(57)【要約】【課題】ＬＥＤ素子と蛍光体を組み合わせて白色光を出射するＬＥＤ光源において、樹脂内での蛍光体の分布や蛍光体の粒子サイズなどの要因により白色ＬＥＤ光源の色度がばらついてしまい、容易でかつ有効な色度調整方法が望まれている。【解決手段】ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体と、透明樹脂内に蛍光体を含む封止材とを有するＬＥＤ光源において、封止材を硬化した後のＬＥＤ光源に透明樹脂を滴下し硬化することで、透明樹脂の滴下量に応じてＬＥＤ光源の色度を変化させることができ、ＬＥＤ光源の色度調整が可能となる。  【選択図】図１
2009193994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ素子と、該ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体と、第一の透明樹脂内に前記蛍光体を含み前記ＬＥＤ素子の周辺部に配置される封止材とを、中心に凹部を有する反射枠の凹部領域に配置するＬＥＤ光源であって、色度調整を行うために、前記封止材を硬化した後に、前記反射枠の凹部に滴下し硬化することにより形成する第二の透明樹脂を有するＬＥＤ光源。
【請求項２】
前記封止材内において、前記蛍光体が均一に分布していることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源。
【請求項３】
ＬＥＤ素子と、該ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体と、第一の透明樹脂内に前記蛍光体を均一の分布で含む封止材と、を有し、前記封止材は前記ＬＥＤ素子の周辺部に配置されるＬＥＤ光源であって、色度調整を行うために、前記封止材を硬化した後に、前記封止材の上面に滴下し硬化することにより形成する第二の透明樹脂を有するＬＥＤ光源。
【請求項４】
前記第二の透明樹脂は前記封止材の上面全体を覆うように滴下して形成することを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ光源。
【請求項５】
前記第二の透明樹脂は前記封止材の上面にスポット状に滴下して形成することを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ光源。
【請求項６】
ＬＥＤ素子と、該ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体と、第一の透明樹脂内に前記蛍光体を均一の分布で含む封止材と、を有し、前記封止材は前記ＬＥＤ素子の周辺部に配置されるＬＥＤ光源であって、色度調整を行うために、前記封止材を硬化した後に、前記封止材の上面に向けて吐出し硬化することにより形成する第二の透明樹脂を有するＬＥＤ光源。
【請求項７】
前記第二の透明樹脂は前記封止材の上面に向けてスポット状に吐出して形成することを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ光源。
【請求項８】
前記第二の透明樹脂はインクジェット方式により吐出して形成することを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ光源。
【請求項９】
前記第一の透明樹脂と前記第二の透明樹脂は同一の樹脂であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のＬＥＤ光源。
【請求項１０】
前記第一の透明樹脂の屈折率と前記第二の透明樹脂の屈折率が等しいことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のＬＥＤ光源。
【請求項１１】
前記ＬＥＤ素子は青色光を発光し、前記蛍光体は青色光を吸収し黄色光を発光する蛍光体であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のＬＥＤ光源。
【請求項１２】
ＬＥＤ素子と、該ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体と、第一の透明樹脂内に前記蛍光体を含み前記ＬＥＤ素子の周辺部に配置される封止材とを、中心に凹部を有する反射枠の凹部領域に配置するＬＥＤ光源の色度調整方法であって、前記封止材を硬化した後に、前記反射枠の凹部に第二の透明樹脂を滴下し硬化することにより色度調整を行うＬＥＤ光源の色度調整方法。
【請求項１３】
ＬＥＤ素子と、該ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体と、第一の透明樹脂内に前記蛍光体を均一の分布で含む封止材と、を有し、前記封止材は前記ＬＥＤ素子の周辺部に配置されるＬＥＤ光源の色度調整方法であって、前記封止材を硬化した後に、前記封止材の上面に第二の透明樹脂を滴下し硬化することにより色度調整を行うＬＥＤ光源の色度調整方法。
【請求項１４】
前記色度調整は前記封止材の上面に滴下する前記第二の透明樹脂のスポットの数を変化させることによって行うことを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤ光源の色度調整方法。
【請求項１５】
前記第二の透明樹脂の滴下量は、前記封止材を硬化した後に測定する色度と目標色度との差に基づいて変化させることを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載のＬＥＤ光源の色度調整方法。
【請求項１６】
ＬＥＤ素子と、該ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体と、第一の透明樹脂内に前記蛍光体を均一の分布で含む封止材と、を有し、前記封止材は前記ＬＥＤ素子の周辺部に配置されるＬＥＤ光源の色度調整方法であって、前記封止材を硬化した後に、前記封止材の上面に向けて第二の透明樹脂を吐出し硬化することにより色度調整を行うＬＥＤ光源の色度調整方法。
【請求項１７】
前記色度調整は前記封止材の上面に向けて吐出する前記第二の透明樹脂のスポットの数を変化させることによって行うことを特徴とする請求項１６に記載のＬＥＤ光源の色度調整方法。
【請求項１８】
前記第二の透明樹脂の吐出量は、前記封止材を硬化した後に測定する色度と目標色度との差に基づいて変化させることを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載のＬＥＤ光源の色度調整方法。
【請求項１９】
前記封止材を硬化した後に測定する色度が前記目標色度と異なる値となるように前記蛍光体の量を調整することを特徴とする請求項１５または請求項１８に記載のＬＥＤ光源の色度調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ光源に関し、特にＬＥＤからの発光の一部が蛍光体によって波長変換されるＬＥＤ光源における色度調整に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ光源はその高輝度化などに伴い、様々な分野で利用されてきている。特に青色発光ＬＥＤ素子が開発されたことにより実現可能となった白色ＬＥＤ光源においては、ＬＥＤ光源の低消費電力、長寿命という利点も加わり、現在一般照明やインテリアライトなどで使用されている蛍光灯、白熱電球に代わる新たな照明として利用されてきている。
【０００３】
ここで、一般的な白色ＬＥＤ光源の断面図を図１３に示す。図１３において、ＬＥＤ素子１３１は基板１３２上に配置される。基板１３２は基材１３３上にＬＥＤに電力を供給するための配線導体１３４がパターン形成されたものである。基材１３３としては絶縁性、耐熱性を持ったものが望まれ、素材として例えば、ガラスエポキシ、セラミックス、ＢＴレジン、シリコーンなどが用いられる。ＬＥＤ素子１３１は基板１３２上に実装する際に、ダイボンドペースト、Ａｇペーストなどを使用して実装する。また、ＬＥＤ素子１３１と基板１３２の配線導体１３４はボンディングワイヤ１３５を用いて電気的に接続される。ボンディングワイヤ１３５としてはＡｕ、Ａｌなどが用いられる。ＬＥＤ素子１３１は配線導体１３４、ボンディングワイヤ１３５を介して外部より電力を供給され、発光するものである。
【０００４】
また、ＬＥＤ素子１３１の周囲にはＬＥＤ素子１３１を保護するための封止樹脂１３６を形成する。封止樹脂１３６としては透光性のあるエポキシ樹脂やシリコーン樹脂が用いられ、その樹脂と混ざった状態で、蛍光体が含まれる。蛍光体はＬＥＤ素子１３１からの発光の一部を吸収し波長変換して発光するものである。また、封止樹脂１３６内にはＬＥＤ素子１３１からの光線を均一に分散させるための散乱材も含まれる場合もある。また、封止樹脂１３６の外側には反射枠１３７を配置する。反射枠１３７はＬＥＤ素子１３１や蛍光体からの発光を効率的に前面に照射させるためのものであり、樹脂、セラミック、金属材料などの内、表面反射率の高いものが用いられる。
【０００５】
ここで、白色ＬＥＤ光源としてはＬＥＤ素子に青色光を発光する窒化物系化合物半導体を用い、蛍光体にセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体を用いるタイプのものが広く知られており、これはＬＥＤ素子からの青色光と蛍光体からの黄色光が混ざり合って擬似白色光を出射するものである。
【０００６】
この様な、ＬＥＤ素子と蛍光体を組み合わせて擬似白色光を出射するＬＥＤ光源においては、例えば上述の窒化物系化合物半導体とＹＡＧ系蛍光体の組み合わせの場合、青色光と黄色光の比率を一定にしないとＬＥＤ光源毎に色度がばらついてしまう。しかし、ばらつきの要因であると考えられる、樹脂内での蛍光体の分布ばらつきや蛍光体の粒子サイズのばらつき、樹脂量のばらつきなどを完全に抑えることは困難で、白色ＬＥＤ光源の色度はある程度のばらつき幅を持っているのが現状であり、容易でかつ有効な色度調整方法が望まれている。
【０００７】
そこで、例えば特許文献１によれば、硬化後の封止樹脂層における上部の透明領域の厚みを研磨や塗布等によって変化させることで、ＬＥＤ素子からの光線の経路を変化させ、色度調整を行う方法が挙げられている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１８６４８８号公報（４頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、前述の従来技術では以下に示す問題を有している。従来技術においては、透光性樹脂がＬＥＤ光源の最表面に平坦な状態で出ている構成となっているために、透光性樹脂を研磨したり均一に塗布したりすることが可能と考えられるが、それ以外の構成では研磨や均一な塗布は困難である。これは例えば、反射枠の凹部における下部領域に樹脂が配置されている場合などは、研磨や塗布時に反射板へ傷などのダメージを与えてしまうことが考えられる。また更に、ＬＥＤ光源における封止樹脂は硬度の低いものを用いる事が多いことが知られている。これは高硬度の樹脂を用いると加熱時などにボンディングワイヤが切れてしまうことがあり、これを防ぐためとされる。このような封止樹脂が柔らかい場合においてはその表面の研磨などをすること自体が困難であり、また、作業時に封止樹脂に触れることによりボンディングワイヤでダメージを与えてしまうため、柔らかい樹脂のＬＥＤ光源には用いることができない方法であると考えられる。
【００１０】
そこで、本発明では上述した従来技術による問題点を解消し、ＬＥＤ光源にダメージを与えることなく容易に色度調整が可能なＬＥＤ光源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの課題を解決するために本発明によるＬＥＤ光源は、下記に記載の手段を採用する。すなわち本発明のＬＥＤ光源は、ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体と、第一の透明樹脂内に蛍光体を含みＬＥＤ素子の周辺部に配置される封止材とを、中心に凹部を有する反射枠の凹部領域に配置するＬＥＤ光源であって、封止材を硬化した後に、反射枠の凹部に第二の透明樹脂を滴下し硬化することにより色度調整を行うことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明における封止材内において、蛍光体が均一に分布していることが好ましい。
【００１３】
また、本発明のＬＥＤ光源は、ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体と、第一の透明樹脂内に蛍光体を略均一の分布で含む封止材と、を有し、封止材はＬＥＤ素子の周辺部に配置されるＬＥＤ光源であって、封止材を硬化した後に、封止材の上面に第二の透明樹脂を滴下し硬化することにより色度調整を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明における第二の透明樹脂は封止材の上面全体を覆うように滴下することが好ましい。
【００１５】
また、本発明における第二の透明樹脂は封止材の上面にスポット状に滴下することが好ましい。
【００１６】
また、本発明における色度調整は封止材の上面に滴下する第二の透明樹脂のスポットの数を変化させることによって行うことが好ましい。
【００１７】
また、本発明における第二の透明樹脂の滴下量は、封止材を硬化した後に測定する色度と目標色度との差に基づいて変化させることが好ましい。
【００１８】
また、本発明のＬＥＤ光源は、ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波
長変換して発光する蛍光体と、第一の透明樹脂内に蛍光体を略均一の分布で含む封止材と、を有し、封止材はＬＥＤ素子の周辺部に配置されるＬＥＤ光源であって、封止材を硬化した後に、封止材の上面に向けて第二の透明樹脂を吐出し硬化することにより色度調整を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明における第二の透明樹脂は封止材の上面に向けてスポット状に吐出することが好ましい。
【００２０】
また、本発明における第二の透明樹脂はインクジェット方式により吐出することが好ましい。
【００２１】
また、本発明における色度調整は封止材の上面に向けて吐出する第二の透明樹脂のスポットの数を変化させることによって行うことが好ましい。
【００２２】
また、本発明における第二の透明樹脂の吐出量は、封止材を硬化した後に測定する色度と目標色度との差に基づいて変化させることが好ましい。
【００２３】
また、本発明における封止材を硬化した後に測定する色度が目標色度と異なる値となるように蛍光体の量を調整することが好ましい。
【００２４】
また、本発明における第一の透明樹脂と前記第二の透明樹脂は同一の樹脂であることが好ましい。
【００２５】
また、本発明における第一の透明樹脂の屈折率と前記第二の透明樹脂の屈折率は等しいことが好ましい。
【００２６】
また、本発明におけるＬＥＤ素子は青色光を発光し、蛍光体は青色光を吸収し黄色光を発光する蛍光体であることが好ましい。
【００２７】
（作用）
ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体と、透明樹脂内に蛍光体を含む封止材とを有するＬＥＤ光源において、封止材を硬化した後のＬＥＤ光源に透明樹脂を滴下し硬化することで、透明樹脂の滴下量に応じてＬＥＤ光源の色度を変化させることが可能である。
【発明の効果】
【００２８】
以上の説明のように、本発明のＬＥＤ光源においては、下記に記載する効果を有する。
【００２９】
ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体と、透明樹脂内に蛍光体を含む封止材とを、中心に凹部を有する反射枠の凹部領域に配置するＬＥＤ光源において、封止材を硬化した後に透明樹脂を反射枠の凹部に滴下し硬化することで、透明樹脂の滴下量に応じてＬＥＤ光源の色度を変化させることができる。また同様に、ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体と、透明樹脂内に蛍光体をほぼ均一の分布で含む封止材とを有するＬＥＤ光源において、封止材を硬化した後に封止材の上面に透明樹脂を滴下し硬化することで、透明樹脂の滴下量に応じてＬＥＤ光源の色度を変化させることが可能である。従って、封止材を硬化した後の色度と目標色度が異なる場合、その色度差に応じて適量の透明樹脂を滴下後硬化するという非常に簡単な方法で、ＬＥＤ光源の色度を目標色度にすることが可能となる。
【００３０】
また、透明樹脂を用いた色度調整のため、発光強度を低下させることなく色度調整が可
能であり、上述の色度調整方法をＬＥＤ光源の製造工程に加えることにより、同一製品における色度ばらつきを大幅に低減することが可能となるため、ＬＥＤ光源の高付加価値化に繋がるものである。更に、ＬＥＤ光源の研磨等の工程を必要とせず、透明樹脂の滴下という手法で色度調整を行うため、色度調整工程においてＬＥＤ光源へダメージを与える危険性がないものである。更に、樹脂の滴下もしくは吐出という手法を用いるため、硬度の低い樹脂で形成される封止材を用いたＬＥＤ光源においても問題なく色度調整が可能なものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を用いて本発明を利用したＬＥＤ光源の最適な実施形態を説明する。
【００３２】
（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態を示す図であり、本発明の第一の実施形態におけるＬＥＤ光源の断面図である。図１におけるＬＥＤ光源において、ＬＥＤ素子１０１は基板１０２上に配置される。基板１０２は基材１０３上にＬＥＤ素子１０１に電力を供給するための配線導体１０４がパターン形成されたものである。基材１０３としては絶縁性、耐熱性を持ったものが望まれ、素材として例えば、ガラスエポキシ、セラミックス、ＢＴレジン、シリコーンなどが用いられる。ここで、ＬＥＤ素子１０１からの発光は全方位に向かって起こるため、基材１０３は反射率の高いことが求められる。また、配線導体１０４は金属や導電ペーストを焼成したものであり、導電体であることと、基材１０３と同様に反射率の高いことが求められる。基板１０２上にＬＥＤ素子１０１を実装する際は、ダイボンドペーストなどを用いて実装する。
【００３３】
また、ＬＥＤ素子１０１と基板１０２の配線導体１０４はボンディングワイヤ１０５を用いて電気的に接続される。ここで、ボンディングワイヤ１０５としてはＡｕワイヤ、Ａｌワイヤなどが用いられ、ＬＥＤ素子１０１上のボンディング用パッドと配線導体１０４とを接続する。ＬＥＤ素子１０１は配線導体１０４、ボンディングワイヤ１０５を介して外部より電力を供給され、発光するものである。ここで、本実施形態においては、ＬＥＤ素子１０１はＩｎＧａＮなどの窒化物系化合物半導体であり、青色光を発光するものとする。
【００３４】
また、ＬＥＤ素子１０１の周囲にはＬＥＤ素子１０１やボンディングワイヤ１０５を保護するための封止材１０６を配置する。封止材１０６は透光性のあるエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの第一の透明樹脂によって形成され、所望の形をした型などに流し込んだ後、熱硬化させることにより、硬化するものである。封止材１０６の熱硬化後の硬度は堅いものから柔らかいものまで様々なものがあるが、ボンディングワイヤ１０５の切断を防ぐためには柔らかいものを用いられることが多い。また、封止材１０６内には第一の透明樹脂と混ざり合った状態で蛍光体を配置する。本実施形態においては、封止材１０６内に蛍光体がほぼ一様に分布しているものとする。蛍光体はＬＥＤ素子１０１からの青色発光の一部を吸収し波長変換して黄色を発光するもので、本実施形態においてはセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体であるものとする。ＬＥＤ光源としてはＬＥＤ素子１０１からの青色光と蛍光体からの黄色光が混ざり合って擬似白色光を出射するものである。また、封止材１０６の外側には反射枠１０７を配置する。反射枠１０７はＬＥＤ素子１０１、蛍光体からの発光を効率的に前面に照射させるためのものであり、樹脂、セラミック、金属材料など表面の反射率が高いものが用いられる。
【００３５】
ここで、上述の構成のＬＥＤ光源を作製した後、ＬＥＤ光源の色度測定を行い、目標色度と異なるものに関しては色度調整工程を加える。図２に工程のフローチャートを示す。図２によれば、上述の構成のＬＥＤ光源を作製（ア）、色度測定（イ）した後、目標色度
と異なる場合はその測定色度と目標色度の色度差に基づき、滴下する第二の透明樹脂１０８の量を決定する（ウ）。その後、第二の透明樹脂１０８をＬＥＤ光源の反射枠１０７における凹部に滴下し（エ）、熱硬化させる（オ）ものである。その後確認のため、色度測定を行い（イ）、目標色度と異なる場合は再度色度調整を行っても良い。
【００３６】
ここで、本発明のベースとなる実験的事実を図３に示す。図３はｘｙ色度図を示すものである。本実験においては滴下する第二の透明樹脂１０８は封止材１０６を形成する第一の透明樹脂と同じものとした。本実験は封止材１０６が硬化され、かつ反射枠１０７が配置されているＬＥＤ光源の色度を測定し（滴下無し）、その後、マイクロピペットを用いて、第二の透明樹脂１０８を反射枠１０７の凹部に一定量滴下し、熱硬化した後、再度色度測定を行ったものである。図３によれば、ＬＥＤ光源の反射枠１０７における凹部に滴下する第二の透明樹脂１０８の量を増やすに従って、滴下無しの場合と比較して色度がｘ、ｙともに減る方向、すなわち青色側にシフトすることが分かる。この事実より、第二の透明樹脂１０８の滴下量と色度のシフト量は相関があり、この相関を用いて目標色度との差に対応する量の第二の透明樹脂１０８を滴下し硬化することで、目標色度に色度調整したＬＥＤ光源を作製することができるものである。ここで、本実験における第二の透明樹脂１０８の滴下量や色度のシフト量の定量値に関してはＬＥＤ光源の構造等によって様々に変化するものであり、図３中の滴下量や色度のシフト量に限るものではない。
【００３７】
ここで、第二の透明樹脂１０８を滴下することによってＬＥＤ光源の色度が変化する機構を図４に示す。図４において、滴下する第二の透明樹脂１０８と封止材１０６を形成する第一の透明樹脂は同じ、もしくは屈折率がほぼ等しいものとする。図４（ａ）は第二の透明樹脂１０８を滴下する前の状態を示し、図４（ｂ）は第二の透明樹脂１０８を滴下後硬化した状態を示す。ここで、図４（ａ）において、ＬＥＤ素子からの青色光が封止材１０６と空気層との界面に臨界角以上の角度で入射した場合を考える。この場合、青色光は封止材１０６と空気層との界面で全反射し、再び封止材１０６内を通過するため、封止材１０６内の蛍光体に入射し波長変換される場合があり、その場合、ＬＥＤ光源から出射される光線４０１は黄色光となる。図４（ｂ）においては、図４（ａ）と同じ角度で封止材１０６内を通過する青色光を考えると、封止材１０６を形成する第一の透明樹脂と第二の透明樹脂１０８は屈折率が同じであるため、封止材１０６と第二の透明樹脂１０８の界面において光線は直進し、第二の透明樹脂１０８と空気層との界面に到達し、全反射する。その内の一部の光は図４（ｂ）に示すように、再び封止材１０６に入射することなくＬＥＤ光源から出射されるため、この場合、光線４０２は青色光となる。上述は一例であるが、このように第二の透明樹脂１０８により、ＬＥＤ素子からの青色光が蛍光体に入射する確率が減少するため、色度が青色側にシフトするものである。また、滴下する第二の透明樹脂１０８の量を増やすことで、一度封止材１０６から出た青色光が再び封止材１０６内に戻る確率が減少するため、より青色側へのシフト量が増えるものである。
【００３８】
上述のように、ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体と、第一の透明樹脂内に蛍光体を含む封止材とを、中心に凹部を有する反射枠の凹部領域に配置するＬＥＤ光源において、封止材を硬化した後に第二の透明樹脂を反射枠の凹部に滴下し硬化することで、第二の透明樹脂の滴下量に応じてＬＥＤ光源の色度を変化させることができる。従って、封止材を硬化した後の色度と目標色度が異なる場合、その色度差に応じて適量の第二の透明樹脂を滴下後硬化するという非常に簡単な方法で、ＬＥＤ光源の色度を目標色度にすることが可能となる。また、透明樹脂を用いた色度調整のため、発光強度を低下させることなく色度調整が可能である。更に、上述の色度調整方法をＬＥＤ光源の製造工程に加えることにより、同一製品における色度ばらつきを大幅に低減することが可能となり、ＬＥＤ光源の高付加価値化に繋がるものである。
【００３９】
また、本実施形態においてはＬＥＤ光源の研磨等の工程を必要とせず、透明樹脂の滴下
という手法で色度調整を行うため、色度調整工程においてＬＥＤ光源へダメージを与える危険性がないものである。更に、硬度の低い樹脂で形成される封止材を用いたＬＥＤ光源においても問題なく色度調整が可能なものである。
【００４０】
本実施形態においては、封止材１０６内には蛍光体がほぼ一様に分布しているものとしているがこれに限るものではなく、封止材１０６内において蛍光体の濃度分布がある場合でも同様の方法で色度調整することが可能である。
【００４１】
（第二の実施形態）
次に第二の実施形態について説明する。図５は本実施形態の色度調整工程のフローチャートを示す。本実施形態におけるＬＥＤ光源の断面図等は図１に示す第一の実施形態と同様である。第一の実施形態と同様、ＬＥＤ光源において、ＬＥＤ素子１０１は基板１０２上に配置され、ＬＥＤ素子１０１と基板１０２の配線導体１０４はボンディングワイヤ１０５を用いて電気的に接続される。また、ＬＥＤ素子１０１の周囲にはＬＥＤ素子１０１やボンディングワイヤ１０５を保護するための封止材１０６を配置する。封止材１０６内には第一の透明樹脂と混ざり合った状態で蛍光体を配置し、ＬＥＤ素子１０１からの青色光と蛍光体からの黄色光が混ざり合って擬似白色光を出射するものである。また、封止樹脂１０６の外側には反射枠１０７を配置する。
【００４２】
ここで、本実施形態においては上述の構成のＬＥＤ光源を作製する際、目標色度と異なる色度を狙って作製する。具体的には目標色度に対してｘｙ色度図におけるｘ、ｙがともに大きい値となるよう、すなわち、より黄色側を狙って作製する（カ）。方法としては封止材１０６内の蛍光体の量を増やす方法などが考えられる。作製したＬＥＤ光源は色度測定を行い、測定した色度と目標色度との色度差を計測する（キ）。次に、その測定色度と目標色度の色度差に基づき、滴下する第二の透明樹脂１０８の量を決定する（ク）。その後、第二の透明樹脂１０８をＬＥＤ光源の反射枠１０７における凹部に滴下し（ケ）、熱硬化させる（コ）ものである。その後確認のため、色度測定を行い（サ）、目標色度と異なる場合は再度色度調整を行っても良い。
【００４３】
封止材１０６を硬化させたＬＥＤ光源における反射枠の凹部に第二の透明樹脂１０８を滴下後硬化することによってＬＥＤ光源の色度が変化する機構については、第一の実施形態と同様であり、第二の透明樹脂１０８により、ＬＥＤ素子１０１からの青色光が蛍光体に入射する確率が減少することで色度が青色側にシフトするものである。
【００４４】
上述のように、本実施形態においては封止材を硬化した後に第二の透明樹脂を反射枠の凹部に滴下し硬化することで、第二の透明樹脂の滴下量に応じてＬＥＤ光源の色度を変化させることができるものである。また、予めＬＥＤ光源を目標色度に対して黄色側に作製しておき、色度調整工程により目標色度とすることにより、すべてのＬＥＤ光源に対して同様の製造工程を行うことになり、工程の簡易化が得られる。また、擬似白色光における黄色よりの光や青色よりの光などより広い範囲の光線を出射するＬＥＤ光源を作製することが可能である。
【００４５】
（第三の実施形態）
次に第三の実施形態について説明する。図６は本発明の第三の実施形態を示す図であり、本発明の第三の実施形態におけるＬＥＤ光源の断面図である。図６におけるＬＥＤ光源において、第一の実施形態と同様に、ＬＥＤ素子１０１は基板１０２上にダイボンドペーストなどを用いて実装される。基板１０２はガラスエポキシ、セラミックスなどの基材１０３上にＬＥＤ素子１０１に電力を供給するための配線導体１０４がパターン形成されたものである。また、配線導体１０４には金属など導電性と高反射率を備えたものが用いられる。
【００４６】
また、ＬＥＤ素子１０１と配線導体１０４はＬＥＤ素子１０１上のボンディング用パッドと配線導体１０４を接続するボンディングワイヤ１０５を用いて電気的に接続される。ＬＥＤ素子１０１は配線導体１０４、ボンディングワイヤ１０５を介して外部より電力を供給され、発光するものである。ここで、本実施形態においては、ＬＥＤ素子１０１はＩｎＧａＮなどの窒化物系化合物半導体であり、青色光を発光するものとする。
【００４７】
また、ＬＥＤ素子１０１の周囲にはＬＥＤ素子１０１やボンディングワイヤ１０５を覆うように封止材６０２を配置する。封止材６０２を配置する目的の一つはＬＥＤ素子１０１やボンディングワイヤ１０５の保護であり、所望の形をした型などに流し込んだ後、熱硬化させることにより、硬化するものである。封止材６０２の熱硬化後の硬度は様々であり、ボンディングワイヤ１０５の切断を防ぎＬＥＤ光源の信頼性を上げるためには、硬度が低く比較的柔らかいタイプのものが用いられることが多い。また、封止材６０２を配置する二つ目の目的として、封止材６０２内には第一の透明樹脂と混ざり合った状態で蛍光体を配置する。本実施形態においては、封止材６０２内に蛍光体がほぼ一様に分布しているものとする。蛍光体はＬＥＤ素子１０１からの青色発光の一部を吸収し波長変換して黄色を発光するもので、ＬＥＤ光源としてはＬＥＤ素子１０１からの青色光と蛍光体からの黄色光が混ざり合って擬似白色光を出射するものである。ＬＥＤ光源としては更に、封止材６０２の外側に反射枠１０７を配置することが多いが、本実施形態においては反射枠１０７の有無に関係なく効果を得られるものである。
【００４８】
ここで、上述の構成のＬＥＤ光源を作製した後、ＬＥＤ光源の色度測定を行い、色度調整工程を加える。工程としては上述の実施形態と同様で、図２もしくは図５に示すフローチャートに従って色度調整を行う。図２においては第一の実施形態と同様、ＬＥＤ光源を作製（ア）、色度測定（イ）した後、目標色度と異なる場合はその測定色度と目標色度の色度差に基づき、滴下する第二の透明樹脂６０１の量を決定する（ウ）。その後、第二の透明樹脂６０１を封止材６０２の上面に滴下し（エ）、熱硬化させる（オ）ものである。その後確認のため色度測定を行い（イ）、目標色度と異なる場合は再度色度調整を行っても良い。
【００４９】
また、図５においては第二の実施形態と同様、ＬＥＤ光源を作製する際、目標色度と異なる色度を狙って作製する。具体的には目標色度に対して色度がｘ、ｙともに大きい値となるよう、すなわち、より黄色側を狙って作製する（カ）。方法としては封止材６０２内の蛍光体の量を増やす方法などが考えられる。作製したＬＥＤ光源は色度測定を行い、測定した色度と目標色度との色度差を計測する（キ）。次に、その測定色度と目標色度の色度差に基づき、滴下する第二の透明樹脂６０１の量を決定する（ク）。その後、第二の透明樹脂６０１を封止材６０２の上面に滴下し（ケ）、熱硬化させる（コ）ものである。その後確認のため、再度色度測定を行っても良い（サ）。ここで、第二の透明樹脂６０１は適量を滴下した場合、表面張力により封止材６０２上に凸レンズの凸部のような形状になって留まるものであり、滴下量に応じて曲率が変化するものである。
【００５０】
ここで、本発明のベースとなる実験的事実を図７に示す。本実験においては滴下する第二の透明樹脂６０１は封止材６０２を形成する第一の透明樹脂と同じものとした。本実験は封止材６０２が硬化されているＬＥＤ光源の色度を測定し（滴下無し）、その後、マイクロピペットを用いて、第二の透明樹脂６０１を封止材６０２の上面に一定量滴下し、熱硬化した後、再度色度測定を行ったものである。図７によれば、ＬＥＤ光源の封止材上面に滴下する第二の透明樹脂６０１の量を増やすに従って、滴下無しの場合と比較して色度がｘ、ｙともに減る方向、すなわち青色側にシフトする現象が見られる。この事実より、第二の透明樹脂６０１の滴下量と色度のシフト量は相関があり、この相関を用いて目標色度との差に対応する量の第二の透明樹脂６０１を滴下し硬化することで、目標色度に色度
調整したＬＥＤ光源を作製することができるものである。ここで本実験における、第二の透明樹脂６０１の滴下量や色度のシフト量の定量値に関してはＬＥＤ光源の構造等によって様々に変化するものであり、図７中の滴下量や色度のシフト量に限るものではない。
【００５１】
ここで、封止材６０２上に第二の透明樹脂６０１を滴下することによってＬＥＤ光源の色度が変化する機構を図８に示す。図８において、滴下する第二の透明樹脂６０１と封止材６０２を形成する第一の透明樹脂は同じ、もしくは屈折率がほぼ等しいものとする。図８（ａ）は第二の透明樹脂６０１を滴下する前の状態を示し、図８（ｂ）は第二の透明樹脂６０１を滴下後硬化した状態を示す。図８(ａ)において、ＬＥＤ素子からの青色光が封止材６０２と空気層との界面に、界面の法線方向に対してある角度θ１で入射した場合を考える。ここで、青色光は封止材６０２の中心から、すなわちＬＥＤ素子方向から入射するものとする。このとき、θ１が封止材６０２と空気層との界面における臨界角θｃより大きい場合（θ１＞θｃ）は、光線は全反射し、全反射した光線は再び封止材６０２内を通過するため、封止材６０２内に一様に分布している蛍光体に入射し波長変換される可能性が増える。図８（ｂ）においては、図８(ａ)と同様の角度で封止材６０２内を通過する光線を考えると、封止材６０２を形成する第一の透明樹脂と第二の透明樹脂６０１は屈折率が同じであるため、封止材６０２と第二の透明樹脂６０１の界面において光線はそのまま直進し、透明樹脂６０１と空気層との界面に到達する。このとき、第二の透明樹脂６０１と空気層の界面は上述のように曲率を持っているため、界面の法線方向と光線のなす角θ２はθ１よりも小さくなる（θ２＜θ１）。このとき、θ２＜θｃの場合、光線は界面で全反射せず、青色光が出射される。ここで、θ１＞θｃかつθ２＜θｃという光線に関しては、第二の透明樹脂６０１がない場合はその一部が黄色光であるが、第二の透明樹脂６０１がある場合は青色光となるため、第二の透明樹脂６０１によってＬＥＤ光源の色度が青色方向にシフトするものである。ここで、界面に到達する青色光としては封止材６０２の外側から中心方向に向かう光線も存在し、その場合、上述の機構とは逆に第二の透明樹脂６０１により出射される青色光が減少することが考えられるが、封止材６０２の中心から外側に向かう青色光と比較して強度が小さいため、全体としては青色方向にシフトするものである。
【００５２】
第二の透明樹脂６０１を滴下することにより色度が変化する機構において、上述の例は一例であるが、このように第二の透明樹脂６０１により、ＬＥＤ素子からの青色光が蛍光体に入射する確率が減少するため、ＬＥＤ光源の色度が青色側にシフトするものである。また、滴下する第二の透明樹脂６０１の量を増やすことで、第二の透明樹脂６０１と空気層との界面の曲率が大きくなり、上述のθ１＞θｃかつθ２＜θｃという光線の割合が増えるため、よりシフト量が増えるものである。
【００５３】
上述のように、ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体と、第一の透明樹脂内に蛍光体をほぼ均一の分布で含む封止材とを有するＬＥＤ光源において、封止材を硬化した後に封止材の上面に第二の透明樹脂を滴下し硬化することで、第二の透明樹脂の滴下量に応じてＬＥＤ光源の色度を変化させることができる。従って、封止材を硬化した後の色度と目標色度が異なる場合、その色度差に応じて適量の透明樹脂を滴下後硬化するという非常に簡単な方法で、ＬＥＤ光源の色度を微調整し目標色度にすることが可能となる。また、透明樹脂を用いるため、発光強度を低下させることなく色度調整が可能である。また、上述の色度調整方法をＬＥＤ光源の製造工程に加えることにより、同一製品における色度ばらつきを大幅に低減することが可能となる。
【００５４】
また、本実施形態においても、上述の実施形態と同様、ＬＥＤ光源の研磨等の工程を必要とせず、透明樹脂の滴下という手法で色度調整を行うため、色度調整工程においてＬＥＤ光源へダメージを与えることがない。更に、硬度の低い樹脂で形成される封止材を用いたＬＥＤ光源においても問題なく色度調整が可能なものである。
【００５５】
（第四の実施形態）
次に第四の実施形態について説明する。図９は本発明の第四の実施形態を示す図であり、本発明の第四の実施形態におけるＬＥＤ光源の断面図である。上述の実施形態と同様、ＬＥＤ光源において、ＬＥＤ素子１０１は基板１０２上に配置され、ＬＥＤ素子１０１と基板１０２の配線導体１０４はボンディングワイヤ１０５を用いて電気的に接続される。また、ＬＥＤ素子１０１の周囲にはＬＥＤ素子１０１やボンディングワイヤ１０５を覆うように封止材６０２を配置する。封止材６０２はＬＥＤ素子１０１やボンディングワイヤ１０５を保護するとともに、その中には第一の透明樹脂と混ざり合った状態で蛍光体を配置し、ＬＥＤ素子１０１からの青色光と蛍光体からの黄色光が混ざり合って擬似白色光を出射するものである。
【００５６】
ここで、上述の構成のＬＥＤ光源を作製した後、ＬＥＤ光源の色度測定を行い、色度調整工程を加える。工程としては、図１０もしくは図１１に示すフローチャートに従って色度調整を行う。図１０においては、ＬＥＤ光源を作製（タ）、色度測定（チ）した後、目標色度と異なる場合はその測定色度と目標色度の色度差に基づき、滴下する第二の透明樹脂６０３のスポットの数を決定する（ツ）。その後、第二の透明樹脂６０３を封止材６０２の上面にスポット状に滴下し（テ）、熱硬化させる（ト）ものである。その後確認のため、再度色度測定（チ）を行っても良い。
【００５７】
また、図１１においては、ＬＥＤ光源を作製する際、目標色度と異なる色度を狙って作製する。具体的には目標色度に対して色度がｘ、ｙともに大きい値となるよう、すなわち、より黄色側を狙って作製する（ナ）。方法としては封止材６０２内の蛍光体の量を増やす方法などが考えられる。作製したＬＥＤ光源は色度測定を行い、測定した色度と目標色度との色度差を計測する（ニ）。次に、その測定色度と目標色度の色度差に基づき、滴下する第二の透明樹脂６０３のスポットの数を決定する（ヌ）。その後、第二の透明樹脂６０３を封止材６０２の上面に滴下し（ネ）、熱硬化させる（ノ）ものである。その後確認のため、再度色度測定を行っても良い（ハ）。ここで、スポットとは微小領域を示し、微小量の第二の透明樹脂６０３を滴下することにより、第二の透明樹脂６０３が封止材６０２の上面にスポット状に配置されるものである。また、第二の透明樹脂６０３のスポットの容量はほぼ一定であるものとする。
【００５８】
このとき、封止材６０２上に第二の透明樹脂６０３をスポット状に滴下することによってＬＥＤ光源の色度が青色側に変化するものである。色度が変化する機構としては、第一に、第二の透明樹脂６０３のスポットが形成された箇所においては、樹脂と空気層の界面が曲率を持ったものとなるため、第三の実施形態と同様の機構で、ＬＥＤ光源から出射される青色光の割合が増えるものである。また、第二に、スポット径が小さい場合は樹脂と空気層の界面に到達した青色光がスポットにより散乱することが挙げられる。図１２において、図１２（ａ）は第二の透明樹脂６０３を滴下する前の状態を示し、図１２（ｂ）は第二の透明樹脂６０３を滴下した後硬化した状態を示す。図１２(ａ)において、ＬＥＤ素子からの青色光が封止材６０２と空気層との界面に、界面の法線方向に対してある角度θ３で入射した場合を考える。このとき、θ３が封止材６０２と空気層との界面における臨界角θｃより大きい場合（θ３＞θｃ）は、光線は全反射し、全反射した光線は再び封止材６０２内を通過するため、封止材６０２内に一様に分布している蛍光体に入射し波長変換される可能性が増えるものである。図１２（ｂ）においては、図１２(ａ)と同様の角度で封止材６０２内を通過する青色光を考えると、第二の透明樹脂６０３のスポットにより散乱を起こし、一部はそのまま空気層に出射されるため、図１２（ａ）と比較して封止材６０２内の蛍光体に入射する割合が減少するものである。従って、第二の透明樹脂６０３のスポットによってＬＥＤ光源の色度が青色方向にシフトするものである。
【００５９】
第二の透明樹脂６０３を滴下することにより色度が変化する機構において、上述の例は一例であるが、このように第二の透明樹脂６０３により、ＬＥＤ素子からの青色光が蛍光体に入射する確率が減少するため、ＬＥＤ光源の色度が青色側にシフトするものである。また、滴下する第二の透明樹脂６０３のスポットの数を増やすことで、よりシフト量が増えるものである。
【００６０】
上述のように、ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体と、第一の透明樹脂内に蛍光体をほぼ均一の分布で含む封止材とを有するＬＥＤ光源において、封止材を硬化した後に封止材の上面に第二の透明樹脂をスポット上に滴下し硬化することで、第二の透明樹脂のスポットの数に応じてＬＥＤ光源の色度を変化させることができる。従って、封止材を硬化した後の色度と目標色度が異なる場合、その色度差に応じて適量数の第二の透明樹脂のスポットを滴下後硬化するという非常に簡単な方法で、ＬＥＤ光源の色度を微調整し目標色度にすることが可能となる。また、透明樹脂を用いるため、発光強度を低下させることなく色度調整が可能である。また、上述の色度調整方法をＬＥＤ光源の製造工程に加えることにより、同一製品における色度ばらつきを大幅に低減することが可能となる。更に、本方式によれば、一回の滴下における第二の透明樹脂の量は固定にすることができるため、例えば第二の透明樹脂を滴下する装置の設定等を調整することなく、滴下の回数のみを変えることで調整する色度幅を変化させることが可能であり、色度調整工程の簡易化につながるものである。
【００６１】
ここで、本実施形態においては、封止材６０２上に第二の透明樹脂６０３を滴下する手法を用いているが、例えば、インクジェット方式などを用いて第二の透明樹脂６０３を封止材６０２上に向けて吐出する方法によっても同様の効果が得られるものである。
【００６２】
上述の各実施形態においては、封止材を硬化後に滴下する第二の透明樹脂は封止材を形成する第一の透明樹脂と同じもの、もしくは屈折率がほぼ等しいものとしている。この場合、封止材と第二の透明樹脂の界面において光線がほとんど反射することがないため、第二の透明樹脂の滴下量に対する色度の変化量が大きいと考えられる。しかし、これに限るものではなく、第一の透明樹脂と第二の透明樹脂の屈折率が異なる場合においても、第二の透明樹脂の滴下量に対する色度の変化量は若干低下するが、同様の機構で色度が変化するものである。
【００６３】
また、上述の各実施形態においては、透明樹脂を封止材上に配置することによって色度調整を行っているが、透明樹脂に限るものではなく、例えばSiO2、ITO、ZnO、Al2O3、TiO2、MgF2などの透明無機材料を用い、透明無機材料を封止材上に配置することによっても色度調整を行うことが可能である。
【００６４】
上述の実施形態において、ＬＥＤ素子とは半導体発光素子のことを示し、ＬＥＤ光源とはＬＥＤ素子等が実装され、パッケージ化された電子部品のことを示すものとする。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第一の実施形態におけるＬＥＤ光源の断面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態における色度調整方法の工程を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第一の実施形態における透明樹脂滴下量と色度変化量の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第一の実施形態における光線経路を示す模式図である。
【図５】本発明の第二の実施形態における色度調整方法の工程を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第三の実施形態におけるＬＥＤ光源の断面図である。
【図７】本発明の第三の実施形態における透明樹脂滴下量と色度変化量の関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第三の実施形態における光線経路を示す模式図である。
【図９】本発明の第四の実施形態におけるＬＥＤ光源の断面図である。
【図１０】本発明の第四の実施形態における色度調整方法の工程を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第四の実施形態における色度調整方法の工程を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第四の実施形態における光線経路を示す模式図である。
【図１３】従来におけるＬＥＤ光源の断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０１  ＬＥＤ素子
１０２  基板
１０３  基材
１０４  配線導体
１０５  ボンディングワイヤ
１０６  封止材
１０７  反射枠
１０８、６０１、６０３  第二の透明樹脂
６０２  封止材
【図１】
2009193994.tif 000003
【図２】
2009193994.tif 000004
【図３】
2009193994.tif 000005
【図４】
2009193994.tif 000006
【図５】
2009193994.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009193994.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009193994.tif 000011
【図１０】
2009193994.tif 000012
【図１１】
2009193994.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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