(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面および下面を有する基板と、
前記基板の上面上に配列された複数のＬＥＤ素子と、
各ＬＥＤ素子から発せられた光の少なくとも一部を反射する反射面を有する反射部材と、
を備えたＬＥＤ照明光源であって、
前記反射部材は、樹脂と、前記樹脂よりも曲げ強度が高い骨格とを備えているＬＥＤ照明光源。
【請求項２】
前記骨格は、金属、セラミックス、半導体、およびガラスのうちの少なくとも１つの材料から形成されている請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
【請求項３】
前記反射部材は、二次元的に配列された複数の開口部を有しており、
各開口部の内壁面が、個々のＬＥＤ素子の側面を取り囲んでいる請求項１または２に記載のＬＥＤ照明光源。
【請求項４】
前記反射部材における前記複数の開口部の内壁面が前記反射面として機能する請求項３に記載のＬＥＤ照明光源。
【請求項５】
前記複数のＬＥＤ素子を覆う透光性部材を前記基板の上面側に備えている請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
【請求項６】
前記透光性部材は樹脂から形成されており、
前記基板の下面には樹脂の層が設けられていない請求項５に記載のＬＥＤ照明光源。
【請求項７】
前記透光性部材は、レンズアレイとして機能する部分を有しており、
前記レンズアレイに含まれる個々のレンズは、前記複数のＬＥＤ素子のうちの対応するＬＥＤ素子から放射された光に対してレンズ効果を発揮する請求項６に記載のＬＥＤ照明光源。
【請求項８】
前記透光性部材は、前記反射部材の少なくとも前記反射面を覆っている請求項６または７に記載のＬＥＤ照明光源。
【請求項９】
前記複数のＬＥＤ素子の各々を覆う波長変換部を更に有しており、前記波長変換部は、前記ＬＥＤ素子から放射された光を当該光の波長よりも長い波長を有する光に変換する請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
【請求項１０】
前記反射部材の樹脂は、前記骨格の表面の７０％以上を覆っている請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
【請求項１１】
前記基板は、樹脂と無機フィラーとを含む材料から構成されたコンポジット基板である請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
【請求項１２】
前記骨格は、前記基板の上面上に配列された複数のＬＥＤ素子からなるＬＥＤ素子クラスタの外側に位置している請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
【請求項１３】
前記ＬＥＤ素子は、前記基板の上面上において行列状に配列されており、
前記骨格は、前記行列における行方向および列方向の少なくとも一方に沿って延びる少なくとも２本の棒を有している請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
【請求項１４】
前記骨格は、前記行列における各行の間および各列の間に、前記行方向および前記列方向に延びる部材を有している請求項１２に記載のＬＥＤ照明光源。
【請求項１５】
前記ＬＥＤ素子は、前記基板上において行列状に配列されており、
前記骨格は、前記行列における行方向および列方向とは異なる斜め方向に沿って延びる少なくとも２本の棒を有している請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
【請求項１６】
前記骨格は、前記基板と平行に配置された板状部材であり、
前記板状部材には、前記ＬＥＤ素子に対応する箇所に開口部が形成されている請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
【請求項１７】
前記骨格は、複数の開口部を有する板状の金属製部材であり、
前記反射部材の樹脂は、前記金属製部材の上に層状に存在している請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
【請求項１８】
前記ＬＥＤ照明光源はカード型の照明光源である請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
【請求項１９】
樹脂と、前記樹脂よりも曲げ強度が高い骨格とを備えたＬＥＤ照明光源用反射板であって、二次元的に配列された複数の開口部を有しており、各開口部の内壁面は、ＬＥＤ素子から放射された光を反射する反射面として機能する、ＬＥＤ照明光源用反射板。
【請求項２０】
前記骨格は、金属、セラミックス、半導体、およびガラスのうちの少なくとも１つの材料から形成されている請求項１９に記載のＬＥＤ照明光源用反射板。
【請求項２１】
前記開口部の内壁面が前記樹脂層の表面の少なくとも一部によって形成されている請求項１９に記載のＬＥＤ照明光源用反射板。
【請求項２２】
下面が前記樹脂層の表面の少なくとも一部によって形成されている請求項１９に記載のＬＥＤ照明光源用反射板。
【請求項２３】
前記骨格は、前記樹脂よりも曲げ強度が高い材料から形成されている請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明光源に関し、特に、一般照明用の白色光源として好適に使用され得るＬＥＤ照明光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード素子（以下、「ＬＥＤ素子」と称する。）は、小型で効率が良く鮮やかな色の発光を示す半導体素子であり、優れた単色性ピークを有している。ＬＥＤ素子を用いて白色発光をさせる場合、例えば赤色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子、および青色ＬＥＤ素子を近接するように配置し、拡散混色を行えばよい。しかし、各ＬＥＤ素子が優れた単色性ピークを有するがゆえに、色ムラが生じやすいという問題がある。すなわち、各ＬＥＤ素子からの発光が不均一になって混色がうまくいかないと、色ムラが生じた白色発光となってしまう。このような色ムラの問題を解消するために、青色ＬＥＤ素子と黄色蛍光体とを組み合わせて白色発光を得る技術が開発されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
特許文献１に開示されている技術によれば、青色ＬＥＤ素子からの発光と、その発光で励起され黄色を発光する黄色蛍光体からの発光とによって白色発光を得ている。この技術では、１種類のＬＥＤ素子だけを用いて白色発光を得るので、複数種類のＬＥＤ素子を近接させて白色発光を得る場合に生じる色ムラの問題を解消することができる。
【０００４】
特許文献２に開示された砲弾型ＬＥＤ照明光源は、図１に示すような構成を有している。すなわち、図１に示した砲弾型ＬＥＤ照明光源２００は、ＬＥＤ素子１２１と、ＬＥＤ素子１２１をカバーする砲弾型の透明容器１２７と、ＬＥＤ素子１２１に電流を供給するためのリードフレーム１２２ａ、１２２ｂとから構成されており、そして、ＬＥＤ素子１２１が搭載されるフレーム１２２ｂのマウント部には、ＬＥＤ素子１２１の発光を矢印Ｄの方向に反射するカップ型反射板１２３が設けられている。ＬＥＤ素子１２１は、蛍光物質１２６が分散した第１の樹脂部１２４によって封止されており、第１の樹脂部１２４は、第２の樹脂部１２５によって覆われている。ＬＥＤ素子１２１から青色が発光される場合に、その光によって蛍光物質１２６が黄色を発光すると、両方の色が混じりあって白色が得られる。
【０００５】
また、１個のＬＥＤ素子から得られる光束は小さいため、今日一般照明用光源として広く普及している白熱電球や蛍光ランプと同程度の光束を得るには、複数のＬＥＤ素子を同一基板上に配列してＬＥＤ照明光源を構成することが望ましい。そのようなＬＥＤ照明光源は、例えば特許文献３に開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２４２５１３号公報
【特許文献２】特許第２９９８６９６号明細書
【特許文献３】特開２００３−１２４５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３には、複数のＬＥＤベアチップが放熱基板上に実装されたＬＥＤ照明光源が開示されている。そのＬＥＤ照明光源を図２（ａ）および（ｂ）に示す。
【０００７】
図２（ａ）に示すように、放熱基板２０１の片面に複数のＬＥＤベアチップ２０２が実装されている。ＬＥＤベアチップ２０２が実装された放熱基板２０１に対して、光学反射板２０３が組み合わされる。光学反射板２０３には、放熱基板２０１上に配列されたＬＥＤベアチップ２０１に対応する開口部（孔）２０３ｂが形成されている。開口部２０３ｂの内壁面が反射面２０３ａとして機能する。
【０００８】
ＬＥＤベアチップ２０２が実装された放熱基板２０１と、光学反射板２０３とを組み合わせると、図２（ｂ）に示すＬＥＤ照明光源２５０が形成される。図２（ｂ）のＬＥＤ照明光源２５０では、光学反射板２０３の開口部２０３ｂに樹脂２０４が充填されており、この樹脂２０４はレンズの機能を果たす。
【０００９】
ＬＥＤ照明光源２５０では、放熱基板２０１上に複数のＬＥＤベアチップ２０２が高密度に配列されているが、放熱基板２０１が複数のＬＥＤベアチップ２０２から発生する熱を効率よく放散させることができる。このため、ＬＥＤ照明光源２５０では、各ＬＥＤベアチップ２０２に大きな電流を流すことができ、全体として強い光束を得ることができる。
【００１０】
光学反射板２０３は、金属（例えば、アルミニウム）または樹脂から構成されている。光学反射板２０３を金属から形成する場合、金属の高い熱伝導性により、放熱の効果を向上させることが可能である。また、光学反射板２０３の開口部２０３ｂの内壁面に鏡面性を与えることができるため、金属プレートに形成した各開口部の内壁面をそのまま反射面２０３ａとして利用することができる。ただし、光学反射板２０３を金属から形作製する場合、開口部２０３ｂを高精度で形成するための加工コストが高いため、光学反射板２０３の価格が上昇してしまうという問題がある。
【００１１】
ＬＥＤ照明光源２５０を大量に製造する場合、光学反射板２０３を金属から作製するより、より安価な樹脂から作製することが好ましい。樹脂製の光学反射板は、型を用いて安価に大量に製造できるからである。
【００１２】
しかし、樹脂製の光学反射板２０３を用いると、放熱基板２０１に反りが発生するおそれがある。前述のように、光学反射板２０３の開口部２０３ｂには樹脂２０４が充填され、場合によっては、光学反射板２０３の上面全体が樹脂２０４によって覆われる。樹脂２０４は樹脂製の光学反射板２０３と同様にインジェクションモールドなどの成型方法によって作製されるため、その硬化に際して収縮する。このような樹脂収縮が基板上面側で生じると、光学反射板２０３が全体として放熱基板２０１の上面に平行な方向に縮んで放熱基板２０１を大きく反らせてしまうことになる。このような反りは、放熱基板２０１が薄い場合に顕著である。
【００１３】
したがって、樹脂製の光学反射板２０３を用いた場合の反りを防止しようとすると、放熱基板２０１を厚くし、その強度を高めることが求められる。しかし、放熱基板２０１を厚くすることは、カード型のＬＥＤ照明光源として利用可能なＬＥＤ照明光源２５０の薄型化を困難にし、薄いカード型のＬＥＤ照明光源２５０が持つ利点を軽減させてしまう。また、放熱基板２０１を厚くすると、それだけ材料コストが高くなってしまう。さらに、厚さは維持しつつ、基板の強度を向上させようとして特殊な材料を用いても、材料コストを向上させてしまうことになる。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、安価でありながら、反りを効果的に抑制できるＬＥＤ照明光源を提供することにある
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のＬＥＤ照明光源は、上面を有する基板と、前記基板の上面上に配列された複数のＬＥＤ素子と、各ＬＥＤ素子から発せられた光の少なくとも一部を反射する反射面を有する反射部材とを備えたＬＥＤ照明光源であって、前記反射部材は、樹脂と、前記樹脂よりも曲げ剛性の大きな材料から形成された骨格とを備えている。
【００１６】
好ましい実施形態において、前記骨格は、金属、セラミックス、半導体、およびガラスのうちの少なくとも１つの材料から形成されている。
【００１７】
好ましい実施形態において、前記反射部材は、二次元的に配列された複数の開口部を有しており、各開口部の内壁面が、個々のＬＥＤ素子の側面を取り囲んでいる。
【００１８】
好ましい実施形態において、前記反射部材における前記複数の開口部の内壁面が前記反射面として機能する。
【００１９】
好ましい実施形態において、前記複数のＬＥＤ素子を覆う透光性部材を前記基板の上面側に備えている。
【００２０】
好ましい実施形態において、前記透光性部材は樹脂から形成されており、前記基板の下面には樹脂の層が設けられていない。
【００２１】
好ましい実施形態において、前記透光性部材は、レンズアレイとして機能する部分を有しており、前記レンズアレイに含まれる個々のレンズは、前記複数のＬＥＤ素子のうちの対応するＬＥＤ素子から放射された光に対してレンズ効果を発揮する。
【００２２】
好ましい実施形態において、前記透光性部材は、前記反射部材の少なくとも前記反射面を覆っている。
【００２３】
好ましい実施形態において、前記複数のＬＥＤ素子の各々を覆う波長変換部を更に有しており、前記波長変換部は、前記ＬＥＤ素子から放射された光を当該光の波長よりも長い波長を有する光に変換する。
【００２４】
好ましい実施形態において、前記反射部材の樹脂は、前記骨格の表面の７０％以上を覆っている。
【００２５】
好ましい実施形態において、前記基板は、樹脂と無機フィラーとを含む材料から構成されたコンポジット基板である。
【００２６】
好ましい実施形態において、前記骨格は、前記基板上に配列された複数のＬＥＤ素子からなるＬＥＤ素子クラスタの外側に位置している。
【００２７】
好ましい実施形態において、前記ＬＥＤ素子は、前記基板の上面上において行列状に配列されており、前記骨格は、前記行列における行方向および列方向の少なくとも一方に沿って延びる少なくとも２本の棒を有している。
【００２８】
好ましい実施形態において、前記骨格は、前記行列における各行の間および各列の間に、前記行方向および前記列方向に延びる部材を有している。
【００２９】
好ましい実施形態において、前記ＬＥＤ素子は、前記基板の上面上において行列状に配列されており、前記骨格は、前記行列における行方向および列方向とは異なる斜め方向に沿って延びる少なくとも２本の棒を有している請求項１に記載のＬＥＤ照明光源。
【００３０】
好ましい実施形態において、前記骨格は、前記基板と平行に配置された板状部材であり、前記板状部材には、前記ＬＥＤ素子に対応する箇所に開口部が形成されている。
【００３１】
好ましい実施形態において、前記骨格は、前記反射面を有する金属製部材であり、前記反射部材の樹脂は、前記金属製部材上に層状に存在している。
【００３２】
本発明によるＬＥＤ照明光源用反射板は、樹脂と、前記樹脂よりも曲げ剛性の大きな材料から形成された骨格とを備えている。
【００３３】
好ましい実施形態において、前記骨格は、金属、セラミックス、半導体、およびガラスのうちの少なくとも１つの材料から形成されている。
【００３４】
好ましい実施形態において、二次元的に配列された複数の開口部を有しており、各開口部の内壁面が、ＬＥＤ素子から放射された光を反射する反射面として機能する。
【００３５】
好ましい実施形態において、前記開口部の内壁面が前記樹脂層の表面の少なくとも一部によって形成されている。
【００３６】
好ましい実施形態において、下面が前記樹脂層の表面の少なくとも一部によって形成されている。
【発明の効果】
【００３７】
本発明のＬＥＤ照明光源によれば、反射部材が、樹脂よりも曲げ剛性の大きな材料から形成された骨格を備えているため、樹脂のみから形成されている場合に比べて反射部材の剛性が効果的に高められている。このため、ＬＥＤ照明光源を安価に製造することができるとともに、その反りを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図面を参照しながら、本発明によるＬＥＤ照明光源の実施形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。
【００３９】
（実施形態１）
まず、図３および図４を参照しながら、第１の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００を説明する。図３は、ＬＥＤ照明光源１００の断面構成を模式的に示しており、図４は、ＬＥＤ照明光源１００の平面構成を模式的に示している。
【００４０】
ＬＥＤ照明光源１００は、基板２０と、基板２０上に二次元的に配列されたＬＥＤ素子１０と、ＬＥＤ素子１０から放射された光を反射する反射面３２を有する反射板３０とを備えている。
【００４１】
反射板３０は、内部に骨格４０を含むプレート状樹脂層から構成されている。この樹脂層には、複数の開口部が設けられており、各開口部は、対応するＬＥＤ素子１０の側面を取り囲むように形成されている。骨格４０は、反射板３０の樹脂層の曲げ強度よりも大きなその曲げ強度を示す材料から形成されており、基板２０に反りが発生するのを抑制している。骨格４０は、好ましくは、金属、セラミック、半導体、およびガラスの少なくとも１つの材料から形成される。
【００４２】
反射板３０の樹脂は、例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）やポリフタルアミド（ＰＰＡ）などである。これらの樹脂材料の曲げ強度は、比較的高く、典型的には１２０ＭＰａ以上である。より具体的には、液晶ポリマーの曲げ強度が約１５０〜２５０ＭＰａであり、ポリフタルアミドの曲げ強度が約１２０〜３７０ＭＰａである。
【００４３】
一方、骨格４０の材料として好適に用いられる金属（例えば、アルミニウム）の曲げ強度は約４００〜５００ＭＰａであり、セラミックの曲げ強度は約８００〜１１００ＭＰａである。
【００４４】
図示されている反射板３０の骨格４０は、アルミニウムから形成されている。骨格４０は、アルミニウムに代えて、銅、ステンレス、鉄、または、これらの合金からを形成されていても良い。骨格４０をセラミックから形成する場合は、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、ステアタイト（ＭｇＯ・２ＳｉＯ2）、フォルステライト（２ＭｇＯ・２ＳｉＯ2）、ジルコニア（ＰＳＺ）などをセラミック材料として用いることができる。
【００４５】
本実施形態では、図４に示されるように、３行×３列の行列状に配置された９個のＬＥＤ素子１０からＬＥＤ素子の群（クラスタ）が構成されており、各々が対応する個々のＬＥＤ素子１０を取り囲む９個の開口部３５が設けられた反射板３０が基板２０の上面を覆っている。
【００４６】
骨格４０は、図４に示されるように、ＬＥＤ素子クラスタの外側を取り囲む構成を有している。骨格４０は、より詳細には、矩形の形状を有し、樹脂層の内部に埋められた状態で基板２０の外周部（周縁に近い領域）に位置している。樹脂層の厚さは、例えば５００μｍ以上１０ｍｍ以下である。骨格４０の厚さは、樹脂層の厚さよりも小さく、例えば、１００μｍ以上５ｍｍ以下である。図３および図４に示す例では、樹脂層の厚さは１ｍｍであり、骨格４０の厚さは約２００μｍである。骨格４０は、樹脂層の底面から２００〜３００μｍ程度上に配置されている。言い換えると、骨格４０と基板２０との間には、厚さ２００〜３００μｍ程度の間隙が存在し、その間隙を樹脂層の一部が埋めている。
【００４７】
樹脂層に設けられた各開口部３５の側面（内壁面）は、ＬＥＤ素子１０から放射される光を反射する反射面３２として機能する。反射面３２の反射率は、７０％以上であることが好ましい。反射面３２は、樹脂によって形成してもよいし、反射面３２上に堆積した金属膜（反射膜）によって形成しても良い。このような反射膜を、例えば、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｌなどから形成すると、反射面３２の反射率を向上させることができる。反射面３２を例えば酸化チタンの膜から形成すると、反射面３２を白色にすることができる。
【００４８】
各開口部３５の直径は、ＬＥＤ素子１０のサイズによっても変化するが、本実施形態では、２１００〜２５００μｍ程度である。
【００４９】
本実施形態のＬＥＤ素子１０は、ＬＥＤベアチップ１２と、ＬＥＤベアチップ１２を覆う蛍光体樹脂部１４とを備えている。蛍光体樹脂部１４は、ＬＥＤベアチップ１２から出放射された光を当該光の波長よりも長い波長の光に変換する蛍光体（蛍光物質）と、蛍光体を分散させる樹脂とから形成されている。ＬＥＤベアチップ１２は、基板２０の上面上に実装されている。基板２０の上面には、配線パターン（不図示）が形成されており、本実施形態では、その配線パターンの一部（例えば、ランド）に、ＬＥＤベアチップ１２がフリップチップ実装されている。
【００５０】
本実施形態で用いるＬＥＤベアチップ１２は波長３８０ｎｍから７８０ｎｍの可視領域の範囲内にピーク波長を有する光を出射するＬＥＤである。また、蛍光体樹脂部１４中に分散されている蛍光体は、波長３８０ｎｍから７８０ｎｍの可視領域の範囲内で、ＬＥＤベアチップ１２のピーク波長とは異なるピーク波長を有する光を出射する蛍光体である。ＬＥＤベアチップ１２は、好ましくは、青色の光を出射する青色ＬＥＤである。ＬＥＤベアチップ１２として青色ＬＥＤを使用する場合、蛍光体樹脂部１４に含有されている蛍光体は、黄色の光に変換する黄色蛍光体である。青色光と黄色光とが混ざり合うことにより、白色の光が形成される。両者の光の混色を十分に行うことにより、ムラの少ない白色の光を形成するため、反射面３２を拡散面にしてもよい。反射面３２を拡散面にするには、樹脂の生地に例えば酸化チタンを混入すればよい。
【００５１】
好ましい実施形態におけるＬＥＤベアチップ１２は、窒化ガリウム（ＧａＮ）系材料からなるＬＥＤチップであり、例えば波長４６０ｎｍの光を出射する。ＬＥＤベアチップ１２として青色を発するＬＥＤチップを用いる場合、蛍光体としては、（Ｙ・Ｓｍ）3（Ａｌ・Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｙ0.39Ｇｄ0.57Ｃｅ0.03Ｓｍ0.01）3Ａｌ5Ｏ12などを好適に用いることができる。本実施形態では、蛍光体樹脂部１４は略円柱形状に形成されており、ＬＥＤベアチップ１２の寸法が、例えば約０．３ｍｍ×約０．３ｍｍのときに、蛍光体樹脂部１４の直径は例えば約０．７ｍｍ〜約０．９ｍｍである。なお、蛍光体樹脂部１４の水平方向断面を円形でなく、矩形等にすることも可能である。
【００５２】
図４に示す例では、９個のＬＥＤ素子１０を基板２０の上面上に３個×３個の行列状に配置しているが、ＬＥＤ素子１０の個数や配置形態は上記の場合に限定されない。１つの基板２０上に形成するＬＥＤ素子１０の配置形態は、Ｍ行×Ｎ列の行列（Ｍは２以上の整数、Ｎは２以上の整数）であってもよい。また、ＬＥＤ素子１０の配列形態は、行列状である必要はなく、略同心円状の配列や、渦巻き状の配列であってもよい。
【００５３】
基板２０は、好ましくは放熱基板である。本実施形態の基板２０では、樹脂と無機フィラーとを含む材料から構成されたコンポジット基板を用いている。より詳細には、金属ベースのコンポジット基板（例えば、アルミナコンポジット基板）を用いている。基板２０にコンポジット基板を用いると、高い熱伝導率（例えば、１．２℃／Ｗ以上）を有する放熱基板を実現することができ、各ＬＥＤベアチップに強い電流を流すことができ、しいては、大きい光束を得ることができる。
【００５４】
基板２０の厚さは、例えば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、典型的には２ｍｍ以下である。例えばコンポジット基板によって薄い基板２０（例えば、厚さ１ｍｍ）を作製した場合、樹脂製の反射板３０の影響によって反りが生じる可能性が大きいが、本実施形態の構成の場合、反射板３０内に骨格４０が設けられているので、その反りを抑制・緩和することができる。複数のＬＥＤ素子１０を搭載するという観点から、基板２０の上面の面積は、６．２５ｍｍ2以上であることが好ましい。多数のＬＥＤ素子１０を実装して光束を大きくするには、基板２０の上面の面積は、５６．２５ｍｍ2以上であることが更に好ましい。
【００５５】
本実施形態では、金属製の骨格４０の全体が反射板３０の樹脂によって覆われている。骨格４０の大半を樹脂で覆うことにより、金属の骨格４０を基板２０上の配線などから絶縁するとともに、骨格４０の酸化を抑制することができる。なお、骨格４０の一部が樹脂から露出していても特に問題はないが、骨格４０の表面の７０％以上を樹脂が覆っていることが好ましい。
【００５６】
図３に示す例では、骨格４０が反射板３０の樹脂層の下半分に配置されているが、骨格４０は、反射板３０の樹脂層の上半分や中央部に位置していても良い。なお、骨格４０は、樹脂層の底部に位置し、基板２０に接してもよい。骨格４０が導電性を有する材料から形成されている場合、基板２０の配線パターンと骨格４０との絶縁性を保つために、配線パターンの表面の少なくとも一部を絶縁物（例えば樹脂）で被覆しておく必要がある。
【００５７】
図３に示す反射板３０の開口部３５の内部を、樹脂などからなる透光性部材で埋めることができる。例えば、図５および図６に示すように、個々の開口部３５に樹脂製のレンズ５０を充填することができる。図５は、図３と同様な断面図であり、図６は、理解容易のために反射板３０内に埋設した骨格４０を明示した平面図である。
【００５８】
図５および図６に示すＬＥＤ照明光源１００によれば、樹脂製のレンズ５０のアレイによってＬＥＤ素子１０からの光の配光を制御することができ、ＬＥＤ照明光源１００の光学特性を向上させることができる。本実施形態の構成では、反射板３０の内部に骨格４０が設けられているので、樹脂製のレンズ５０が形成されることによって反りの度合いが大きくなったとしても、反りを防止することができる。一般には、樹脂製のレンズ５０を基板２０の上面側に形成し、基板２０の下面側には樹脂層を形成しない場合、片側で生じる樹脂の収縮により、基板２０の反りが特に顕著に発生しやすくなる。このような反りを抑制するために、基板２０の下面に意図的に樹脂層を形成することもあり得るが、本実施形態では、基板２０の放熱性を高めるため、基板２０の下面は樹脂層で覆っていない。この結果、樹脂の収縮は基板２０の上面側でのみ生じることになるが、反射板３０の中に含まれる骨格４０の存在により、基板２０の反りは大きく抑制される。
【００５９】
レンズ５０は、個々のＬＥＤ素子１０を封止するように樹脂を、開口部３５内に充填し、成型することによって作製され得る。図５に示す例では、レンズ５０から横方向に延びた樹脂の薄い層が反射板３０の上面にも存在している。このような構成を採用することにより、複数のレンズ５０が配列されたレンズアレイを一括的に形成することが容易になる。レンズ５０を構成する樹脂は、例えばエポキシ樹脂であるが、レンズ５０の材料は、樹脂製に限られず、ガラスから形成されていても良い。
【００６０】
図７は、ＬＥＤ照明光源１００における一つのＬＥＤ素子１０の周辺部分を示す断面図である。図７に示す基板２０は、ベース基板２２と、ベース基板２２上に形成された配線層２４とを備えている。ベース基板２２は、例えば、金属製の基板であり、配線層２４は、無機フィラーと樹脂とからなるコンポジット層の上に形成された配線パターン２６を含んでいる。ベース基板２２に金属基板を用い、配線層２４にコンポジット層を用いているのは、ＬＥＤチップ１２からの放熱性を向上させるためである。この例では、配線層２４は、多層配線基板の一部であり、最上層の配線パターン２６にＬＥＤチップ１２がフリップチップ実装されている。本実施形態では、反射板３０が樹脂から構成されているので、金属製の反射板と比較して、配線パターン２６の電気的絶縁を良好に確保することができる。
【００６１】
また、図示した構成では、蛍光体樹脂部１４の側面と、反射板３０の反射面３２とが離間している。蛍光体樹脂部１４の側面と反射面３２との間に隙間が形成されることにより、反射板３０の反射面３２の形状によって拘束されずに、蛍光体樹脂部１４の形状を自由に設計することができる。蛍光体樹脂部１４の形状は、色ムラに影響を与えるため、反射面３２の形状から独立して最適化すれば、色ムラを軽減することができる。
【００６２】
蛍光体樹脂部１４の側面と、反射板３０の反射面３２とが離間したＬＥＤ照明光源は、米国特許出願公開ＵＳ２００４／０１００１９２Ａ１に開示されているので、その全体をここに援用する。
【００６３】
図４に示すように、本実施形態の蛍光体樹脂部１４は「略円柱形状」を有しているが、本明細書における「略円柱形状」は、基板上面に平行な断面が真円である構造に限定されず、断面が６個以上の頂点を有する多角形である構造を含む。頂点が６個以上の多角形であれば、実質的に軸対称性があるため、「円柱」と同一視できるからできる。
【００６４】
超音波フリップチップ実装によってＬＥＤチップ１２を基板２０に実装するとき、超音波振動によってＬＥＤチップ１２が基板上面に平行な面内で回動してしまうことがある。このような場合、蛍光体樹脂部１４が三角柱または四角柱の形状を有していると、ＬＥＤチップ１２と蛍光樹脂部１４との配置関係によって配光特性が影響を受けやすい。しかし、蛍光樹脂部１４が略円柱形状を有していれば、ＬＥＤチップ１２の向き基板上面に平行な面内で回転しても、蛍光樹脂部１４とＬＥＤチップ１２との相互配置関係に大きな変化は生じず、配向特性に影響が発生しにくい。
【００６５】
図８は、２次元的に配列された複数個のＬＥＤチップ（ＬＥＤ群またはＬＥＤクラスタ）を備えるカード型ＬＥＤ照明光源１００の一例を示している。図８のカード型ＬＥＤ照明光源１００では、表面に複数のレンズ５０が設けられており、樹脂製の反射板３０の内部には不図示の骨格が形成されている。この骨格は、図６に示す骨格４０と同様の構成を有している。
【００６６】
カード型ＬＥＤ照明光源１００の表面の一部には、基板２０上の配線パターンに電気的に接続され、ＬＥＤチップに電力を供給するための給電端子２８が設けられている。カード型ＬＥＤ照明光源１００を使用する場合には、ＬＥＤ照明光源１００を着脱可能に挿入できるコネクタ（不図示）と点灯回路（不図示）とを電気的に接続し、そのコネクタにガード型ＬＥＤ照明光源１００を挿入して使用すればよい。
【００６７】
カード型ＬＥＤ照明光源１００には、採用される規格や方式にもよるが、薄型化が求められることが多い。樹脂製の反射板３０（さらには、樹脂製のレンズ５０）を備えたカード型ＬＥＤ照明光源を薄くしようとすると、反りの問題が顕著に生じやすくなるが、本実施形態の構成によれば、樹脂製の反射板３０に骨格４０が形成されているので、カード型ＬＥＤ照明光源でも反りの発生を防止できる。
【００６８】
上記実施形態では、基板２０の周辺領域に骨格４０を配置したが、骨格４０のパターンはそれに限らず、他のパターンを採用してもよい。
【００６９】
（実施形態２）
次に、図９を参照しながら、本発明によるＬＥＤ照明光源の第２の実施形態を説明する。
【００７０】
図９は、十字の形状を有する骨格４０を備えたＬＥＤ照明光源を示している。図９に示される骨格４０は、基板２０の上面に沿って行方向に延びる第１棒状部材４０ａと、列方向に延びる第２棒状部材４０ｂとを備えている。第１棒状部材４０ａと第２棒状部材４０ｂとは、一体的に形成されていてもよいし、別々の部材を組み合わせて形成されていてもよい。また、基板２０の上面に対する第１棒状部材４０ａの高さ（レベル）と、基板２０の上面に対する第２棒状部材４０ｂの高さ（レベル）が異なり、両者が交差していてもよい。この場合、相互に交差する２本の棒状部材４０ａ、４０ｂが相互に連結されていることが好ましい。このような連結は、棒状部材４０ａ、４０ｂの少なくとも一方から延びる突起物によって行われていても良いし、他の固定部材を介して行なわれていても良い。なお、略同一の高さで２本の棒状部材４０ａ、４０ｂを走査させる場合は、棒状部材４０ａ、４０ｂの少なくとも一方に切り欠きまたは貫通孔を設け、その切り欠きまた貫通孔の内部を棒状部材４０ａ、４０ｂの他方が通り抜けるようにしてもよい。
【００７１】
（実施形態３）
次に、図１０を参照しながら、本発明によるＬＥＤ照明光源の第３の実施形態を説明する。
【００７２】
図１０に示される骨格４０は、複数の第１棒状部材４０ａおよび複数の第２棒状部材４０ｂによって形成された格子形状を有している。図１０の例では、２本の第１棒状部材４０ａと２本の第２棒状部材４０ｂとが交差しているが、ＬＥＤ素子１０の配列に合わせて、さらに多くの棒状部材４０ａ、４０ｂが交差する構成を採用しても良い。
【００７３】
（実施形態４）
次に、図１１を参照しながら、本発明によるＬＥＤ照明光源の第４の実施形態を説明する。
【００７４】
図１１に示される骨格４０は、図６の構成と図１０の構成とを組み合わせた構成を有している。すなわち、格子形状を構成する部材４０ａ、４０ｂと、ＬＥＤ素子クラスタの外側を取り囲む４０ｃとによって骨格４０が形成されている。
【００７５】
本実施形態によれば、最も反りの影響が出やすい周辺領域の反りを軽減することができる。
【００７６】
（実施形態５）
次に、図１２を参照しながら、本発明によるＬＥＤ照明光源の第５の実施形態を説明する。
【００７７】
図１２に示される骨格４０は、行方向および列方向のいずれか一方の方向に延びる少なくとも２本の棒状部材４０ａを備えている。２本の棒状部材４０ａは、交差せず、略平行に延びているが、このような骨格４０によっても反りの発生の防止を行うことができる。
【００７８】
棒状部材４０ａの個数が１つである場合、一般には、棒状部材４０ａの長軸方向（例えば、行方向）と異なる方向（例えば、列方向）に対する反りを抑制する効果が不充分になる。ただし、反射板３０の平面形状が一方向に長い場合は、棒状部材４０ａの長軸方向と反射板３０の長軸方向とを一致させれば、１本の棒状部材４０ａによっても反りを効果的に抑制することができる。
【００７９】
（実施形態６）
次に、図１３を参照しながら、本発明によるＬＥＤ照明光源の第６の実施形態を説明する。
【００８０】
また、図１３に示すように、基板の四辺、あるいは、ＬＥＤ素子クラスタが形成する行列の向きに対して、棒状部材４０ｄ、４０ｅを斜めに配置して骨格４０を構成しても良い。棒状部材４０ｄと棒状部材４０ｅとを一体に形成することによって骨格４０を形成してもよいし、別々に作製された複数の棒状部材４０ｄ、４０ｅを組み合わせて骨格４０を形成してもよい。
【００８１】
本明細書における「棒状部材」は、ワイヤを含むものとする。したがって、金属ワイヤを編む（織る）ことよって形成されるメッシュを骨格４０として用いても良い。
【００８２】
（実施形態７）
次に、図１４を参照しながら、本発明によるＬＥＤ照明光源の第７の実施形態を説明する。
【００８３】
図１４の骨格４０は、開口部４２が形成された板状部材４０ｆから構成されている。各開口部４２は、ＬＥＤ素子１０に対応する位置に設けられており、開口部４２を貫通するように反射板３０の開口部３５が形成されている。
【００８４】
図１４の骨格４０は、板状部材４０ｆをプレス加工等によって作製され得るので、大量生産に向いている。また、板状部材４０ｆは、曲げ応力の高い形状であり、反り防止効果に優れている。反射板３０の反射面３２は、樹脂によって形成されていてもよいし、板状部材４０ｆの開口部４２の側面（内壁面）によって形成されていてもよい。
【００８５】
上記の図１２から図１４に示される実施形態においては、骨格４０は反射板３０の樹脂に被覆された状態にあるが、骨格４０の一部が反射板３０を構成する樹脂から露出してもよい。骨格４０の一部が反射板３０から露出していても、反り抑制の効果に影響を与えない場合がある。なお、樹脂成形法によって反射板３０を作製する場合は、骨格４０の全体を樹脂の内部に埋没させることがやや難しい。骨格４０の全体を樹脂の内部に埋没させるには、骨格４０を成形型の内壁面から離間させる必要があるが、現実的には、骨格４０を浮遊させた状態に支持する必要があるからである。具体的には、骨格４０の一部（例えば両端）に突出部や屈曲部を設け、突出部などによって骨格４０を支えながら樹脂の硬化を実行することになる。このような場合、骨格４０の前記突出部などの一部が樹脂の表面に露出する可能性がある。
【００８６】
なお、従来の金属製反射板を骨格４０として用いることも可能である。この場合、骨格４０として機能する金属製反射板の上に樹脂層を形成することになる。すなわち、まず骨格４０として機能する金属製反射板を用意し、この金属反射板の表面に樹脂層を形成することにより、反射板３０を作製する。樹脂層は、好ましくは型を用いる樹脂成形法によって作製される。成形された樹脂層は、金属製反射板に設けられている開口部を貫通する開口部を有している。反射板３０の反射面３２は、樹脂層に設けた開口部の内壁面によって形成される。
【００８７】
ここで用いる金属製反射板は、従来の金属製反射板に比べ、開口部の加工精度が低くても良く、安価に作製され得る。従来の金属製反射板をそのまま反射板として使用するときは、金属製反射板に設ける開口部の内壁面を反射面として機能させる必要があるため、その加工に手間がかかり、加工コストが大きく増加していた。
【００８８】
また、上記の方法で作製した反射板３０では、骨格として機能する金属製反射板の表面が樹脂で被覆されているため、基板２０上に形成された配線パターンの電気的絶縁を確保することが容易になる。
【００８９】
なお、上記の各実施形態に係る白色ＬＥＤ照明光源１００は、青色ＬＥＤベアチップ１２と黄色蛍光体１４とを有するＬＥＤ素子１０を備えているが、白色ＬＥＤ照明光源は、他のＬＥＤ素子を備えていても良い。例えば、紫外光を発する紫外ＬＥＤベアチップと、紫外ＬＥＤベアチップからの光で励起して、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の光を発する蛍光体とを備えるＬＥＤ素子を用いて白色ＬＥＤ照明光源を作製しても良い。ある好ましい例において、紫外ＬＥＤベアチップは、３８０ｎｍ〜４００ｎｍの光を出射し、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の光を発する蛍光体は、波長３８０ｎｍから７８０ｎｍの可視領域の範囲内にピーク波長（すなわち、波長４５０ｎｍ、波長５４０ｎｍ、波長６１０ｎｍのピーク波長）を有している。
【００９０】
上記の各実施形態では、白色ＬＥＤ素子１０がＬＥＤベアチップ１２を備えているが、本発明におけるＬＥＤ素子は、砲弾型ＬＥＤ素子であっても良く、例えば表面実装型ＬＥＤ素子であってもよい。
【００９１】
上記の各実施形態では、１つの蛍光体樹脂部１４が１つのＬＥＤベアチップ１２を覆っているが、１つの蛍光体樹脂部１４が２以上のＬＥＤベアチップ１２を覆っていても良い。例えば、１つの蛍光体樹脂部１４が第１のＬＥＤベアチップ１２および第２のＬＥＤベアチップ１２を有していてもよい。第１および第２のＬＥＤベアチップ１２は、それぞれ、同一波長領域の光を発するＬＥＤベアチップであってもよいし、異なる波長領域の光を発するＬＥＤベアチップであってもよい。例えば、第１のＬＥＤベアチップ１２を青色ＬＥＤとし、第２のＬＥＤベアチップ１２を赤色ＬＥＤとすることも可能である。青色ＬＥＤベアチップ１２および赤色ＬＥＤチップ１２の両方を用いる場合には、赤に対する演色性に優れた白色ＬＥＤ照明光源を構築することができる。
【００９２】
より詳細には、青色ＬＥＤベアチップと黄色蛍光体とを組み合わせるときには、白色を生成することができるが、赤成分が不足するため、赤に対する演色性が劣る傾向がある。そこで、青色ＬＥＤベアチップ１２に赤色ＬＥＤベアチップ１２とを組み合わせると、赤についての演色性が改善されるため、一般照明により適したＬＥＤ照明光源を実現することができる。
【００９３】
ＬＥＤ素子１０は、白色ＬＥＤ素子である必要はない。例えば、赤色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子、青色ＬＥＤ素子のような単色のＬＥＤ素子であってもよい。ＬＥＤ素子が何色を発するかにかかわらず、樹脂による反りの影響を、反射板内の骨格によって抑制することができるからである。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明のＬＥＤ照明光源は、薄くても反りにくく、また安価に製造されるため、各種の照明装置として好適に利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】従来の砲弾型ＬＥＤ照明光源の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、従来のＬＥＤ照明光源の構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の平面を模式的に示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明光源１００の平面を模式的に示す平面図である。
【図７】ＬＥＤ素子１０の周囲部分の構成を模式的に示す拡大断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るカード型ＬＥＤ照明光源１００の構成を模式的に示す斜視図である。
【図９】骨格４０の一例を示す平面図である。
【図１０】骨格４０の他の例を示す平面図である。
【図１１】骨格４０の更に他の例を示す平面図である。
【図１２】骨格４０の更に他の例を示す斜視図である。
【図１３】骨格４０の更に他の例を示す斜視図である。
【図１４】骨格４０の更に他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００９６】
１２    ＬＥＤベアチップ
１４    蛍光体樹脂部
２０    基板
２２    ベース基板
２４    配線層
２６    配線パターン
２８    給電端子
３０    反射板
３２    反射面
３５    開口部
４０    骨格
４２    開口部
５０    レンズ
１００    照明光源
２００、２５０    照明光源
【図１】
0003895362.tif 000002
【図２】
0003895362.tif 000003
【図３】
0003895362.tif 000004
【図４】
0003895362.tif 000005
【図５】
0003895362.tif 000006
【図６】
0003895362.tif 000007
【図７】
0003895362.tif 000008
【図８】
0003895362.tif 000009
【図９】
0003895362.tif 000010
【図１０】
0003895362.tif 000011
【図１１】
0003895362.tif 000012
【図１２】
0003895362.tif 000013
【図１３】
0003895362.tif 000014
【図１４】
0003895362.tif 000015