JP4432724B2 - 照明光源の製造方法および照明光源 - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光素子を用いた照明光源の製造方法および照明光源に関するものである。

従来、半導体発光素子により構成される光源が種々提案され、例えば、特開平５−１５２６０９号公報には、ステム上に載置される発光素子が、一般式ＧａＸＡｌ１−ＸＮ（但し０≦Ｘ≦１である）で表される窒化ガリウム系化合物半導体よりなり、さらに樹脂モールド中に、窒化ガリウム系化合物半導体の発光により励起されて蛍光を発する蛍光染料、または蛍光顔料が添加されてなり、発光ピークが４３０ｎｍ付近、および３７０ｎｍ付近にある窒化ガリウム系化合物半導体材料よりなる発光素子を有するＬＥＤの視感度を良くし、またその輝度を向上させることができる発光ダイオードが開示されている。

また、特開平７−９９３４５号公報には、発光チップの発光を発光観測面側に反射するカップの底部に発光チップが載置された発光素子全体を、カップ内部を充填する第一の樹脂と、その第一の樹脂を包囲する第二の樹脂とからなる樹脂で封止し、第一の樹脂には発光チップの発光波長を他の波長に変換する蛍光物質、または発光チップの発光波長を一部吸収するフィルター物質が含有され、変換された発光の集光をよくしてＬＥＤの輝度を高め、また蛍光顔料を使用した際、波長の異なるＬＥＤを近接して設置しても混色の起こらない発光ダイオードが開示されている。

さらに、特許第２９２７２７９号公報には、マウント・リードのカップ内に配置させた発光層が窒化ガリウム系化合物半導体であるＬＥＤチップと、ＬＥＤチップと導電性ワイヤーを用いて電気的に接続させたインナー・リードと、ＬＥＤチップが発光した光によって励起され発光する蛍光体を含有する透明樹脂をカップ内に充填させたコーティング部材と、コーティング部材、ＬＥＤチップ、導電性ワイヤー及びマウント・リードとインナー・リードの先端を被覆するモールド部材とを有し、ＬＥＤチップは、発光スペクトルが４００ｎｍから５３０ｎｍの単色性ピーク波長を発光し、蛍光体は（ＲＥ１−ｘ Ｓｍｘ）３（ＡｌｙＧａ１−ｙ）５Ｏ１２：Ｃｅであり（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ＲＥは、Ｙ、Ｇｄから選択される少なくとも１種である）、且つＬＥＤチップからの光及び蛍光体からの光はモールド部材を透過することによって白色系が発光可能な発光ダイオードが記載されている。

上記文献には、ＬＥＤチップの発光色を蛍光体で色変換させた発光ダイオードによって、１種類のＬＥＤチップを用いて白色系など他の発光色を発光させることができるとの記載がある。具体的には、ＬＥＤチップからの発光を波長変換した発光ダイオードとして、青色系の発光ダイオードの発光と、その発光を吸収し黄色系を発光する蛍光体からの発光との混色により白色系が発光可能であると記載されている。つまり、蛍光体からの黄色系の発光と、蛍光体に吸収されなかった発光ダイオードからの青色系の発光との混色によって、白色系の発光が得られる。

ここで、特許第２９２７２７９号公報に記載の発光ダイオードの具体構造を説明すると、従来と同様に樹脂部が砲弾形となる発光ダイオードは、図１５に示すように、リードフレームであるマウント・リード１のカップ内にＬＥＤチップ２をマウントし、ワイヤボンディングにより電性ワイヤー３でＬＥＤチップ２の両電極をそれぞれマウント・リード１およびインナー・リード４に接続し、マウント・リード１のカップ（ステム）内にコーティング部５を設け、そしてＬＥＤチップ２側を砲弾形のモールド部材６で覆う構造になっている。

また、チップ型の発光ダイオードは、図１６に示すように、電極１１を有する筐体１２にＬＥＤチップ１３をマウントし、ワイヤボンディングにより電性ワイヤー１４でＬＥＤチップ１３の各電極を筐体１２の各電極１１に接続し、筐体１２内にモールド部材１５を設ける構造になっている。

また、面状発光光源は、図１７に示すように、線状光源を面状光源に変換するための導光板２１などを用い、コの字形状の金属基板２２にＬＥＤチップ２３を積載し、その中にフォトルミネセンスが含有されたコーティング部２４を設ける構造になっている。

さらに、ＬＥＤ表示器は、図１８に示すように、筐体３１、発光ダイオード３２および充填材３３などにより構成されている。現在、照明用として使用されているユニットも、これと同様に、ＬＥＤを印刷配線基板に複数個実装して構成される。
特開平５−１５２６０９号公報 特開平７−９９３４５号公報 特許第２９２７２７９号公報

しかしながら、図１５および図１６に示す発光ダイオードでは、ＬＥＤチップがマウント・リードや筐体に実装されるので、発光ダイオードを基板上に実装する場合、２回実装しなければならず、コスト増の課題が生じる。

なお、カップ内に蛍光体（物質）を配置するためには、蛍光体を樹脂に含有させる必要がある。しかし、蛍光体を含有する樹脂は高エネルギーの青色光と素子近傍の高温に同時に晒されると劣化するので、光源としての寿命が短くなる。

また、マウント・リードのカップ内に、ＬＥＤチップの発光を変換するフォトルミネセンス蛍光体を含有するコーティング部を設ける場合、蛍光体の量の制御が困難になり、色のバラツキが生じやすくなる。例えば所望する発光色が白色である場合に蛍光体の量にバラツキが生じると、蛍光体から発せられる黄色系の光にバラツキが生じ、得られる発光色が高温度の青白い色調に変化したり、逆に低温度の黄色みがかった色調に変化したりする。このような色調のバラツキは、特に複数の光源を面状に設けた場合に、色むらとして容易に判別されてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、コストを低減するとともに光源の寿命を延ばすことができる照明光源の製造方法および照明光源を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための請求項１記載の発明は、基板と、この基板に実装される半導体発光素子と、レンズ体とを備え、前記半導体発光素子の前方に蛍光体層を有する照明光源の製造方法であって、前記基板に窪みを形成し、前記基板に形成された前記窪みに前記半導体発光素子を実装し、前記半導体発光素子が実装された前記窪みを樹脂で充填し、前記レンズ体を平凸状に形成し当該レンズ体の平面に前記蛍光体層を積層して当該レンズ体と当該蛍光体層とを一体化してなる蛍光レンズ体を用意し、前記半導体発光素子の前方であって前記樹脂上に、前記蛍光体層が前記レンズ体の後方になって当該蛍光体層が当該レンズ体の前記平面と前記樹脂との間に挟まるように前記蛍光レンズ体を配置することを特徴とする。

請求項２記載の発明の照明光源は、複数の窪みが形成された基板と、それぞれが前記基板に形成された前記複数の窪みに実装される複数の半導体発光素子と、各半導体発光素子が実装された前記複数の窪みを充填する樹脂とを備えるとともに、平凸状に形成されたレンズ体と、前記レンズ体の後方であって当該レンズ体の前記平面に積層される透光性の蛍光体層とにより構成され、前記複数の半導体発光素子の前方であって前記樹脂上に、前記蛍光体層が前記レンズ体の平面と前記樹脂との間に挟まるようにそれぞれ個別に配置される複数の個別蛍光レンズ体を備えることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の照明光源において、前記レンズ体はガラスによりなり、前記蛍光体層は、前記ガラスのレンズ体に焼成により積層されることを特徴とする。

本発明によれば、実装の回数が１回で済むので、コスト低減が可能になり、半導体発光素子の周辺部に樹脂を用いることにより、素子の劣化および樹脂の着色を減らし、光源の寿命を延ばすことができる。

図１は本発明の第１基本形態に係る照明光源の断面構造を示す模式図で、この図を用いて以下に第１基本形態の説明を行う。ただし、図１は照明光源の断面構造の一部を示す。

図１の照明光源は、複数の光源が例えば線状またはマトリクス状に配置されて成り、基板１００と、この基板１００に実装される複数の半導体発光素子２００と、各半導体発光素子２００の領域に設けられる樹脂３００とにより構成されている。

基板１００は、所望の回路が設けられる印刷配線基板であって、最小内径２ｍｍ程度で最大内径３ｍｍ程度の逆円錐台形状の窪みＣａｖが複数（図１では１つのみ図示）上面側に形成された金属ベース１００ａを有し、この金属ベース１００ａの上面に絶縁層１００ｂが一面に積層され、この絶縁層１００ｂの上面の必要箇所に配線パターン導体１００ｃが積層されて成る。ただし、図１の配線パターン導体１００ｃにはボンディングパッドが設けられている。なお、複数の窪みＣａｖは、基板１００の製作前に金属ベース１００ａに予め形成される手順でもよく、あるいは後からプレス成形などで形成される手順でもよい。また、金属ベース１００ａは熱伝導の良いアルミや銅などにより形成される。

半導体発光素子２００は、窒化ガリウム系化合物半導体より成る青色系のＬＥＤ素子であり、ワイヤボンディングによるリード線Ｗで、対応する配線パターン導体１００ｃにそれぞれ接続されるＰ，Ｎ電極を同一面（図では上面）に有するチップ状に形成されている。

樹脂３００は、透光性の樹脂により成り、半導体発光素子２００からの青色系の光を吸収して黄色系の光を発する蛍光体（図示せず）を分散保持し、基板１００の各窪みＣａｖに充填されている。

次に、上記構成の照明光源の製造手順を説明する。まず、基板１００を用意して、各窪みＣａｖ内の底面中央に半導体発光素子２００を例えば透明樹脂で接着固定（マウント）する。このとき、必要あれば他の素子も実装されるのは言うまでもない。続いて、ワイヤボンディングによりリード線Ｗで、半導体発光素子２００の各電極を対応する配線パターン導体１００ｃに接続する。この後、樹脂３００として、上記蛍光体を混合しながら透光性の樹脂を基板１００の各窪みＣａｖに充填する。このとき、樹脂３００は、図１に示すように、基板１００の上方に向けて盛り上がる凸レンズ状に形成される。

このように構成される照明光源では、半導体発光素子２００が発光すると、青色系の光が蛍光体に吸収されて得られる黄色系の光と、蛍光体に吸収されなかった青色系の光との混色によって、白色系の発光が得られる。

以上、第１基本形態によれば、実装の回数が１回で済むので、コストの低減が可能になる。特に、基板１００に設けられる半導体発光素子２００が増加するにつれてコストダウンの効果はより一層大きくなる。

また、ＬＥＤチップを実装したカップに蛍光体を設ける従来方式と比べて、蛍光体含有領域を非常に大きくすることができる。この場合、蛍光体含有領域に含まれる蛍光体の濃度を下げることができるので、蛍光体間の多重散乱によって蛍光体含有領域に光が滞在する時間が短くなり、光化学反応による蛍光体およびこれを含有する樹脂の劣化を好適に抑制することが可能となる。

なお、第１基本形態では、半導体発光素子は、ワイヤボンディングによるリード線で、対応する配線パターン導体にそれぞれ接続されるＰ，Ｎ電極を同一面に有するチップ状に形成される構造になっているが、これに限らず、ダイスボンディングによる搭載接合およびワイヤボンディングによるリード線で、対応する配線パターン導体に接続されるＰ，Ｎ電極をそれぞれ互いに反対方向を向く両面に有するチップ状に形成される構造でもよい。あるいは、ダイスボンディングによる搭載接合で、対応する配線パターン導体にそれぞれ接続されるＰ，Ｎ電極を両側に有するチップ状に形成される構造でもよい。これらいずれの構造でも基板に実装可能であり、上記効果を奏することができるのは言うまでもない。

図２は第１参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図で、この図を用いて以下に第１参考例の説明を行う。ただし、図２は照明光源の断面構造の一部を示す。

図２の照明光源は、複数の半導体発光素子２００および樹脂３００などを第１基本形態と同様に備えているほか、第１基本形態との相違点として基板１０１を備えている。

この基板１０１は、第１基本形態と同様の印刷配線基板１００と、この印刷配線基板１００の上面に例えば接着剤などで取着され、印刷配線基板１００の各窪みＣａｖと連通するすり鉢型の孔Ｈ１が複数穿設された反射枠１００ｄとにより構成されている。この反射枠１００ｄは、樹脂または金属などにより成り、各孔Ｈ１の周壁は鏡面仕上げになっている。また、反射枠１００ｄの各孔Ｈ１は、窪みＣａｖと連通することから、最小内径が３ｍｍになるので、最大内径はそれよりも大きくなる（例えば５〜１０ｍｍ）。

以上、第１参考例によれば、第１基本形態と同様の効果を奏することが可能になるほか、鏡面仕上げの孔Ｈ１を複数有する反射枠１００ｄを印刷配線基板１００に一体に設けて基板１０１を構成したので、光学的な特性を向上させることができる。

図３は本発明の第２参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図で、この図を用いて以下に第２参考例の説明を行う。ただし、図３は照明光源の断面構造の一部を示す。

図３の照明光源は、複数の半導体発光素子２００および樹脂３００などを第１参考例と同様に備えているほか、第１参考例との相違点として基板１０２を備えている。

この基板１０２は、窪みを形成するすり鉢型（最小内径２ｍｍ程度、最大内径３ｍｍ程度）の孔Ｈ２が複数穿設された反射枠１０２ｄが上面に一体に取着されて成る印刷配線基板により構成されている。この印刷配線基板自体は、熱伝導の良いアルミや銅などにより板状に形成される金属ベース１０２ａを有し、この金属ベース１０２ａの上面に絶縁層１０２ｂが一面に積層され、この絶縁層１０２ｂの上面の必要箇所に配線パターン導体１０２ｃが積層されて成り、所望の回路が設けられる。また、各孔Ｈ２の周壁は鏡面仕上げになっている。そして、基板１０２における印刷配線基板と各孔Ｈ２とにより構成される逆円錐台形状の窪み内の底面中央には、半導体発光素子２００が実装され、各電極は、ワイヤボンディングによりリード線Ｗで、対応する配線パターン導体１０２ｃに接続されている。

以上、第２参考例によれば、第１参考例と同様の効果を奏することが可能になるほか、基板１０２の印刷配線基板に対する複数の窪みの形成を省略することができるので、照明光源の製造が容易になる。

なお、第２参考例では、基板１０２は、金属ベースの印刷配線基板を有する構成になっているが、これに限らず、例えばガラスエポキシの印刷配線基板を有する構成でもよい。この構成の場合、絶縁層１０２ｂが不要になるのは言うまでもない。

図４は本発明の第３参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図で、この図を用いて以下に第３参考例の説明を行う。ただし、図４は照明光源の断面構造の一部を示す。

図４の照明光源は、基板１０２および複数の半導体発光素子２００などを第２参考例と同様に備えているほか、第２参考例との相違点として樹脂３０１を備えている。

この樹脂３０１は、透光性の樹脂により成り、半導体発光素子２００からの青色系の光を吸収して黄色系の光を発する蛍光体（図示せず）を分散保持し、当該樹脂３０１内の蛍光体は、同じ窪み内に実装される半導体発光素子２００の近傍領域の濃度が他の領域のそれよりも低くなっている。ここで、このように濃度を不均一にする方法を説明すると、透光性の樹脂の粘度を小さくし、成形時に上下逆向きに放置すれば、蛍光体が透光性の樹脂内を沈降するのでその濃度が不均一になる。あるいは、蛍光体の濃度の異なる樹脂を用意し、成形を２回行えば、または流し込みを２回に分けて行えば、その濃度が不均一になる。ただし、後者の場合には粘度の高い樹脂を用いる。

次に、上記照明光源の製造手順の一例を説明する。まず、基板１０２を用意して、各窪み内の底面中央に半導体発光素子２００を実装する。続いて、ワイヤボンディングによりリード線Ｗで、半導体発光素子２００の各電極を対応する配線パターン導体１０２ｃに接続する。この後、樹脂３０１として、基板１０２の各窪みに対して、まず蛍光体の濃度の低い樹脂を充填し、続いて蛍光体の濃度の高い樹脂を充填する。このとき、図４に示すように、基板１０２の上方に向けて凸レンズ状に盛り上がるように樹脂３０１を充填する。

以上、第３参考例によれば、第２参考例と同様の効果を奏することが可能になるほか、樹脂３０１内の蛍光体は、同じ窪み内に実装される半導体発光素子２００の近傍領域の濃度が他の領域のそれよりも低くなっているので、樹脂３０１が高エネルギーの青色光と素子近傍の高温に同時に晒されることによる劣化を抑制することができ、この結果、光源としての寿命を延ばすことが可能になる。

図５は本発明の第４参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図で、この図を用いて以下に第４参考例の説明を行う。ただし、図５は照明光源の断面構造の一部を示す。

図５の照明光源は、基板１０２および複数の半導体発光素子２００などを第３参考例と同様に備えているほか、第３参考例との相違点として樹脂３０２を備えている。

この樹脂３０２は、透光性の樹脂により成り、半導体発光素子２００からの青色系の光を吸収して黄色系の光を発する蛍光体（図示せず）を分散保持するもので、具体的には、窪みに凸レンズ状に充填される透光性の樹脂３０２ａと、この樹脂３０２ａ上に積層され上記蛍光体を分散保持する透光性の樹脂３０２ｂとを有する構造になっている。この樹脂３０２ｂは、例えば塗布またはスプレーなどにより設けられる。

以上、第４参考例によれば、第２参考例と同様の効果を奏することが可能になるほか、樹脂３０２が樹脂３０２ａおよび樹脂３０２ｂにより成るので、樹脂３０２における樹脂３０２ｂが高エネルギーの青色光と素子近傍の高温に同時に晒されることがないので、第３参考例より好適に光源としての寿命を延ばすことが可能になる。

また、積極的に色調を微調整することが可能になる。すなわち、発光の色調は蛍光体の量で決定され、量が多いほど、黄色の光の成分が多くなって色温度が低くなる一方、量が少ないほど、青色の光の成分が多くなって色温度が高くなるので、第４参考例の構造を採用すれば、後から蛍光体層としての樹脂３０２ｂを最上層に積層することができることにより、工程の最後で色調を決定することが可能になる。この結果、在庫調整などを行いやすくなる。

さらに、蛍光体層としての樹脂３０２ｂを広い面積に亘って積層することができるので、均一度などの光学的な特性を向上させることが可能になる。

図６は本発明の第５参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図で、この図を用いて以下に第５参考例の説明を行う。ただし、図６は照明光源の断面構造の一部を示す。

図６の照明光源は、基板１０２および複数の半導体発光素子２００などを第４参考例と同様に備えているほか、第４参考例との相違点として樹脂３０３を備えている。

この樹脂３０３は、透光性の樹脂により成り、半導体発光素子２００からの青色系の光を吸収して黄色系の光を発する蛍光体（図示せず）を分散保持するもので、具体的には、基板１０２の各窪みに凸レンズ状に充填される透光性の樹脂３０３ａと、この樹脂３０３ａ上に積層され上記蛍光体を分散保持する透光性の樹脂３０３ｂとを有する構造になっている。ただし、樹脂３０３ｂは、第４参考例と異なり、基板１０２の最上層一面に積層される。基板１０２上には複数の半導体発光素子２００が実装されており、これら半導体発光素子２００が離れて見たときに例えば面状光源として発光すればよいので、樹脂３０３ｂを最上層の一面に積層することができる。

以上、第５参考例によれば、第４参考例と同様の効果を奏することが可能になるほか、樹脂３０３ｂを最上層の一面に積層するので、第４参考例よりも工程を簡単にすることができる。

図７は本発明の第６参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図で、この図を用いて以下に第６参考例の説明を行う。ただし、図７は照明光源の断面構造の一部を示す。

図７の照明光源は、基板１０２および複数の半導体発光素子２００などを第５参考例と同様に備えているほか、第５参考例との相違点として樹脂３０４を備えている。

この樹脂３０４は、透光性の樹脂により成り、半導体発光素子２００からの青色系の光を吸収して黄色系の光を発する蛍光体（図示せず）を分散保持するもので、具体的には、基板１０２の各窪み内全体に充填される透光性の樹脂３０４ａと、この樹脂３０４ａ上に凸レンズ状に積層され上記蛍光体を分散保持する透光性の樹脂３０４ｂとを有する構造になっている。ただし、樹脂３０４ｂは、基板１０２の最上層一面に積層される。

以上、第６参考例によれば、第５参考例と同様の効果を奏することが可能になる。

図８は本発明の第２基本形態に係る照明光源の断面構造を示す模式図で、この図を用いて以下に第２基本形態の説明を行う。ただし、図８は照明光源の断面構造の一部を示す。

図８の照明光源は、基板１０２および複数の半導体発光素子２００などを第６参考例と同様に備えているほか、第６参考例との相違点として樹脂３０５を備えている。

この樹脂３０５は、透光性の樹脂により成り、半導体発光素子２００からの青色系の光を吸収して黄色系の光を発する蛍光体（図示せず）を分散保持するもので、具体的には、基板１０２の各窪み内全体に充填される透光性の樹脂３０５ａと、この樹脂３０５ａ上に凸レンズ状に積層され上記蛍光体を分散保持する透光性の樹脂３０５ｂと、この樹脂３０５ｂ上に積層される透光性の樹脂３０５ｃとを有する構造になっている。ただし、樹脂３０５ｂ，３０５ｃは、基板１０２の最上層一面に順次積層される。

以上、第２基本形態によれば、第６参考例と同様の効果を奏することが可能になるほか、樹脂３０５ｃの積層により蛍光体層としての樹脂３０５ｂを保護したので、蛍光体層が直接外部に露出することがなく、水分との反応などで蛍光体層が劣化するのを防止することができる。

図９は本発明の第７参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図で、この図を用いて以下に第７参考例の説明を行う。ただし、図９は照明光源の断面構造の一部を示す。

図９の照明光源は、基板１０２および複数の半導体発光素子２００などを第４参考例と同様に備えているほか、第４参考例との相違点として樹脂３０６を備えている。

この樹脂３０６は、透光性の樹脂により成り、半導体発光素子２００からの青色系の光を吸収して黄色系の光を発する蛍光体（図示せず）を分散保持するもので、具体的には、基板１０２の各窪みに凸レンズ状に充填される透光性の樹脂３０６ａと、この樹脂３０６ａ上に均一な厚みで積層され上記蛍光体を分散保持する透光性の樹脂３０６ｂと、この樹脂３０６ｂ上に積層される透光性の樹脂３０６ｃとを有する構造になっている。ただし、樹脂３０６ｂ，３０６ｃは、基板１０２の各窪みに個別に設けられる。

以上、第７参考例によれば、第４参考例と同様の効果を奏することが可能になるほか、樹脂３０６ｃの積層により蛍光体層としての樹脂３０６ｂを保護したので、蛍光体層が直接外部に露出することがなく、水分との反応などで蛍光体層が劣化するのを防止することができる。また、樹脂３０６ｃの部分的な厚みを調整することで、照射角度の制御が可能になる。さらに、樹脂３０６ｂの厚みを均一にしたので、光学的な特性が向上する。

また、樹脂３０６ａに柔軟性のあるシリコーン樹脂などを使用すれば、樹脂の熱膨張や振動などによる素子およびリード線Ｗの破損を防止することができる。

図１０は本発明の第８参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図で、この図を用いて以下に第８参考例の説明を行う。ただし、図１０は照明光源の断面構造の一部を示す。

図１０の照明光源は、基板１００および複数の半導体発光素子２００などを第１基本形態と同様に備えているほか、第１基本形態との相違点として樹脂３０７を備えている。

この樹脂３０７は、透光性の樹脂により成り、半導体発光素子２００からの青色系の光を吸収して黄色系の光を発する蛍光体（図示せず）を分散保持するもので、具体的には、基板１００の各窪みＣａｖに凸レンズ状に充填される透光性の樹脂３０７ａと、この樹脂３０７ａ上に均一な厚みで積層され上記蛍光体を分散保持する透光性の樹脂３０７ｂと、この樹脂３０７ｂ上に積層される透光性の樹脂３０７ｃとを有する構造になっている。ただし、樹脂３０７ｂ，３０７ｃは、基板１００の各窪みＣａｖに個別に設けられる。また、樹脂３０７ａには柔軟性を有するシリコーン樹脂が使用され、樹脂３０７ｃには耐候性を有するエポキシ樹脂が使用される。

以上、第８参考例によれば、第１基本形態と同様の効果を奏することが可能になるほか、樹脂３０７が樹脂３０７ａ、樹脂３０７ｂおよび樹脂３０７ｃにより成るので、樹脂３０７における樹脂３０７ｂが高エネルギーの青色光と素子近傍の高温に同時に晒されることがないので、好適に光源としての寿命を延ばすことが可能になる。

また、樹脂３０７ｃの積層により蛍光体層としての樹脂３０７ｂを保護したので、蛍光体層が直接外部に露出することがなく、水分との反応などで蛍光体層が劣化するのを防止することができる。また、樹脂３０７ｂの厚みを均一にしたので、光学的な特性が向上する。

さらに、樹脂３０７ａにシリコーン樹脂を使用したので、素子などに加わる応力（ストレス）を低減することができ、また樹脂３０７ｃにエポキシ樹脂を使用したので、蛍光体層の劣化を防止することができる。

図１１は本発明の第９参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図で、この図を用いて以下に第９参考例の説明を行う。ただし、図１１は照明光源の断面構造の一部を示す。

図１１の照明光源は、基板１００および複数の半導体発光素子２００などを第８参考例と同様に備えているほか、第８参考例との相違点として樹脂３０８を備えている。

この樹脂３０８は、透光性の樹脂により成り、半導体発光素子２００からの青色系の光を吸収して黄色系の光を発する蛍光体（図示せず）を分散保持するもので、具体的には、基板１００の各窪みＣａｖ内全体に充填される透光性の樹脂３０８ａと、この樹脂３０８ａ上に均一な厚みの板状に積層され上記蛍光体を分散保持する透光性の樹脂３０８ｂと、この樹脂３０８ｂ上に凸レンズ状に積層される透光性の樹脂３０８ｃとを有する構造になっている。ただし、樹脂３０８ｂ，３０８ｃは、基板１００の各窪みＣａｖに個別に設けられる。また、樹脂３０８ａにはエポキシ樹脂でもよいが柔軟性を有するシリコーン樹脂が使用され、樹脂３０８ｃには耐候性を有するエポキシ樹脂が使用される。さらに、樹脂３０８ｂは予め板状に形成される。

次に、上記構成の照明光源の製造手順を説明する。まず、基板１００を用意して、各窪みＣａｖ内の底面中央に半導体発光素子２００を実装する。続いて、ワイヤボンディングによりリード線Ｗで、半導体発光素子２００の各電極を対応する配線パターン導体１００ｃに接続する。この後、樹脂３０８として、基板１００の各窪みに対して、まず樹脂３０８ａを充填し、樹脂３０８ｂを載置し、続いて樹脂３０８ｃを凸レンズ状に積層する。

以上、第９参考例によれば、第８参考例と同様の効果を奏することが可能になるほか、樹脂３０８ｂに含有される蛍光体の濃度を一定にすれば、樹脂３０８ｂの厚みを制御するだけで、蛍光体の量的制御を非常に容易に行える。これにより、蛍光体の量を全体的に均一にすることができるとともに、蛍光体の量を所定の一定値に調整することができるので、色のバラツキ防止が可能になる。

図１２は本発明の第１０参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図で、この図を用いて以下に第１０参考例の説明を行う。ただし、図１２は照明光源の断面構造の一部を示す。

図１２の照明光源は、基板１００および複数の半導体発光素子２００などを第１基本形態と同様に備えているほか、第１基本形態との相違点として樹脂３１０を備えている。

この樹脂３１０は、透光性の樹脂により成り、半導体発光素子２００からの青色系の光を吸収して黄色系の光を発する蛍光体（図示せず）を分散保持するもので、具体的には、基板１００の各窪みＣａｖ内全体に充填される透光性の樹脂３１０ａと、この樹脂３１０ａ上に凸レンズ状に積層され上記蛍光体を分散保持する透光性の樹脂３１０ｂとを有する構造になっている。ただし、樹脂３１０ａにはシリコーン樹脂が使用され、樹脂３１０ｂにはエポキシ樹脂が使用される。

この構成では、従来のカップに素子を充填したものと比べて、蛍光体含有樹脂の量が非常に多くなる。従来のカップでは樹脂の直径は高々１ｍｍであるが、第１０参考例では、樹脂３１０ｂの直径は３ｍｍ以上になるので、１０倍程度の容量になるから、蛍光体の含有濃度を１０分の１程度に抑えることができる。そして、蛍光体の含有濃度が低いと、高エネルギー光の滞留時間が短くなり、樹脂の局所的着色劣化の度合いが低くなる。また、蛍光体を含有する樹脂は、半導体発光素子２００からの光の強度に比例して劣化しやすくなる反面、高温となる半導体発光素子２００から離れるに従って指数関数的に劣化し難くなるので、青色光が蛍光体に散乱されて滞在する領域も１０倍の体積になり、さらに間に樹脂３１０ａが介在し、上記含有濃度の低さも加わることにより、蛍光体を含有する樹脂は非常に劣化し難くなる。

以上、第１０参考例によれば、第１基本形態と同様の効果を奏することが可能になるほか、上述の如く、樹脂３１０ｂが高エネルギーの青色光と素子近傍の高温に同時に晒されることがないので、好適に光源としての寿命を延ばすことが可能になる。

また、各光源が基板１００上に直接形成されているので、光学系に広めの領域を割り当てることができ、上記の如く各実装領域を大きくしても配光制御が可能になる。

さらに、樹脂３１０ａにシリコーン樹脂を使用したので、素子などに加わる応力を低減することができ、また樹脂３１０ｂにエポキシ樹脂を使用したので、蛍光体層の劣化を防止することができる。

図１３は本発明の実施形態に係る照明光源の断面構造を示す模式図、図１４は図１３に示す照明光源の製造手順の説明図で、これらの図を用いて以下に本実施形態の説明を行う。ただし、図１３は照明光源の断面構造の一部を示す。

この樹脂３０９は、透光性の樹脂により成り、半導体発光素子２００からの青色系の光を吸収して黄色系の光を発する蛍光体（図示せず）を分散保持するもので、具体的には、基板１０２の各窪み内のほぼ全体に充填される透光性の樹脂３０９ａと、この樹脂３０９ａ上に均一な厚みの板状に積層され上記蛍光体を分散保持する透光性の樹脂３０９ｂと、この樹脂３０９ｂ上に凸レンズ状に積層される透光性の樹脂３０９ｃとを有する構造になっている。ただし、樹脂３０９ｂ，３０９ｃは、図１４（ｂ）に示すように予め一体に形成され、基板１０２の各窪みに個別に設けられる。

次に、上記構成の照明光源の製造手順を説明する。まず、基板１０２を用意して、各窪み内の底面中央に半導体発光素子２００を実装する。続いて、ワイヤボンディングによりリード線Ｗで、半導体発光素子２００の各電極を対応する配線パターン導体１０２ｃに接続する。この後、樹脂３０９として、基板１０２の各窪みに対して、まず樹脂３０９ａを充填し（図１４（ａ）参照）、続いて一体に形成された樹脂３０９ｂ，３０９ｃを樹脂３０９ａ上に積層する。

以上、本実施形態によれば、実装の回数が１回で済むので、コストの低減が可能になる。

以上、上記各基本形態、各参考例および実施形態で説明したように、蛍光体を含有する樹脂およびレンズ状の樹脂により、工程数削減および構造の均質化が可能になる。また、半導体発光素子２００の周辺部に柔軟性を有する樹脂を用いることにより、素子の劣化および樹脂の着色を減らし、光源の寿命を延ばすことができる。さらに、素子を実装したカップに蛍光体を充填する場合に比べて、蛍光体を含有する樹脂を非常に大きくでき、また金属ベースや反射枠により放熱が良くなるので、蛍光体および樹脂が劣化し難く、光源の光束減退寿命が長くなる。

なお、本発明の実施形態では、樹脂３０９ｂ，３０９ｃは、予め一体に形成されるが、これに限らず、樹脂３０９ｃと同形状のガラス部材を使用し、このガラス部材と樹脂３０９ｂとを予め一体に形成するようにしてもよい。この場合、蛍光体を樹脂に含有させなくてもよく、焼成が可能である。つまり、蛍光体を分散保持する蛍光体層を、樹脂３０９ｃに代わるガラス部材の凸レンズ体に焼成により積層するようにしてもよい。

また、本発明の実施形態では、樹脂３０９は、樹脂３０９ａ，３０９ｂ，３０９ｃにより構成されるが、樹脂３０９ｂ，３０９ｃが一体に形成されることから、下側に位置する樹脂３０９ａを省略しても構わない。この場合も、本発明の実施形態と同様の効果が得られるほか、樹脂フリーとなるので、耐候性ないし寿命の向上を図ることができる。

第１基本形態に係る照明光源の断面構造を示す模式図である。 第１参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図である。 第２参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図である。 第３参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図である。 第４参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図である。 第５参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図である。 第６参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図である。 第２基本形態に係る照明光源の断面構造を示す模式図である。 第７参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図である。 第８参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図である。 第９参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図である。 第１０参考例に係る照明光源の断面構造を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る照明光源の断面構造を示す模式図である。 図１３に示す照明光源の製造手順の説明図である。 従来の発光ダイオードの断面構造を示す模式図である。 従来の発光ダイオードの断面構造を示す模式図である。 従来の面状発光光源の断面構造を示す模式図である。 従来のＬＥＤ表示器を示す模式図である。

符号の説明

１００〜１０２ 基板
２００ 半導体発光素子
３００〜３１０ 樹脂

Claims (3)

1. 基板と、この基板に実装される半導体発光素子と、レンズ体とを備え、前記半導体発光素子の前方に蛍光体層を有する照明光源の製造方法であって、
   前記基板に窪みを形成し、
   前記基板に形成された前記窪みに前記半導体発光素子を実装し、
   前記半導体発光素子が実装された前記窪みを樹脂で充填し、
   前記レンズ体を平凸状に形成し当該レンズ体の平面に前記蛍光体層を積層して当該レンズ体と当該蛍光体層とを一体化してなる蛍光レンズ体を用意し、
   前記半導体発光素子の前方であって前記樹脂上に、前記蛍光体層が前記レンズ体の後方になって当該蛍光体層が当該レンズ体の前記平面と前記樹脂との間に挟まるように前記蛍光レンズ体を配置する
   ことを特徴とする照明光源の製造方法。
2. 複数の窪みが形成された基板と、
   それぞれが前記基板に形成された前記複数の窪みに実装される複数の半導体発光素子と、
   各半導体発光素子が実装された前記複数の窪みを充填する樹脂とを備えるとともに、
   平凸状に形成されたレンズ体と、前記レンズ体の後方であって当該レンズ体の平面に積層される透光性の蛍光体層とにより構成され、前記複数の半導体発光素子の前方であって前記樹脂上に、前記蛍光体層が前記レンズ体の前記平面と前記樹脂との間に挟まるようにそれぞれ個別に配置される複数の個別蛍光レンズ体を備える
   ことを特徴とする照明光源。
3. 前記レンズ体はガラスによりなり、
   前記蛍光体層は、前記ガラスのレンズ体に焼成により積層されることを特徴とする請求項２記載の照明光源。

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