CN1508888A - Led照明光源 - Google Patents

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Abstract

一种LED照明光源，具有衬底(11)、用倒装法安装在衬底(11)上的LED元件(12)、覆盖LED元件(12)并且含有把从LED元件(12)发射的光变换为具有比该光波长还长的波长光的荧光物质的树脂部(13)。树脂部(13)具有从能反射由树脂部(13)发射的光的面分开的侧面，该侧面由包围LED元件(12)的侧面部的面构成，所述面的至少一部分包含曲面。提供减少颜色不均匀的LED照明光源。

Description

LED照明光源
技术领域
本发明涉及通过包含荧光物质的树脂部，覆盖LED元件的LED照明光源及其制造方法。
背景技术
近年，为了代替白色灯泡，积极进行着白色LED照明光源的研究。在白色LED照明光源中，例如有在使用氮化镓的(GaN)材料的蓝色LED元件的封装中涂敷了YAG类荧光物质的。在本例子的LED照明光源中，从蓝色LED元件产生波长450nm的发光，接收了该光的荧光物质发出黄色(峰值波长约550nm)的荧光。通过把这些光混合，提供白色的光。
也开发了把发出紫外光的LED元件和发出红(R)、绿(G)、蓝(B)光的荧光材料组合使用的白色LED照明光源。在这样的LED照明光源中，从LED元件发射的紫外光激励荧光材料，产生红、蓝和绿的发光，能取得白色光。
在以往的LED照明光源中，广泛采用炮弹型的封装。下面，参照图1，说明炮弹型LED照明光源的以往例。
图1表示专利文献1等中描述的以往的LED照明光源截面结构例。图示的LED照明光源20具有LED元件21、覆盖LED元件21的炮弹型的透明容器、用于向LED元件21供给电流的引线框22a、22b。在引线框22b的安装部上设置有把LED元件21的发光向箭头D的方向反射的杯型反射板23，杯型反射板23的内壁面(光反射面)以倾斜的状态包围LED元件21的侧面部。搭载在安装部上的LED元件21由第一树脂部24密封，第一树脂部24由第二树脂部25覆盖。
第一树脂部24把LED元件21搭载在杯型反射板23内，通过引线电连接引线框22a、22b和LED元件21的阴极以及阳极后，填充在杯型反射板23内，使其固化。在第一树脂部24的内部分散有荧光物质26，通过从LED元件21发出的光A，激励第一树脂部24内的荧光物质26。从激励的荧光物质26产生比光A的波长还长的波长的荧光(光B)。当从LED元件21发射的光A是红色时，从荧光物质26发出的光B变为黄色的光。光A的一部分透过包含荧光物质26的第一树脂部24，所以把混合光A和光B的光C作为照明光利用。
可是，在图1所示的以往的LED照明光源中，存在颜色不均匀的问题。
在所述LED照明光源中，因为把光A和光B混合而成的光C作为照明光利用，所以根据在包含荧光物质26的第一树脂部24的形状，在光C中容易产生颜色不均匀。
以往，第一树脂部24由于是填充在杯型反射板23内，把LED元件21密封，进行固化的，所以该树脂形状取决于杯型反射板23的内表面形状。图1所示的LED照明光源，因为杯型反射板23的光反射面倾斜为具有锥形形状，所以最终取得的第一树脂部24的形状具有上表面比底面宽的形状，侧面紧贴在杯型反射板23的光反射面上。即第一树脂部24充满杯型反射板23的内部，使第一树脂部24和杯型反射板23之间没有间隙。
在把树脂液体填充在杯内，通过固化而形成的第一树脂部24的上表面上容易形成图1所示的凹凸。此外，作为其结果，因为树脂部24具有反锥形形状，所以树脂上表面的面积相对增大，上表面的凹凸导致的影响变得显著。如果在第一树脂部24的上表面形成这样的凹凸，则在含有荧光物质的树脂厚度上产生不均匀，所以在光A透射树脂部24的路线上存在的荧光物质的量不一致，引起光C的颜色不均匀。
此外，因第一树脂部24的形状是接触杯型反射板23的光反射面，所以位于LED元件21的侧面部外侧的树脂的厚度不一样。因此，从LED元件21的侧面部发射的光透射第一树脂部24内，由光反射面反射时，被第一树脂部24内的荧光物质吸收的比例按照光路变化。图2模式地表示从LED元件21的侧面部发射的光的光路E和光路F。从图2可知，当采用光路E时，光A通过第一树脂部24的距离相对短，当采用光路F时，光A通过第一树脂部24的距离相对变长。当从LED元件21发射的光A激励荧光物质，使光B发射到荧光物质上时，被荧光物质吸收。因此，如果从LED元件21发射的光A通过第一树脂部24内的距离不同，则光A和光B的混色比率变化，所以在作为照明光使用的光C中发生颜色不均匀。这样的光路差如图2所示，当第一树脂部24的侧面形状反映杯型反射板23的内表面形状倾斜时容易发生。
发明内容
本发明是鉴于所述课题而提出的，其目的在于：提供降低颜色不均匀的LED照明光源。
本发明的LED照明光源包括衬底、用倒装法安装在所述衬底上的LED元件、覆盖所述LED元件并且具有把从所述LED元件发射的光变换为包含比所述光的波长还长的波长的光的至少一种荧光物质的树脂部，其中：所述树脂部具有从能反射从所述树脂部出射的光的面分开的侧面，所述侧面由包围所述LED元件的侧面部的曲面构成。
所述侧面由包围所述LED元件的侧面部的面构成，所述面的至少一部分包含曲面。
在优选实施例中，所述LED元件具有至少3个平面状的侧面，相邻的2个侧面在角部连接。
在优选实施例中，所述树脂部的所述曲面至少存在于与所述LED元件的所述角部相对的位置。
在优选实施例中，所述树脂部的所述曲面对于所述树脂部的中心形成的角度设定为比把所述LED元件搭载在所述衬底上时产生的对于所述LED元件中心的旋转角度还大。
在优选实施例中，所述树脂部具有轴对称形状。
在优选实施例中，所述树脂部的形状是具有比所述LED元件的对角线长度还长的直径的圆柱状。
在优选实施例中，当包含所述荧光物质的树脂部的上表面和所述LED元件的上表面的距离为h，包含所述荧光物质的树脂部的侧面和所述LED元件侧面的距离为x时，满足0.02≤h≤0.1mm和0.15≤x≤0.5mm。
在优选实施例中，所述荧光物质为非YAG类；当包含所述荧光物质的树脂部的上表面和所述LED元件的上表面的距离为h，包含所述荧光物质的树脂部的侧面和所述LED元件侧面的距离为x时，h超越0.1mm时，满足0.47≤h/x≤1.82的关系。
在优选实施例中，包含所述荧光物质的树脂部从硅酮树脂形成；所述荧光物质的平均粒径为3μm以上15μm以下，并且具有比硅酮的比重大的比重；当包含所述荧光物质的树脂部的上表面和所述LED元件的上表面的距离为h，包含所述荧光物质的树脂部的侧面和所述LED元件侧面的距离为x时，满足1/5≤h/x≤1/2的关系。
在优选实施例中，包含所述荧光物质的树脂部具有平均粒径比1μm还小的触变剂的粒子。
在优选实施例中，安装在所述衬底上的所述LED元件的数量为多个，所述多个LED元件分别由所述树脂部个别覆盖。
在优选实施例中，还包含：具有把从所述多个LED元件各自的所述树脂部发射的光向远离所述衬底的方向反射而倾斜的反射面的光反射构件；所述反射面倾斜为包围各LED元件。
在优选实施例中，所述光反射构件具有包含分别包围各LED元件的多个开口部的板状形状，并且配置在所述衬底上；所述光反射构件的厚度为所述树脂部的高度的20倍以下。
在优选实施例中，所述光反射构件的厚度为5mm以下。
在优选实施例中，安装在所述衬底上的所述LED元件的数量为多个，所述多个LED元件由单一的树脂部覆盖。
在优选实施例中，还包含：具有把从所述树脂部发射的光向远离所述衬底的方向反射而倾斜的反射面的光反射构件。
在优选实施例中，所述光反射构件由配置在所述衬底上的板形成；所述反射面由形成在所述板上的开口部的内壁面构成，包围包含所述荧光物质的树脂部的侧面。
在优选实施例中，还具有：覆盖所述树脂部的第二树脂部。
在优选实施例中，还具有：填充包含所述荧光物质的树脂部的侧面和所述光反射构件之间的第二树脂部。
在优选实施例中，所述第二树脂部具有透镜功能。
在优选实施例中，包含所述荧光物质的树脂部的中心轴和所述LED元件的中心轴大致一致。
本发明的LED照明光源的制造方法，包含以下步骤：准备用倒装法安装了至少一个LED元件的衬底的步骤(a)；在所述衬底上形成覆盖所述LED元件，并且包含把从所述LED元件发射的光变换为具有比所述光的波长还长的波长的光的荧光物质的树脂部的步骤(b)；其中：所述步骤(b)包含：使树脂成型，制作侧面露出的所述树脂部的步骤。该步骤(b)也可以包含：使用具有规定所述树脂部的侧面形状的面的构件来形成树脂，制作所述树脂部的步骤(b1)；和把所述构件从所述树脂部的侧面分开的步骤(b2)。
在优选实施例中，在所述步骤(a)中，当准备了用倒装法安装了多个LED元件的衬底时，在步骤(b)中，用各所述树脂部覆盖各LED元件。
在优选实施例中，在所述步骤(b)中，把所述树脂部形成圆柱状。
在优选实施例中，还包括：在形成包含所述荧光物质的树脂部后，在所述衬底上配置具有对从所述树脂部发射的光进行反射的反射面的光反射构件的步骤(c)。
在优选实施例中，在所述步骤(a)中，当准备了用倒装法安装了多个LED元件的衬底时，所述光反射构件具有包围各LED元件的多个反射面。
在优选实施例中，所述步骤(c)之后，还包括：形成第二树脂部，以便覆盖包含有所述荧光物质的树脂的步骤(d)。
在优选实施例中，在所述步骤(d)中，把所述第二树脂部形成透镜形状。
根据本发明的LED照明光源，含有荧光物质的树脂部的侧面从能反射由树脂部出射的光的面分开，并且由包围LED元件的侧面部的面形成，所以从LED元件的侧面部发出的光透射树脂部时的透射距离不会由于方位不同而大幅度不同，减少了颜色不均匀。当把树脂部形成圆筒状时，颜色不均匀的降低效果提高，即使在安装时LED元件的方位不一致，颜色不均匀的方位依存性也减小。
附图说明
下面简要说明附图。
图1是表示以往的LED照明光源的剖视图。
图2是放大表示图1的LED照明光源的部分的剖视图。
图3(a)是表示本发明的LED照明光源的实施例1的剖视图，(b)是其平面图。
图4是表示形成图3所示的树脂部的方法一例的立体图。
图5(a)～(c)分别是表示形成图3所示的树脂部的其它方法的图。
图6(a)表示LED照明光源(本实施例)的主要部分截面，(b)是它的平面图，(c)是表示光指向特性的曲线图。
图7(a)表示LED照明光源(比较例)主要部分截面，(b)是它的平面图，(c)是表示光指向特性的曲线图。
图8(a)是表示本发明的LED照明光源的实施例2的剖视图，(b)是它的平面图。
图9(a)是表示本发明的LED照明光源的实施例3的剖视图，(b)是它的平面图。
图10是表示本发明的LED照明光源的实施例4的平面图。
图11是表示本发明的LED照明光源的实施例5的剖视图。
图12是表示用倒装法安装的蓝色LED元件的光指向特性的曲线图。
图13是表示本发明的LED照明光源的实施例6的剖视图。
图14是表示实施例6的色度差的x依存性的曲线图。
图15是表示本发明的LED照明光源的实施例7的立体图。
图16是表示卡型LED照明光源的分解立体图。
图17是图16的卡型LED照明光源中的设置了LED元件的区域的剖视图。
图18(a)是表示本发明的LED照明光源的实施例8的剖视图，(b)是其平面图。
图19(a)是表示本发明的LED照明光源的树脂部的一例的平面图，(b)是表示比较例的图。
图20是表示本发明的LED照明光源中的各种尺寸参数的图。
图21(a)和(b)是表示测定相关色温度的指向依存性的图。
图22(a)是关于本发明的LED照明光源，表示关于峰值波长464nm的光的色温度的指向依存性的曲线图，(b)是表示关于峰值波长458nm的光的同样数据的曲线图。
图23是表示关于本发明的LED照明光源的中心部和周围部之间产生的相关色温度差的曲线图。
图24(a)是具有锥度的第一树脂部的剖视图，(b)是它的平面图。
图25是表示作为透镜阵列起作用的第二树脂部的剖视图。
图26是模式表示形成第二树脂部时产生的树脂流的剖视图。
图中：11—衬底；12—LED元件；13—含有荧光物质的树脂部；21—LED元件；22a—引线；22b—引线；23—杯型反射板；24—第一树脂部(含有荧光物质的树脂部)；25—第二树脂部；26—荧光物质；41—衬底；42—版；43—橡皮刮板；44—LED元件；45—模具；46—感光性树脂层；47—遮光图案；48—光掩模；51—反射板；52—发射光；61—第二树脂部；62—发射光；101—荧光物质层；102—树脂层；103—发射光；104—发射光；121—LED照明光源；122—引导部；123—连接器；131—线；132—点亮装置；141—LED元件；142—LED元件。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明实施例。在各附图中，为了简化说明，用同一参照符号表示实质上具有同一功能的构成要素。
(实施例1)
首先，参照图3(a)和(b)。图3(a)和(b)所示的LED照明光源具有衬底11、安装在衬底11上的LED元件12、含有荧光物质的(荧光体)的树脂部13。在本实施例中，在衬底11上形成未图示的布线，与安装的LED元件12上的电极电连接。在LED元件12上通过衬底11的布线，从点亮电路(未图示)供给发光所必要的电流或电压。
分散在树脂部13的内部的荧光物质吸收从LED元件12发射的光，被激励后，发出荧光。从荧光物质发出的光的波长比从LED元件12发射光的波长还长。例如，作为LED元件12，当使用发出蓝色的LED芯片时，作为荧光物质，适合使用(Y·Sm)3(Al·Ga)5O12：Ce、(Y0.39Gd0.57、Ce0.03Sm0.01)3Al5O12等。通过使用这样的荧光物质，把从LED元件12发出的蓝色光的一部分变换为黄色光，作为全体，能取得接近白色的照明光。
在树脂部13的内部，除了荧光物质，最好添加平均粒径比1μm还小的触变剂的粒子。触变剂例如是硅石、二氧化钛、氧化铝、氧化镁等的微粒。微粒的平均粒径为纳米级，比荧光物质的平均粒径小两个数量级。触变剂有助于保持树脂部13的形状。
本实施例的树脂部13具有从能反射由树脂部发出的光的面(未图示)分开的侧面。具体而言，树脂部13是具有比LED元件12的对角线长度还长的直径、比LED元件12的高度还大的高度的圆柱状，树脂部13的侧面如图3(a)和(b)所示，由包围LED元件12的侧面部的曲面构成。这里，所谓“能反射从树脂部13发出的光的面”是指，在典型上包含为了反射而有意配置的光反射构件的光反射面，但是也可以是其它构件的表面。
这样，本实施例的树脂部13特征在于：其侧面形状不受光反射构件的光反射面等的形状限制，由自由设计的曲面构成。据此，能发挥减少颜色不均匀的效果。
下面，参照图4，说明形成圆柱状的树脂部13的方法一例。
首先，准备安装了LED元件44的衬底41。在本实施例中，通过倒装法安装把LED元件44搭载在衬底41上。接着，使形成圆柱形状的孔(开口部)的版42与衬底41紧贴，然后，把包含荧光物质的树脂液体注入圆柱形状的孔中。版42的厚度为0.02～1.1mm左右，孔的直径设定为比LED元件44的对角线长度(例如，0.3～1.0mm)还大的值(例如，0.8mm)。
把树脂液体注入版42的孔中后，用橡皮刮板43使超过版42的上表面的树脂液体平滑化，使树脂液体热固化。然后，从衬底41上去除版42，取得覆盖LED元件44全体的圆柱状的树脂部。
在图4中，表示了在衬底41上安装一个LED元件44的例子，在版42上形成的孔的数量也是一个。可是，当在衬底41上安装了多个LED元件44时，能使用在与各LED元件44对应的位置具有孔的版，同时形成多个圆柱状树脂部。
根据图4所示的方法，在把光反射构件(反射板)粘贴在衬底41上之前的阶段中，能形成覆盖LED元件44的树脂部，所以能不拘束于光反射构件的反射面形状，设计树脂部的形状。更具体而言，因为在版42上形成的孔的形状规定树脂部的侧面形状，所以通过控制该孔的形状，能形成具有圆柱以外的形状的树脂部。例如，如果在版42上形成三角棱柱或长方体的孔，也能形成具有与该孔的形状对应的形状的树脂部。
须指出的是，在本说明书中，把由垂直于衬底主面的法线的平面切取树脂部的截面形状称作“树脂部的截面形状”。如果根据该定义，则圆柱状树脂部的截面形状为“圆”。可是，本实施例的树脂部的截面形状没必要在严格意义是“真的圆”。如果树脂部的截面形状象三角形或四方形那样，是顶角比较少的多边形，会产生后面说明的问题，但是，如果是顶角为6个以上的多边形，则实质上具有充分的轴对称性，所以能视为与“圆”相同。因此，在“圆柱状树脂部”中包含树脂部的截面形状为具有6个以上顶角的多边形的情况。
此外，本说明书中使用的“树脂”的用语包含热可塑性树脂、热固化性树脂、通过紫外线等的辐射而固化的树脂、无机高分子、玻璃，并且也可以在它们中添加光稳定剂等添加剂。
此外，本实施例中使用的树脂部的侧面由曲面构成，但是本发明的效果并不局限于这样的情形。下面，参照图19，说明本点。
图19(a)是表示树脂部13和由树脂部13包围的LED元件12的配置关系的平面图。在图19(a)中，由虚线表示的矩形部分是没有旋转引起的位置偏移的状态的LED元件12，用实线表示的矩形部分产生了旋转引起的位置偏移的状态的LED元件12。旋转引起的位置偏移的角度设为αo以下。图19(a)所示的树脂部13在四角分别具有曲面13a。各曲面13a对于树脂部13的中心形成的角度设为2×αo。这时，从图19(a)可知，如果旋转引起的位置偏移比αo小，则LED元件12的上面的对角线与树脂部13的侧面交叉的位置，在树脂部13的侧面中不是在平面部分中，而是包含在曲面13a中。没有位置偏移时的LED元件12的所述对角线用“G1”表示，位置偏移的角度等于αo时的对角线用“G2”表示。这时，着眼于从LED元件12的侧面发出的光中沿着对角线G1或G2发射的光。沿着对角线G1发射的光从LED元件12的侧面出射，在到达树脂部13的侧面之前的距离，与沿着对角线G2发射的光从LED元件12的侧面出射，在到达树脂部13的侧面之前的距离，没有大的不同。这是因为树脂部13的侧面在图19(a)所示的位置具有曲面。
而图19(b)所示的树脂部13的侧面不包含曲面。因此，沿着对角线G1发射的光从LED元件12的侧面出射，在到达树脂部13的侧面之前的距离，与沿着对角线G2发射的光从LED元件12的侧面出射，在到达树脂部13的侧面之前的距离，大不相同。这些距离大不相同意味着容易发生因LED元件12的旋转引起的颜色不均匀。
从以上的说明可知，树脂部13的侧面全体没必要由包围LED元件的侧面部的曲面构成。也就是说，只要使树脂部的曲面至少存在于与LED元件的角部相对的位置即可。更具体而言，只要将树脂部13的曲面对于树脂部13的中心形成的角度(＝2α)设定为比把LED元件12搭载在衬底上时能产生的相对于LED元件12中心的旋转角度更大即可。
如果在树脂部的侧面存在这样的曲面，则树脂部的横向(与衬底主面平行的方向)的厚度变得不一样。当在LED元件的表面涂敷或堆积荧光体的薄层，该荧光体层的厚度在LED元件的表面上变得大致一样。在这点上，本发明中使用的树脂部可以说具有与所述荧光体层不同的特殊形状。
下面，说明用垂直于衬底11的面切取树脂部13的截面形状。该截面的外形没必要垂直于衬底11。依据图4所示的方法，也可以形成使侧面具有少许锥度的倾斜的形状的树脂部。图24(a)表示具有锥度的树脂部的截面形状的一例，图24(b)表示它的平面形状。图24所示的直径L2对于直径L1的比率(L2/L1)希望为1/2以上。这是因为无间隙地把树脂液体注入版的孔中时，孔的内壁希望为对于衬底主面为大致垂直的形状。此外，如果L2过小，则由于LED元件的位置偏移，颜色不均匀的影响增大，所以希望L2/L1具有接近1的大小。
在所述树脂形成方法中，通过橡皮刮板43使树脂部的上表面平滑化，因此，在树脂部的上表面不会形成大的凹凸，取得大致平坦的上表面。在树脂液体固化的过程中，虽然树脂上表面的平坦性下降，但是不会成成为颜色不均匀的原因的大的凹凸。此外，因为树脂部为圆柱状，所以树脂部上表面的面积比较小，即使树脂部的上表面的平坦性大幅度下降，也几乎观察不到由此引起的颜色不均匀。须指出的是，在象以往例那样在杯型反射板中填充树脂液体，使其固化的方法中，无法形成本实施例中采用的圆柱状树脂部。
下面，参照图5(a)～(c)说明形成所述树脂部的其它方法。
首先，参照图5(a)。在本例子中，准备规定树脂部13的形状的模具45，在该模具45中填充树脂液体。然后，通过热源或提高粘性的添加剂，使树脂液体为稍微固化的状态后，把模具45放在衬底11上，把树脂部复制到衬底41上。接着，从衬底41去掉模具45，对于复制到衬底41上的状态的树脂部，进行进一步的固化。
作为其它方法，如图5(b)所示，从模具取出在模具45上稍稍固化的树脂部13，把该树脂部13按在衬底41的安装着LED元件44的位置后，进行进一步的固化。
此外，如图5(c)所示，也可以采用不使用所述模具45的方法。在图5(c)所示的例子中，首先，用感光性树脂层46覆盖LED元件44的安装衬底41的表面。通过在衬底41上涂敷包含荧光物质的光致抗蚀剂，形成感光性树脂层46。接着，使用形成规定树脂部的形状的遮光图案47的光掩模48，通过只对感光性树脂层46的选择的区域曝光、显影，形成树脂部。须指出的是，如果适当选择光掩模48的遮光图案47的形状，则感光性树脂层46可以是负片型，也可以正片型。
如上所述，在本实施例中，通过倒装法安装，把LED元件固定在衬底上。当进行这样的倒装法安装时，首先，用夹头等器具吸引LED元件，在衬底的适当的位置配置LED元件。然后，为了把LED元件固定在衬底上，存在各种方法，但是适合使用超声波倒装法安装。当基于超声波倒装法安装法时，一边把LED元件上的金属电极按在衬底上的金属电极上，一边对LED元件提供超声波振动，据此，压接两个金属电极。超声波倒装法安装在连接中不需要焊锡，此外是比较低温的工艺，所以适合于LED元件的高密度安装。可是，当基于超声波倒装法安装法时，在压接接合结束前，由于超声波振动，会造成LED元件转动，其结果，会在各LED元件中，产生方位偏移的问题。
因此，如果把含有荧光物质的树脂部设定为四方形，则从LED元件发出的光透射树脂部之前的距离根据方位而大幅度不同。结果，根据LED元件和树脂部相对的方位，颜色不均匀的显现方式会有变化。
下面，参照图6和图7，说明LED元件的光指向特性受到树脂部的截面形状的影响。
图6(a)表示本实施例的LED照明光源的主要部分截面，图6(b)是它的平面图。而图7(a)是含有荧光物质的树脂部为四角棱柱的比较例的主要部分截面，图7(b)是它的平面图。
在图6(b)中记载着垂直于衬底的两个面(L1面和S1面)，在图7(b)中也同样记载着垂直于衬底的两个面(L2面和S2面)。此外，图6(c)分别用参照符号“L1”和“S1”的曲线表示L1面中的光指向特性和S1面中的光指向特性。图7(c)分别用参照符号“L2”和“S2”的曲线表示L2面中的光指向特性和S2面中的光指向特性。这里，光指向特性是指，以LED照明光源的正上方(衬底主面的法线方向)为方位0o，用计算机仿真相对于法线从-90o～90o的范围(180o)的方向的照度。
从图6(c)可知，当树脂部13的截面为圆时，在L1面中，在S1面中都发挥同样的光指向特性。而当树脂部13的截面为矩形时，从图7(c)可知，在L2面和S2面之间，在光指向特性上发生大的差异。
这样，当树脂部13的截面为四方形时，光指向特性随方位而变化，从而发生颜色不均匀。因此，只要不适当控制对于树脂部13的LED元件12的方位，就无法减少颜色不均匀。可是，如上所述，根据超声波倒装法安装，无法控制LED元件12的方位。
而如果象本实施例那样，树脂部13的截面为圆，光指向特性的方位依存性大幅度缓和，解决了因方位引起的颜色不均匀的问题。须指出的是，减少这样的因方位引起的颜色不均匀的效果不仅在树脂部13的截面为圆时，当为椭圆等形状时，也能在某种程度上取得。但最好使含有荧光物质的树脂部的中心轴和LED元件的中心轴大致一致。
(实施例2)
下面，参照图8说明本发明的LED照明光源的实施例2。图8(a)是本实施例的LED照明光源的剖视图，图8(b)是它的俯视图。
本实施例的LED照明光源具有衬底11、安装在衬底11上的LED元件12、含有荧光物质的树脂部13、粘贴在衬底11上的反射板51。反射板51以外的构成要素与实施例1的构成要素相同，所以这里不重复说明。
反射板51具有由倾斜为圆锥状的面构成的反射面，该反射面对于LED元件12的中心为轴对称。该反射面适合的是，由金属形成的反射板51的开口部侧面。该开口部的直径(最接近衬底的一部分的直径)比树脂部13的直径还长。因此，反射板51的形状也可以是抛物面形状。
反射板51的反射面如图8(a)所示，接收从LED元件12的侧面放射的光52，向大致垂直于衬底主面的方向照射。因此，大致垂直于衬底主面的方向的光输出与不设置反射板51时相比会增加。
根据本实施例的LED照明光源，在反射面和树脂部13的侧面(外周面)之间存在间隙(约0.1mm以上)，由反射面反射的光不易返回树脂部13。因此，不易发生参照图2说明的依存于光路差的颜色不均匀。
(实施例3)
下面，参照图9，说明本发明的LED照明光源的实施例3。图9(a)是本实施例的LED照明光源的剖视图，图9(b)是它俯视图。
在本实施例中，在衬底11上设置覆盖圆筒状树脂部13的第二树脂部61，该第二树脂部61的形状形成为发挥透镜的功能。从LED元件12的上表面部或侧面部发射的光62由于第二树脂部61变为大致平行的光，所以大致垂直于衬底主面的方向的光输出会增加。
本实施例的第二树脂部61例如由环氧树脂等形成，不含有荧光物质。在本实施例中，第二树脂部61覆盖第一树脂部13的全体，填充为掩埋反射板51的光反射面和第一树脂部13之间的间隙。第二树脂部61保护第一树脂部13，发挥提高可靠性的功能。承担这样的任务的第二树脂部61与光反射面紧贴，但是不含有荧光物质，所以几乎不发生参照图2而说明的颜色不均匀的问题。
须指出的是，第二树脂部61的形状并不限定于透镜型。为了发挥所需的光学作用，能使其为各种形状。
此外，图8和图9分别表示单一的LED元件，但是希望在单一的衬底上排列多个LED元件。当在单一的衬底上排列着多个LED元件时，反射板51具有分别包围各LED元件的多个开口部。设置在反射板51上的各开口部的侧面倾斜，作为反射面起作用。
反射板51的厚度设计为包含荧光物质的树脂部13的高度的20倍以下。从薄型化的观点出发，希望反射板51的厚度设定为5mm以下。
在本实施例中，反射面具有包围各LED元件的形状和大小，所以能使反射板51薄，容易使LED照明光源的全体小型化。
须指出的是，当在单一衬底上排列着多个LED元件时，把具有包围各LED元件的多个反射面的反射板配置在衬底上后，如图25所示，希望形成起透镜阵列作用的第二树脂部。该第二树脂部没必要与各LED元件对应分离，如图25所示，可以连续。当彼此连接排列为阵列状的透镜的接合部分存在时，该接合部分能作为导光部起作用。因此，使从各LED元件和第一树脂部发出的光通过第二树脂部彼此混色，据此，能进一步降低颜色不均匀。
因衬底11和反射板51原来就是独立的构件，所以如图26所示，也能在衬底11和反射板51之间有意识地设置空间(间隙)101。当在设置了这样的空间101而形成第二树脂部时，第二树脂部的一部分流过由图26的箭头102所示的路线，流入空间101内。通过采用这样的结构，在反射板51上设置第二树脂时的气泡与第二树脂一起流入空间101内。结果，能从第二树脂部中的覆盖LED元件的部分中去除气泡的大部分。
当为所述实施例时，能从各LED元件高效取出光，但如果是采用由一个反射面包围多个LED元件的结构时，从某个LED元件放射的光会被相邻的LED元件吸收，所以会产生无法高效取出发射光的问题。此外，当采用这样的结构时，因为LED元件和反射面的距离变长，所以有必要把反射面形成得很高。这成为使LED照明光源小型化上的障碍。
(实施例4)
下面，参照图10说明本发明的LED照明光源的实施例4。图10是本实施例的LED照明光源的俯视图。
在本实施例中，多个LED元件12安装在一个衬底11上。在本实施例中，进行所述的超声波倒装法安装，所以在安装时，LED元件12会旋转，LED元件12会朝着各种方位。须指出的是，在图10中，因各LED元件12的旋转而引起的方位的偏移角度表示得比实际大。
在本实施例中，如图10所示，即使各LED元件12的方位不同，树脂部13为圆柱状，所以能减少颜色不均匀的影响。
(实施例5)
下面，参照图11，说明本发明的LED照明光源的实施例5。图11是本实施例的LED照明光源的剖视图。
在本实施例中，当含有荧光物质的树脂部13的上表面与LED元件12的上表面的距离为h，树脂部13的侧面与LED元件12的侧面的距离为x时，满足1/5≤h/x≤1/2的关系。
图12表示倒装法安装的蓝色LED元件的光指向特性。图12的曲线81表示LED元件的光指向特性，曲线82表示一般光源中观察到的依据余弦法则的光指向特性。从图12可知，当倒装法安装了LED元件时，从LED元件的上表面部发射的光量比一般的光源低20％左右。这是因为从LED元件的上表面部发射的光量比从LED元件侧面部发射的光量低20％左右的缘故。因此，在含有荧光物质的树脂部中，从LED元件的侧面部发出的光所通过的部分的厚度、与从LED元件的上表面部发出的光所通过的部分的厚度相等时，无法改善光指向特性。
在本实施例中，为了补偿从LED元件12的上表面部和侧面部发出的光量的不同，将存在于LED元件12的上表面部的树脂部13形成得相对较薄(在图11中，为了容易观察，把第一树脂部13的厚度描绘得过度大)。
根据本申请发明者的研究，当树脂部13的荧光物质混合条件在LED元件的上表面部和侧面部一致时，当满足1/5≤h/x≤1/2的关系时，改善了光指向特性。如果为了满足这样的关系而规定树脂部13的形状，则能取得接近图12的曲线82的光指向特性。
须指出的是，本实施例的树脂部13为圆柱状，LED元件12为长方体，所以覆盖LED元件12侧面的树脂部13的厚度(横向尺寸)依存于方位而变化。因此，“树脂部13的侧面与LED元件12的侧面的距离x”意味着“LED元件12的侧面的中心部分和从该中心部分开始向垂直于侧面的方向延伸的直线与树脂部13侧面交叉的部分之间的距离”。
(实施例6)
下面，参照图13，说明本发明的LED照明光源的实施例6。图13是本实施例的LED照明光源的剖视图。
在本实施例中，圆柱状的树脂部13中包含的荧光物质的分散状态不均匀，在LED元件12的上表面部和侧面部之间，当荧光物质的分布状态不同时，能抑制从荧光物质分布状态不同产生的光指向特性的恶化。
含有荧光物质的树脂部13适合由环氧树脂或硅酮树脂形成。这些树脂的粘度在热固化时暂时极度降低。因此，当荧光物质的平均粒形为3μm～15μm时，如果荧光物质的比重比树脂比重大，则在热固化时荧光物质发生沉降的现象。图13模式地记载了该现象发生的状态。在图13所示的极端的例子中，沉降的荧光物质的层101形成在树脂层102的底部，但是通常，如图13所示，荧光物质与树脂不会完全分离。此外，通过触变剂的添加，能在某种程度上抑制热固化时的荧光物质的沉降。
硅酮树脂比环氧树脂在热固化时的粘度下降小，柔软，在缓和应力上优异。因此，作为树脂部13的材料，硅酮树脂比环氧树脂优异。因此，求出了当使用硅酮树脂时，使从树脂部13的上表面部发射的光103、与从第一树脂部13的侧面部发射的光104的光色一致所必要的条件。
在本实施例中，也将含有荧光物质的树脂部13的上表面与LED元件12的上表面的距离设为h，将树脂部13的侧面与LED元件12的侧面的距离设为x。LED元件12的大小为0.3mm的四方形、厚度0.09mm、h为0.03mm和0.1mm两种，当h为0.02时，x为0.1mm～0.35mm等6种，h为0.1时，为0.1mm～0.55mm等5种。荧光物质使用了在575nm具有峰值波长的宽带分光分布的物质。荧光物质和硅酮树脂的混合重量为70∶30。混合和脱泡使用机械充分进行。
使输入到LED元件12的电流为40mA，计测从树脂部13的上表面部和侧面部发射的光的分光发射照度。从该计测结果求出照明光的色度，求出从上表面部发射的光和从侧面部发射的光之间的色度差Cu’v’。
图14的曲线图表示色度差Cu’v’随x的变化。符号“▲”表示h为0.02mm时的数据，符号“●”表示h为0.1mm时的数据。
从图14的曲线图可知，当h为0.02mm时，色度差减小的拐点存在于x＝0.15的位置。此外，当h为0.1mm时，色度差减小的拐点存在于x＝0.2的位置。因此，当LED元件12的上表面和树脂部13的上表面的距离h为0.02mm以上0.1mm以下时，如果LED元件侧面和第一树脂部的圆柱形状侧面的距离x设定为0.15mm以上0.5mm以下，就能减少颜色不均匀。
所述数据是h为0.03mm和0.1mm时取得的。如果减少树脂部中包含的荧光物质的重量比率，则能相对厚地形成树脂部。当荧光物质的重量比率大时，即使树脂部薄时，也充分吸收从LED元件发出的光，能变换为长波长的光。作为荧光物质，评价把非YAG类的荧光物质(YAG类以外的荧光物质)加入硅酮树脂中而形成的比较厚的树脂部(h超过0.1mm时)的特性。
下面，参照附图，详细说明所述评价结果。
首先，荧光物质和硅酮树脂的混合重量比率设定为70∶30。使用的LED元件大致具有长方体的形状，是高度0.1mm、平面尺寸0.32×0.30mm的正方形。使用峰值波长458nm和峰值波长464nm的2种LED元件。
图20记载了覆盖单一的LED元件而形成的圆柱状树脂部的尺寸参数。这里，把树脂部的直径记载为Φ，高度记载为H。
如图21(a)和图21(b)所示，评价了分光光指向特性。更具体而言，如图21(a)所示，沿着垂直于衬底的主面的两个平面，求出两种发光光谱的角度依存性。在测定中使用了大塚电子制造的商品名MCPD1000的分光配光测定装置。此外，在测定时，使40mA的电流流向LED元件。
图22(a)表示关于峰值波长为464nm的光的数据。表示树脂部的直径Φ为0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm和1.0mm时的光指向依存性。H设定为0.34mm。图22(b)表示关于峰值波长为458nm的光的同样数据。图22(a)和图22(b)的曲线图的纵轴是相关色温度，横轴是角度。如图21(b)所示，该角度是连接LED元件的中心与受光器的受光部中心的直线、与垂直于衬底的方位之间所形成的角度。
从图22(a)和图22(b)可知，如果树脂部的直径Φ变为0.7mm以上，则表示相关色温度的角度依存性减小，颜色不均匀减小。
图22(a)和(b)的各曲线图中表示的数据，是从14种不同方位测定LED元件发出的光而取得的。接着，根据上述数据，求出垂直于衬底的方位(角度为0)的数据(中心数据)与从垂直于衬底的方位倾斜的方位(角度不是0)的数据(周围数据)的差。图23是用纵轴表示该差、用横轴表示树脂部的直径Φ的曲线图。在该曲线中，●是关于波长464nm的光的数据，▲是关于波长458nm的光的数据。
由图23可以看出，不仅树脂部的直径为0.6mm以下时、即使是1.0mm时相关色温度的差(中心数据与周围数据之间的差)也有增加的倾向。由此可以看出，树脂部的直径Φ太大也会降低作为照明光源的性能。
从本发明者的各种实验可知，当圆柱状的树脂部高度H为0.25mm以上0.40mm以下时，树脂部的直径Φ为0.65mm以上0.95以下的范围时，就能抑制颜色不均匀。
如果LED元件的大小从本实验中使用的尺寸变化，则上述值变化。因此，作为更实际的参数，如果使用图11所示的“h”和“x”，规定希望的范围，则希望h/x在0.47以上、1.82以下的范围内。更希望h/x的大小为0.60以上1.68以下，进一步希望h/x的大小为0.76以上1.46以下。此外，最希望的h/x的大小为0.9以上1.26以下。
如图19所示，即使LED元件旋转，也必须用树脂充分覆盖LED元件的侧面，所以x的大小至少应具有0.02mm以上的大小。一旦确定了x的大小，则只要设定h的大小，以使上述的h/x进入希望的大小范围内即可。
当用直径Φ的圆柱状树脂部完全覆盖上表面为正方形的LED元件时，直径Φ的大小有必要设定为比所述正方形对角线长。当直径Φ与对角线相等时，因为x的大小等于(Φ-Φ/√2)/2，所以希望x＞(Φ-Φ/√2)/2的关系成立。
(实施例7)
下面，参照图15，说明本发明的LED照明光源的实施例7。图15是表示本实施例的卡型LED照明光源、可装卸地插入该LED照明光源的连接器123、经过连接器123与LED照明光源电连接的点亮装置132的立体图。
图示的卡型LED照明光源121插入形成有一对引导部122的连接器123内。引导部122在把LED照明光源121向连接器123插拔时，具有使LED照明光源121的衬底边缘向给定方向滑动的功能。在连接器123中设置有与卡型LED照明光源121的供电电极(未图示)，通过线131连接在点亮装置132上。
LED照明光源121希望是具有安装在矩形衬底上的多个LED元件，各LED元件由所述的圆柱形状树脂部覆盖。LED照明光源121的衬底也可以具有连接各LED元件与供电电极的多层布线。此外，具有与LED元件对应的开口部的金属性反射板也可以粘贴在衬底表面上。
这样，本实施例的LED照明光源121具有与存储卡等类似的卡型形状，所以对于具有连接器的各种仪器的插拔(装卸)是自由的。因此，当照明装置中使用的LED照明光源121的寿命用尽时，通过把该LED照明光源121与同样形状的新的LED照明光源交换，能继续使用照明装置。此外，如果从具有不同特性的多种LED照明光源121中适当选择适当的，安装到照明装置上，就能在使用同一照明装置的情况下，提供多样的照明光。
下面，参照图16和图17，进一步详细说明本实施例的卡型LED照明光源121的结构。图16是卡型LED照明光源121的分解立体图，图17是卡型LED照明光源121中的设置了LED元件的区域的剖视图。
首先，参照图16。本实施例的LED照明光源121具有在衬底11上排列为矩阵状的多个圆筒树脂部213。在图16中，未画出LED元件，但是LED元件被圆筒树脂部213覆盖。如上所述，在圆筒树脂部213中分散荧光物质，把从LED元件发出的光变换为长波长的光。
在衬底11的表面(安装面)上粘贴具有包围各圆筒状树脂部213的多个开口部的光反射板152。光反射板152的内周面倾斜为圆锥形，起到对从圆筒状树脂部213发出的光进行反射的光反射面的作用。
下面，参照图17。各实施例的各LED元件153与粘贴在构成衬底11的金属板150上的多层布线衬底151的布线图案159通过倒装法安装连接。LED元件153由含有荧光物质的树脂部213覆盖，该树脂部(第一树脂部)213由具有透镜功能的第二树脂部162覆盖。
在本实施例的多层布线衬底151上形成有2层的布线图案159，不同层中的布线图案159通过通路孔163连接。最上层的布线图形159，经Au凸台161与LED元件153的电极连接。布线图案159例如由铜、镍、铝、或以这些金属为主成分的合金形成的布线图案构成。
具有这样的结构的多层布线衬底151的上表面的大部分，由光反射板152覆盖，但一部分露出。在多层布线衬底151的露出区域中形成多个供电电极(未图示)。该供电电极通过卡型LED照明光源插入的连接器电连接在照明装置的点亮电路上。
须指出的是，在图17所示的例子中，在光反射板152和多层布线衬底151之间设置有未充满层(应力缓和层)160。通过该未充满层160，缓和在金属制的光反射板152和多层布线衬底151之间存在的热膨胀差引起的应力，并且也确保光反射板152和多层布线衬底51上的上层布线之间的电绝缘。
(实施例8)
下面，参照图18，说明本发明的LED照明光源的实施例8。图18(a)是本实施例的LED照明光源的剖视图，图18(b)是它的俯视图。
在本实施例中，在一个衬底11上安装LED元件141和LED元件142，这些LED元件141和142由含有荧光物质的一个圆柱状树脂部13覆盖。
从LED元件141和LED元件142发射的光的一部分由圆柱状树脂部13变换为波长长的光。即使用一个圆柱状树脂部覆盖多个LED元件，也能减少颜色不均匀。
须指出的是，从LED元件141和LED元件142发射的光的波长没必要一致。
本发明适用于置换到利用放电的已经存在的照明光源中的各种照明光源。

Claims (28)

1.一种LED照明光源，包括衬底、用倒装法安装在所述衬底上的LED元件、覆盖所述LED元件并且具有把从所述LED元件发射的光变换为包含比所述光的波长还长的波长的光的至少一种荧光物质的树脂部，其中：
所述树脂部具有与能反射从所述树脂部出射的光的面分开的侧面，所述侧面由包围所述LED元件的侧面部的面构成，所述面的至少一部分包含曲面。
2.根据权利要求1所述的LED照明光源，其中：
所述LED元件具有至少3个平面状的侧面，相邻的2个侧面在角部连接。
3.根据权利要求2所述的LED照明光源，其中：
所述树脂部的所述曲面至少存在于所述LED元件的与所述角部对向的位置。
4.根据权利要求3所述的LED照明光源，其中：
所述树脂部的所述曲面对于所述树脂部的中心所形成的角度，设定为比把所述LED元件搭载在所述衬底上时产生的相对于所述LED元件中心的旋转角度还大。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的LED照明光源，其中：
所述树脂部具有轴对称形状。
6.根据权利要求5所述的LED照明光源，其中：
所述树脂部的形状是具有比所述LED元件的对角线长度还长的直径的圆柱状。
7.根据权利要求6所述的LED照明光源，其中：
当包含所述荧光物质的树脂部的上表面与所述LED元件的上表面的距离为h，包含所述荧光物质的树脂部的侧面与所述LED元件侧面的距离为x时，满足0.02≤h≤0.1mm和0.15≤x≤0.5mm。
8.根据权利要求6所述的LED照明光源，其中：
所述荧光物质为非YAG类；
当包含所述荧光物质的树脂部的上表面与所述LED元件的上表面的距离为h，包含所述荧光物质的树脂部的侧面与所述LED元件侧面的距离为x时，h超越0.1mm时，满足0.47≤h/x≤1.82的关系。
9.根据权利要求6所述的LED照明光源，其中：
包含所述荧光物质的树脂部由硅酮树脂形成；
所述荧光物质的平均粒径为3μm以上15μm以下，并且具有比硅酮的比重大的比重；
当包含所述荧光物质的树脂部的上表面与所述LED元件的上表面的距离为h，包含所述荧光物质的树脂部的侧面与所述LED元件侧面的距离为x时，满足1/5≤h/x≤1/2的关系。
10.根据权利要求9所述的LED照明光源，其中：
包含所述荧光物质的树脂部含有平均粒径比1μm还小的触变剂的粒子。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的LED照明光源，其中：
安装在所述衬底上的所述LED元件的数量为多个，所述多个LED元件的每一个分别由所述树脂部个别覆盖。
12.根据权利要求11所述的LED照明光源，其中：
还包括：具有把从所述多个LED元件各自的所述树脂部发射的光向远离所述衬底的方向反射而倾斜的反射面的光反射构件；
倾斜的所述反射面包围各LED元件。
13.根据权利要求12所述的LED照明光源，其中：
所述光反射构件，是具有分别包围各LED元件的多个开口部的板状形状，并且配置在所述衬底上；
所述光反射构件的厚度为所述树脂部的高度的20倍以下。
14.根据权利要求13所述的LED照明光源，其中：
所述光反射构件的厚度为5mm以下。
15.根据权利要求1～10中的任意一项所述的LED照明光源，其中：
安装在所述衬底上的所述LED元件的数量为多个，所述多个LED元件由单一的树脂部覆盖。
16.根据权利要求1～10中的任意一项所述的LED照明光源，其中：
还包括：具有把从所述树脂部发射的光向远离所述衬底的方向反射而倾斜的反射面的光反射构件。
17.根据权利要求16所述的LED照明光源，其中：
所述光反射构件由配置在所述衬底上的板形成；
所述反射面，由形成在所述板上的开口部的内壁面构成，并包围包含所述荧光物质的树脂部的侧面。
18.根据权利要求1～17中的任意一项所述的LED照明光源，其中：
还具有：覆盖所述树脂部的第二树脂部。
19.根据权利要求16所述的LED照明光源，其中：
还具有：填充包含所述荧光物质的树脂部的侧面与所述光反射构件之间的第二树脂部。
20.根据权利要求18或19所述的LED照明光源，其中：
所述第二树脂部具有透镜功能。
21.根据权利要求1～20中的任意一项所述的LED照明光源，其中：
包含所述荧光物质的树脂部的中心轴和所述LED元件的中心轴大致一致。
22.一种LED照明光源的制造方法，是包含：
准备用倒装法安装了至少一个LED元件的衬底的步骤(a)；
在所述衬底上形成覆盖所述LED元件，并且包含把从所述LED元件发射的光变换为具有比所述光的波长还长的波长的光的荧光物质的树脂部的步骤(b)，的LED照明光源的制造方法，
其中：步骤(b)包含：使树脂成型，制作侧面露出的所述树脂部的步骤。
23.根据权利要求22所述的LED照明光源的制造方法，其中：
在所述步骤(a)中，当准备了用倒装法安装了多个LED元件的衬底时，在步骤(b)中，用各所述树脂部覆盖各LED元件。
24.根据权利要求23所述的LED照明光源的制造方法，其中：
在所述步骤(b)中，把所述树脂部形成圆柱状。
25.根据权利要求23或24所述的LED照明光源的制造方法，其中：
在形成包含所述荧光物质的树脂部后，还包括：在所述衬底上配置具有对从所述树脂部发射的光进行反射的反射面的光反射构件的步骤(c)。
26.根据权利要求25所述的LED照明光源的制造方法，其中：
在所述步骤(a)中，当准备了用倒装法安装了多个LED元件的衬底时，所述光反射构件具有包围各LED元件的多个反射面。
27.根据权利要求26所述的LED照明光源的制造方法，其中：
所述步骤(c)之后，还包括：形成第二树脂部，以便覆盖包含有所述荧光物质的树脂的步骤(d)。
28.根据权利要求27所述的LED照明光源的制造方法，其中：
在所述步骤(d)中，把所述第二树脂部形成透镜形状。
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