(57)【要約】【課題】  基板上に配列された複数の発光素子上を封止する蛍光剤含有樹脂体に含有されている蛍光剤の励起が部分的に強くなるのを抑えることによって、色度や明度にムラを生じさせることなく、全体を均一に発光させることのできるＬＥＤ照明装置を提供することである。【解決手段】  複数の発光素子１３と、この複数の発光素子１３が実装される基板１２と、前記複数の発光素子１３を封止する蛍光剤含有樹脂体１４と、この蛍光剤含有樹脂体１４の内部に設けられ、前記発光素子１３ごとの発光領域１５に仕切る透明な樹脂壁１７とを備えた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子と、
この複数の発光素子が実装される基板と、
前記複数の発光素子を封止する蛍光剤含有樹脂体と、
この蛍光剤含有樹脂体の内部に設けられ、前記発光素子ごとに仕切る透明な樹脂壁とを備えることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記樹脂壁が、前記蛍光剤含有樹脂体を前記発光素子ごとに仕切るために設けられた仕切溝内に充填される透明樹脂によって形成されている請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記仕切溝は、前記蛍光剤含有樹脂体の上面に格子状に形成される請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記発光素子は、青色光を発する青色発光素子である請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記蛍光剤含有樹脂体は、透明な樹脂基材に黄色系の蛍光剤を含有して形成される請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
前記蛍光剤含有樹脂体の上面が光拡散剤を含有する拡散樹脂体によって封止される請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
基板上に複数の発光素子を縦横に配列して実装する工程と、
前記複数の発光素子上を蛍光剤が含有された蛍光剤含有樹脂体で封止する工程と、
前記蛍光剤含有樹脂体の上面を格子状に仕切る仕切溝をダイシングによって形成する工程と、
前記仕切溝内に透明樹脂を充填して透明な樹脂壁を形成する工程と、
前記蛍光剤含有樹脂体及び樹脂壁の表面を光拡散剤が含有された拡散樹脂体によって封止する工程とを備えたことを特徴とするＬＥＤ照明装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般照明あるいはバックライト用光源として用いられるマルチチップタイプのＬＥＤ照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６（ａ），（ｂ）に示すように、従来のマルチチップタイプのＬＥＤ照明装置１は、電極パターンが形成された基板２と、この基板２上に実装配置される複数の発光素子３と、これら複数の発光素子３上を封止する透光性を有した封止樹脂体４とによって形成されていた。
【０００３】
また、上記構造によるＬＥＤ照明装置１において、所定の発光色を得るには、各色の発光が可能な発光素子３と、この発光素子３の発光によって所定の発光色に励起させる蛍光剤が含有された封止樹脂体４とで実現させていた（特許文献１，２）。
【０００４】
例えば、前記ＬＥＤ照明装置１で白色発光を得るには、青色発光の発光素子３と、封止樹脂体４に含有させる蛍光剤に黄色系の材料を用い、この蛍光剤の含有量を調整することによって行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１２９６１５号公報
【特許文献２】特表２００９−５０６５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記各発光素子３から発せられる光は、放射状に広がるため、封止樹脂体４を通して見ると、それぞれの発光素子３を中心とした周囲にリング状の発光輪郭が現れることがある。前述したように、白色発光を得るために、発光素子３に青色光を発する青色発光素子を用い、封止樹脂体４内に含有させる蛍光剤に黄色系の材料を用いた場合にあっては、白色発光の中に黄色味の強い発光輪郭が現れるといった現象が顕著となっていた。
【０００７】
このような発光輪郭が現れると、色度や明度にムラが生じ、全体として均一な発光効果が得られない。この現象を解消するには、封止樹脂体４に含有させる蛍光剤の配分率を発光素子３の輝度や配置に合わせて調整しなければならないといった問題があり、特に、発光素子３が複数配置されたマルチチップタイプのＬＥＤ照明装置では調整が難しく、一定の発光品質を備えた製品化が困難となっていた。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、基板上に配列された複数の発光素子上を封止する蛍光剤含有樹脂体に含有されている蛍光剤の励起が部分的に強くなるのを抑えることによって、色度や明度にムラを生じさせることなく、全体を均一に発光させることのできるＬＥＤ照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のＬＥＤ照明装置は、複数の発光素子と、この複数の発光素子が実装される基板と、前記複数の発光素子を封止する蛍光剤含有樹脂体と、この蛍光剤含有樹脂体の内部に設けられ、前記発光素子ごとに仕切る透明な樹脂壁とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明のＬＥＤ照明装置の製造方法は、基板上に複数の発光素子を縦横に配列して実装する工程と、前記複数の発光素子上を蛍光剤が含有された蛍光剤含有樹脂体で封止する工程と、前記蛍光剤含有樹脂体の上面を格子状に仕切る仕切溝をダイシングによって形成する工程と、前記仕切溝内に透明樹脂を充填して透明な樹脂壁を形成する工程と、前記蛍光剤含有樹脂体及び樹脂壁の表面を光拡散剤が含有された拡散樹脂体によって封止する工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るＬＥＤ照明装置によれば、複数の発光素子を封止する蛍光剤含有樹脂体に発光素子ごとの発光領域に仕切る透明な樹脂壁が設けられているので、隣接する発光素子の間で生じる蛍光剤の励起が前記樹脂壁によって弱められ、全体として色度や明度にムラを生じなくさせることができる。
【００１２】
また、前記透明な樹脂壁で仕切られた蛍光剤含有樹脂体全体を光拡散剤が含有された拡散樹脂体で封止することによって、蛍光剤含有樹脂体を通して所定の発光色となった光を均一化して全体的にさらに明るく発光させることができる。
【００１３】
本発明に係るＬＥＤ照明装置の製造方法によれば、複数の発光素子上を封止する蛍光剤含有樹脂体を格子状にダイシングして仕切溝を形成し、この仕切溝内に透明樹脂を充填する工程を経ることで、各発光素子を仕切る樹脂壁を均一且つ容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るＬＥＤ照明装置の斜視図である。
【図２】上記ＬＥＤ照明装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】上記ＬＥＤ照明装置の平面図である。
【図４】上記ＬＥＤ照明装置の第１の製造方法を示す工程図である。
【図５】上記ＬＥＤ照明装置の第２の製造方法を示す工程図である。
【図６】従来のＬＥＤ照明装置の平面図（ａ）及びＢ−Ｂ断面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づいて本発明に係るＬＥＤ照明装置の実施形態を詳細に説明する。図１乃至図３に示すように、本実施形態のＬＥＤ照明装置１１は、複数の発光素子１３と、この複数の発光素子１３が所定間隔を隔てて実装可能な平面サイズを有する基板１２と、前記複数の発光素子１３上を封止する蛍光剤含有樹脂体１４と、この蛍光剤含有樹脂体１４内を発光領域ごとに仕切る樹脂壁１７とを備えて構成されている。
【００１６】
前記基板１２は、一般的なエポキシ樹脂やＢＴレジン等の絶縁材料で四角形状に形成され、表面には各発光素子１３の一対の素子電極１３ａ，１３ｂがそれぞれフリップチップ実装される一対の電極パターン（図示せず）が形成されている。この一対の電極パターンが形成されている領域は、一つの発光素子１３による発光領域１５となっており、このそれぞれの発光領域１５内に形成される電極パターンは隣接する発光領域の電極パターンと直列接続されている。
【００１７】
前記各発光領域１５を仕切る部分は、透明樹脂による樹脂壁１７となっている。この樹脂壁１７は、複数の発光素子１３を封入するようにして基板１２の上面全体に形成される蛍光剤含有樹脂体１４に仕切溝１８を形成し、この仕切溝１８内に透明樹脂を充填することによって形成される。前記仕切溝１８は、蛍光剤含有樹脂体１４の上面から基板１２の上面を凹設した深さとなるように、格子状にダイシングして形成することができる。前記仕切溝１８を基板１２の上面に達するように設けることによって、隣接する発光領域１５との間を樹脂壁１７で仕切ることができるので、発光素子１３の下方から発せられる光についても過度な波長変換による発光現象を抑えることができる。
【００１８】
前記蛍光剤含有樹脂体１４は、透明な樹脂基材に所定分量の蛍光剤を含有させて成形したもので、前記基板１２の外周部に金型（図示せず）を装着し、この金型内に樹脂を流し込むことによって形成される。この蛍光剤含有樹脂体１４は、例えば、エポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂基材に、蛍光粒子の原料となるイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）や、色素粒子の原料となる染料等からなる蛍光剤を適量混入されることによって形成することができる。
【００１９】
前記発光素子１３は、一般照明用として白色系の発光色を出すために、窒化ガリウム系化合物半導体からなる青色発光素子（青色ＬＥＤ）が用いられる。この青色ＬＥＤは、サファイアガラスからなるサブストレートと、このサブストレートの上にｎ型半導体、ｐ型半導体を拡散成長させた拡散層とからなっている。前記ｎ型半導体及びｐ型半導体はそれぞれｎ型電極，ｐ型電極を備えており、前記基板１２に設けられたカソード電極及びアノード電極からなる一対の電極パターン（図示せず）上にハンダ部材を介してフリップチップによって導通接続され、一定の電流を流すことで前記発光層から青色光が発せられる。
【００２０】
また、前記樹脂壁１７で仕切られた蛍光剤含有樹脂体１４の上面及び側面には、前記複数の発光素子１３から発せられ、蛍光剤によって所定の発光色に変換された光を拡散させるための拡散樹脂体１６で被覆することができる。この拡散樹脂体１６は、酸化チタン等の光拡散剤を透明な樹脂基材に含有した拡散樹脂や金属粒子が混入されたガラスあるいはくもりガラスなどが用いられる。なお、基板１２の外周面に沿って露出する蛍光剤含有樹脂体１４の側面及び基板１２の上面を切削しておくことによって、前記拡散樹脂体１６の被覆を容易且つ確実に行うことができる。
【００２１】
前記基板１２の一端に設けられている電源端子（図示せず）間に電流を印加すると、各発光素子１３が青色発光し、この青色発光が樹脂壁１７で仕切られた発光領域１５の上方及び側方へ向かう。この青色光は、各発光領域１５を満たす蛍光剤含有樹脂体１４内に分散されている蛍光剤を励起することで、波長変換された広波長の白色系の光が四方に放射される。このとき、樹脂壁１７には蛍光剤が含有されていないので、波長変換は起こらず、隣接する発光領域１５から発せられる光をそのまま透過する。
【００２２】
前記樹脂壁１７で仕切られている部分は、隣接する発光素子１３同志によって蛍光剤による励起が最も高められるところであるため、この樹脂壁１７で分断することで、黄色光による波長変換が弱められる。その結果、黄色味がかかったようなリング状の発光痕が現れず、発光輝度も低下することがない。
【００２３】
次に、上記ＬＥＤ照明装置の製造方法を図４に示す。最初に複数の発光素子を配列させるための一対の電極パターンが形成された基板１２を形成し、前記一対の電極パターン上に発光素子１３をフリップチップ実装していく。この発光素子１３の実装が終了した後、基板１２を囲うようにして金型を配置する。
【００２４】
前記金型内に蛍光剤が含有された蛍光樹脂を充填していき、前記発光素子１３が完全に封入する高さに固化させる（工程ａ）。そして、この固化した蛍光剤含有樹脂体１４の上面から基板１２の上面を凹設するようにして前記発光領域１５に沿ってハーフダイシング行い、格子状の仕切溝１８を形成する（工程ｂ）。
【００２５】
次に、前記仕切溝１８内に透明樹脂を蛍光剤含有樹脂体１４の高さまで充填して硬化させることによって樹脂壁１７を形成する（工程ｃ）。そして、基板１２の外周部に沿った蛍光剤含有樹脂体１４及び樹脂壁１７の端面をこの樹脂壁１７と同じ程度の厚み分だけ切削する（工程ｄ）。この切削は、基板１２の外周部の上面を凹設するようにして行う。
【００２６】
最後に、前記蛍光剤含有樹脂体１４の上面及び側面を光拡散剤が含有された拡散樹脂で封止して完成させる（工程ｅ）。
【００２７】
上記製造方法では、樹脂壁１７を形成するのに蛍光剤含有樹脂体１４を格子状にダイシングしたが、先に発光領域ごとに分離した蛍光剤含有樹脂体を金型等によって形成し、各発光領域のスペース内に透明樹脂を充填して方法もとることができる。この方法による工程を図５に示す。
【００２８】
最初に発光素子１３を基板上に所定間隔にフリップチップ実装し、その上に各発光領域を所定の高さに仕切る格子状の金型を装着する。そして、この金型内に蛍光剤が含有された蛍光樹脂を充填する（工程ａ）。そして、前記蛍光樹脂が硬化した後、金型を外し、このスペース内に透明樹脂を充填する（工程ｂ）。この透明樹脂が硬化した後、基板の外周部に沿った蛍光剤含有樹脂体及び樹脂壁の端面を前記樹脂壁と同じ程度の厚み分だけ切削する（工程ｃ）。このとき、基板１２の外周部に沿った上面を凹設するように切削する。最後に、前記蛍光剤含有樹脂体１４の上面及び側面を光拡散剤が含有された拡散樹脂で封止して完成させる（工程ｄ）。
【００２９】
以上説明したように、本発明のＬＥＤ照明装置にあっては、複数の発光素子を封止する蛍光剤含有樹脂体の内部を、前記各発光素子を中心とした複数の発光領域に仕切る透明な樹脂壁で仕切った構造とした。このような蛍光剤が含有されていない透明な樹脂壁を設けたことによって、隣接する発光領域が重なる境界上で発生するリング状の発光輪郭を生じなくさせることができる。これによって、色度や明度にムラがなく、全体を所定の発光色で発光させるＬＥＤ照明装置を得ることが可能となった。
【００３０】
なお、上記実施形態は、基板上に発光素子を４×４配列させたものであるが、２個以上の発光素子からなる全てのＬＥＤ照明装置に応用可能である。また、白色発光のものには限定されず、発光素子の発光色と蛍光剤の組み合わせによって生じる全ての発光色のＬＥＤ照明装置に対応することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  ＬＥＤ照明装置
２  基板
３  発光素子
４  封止樹脂体
１１  ＬＥＤ照明装置
１２  基板
１３  発光素子
１４  蛍光剤含有樹脂体
１５  発光領域
１６  拡散樹脂体
１７  樹脂壁
１８  仕切溝
【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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