許文献２には、配線パターンが形成された基板と、配線パターンにワイヤで接続される発光素子と、蛍光体を含有した樹脂により発光素子を封止する蛍光部と、蛍光部の周囲を囲う反射枠とを備える発光装置が記載されている。反射枠は、蛍光部の周囲を囲う開口が主光出射方向に向かって徐々に広がるように形成され且つ蛍光部からの光を反射する傾斜面を有し、傾斜面の延長上に蛍光部の主面の稜線が位置するように形成されている。また、反射枠は、傾斜面の下端から基板までを壁面部として形成し、壁面部は、基板に対しての傾きが、傾斜面を延長したときの基板と成す角より大きく且つ垂直以下となるように形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２０８１３６号公報
【特許文献２】特開２００７−２２０９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された発光装置では、蛍光体含有樹脂が基板の凹部の側面及び底面から離間するように発光素子を設けることにより、発光素子と基板に形成された配線パターンの接続部分の破損を防止している。しかしながら、この発光装置では、発光素子を覆う蛍光体含有樹脂と基板が離間しているため、基板と発光素子との接合が不安定となる場合があった。
【０００７】
一方、特許文献２に記載された発光装置では、反射枠によって形成された壁面部により蛍光部の周囲を囲うことにより、発光素子を基板に対して強固に接合している。しかしながら、特許文献２に記載された発光装置を作製するためには、基板上に形成された配線パターンに発光素子をワイヤで接続し、基板上に反射枠を固定させてから、その反射枠内を樹脂で埋める必要があるため、生産効率が低下してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、生産効率の低下を防ぎつつ、発光素子を基板に対して強固に接合させ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である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る発光装置は、下面に電極を有する発光素子と、発光素子の上面及び側面を被覆するように発光素子に嵌合された蛍光体カバーと、蛍光体カバーの周囲を保持する側面と、その側面から外側且つ上方に向かって傾斜する傾斜面とを有する反射枠と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る発光装置では、反射枠の側面は、発光素子の上面より下側にある所定位置より下側の部分の蛍光体カバーのみを保持することが好ましい。
【００１１】
本発明に係る発光装置では、所定位置は、発光素子の高さの１／３〜２／３の位置に定められることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る発光装置では、発光素子、蛍光体カバー及び反射枠が固定され、電極と電気的に接続される基板を更に有することが好ましい。
【００１３】
本発明に係る発光装置では、発光素子から放射され蛍光体カバーが出射した光と、蛍光体カバーによって波長変換された光とを集光又は発散させる機能を有する樹脂層を更に有することが好ましい。
【００１４】
本発明に係る発光装置では、反射枠の一部は、発光素子の下面に配置されることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る発光装置では、反射枠は、表面にメッキ膜が形成された樹脂部材又は金属部材により形成されることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る発光装置では、下面に電極を有する第２発光素子と、第２発光素子の上面及び側面を被覆するように第２発光素子に嵌合された第２蛍光体カバーと、をさらに有し、反射枠は、第２蛍光体カバーの周囲を保持する第２側面と、当該第２側面から外側且つ上方に向かって傾斜する第２傾斜面とをさらに有することが好ましい。
【００１７】
本発明に係る発光装置では、蛍光体カバーは、第１蛍光体及び第１蛍光体と異なる第３蛍光体を含み、第２蛍光体カバーは、第１蛍光体と異なる第２蛍光体及び第２蛍光体と異なる第４蛍光体を含み、第１蛍光体により波長変換された光のピーク波長は、第２蛍光体により波長変換された光のピーク波長以下且つ第４蛍光体により波長変換された光のピーク波長以下であり、第３蛍光体により波長変換された光のピーク波長は、第２蛍光体により波長変換された光のピーク波長以下且つ第４蛍光体により波長変換された光のピーク波長以下であることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る製造方法は、下面に電極を有する発光素子の上面及び側面を被覆するように発光素子に蛍光体カバーを嵌合させる工程と、蛍光体カバーの周囲を保持する側面と、当該側面から外側且つ上方に向かって傾斜する傾斜面を有する反射枠を基板上に形成する工程と、基板上に、反射枠によって蛍光体カバーの周囲が保持されるように、発光素子を実装する工程と、を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、発光装置は、発光素子に蛍光体カバーを嵌合させ、更に反射枠に接合させることにより形成されるので、生産効率の低下を防ぎつつ、発光素子を基板に対して強固に接合させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】発光装置１０の模式的な斜視図、上面図および断面図である。
【図２】発光装置１０の製造工程について説明するための模式図である。
【図３】発光装置２０の模式的な上面図および断面図である。
【図４】発光装置２０の製造工程について説明するための模式図である。
【図５】発光装置３０の模式的な上面図および断面図である。
【図６】発光装置４０の模式的な上面図および断面図である。
【図７】各ＬＥＤ及び蛍光体による光のスペクトルを模式的に示したグラフである。
【図８】発光装置１０及び比較用装置による光のスペクトルを模式的に示したグラフである。
【図９】各蛍光体ついてのＣＩＥｘｙ色度図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る発光装置について詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００２２】
図１（Ａ）は、発光装置１０の模式的な斜視図である。また、図１（Ｂ）は、発光装置１０の模式的な上面図である。また、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）のＡ−Ａ’線断面図である。
【００２３】
発光装置１０は、ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂと、蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂと、反射枠１３と、基板１４とを有する。
【００２４】
ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂは、青色系の半導体発光素子（青色素子）である。ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂには、例えば発光波長域が４４０〜４５５ｎｍのＩｎＧａＮ系化合物半導体などが用いられる。ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂには、順電圧（forward voltage, ＶＦ）や、温度特性、寿命などが略等しいとみなせるＬＥＤを使用することが好ましい。そのためには、ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂとして、同じ系列の化合物半導体を材料とするＬＥＤを使用することが好ましい。ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂはそれぞれ直方体の形状に形成され、その下面に、基板１４にフリップチップ実装するための電極（バンプ）１１Ｃを有する。なお、ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂの形状は、直方体に限定されず、円柱、八角柱等、他の形状であってもよい。
【００２５】
蛍光体カバー１２Ａは、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂などの無色で透明な樹脂を含み、ＬＥＤ素子１１Ａの上面及び側面を被覆するようにＬＥＤ素子１１Ａに嵌合される。蛍光体カバー１２Ａは筒状の形状を有し、その内側の面にＬＥＤ素子１１Ａの上面及び側面が接する。蛍光体カバー１２Ａには、第１蛍光体及び第２蛍光体が分散混入されている。同様に、蛍光体カバー１２Ｂは、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂などの無色で透明な樹脂を含み、ＬＥＤ素子１１Ｂの上面及び側面を被覆するようにＬＥＤ素子１１Ｂに嵌合される。蛍光体カバー１２Ｂは筒状の形状を有し、その内側の面にＬＥＤ素子１１Ｂの上面及び側面が接する。蛍光体カバー１２Ｂには、第３蛍光体及び第４蛍光体が分散混入されている。
【００２６】
第１蛍光体は、ＬＥＤ素子１１Ａから放射された青色光を吸収して青緑色光に波長変換する粒子状の蛍光体材料である。第１蛍光体により波長変換された光のピーク波長の範囲は４８０〜５００ｎｍである。第１蛍光体には、例えばＥｕ2+（ユーロピウム）で付活されたシリケイト系蛍光体、又はバリウムシリコン酸窒化物の蛍光体などが用いられる。
【００２７】
第２蛍光体は、第１蛍光体と異なる蛍光体であり、ＬＥＤ素子１１Ａから放射された青色光を吸収して黄色光に波長変換する粒子状の蛍光体材料である。第２蛍光体により波長変換された光のピーク波長の範囲は５３５〜５７０ｎｍである。第２蛍光体には、例えばセリウムで付活されたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体などが用いられる。
【００２８】
第３蛍光体は、第１蛍光体及び第２蛍光体と異なる蛍光体であり、ＬＥＤ素子１１Ｂから放射された青色光を吸収して黄色光に波長変換する粒子状の蛍光体材料である。第３蛍光体により波長変換された光のピーク波長の範囲は５３５〜５７０ｎｍである。第３蛍光体には、例えばセリウムで付活されたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体などが用いられる。なお、第３蛍光体は、第２蛍光体と同じ蛍光体でもよい。
【００２９】
第４蛍光体は、第１蛍光体、第２蛍光体及び第３蛍光体と異なる蛍光体であり、ＬＥＤ素子１１Ｂから放射された青色光を吸収して赤色光に波長変換する粒子状の蛍光体材料である。第４蛍光体により波長変換された光のピーク波長の範囲は６００〜６３０ｎｍである。第４蛍光体には、例えばＥｕ2+（ユーロピウム）固溶のＣａＡｌＳｉＮ3（カルシウム・アルミニウム・シリコン酸窒化物）蛍光体などが用いられる。
【００３０】
なお、第１蛍光体により波長変換された青緑色光のピーク波長は、第２蛍光体により波長変換された黄色光のピーク波長以下となるように構成される。また、第２蛍光体により波長変換された黄色光のピーク波長は、第３蛍光体により波長変換された黄色光のピーク波長以下となるように構成される。また、第３蛍光体により波長変換された黄色光のピーク波長は、第４蛍光体により波長変換された赤色光のピーク波長以下となるように構成される。
【００３１】
発光装置１０は、ＬＥＤ素子１１Ａから放射され蛍光体カバー１２Ａが出射した光と、蛍光体カバー１２Ａによって波長変換された光と、ＬＥＤ素子１１Ｂから放射され蛍光体カバー１２Ｂが出射した光と、蛍光体カバー１２Ｂによって波長変換された光とを混合させて、白色光を得る。
【００３２】
反射枠１３は、略矩形の枠体であり、ＬＥＤ素子１１Ａ及び蛍光体カバー１２Ａと、ＬＥＤ素子１１Ｂ及び蛍光体カバー１２Ｂとにそれぞれ対応して開口部１３Ａを有する。反射枠１３は白色の樹脂部材により形成され、樹脂部材の表面にはメッキ膜が形成されている。なお、メッキとは、電気メッキ、化学メッキなどの湿式メッキでもよいし、あるいは、真空蒸着、化学蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリングなどの乾式メッキでもよく、特に限定されない。反射枠１３にメッキ膜を形成することにより、ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂから発生した熱はメッキ膜へ伝わり、メッキ膜が熱容量としても機能するため、ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂの放熱性を向上させることができる。したがって、携帯電話などで写真を撮影するための照明として発光装置１０を利用した場合、光量を短時間に低減させることが可能となる。
【００３３】
なお、反射枠１３は、金属部材により形成されてもよい。その場合、ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂから発生した熱を吸収する熱容量がより大きくなり、更に、ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂから発生した熱は反射枠１３全体から、発光装置１０が実装される基板（不図示）へ伝わるため、ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂの放熱性をより向上させることができる。したがって、長時間点灯させる照明として発光装置１０を利用した場合、発光装置１０に熱が蓄積することを抑制することが可能となる。
【００３４】
反射枠１３は、ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂの上面に対して直交するように形成され且つ蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂの周囲を保持する側面１３Ｂと、側面１３Ｂから外側且つ上方に向かって、即ち蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂよりも外側且つ上方に向かって傾斜する傾斜面１３Ｃとを有する。
【００３５】
側面１３Ｂは、ＬＥＤ素子１１Ａの側面より低くなるように形成され、蛍光体カバー１２ＡがＬＥＤ素子１１Ａの側面を被覆している部分の内、ＬＥＤ素子１１Ａの上面より下側にある所定位置１２Ｃより下側の部分の蛍光体カバー１２Ａのみを保持する。同様に、側面１３Ｂは、ＬＥＤ素子１１Ｂの側面より低くなるように形成され、蛍光体カバー１２ＢがＬＥＤ素子１１Ｂの側面を被覆している部分の内、ＬＥＤ素子１１Ｂの上面より下側にある所定位置１２Ｃより下側の部分の蛍光体カバー１２Ｂのみを保持する。
【００３６】
ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂから側面１３Ｂに向かって放射された光と、蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂから側面１３Ｂに向かって出射された光は、側面１３Ｂにより、蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂ及びＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂ側に反射される。したがって、これらの光も発光装置１０の出射光として利用することができ、発光装置１０の光利用効率を向上させることが可能となる。
【００３７】
但し、側面１３Ｂにより反射された光は、蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂに含まれる蛍光体、発光素子１１Ａ、１１Ｂの発光面等に吸収されることにより、減衰してしまう可能性がある。また、最初に蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂを通過する際に波長変換されなかった光の一部が、側面１３Ｂにより反射され再度蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂを通過する際に波長変換され、側面１３Ｂは、発光装置１０が出射する光の色に影響を与える可能性もある。光の減衰又は光の色に対する影響を低減するためには、蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂに接する側面１３Ｂの面積を小さくして可能な限り多くの光を傾斜面１３Ｃ側に向かわせることが好ましく、所定位置１２Ｃは発光素子１１Ａ、１１Ｂの高さの２／３以下の位置に定められることが好ましい。
【００３８】
一方、側面１３ＢによってＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂ及び蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂが保持されるため、ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂ及び蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂを基板１４に対して強固に接合させることが可能となる。ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂ及び蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂを基板１４に対して強固に接合させるためには、所定位置１２Ｃは発光素子１１Ａ、１１Ｂの高さの１／３以上の位置に定められることが好ましい。
【００３９】
したがって、所定位置１２Ｃは、発光素子１１Ａ、１１Ｂの高さの１／３〜２／３の位置に定められることが好ましい。
【００４０】
傾斜面１３Ｃは、ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂから傾斜面１３Ｃに向かって放射された光と、蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂから傾斜面１３Ｃに向かって出射された光を、発光装置１０の上方（ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂから見て開口部１３Ａ側）に向けて反射させる。したがって、発光装置１０が出射する光の強度を向上させることが可能となる。傾斜面１３Ｃは、パラボラ型（回転放物面状）の形状を有する。なお、傾斜面１３Ｃは、擂鉢型（円錐台の側面状）の形状を有してもよい。
【００４１】
基板１４は、ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂ、蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂ及び反射枠１３が表面上に固定される、例えばガラスエポキシ基板や、ＢＴレジン基板、セラミックス基板、メタルコア基板などの絶縁性基板である。基板１４上には、ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂとの接続用電極（図示せず）ならびに回路パターン（図示せず）が形成される。ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂの各電極１１Ｃは基板１４上にフリップチップ実装され、基板１４はＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂの各電極１１Ｃと電気的に接続される。なお、ＬＥＤ素子３１Ａ、３１Ｂの各電極は、Ａｇペーストなどの導電性接着材料などを介して、基板１１上の接続用電極に接続されてもよい。さらに、基板１１上の接続用電極は、外部のＤＣ（Direct Current）電源に接続するための電極（図示せず）と電気的に接続される。
【００４２】
発光装置１０はパッケージ化されたモジュールとして提供される。発光装置１０は、発光装置１０を用いる装置の基板（即ち、基板１４とは異なる他の基板）上に実装されることにより利用される。このように、発光装置１０をパッケージ化されたモジュールとして提供することにより、発光装置１０を用いる装置の設計の自由度を向上させることができ、且つ、開発期間及び開発費用を低減することができる。
【００４３】
なお、発光装置１０が有するＬＥＤ素子及び蛍光体カバーの数は二つに限定されず、一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。
【００４４】
ＬＥＤ素子及び蛍光体カバーの数が一つである場合、発光装置１０において、ＬＥＤ素子１１Ｂ、蛍光体カバー１２Ｂ、及び反射枠１３のＬＥＤ素子１１Ｂ及び蛍光体カバー１２Ｂを取り囲む部分（図１（Ａ）〜（Ｃ）に示す発光装置１０の右半分の部分）は省略される。
【００４５】
その場合、蛍光体カバー１２Ａには、ＬＥＤ素子１１から放射された青色光を吸収して黄色光に波長変換する粒子状の蛍光体材料が分散混入される。蛍光体カバー１２Ａに分散混入される蛍光体材料により波長変換された光のピーク波長の範囲は５３５〜５７０ｎｍである。この蛍光体材料には、例えばセリウムで付活されたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体などが用いられる。発光装置１０は、青色ＬＥＤ１１Ａから放射され蛍光体カバー１２Ａが出射した光と、蛍光体カバー１２Ａによって波長変換された光とを混合させて、白色光を得る。
【００４６】
ＬＥＤ素子及び蛍光体カバーの数が三つである場合、発光装置１０において、ＬＥＤ素子１１Ｂ及び蛍光体カバー１２Ｂの、ＬＥＤ素子１１Ａ及び蛍光体カバー１２Ａに対して反対側（図１（Ａ）〜（Ｃ）に示す発光装置１０の右側）に、更にＬＥＤ素子及び蛍光体カバーが追加される。また、反射枠１３は、その追加されたＬＥＤ素子及び蛍光体カバーを更に取り囲むように形成される。
【００４７】
その場合、蛍光体カバー１２Ａには第１蛍光体が分散混入され、蛍光体カバー１２Ｂには第２蛍光体が分散混入され、追加された蛍光体カバーには第３蛍光体及び第４蛍光体が分散混入される。この場合も、発光装置１０は、各ＬＥＤ素子から放射され各蛍光体カバーが出射した光と、各蛍光体カバーによって波長変換された光を混合させて、白色光を得る。
【００４８】
図２（Ａ）〜（Ｄ）は、発光装置１０の製造工程について説明するための模式図である。
【００４９】
最初に、図２（Ａ）に示すように、下面に電極１１Ｃを有するＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂがそれぞれ形成される。次に、図２（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂの上面及び側面が被覆されるようにＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂにそれぞれ蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂが嵌合される。次に、図２（Ｃ）に示すように、蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂの周囲を保持する側面１３Ｂと側面１３Ｂから外側且つ上方に向かって傾斜する傾斜面１３Ｃを有する反射枠１３が基板１４上に形成され、固定される。なお、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す工程と、図２（Ｃ）に示す工程の順序は逆でもよい。次に、図２（Ｄ）に示すように、基板１４上に、反射枠１３によって蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂの周囲が保持されるように、発光素子１１Ａ、１１Ｂが実装される。発光素子１１Ａ、１１Ｂの電極１１Ｃは、基板１４上にフリップチップ実装される。また、反射枠１３と蛍光体カバー１２Ａ、１２Ｂは、接着剤等により接着される。以上により、発光装置１０の製造工程は終了する。
【００５０】
ＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂは基板１４上にフリップチップ実装されるので、ワイヤボンディングで実装される場合と異なり、基板１４上に反射枠１３を固定させてからでも容易にＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂを実装させることが可能となる。また、蛍光体カバー１２Ａ、１２ＢをＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂに嵌合させることにより、反射枠１３内に蛍光体を含む樹脂で埋める場合より、容易にＬＥＤ素子１１Ａ、１１Ｂの周囲を蛍光体材料で被覆することができる。したがって、発光装置１０を容易に製造することが可能となり、発光装置１０の生産効率を向上させることが可能となる。
【００５１】
図３（Ａ）は、発光装置２０の模式的な上面図である。また、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。発光装置２０は、発光装置１０が有する各部に加えて、樹脂層２５Ａ、２５Ｂを有する。
【００５２】
樹脂層２５Ａは、凸レンズ状の曲面を有するように反射枠２３に形成され、ＬＥＤ素子２１Ａから放射され蛍光体カバー２２Ａが出射した光と、蛍光体カバー２２Ａによって波長変換された光とを所定の方向に集光させる機能を有する。同様に、樹脂層２５Ｂは、凸レンズ状の曲面を有するように反射枠２３に形成され、ＬＥＤ素子２１Ｂから放射され蛍光体カバー２２Ｂが出射した光と、蛍光体カバー２２Ｂによって波長変換された光とを所定の方向に集光させる機能を有する。樹脂層２５Ａ、２５Ｂにより、発光装置１０が出射する光の集光性を向上させることが可能となる。
【００５３】
なお、樹脂層２５Ａは、凹レンズ状の曲面を有するように反射枠２３に形成され、ＬＥＤ素子２１Ａから放射され蛍光体カバー２２Ａが出射した光と、蛍光体カバー２２Ａによって波長変換された光とを発散させる機能を有してもよい。同様に、樹脂層２５Ｂは、凹レンズ状の曲面を有するように反射枠２３に形成され、ＬＥＤ素子２１Ｂから放射され蛍光体カバー２２Ｂが出射した光と、蛍光体カバー２２Ｂによって波長変換された光とを発散させる機能を有してもよい。これにより、発光装置１０が出射する光の発散性を向上させることが可能となる。
【００５４】
これ以外の点では、発光装置２０の構成は、発光装置１０と同一である。
【００５５】
図４（Ａ）〜（Ｅ）は、発光装置２０の製造工程について説明するための模式図である。
【００５６】
図４（Ａ）〜（Ｄ）に示す工程は、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示した工程と同様であるので、詳細な説明を省略する。図４（Ｅ）に示すように、反射枠２３にＬＥＤ素子２１Ａ、２１Ｂ及び蛍光体カバー２２Ａ、２２Ｂが接合された後、反射枠２３内に樹脂層２５Ａ、２５Ｂが形成される。樹脂層２５Ａ、２５Ｂは、例えば、反射枠２３内にエポキシ樹脂等の透明な熱硬化性樹脂を注入し、加熱硬化させることにより形成される。または、樹脂層２５Ａ、２５Ｂは、例えば紫外線硬化性樹脂により形成されてもよい。以上により、発光装置２０の製造工程は終了する。
【００５７】
図５（Ａ）は、発光装置３０の模式的な上面図である。また、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。発光装置３０は、発光装置１０が有する反射枠１３に代えて、反射枠３３を有する。
【００５８】
反射枠３３は、反射枠１３と同様の部材である。ただし、反射枠３３は、ＬＥＤ素子３１Ａ、３１Ｂの下面と接合する突起部３３Ｄを有し、反射枠３３の一部はＬＥＤ素子３１Ａ、３１Ｂの下面に配置される。反射枠３３の一部がＬＥＤ素子３１Ａ、３１Ｂの下面に配置されることにより、蛍光体カバー３２Ａ、３２ＢにおけるＬＥＤ素子３１Ａ、３１Ｂの下面に対して水平な面３２Ｄは被覆される。したがって、ＬＥＤ素子３１Ａ、３１Ｂから出射され、面３２Ｄから放射される光は、反射枠３３で反射され、発光装置３０の出射方向へ向かうため、発光装置３０の発光強度をより向上させることが可能となる。
【００５９】
これ以外の点では、発光装置３０の構成は、発光装置１０と同一である。なお、発光装置４０は、発光装置２０と同様に、更に樹脂層を有していてもよい。
【００６０】
発光装置３０の製造工程は、反射枠３３の一部がＬＥＤ素子３１Ａ、３１Ｂの下面に配置される点を除いて、発光装置１０の製造工程と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００６１】
図６（Ａ）は、発光装置４０の模式的な上面図である。また、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。発光装置４０では、発光装置１０が有する各部の内、基板１４が省略される。なお、図６（Ｂ）には、反射枠４３の下面に対して発光素子４１Ａ、４１Ｂの下面が水平に配置される例を示すが、反射枠４３の下面に対して発光素子４１Ａ、４１Ｂの電極４１Ｃの下面が水平に配置されてもよい。
【００６２】
これ以外の点では、発光装置４０の構成は、発光装置１０と同一である。なお、発光装置４０は、発光装置２０と同様に、更に樹脂層を有していてもよい。また、発光装置４０では、発光装置３０と同様に、反射枠４３の一部がＬＥＤ素子４１Ａ、４１Ｂの下面に配置されてもよい。その場合、発光装置４０の下面からの光漏れの発生を抑制することが可能となる。
【００６３】
発光装置４０も発光装置１０と同様にパッケージ化されたモジュールとして提供される。発光装置４０は、発光装置４０を用いる装置の基板上に実装され、その基板に電極４１Ｃが電気的に接続されることにより利用される。
【００６４】
発光装置４０の製造工程は、反射枠４３が基板上に固定されない点を除いて、発光装置１０の製造工程と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００６５】
以上説明してきたように、発光装置１０〜４０は、発光素子に蛍光体カバーを嵌合させ、更に反射枠に接合させることにより形成されるので、生産効率の低下を防ぎつつ、発光素子を基板に対して強固に接合させることが可能となる。
【００６６】
発光装置１０〜４０は、例えば広面積の液晶ディスプレイにおけるバックライトなどの光源として使用可能である。また、発光装置１０〜４０は、携帯電話などの小面積の液晶ディスプレイにおける導光板照明や、メータ類またはインジケータ類のバックライトユニットといった種々の照明光源にも使用可能である。
【００６７】
図７（Ａ）〜（Ｅ）、図８は、各ＬＥＤ及び蛍光体による光のスペクトルを模式的に示したグラフである。図７（Ａ）〜（Ｅ）、図８の横軸は、波長であり、右に行くほど波長が長くなる。図７（Ａ）〜（Ｅ）、図８の縦軸は、光の強度であり、上に行くほど強度が高くなる。
【００６８】
図７（Ａ）のグラフ２０１は一実施形態に係るＬＥＤ素子１１Ａにより放射された青色光のスペクトルを示し、グラフ２０２は一実施形態に係る第１蛍光体により波長変換された青緑色光のスペクトルを示し、グラフ２０３は一実施形態に係る第２蛍光体により波長変換された黄色光のスペクトルを示す。図７（Ａ）において、各光のスペクトルは正規化されて表示されている。
【００６９】
図７（Ｂ）のグラフ２１１は、蛍光体カバー１２Ａから出射される光のスペクトルを示す。図７（Ｂ）に示すスペクトルには、青色光のピーク波長λ１及び青緑色光のピーク波長λ２の近傍にそれぞれ強度のピークが存在している。なお、蛍光体カバー１２Ａでは、青色光の強度が低くなり過ぎないように、蛍光体カバー１２Ａに含ませる第１蛍光体及び第２蛍光体の量を調整している。そのため、青緑色光のピーク波長λ２における強度は青色光のピーク波長λ１におけるピークより低く、ピーク波長λ２より波長の長い領域では、波形の裾野が広がり、波長が長くなるほど強度がなだらかに減少している。
【００７０】
図７（Ｃ）のグラフ２２１は一実施形態に係るＬＥＤ素子１１Ｂにより放射された青色光のスペクトルを示し、グラフ２２２は一実施形態に係る第３蛍光体により波長変換された黄色光のスペクトルを示し、グラフ２２３は一実施形態に係る第４蛍光体により波長変換された赤色光のスペクトルを示す。図７（Ｃ）において、各光のスペクトルは正規化されて表示されている。
【００７１】
図７（Ｄ）のグラフ２３１は、蛍光体カバー１２Ｂから出射される光のスペクトルを示す。図７（Ｄ）に示すスペクトルには、青色光のピーク波長λ３及び赤色光のピーク波長λ４の近傍にそれぞれ強度のピークが存在している。蛍光体カバー１２Ｂでは、青色ＬＥＤ１１Ｂから放射された青色光は、第３蛍光体及び第４蛍光体に吸収され、第３蛍光体により波長変換された黄色光は、第４蛍光体に吸収される。そのため、青色光及び黄色光の強度は低くなっているが、波長λ４をピークとする波形の裾野が広がり、波長λ４を中心として、強度がなだらかに減少している。
【００７２】
図７（Ｅ）のグラフ２４１は、発光装置１０から出射される光全体のスペクトルを示す。発光装置１０には、蛍光体カバー１２Ａと蛍光体カバー１２Ｂの間に反射枠１３が設けられているため、蛍光体カバー１２Ａが出射した光は、第３蛍光体及び第４蛍光体に吸収されない。したがって、図７（Ｅ）に示すように、発光装置１０から出射される光のスペクトルは、各波長において、図７（Ｂ）のグラフ２１１に示される強度に、図７（Ｄ）のグラフ２３１に示される強度を加算したものと略一致する。
【００７３】
図７（Ｅ）に示すスペクトルでは、強度の低い波長が存在せず、波長全体にわたって強度が高くなっている。したがって、発光装置１０全体の発光スペクトルは太陽光のスペクトルに近くなり、発光装置１０が出射する白色光はより自然な色合いの（即ち演色性のよい）白色光となる。
【００７４】
図８のグラフ３０１は、発光装置１０から出射される光のスペクトルを示し、グラフ３０２は、発光装置１０において反射枠１３を取り除いた場合に出射される光のスペクトルを示す。反射枠１３を取り除いた場合、ＬＥＤ素子１１Ａから放射される青色光と、第１蛍光体により波長変換された青緑色光は、それぞれ第３蛍光体及び第４蛍光体に吸収される。また、第１蛍光体により波長変換された黄色光は、第４蛍光体に吸収される。したがって、グラフ３０２に示すスペクトルでは、グラフ３０１に示すスペクトルと比べて、波長の短い光（特に青色光のピーク波長λ５及び青緑色光のλ６の周辺）の強度が低くなる。そのため、反射枠１３を取り除いた場合、発光装置１０から出射される光の全光束は低くなる。
【００７５】
また、反射枠１３は、各ＬＥＤ及び蛍光体の側面から出射した光を発光装置１０の出射方向に反射させるため、発光装置１０から出射される光の全光束が高くなる。また、反射枠１３により、光の指向性を狭めることができ、発光装置１０に、レンズ、反射枠等の光学部品を更に付けた場合に、光学部品への入光効率を高めることができ、光学部品に対する光学設計を容易にすることが可能となる。
【００７６】
図９は、発光装置１０に用いられる第１蛍光体、第２蛍光体、第３蛍光体及び第４蛍光体についてのＣＩＥ（Commission Internationale de l'Eclairage）ｘｙ色度図である。図９の横軸はＣＩＥｘであり、縦軸はＣＩＥｙである。
【００７７】
領域４０１は第１蛍光体により波長変換された青緑色光に対応する領域であり、領域４０２は第２蛍光体により波長変換された黄色光に対応する領域であり、領域４０３は蛍光体カバー１２Ａにより出射される光に対応する領域である。また、領域４０４は第３蛍光体により波長変換された黄色光に対応する領域であり、領域４０５は第４蛍光体により波長変換された赤色光に対応する領域であり、領域４０６は蛍光体カバー１２Ｂにより出射される光に対応する領域である。
【００７８】
領域４０７は発光装置１０全体の発光色に対応する領域である。領域４０７は黒体軌跡４０８の近傍に位置しており、これにより、発光装置１０から出射される光が演色性のよい白色光であることが示されている。
【００７９】
なお、第１蛍光体と第４蛍光体１７Ｄを組み合わせた蛍光体カバーと、第２蛍光体と第４蛍光体を組み合わせた蛍光体カバーから、白色光を得ることも可能である。しかしながら、一般に、蛍光体は、波長変換する光の波長より短い波長の光を吸収し、且つ、波長変換する光と、吸収する光の波長との差が大きいほど、大量の光を吸収する特性を有している。そのため、第１蛍光体と第４蛍光体のように、変換される光の波長が大きく異なる蛍光体同士を組み合わせて蛍光体シートを作製すると、第１蛍光体によって波長変換された光の多くが第４蛍光体に吸収され、さらに波長変換される。したがって、所望の光を得るためには、第１蛍光体によって波長変換された光が第４蛍光体に吸収されることを考慮して、蛍光体シートに大量の第１蛍光体を含ませる必要がある。蛍光体カバーに含まれる蛍光体の量が多くなると、光の透過率が低くなり、出射される光の強度が低くなる。
【００８０】
また、各蛍光体が波長変換する光の波長が大きく異なる場合、蛍光体カバーに含まれる各蛍光体の量の割合に対する製造上の誤差によって、個々の蛍光体カバーから出射される光の色に対する製造ばらつきも大きくなる可能性もある。
【００８１】
上述したように、第１蛍光体により波長変換された光のピーク波長は、第３蛍光体により波長変換された光のピーク波長以下且つ第４蛍光体により波長変換された光のピーク波長以下である。また、第２蛍光体により波長変換された光のピーク波長も、第３蛍光体により波長変換された光のピーク波長以下且つ第４蛍光体により波長変換された光のピーク波長以下である。
【００８２】
即ち、発光装置１０の蛍光体シートは、変換される光の波長が近い第１蛍光体及び第２蛍光体の組合せと、第３蛍光体及び第４蛍光体の組合せによりそれぞれ構成される。したがって、発光装置１０は、各蛍光体シートに含ませる蛍光体の量を少なくし、出射される光の強度を高くすることが可能となる。また、蛍光体カバーに含まれる各蛍光体が波長変換する光の波長が近いため、各蛍光体の量の割合に誤差が生じても、個々の蛍光体シートから出射される光の色に生じるばらつきを抑制することも可能となる。
【符号の説明】
【００８３】
１０、２０、３０、４０    発光装置
１１Ａ、Ｂ、２１Ａ、Ｂ、３１Ａ、Ｂ、４１Ａ、Ｂ    ＬＥＤ素子
１２Ａ、Ｂ、２２Ａ、Ｂ、３２Ａ、Ｂ、４２Ａ、Ｂ    蛍光体カバー
１３、２３、３３、４３    反射枠
１３Ａ、２３Ａ、３３Ａ、４３Ａ    開口部
１３Ｂ、２３Ｂ、３３Ｂ、４３Ｂ    側面
１３Ｃ、２３Ｃ、３３Ｃ、４３Ｃ    傾斜面
１４、２４、３４    基板
２５Ａ、Ｂ    樹脂層
３３Ｄ    突起部
【図１】
0006755090.tif 000002
【図２】
0006755090.tif 000003
【図３】
0006755090.tif 000004
【図４】
0006755090.tif 000005
【図５】
0006755090.tif 000006
【図６】
0006755090.tif 000007
【図７】
0006755090.tif 000008
【図８】
0006755090.tif 000009
【図９】
0006755090.tif 000010