(57)【要約】【課題】  光取り出し効率が高く、しかも長期間に亘り安定して高い光取り出し効率を維持することができるＬＥＤ発光装置を提供すること。また、高い歩留まりで製造でき、信頼性にも優れたＬＥＤ発光装置を提供すること。【解決手段】  白色樹脂製の基体に設けられた凹部内にＬＥＤチップを搭載したＬＥＤ発光装置において、ＬＥＤチップを囲繞する基体内周面を、光反射性のフィラーを含有する樹脂層で被覆する。【選択図】  図２
2007042668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップと、
白色系樹脂からなる基体であって、前記ＬＥＤチップを囲繞する部分を備える基体と、
光反射性フィラーを含有する樹脂層であって、前記基体の前記部分の内周面を被覆する樹脂層と、
前記ＬＥＤチップを被覆するように、前記樹脂層が囲繞する空間に充填される封止部材と、
を備えるＬＥＤ発光装置。
【請求項２】
前記樹脂層の基材がシリコーンである、請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３】
前記封止部材がシリコーンからなる、請求項１又は２に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤチップに近い領域ほど前記樹脂層が厚く、これによって前記樹脂層の表面が前記ＬＥＤチップの光軸に対して傾斜する面となる、請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤチップが青色発光ＬＥＤチップであり、
前記封止部材が、青色系の光を受けて黄色系の光を放射する蛍光体を含有する、
請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６】
前記ＬＥＤチップが紫外発光ＬＥＤチップであり、
前記封止部材が、紫外光を受けて赤色系の光を放出する蛍光体と、紫外光を受けて緑色色系の光を放出する蛍光体と、及び紫外光を受けて青色系の光を放出する蛍光体とを含有する、
請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤチップを発光源としてＬＥＤ発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基体（外装樹脂）でＬＥＤチップを囲繞した基本構造を備えるＬＥＤ発光装置において様々な改良が試みられている。中でも光取り出し効率を向上させることは、発光装置の基本性能である光度の向上に直結するものであり、最大の課題といえる。
一般に、光反射率の高い白色系樹脂で基体を構成することによって光取り出し率が高められる。ところが、ＬＥＤチップの光に曝される結果、基体のリフレクタ面（ＬＥＤチップに対向する面）は劣化（変色）し、長期間に亘り安定した反射率を維持できない。これによって光取り出し率が次第に低下し、経時的な光度低下を引き起こす。特に、青色発光ＬＥＤチップや紫外発光ＬＥＤチップなど、短波長側の光を放出するＬＥＤチップを使用した場合にはリフレクタ面の劣化の程度が大きく、光度低下の問題が顕著となる。
光取り出し効率を改善する方法として、基体のリフレクタ面上に光反射率の高い金属層を形成することも提案されている（例えば特許文献１、２を参照）。しかしながら、このような金属層を設けた場合には回路とのショートの問題を考慮しつつＬＥＤ発光装置を製造しなければならない。また、金属層と基体との間に十分な接着性が得られず金属層が剥離するおそれがあり、歩留まりの低下や信頼性の低下を招くことになる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２８５４９号公報
【特許文献２】特開２００４−２８８６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の問題点に鑑み本発明は、光取り出し効率が高く、しかも長期間に亘り安定して高い光取り出し効率を維持することができるＬＥＤ発光装置を提供することを課題とする。また、高い歩留まりで製造でき、信頼性にも優れたＬＥＤ発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明は、次の構成からなる。即ち、
ＬＥＤチップと、
白色系樹脂からなる基体であって、前記ＬＥＤチップを囲繞する部分を備える基体と、
光反射性フィラーを含有する樹脂層であって、前記基体の前記部分の内周面を被覆する樹脂層と、
前記ＬＥＤチップを被覆するように、前記樹脂層が囲繞する空間に充填される封止部材と、
を備えるＬＥＤ発光装置である。
【発明の効果】
【０００６】
以上の構成では、ＬＥＤチップから横方向に放射された光は封止部材内を進行した後、光反射性フィラーを含有する樹脂層に至り、そこで反射作用を受ける。つまり、樹脂層が主たる反射部材として機能する。これによって、基体のＬＥＤチップに対向する面、即ちＬＥＤチップを囲繞する部分の内周面へ到達する光量が減少することから、当該内周面の劣化を抑制することができる。その結果、当該内周面の劣化に伴う光取り出し効率の低下を防止できる。このような作用が奏されることから、本発明の発光装置は光取り出し効率が高く、しかも長期間に亘り安定して高い光取り出し効率を維持することができる。
一方、本発明の構成では、反射機能を発揮する層の基材を樹脂としたことによって、当該層と基体との間に良好な接着性を確保できる。従って、基体の表面に金属層を設けた従来の構成で生ずる剥離の問題が解消される。このように本発明の構成では高い歩留まりで製造することができ、また信頼性にも優れた発光装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（ＬＥＤチップ）
使用できるＬＥＤチップは特に限定されないが、主発光ピーク波長を５００ｎｍ以下の波長領域に有するＬＥＤチップ（例えば主発光ピーク波長が３７０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあるＬＥＤチップ）を好適に用いることができる。単一の発光ピークを有するＬＥＤチップに限られず、複数の発光ピークを有するＬＥＤチップを用いることもできる。尚、複数の発光ピークを有する場合には、５００ｎｍより長波長の領域に一又は二以上の発光ピークを有していてもよい。
【０００８】
ＬＥＤチップから横方向に放出された光を反射する目的で現在使用されているリフレクタ材料の反射率は一般に、照射光の波長が短波長領域になると急激に低下する。具体的には、リフレクタ材料として頻用されるポリフタルアミド等の反射率はおよそ４００〜４３０ｎｍを境界として照射光の波長が短くなるに従って指数関数的な低下を示す。したがって、このようなリフレクタ材料の反射率の低下が著しい波長領域の光を放出するＬＥＤチップ（例えば、主発光ピーク波長が４００ｎｍ以下にあるＬＥＤチップ）との組合わせにおいて後述の樹脂層を用いた場合、当該樹脂層の効果が一層顕著なものとなる。
【０００９】
ＬＥＤチップの構成は上記の波長特性を備えるものであれば特に限定されない。例えば、本発明におけるＬＥＤチップとしてIII族窒化物系化合物半導体からなる発光層を備える半導体発光素子を採用することができる。ここで、一般に、III族窒化物系化合物半導体とは、一般式としてＡｌＸＧａＹＩｎ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）の四元系で表され、ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮのいわゆる２元系、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ＡｌｘＩｎ１−ｘＮ及びＧａｘＩｎ１−ｘＮ（以上において０＜ｘ＜１）のいわゆる３元系を包含する。III族元素の一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換しても良く、また、窒素（Ｎ）の一部も  リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置換できる。また、発光層は任意のドーパントを含有するものであってもよい。
【００１０】
（基体）
基体は白色系樹脂からなり、ＬＥＤチップを囲繞する部分を備える。本明細書での基体には、単一の部材からなるものと、複数の部材を組み合わせて構成されるものとが含まれる。前者の例としては、その中にＬＥＤチップが搭載されることとなる凹部が片側に形成されるように、特定の材料を略カップ形状に成型したものを挙げることができる。この場合、ＬＥＤチップが搭載されるリードフレームを基体の下部（底部）が内包する構成としてもよい。換言すれば、本発明の一態様ではリードフレームがインサートされた基体が用いられる。一方、後者の例としては、その中にＬＥＤチップが搭載されることとなる凹部が形成されるように、リング状の内周面を備える外装樹脂を基板上に載置・接着させたものを挙げることができる。
基体が備える凹部は例えばカップ形状に形成される。但し、本発明においては、当該凹部の形状はカップ形状に限られるものではない。
【００１１】
基体の材質は特に限定されない。例えばポリアミド系樹脂（芳香族ポリアミド系樹脂を含む）、液晶ポリマー、ポリフタルアミド、ナイロン６Ｔ等を用いて基体を構成することができる。酸化チタン、チタン酸カリウム、及びガラス繊維等を含有した材料を用いて基体を構成してもよい。
【００１２】
基体においてＬＥＤチップを囲繞する部分（本明細書において「ＬＥＤ囲繞部」ともいう）の内周面（ＬＥＤチップに対向する面）をできるだけ平滑にすることが好ましい。本発明では後述の樹脂層が主たる反射部材として機能するが、通常、ＬＥＤチップから横方向に放射された光の一部、及び／又は樹脂層で反射されて生じた光の一部は基体のＬＥＤ囲繞部の内周面に至る。このような光を効率的に反射することで光取り出し効率を高めるために、ＬＥＤ囲繞部の内周面を平滑にしてその反射率を高めることが好ましい。
【００１３】
（樹脂層）
基体のＬＥＤ囲繞部の内周面は樹脂層で被覆される。この樹脂層は光反射性フィラーを含有し、反射部材として機能する。光反射性のフィラーの種類は特に限定されないが、光反射率が高い材料を採用することが好ましい。例えば、酸化チタン、チタン酸カリウム等を光反射性フィラーとして用いることができる。
【００１４】
一方、樹脂層の基材の種類も特に限定されず、例えばエポキシ樹脂又はシリコーン（シリコーン樹脂、シリコーンゴム、及びシリコーンエラストマーを含む）を用いることができる。好ましくはシリコーンを基材として樹脂層を構成する。シリコーンは短波長側の光に対する耐性が高い。従って特に、短波長側の光（青色光や紫外光）を放射するＬＥＤチップを使用する場合において、樹脂層の劣化を有効に防止することができる。
【００１５】
樹脂層の厚さは任意に設定することができる。樹脂層の厚さは均一でなくてもよい。積極的に樹脂層の厚さに変化をもたせても良い。例えば、ＬＥＤチップに近い領域ほど樹脂層を厚くし、これによって樹脂層の表面がＬＥＤチップの光軸に対して傾斜する面（ＬＥＤチップに近い領域ほど光軸に近接する面）となるように樹脂層を形成することができる。このような樹脂層ではその表面において、ＬＥＤチップから横方向に放射された光を光の取り出し方向へと効率的に変換することができる。これによって光取り出し効率が向上する。
【００１６】
樹脂層の形成方法の一例を、図７を参照しながら説明する。まず、カップ形状に成形した基体１００を用意する（図７ａ）。次に、ＬＥＤチップを囲繞することになる、基体１００の凹部１０１に、当該凹部１０１に略相似形状で若干小さいヘッドを備える型具１０２５を挿入し、ヘッドの先端面がカップ状部１０１の底壁に密着した状態で型具１０２を固定する（図７ｂ）。続いて、光反射性フィラーを含有する樹脂を基体１００と型具１０２のヘッドとの隙間１０３に流し込む（図７ｂ）。その後、樹脂を固化させる（図７ｃ）。樹脂が固化したところで型具１０２を引き抜く（図７ｄ）。以上の工程によって、基体１００の内周面１０４上に、使用した型具１０２のヘッドの形状及び大きさを反映した樹脂層１０５が形成される。
【００１７】
（封止部材）
封止部材はＬＥＤチップを被覆するように、上記樹脂層が囲繞する空間に充填される部材であり、主として外部環境からＬＥＤチップを保護する目的で備えられる。封止部材の材料としてはＬＥＤチップの光に対して透明であり、且つ耐久性、耐候性などに優れたものを採用することが好ましい。例えばシリコーン（シリコーン樹脂、シリコーンゴム、及びシリコーンエラストマーを含む）、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、ガラス等の中から、ＬＥＤチップの発光波長との関係で適当なものを選択することができる。ＬＥＤチップの光が短波長側の光（青色光や紫外光）を含む場合には、シリコーン等の当該光に対する耐性の高い材料を採用することが好ましい。
【００１８】
異なる材料からなる複数の層がＬＥＤチップ上に積層して形成されるように封止部材を設けることもできる。
封止部材に蛍光体を含有させることもできる。蛍光体を用いることによりＬＥＤチップの光の一部を異なる波長の光に変換することができ、発光装置の発光色を変化させ又は補正することができる。ＬＥＤチップの光により励起可能なものであれば任意の蛍光体を用いることができ、その選択においては発光装置の発光色等が考慮される。蛍光体を封止部材に一様に分散させても、また一部の領域に局在させてもよい。例えば蛍光体をＬＥＤチップの近傍に局在させることにより、ＬＥＤチップから放射された光を効率的に蛍光体に照射できる。
【００１９】
例えば白色光を発光可能な発光装置を構成しようとすれば、ＬＥＤチップとして青色発光ＬＥＤチップを採用し、封止部材内には黄色系蛍光体を含有させることができる。黄色系蛍光体としては例えば、一般式Ｙ３−ｘＧｄｘＡｌ５−ｙＧａｙＯ１２：Ｃｅ（０≦ｘ≦３、０≦ｙ≦５）で表されるイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を好適に用いることができる。かかる蛍光体は、青色系の光を黄色ないし黄緑色系の光に効率よく変換する。上記一般式において、イットリウム（Ｙ）の一部又は全部をＬｕ又はＬａに置換したものを用いることもでき、また、アルミニウム（Ａｌ）の一部又は全部をＩｎ又はＳｃに置換したものを用いることもできる。
また、黄色系蛍光体として、（Ｃａ０．４９Ｍｇ０．５０）３（Ｓｃ０．７５Ｙ０．２５）２Ｓｉ３Ｏ１２．０１５：Ｃｅ３＋、（Ｃａ０．９９）３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２．０１５：Ｃｅ３＋、（Ｃａ０．４９Ｍｇ０．５０）３（Ｓｃ０．５０Ｙ０．５０）２Ｓｉ３Ｏ１２．０１５：Ｃｅ３＋、（Ｃａ０．４９Ｍｇ０．５０）３（Ｓｃ０．５０Ｌｕ０．５０）２Ｓｉ３Ｏ１２．０１５：Ｃｅ３＋、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋（オルトケイ酸塩）等を用いることもできる。
【００２０】
本発明に使用可能な蛍光体は以上の黄色系蛍光体に限られるものではない。以下に、赤色系蛍光体、緑色蛍光体、及び青色系蛍光体の一例を示す。
（赤色系蛍光体）
赤色系蛍光体としては例えば、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、（Ｙ，Ｌａ）Ｏ３：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ａｌ５Ｏ１２：Ｅｕ、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｅｕ、ＳｒＹ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ，Ｂｉ、ＹＶＯ４：Ｅｕ，Ｂｉ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＣａＬａ２Ｓ４：Ｃｅ等を採用することができる。
【００２１】
（緑色系蛍光体）
緑色系蛍光体としては例えば、（Ｙ，Ｃｅ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｔｂ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、Ｂａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ）２Ｓ４：Ｅｕ、ＢａＳｉＯ４：Ｅｕ、ＹＢＯ３：Ｃｅ，Ｔｂ、（Ｃａ，Ｓｒ）ｐ／２Ｓｉ１２−ｐ−ｑＡｌｐ＋ｑＯ１−ｑＮ：Ｃｅ、Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、ＳｒＡｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ、（Ｃａ０．９９）３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２．０１５：Ｃｅ３＋、（Ｃａ０．４９Ｚｎ０．５０）３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２．０１５：Ｃｅ３＋等を採用することができる。
【００２２】
（青色系蛍光体）
（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｍｇ）２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋、Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋等を用いることができる。
【００２３】
複数種類の蛍光体を組み合わせて封止部材に含有させることもできる。この場合にはＬＥＤチップの光により励起されて発光する蛍光体と、当該蛍光体の発する光により励起されて発光する蛍光体とを組み合わせて用いることもできる。
封止部材に光拡散材を含有させることで封止部材内での光の拡散を促進させ、発光ムラの減少を図ることもできる。特に上記のように蛍光体を用いる構成においては、ＬＥＤチップの光と蛍光体の光との混色を促進させて発光色のムラを少なくするために、このような光拡散材を用いることが好ましい。
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の実施例であるＬＥＤ発光装置１を図１及び図２に示す。図１はＬＥＤ発光装置１の斜視図である。図２はＬＥＤ発光装置１の断面図（図１のＡ−Ａ線位置）である。ＬＥＤ発光装置１は表面実装型（ＳＭＤタイプ）ＬＥＤランプであって、例えば照明用光源として用いられる。
ＬＥＤ発光装置１は大別してＬＥＤチップ１０、基体２０、リードフレーム３０、樹脂層４０、及び封止樹脂５０から構成される。
【００２５】
ＬＥＤ発光装置１に使用されるＬＥＤチップ１０の模式断面図を図６に示す。ＬＥＤチップ１０はサファイア基板上に複数のIII族窒化物系化合物半導体層が積層された構成からなり、発光ピーク波長を４７０ｎｍ付近に有する。ＬＥＤチップ１０の各層のスペックは次の通りである。
層            ：  組成
ｐ型層１５              ：  ｐ−ＧａＮ：Ｍｇ
発光する層を含む層１４  ：  ＩｎＧａＮ層を含む
ｎ型層１３              ：  ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ
バッファ層１２          ：  ＡｌＮ
基板１１                ：  サファイア
【００２６】
基板１１の上にはバッファ層１２を介してｎ型不純物としてＳｉをドープしたＧａＮからなるｎ型層１３を形成した。ここで、基板１１にはサファイアを用いたが、これに限定されることはなく、サファイア、スピネル、シリコン、炭化シリコン、酸化亜鉛、リン化ガリウム、ヒ化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化マンガン、III族窒化物系化合物半導体単結晶等を用いることができる。さらにバッファ層はＡｌＮを用いてＭＯＣＶＤ法で形成されるがこれに限定されることはなく、材料としてはＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮ等を用いることができ、製法としては分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等を用いることができる。III族窒化物系化合物半導体を基板として用いた場合は、当該バッファ層を省略することができる。
さらに基板とバッファ層は半導体素子形成後に、必要に応じて、除去することもできる。
ここでｎ型層１３はＧａＮで形成したが、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ若しくはＡｌＩｎＧａＮを用いることができる。
また、ｎ型層１３はｎ型不純物としてＳｉをドープしたが、このほかにｎ型不純物として、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いることもできる。
ｎ型層１３は発光する層を含む層１４側の低電子濃度ｎ-層とバッファ層１２側の高電子濃度ｎ＋層とからなる２層構造とすることができる。
発光する層を含む層１４は量子井戸構造（多重量子井戸構造、若しくは単一量子井戸構造）を含んでいてもよく、また発光素子の構造としてはシングルへテロ型、ダブルへテロ型及びホモ接合型のものなどでもよい。
発光する層を含む層１４はｐ型層１５の側にマグネシウム等のアクセプタをドープしたバンドギャップの広いIII族窒化物系化合物半導体層を含むこともできる。これは発光する層を含む層１４中に注入された電子がｐ型層１５に拡散するのを効果的に防止するためである。
発光する層を含む層１４の上にｐ型不純物としてＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ型層１５を形成した。このｐ型層はＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ又はＩｎＡｌＧａＮとすることもできる、また、ｐ型不純物としてはＺｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを用いることもできる。
さらに、ｐ型層１５を発光する層を含む層１４側の低ホール濃度ｐ−層と電極側の高ホール濃度ｐ＋層とからなる２層構造とすることができる。
上記構成の発光素子において、各III族窒化物系化合物半導体層は一般的な条件でＭＯＣＶＤを実行して形成するか、分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等の方法で形成することもできる。
【００２７】
ｎ電極１９はＡｌとＶの２層で構成され、ｐ型層１５を形成した後、ｐ型層１５、発光する層を含む層１４、及びｎ型層１３の一部をエッチングにより除去し、蒸着によりｎ型層１３上に形成される。
透光性電極１７は金を含む薄膜であり、ｐ型層１５の上に積層される。ｐ電極１８も金を含む材料で構成されており、蒸着により透光性電極１７の上に形成される。
上記の工程により各半導体層及び各電極を形成した後、各チップの分離工程を行う。
【００２８】
発光する層を含む層１４と基板１１との間、又は基板１１の半導体層が形成されない面に反射層を設けることもできる。反射層を設けることにより、発光する層を含む層１４で生じ、基板側に向かった光を効率的に光の取り出し方向へと反射でき、その結果、発光効率の向上を図れる。反射層は、窒化チタン、窒化ジルコニウム、及び窒化タンタルの中から選択される１種類又は２種類以上により形成することができる。また、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属の単体又はこれらの中から任意に選択される２種以上の金属からなる合金を用いて反射層を形成することもできる。
【００２９】
基体２０は白色系樹脂（ポリフタルアミド）からなり、その外形は略カップ状である。基体２０の上部には凹部２１が形成されている。当該凹部２１の内周面２２はＬＥＤチップ１０を囲繞する。当該内周面２２は、ＬＥＤチップ１０の光軸に対して所望の角度となるように成形されている。一方、基体２０の下部はリードフレーム３０をインモールドしている。このようにＬＥＤ発光装置１は、白色系の樹脂でリードフレーム３０をインモールドしたパッケージ構造を備える。尚、リードフレーム３０はいずれも銅（Ｃｕ）合金からなる。
【００３０】
基体上部の内周面２２は樹脂層４０で被覆されている。樹脂層４０は、光反射性フィラーとして酸化チタンを約３０％（ｗ／ｗ）含有するシリコーン樹脂であって、高い反射性を有する。樹脂層４０は下方に向かってその厚さが漸増しており、最も厚い部分の厚さは約３００μｍである。本実施例では、このように厚さを徐変させることによって樹脂層４０の表面を、ＬＥＤチップ１０の光軸に対して所望の角度で傾斜する面としている。
【００３１】
樹脂層４０の表面と基体凹部２１の底壁で画成される空間には封止樹脂５０が充填される。本実施例では封止樹脂５０の材料としてシリコーン樹脂が用いられる。封止樹脂５０にレンズ効果を付与してもよい。例えば封止樹脂５０の表面形状を凹レンズ型、又は凸レンズ型等にし、所望のレンズ効果を得ることができる。
一方、封止樹脂５０内に拡散剤を分散させてもよい。拡散剤を用いることにより封止樹脂５０内において光の拡散、混色を促進でき、発光ムラを低減することができる。拡散剤としては酸化チタン、窒化チタン、窒化タンタル、酸化アルミニウム、酸化珪素、チタン酸バリウム等が用いられる。
【００３２】
次にＬＥＤ発光装置１の製造方法を説明する。まず、上記の手順でＬＥＤチップ１０を用意する。一方、リードフレーム３０の形状に合わせて型抜きした銅合金製の金属板を用意し、リードフレーム部に白色系樹脂をインジェクションモールドする。次に、所望の位置で金属板を切断することで、リードフレーム３０が白色系樹脂でインモールドされたパッケージを分離し、最後にリードフレーム３０の端部を整形する。このようにして作製したパッケージにおいて、上述した要領（図７を参照）で樹脂層４０を形成した後、常法に従いＬＥＤチップ１０のリードフレーム３０への搭載、ワイヤーボンディング、封止樹脂５０の充填などを実施する。
【００３３】
続いてＬＥＤ発光装置１の発光態様を説明する。まず、給電を受けてＬＥＤチップ１０から青色系の光が出射する。上方に出射した光の多くは、封止樹脂５０を通り、封止樹脂の上面を介して外部に取り出される。一方、横方向に出射した光は封止樹脂５０内を進行し、樹脂層４０に至る。そして樹脂層４０内のフィラー（酸化チタン）によって反射される。このようにＬＥＤチップ１０から横方向に出射した光の多くは樹脂層４０による反射作用を受ける。つまり、樹脂層４０が主たる反射部材として機能する。その結果、ＬＥＤチップ１０から横方向に出射した光の中で基体内周面２２へ到達する光の量は少なく、基体内周面２２の光劣化が防止される。このように、基体内周面２２ではなくその上に形成した樹脂層４０を反射部材として利用することによって、基体内周面２２の経時的な劣化を実質的に伴うことなく、高い光取り出し効率を達成できる。尚、樹脂層４０の表面を傾斜面としたことによって、樹脂層４０による反射光の多くをＬＥＤ発光装置１の光放出方向（図示上方）に進行させることができることから、ＬＥＤ発光装置１では非常に高い光取り出し効率が得られる。
一方、樹脂層４０及び封止樹脂５０を、短波長側の光に高い耐性を発揮するシリコーン樹脂で形成したことによって、これらの経時的な劣化・変色は少ない。従って、使用に伴う光度及び発光色の変化が少ない高品質の発光装置となる。ここで、樹脂層４０には反射作用に伴い光が集中することから、その光劣化を防止することはＬＥＤ発光装置１の光度や発光色の経時的な変化の防止に特に有効である。
さらに、樹脂製の基体２０に対して樹脂層４０は良好な接着性を有することから、形成過程において或いは形成後に樹脂層４０が剥離するおそれが少なく、製造歩留まり及び信頼性の向上といった効果も得られる。
【００３４】
以上、ＬＥＤチップ１０の使用によって青色光を発光するＬＥＤ発光装置について説明したが、使用するＬＥＤチップを適宜選択することによって所望の発光色の発光装置を構成することができる。使用できるＬＥＤチップの例としては、紫外領域の光（例えば主発光ピーク波長を３８０ｎｍ付近に有する光）を出射するＬＥＤチップや、緑色光を出射するＬＥＤチップなどを挙げることができる。
【実施例２】
【００３５】
本発明の他の実施例を図３に示す。図３はＬＥＤ発光装置２の断面図である。尚、上記実施例と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
ＬＥＤ発光装置２は白色発光のＳＭＤ（表面実装）型ＬＥＤランプであって、例えば照明用光源や、液晶表示装置等のバックライト光源などとして利用することができる。
ＬＥＤ発光装置２では、ＬＥＤチップ１０を封止する蛍光体樹脂層６０が備えられる。蛍光体樹脂層６０は蛍光体：Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ）６１を２０％（ｗ／ｗ）含有するシリコーン樹脂からなる。このような蛍光体樹脂層６０は、蛍光体を含有する樹脂材料を、ＬＥＤチップ１０搭載後にＬＥＤチップ１０の上からポッティングすることや、ＬＥＤチップ１０表面に塗布することなどによって形成することができる。
以上の構成のＬＥＤ発光装置２では、ＬＥＤチップ１０から出射した光の一部が、蛍光体樹脂層６０を通過する過程で蛍光体６１を励起し、これによって黄色系の蛍光が生ずる。その結果、ＬＥＤ発光装置２からは青色系の光と黄色光との混色による白色光が放射することになる。一方、樹脂層４０内のフィラーが反射作用に加えて光拡散作用を発揮する結果、青色光と黄色光の混色が促進され、色ムラや色分かれの少ない白色光が得られる。また、上記実施例のＬＥＤ発光装置１と同様の作用効果、即ち高い光取り出し効率の達成、光度及び発光色の経時的変化の防止、製造歩留まりの向上、信頼性の向上という作用効果も奏される。
【００３６】
蛍光体樹脂層６０を別途設けることに代え、封止樹脂５０内に蛍光体６１を含有させて蛍光作用を得てもよい。この形態ではＬＥＤチップ１０から出射した光の一部が、封止樹脂５０内を通過する際に蛍光体による波長変換作用を受ける。その結果生じた黄色光と、蛍光体の励起に使用されなかった青色光とが混色することによって白色光が外部放射することになる。
【００３７】
一方、ＬＥＤチップ１０の表面をコーティングするように蛍光体樹脂層６０を形成してもよい。例えば、蛍光体６１を分散させた樹脂材料にＬＥＤチップ１０をディップすることでその表面をコーティングし、その後ＬＥＤチップ１０の実装を行うことによって、ＬＥＤチップ１０の表面が蛍光体樹脂でコーティングされたＬＥＤ発光装置を作製することができる。尚、上記ディッピングによる他、スパッタリング、塗布、又は塗装等により同様のコーティング処理を施すことができる。
【実施例３】
【００３８】
本発明の他の実施例を図４に示す。図４はＬＥＤ発光装置３の断面図である。尚、上記実施例と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
図４に示したＬＥＤ発光装置３は白色発光のＳＭＤ（表面実装）型ＬＥＤランプであって、例えば照明用光源や液晶表示装置等のバックライト光源などとして利用することができる。
ＬＥＤ発光装置３は、紫外領域の光を出射するＬＥＤチップ７０を内蔵する。ＬＥＤチップ７０はサファイア基板上に複数のIII族窒化物系化合物半導体層が積層された構成からなり、発光ピーク波長を３８０ｎｍ付近に有する。
【００３９】
ＬＥＤ発光装置３では基板７１と外装樹脂７２を用いてパッケージが構成される。尚、ここでの基板７１及び外装樹脂７２が上記説明における基体に相当する。基板７１の導体パターン７３上にＬＥＤチップ７０が搭載され、ワイヤボンディングが施される。外装樹脂７２はポリフタルアミドの成形品である。外装樹脂７２と基板２０を接着させることによって、カップ状の凹部を備える基体となる。外装樹脂７２の内周面７４上には、光反射性フィラー含有の樹脂層４５が形成される。この実施例では樹脂層４５の厚さを均一とした。
【００４０】
一方、ＬＥＤチップ７０を封止するように蛍光体樹脂層７５が備えられる。蛍光体樹脂層７５は、赤色系蛍光体（第１蛍光体７６）、緑色系蛍光体（第２蛍光体７７）及び青色系蛍光体（第３蛍光体７８）を分散させたシリコーン樹脂である。各蛍光体の使用量は、各蛍光体の変換効率・発光色を考慮して定める。
封止樹脂５０内にも蛍光体を含有させてもよい。この場合、３種類全ての蛍光体を封止樹脂５０に含有させるのではなく、一部の蛍光体のみ（例えば第１蛍光体７６と第２蛍光体７７のみ）を含有させることにしてもよい。
【００４１】
以上のように構成されたＬＥＤ発光装置３では、ＬＥＤチップ７０から放出された紫外光は蛍光体樹脂層７５を通過する際、第１蛍光体７６、第２蛍光体７７、第３蛍光体７８を励起、発光させる。これにより生じた蛍光が混色し、全体として白色系の光が外部放射することになる。尚、ＬＥＤチップ７０から横方向に出射した光は樹脂層４５によって反射されることで、蛍光体（７６〜７８）の励起に効率的に利用される。
【００４２】
本実施例では、各蛍光体を蛍光体樹脂層７５内に一様に分散させる構成としたが、蛍光体樹脂層７５内で蛍光体の濃度分布に傾斜を設けることもできる。例えば、蛍光体添加濃度の異なるシリコーン樹脂をＬＥＤチップ７０の上に順に積層する。一方、図５に示すように、含有する蛍光体が異なる複数の蛍光体樹脂層を形成させてもよい。この例ではＬＥＤチップ７０を被覆するように二つの蛍光体樹脂層８０、８１が形成されている。ＬＥＤチップ７０に近い側の蛍光体樹脂層８０には第１蛍光体７６が含有される。他方の蛍光体樹脂層８１には第２蛍光体７７及び第３蛍光体７８が含有される。蛍光体樹脂層８０、８１の基材は共にシリコーン樹脂である。尚、これら二つの樹脂層が封止樹脂を兼ねている。この例のＬＥＤ発光装置４では、光変換効率の比較的低い赤色系蛍光体（第１蛍光体７６）をＬＥＤチップ７０の近傍に配置している。これにより赤色蛍光体に照射するＬＥＤチップ７０の光の量を増大させ、他の蛍光体からの光の量とのバランスをとっている。このように蛍光体の配置態様を工夫することによって、各蛍光体からの光の量を均一化し、色成分バランスが良好な演色性に優れた白色光を得ることができる。
【００４３】
尚、本実施例のＬＥＤ発光装置３、４においても、上記実施例のＬＥＤ発光装置１と同様の作用効果、即ち高い光取り出し効率の達成、光度及び発光色の経時的変化の防止、製造歩留まりの向上、信頼性の向上という作用効果が奏される。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のＬＥＤ発光装置は様々な装置の光源として利用され得る。例えば、車両室内や居室内用の照明装置の光源や、液晶表示装置などのバックライト用光源などに本発明を適用することが可能である。
【００４５】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、及び特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例であるＬＥＤ発光装置１の斜視図である。
【図２】本発明の実施例であるＬＥＤ発光装置１の断面図である。
【図３】他の実施例であるＬＥＤ発光装置２の断面図である。
【図４】さらに他の実施例であるＬＥＤ発光装置３の断面図である。
【図５】さらに他の実施例であるＬＥＤ発光装置４の断面図である。
【図６】実施例のＬＥＤ発光装置に使用されるＬＥＤチップ１０の構成を示す図である。
【図７】本発明のＬＥＤ発光装置内に備えられる樹脂層の形成方法を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１、２、３、４  ＬＥＤ発光装置
１０  青色発光ＬＥＤチップ
２０  基体
２１  基体の凹部
２２  基体内周面
３０  リードフレーム
４０  光反射性フィラー含有樹脂層
５０  封止樹脂
６０、７５、８０、８１  蛍光体樹脂層
６１  黄色系蛍光体
７０  紫外発光ＬＥＤチップ
７１  基板
７２  外装樹脂
７３  導体パターン
７６  赤色系蛍光体
７７  緑色系蛍光体
７８  青色系蛍光体
【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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