JP4825379B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光装置に関し、特に半導体発光素子を組み込んだ発光装置に関する。詳しくは発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）などの半導体発光素子と蛍光材料とを組合わせて、蛍光材料による放出光を利用して白色発光などを行う発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤなどの半導体発光素子と蛍光体を組合わせた発光装置は、長寿命な発光装置として広く用いられはじめており、例えば液晶のバックライト光源として白色発光ＬＥＤが使われるなど、様々な用途が期待されている。
【０００３】
図１０は、従来の白色発光のＬＥＤ発光装置の一例を示す断面図であり、プリント基板等の上にＬＥＤ発光装置を載置する所謂、面実装型のＬＥＤ発光装置の例を示す。ＬＥＤ発光装置９０は図１０（Ａ）に示すように、ＧａＮ系化合物半導体等からなる青色発光ＬＥＤチップ９１と、ＬＥＤチップ９１を搭載する凹部９２を中央に備えた基部９３と、凹部９２内に充填された透光性樹脂９４とからなる。また、透光性樹脂９４には、ＬＥＤチップ９１から放射された光の一部を吸収して黄色系の光を放出する蛍光体９５が分散混入されている。また、基部９３の外周面および凹部９２内面には一対の外部接続電極９６、９６が設けられ、凹部９２内においてＬＥＤチップ９１と金属ワイヤーで電気的に接続されている。
このＬＥＤ発光装置９０においては、ＬＥＤチップ９１から放射された光の一部が透光性樹脂９４内に分散している蛍光体９５に吸収され、蛍光体９５は黄色系の光を放出する。これによりＬＥＤチップ９１の青色光と蛍光体９５の黄色系の光が同時に発光装置９０から照射され、白色系の発光色を得ることが可能になる。
【０００４】
また、透光性樹脂９４内に蛍光体を分散させた場合には、蛍光体の分布むらが生じやすいため色むらが発生することがある。そこで、図１０（Ｂ）に示したように、蛍光体９５を含まない透光性樹脂９４’にてＬＥＤチップ９１を封止し、その上に蛍光体９５を含有する樹脂層９７を均一な厚みとなるように形成するものもある。
このような青色発光ＬＥＤと蛍光物質とにより青色ＬＥＤからの発光を色変換させて白色発光を可能とした発光装置としては、例えば特開平５−１５２６０９号、特開平７−９９３４５号、特開平１１−３１８４５号、特開２０００−１５６５２８号公報などがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の技術では、ＬＥＤチップ９１からの直接の放射光を受けて蛍光体９５にて色変換された光および反射されたＬＥＤ光は、更に別の蛍光体９５に到達して多重反射を繰り返しながら蛍光体を含有する透光性樹脂層９４を通過した後に外部に取出されるため、減衰が大きく、波長変換効果が十分に得られないという問題点があった。
【０００６】
本発明は以上の点に鑑み、蛍光材料による波長変換効率の優れた、明るい発光装置およびその製造方法を提供することを主たる目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明の請求項１の発明によれば、発光素子と、発光素子に給電する電極と、該発光素子の放射光を吸収して異なる波長の光を放出する波長変換材料層と、これらを一体化する透光性材料とを備えた発光装置において、上記波長変換材料層は、上記透光性材料内で発光素子の主光放射方向に対して傾斜して設けられており、発光素子から照射された光の反射光路側の主光出射面から波長変換光を取り出すようにされており、上記発光装置が、上記波長変換材料層の表面側および裏面側のそれぞれの方向から光を照射する少なくとも２個以上の発光素子を備え、上記波長変換材料層は、発光素子から照射された光により励起されて異なる波長の光を放出する蛍光材料を含み、上記波長変換材料層の表面側もしくは裏面側から照射された励起光を波長変換して、その反射光路側へ放射すると共に、当該波長変換材料層を通過する光路側へ放射する厚みとされていることを特徴とする発光装置、により達成される。
【０００８】
この請求項１の発明では、発光素子の放射光を、その主光放射方向に対して傾斜した波長変換層を形成しているので、発光素子から放射される発光強度の強い光が波長変換材料層に含まれる蛍光体などの波長変換物質によって波長変換された後、その波長変換光の大部分が他の波長変換物質に吸収、反射されることなく発光装置の光出射面に向かって進行する。よって、従来例にて説明した蛍光材料含有層を通過して光を取出すＬＥＤ発光装置に比べて、減衰することなく波長変換光を取出すことができ得る。
【０００９】
本発明の請求項２の発明によれば、上記発光装置が略直方体形状をなし、その対向する一対の面のそれぞれには発光素子が搭載され、主光放射方向が向かい合うように配設されており、上記波長変換材料層は、発光素子を搭載した面の両方に対し傾斜して接する傾斜面に沿って形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置、により上記した目的は達成される。
この請求項２の発明では、複数の発光素子からの放射光が同一の波長変換材料層に照射され、波長変換された後、その波長変換光の大部分が他の波長変換物質に吸収、反射されることなく光出射面に向かって進行する。よって、従来例にて説明した蛍光材料含有層を通過して光りを取出すＬＥＤ発光装置に比べて、効率よく波長変換光を取出すことができ、明るい発光装置を得ることができ得る。
また、本発明の請求項３から請求項５の発明によっても、従来例にて説明した蛍光材料含有層を通過して光りを取出すＬＥＤ発光装置に比べて、減衰の少ない、効率の良い波長変換光を取出すことができる、明るい発光装置を得ることができ得る。
【００１０】
また、本明細書に記載の製造方法の発明によれば、発光素子と、発光素子に給電する電極と、該発光素子の放射光の主光放射方向に対して傾斜して設けられており、放射光を吸収して異なる波長の光を放出する波長変換材料層と、これらを一体化する透光性材料とを備えた直方体形状の面実装型発光装置の製造方法であって、直方体の１面に相当する矩形とされ、発光素子の正負電極を電気的に接続した電極基板を作製する工程と、直方体を略２分割する傾斜面に沿って切断した形状に相当するキャビティを有するモールド型に電極基板をインサートする工程と、上記キャビティ内に透光性材料を充填し、その表面に波長変換材料層を形成する工程と、波長変換材料層を介して上記キャビティ同士が対向するようにモールド型を重ねて一体化させ、直方体形状の発光装置の複数を作製する工程と、を順に実施することを特徴とする面実装型発光装置の製造方法、により上記した目的は達成される。
この発明によれば、均一な厚みに制御された波長変換材料層を備える面実装型発光装置を、比較的簡単な方法で得ることができ得る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図８を参照しながら、詳細に説明する。図１および図２は本発明による発光装置の一実施形態を示す。なお、この実施形態は所謂面実装型もしくはチップ部品タイプと称されるＬＥＤ発光装置に適用したものである。
【００１２】
面実装型ＬＥＤ発光装置１０は、直方体形状をなしており、対向する両側面に放射方向が向かいあうように配置されたＧａＮ系半導体からなる２個のＬＥＤチップ１，１と、このＬＥＤチップ１の間に位置するように対角の辺７ａ，７ｂを結ぶ平面に形成した蛍光材料含有層７と、これらを封止する透光性樹脂４と、により構成される。
【００１３】
ＬＥＤチップ１は、蛍光材料を励起可能なものであり、青色および／または紫外光を放射するものが好ましい。このような半導体発光素子としては、例えばＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＩｎＧａＡｌＮ，ＡｌＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物、ダイヤモンド等を発光層として形成させたものを用いることができる。ＬＥＤチップ１は後述する電極基板６に搭載され、金属ワイヤーにより電気的に接続されており、電極基板６と反対側の方向に向かって光を放射するようにされている。
【００１４】
蛍光材料含有層７は、ＬＥＤチップ１から放射された光により励起されて発光する蛍光体等の蛍光材料を含有した層で、蛍光体８を接着剤により透光性樹脂４に接着させて塗付したり、蛍光体８を高密度に分散させた樹脂層を塗付したりすることにより均一な厚みの層状に形成している。蛍光材料は、励起光源であるＬＥＤチップから放射される光や、ＬＥＤ発光装置の用途等に応じた所望の発光色に応じて種々の公知の蛍光材料から適宜選択することができる。具体的な蛍光材料としては、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体にプラセオジウムをドープした蛍光体、赤色に変換するＬａ２Ｏ２蛍光体、緑色に変換する３Ｂａ０・８Ａｌ２Ｏ３蛍光体および青色に変換するＳｒ１０（ＰＯ４）６Ｃ１２蛍光体およびこれらを混合した混合蛍光体などがある。
【００１５】
また、蛍光材料含有層７は、各々のＬＥＤチップ１からの主照射方向に対して傾斜面を形成する。そのため、この実施形態では、直方体形状のＬＥＤ発光装置１０のＬＥＤチップ１，１を配置した面の対角する辺７ａ、７ｂを通る平面に沿って形成している。これにより、各々のＬＥＤチップ１から放射された光は蛍光材料含有層７にて反射して、傾斜面と対向する平面である紙面上方向および下方向の面４ａおよび４ｂに向かって波長変換された光を主に放射するようになる。蛍光材料含有層７の厚みは、蛍光材料が面内方向で均一に分布すればよいので、蛍光材料の厚み程度の薄さでも良く、好ましくは複数の蛍光材料が厚み方向においても数個分布するように蛍光材料の平均粒径の２〜８倍とする。蛍光材料含有層７の厚みが薄すぎると波長変換の効率が乏しく、また、反射せずに透過する光が増加する。逆に厚すぎると材料コストが高くなる割には波長変換効率がほとんど変わらないからである。なお、ＬＥＤチップからの光の強度によって異なるが、蛍光材料含有層７の厚みを上述した程度にした場合には、一方のＬＥＤチップ１からの光が蛍光材料含有層７により反射する側の光路Ｌ１を経た波長変換光と、蛍光材料含有層７を通過する側の光路Ｌ２を経た波長変換光がＬ１＞Ｌ２の割合で発生し、同様に他方のＬＥＤチップ１からの光が蛍光材料含有層７により反射する側の光路Ｌ１’を経た波長変換光と、蛍光材料含有層７を通過する側の光路Ｌ２’を経た波長変換光がＬ１’＞Ｌ２’の割合で発生する。よって、主光出射面４ａ側においては波長変換光としてＬ１＋Ｌ２’の合成光を得ることができ、同様に主光出射面４ｂ側においては波長変換光としてＬ１’＋Ｌ２の合成光を得ることができるので、発光装置全体の光取出し効率を高めることができ得る。
【００１６】
透光性樹脂４は、ＬＥＤチップ１および蛍光材料含有層７を封止し、側面に電極基板６に設けた電極が露出するようにして６面体の直方体形状のパッケージを形成している。また、主光出射面となる４ａおよび４ｂの表面を粗面化して、内部反射しにくいようにして光の取り出し効率を高めることが好適である。
なお、透光性樹脂４は、ＬＥＤチップ１などを一体化するパッケージとして成形しやすく、ＬＥＤチップと外部とを電気的に絶縁でき、透過率が高い材料が好ましく、更に好ましくはＬＥＤチップ１等との密着性に優れると共に耐熱性などの信頼性に優れる材料が良い。具体的な材料例としては、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられるが、用途に応じて種々の材料の中から適宜選択できる。また、ＬＥＤチップ１周辺をシリコーン樹脂等の熱膨張係数が小さく柔らかな材料とし、直方体の外殻を硬度の高いエポキシ樹脂等の材料とする等の積層構造のものとしても良い。このような積層構造にすれば、ＬＥＤチップ１に比較的大きな電流を流した場合においても、ＬＥＤチップの発熱により透光性樹脂にクラックが生じたり、ＬＥＤチップの発光効率が低下する問題が低減され、より信頼性の高い発光装置を得ることができ得る。また、ＬＥＤチップ１として紫外線を主発光ピークとする発光素子を用いた場合など、ＬＥＤチップからの放射光による透光性樹脂４の光劣化が顕著な場合には、樹脂に代えてガラス、セラミック等の無機材料よりなる透光性材料にてパッケージしても良い。
【００１７】
ここで、本実施形態のＬＥＤ発光装置１０の製造方法について図３および図４を用いて簡単に説明する。
【００１８】
初めに電極基板準備工程について説明する。図４はＬＥＤチップ１を搭載した電極基板６の要部断面図であり、（Ａ）はワイヤ接続、（Ｂ）はＬＥＤチップの図示しない基板側から光を取出すようにして取り付けたフリップチップ接続の例である。
図４（Ａ）において電極基板６は、第一外部接続電極２ａおよび第二外部接続電極２ｂからなる一対の電極２間に、絶縁性材料からなる基体５が位置するようにして、接着テープ９上に貼付する。その後、基体５上にＬＥＤチップ１を絶縁性の接着剤等で固定し、ＬＥＤチップ１の光出射面側に設けられた正負電極の各々と両電極２ａ，２ｂの夫々とを金属ワイヤ３にてボンディングして電気的に接続する。
外部接続電極２は、比較的大きな電流を流すことができ、かつ、放熱性を高めるために、基体５よりも厚くした金属板により形成することが好ましい。また、図１に示したようにＬＥＤチップ１を囲むように第一外部接続電極２ａをＬ字形状、第二外部接続電極２ｂを略矩形状に形成して面積を大きくして、放熱性およびプリント基板等に本発光装置１０を取り付けるときの接続性を高めると良い。なお、基体５の厚みはＬＥＤチップ１と接続する金属ワイヤ３のループ形状にかかる負荷ができる限り小さくなるように、ＬＥＤチップ１の光出射面の高さと外部接続電極２の高さが略同一となるようにすることが好適である。基体５は熱伝導性に優れた絶縁性材料により形成することが好ましく、基体全体が絶縁性材料からなるものでなくても良い。例えば外部接続電極２ａ，２ｂとの界面領域に絶縁膜として酸化膜を形成したシリコンなども用いることができる。
なお、図４（Ｂ）のフリップチップ接続とした電極基板６の場合には、ＬＥＤチップの図示しない基板側が基体５と反対側に位置するようにして載置し、ＬＥＤチップ１の正負電極の各々を金属バンプ３’等を用いて外部接続電極２ａ、２ｂ上に電気的に接続している。これによりＬＥＤチップ１からの発光は図示しないＬＥＤの基板を通して放射される。なお、他の点はワイヤ接続と同様であるのでここでの説明は省略する。
【００１９】
次にＬＥＤ発光装置１０のパッケージ工程について説明する。最初に直方体形状のパッケージを上述した対角する辺７ａ，７ｂを通る平面、即ち蛍光材料含有層７を形成する面にて切断して直方体を略２分割した形状である五面体に相当するキャビティ２３を形成したモールド型２２を用意し、側面に相当する位置に上述した電極基板準備工程にてＬＥＤチップ１を配設しておいた電極基板６を設置する（図３（Ａ））。
続いてキャビティ２３内に溶解した透光性樹脂を塗付もしくは注入して、透光性樹脂４をインサート成形する。次にその表面に蛍光体８を含有する接着剤樹脂等を均一な厚みに塗付して蛍光材料含有層７を形成する（図３（Ｂ））。
次に、蛍光材料含有層７を介してキャビティ２３同士が対向して直方体のパッケージとなるように位置決めしてモールド型２２，２２を貼り合わせる（図３（Ｃ））。なお、本貼り合わせ工程は、いずれか一方に蛍光材料含有層７を形成したモールド型を用い、他方のモールド型表面に蛍光材料含有層７を形成しないものを用いても良い。
最後に、モールド型２２から取出し、直方体のＬＥＤ発光装置１０の夫々に分割することで、複数の面実装型ＬＥＤ発光装置１０を容易に得ることができる。
【００２０】
面実装型ＬＥＤ発光装置１０は、以上のように構成されており、ＬＥＤチップ１から放射された光は蛍光材料含有層７に到達し、少なくとも一部の光が波長変換された後にＬＥＤチップ１の光放射方向と異なる方向である略９０度上方および略９０度下方である主光出射面４ａ、４ｂに向かって、異なる波長の光を放出する。
本実施形態によれば、ＬＥＤチップ１の主光放射方向に対して傾斜した蛍光材料含有層７を形成しているので、ＬＥＤチップ１の発光強度の強い光が蛍光材料にて波長変換された後、その波長変換光の大部分が他の蛍光材料に吸収、反射されることなく光出射面に向かって進行する。よって、従来例にて説明した蛍光材料含有層を通過して光りを取出すＬＥＤ発光装置９０に比べて、効率よく波長変換光を取出すことができ得る。さらに、波長変換材料層７の表面および裏面の双方から照射するように少なくとも２個のＬＥＤチップ１を設けているので、ＬＥＤ発光装置１０の両側に光を取出すことができ得る。また、主に蛍光材料含有層７による反射光を利用しているので、従来の蛍光材料含有層を通過して光りを取出す場合に比べて、厚みによる色むらの影響を受け難くなり色むらが生じにくくなる。
【００２１】
第２の実施形態について、要部断面図である図５を用いて説明する。
【００２２】
第２の実施形態の発光装置２０において、上記第１の実施形態と異なる点は、発光装置のパッケージ周囲に反射部材２１を設けている点である。反射部材２１は一方の主光出射面４ｂと、４ｂと直交する電極基板６を設けていない側面の透光性樹脂４の露出面の表面に形成して、他方の主光出射面４ａ側から光を取出すようにしたものである。反射部材２１は、例えばチタン酸バリウム等白色材料を分散させた樹脂層や、銀等の金属を蒸着した反射フィルムを貼付したりすることにより形成することができる。また、反射部材に蓄光材料を混合させることで、蓄光材料に蓄えられた光による発光を呈するＬＥＤ発光装置を得ることもでき得る。
また、蛍光材料含有層７の厚みを、一方のＬＥＤチップ１（図面の場合には左側のＬＥＤチップ）から放射された光により励起されて蛍光材料から放出する波長変換光が、蛍光材料含有層７を通過して主光照射面４ａにも向かうように薄く形成している。
【００２３】
本実施形態によれば、一方の主光出射面４ｂ側に向かった光は反射部材２１により反射され、蛍光材料含有層７を通過して主光照射面４ａに向かう。また、蛍光材料含有層７と直交する側方側に設けた反射部材２１に到達した光も反射して、その一部が主光照射面４ａに向かう。従って、主光出射面４ａから照射される光量を第１の実施形態の発光装置に比べて増大させた発光装置を得ることができ得る。
また、本実施形態のＬＥＤ発光装置２０において、発光装置のパッケージを作成した後に反射部材２１を周囲に貼付した場合には、蛍光材料含有層７を介して貼り合わせて形成したパッケージの接着強度を向上せしめて、強固な面実装型の発光装置２０を得ることができ得る。
【００２４】
第３の実施形態について、図６から図８を用いて説明する。
【００２５】
第３の実施形態のＬＥＤ発光装置３０において、上記第１の実施形態と異なる点は、発光装置の一方の主光出射面である４ｂに一対の電極３１ａ、３１ｂからなる外部接続用電極３１を設けている点である。底面側外部接続用電極３１ａ、３１ｂは金属フィルム等からなり、図７に示すように電極基板６の外部接続用電極２ａ，２ｂの夫々と一体とされており、ＬＥＤ発光装置３０の底面に露出するようにして設ける。
【００２６】
このようなＬＥＤ発光装置３０は、図８に示したパッケージ工程の概略説明図に従って製造することができ得る。
【００２７】
まず、直方体形状のパッケージを上述した対角する辺７ａ，７ｂを通る平面、即ち蛍光材料含有層７を形成する面にて切断した五面体形状に相当する複数のキャビティ３３を形成したモールド型３２を用意する。このとき、キャビティ３３ａ内の底面側外部接続用電極３１ａ、３１ｂに対応する位置には溝３４が形成され、溝を形成していない先の実施形態と同一形状のキャビティ３３ｂとが交互に形成されている。溝３４は、電極基板３６から延びた底面側外部接続用電極３１ａ、３１ｂを折り曲げて所定位置に配設すると共に、発光装置３０において底面側外部接続用電極３１ａ、３１ｂが僅かに突出して、図示しないプリント基板等の上に取り付ける際に半田付けが容易に行えるようにするために形成しているものである。次にその溝３４を形成したキャビティ３３ａには底面側外部接続用電極３１ａ、３１ｂが位置するようにして電極基板３６を設置し、他のキャビティ３３ｂには底面側外部接続用電極３１ａ、３１ｂが接続されていない先の実施例と同一の電極基板６を設置する（図８（Ａ））。
続いてキャビティ３３内に溶解した透光性樹脂を塗付もしくは注入して、透光性樹脂４を形成してインサート成形する。次にその表面に蛍光体８を含有する接着剤樹脂等を均一な厚みに塗付して蛍光材料含有層７を形成する（図８（Ｂ））。
次に、蛍光材料含有層７を向かい合わせて、キャビティ３３ａと３３ｂとが対向して直方体のパッケージとなるように位置決めしてモールド型３２を貼り合わせ、主光出射面である４ｂ側のみに電極が位置するようにする（図８（Ｃ））。なお、本貼り合わせ工程は、いずれか一方に蛍光材料含有層７を形成したモールド型を用い、他方のモールド型表面に蛍光材料含有層７を形成しないものを用いても良い点は先の実施形態と同様である。
最後に、モールド型３２から取出し、複数の直方体のパッケージに分割して、複数の面実装型ＬＥＤ発光装置３０を容易に得ることができる。
【００２８】
本実施形態によれば、面実装型の発光装置３０のパッケージ底面側にも電極が形成されているので、図示しないプリント基板等に搭載した場合に搭載基板の法線方向に容易に光を照射することができ得る。なお、底面側外部接続用電極３１ａ、３１ｂは一方のＬＥＤチップ１としか接続していないが、これを他方のＬＥＤチップの外部接続用電極の夫々と電気的に接続させることで、２個のＬＥＤチップを直列的にもしくは並列的に接続しても良い。この場合には底面側外部接続用電極３１ａ、３１ｂに接続するのみで少なくとも２個のＬＥＤを同時に点灯することが可能となり得る。
【００２９】
尚、上記した実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲はこれらの態様に限られるものではない。例えば図９に示すように、蛍光材料含有層４７の幅を狭いものとしてＬＥＤ発光装置４０の側面に蛍光材料含有層４７が露出しないようにして透光性樹脂による封止性能を向上させたり、光出射面に紫外線吸収膜もしくはフィルタ層４１を設ける、などの種々の変更も本発明に包含される。
【００３０】
更に、上述した各実施形態においては２個のＬＥＤチップを用いる例を示したが、主光出射面に向かって蛍光材料含有層による反射光を照射する側のＬＥＤチップのみを用いたもの（例えば、各実施形態における断面図において右側のＬＥＤチップ１）とすることもできる。この場合においても、最も発光強度の強いＬＥＤ放射光が、蛍光材料にて波長変換された後に更に他の蛍光材料に吸収、反射されることなく断面図にて上方側の主光照射面４ａから外部に導出される。よって、減衰の少ない波長変換光を取出すことができ得る。なお、使用する発光素子として２個以上の発光素子を並設したものを用いるなどの変更も当然に本発明に包含される。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば発光素子の主光放射方向に対して傾斜した波長変換材料層を形成しているので、発光素子から放射された最も発光強度の強い光が波長変換材料層にて波長変換された後、その波長変換光の大部分が他の波長変換材料に吸収、反射されることなく光出射面に向かって進行する。よって、従来例にて説明した蛍光材料含有層を通過して光を取出すＬＥＤ発光装置に比べて、蛍光材料含有層を通過して減衰した光を取出すのではないので、効率よく波長変換光を取出すことができ得る。また、波長変換材料層による反射光側から主に光を取出しているので、波長変換材料層を透過する場合における厚みむらに起因する色むらの問題が大幅に軽減される。また、蛍光体などの波長変換材料を用いた面実装型の発光装置を簡単に得ることができ得る、といった顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第一の実施形態の面実装型ＬＥＤ発光装置の斜視図である。
【図２】図１の面実装型ＬＥＤ発光装置の断面を示す説明図である。
【図３】本発明による面実装型ＬＥＤ発光装置の製造工程を順に説明する概略断面図である。
【図４】電極基板の要部を説明する概略断面図。 （Ａ）はワイヤ接続 （Ｂ）はフリップチップ接続の例である。
【図５】本発明による第二の実施形態の面実装型ＬＥＤ発光装置を示す説明図。 （Ａ）は斜視図 （Ｂ）は要部断面図である。
【図６】本発明による第三の実施形態の面実装型ＬＥＤ発光装置を示す説明図。 （Ａ）は斜視図 （Ｂ）は要部断面図である。
【図７】本発明による第三の実施形態の電極基板の要部を説明する概略断面図である。
【図８】本発明による第三の実施形態の面実装型ＬＥＤ発光装置の製造工程を順に説明する概略断面図である。
【図９】本発明による更に他の実施形態の面実装型ＬＥＤ発光装置の斜視図である。
【図１０】従来の面実装型ＬＥＤ発光装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ ＬＥＤチップ
２ 外部接続電極
３ 金属ワイヤ
４ 透光性樹脂
５ 基体
６，３６ 電極基板
７，４７ 蛍光材料含有層
８ 蛍光体
９ 接着テープ
１０，２０，３０，４０ ＬＥＤ発光装置
２１ 反射部材
２２，３２ モールド型
２３，３３ キャビティ
３１ 底部側外部接続電極
３４ 溝
９０ 面実装型ＬＥＤ発光装置
９１ ＬＥＤチップ
９２ 凹部
９３ 基部
９４ 透光性樹脂
９５ 蛍光体
９６ 電極
９７ 蛍光体含有樹脂層
【発明の属する技術分野】
本発明は発光装置に関し、特に半導体発光素子を組み込んだ発光装置に関する。詳しくは発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）などの半導体発光素子と蛍光材料とを組合わせて、蛍光材料による放出光を利用して白色発光などを行う発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤなどの半導体発光素子と蛍光体を組合わせた発光装置は、長寿命な発光装置として広く用いられはじめており、例えば液晶のバックライト光源として白色発光ＬＥＤが使われるなど、様々な用途が期待されている。
【０００３】
図１０は、従来の白色発光のＬＥＤ発光装置の一例を示す断面図であり、プリント基板等の上にＬＥＤ発光装置を載置する所謂、面実装型のＬＥＤ発光装置の例を示す。ＬＥＤ発光装置９０は図１０（Ａ）に示すように、ＧａＮ系化合物半導体等からなる青色発光ＬＥＤチップ９１と、ＬＥＤチップ９１を搭載する凹部９２を中央に備えた基部９３と、凹部９２内に充填された透光性樹脂９４とからなる。また、透光性樹脂９４には、ＬＥＤチップ９１から放射された光の一部を吸収して黄色系の光を放出する蛍光体９５が分散混入されている。また、基部９３の外周面および凹部９２内面には一対の外部接続電極９６、９６が設けられ、凹部９２内においてＬＥＤチップ９１と金属ワイヤーで電気的に接続されている。
このＬＥＤ発光装置９０においては、ＬＥＤチップ９１から放射された光の一部が透光性樹脂９４内に分散している蛍光体９５に吸収され、蛍光体９５は黄色系の光を放出する。これによりＬＥＤチップ９１の青色光と蛍光体９５の黄色系の光が同時に発光装置９０から照射され、白色系の発光色を得ることが可能になる。
【０００４】
また、透光性樹脂９４内に蛍光体を分散させた場合には、蛍光体の分布むらが生じやすいため色むらが発生することがある。そこで、図１０（Ｂ）に示したように、蛍光体９５を含まない透光性樹脂９４’にてＬＥＤチップ９１を封止し、その上に蛍光体９５を含有する樹脂層９７を均一な厚みとなるように形成するものもある。
このような青色発光ＬＥＤと蛍光物質とにより青色ＬＥＤからの発光を色変換させて白色発光を可能とした発光装置としては、例えば特開平５−１５２６０９号、特開平７−９９３４５号、特開平１１−３１８４５号、特開２０００−１５６５２８号公報などがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の技術では、ＬＥＤチップ９１からの直接の放射光を受けて蛍光体９５にて色変換された光および反射されたＬＥＤ光は、更に別の蛍光体９５に到達して多重反射を繰り返しながら蛍光体を含有する透光性樹脂層９４を通過した後に外部に取出されるため、減衰が大きく、波長変換効果が十分に得られないという問題点があった。
【０００６】
本発明は以上の点に鑑み、蛍光材料による波長変換効率の優れた、明るい発光装置およびその製造方法を提供することを主たる目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明の請求項１の発明によれば、発光素子と、発光素子に給電する電極と、該発光素子の放射光を吸収して異なる波長の光を放出する波長変換材料層と、これらを一体化する透光性材料とを備えた発光装置において、上記波長変換材料層は、上記透光性材料内で発光素子の主光放射方向に対して傾斜して設けられており、発光素子から照射された光の反射光路側の主光出射面から波長変換光を取り出すようにされており、上記発光装置が、上記波長変換材料層の表面側および裏面側のそれぞれの方向から光を照射する少なくとも２個以上の発光素子を備え、上記波長変換材料層は、発光素子から照射された光により励起されて異なる波長の光を放出する蛍光材料を含み、上記波長変換材料層の表面側もしくは裏面側から照射された励起光を波長変換して、その反射光路側へ放射すると共に、当該波長変換材料層を通過する光路側へ放射する厚みとされていることを特徴とする発光装置、により達成される。
【０００８】
この請求項１の発明では、発光素子の放射光を、その主光放射方向に対して傾斜した波長変換層を形成しているので、発光素子から放射される発光強度の強い光が波長変換材料層に含まれる蛍光体などの波長変換物質によって波長変換された後、その波長変換光の大部分が他の波長変換物質に吸収、反射されることなく発光装置の光出射面に向かって進行する。よって、従来例にて説明した蛍光材料含有層を通過して光を取出すＬＥＤ発光装置に比べて、減衰することなく波長変換光を取出すことができ得る。
【０００９】
本発明の請求項２の発明によれば、上記発光装置が略直方体形状をなし、その対向する一対の面のそれぞれには発光素子が搭載され、主光放射方向が向かい合うように配設されており、上記波長変換材料層は、発光素子を搭載した面の両方に対し傾斜して接する傾斜面に沿って形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置、により上記した目的は達成される。
この請求項２の発明では、複数の発光素子からの放射光が同一の波長変換材料層に照射され、波長変換された後、その波長変換光の大部分が他の波長変換物質に吸収、反射されることなく光出射面に向かって進行する。よって、従来例にて説明した蛍光材料含有層を通過して光りを取出すＬＥＤ発光装置に比べて、効率よく波長変換光を取出すことができ、明るい発光装置を得ることができ得る。
また、本発明の請求項３から請求項５の発明によっても、従来例にて説明した蛍光材料含有層を通過して光りを取出すＬＥＤ発光装置に比べて、減衰の少ない、効率の良い波長変換光を取出すことができる、明るい発光装置を得ることができ得る。
【００１０】
また、本明細書に記載の製造方法の発明によれば、発光素子と、発光素子に給電する電極と、該発光素子の放射光の主光放射方向に対して傾斜して設けられており、放射光を吸収して異なる波長の光を放出する波長変換材料層と、これらを一体化する透光性材料とを備えた直方体形状の面実装型発光装置の製造方法であって、直方体の１面に相当する矩形とされ、発光素子の正負電極を電気的に接続した電極基板を作製する工程と、直方体を略２分割する傾斜面に沿って切断した形状に相当するキャビティを有するモールド型に電極基板をインサートする工程と、上記キャビティ内に透光性材料を充填し、その表面に波長変換材料層を形成する工程と、波長変換材料層を介して上記キャビティ同士が対向するようにモールド型を重ねて一体化させ、直方体形状の発光装置の複数を作製する工程と、を順に実施することを特徴とする面実装型発光装置の製造方法、により上記した目的は達成される。
この発明によれば、均一な厚みに制御された波長変換材料層を備える面実装型発光装置を、比較的簡単な方法で得ることができ得る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図８を参照しながら、詳細に説明する。図１および図２は本発明による発光装置の一実施形態を示す。なお、この実施形態は所謂面実装型もしくはチップ部品タイプと称されるＬＥＤ発光装置に適用したものである。
【００１２】
面実装型ＬＥＤ発光装置１０は、直方体形状をなしており、対向する両側面に放射方向が向かいあうように配置されたＧａＮ系半導体からなる２個のＬＥＤチップ１，１と、このＬＥＤチップ１の間に位置するように対角の辺７ａ，７ｂを結ぶ平面に形成した蛍光材料含有層７と、これらを封止する透光性樹脂４と、により構成される。
【００１３】
ＬＥＤチップ１は、蛍光材料を励起可能なものであり、青色および／または紫外光を放射するものが好ましい。このような半導体発光素子としては、例えばＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＩｎＧａＡｌＮ，ＡｌＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物、ダイヤモンド等を発光層として形成させたものを用いることができる。ＬＥＤチップ１は後述する電極基板６に搭載され、金属ワイヤーにより電気的に接続されており、電極基板６と反対側の方向に向かって光を放射するようにされている。
【００１４】
蛍光材料含有層７は、ＬＥＤチップ１から放射された光により励起されて発光する蛍光体等の蛍光材料を含有した層で、蛍光体８を接着剤により透光性樹脂４に接着させて塗付したり、蛍光体８を高密度に分散させた樹脂層を塗付したりすることにより均一な厚みの層状に形成している。蛍光材料は、励起光源であるＬＥＤチップから放射される光や、ＬＥＤ発光装置の用途等に応じた所望の発光色に応じて種々の公知の蛍光材料から適宜選択することができる。具体的な蛍光材料としては、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体にプラセオジウムをドープした蛍光体、赤色に変換するＬａ２Ｏ２蛍光体、緑色に変換する３Ｂａ０・８Ａｌ２Ｏ３蛍光体および青色に変換するＳｒ１０（ＰＯ４）６Ｃ１２蛍光体およびこれらを混合した混合蛍光体などがある。
【００１５】
また、蛍光材料含有層７は、各々のＬＥＤチップ１からの主照射方向に対して傾斜面を形成する。そのため、この実施形態では、直方体形状のＬＥＤ発光装置１０のＬＥＤチップ１，１を配置した面の対角する辺７ａ、７ｂを通る平面に沿って形成している。これにより、各々のＬＥＤチップ１から放射された光は蛍光材料含有層７にて反射して、傾斜面と対向する平面である紙面上方向および下方向の面４ａおよび４ｂに向かって波長変換された光を主に放射するようになる。蛍光材料含有層７の厚みは、蛍光材料が面内方向で均一に分布すればよいので、蛍光材料の厚み程度の薄さでも良く、好ましくは複数の蛍光材料が厚み方向においても数個分布するように蛍光材料の平均粒径の２〜８倍とする。蛍光材料含有層７の厚みが薄すぎると波長変換の効率が乏しく、また、反射せずに透過する光が増加する。逆に厚すぎると材料コストが高くなる割には波長変換効率がほとんど変わらないからである。なお、ＬＥＤチップからの光の強度によって異なるが、蛍光材料含有層７の厚みを上述した程度にした場合には、一方のＬＥＤチップ１からの光が蛍光材料含有層７により反射する側の光路Ｌ１を経た波長変換光と、蛍光材料含有層７を通過する側の光路Ｌ２を経た波長変換光がＬ１＞Ｌ２の割合で発生し、同様に他方のＬＥＤチップ１からの光が蛍光材料含有層７により反射する側の光路Ｌ１’を経た波長変換光と、蛍光材料含有層７を通過する側の光路Ｌ２’を経た波長変換光がＬ１’＞Ｌ２’の割合で発生する。よって、主光出射面４ａ側においては波長変換光としてＬ１＋Ｌ２’の合成光を得ることができ、同様に主光出射面４ｂ側においては波長変換光としてＬ１’＋Ｌ２の合成光を得ることができるので、発光装置全体の光取出し効率を高めることができ得る。
【００１６】
透光性樹脂４は、ＬＥＤチップ１および蛍光材料含有層７を封止し、側面に電極基板６に設けた電極が露出するようにして６面体の直方体形状のパッケージを形成している。また、主光出射面となる４ａおよび４ｂの表面を粗面化して、内部反射しにくいようにして光の取り出し効率を高めることが好適である。
なお、透光性樹脂４は、ＬＥＤチップ１などを一体化するパッケージとして成形しやすく、ＬＥＤチップと外部とを電気的に絶縁でき、透過率が高い材料が好ましく、更に好ましくはＬＥＤチップ１等との密着性に優れると共に耐熱性などの信頼性に優れる材料が良い。具体的な材料例としては、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられるが、用途に応じて種々の材料の中から適宜選択できる。また、ＬＥＤチップ１周辺をシリコーン樹脂等の熱膨張係数が小さく柔らかな材料とし、直方体の外殻を硬度の高いエポキシ樹脂等の材料とする等の積層構造のものとしても良い。このような積層構造にすれば、ＬＥＤチップ１に比較的大きな電流を流した場合においても、ＬＥＤチップの発熱により透光性樹脂にクラックが生じたり、ＬＥＤチップの発光効率が低下する問題が低減され、より信頼性の高い発光装置を得ることができ得る。また、ＬＥＤチップ１として紫外線を主発光ピークとする発光素子を用いた場合など、ＬＥＤチップからの放射光による透光性樹脂４の光劣化が顕著な場合には、樹脂に代えてガラス、セラミック等の無機材料よりなる透光性材料にてパッケージしても良い。
【００１７】
ここで、本実施形態のＬＥＤ発光装置１０の製造方法について図３および図４を用いて簡単に説明する。
【００１８】
初めに電極基板準備工程について説明する。図４はＬＥＤチップ１を搭載した電極基板６の要部断面図であり、（Ａ）はワイヤ接続、（Ｂ）はＬＥＤチップの図示しない基板側から光を取出すようにして取り付けたフリップチップ接続の例である。
図４（Ａ）において電極基板６は、第一外部接続電極２ａおよび第二外部接続電極２ｂからなる一対の電極２間に、絶縁性材料からなる基体５が位置するようにして、接着テープ９上に貼付する。その後、基体５上にＬＥＤチップ１を絶縁性の接着剤等で固定し、ＬＥＤチップ１の光出射面側に設けられた正負電極の各々と両電極２ａ，２ｂの夫々とを金属ワイヤ３にてボンディングして電気的に接続する。
外部接続電極２は、比較的大きな電流を流すことができ、かつ、放熱性を高めるために、基体５よりも厚くした金属板により形成することが好ましい。また、図１に示したようにＬＥＤチップ１を囲むように第一外部接続電極２ａをＬ字形状、第二外部接続電極２ｂを略矩形状に形成して面積を大きくして、放熱性およびプリント基板等に本発光装置１０を取り付けるときの接続性を高めると良い。なお、基体５の厚みはＬＥＤチップ１と接続する金属ワイヤ３のループ形状にかかる負荷ができる限り小さくなるように、ＬＥＤチップ１の光出射面の高さと外部接続電極２の高さが略同一となるようにすることが好適である。基体５は熱伝導性に優れた絶縁性材料により形成することが好ましく、基体全体が絶縁性材料からなるものでなくても良い。例えば外部接続電極２ａ，２ｂとの界面領域に絶縁膜として酸化膜を形成したシリコンなども用いることができる。
なお、図４（Ｂ）のフリップチップ接続とした電極基板６の場合には、ＬＥＤチップの図示しない基板側が基体５と反対側に位置するようにして載置し、ＬＥＤチップ１の正負電極の各々を金属バンプ３’等を用いて外部接続電極２ａ、２ｂ上に電気的に接続している。これによりＬＥＤチップ１からの発光は図示しないＬＥＤの基板を通して放射される。なお、他の点はワイヤ接続と同様であるのでここでの説明は省略する。
【００１９】
次にＬＥＤ発光装置１０のパッケージ工程について説明する。最初に直方体形状のパッケージを上述した対角する辺７ａ，７ｂを通る平面、即ち蛍光材料含有層７を形成する面にて切断して直方体を略２分割した形状である五面体に相当するキャビティ２３を形成したモールド型２２を用意し、側面に相当する位置に上述した電極基板準備工程にてＬＥＤチップ１を配設しておいた電極基板６を設置する（図３（Ａ））。
続いてキャビティ２３内に溶解した透光性樹脂を塗付もしくは注入して、透光性樹脂４をインサート成形する。次にその表面に蛍光体８を含有する接着剤樹脂等を均一な厚みに塗付して蛍光材料含有層７を形成する（図３（Ｂ））。
次に、蛍光材料含有層７を介してキャビティ２３同士が対向して直方体のパッケージとなるように位置決めしてモールド型２２，２２を貼り合わせる（図３（Ｃ））。なお、本貼り合わせ工程は、いずれか一方に蛍光材料含有層７を形成したモールド型を用い、他方のモールド型表面に蛍光材料含有層７を形成しないものを用いても良い。
最後に、モールド型２２から取出し、直方体のＬＥＤ発光装置１０の夫々に分割することで、複数の面実装型ＬＥＤ発光装置１０を容易に得ることができる。
【００２０】
面実装型ＬＥＤ発光装置１０は、以上のように構成されており、ＬＥＤチップ１から放射された光は蛍光材料含有層７に到達し、少なくとも一部の光が波長変換された後にＬＥＤチップ１の光放射方向と異なる方向である略９０度上方および略９０度下方である主光出射面４ａ、４ｂに向かって、異なる波長の光を放出する。
本実施形態によれば、ＬＥＤチップ１の主光放射方向に対して傾斜した蛍光材料含有層７を形成しているので、ＬＥＤチップ１の発光強度の強い光が蛍光材料にて波長変換された後、その波長変換光の大部分が他の蛍光材料に吸収、反射されることなく光出射面に向かって進行する。よって、従来例にて説明した蛍光材料含有層を通過して光りを取出すＬＥＤ発光装置９０に比べて、効率よく波長変換光を取出すことができ得る。さらに、波長変換材料層７の表面および裏面の双方から照射するように少なくとも２個のＬＥＤチップ１を設けているので、ＬＥＤ発光装置１０の両側に光を取出すことができ得る。また、主に蛍光材料含有層７による反射光を利用しているので、従来の蛍光材料含有層を通過して光りを取出す場合に比べて、厚みによる色むらの影響を受け難くなり色むらが生じにくくなる。
【００２１】
第２の実施形態について、要部断面図である図５を用いて説明する。
【００２２】
第２の実施形態の発光装置２０において、上記第１の実施形態と異なる点は、発光装置のパッケージ周囲に反射部材２１を設けている点である。反射部材２１は一方の主光出射面４ｂと、４ｂと直交する電極基板６を設けていない側面の透光性樹脂４の露出面の表面に形成して、他方の主光出射面４ａ側から光を取出すようにしたものである。反射部材２１は、例えばチタン酸バリウム等白色材料を分散させた樹脂層や、銀等の金属を蒸着した反射フィルムを貼付したりすることにより形成することができる。また、反射部材に蓄光材料を混合させることで、蓄光材料に蓄えられた光による発光を呈するＬＥＤ発光装置を得ることもでき得る。
また、蛍光材料含有層７の厚みを、一方のＬＥＤチップ１（図面の場合には左側のＬＥＤチップ）から放射された光により励起されて蛍光材料から放出する波長変換光が、蛍光材料含有層７を通過して主光照射面４ａにも向かうように薄く形成している。
【００２３】
本実施形態によれば、一方の主光出射面４ｂ側に向かった光は反射部材２１により反射され、蛍光材料含有層７を通過して主光照射面４ａに向かう。また、蛍光材料含有層７と直交する側方側に設けた反射部材２１に到達した光も反射して、その一部が主光照射面４ａに向かう。従って、主光出射面４ａから照射される光量を第１の実施形態の発光装置に比べて増大させた発光装置を得ることができ得る。
また、本実施形態のＬＥＤ発光装置２０において、発光装置のパッケージを作成した後に反射部材２１を周囲に貼付した場合には、蛍光材料含有層７を介して貼り合わせて形成したパッケージの接着強度を向上せしめて、強固な面実装型の発光装置２０を得ることができ得る。
【００２４】
第３の実施形態について、図６から図８を用いて説明する。
【００２５】
第３の実施形態のＬＥＤ発光装置３０において、上記第１の実施形態と異なる点は、発光装置の一方の主光出射面である４ｂに一対の電極３１ａ、３１ｂからなる外部接続用電極３１を設けている点である。底面側外部接続用電極３１ａ、３１ｂは金属フィルム等からなり、図７に示すように電極基板６の外部接続用電極２ａ，２ｂの夫々と一体とされており、ＬＥＤ発光装置３０の底面に露出するようにして設ける。
【００２６】
このようなＬＥＤ発光装置３０は、図８に示したパッケージ工程の概略説明図に従って製造することができ得る。
【００２７】
まず、直方体形状のパッケージを上述した対角する辺７ａ，７ｂを通る平面、即ち蛍光材料含有層７を形成する面にて切断した五面体形状に相当する複数のキャビティ３３を形成したモールド型３２を用意する。このとき、キャビティ３３ａ内の底面側外部接続用電極３１ａ、３１ｂに対応する位置には溝３４が形成され、溝を形成していない先の実施形態と同一形状のキャビティ３３ｂとが交互に形成されている。溝３４は、電極基板３６から延びた底面側外部接続用電極３１ａ、３１ｂを折り曲げて所定位置に配設すると共に、発光装置３０において底面側外部接続用電極３１ａ、３１ｂが僅かに突出して、図示しないプリント基板等の上に取り付ける際に半田付けが容易に行えるようにするために形成しているものである。次にその溝３４を形成したキャビティ３３ａには底面側外部接続用電極３１ａ、３１ｂが位置するようにして電極基板３６を設置し、他のキャビティ３３ｂには底面側外部接続用電極３１ａ、３１ｂが接続されていない先の実施例と同一の電極基板６を設置する（図８（Ａ））。
続いてキャビティ３３内に溶解した透光性樹脂を塗付もしくは注入して、透光性樹脂４を形成してインサート成形する。次にその表面に蛍光体８を含有する接着剤樹脂等を均一な厚みに塗付して蛍光材料含有層７を形成する（図８（Ｂ））。
次に、蛍光材料含有層７を向かい合わせて、キャビティ３３ａと３３ｂとが対向して直方体のパッケージとなるように位置決めしてモールド型３２を貼り合わせ、主光出射面である４ｂ側のみに電極が位置するようにする（図８（Ｃ））。なお、本貼り合わせ工程は、いずれか一方に蛍光材料含有層７を形成したモールド型を用い、他方のモールド型表面に蛍光材料含有層７を形成しないものを用いても良い点は先の実施形態と同様である。
最後に、モールド型３２から取出し、複数の直方体のパッケージに分割して、複数の面実装型ＬＥＤ発光装置３０を容易に得ることができる。
【００２８】
本実施形態によれば、面実装型の発光装置３０のパッケージ底面側にも電極が形成されているので、図示しないプリント基板等に搭載した場合に搭載基板の法線方向に容易に光を照射することができ得る。なお、底面側外部接続用電極３１ａ、３１ｂは一方のＬＥＤチップ１としか接続していないが、これを他方のＬＥＤチップの外部接続用電極の夫々と電気的に接続させることで、２個のＬＥＤチップを直列的にもしくは並列的に接続しても良い。この場合には底面側外部接続用電極３１ａ、３１ｂに接続するのみで少なくとも２個のＬＥＤを同時に点灯することが可能となり得る。
【００２９】
尚、上記した実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲はこれらの態様に限られるものではない。例えば図９に示すように、蛍光材料含有層４７の幅を狭いものとしてＬＥＤ発光装置４０の側面に蛍光材料含有層４７が露出しないようにして透光性樹脂による封止性能を向上させたり、光出射面に紫外線吸収膜もしくはフィルタ層４１を設ける、などの種々の変更も本発明に包含される。
【００３０】
更に、上述した各実施形態においては２個のＬＥＤチップを用いる例を示したが、主光出射面に向かって蛍光材料含有層による反射光を照射する側のＬＥＤチップのみを用いたもの（例えば、各実施形態における断面図において右側のＬＥＤチップ１）とすることもできる。この場合においても、最も発光強度の強いＬＥＤ放射光が、蛍光材料にて波長変換された後に更に他の蛍光材料に吸収、反射されることなく断面図にて上方側の主光照射面４ａから外部に導出される。よって、減衰の少ない波長変換光を取出すことができ得る。なお、使用する発光素子として２個以上の発光素子を並設したものを用いるなどの変更も当然に本発明に包含される。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば発光素子の主光放射方向に対して傾斜した波長変換材料層を形成しているので、発光素子から放射された最も発光強度の強い光が波長変換材料層にて波長変換された後、その波長変換光の大部分が他の波長変換材料に吸収、反射されることなく光出射面に向かって進行する。よって、従来例にて説明した蛍光材料含有層を通過して光を取出すＬＥＤ発光装置に比べて、蛍光材料含有層を通過して減衰した光を取出すのではないので、効率よく波長変換光を取出すことができ得る。また、波長変換材料層による反射光側から主に光を取出しているので、波長変換材料層を透過する場合における厚みむらに起因する色むらの問題が大幅に軽減される。また、蛍光体などの波長変換材料を用いた面実装型の発光装置を簡単に得ることができ得る、といった顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第一の実施形態の面実装型ＬＥＤ発光装置の斜視図である。
【図２】図１の面実装型ＬＥＤ発光装置の断面を示す説明図である。
【図３】本発明による面実装型ＬＥＤ発光装置の製造工程を順に説明する概略断面図である。
【図４】電極基板の要部を説明する概略断面図。 （Ａ）はワイヤ接続 （Ｂ）はフリップチップ接続の例である。
【図５】本発明による第二の実施形態の面実装型ＬＥＤ発光装置を示す説明図。 （Ａ）は斜視図 （Ｂ）は要部断面図である。
【図６】本発明による第三の実施形態の面実装型ＬＥＤ発光装置を示す説明図。 （Ａ）は斜視図 （Ｂ）は要部断面図である。
【図７】本発明による第三の実施形態の電極基板の要部を説明する概略断面図である。
【図８】本発明による第三の実施形態の面実装型ＬＥＤ発光装置の製造工程を順に説明する概略断面図である。
【図９】本発明による更に他の実施形態の面実装型ＬＥＤ発光装置の斜視図である。
【図１０】従来の面実装型ＬＥＤ発光装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ ＬＥＤチップ
２ 外部接続電極
３ 金属ワイヤ
４ 透光性樹脂
５ 基体
６，３６ 電極基板
７，４７ 蛍光材料含有層
８ 蛍光体
９ 接着テープ
１０，２０，３０，４０ ＬＥＤ発光装置
２１ 反射部材
２２，３２ モールド型
２３，３３ キャビティ
３１ 底部側外部接続電極
３４ 溝
９０ 面実装型ＬＥＤ発光装置
９１ ＬＥＤチップ
９２ 凹部
９３ 基部
９４ 透光性樹脂
９５ 蛍光体
９６ 電極
９７ 蛍光体含有樹脂層
Claims (5)
- 発光素子と、発光素子に給電する電極と、該発光素子の放射光を吸収して異なる波長の光を放出する波長変換材料層と、これらを一体化する透光性材料とを備えた発光装置において、
上記波長変換材料層は、上記透光性材料内で発光素子の主光放射方向に対して傾斜して設けられており、発光素子から照射された光の反射光路側の主光出射面から波長変換光を取り出すようにされており、
上記発光装置が、上記波長変換材料層の表面側および裏面側のそれぞれの方向から光を照射する少なくとも２個以上の発光素子を備え、
上記波長変換材料層は、発光素子から照射された光により励起されて異なる波長の光を放出する蛍光材料を含み、上記波長変換材料層の表面側もしくは裏面側から照射された励起光を波長変換して、その反射光路側へ放射すると共に、当該波長変換材料層を通過する光路側へ放射する厚みとされていることを特徴とする発光装置。 - 上記発光装置が略直方体形状をなし、その対向する一対の面のそれぞれには発光素子が搭載され、主光放射方向が向かい合うように配設されており、
上記波長変換材料層は、発光素子を搭載した面の両方に対し傾斜して接する傾斜面に沿って形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。 - 上記発光素子を備えた面には、該発光素子の周囲を取り囲むようにして発光素子に給電する１対の電極が形成されていると共に、当該電極が外部に露出して外部接続用電極とされていることを特徴とする、請求項２に記載の発光装置。
- 発光装置の上記発光素子を備えた面と直交する面に、上記外部接続用電極と接続する電極が露出するように形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の発光装置。
- 上記発光装置は、少なくとも１面の主光出射面と、反射層にて被覆した面を備えていることを特徴とする、請求項１から請求項４の何れかに記載の発光装置。
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