(57)【要約】【課題】  配光特性のばらつきが少なく、且つ高い光取り出し効率を達成できるＬＥＤアレイないし面状光源を提供する。【解決手段】配線パターンが形成された基板と、一群として又は二以上の群に分かれて前記基板に実装された複数個のＬＥＤチップと、前記複数個のＬＥＤチップの側方に反射面を形成するリフレクタと、及び前記複数個のＬＥＤチップを群毎に一括して封止する光透過性封止樹脂であって、通過する光を集光又は側方に配光する外形を備えた光透過性封止樹脂と、を備えるＬＥＤ発光装置とする。【選択図】図１
2007305672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンが形成された基板と、
一群として又は二以上の群に分かれて前記配線パターン上に実装された複数個のＬＥＤチップと、
前記複数個のＬＥＤチップの側方に反射面を形成するリフレクタと、及び
前記複数個のＬＥＤチップを群毎に一括して封止する光透過性封止樹脂であって、通過する光を集光又は側方に配光する外形を備えた光透過性封止樹脂と、
を備えるＬＥＤ発光装置。
【請求項２】
前記複数個のＬＥＤチップが二以上の列で配列している、請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３】
前記複数個のＬＥＤチップがドットマトリクス状に配列している、請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４】
前記リフレクタが光反射性樹脂からなる、請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５】
前記リフレクタが、表面に光反射処理が施された樹脂からなり、該樹脂の材質が前記光透過性封止樹脂の材質と同一である、請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６】
前記リフレクタが、前記複数個のＬＥＤチップの各々に対応する位置に形成されたカップ状部を備えた金属板からなり、該カップ状部が前記光透過性封止樹脂内に埋入している、請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７】
前記光透過性封止樹脂においてＬＥＤチップの上方位置の表面が、そこへ到達する該ＬＥＤチップの光を積極的に側方に配光する形状を備える、請求項１〜６のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項８】
前記表面が、前記ＬＥＤチップの光軸に対して３０°〜６０°の角度で傾斜する面を備える、請求項７に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項９】
前記表面が、前記ＬＥＤチップに対する放物面で構成される面を備える、請求項７に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１０】
配線パターンが形成された基板を用意する工程と、
複数個のＬＥＤチップを一群として又は二以上の群に分かれた状態で前記配線パターン上に実装する工程と、及び
前記複数個のＬＥＤチップの側方に反射面を形成する樹脂製のリフレクタと、前記複数個のＬＥＤチップを群毎に一括して封止する封止樹脂とを、同時にモールド成形によって形成する工程と、
を含む、ＬＥＤ発光装置の製造法。
【請求項１１】
配線パターンが形成された基板を用意する工程と、
複数個のＬＥＤチップを一群として又は二以上の群に分かれた状態で前記配線パターン上に実装する工程と、
前記複数個のＬＥＤチップの各々に対応する位置に形成されたカップ状部を備えた金属板を、前記基板のＬＥＤ実装面側に載置する工程と、及び
前記複数個のＬＥＤチップを群毎に一括して封止するとともに、前記金属板の前記カップ状部を封止する封止樹脂をモールド成形によって形成する工程と、
を含む、ＬＥＤ発光装置の製造法。
【請求項１２】
前記モールド成形がトランスファーモールドである、請求項１０又は１１に記載の製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数個のＬＥＤチップが基板に実装されたＬＥＤ発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一部の照明装置や発光装置の光源として、複数個のＬＥＤチップを配列したＬＥＤアレイが利用されている。例えば、プリンタの定着器における光源としてＬＥＤアレイを使用すること（特許文献１）や画像読取装置用の光源としてＬＥＤアレイを使用すること（特許文献２）が提案されている。
特許文献１に記載のＬＥＤアレイでは、アルミ基板上に設置したプリント基板にＬＥＤチップ（発光素子）がライン状に実装されており、そしてＬＥＤチップを被覆するレンズが装着されている。このような構成により、ＬＥＤから出射した光はレンズで配光制御された後、外部に取り出されることになる。この例のＬＥＤアレイではレンズの一部を利用してＬＥＤの周囲に反射面を形成しており、これによってＬＥＤチップから側方に出射した光の有効利用が図られている。
一方、特許文献２に記載のＬＥＤアレイでは基板上に所定のパターンでＬＥＤチップ（発光素子）が実装され、ＬＥＤチップの光出射側にはシリンドリカル光学素子が設置される。ＬＥＤチップから出射した光はシリンドリカル光学素子の凸状出射面より取り出される。シリンドリカル光学素子のレンズ作用によってＬＥＤチップの光は配光制御されることになる。この例においてもレンズ作用を発揮するシリンドリカル光学素子の一部を利用して反射面を形成することで光利用率の向上を図っている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４９８５７号公報
【特許文献２】特開２０００−２７０１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のように従来例のＬＥＤアレイでは、ＬＥＤチップの光を制御するためのレンズ部材が利用されている。そして、レンズ部材を容易に且つ精度よく装着するため、これらのＬＥＤアレイにおいては基板側に穴や切欠き部を設けるとともにレンズ部材側に突起部を形成し、嵌合構造が形成されるようにしている。これによって確かに装着作業及びその際の位置決めが容易になるが、レンズ部材の装着作業が必要であることに変わりはなく、しかも正確にレンズ部材を装着するためには依然として高い精度が要求される。特に、ＬＥＤアレイを小型化する場合、或いはＬＥＤチップを高密度で実装する場合には高い精度が要求され、レンズ部材の装着作業は一層困難となる。
一方、従来例のようにＬＥＤチップを実装した後にレンズ部材を装着する構成では、ＬＥＤチップとレンズ部材との間に空間層又は接着剤層などが介在することになる。そのため、レンズ部材へ入射するまでの間にＬＥＤチップの光にロスが生じ、光利用率が低下する。また、接着剤層が介在する構成の場合においては、接着剤層にクラックが発生するおそれや接着剤層の剥離のおそれがあり、製造歩留まりの低下や信頼性の低下を引き起こす。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、本発明は次の構成を提供する。即ち、
配線パターンが形成された基板と、
一群として又は二以上の群に分かれて前記配線パターン上に実装された複数個のＬＥＤチップと、
前記複数個のＬＥＤチップの側方に反射面を形成するリフレクタと、及び
前記複数個のＬＥＤチップを群毎に一括して封止する光透過性封止樹脂であって、通過する光を集光又は側方に配光する外形を備えた光透過性封止樹脂と、
を備えるＬＥＤ発光装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のＬＥＤ発光装置では、ＬＥＤチップを封止する封止樹脂がレンズ作用を発揮する。このように別体のレンズを使用しないことから、レンズの装着作業が不要になることはもとより、レンズ装着時の位置ずれに起因する配光特性のばらつきの問題がなくなる。これによって、所望の配光特性を有するランプを高精度で製造可能となる。従って、本発明の構成は特に小型化ないし高密度実装化に適したものであるといえる。また、本発明の構成ではＬＥＤチップから出射した光は直接、封止樹脂に入射することから、従来例のような光のロスが生じず、高い光利用率を達成できる。また、歩留まり及び信頼性の向上も図られる。
一方、ＬＥＤチップを個別に封止するのではなく、一群のＬＥＤチップを一括して封止することによって装置全体の剛性が高められる。しかも、このような封止樹脂の構成はモールド成形によって実現できるものであり製造が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（基板及びＬＥＤチップ）
本発明のＬＥＤ発光装置では、配線パターンが形成された基板（プリント配線板）に複数個のＬＥＤチップが表面実装されている。プリント配線板の材質は特に限定されず、例えば紙フェノール、紙エポキシ、ガラスエポキシ、エポキシ樹脂、ポリイミド等の材料を用いて作製したプリント配線板を用いることができる。片面、両面、多層など様々な形態のプリント配線板を使用可能である。両面基板を用いれば裏面側（ＬＥＤ実装面と反対側の面）に電極を設置することも可能である。金属芯を有するプリント配線板（メタルコアプリント配線板）を使用することもできる。メタルコアプリント配線板を使用することによって放熱特性の向上を図ることができる。
【０００８】
本発明では複数個のＬＥＤチップが一群として、又は二以上の群に分かれて配線パターン上に実装されている。前者の例として、一列を形成する配列形態や円形、三角形、四角形などの形状を形成する配列態様を挙げることができる。他方、後者の例として、複数の列（例えば２列、３列、又は４列）を形成する配列形態、所望の幾何学模様を形成する形態、及びドットマトリクスを形成する配列形態を挙げることができる。
本発明のＬＥＤ発光装置の発光態様はＬＥＤチップの配列態様に依存する。例えば、直線状にＬＥＤチップを配列することによって直線状の光を生成することが可能である。一方、ドットマトリクス状などの配列態様によれば面状光を生成することが可能である。
【０００９】
ところで、本発明ではＬＥＤチップが使用されるが、ＬＥＤチップは消費電力及び発熱量が小さくかつ長寿命であり、長時間連続的に点灯させることに適した光源である。また、小型であるため、小型化ないし薄型化、高密度実装に適する。またＬＥＤチップは振動、衝撃に強いことから、信頼性の高い装置を構成できるといった利点もある。
ＬＥＤチップの発光色は特に限定されず、用途に応じて、青色系ＬＥＤチップ、青緑色系ＬＥＤチップ、緑色系ＬＥＤチップ、赤色系ＬＥＤチップ等を採用できる。紫外領域の光を発光するＬＥＤチップを用いることもできる。二種類以上のＬＥＤチップを使用してもよい。例えば、赤色系ＬＥＤ、緑色系ＬＥＤ及び青色系ＬＥＤの３種を用いれば白色光を生成する発光装置を構成することができる。また、このような発光装置によれば、各ＬＥＤチップの発光状態、発光量を制御することによって、所望の色の光を生成することも可能である。
【００１０】
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。
【００１１】
（リフレクタ）
本発明のＬＥＤ発光装置では、プリント配線板に実装されたＬＥＤチップの側方に反射面が形成される。本発明では当該反射面を与える部材を「リフレクタ」と呼ぶ。このようなリフレクタが備えられることによって、ＬＥＤチップから横方向に出射した光、又は後述の光透過性封止樹脂の作用によって横方向に配光された光がＬＥＤチップの前方方向の光へと変換される。即ち、本発明のＬＥＤ発光装置ではリフレクタによって配光制御が行われるとともに光の有効利用が図られる。
反射面をＬＥＤチップ毎に形成することにしてもよいが、好ましくは、一群のＬＥＤチップに対する反射面が連続するように構成する。例えば、ＬＥＤチップの列に沿って連続する反射面を形成する。ＬＥＤチップが複数の列で配列している場合には、ＬＥＤチップの各列が両側から挟まれるように反射面を形成することができる。或いは、ＬＥＤチップの複数の列がまとめて両側から挟まれるように反射面を形成することにしてもよい（つまり、ＬＥＤチップの列と列の間に反射面を形成しない）。尚、連続的な反射面を採用することによって、反射面が生成する光（反射光）の連続性が高まり、輝度ムラの低減化が図られる。また、このような連続的な反射面は、ＬＥＤチップ毎の反射面に比較して、一般に製造が容易である。
【００１２】
リフレクタを光反射性樹脂（例えば白色系樹脂）で構成すればその表面を反射面として利用できる。また、光反射性樹脂以外の材料でリフレクタを構成した場合は、リフレクタ表面に光反射処理を施すことによってその表面に光反射性を付与し、反射面を形成することができる。ここでの光反射処理は例えば、光反射性材料（銀、アルミなどの金属、白色系樹脂）の蒸着やメッキ、塗布などによって行うことができる。
本発明の一態様では、後述の光透過性封止樹脂と同一の樹脂を利用してリフレクタを形成する。即ち、この態様のリフレクタでは光透過性樹脂と同一の樹脂の表面に光反射処理が施されている。このようにすればリフレクタの形成工程の一部と光透過性封止樹脂の成型工程とを同時に実施することができる。
【００１３】
一方、例えばＡｇ、Ａｌ等の金属を用いてリフレクタを形成することもできる。具体的には、プリント配線板に実装された複数個のＬＥＤチップの各々に対応する位置に形成されたカップ状部を備えた金属板をリフレクタとして用いることができる。このような金属板を利用する場合には例えば、ＬＥＤチップ実装後、対応するＬＥＤチップが各カップ状部内に配置されるように金属板を載置した状態で光透過性樹脂による封止を行う。これによって金属板のカップ状部は光透過性樹脂内に埋入した状態となり、その位置が固定される。
【００１４】
（光透過性封止樹脂）
光透過性封止樹脂（以下、「封止樹脂」ともいう）は、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。
プリント配線板に実装された複数個のＬＥＤチップは群毎に一括して封止樹脂で封止される。このように本発明ではＬＥＤチップが個別に封止されるのではなく、複数個のＬＥＤチップがまとめて封止されることになる。このような封止樹脂の構成によって装置全体の剛性が高められる。また、封止樹脂内での導光作用によって輝度の均一化が促進されることも期待できる。さらには、このような封止樹脂の構成はモールド成形（トランスファーモールドやインジェクションモールド）によって実現できるものであり製造が容易である。
【００１５】
本発明の封止樹脂は、そこを通過するＬＥＤチップの光を集光又は側方に配光する外形を備える。このように本発明では封止樹脂が本来の封止部材としての機能に加えて配光制御の機能を担う。例えば、凸レンズ形状の外形とすれば封止樹脂によって光を集光させることができる。また、封止樹脂においてＬＥＤチップの上方位置の表面に傾斜を形成することによって、そこへ到達するＬＥＤチップの光を積極的に側方に配光させることができる。具体的には例えば、封止樹脂の表面においてＬＥＤチップの上方に位置する領域に、当該ＬＥＤチップの光軸に対して３０°〜６０°の角度で傾斜する面（例えばすり鉢状の面）を形成すれば良い。また、封止樹脂の表面においてＬＥＤチップの上方に位置する領域が、ＬＥＤチップに対する放物面で構成される面を備えるように構成してもよい。当該放物面によれば、効率的に且つ光の方向性が揃った状態で側方へ配光させることができる。これによって輝度ムラの軽減が図られる。
【００１６】
封止樹脂内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、本発明の発光装置から放射される光の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本発明の発光装置に求められる光の色等が考慮される。蛍光体を封止樹脂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。
【００１７】
白色光を発光可能な発光装置を構成する場合のＬＥＤチップと蛍光体の組合せの例として、青色系ＬＥＤチップと黄色系蛍光体の組合せを挙げることができる。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。
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）、Ｅｕ０．５Ｓｉ９．７５Ａｌ２．２５Ｎ１５．２５Ｏ０．７５（Ｅｕ−アルファサイアロン）等を用いることもできる。
【００１８】
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、Ｅｕ０．０００５Ｃａ０．９９９５ＡｌＳｉＮ３等を採用することができる。
【００１９】
（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。
【００２０】
（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。
【００２１】
複数種類の蛍光体を組み合わせて封止樹脂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。
封止樹脂にシリカや酸化チタンなどの光拡散材を含有させることで封止樹脂内での光の拡散を促進させ、輝度ムラの低減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。
【００２２】
（ＬＥＤ発光装置の製造法）
本発明の他の局面は、上記本発明のＬＥＤ発光装置を簡便に製造する方法を提供する。この局面の第１の構成は次の通りである。即ち、
配線パターンが形成された基板を用意する工程と、
複数個のＬＥＤチップを一群として又は二以上の群に分かれた状態で前記配線パターン上に実装する工程と、及び
前記複数個のＬＥＤチップの側方に反射面を形成する樹脂製のリフレクタと、前記複数個のＬＥＤチップを群毎に一括して封止する封止樹脂とを、同時にモールド成形によって形成する工程と、を含むＬＥＤ発光装置の製造法である。
この製造法ではリフレクタと封止樹脂を同一の工程で形成することにし、工程数の削減を図っている。尚、リフレクタの材料と封止樹脂の材料は同一でも異なっていても良い。前者の場合、リフレクタ用の金型と封止樹脂用の金型を用いてモールド成形を実施すればよい。又は、リフレクタ用の溝と封止樹脂用の溝が互いに独立して形成された金型を用いることにしてもよい。
【００２３】
この局面の第２の構成は次の通りである。即ち、
配線パターンが形成された基板を用意する工程と、
複数個のＬＥＤチップを一群として又は二以上の群に分かれた状態で前記配線パターン上に実装する工程と、
前記複数個のＬＥＤチップの各々に対応する位置に形成されたカップ状部を備えた金属板を、前記基板のＬＥＤ実装面側に載置する工程と、及び
前記複数個のＬＥＤチップを群毎に一括して封止するとともに、前記金属板の前記カップ状部を封止する封止樹脂をモールド成形によって形成する工程と、を含むＬＥＤ発光装置の製造法である。
この製造法によれば、反射面として機能することになる金属板のカップ状部が封止樹脂に埋入された構成を簡便な製造工程で実現できる。
尚、以上の各製造法におけるモールド成形をトランスファーモールド法で行うことが好ましい。トランスファーモールド法によれば、ＬＥＤチップの電極と基板の配線パターンを接続するワイヤへの影響を抑えた状態で封止樹脂を形成することができる。
【実施例１】
【００２４】
本発明の実施例であるＬＥＤアレイ１を図１〜３に示す。図１、図２及び図３はそれぞれ、ＬＥＤアレイ１の斜視図、同部分拡大上面図及び同断面図（図１のＡ−Ａ線位置）である。以下、これらの図面を参照しながらＬＥＤアレイ１の構成を説明する。尚、ＬＥＤアレイ１は線状光源として液晶表示装置のバックライトや各種照明装置などに利用される。
【００２５】
ＬＥＤアレイ１は基板１０、複数個のＬＥＤチップ２０、二つのリフレクタ３０、及び封止樹脂４０から構成される。基板１０は細長い平板状であって、その実装面側には所定の配線パターンが形成されている。この実施例では、実装された複数個のＬＥＤチップ２０が直列接続されるように配線パターンが形成されている。この例に限らず、例えば並列接続を確立する配線パターンが形成された基板を用いても良い。
基板１０の実装面側には複数個のＬＥＤチップ２０が実装される。図１及び２に示すようにＬＥＤチップ２０は直線状に一定の間隔で配列している。ＬＥＤチップ２０の間隔は例えば0.5mm〜50mmの範囲内で設定することができる。ＬＥＤチップ２０はIII族窒化物系化合物半導体からなり、青色光を出射する。この例では同種のＬＥＤチップを複数個使用することにしたが、異種のＬＥＤチップを組み合わせて使用することにしてもよい。
【００２６】
ＬＥＤチップ２０の配列方向（即ち基板の長手方向）に沿って、ＬＥＤチップ２０の列を両側から挟むように２列のリフレクタ３０が形成されている。これら２列のリフレクタ３０は、ＬＥＤアレイ１の中心軸Ｌを基準として対象な位置に対象な形状（断面が略三角形）で形成されている（図３を参照）。尚、リフレクタ３０は白色系樹脂からなり、その表面はＬＥＤチップ２０の光に対して高い反射性を有する。
【００２７】
２列のリフレクタ３０に挟まれる位置に封止樹脂４０が形成される。封止樹脂４０は、黄色系の蛍光体（例えばＹＡＧ）を含有する光透過性樹脂からなる。封止樹脂４０はリフレクタ３０と同様にＬＥＤチップ２０の配列方向に沿って連続しており、全てのＬＥＤチップ２０を一括封止する。封止樹脂４０は左右対称の外形を有し（図３を参照）、その上面は二つの傾斜面４１が連結して構成される。この傾斜面４１の傾斜角度αはＬＥＤチップ２０の光軸を基準に設定されている。この実施例では傾斜面４１はＬＥＤチップの光軸（図３では中心軸Ｌと一致する）に対して４５°傾斜している。一方、封止樹脂４０の側面４２はそれぞれ、下から上に向かって次第に中心軸Ｌに近づく緩やかな曲面である。尚、この例の封止樹脂４０はシリコーン樹脂からなるが、封止樹脂４０の材質は光透過性である限り特に限定されるものではない。
【００２８】
次に、図４を参照しながらＬＥＤアレイ１の製造方法を説明する。まず、横方向に一定の間隔で同一のパターンが並ぶように所定の配線パターンが形成された基板１０を用意する（工程ａ）。次に、配線パターン上にＬＥＤチップ２０をダイボンディングする。これによって、平行な複数の列を形成する配列パターンで複数個のＬＥＤチップ２０が配列する（工程ｂ）。続いて金線などを利用してワイヤボンディングし、各ＬＥＤチップ２０の電極と配線パターンとの間の電気的接続を確立する。次に、トランスファーモールド法によって、ＬＥＤチップ２０の封止とリフレクタ３０の形成を同時に行う（工程ｃ）。トランスファーモールド法ではまず、基板１０の実装面側に、リフレクタ３０用の溝及び封止樹脂４０用の溝が形成された金型をセットする。続いて金型内に、リフレクタ３０用の熱硬化性白色系樹脂及び封止樹脂４０用の蛍光体含有熱硬化シリコーン樹脂を流し込み、硬化させる。この流し込み及び硬化の工程を樹脂毎に行うことにしてもよい。樹脂が硬化した後、金型をはずす。尚、トランスファーモールド法によれば、所望の形状のリフレクタ３０及び封止樹脂４０を容易に且つ精度よく成形することができる。また、ＬＥＤチップ２０の電極と基板１０の配線パターンを接続するワイヤへの影響を抑えた状態で封止樹脂４０を成形することができる。
以上の工程の後、ＬＥＤチップ２０の列毎に基板１０が分離されるようにダイシングによって基板１０に切り込みを入れ、分離する。
【００２９】
続いて、ＬＥＤアレイ１の発光態様を説明する。基板１０上の配線パターンを介してＬＥＤチップ２０に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ２０より青色光が出射する。出射光の一部は封止樹脂４０内の蛍光体の励起に利用され、これによって黄色光が生成する。ＬＥＤチップ２０より出射した青色光と、蛍光体由来の黄色光の中で上方ないし斜め上方に進行した光は、封止樹脂４０の上面（即ち傾斜面４１）と外部との界面によって屈折又は反射される（いずれの作用を受けるかは界面への入射角度に依存する）。その結果、上方へと取り出される光と、側方へと進行する光が生ずる。後者についてはその多くが封止樹脂４０を通過した後、リフレクタ３０表面によって反射されることによって、最終的に上方に進行する光となる。尚、封止樹脂４０の側面４２においても屈折又は反射作用が生じ、光の進行方向の調整や変換が行われる。
ＬＥＤチップ２０から側方へと出射した光、又は蛍光体由来の光の中で側方に進行する光の多くは封止樹脂４０を通過した後、リフレクタ３０の表面によって反射され、上方へと取り出される。
以上のようにして青色光と黄色光が上方へと取り出されることによって、ＬＥＤアレイ１からは最終的に白色光が放射することになる。ここで、上記のように封止樹脂４０の上面による積極的かつ効果的な側方への配光が行われること及びリフレクタ３０による反射作用によって、ＬＥＤアレイ１が放射する光の進行方向が揃い、しかも輝度ムラが低減する。これによって、ＬＥＤアレイ１からは所定の幅で且つ輝度ムラの少ない線状光が放射することになる。
【００３０】
ところで、封止樹脂４０によって上記のごとき配光制御が行われることから、別体のレンズを使用して配光制御する場合のような位置ずれに起因する配光特性のばらつきがなくなり、配光特性の揃ったＬＥＤアレイ１を歩留まりよく製造することが可能となる。また、ＬＥＤチップ２０から出射した光は封止樹脂４０（一部の光については封止樹脂４０及びリフレクタ３０）のみを介して外部に取り出されることから、光のロスが少なく、高輝度発光が可能となる。更に、リフレクタ３０及び封止樹脂４０がＬＥＤアレイ１の長手方向に連続して形成されることによってＬＥＤアレイ１の剛性が高められる。
【００３１】
以上の実施例において、封止樹脂４０と同一の材料を用いてリフレクタ３０を形成することにしてもよい。このような構成の場合、リフレクタ３０と封止樹脂４０を形成するためのトランスファーモールド工程で使用する樹脂が一種類となり作業性が向上する。尚、当該構成を採用する場合には反射効率を高めるため、リフレクタ３０の反射面（ＬＥＤチップ２０に対向する面）に光高反射性の材料からなる層を形成することが好ましい。例えば、ＡｇやＡｌなどの蒸着、メッキ、印刷などによりこのような層を形成することができる。
【００３２】
封止樹脂４０の外形は配光特性を考慮して設計されるものである。例えば、図５に示すように、各ＬＥＤチップ２０の上方の領域４３がすり鉢状に成形された封止樹脂を採用することにしてもよい。このような封止樹脂では、ＬＥＤアレイの幅方向だけでなく全周方向への配光が行われる。これによって、ＬＥＤアレイの長手方向の輝度ムラが低減する。尚、この例のＬＥＤアレイの断面（図５のＢ−Ｂ線位置）は図３と同様となる。
一方、図６（断面図）に示すように封止樹脂の上方の領域を放物面で形成することもできる。即ちこの例では、封止樹脂の上面４４がＬＥＤチップ２０に対する放物面で構成されている。このような封止樹脂の構成によれば、その上面において効率的な光の反射が行われることに加え、方向性が揃った状態で側方に進行する反射光を生成することができる。これによって特に輝度ムラの軽減が促される。
【００３３】
一方、ＬＥＤアレイ１ではＬＥＤチップを等間隔で一列に配置することにしたが、ＬＥＤチップの配列態様はこれに限られるものではなく、様々は配列態様を採用可能である。ＬＥＤチップの配列態様の例を図に示す。図７（Ａ）ではＬＥＤチップ２１を２列に配置している。同図（Ｂ）ではＬＥＤチップ２１を３列に配置するとともに、中央の列のＬＥＤチップ２１の長手方向の位置をずらすことによって、基板１０上にＬＥＤチップ２１が均等に配置されるようにしている。
【実施例２】
【００３４】
本発明の実施例の面状光源２を図８及び９に示す。図８は面状光源２の一部を示す上面図であり、図９は図８のＣ−Ｃ線位置での断面図である。面状光源２は例えば液晶表示装置のバックライトとして又は照明装置の光源として利用される。尚、以下の説明では、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。
面状光源２では、平面視長方形の基板１０上にＬＥＤチップ２０がドットマトリクス状に実装されている。ＬＥＤチップ２０は一列ごとに封止樹脂４０で封止されている。また、各ＬＥＤ列の両側にはリフレクタ３５が形成されている。従って面状光源２では、複数のリフレクタ３５及び封止樹脂４０が、リフレクタ３５、封止樹脂４０の順で規則的に並ぶ。
リフレクタ３５の材質等、及び封止樹脂４０の材質や外形等はＬＥＤアレイ１の場合と同様である。
【００３５】
面状光源２は、基板１０の分離工程を除いて、上記実施例のＬＥＤアレイ１と同様にトランスファーモールド法を利用して製造される。即ち、基板１０上にＬＥＤチップ２０を実装した後、ワイヤボンディング、トランスファーモールド法によるリフレクタ３５及び封止樹脂４０の形成を経て面状光源２を得る。
面上光源２では、ＬＥＤアレイ１の場合と同様に、各封止樹脂４０及び各リフレクタ３５による配光制御が行われ、輝度ムラの少ない白色の面状光が生成する。
【実施例３】
【００３６】
他の実施例を図１０及び１１に示す。図１０は面状光源３の一部を示した上面図、図１１は図１０のＤ−Ｄ線位置での断面図である。面状光源３は、上記の面上光源２と同様の用途に使用される。尚、以下の説明では、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。
面状光源３は基板１０、基板１０上に実装された複数個のＬＥＤチップ２０、リフレクタ３６、及び封止樹脂４５から構成される。図１０に示すように、基板１０上でＬＥＤチップ２０はドットマトリクス状に配列している。リフレクタ３６は、中央部分が打ち抜かれたカップ状部３７がドットマトリクス状に並ぶ一枚の金属板であり、プレス加工などによって製造される。面状光源３では当該リフレクタ３６が、その各カップ状部３７内にＬＥＤチップ２０が配置される位置において、封止樹脂４５に埋設されている。尚、光反射性を高めるため、リフレクタ３６の上面側にＡｇ、Ａｌなどによるメッキ処理を施すことが好ましい。
【００３７】
面状光源３は、上記の面状光源２と同様にトランスファーモールド法を利用して製造される。具体的にはまず基板１０上にＬＥＤチップ２０を実装した後、ワイヤボンディングを行う。次に、基板１０上にリフレクタ３６を載置し、その位置を維持した状態でトランスファーモールド法を実施し、封止樹脂４５を形成する。
【００３８】
面状光源３では、各ＬＥＤチップ２０から側方に出射した光がリフレクタ３６のカップ状部３７表面で反射されることによって、集光効果による軸上光度の向上、及び光利用率の向上が図られる。尚、ＬＥＤチップ２０から出射した光の一部によって封止樹脂４５内の蛍光体が励起されることによって黄色光が生じ、当該黄色光と、ＬＥＤチップの青色光との混合によって面状光源３からは白色光が外部放射する。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のＬＥＤ発光装置は線状光源又は面状光源として、例えば、携帯電話、携帯情報端末、カーナビゲーションシステム、ラップトップ型（ノート型）ＰＣ、液晶テレビなどのバックライトや、各種の照明装置に利用され得る。
【００４０】
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】
【００４１】
【図１】図１は実施例のＬＥＤアレイ１の斜視図である。
【図２】図２はＬＥＤアレイ１の部分上面図である。
【図３】図３はＬＥＤアレイ１の断面図（図１のＡ−Ａ線位置での断面）である。
【図４】図４はＬＥＤアレイ１の製造工程を模式的に示した図である。
【図５】図５はＬＥＤアレイ１が備える封止樹脂の外形の一例を示す上面図である。
【図６】図６はＬＥＤアレイ１が備える封止樹脂の外形の他の例を示す上面図である。
【図７】図７はＬＥＤチップの配列態様の例を示す図である。（Ａ）はＬＥＤチップを２列に配置する例、（Ｂ）はＬＥＤチップを３列に配置する例。
【図８】図８は他の実施例である面状光源２の部分上面図である。
【図９】図９は面状光源２の断面図（図８のＣ−Ｃ線位置での断面）である。
【図１０】図１０は他の実施例である面状光源３の部分上面図である。
【図１１】図１１は面状光源３の断面図（図１０のＤ−Ｄ線位置での断面）である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ＬＥＤアレイ
２、３  面状光源
１０  基板
２０、２１  ＬＥＤチップ
３０、３５、３６  リフレクタ
３７  リフレクタのカップ状部
４０、４５  封止樹脂
４１、４３、４４  封止樹脂の上面
４２  封止樹脂の側面
【図１】
2007305672.tif 000003
【図２】
2007305672.tif 000004
【図３】
2007305672.tif 000005
【図４】
2007305672.tif 000006
【図５】
2007305672.tif 000007
【図６】
2007305672.tif 000008
【図７】
2007305672.tif 000009
【図８】
2007305672.tif 000010
【図９】
2007305672.tif 000011
【図１０】
2007305672.tif 000012
【図１１】
2007305672.tif 000013