(57)【要約】【課題】半導体発光素子からの出射光を有効に利用して色斑の無いクリアで輝度の高い発光を得る。【解決手段】光源装置１は、透明性を有する半導体発光素子４を有する。リードフレーム２１のパターン２ａ上には、波長変換材料を混入した透明樹脂３が半導体発光素子４の面積よりも大きな面積で形成される。透明樹脂３の上には、半導体発光素子４が接着固定される。半導体発光素子４の裏面４ａから発する光は、透明樹脂３中の波長変換材料で波長変換され、この波長変換された光がリードフレーム２１のパターン２ａで反射される。この反射した光は、半導体発光素子４の表面から直接発する光と混合され、半導体発光素子４の表面４ｂから混合光が放射される。【選択図】図１
2007103981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明性を有する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子のアノード電極およびカソード電極に対応し、内壁面が前記半導体発光素子の側面と対向して底面から開口に向かって拡開する傾斜面からなる凹部を有したリードフレーム材と、
波長変換材料が混入された透明樹脂とを備え、
前記アノード電気配線パターンのリードフレーム材と前記カソード電気配線パターンのリードフレーム材とに跨って前記半導体発光素子の載置面の面積よりも大きく均一に前記透明樹脂を設け、該透明樹脂の上に前記半導体発光素子が接着固定されており、前記半導体発光素子の裏面から発する光を前記波長変換材料で波長変換するとともに、該波長変換された光を前記リードフレーム材および前記電気配線パターン部で反射し、この反射した光と、前記半導体発光素子の表面から直接発する光とを混合して前記半導体発光素子の表面方向から放射することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記凹部の傾斜面と、前記凹部の底面とのなす角度は、０度より大きく４５度以下であることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記透明樹脂には、更に導電性材料が混入されていることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項４】
前記半導体発光素子は、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ系のいずれかの半導体発光素子からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種ランプやディスプレイ等の光源に用いられ、例えば携帯電話機、携帯型端末機器、小型端末機器等の液晶表示装置の光源として有用な光源装置に関するものであり、低電圧、低電流による白色光源を提供でき、軽量化、経済性および小型化に富む光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光源として、半導体発光素子を用いたものは、単に光源や光源装置、表示装置、発光ダイオード、ＬＥＤランプ等色々の呼び方が有る。そして、本発明と同様に、青色発光ダイオードと波長変換材料（蛍光体）とを組み合わせて白色光を得る光源装置としては、下記特許文献１に開示されたものが知られている。この特許文献１に開示される光源装置は、マウント・リードのカップ内に窒化ガリウム系化合物半導体であるＬＥＤチップをインナー・リードで電気的に接続し、蛍光体を含有する透明樹脂をカップ内に充填したものである。また、チップタイプの窒化ガリウム系化合物半導体を筐体内に配設し、蛍光体を含有する透明樹脂を筐体内に充填したものもある。
【０００３】
また、従来の白色系の光源装置としては、優れた単色性ピーク波長を有する赤色系、緑色系および青色系の各色に発光する発光ダイオードを利用したものが知られている。
【特許文献１】特開平１０−２４２５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の白色系発光ダイオードは、例えば前記特許文献１に示すように、マウント・リードのカップ内に窒化ガリウム系化合物半導体であるＬＥＤチップをインナー・リードで電気的に接続し、蛍光体を含有する透明樹脂をカップ内に充填している。また、チップタイプの窒化ガリウム系化合物半導体を筐体内に配設し、蛍光体を含有する透明樹脂を筐体内に充填している。
【０００５】
すなわち、カップ内や筐体内に窒化ガリウム系化合物半導体を配設し、この上部および４側面に波長変換材料等の蛍光体が包む様に充填されている。このため、窒化ガリウム系化合物半導体の上部および４側面から出射した光線は、蛍光体に衝突し、光線の衝突した部分から２次発光（波長変換された光）する。そして、このエネルギが強い光線は、出射方向とは反対方向の窒化ガリウム系化合物半導体に進み、窒化ガリウム系化合物半導体で反射する。さらに、目的とする出射方向と同方向に進み、この間蛍光体に衝突しない窒化ガリウム系化合物半導体自身の光線と混ざり、白色光として認識される。また、出射光が蛍光体に衝突する位置がランダムであり、蛍光体に衝突して波長変換された光も再度蛍光体に衝突しながら出射方向と同方向に進むように３次元的な立方空間内での光の混合を行う。このため、輝度や色度にむらがあり、斑が生じる等に課題がある。
【０００６】
また、前記特許文献１に開示される光源装置は、カップ内や筐体内に窒化ガリウム系化合物半導体を配設し、この上部および４側面に波長変換材料等の蛍光体が包む様に充填されている。これにより、透明樹脂に蛍光体が均一に分散されてしまう。しかも、４側面に対する分散量または厚さと、表面に対する分散量または厚さとのコントロールが難しいという課題がある。
【０００７】
さらに、従来の白色系の光源装置に使用される発光ダイオードは、優れた単色性ピーク波長を有している。このため、例えば赤色系、緑色系および青色系の各色に発光する発光ダイオードを利用して白色系の光源装置を構成する場合、各色に発光する発光ダイオードを近接配置した状態で発光させて拡散混色させる必要があった。
【０００８】
具体的に、白色系の光源装置を得るためには、赤色系、緑色系および青色系の３種類の発光ダイオード、または青緑色系および黄色系の２種類の発光ダイオードが必要であった。すなわち、白色系の光源装置を得るには、発光色の異なる複数種類の発光ダイオードを使用しなければならなかった。
【０００９】
しかも、半導体からなる発光ダイオードチップは、物によって色調や輝度にバラツキがある。そして、複数の発光ダイオードが各々異なる材料で構成される場合には、各発光ダイオードチップの駆動電力などが異なり、個々に電源を確保する必要があった。
【００１０】
このため、出射光が白色光となるように、各発光ダイオード毎に供給される電流などを調節しなければならなかった。また、使用される発光ダイオードは、個々の温度特性の差や、経時変化が異なり色調も変化するという問題があった。さらには、各発光ダイオードチップからの発光を均一に混色させなければ、出射光に色むらが生じてしまい、所望とする白色系の発光を得ることができないおそれがあった。
【００１１】
特に、赤色、緑色および青色発光色の３種類の半導体発光素子を基板上に設け、１つのユニットとして使用する光源装置では、装置が大型化になってしまう課題がある。しかも、互いの半導体発光素子間の距離があるので、混合色が得にくく、混合色のばらつきや画面色が粗くなってしまう課題がある。
【００１２】
また、赤色、緑色および青色発光色の３種類の半導体発光素子を一つのリードフレーム等に設けた光源装置では、白色の発光色を得る場合に赤色、緑色および青色等全ての半導体発光素子に電荷を供給しなければ成らない。このため、電力消費が大きく、省エネルギに対する課題や携帯機器等のバッテリ必要スペースに対する課題がある。
【００１３】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、半導体発光素子からの出射光を有効に利用して色斑の無いクリアで輝度の高い発光を得ることができる光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の請求項１に係る光源装置は、透明性を有する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子のアノード電極およびカソード電極に対応し、内壁面が前記半導体発光素子の側面と対向して底面から開口に向かって拡開する傾斜面からなる凹部を有したリードフレーム材と、
波長変換材料が混入された透明樹脂とを備え、
前記アノード電気配線パターンのリードフレーム材と前記カソード電気配線パターンのリードフレーム材とに跨って前記半導体発光素子の載置面の面積よりも大きく均一に前記透明樹脂を設け、該透明樹脂の上に前記半導体発光素子が接着固定されており、前記半導体発光素子の裏面から発する光を前記波長変換材料で波長変換するとともに、該波長変換された光を前記リードフレーム材および前記電気配線パターン部で反射し、この反射した光と、前記半導体発光素子の表面から直接発する光とを混合して前記半導体発光素子の表面方向から放射することを特徴とする。
【００１５】
請求項１に係る光源装置によれば、半導体発光素子の裏面から下方に放射した光が、透明樹脂の波長変換材料により波長変換された光として再度上方に反射させられる。更に、半導体発光素子の４つの側面から放射して下方に進んだ光を半導体発光素子よりも大きな面積で設けられた透明樹脂の波長変換材料により、波長変換された光として再度略上方に反射させられる。そして、上記反射光と、半導体発光素子から出射される直接の放射光とが完全に混ざり合う。これにより、均一な混合光を半導体発光素子の表面から放射させることができる。また、透明樹脂が半導体発光素子の面積より大きな面積で設けられる。これにより、透明樹脂に混入される波長変換材料を一定の均一のある厚さで塗布または印刷したときに、混合された全体の色調を厚さでなく面積でコントロールすることができる。しかも、透明樹脂が接着材としての機能も兼ねて半導体発光素子を固定することができる。
【００１６】
また、請求項２に係る光源装置は、凹部の傾斜面と、凹部の底面とのなす角度が０度より大きく４５度以下であることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に係る光源装置によれば、半導体発光素子の４つの側面の方向からの出射光のうち、横方向に進んだ光線が、略真上方向に反射させられる。やや斜め下方向に進んだ光線が、半導体発光素子の略内側上方に反射させられる。斜め上方向に進んだ光線が、半導体発光素子の略外側上方に反射させられる。従って、半導体発光素子の４つの側面の方向からの出射光を有効に利用することができる。
【００１８】
さらに、請求項３に係る光源装置は、透明樹脂に更に導電性材料が混入されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に係る光源装置によれば、波長変換材料に加え、更に導電性材料が透明樹脂に混入されるので、この透明樹脂の上に半導体発光素子を接着固定すれば、半導体発光素子自身への静電気の帯電を防止することができる。
【００２０】
また、請求項４に係る光源装置は、半導体発光素子が、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ系のいずれかの半導体発光素子からなることを特徴とする。
【００２１】
請求項４に係る光源装置によれば、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ系のいずれかを半導体発光素子として選択的に用い、透明樹脂に混入される波長変換材料との組み合わせによって所望の混合色を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、請求項１に係る光源装置によれば、半導体発光素子の裏面から下方に放射した光が、透明樹脂の波長変換材料により波長変換された光として再度上方に反射させられる。更に、半導体発光素子の４つの側面から放射して下方に進んだ光を半導体発光素子よりも大きな面積で設けられた透明樹脂の波長変換材料により、波長変換された光として再度略上方に反射させられる。そして、上記反射光と、半導体発光素子から出射される直接の放射光とが完全に混ざり合う。これにより、均一な混合光を半導体発光素子の表面から放射させることができる。また、透明樹脂が半導体発光素子の面積より大きな面積で設けられる。これにより、透明樹脂に混入される波長変換材料を一定の均一のある厚さで塗布または印刷したときに、混合された全体の色調を厚さでなく面積でコントロールすることができる。しかも、透明樹脂が接着材としての機能も兼ねて半導体発光素子を固定することができる。
【００２３】
請求項２に係る光源装置によれば、半導体発光素子の４つの側面の方向からの出射光のうち、横方向に進んだ光線が、略真上方向に反射させられる。やや斜め下方向に進んだ光線が、半導体発光素子の略内側上方に反射させられる。斜め上方向に進んだ光線が、半導体発光素子の略外側上方に反射させられる。従って、半導体発光素子の４つの側面の方向からの出射光を有効に利用することができる。
【００２４】
請求項３に係る光源装置によれば、波長変換材料に加え、更に導電性材料が透明樹脂に混入されるので、この透明樹脂の上に半導体発光素子を接着固定すれば、半導体発光素子自身への静電気の帯電を防止することができる。
【００２５】
請求項４に係る光源装置によれば、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ系のいずれかを半導体発光素子として選択的に用い、透明樹脂に混入される波長変換材料との組み合わせによって所望の混合色を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明の光源装置は、透明性を有するＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ又はＧａＮ系の半導体発光素子を用いた光源装置である。この光源装置は、例えば反射性を有するリードフレームや基板またはケースを基材としている。そして、これら基材の反射性を有したパターンや電気配線パターン上には、波長変換材料を混入した透明樹脂が半導体発光素子の裏面の面積（半導体発光素子の載置面積）よりも大きい面積で設けられ、この透明樹脂上に半導体発光素子が載置されている。
【００２７】
図１は本発明に係る光源装置の第１実施の形態の略斜視構成図である。また、図２は、第１実施の形態の光源装置の部分側断面図である。
【００２８】
図１に示す第１実施の形態の光源装置１（１Ａ）は、インジェクションないしトランスファーモルドタイプのものである。この光源装置１Ａは、リードフレーム２１に形成されるパターン２（２ａ，２ｂ）とリード端子６（６ａ，６ｂ）、透明樹脂３、半導体発光素子４、ボンディングワイヤ（以下、ワイヤと略称する）５およびモールドケース（以下、ケースと略称する）７から概略構成される。なお、本例におけるパターン２は電気配線パターンも含むものである。
【００２９】
パターン２（２ａ，２ｂ）は、所定パターン形状の燐青銅材等からなるリードフレーム２１上に形成される。リードフレーム２１は、導電性および弾性力のあるアルミニウム等の金属薄板からなる。リードフレーム２１は、半導体発光素子４を載置するパターンや半導体発光素子４と電気的接続するパターン２（２ａ，２ｂ）、リード端子６（６ａ，６ｂ）および図示しない支持枠部等を１ユニットとして、多数ユニットが並設されるようにパンチプレス等により形成される。そして、このリードフレーム２１には、樹脂からなるケース７がインサート成形される。
【００３０】
リードフレーム２１は、燐青銅の様な反射性にやや劣る場合には、銀等のメッキを施して反射効率を良くする。この反射効率を良くする目的は、半導体発光素子４の裏面４ａからの出射光線を反射し、再度半導体発光素子４の表面４ｂ方向や半導体発光素子４の側面４ｅの外側上方に導くためである。
【００３１】
なお、リードフレーム２１は、半導体発光素子４等のチップのマウント、ボンディング、ワイヤ５のボンディング、透明樹脂３の充填等の工程まで全体のフレームを保持する。リードフレーム２１は、最終的にはリード端子６（６ａ，６ｂ）のみが残り、切断除去される。
【００３２】
透明樹脂３は、無色透明なエポキシ樹脂等に無機系の蛍光顔料や有機系の蛍光染料等からなる波長変換材料を混入させたものである。例えばエポキシ樹脂に蛍光材（ＹＡＧ）を混入する場合、エポキシ樹脂と蛍光材との重量比率は、１：３〜１：４程度である。この透明樹脂３は、パターン２上に塗布したり、蛍光材混入インク等の印刷により印刷パターンとしてパターン２上に形成することができる。そして、透明樹脂３は、塗布または印刷により常に一定量が維持される。また、透明樹脂３は、半導体発光素子４をパターン２に固着する接着剤としての機能も兼ねている。
【００３３】
透明樹脂３は、ケース７の凹状部７ａ内の底面に露出するパターン２と半導体発光素子４の裏面４ａ（電極を持たない面）との間に介在して設けられる。更に説明すると、図２に示すように、透明樹脂３は、リードフレーム２１のパターン２ａ上において、パターン２ａ上の半導体発光素子４の載置面（半導体発光素子４の裏面４ａの面積に相当）２４を含め、半導体発光素子４の外側周囲に及んで半導体発光素子４の載置面２４よりも大きな面積で広い範囲に設けられる。これにより、半導体発光素子４の裏面４ａから放射された光をより効率的に色変換でき、特に印刷等による波長変換材料の量が薄くても最適な色調を得ることができる。
【００３４】
すなわち、透明樹脂３は、半導体発光素子４の裏面４ａからの出射光を波長変換する。そして、この波長変換された光は、半導体発光素子４に放射するとともに、下部（パターン２ａと透明樹脂３の接着面）で反射される。この反射した光も半導体発光素子４の上方に放射される。この反射光は、半導体発光素子４から直接上方に放射した光と混合される。
【００３５】
透明樹脂３は、例えば半導体発光素子４として青色発光のものを用いた場合、ＣａＳｉＯ3 ：Ｐｂ，Ｍｎや（Ｙ，Ｇｄ）3 （Ａｌ，Ｇａ）5 Ｏ12等のＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系等からなる橙色蛍光顔料又は橙色蛍光染料を含む波長変換材料を混入した樹脂からなる。これにより、半導体発光素子４からの青色光を橙色蛍光顔料又は橙色蛍光染料を含む波長変換材料を混入した樹脂に投射することにより黄色光が得られる。そして、透明樹脂３の波長変換材料により色変換された黄色光と、半導体発光素子４自身が放射する青色光とが混ざり合うことにより、半導体発光素子４の表面４ｂから上方に放射される光が白色光となる。
【００３６】
また、透明樹脂３は、半導体発光素子４として例えば緑色発光のものを用いた場合、赤色蛍光顔料又は赤色蛍光染料を含む波長変換材料を混入した樹脂からなる。これにより、半導体発光素子４からの緑色光を赤色蛍光顔料又は赤色蛍光染料を含む波長変換材料を混入した樹脂に投射することにより黄色系の光が得られる。
【００３７】
さらに、透明樹脂３は、半導体発光素子４として青色発光のものを用いたときに、緑色蛍光顔料又は緑色蛍光染料を含む波長変換材料を混入した樹脂で形成すれば、半導体発光素子４からの青色光を緑色蛍光顔料又は緑色蛍光染料を含む波長変換材料を混入した樹脂に投射することにより青緑色系の光が得られる。
【００３８】
なお、透明樹脂３としては、無色透明なエポキシ樹脂等に、無機系の蛍光顔料や有機系の蛍光染料等からなる波長変換材料と、導電性材料とを混入させたものを使用することもできる。
【００３９】
この場合の導電性材料は、銀粒子のようなフィラが蛍光材に悪影響を及ぼさない程度に混入される。また、導電性材料は、半導体発光素子４自身のＰ電極とＮ電極とが低電荷でショートしない程度の高抵抗値を持つ。
【００４０】
なお、半導体発光素子４の電荷の高いものに対しては、導電性を持つような微量の添加により、半導体発光素子４全体に印加電圧よりも高電位な静電気等が帯電しても、その静電気等をグランドに流すようになっている。これにより、特に静電気等に弱いＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ又はＧａＮ系の半導体発光素子４自身を静電気等から防いでいる。
【００４１】
具体的に、導電性材料の蛍光材混入樹脂部における体積抵抗は、１５０ｋΩ〜３００ｋΩ程度とされている。また、半導体発光素子４の順方向抵抗が１６５Ω、逆耐圧抵抗が２．５ＭΩとされている。これにより、導電性材料の抵抗は、半導体発光素子４に対してリークしない程度の抵抗であるとともに逆耐圧抵抗よりも低い抵抗値となる。従って、グランドに電流を流して半導体発光素子４自身への静電気の帯電防止を行うことができる。
【００４２】
半導体発光素子４は、ｎ型層上に活性層を中心にダブルヘテロ構造からなるＩｎＧａＡｌＰ系、ＩｎＧａＡｌＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＧａＮ系のいずれかの化合物の半導体チップからなる発光素子であり、有機金属気相成長法等で製作される。
【００４３】
また、図示はしないが、半導体発光素子４自身の基板はＡｌ2 Ｏ3 やＩｎＰサファイア等の透明基板からなる。この透明基板上には活性層が配され、活性層上に透明電極が形成されている。半導体発光素子４に取り付ける電極は、Ｉｎ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 、ＩＴＯ等からなる導電性透明電極等をスパッタリング、真空蒸着、化学蒸着等により生成させて製作する。
【００４４】
そして、半導体発光素子４は、一方の面（図２の上面：表面４ｂ）にアノード電極およびカソード電極を有している。半導体発光素子４の電極を持たない他方の面（図２の下面：裏面４ａ）側は、透明樹脂３上に載置されて固着されている。半導体発光素子４のアノード電極およびカソード電極は、ワイヤ５でパターン２ａ，２ｂにボンディングされている。
【００４５】
ワイヤ５は金線等の導通線からなる。このワイヤ５は、半導体発光素子４のアノード電極とパターン２ａとの間、カソード電極とパターン２ｂとの間をそれぞれボンダによって電気的に接続している。
【００４６】
リード端子６（６ａ，６ｂ）は、導通性および弾性力のある燐青銅等の銅合金材等からなるリードフレームをケース７から直接取り出して形成されている。リード端子６ａは、半導体発光素子４のアノード電極側とパターン２ａを介して電気的に接続される。これにより、リード端子６ａは、本発明の光源装置１（１Ａ）としての陽極（＋）として使用されるように構成される。
【００４７】
また、リード端子６ｂは、半導体発光素子４のカソード電極側とパターン２ｂを介して電気的に接続される。これにより、リード端子６ｂは、本発明の光源装置１（１Ａ）としての陰極（−）として使用されるように構成される。
【００４８】
ケース７は、変成ポリアミド、ポリブチレンテレフタレートや芳香族系ポリエステル等からなる液晶ポリマなどの絶縁性の有る材料に、チタン酸バリウム等の白色粉体を混入させることにより、凹状部７ａを有してモールド形成される。その他、ケース７の凹状部７ａの底面は、アルミニウム等の金属蒸着を施したり、金属箔を積層して反射面を形成してもよい。このケース７は、凹状部７ａ内の底面にパターン２が露出している。
【００４９】
また、ケース７は、光の反射性と遮光性の良いチタン酸バリウム等の白色粉体によって、半導体発光素子４の側面側から出光する光を効率良く反射している。そして、ケース７は、この反射した光を図２に示す凹状部７ａのテーパ状の凹面７ｂにより上方に出射させる。また、ケース７は、本発明の光源装置１（１Ａ）の発光した光を外部に漏れない様に遮光する。
【００５０】
さらに、図２に示すように、ケース７の凹状部７ａ内には、パターン２、半導体発光素子４、ワイヤ５等の保護のために無色透明なエポキシ樹脂等の保護層８が充填されている。
【００５１】
上記のように構成される光源装置１（１Ａ）では、例えば青色発光の半導体発光素子４を用い、透明樹脂３として橙色蛍光顔料や橙色蛍光染料の波長変換材料（または波長変換材料と導電性材料）を混入した樹脂を用いると、クリアで輝度の高い白色光を得ることができる。すなわち、半導体発光素子４の上方から青色光が放射され、半導体発光素子４の下方に放射した青色光が透明樹脂３の波長変換材料によって黄色光に色変換される。この色変換された黄色光は、透明樹脂３の上方および下方に放射される。透明樹脂３の下方に放射された黄色光は、下部のパターン２ａの面で反射されて上方に放射される。そして、半導体発光素子４自身が放射する青色光と、透明樹脂３の波長変換材料によって色変換された黄色光とが混ざり合って半導体発光素子４の上方から白色光が放射される。
【００５２】
図３は本発明に係る光源装置の第２実施の形態の部分断面図である。また、図４は第２実施の形態の光源装置において半導体発光素子からの出射光の傾斜面での軌跡図である。なお、第１実施の形態の光源装置１Ａと同等の構成要素には同一番号を付し、その詳細な説明については省略している。
【００５３】
図３に示す第２実施の形態の光源装置１Ｂ（１）は、第１実施の形態の光源装置１Ａと同様に、リードフレーム２１、透明樹脂３、半導体発光素子４、ケース７を備えている。
【００５４】
この光源装置１Ｂ（１）が光源装置１Ａと相違する点は、半導体発光素子４の４つの側面４ｅと対向するリードフレーム２１のパターン２上の位置に傾斜面２３を有している点にある。
【００５５】
さらに説明すると、傾斜面２３は、図４に示す半導体発光素子４の裏面４ａの輪郭位置、又は図３に示す半導体発光素子４の裏面４ａの輪郭位置よりも外側位置から上部に向かって外側に広がるように傾斜を持たせたものである。
【００５６】
この傾斜面２３は、半導体発光素子４の裏面４ａの輪郭位置から裏面４ａの仮想延線（図３の一点鎖線で示すＬ−Ｌ線）と成す角度θが０°より大きく４５°以下で外側上方に広げるようにするのが好ましい。図３および図４では、傾斜面２３の傾斜角度θを４５°としている。これにより、半導体発光素子４の４つの側面４ｅからの出射光を効率良く上方に反射させることができる。
【００５７】
透明樹脂３は、塗布または印刷により常に一定量を維持している。そして、透明樹脂３は、図３に示すように、リードフレーム２１上において、半導体発光素子４の載置面２４を含め、半導体発光素子４の大きさよりも大きな面積で広い範囲で半導体発光素子４の側面４ｅと対向する傾斜面２３上の位置まで及んで設けられる。これにより、半導体発光素子４から放射された光をより効率的に色変換でき、特に印刷等による波長変換材料の量が薄くても最適な色調を得ることができる。
【００５８】
ここで、図２および図３を用いて光線の軌跡について説明する。
半導体発光素子４の裏面４ａから下方向に放射された光は、透明樹脂３の波長変換材料で波長変換される。波長変換された一部の光は、半導体発光素子４に放射される。また、波長変換された他の光は、リードフレーム２１のパターン２ａで反射される。この反射した光も半導体発光素子４に放射される。この光は、半導体発光素子４を透過して半導体発光素子４から直接上方に放射された光と混合される。
【００５９】
また、図４に示すように、半導体発光素子４の４つの側面４ｅから出射された光の内、下方向に進んだ光線Ｌ２２は、傾斜面２３に設けられた透明樹脂３に含まれている波長変換材料によって波長変換される。そして、半導体発光素子４の４つの側面４ｅからの入射角と等しい反射角で光線Ｌ２２は反射する。この光は、半導体発光素子４の４つの側面４ｅから水平方向に出射した光線Ｌ１や上方向に進んだ光線Ｌ１１と混合される。
【００６０】
ここで、傾斜面２３を設けた光源装置１Ｂの場合、図４に示すように、側面４ｅに対し直角に進む光線Ｌ１は、４５°の傾きを持つ傾斜面２３で４５°に反射する。この反射した光線Ｌ１１は、上部垂直方向（表面４ｂと平行な仮想面に対して直角）に進む。
【００６１】
また、図４に示すように、例えば側面４ｅから出射される光線Ｌ１に対し、下向きに出射される出射角β１＝３０°程度の光線Ｌ２２は、４５°の傾きを持つ傾斜面２３で、透明樹脂３の波長変換材料により波長変換されて反射される。この波長変換されて反射された光線Ｌ２３は、やや半導体発光素子４寄りの上方に出射される。
【００６２】
同様に、側面４ｅから出射される光線Ｌ１に対し、上向きに出射される出射角β＝３０°程度の光線Ｌ３２は、４５°の傾きを持つ傾斜面２３で、透明樹脂３の波長変換材料により波長変換されて反射される。この波長変換されて反射された光線Ｌ３３は、やや半導体発光素子４から離れて、半導体発光素子４の上方に出射される。
【００６３】
このように、半導体発光素子４の４つの側面４ｅから出射した光は、半導体発光素子４の４つの側面４ｅの位置に対応してリードフレーム２１のパターン２の傾斜面２３上に設けた透明樹脂３の波長変換材料によって波長変換される。その後、傾斜面２３により垂直上方向に光が反射される。そして、この反射光は、半導体発光素子４からの直接光や傾斜面２３で波長変換されずに反射した反射光等と混合され、混合色（例えば白色光）として半導体発光素子４の上方から外部に出射される。
【００６４】
ところで、図１乃至図４では、半導体発光素子４の載置面２４よりも大きな面積で透明樹脂３をリードフレーム２１のパターン２上に設ける構成について説明したが、透明樹脂３が設けられる基材をリードフレーム２１に代えて、図５および図６に示す基板１１や図７および図８に示すケース７としてもよい。
【００６５】
図５は本発明に係る光源装置の第３実施の形態の部分断面図である。なお、第１実施の形態の光源装置１Ａと略同等の構成要素には同一番号を付し、その詳細な説明については省略している。
【００６６】
図５に示す光源装置１Ｃ（１）では、基板１１を基材としている。基板１１は、電気絶縁性に優れたセラミック基板、液晶ポリマー樹脂基板、ガラス布エポキシ樹脂基板等の基板からなり、表面にはパターン２（２ａ，２ｂ）が形成される。
【００６７】
例えばセラミック基板からなる基板１１は、ＡｌＯやＳｉＯを主成分とし、さらにＺｒＯ、ＴｉＯ、ＴｉＣ、ＳｉＣおよびＳｉＮ等との化合物からなる。このセラミック基板は、耐熱性や硬度、強度に優れ、白色系の表面を持ち、半導体発光素子４からの発光された光を効率良く反射する。
【００６８】
また、液晶ポリマー樹脂やガラス布エポキシ樹脂からなる基板１１は、液晶ポリマーやガラス布エポキシ樹脂などの絶縁性の有る材料に、チタン酸バリウム等の白色粉体を混入または塗布させて成形される。よって、半導体発光素子４からの発光された光を効率良く反射する。
【００６９】
なお、基板１１としては、珪素樹脂、紙エポキシ樹脂、合成繊維布エポキシ樹脂および紙フェノール樹脂等の積層板や変成ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネートや芳香族ポリエステル等からなる板にパターン印刷を施して半導体発光素子４からの発光された光を効率良く反射する構成としてもよい。その他、アルミニウム等の金属蒸着を施したり、金属箔を積層したフィルム形状物やシート状金属を貼って反射面を設ける構成とすることもできる。
【００７０】
基板１１の表面には矩形状の凹部２５が形成されている。この凹部２５の底面は、半導体発光素子４が載置される平滑な載置面２４を形成している。この載置面２４は、半導体発光素子４の裏面４ａと同等以上の面積を有している。凹部２５の周壁面は、半導体発光素子４の４つの側面４ｅと対向して第２実施の形態の光源装置１Ｂと同様の傾斜面２３を形成している。
【００７１】
透明樹脂３は、基板１１上の凹部２５に塗布または印刷により形成され、常に一定量を維持している。そして、透明樹脂３の面積は、図５に示すように、半導体発光素子４の裏面４ａの面積よりも大きい。しかも、半導体発光素子４の裏面４ａは、透明樹脂３内に含まれるように透明樹脂３を介して凹部２５の平坦面２５ａ上に接着される。
【００７２】
なお、上記光源装置１Ｃにおいて、図６に示すように、基板１１に凹部２５を形成しない構成としてもよい。この場合、透明樹脂３は、基板１１上に設けられる。透明樹脂３の面積は、半導体発光素子４の裏面４ａの面積よりも大きい。しかも、半導体発光素子４の裏面４ａは、透明樹脂３内に含まれるように透明樹脂３を介して基板１１上に接着される。
【００７３】
図７は本発明に係る光源装置の第４実施の形態の部分断面図である。なお、第１実施の形態の光源装置１Ａおよび第２実施の形態の光源装置１Ｂと略同等の構成要素には同一番号を付し、その詳細な説明については省略している。
【００７４】
図７に示す第４実施の形態の光源装置１Ｄ（１）では、ケース７を基材としている。ケース７の凹状部７ａ内の底面には、第３実施の形態の光源装置１Ｃと同様の矩形状の凹部２５が形成されている。この凹部２５の底面は、半導体発光素子４が載置される平滑な載置面２４を形成している。この載置面２４は、半導体発光素子４の裏面４ａと同等以上の面積を有している。凹部２５の周壁面は、半導体発光素子４の４つの側面４ｅと対向して第２実施の形態の光源装置１Ｂと同様の傾斜面２３を形成している。
【００７５】
透明樹脂３は、ケース７の凹部２５上に塗布または印刷により形成され、常に一定量を維持している。そして、透明樹脂３の面積は、図７に示すように、半導体発光素子４の裏面４ａの面積よりも大きい。しかも、半導体発光素子４の裏面４ａは、透明樹脂３内に含まれるように透明樹脂３を介して凹部２５の平坦面２５ａ上に接着される。
【００７６】
なお、上記光源装置１Ｄにおいて、図８に示すように、ケース７の凹状部７ａ内に凹部２５を形成しない構成としてもよい。この場合、透明樹脂３は、ケース７の凹状部７ａの平坦面７ｃ上に設けられる。透明樹脂３の面積は、半導体発光素子４の裏面４ａの面積よりも大きい。しかも、半導体発光素子４の裏面４ａは、透明樹脂３内に含まれるように透明樹脂３を介してケース７の平坦面７ｃ上に接着される。
【００７７】
このように、本例における光源装置１では、反射性を有する基材（反射性を有する基板１１やリードフレーム２１、ケース７内の反射性を有するパターンや電気配線パターン等）上に、波長変換材料（または波長変換材料と導電性材料）を混入した透明樹脂３によって、半導体発光素子４が接着固定されている。これにより、半導体発光素子４の表面４ｂ以外の面（裏面４ａ、側面４ｅ）から出射された光は、透明樹脂３の波長変換材料（または波長変換材料と導電性材料）により波長変換される。そして、この波長変換された光は、再度半導体発光素子４を透過し、表面４ｂから混合光として出射される。
【００７８】
そして、白色光を得る場合には、半導体発光素子４として青色光を出射するものを用いる。また、透明樹脂３として橙色蛍光顔料又は橙色蛍光染料を含む波長変換材料（または波長変換材料と導電性材料）を混入した樹脂を用いる。これにより、半導体発光素子４自身の青色光が半導体発光素子４の上方に放射される。そして、半導体発光素子４下方に放射された青色光が、透明樹脂３の波長変換材料によって変換された黄色光として、再度半導体発光素子４に反射される。更に、半導体発光素子４の上方に放射された青色光と、半導体発光素子４に反射された黄色光とが完全に混ざり合って、均一な白色光が半導体発光素子４の上方から放射される。その結果、波長変換材料（色変換部材）を一様に分布させれば、よりクリアで輝度の高い白色光を得ることができる。
【００７９】
特に、図３乃至図５および図７に示すように、半導体発光素子４の４つの側面４ｅと対向して傾斜面２３を有する光源装置によれば、半導体発光素子４の裏面４ａからの出射光と、半導体発光素子４の４つの側面４ｅからの出射光の大部分とが半導体発光素子４の裏面４ａと傾斜面２３とに形成される透明樹脂３の波長変換材料により波長変換され、半導体発光素子４に反射される。そして、半導体発光素子４の表面４ｂからの青色の出射光と、裏面４ａや側面４ｅから出射されて波長変換された黄色の反射光とが混合されることにより白色光を得ることができる。これにより、色調性に優れ、軽量化、経済性および小型化にも富む光源装置を得ることができる。
【００８０】
また、上述した本例の光源装置１では、透明樹脂３のエポキシ樹脂部分を透過した半導体発光素子４本来の発光色と、透明樹脂３で波長変換された発光色とが混合される。これにより、無色透明なエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等に混合分散する比率によって色度図等に示される色調を得ることができる。
【００８１】
例えば、青色発光の半導体発光素子４からの光が橙色蛍光顔料又は橙色蛍光染料を混合した透明樹脂３に投射されると、青色光と橙色光との混合によって白色光が得られる。透明樹脂３が多い場合には、橙色の色調の濃い光が得られる。透明樹脂３が少ない場合には、青色の色調の濃い光が得られる。しかし、同じ量の透明樹脂３でも密度分布が大きいと、再度半導体発光素子４に戻る波長変換された光の光量が多くなる。従って、半導体発光素子４から放射された光がほとんど透明樹脂３の表面からの波長変換光となってしまう。
【００８２】
そこで、図３乃至図５および図７に示す光源装置１Ｂ，１Ｃ，１Ｄでは、基材（ケース７、基板１１、リードフレーム２１）に凹部を有し、白色光に必要な波長変換材料を含む透明樹脂３の量を維持している。そして、透明樹脂３の波長変換材料の粒子間に無色透明なエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等を存在させている。この構成によれば、透明樹脂３で波長変換された光が凹部の底面まで到達し、凹部による反射光が透明樹脂３の波長変換材料の粒子間を通過する。これにより、反射光を再度半導体発光素子４に戻し、反射効果が失われないようにすることができる。
【００８３】
ところで、図９に示すように、傾斜面２３を設けた光源装置１において、傾斜面２３にパターン（電気配線パターン）２を有する構成とすれば、半導体発光素子４のアノード電極やカソード電極とパターン２とを容易にワイヤーボンダによってワイヤ（金線）５を接続することができる。なお、この構成を採用する場合には、半導体発光素子４の側面４ｅと対向する傾斜面２３の部分に透明樹脂３が設けられるようにし、それ以外の傾斜面２３の部分のスペースを利用してパターン２が位置するようにする。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係る光源装置の第１実施の形態の略斜視構成図である。
【図２】図１の第１実施の形態の光源装置の部分側断面図である。
【図３】本発明に係る光源装置の第２実施の形態の部分断面図であり、リードフレームに傾斜面を設けた光源装置の側断面図である。
【図４】本発明に係る光源装置の第２実施の形態の構成において、透明樹脂の波長変換材料で波長変換された後に反射面で反射する光線の軌跡を示す図である。
【図５】本発明に係る光源装置の第３実施の形態の部分側断面図である。
【図６】図５の第３実施の形態の光源装置の変形例を示す部分側断面図である。
【図７】本発明に係る光源装置の第４実施の形態の部分側断面図である。
【図８】図７の第４実施の形態の光源装置の変形例を示す部分側断面図である。
【図９】本発明に係る光源装置の凹部の傾斜面に電気配線パターンを設けた例を示す部分側断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）  光源装置
２（２ａ，２ｂ）  パターン
３  透明樹脂
４  半導体発光素子
４ａ  裏面
４ｂ  表面
４ｅ  側面
５  ワイヤ
６（６ａ，６ｂ）  リード端子
７  ケース
７ａ  凹状部
７ｂ  凹面
８  保護層
１１  基板
２１  リードフレーム
２３  傾斜面
２４  載置面
２５  凹部
θ  傾斜面と裏面部の仮想延線と成す角度
Ｌ１，Ｌ１１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ３２，Ｌ３３  光線
【図１】
2007103981.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007103981.tif 000007
【図６】
2007103981.tif 000008
【図７】
2007103981.tif 000009
【図８】
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【図９】
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