JP2002151743A - 発光装置とその製造方法 - Google Patents

発光装置とその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 指向角が広く、色むらの少ない発光装置を提
供すること。 【構成】 ケース2のカップ3底部に発光素子4を配置
するとともに、前記カップ3に充填される樹脂5内に蛍
光体6を含有させた発光装置1において、前記蛍光体6
の密度をカップ3の下部よりも上部の方が高い分布と
し、前記樹脂5の天面7を前記カップの天面8よりも高
い平坦面とし、前記樹脂5の天面外周部に傾斜面9を形
成したことを特徴とする

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は発光素子の光を蛍光
体によって波長変換する発光装置とその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】LEDなどの発光素子から出る光の波長
を蛍光体によって変換し、元の光と変換後の光を合成し
て出力する発光装置は、実公昭54−41660号公報
に記載されている。図5は、このような構造を天面が平
坦なチップタイプLEDに適用した場合に想定される構
造を示す断面図である。この図に示すように、蛍光体を
含有した樹脂をカップ全体に充填すると、カップによっ
て出射光の遮光が行われる結果、指向角θが狭く成りや
すいという問題を有している。また、樹脂よりも比重が
大きな蛍光体が底に沈んで発光素子の光と蛍光体の光の
混色具合が不均一になって色むらが発生しやすいという
問題も有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は指向
角の広い発光装置を提供することを課題の1つとする。
また、色むらの少ない発光装置を提供することを課題の
1つとする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の発光装置は請求
項1に記載のように、ケースのカップ底部に発光素子を
配置するとともに、前記カップに充填される樹脂内に蛍
光体を含有させた発光装置において、前記蛍光体の密度
をカップの下部よりも上部の方が高い分布とし、前記樹
脂の天面を前記カップの天面よりも高い平坦面とし、前
記樹脂の天面外周部に傾斜面を形成したことを特徴とす
る。
【0005】本発明の発光装置は請求項2に記載のよう
に、ケースのカップ底部に発光素子を配置するととも
に、前記発光素子を覆うように蛍光体を含有しない第1
の樹脂を前記カップに充填し、前記第1の樹脂を覆うよ
うに蛍光体を含有した第2の樹脂を配置した発光装置に
おいて、前記第2の樹脂によって前記カップの上面を塞
ぐとともに、前記第2の樹脂の天面外周部に前記カップ
天面よりも上に位置する傾斜面を形成したことを特徴と
する。
【0006】本発明の発光装置の製造方法は請求項3に
記載のように、内部に複数のカップを備え前記カップ底
部に発光素子を配置したケースを用意する工程と、前記
カップ内に前記発光素子の光を波長変換する蛍光体を含
んだ樹脂を充填して硬化する工程と、前記樹脂の天面が
前記ケースの天面よりも高い平坦面となるように前記ケ
ースの天面を削る工程と、前記ケースをカップ単位に分
割する工程とを備えることを特徴とする。
【0007】本発明の発光装置の製造方法は請求項4に
記載のように、内部に複数のカップを備え前記カップ底
部に発光素子を配置したケースを用意する工程と、前記
カップ内に前記発光素子の光を波長変換する蛍光体を含
んだ樹脂を充填して硬化する工程と、前記樹脂の天面が
前記ケースの天面よりも高い平坦面となるように前記ケ
ースの天面を削ると同時に前記ケースをカップ単位に分
割する工程とを備えることを特徴とする。
【0008】上記の製造方法において、前記樹脂の硬化
は前記ケースの天面に蓋をしてその上下を反転させた状
態で行なうことができる。また、前記樹脂は蛍光体を含
有しない層の上に蛍光体を含有する層を積層した形態で
充填することができる。
【0009】上記のように蛍光体の密度をカップの下部
よりも上部の方が高い分布とすることにより、発光素子
の光と蛍光体の光をカップの出口付近で均一に混色する
ことができ、色むらの低減を図ることができる。そし
て、樹脂の天面をカップの天面よりも高い平坦面とする
ことによって、光がケースによって遮光される割合が低
減され、発光装置の指向角を広くすることができる。加
えて、樹脂の天面外周部に傾斜面を形成することによ
り、樹脂と空気の界面での反射が抑制され、発光装置の
指向角をより広く保つことができる。また、蛍光体を含
有しない第1の樹脂をカップに充填し、第1の樹脂を覆う
ように蛍光体を含有した第2の樹脂を配置することによ
り、カップの上面に蛍光体をより均一に分布させること
ができる。
【0010】また、上記のように樹脂の天面がケースの
天面よりも高い平坦面となるようにケースの天面を削る
工程を備えることにより、樹脂をカップの個々に充填し
て硬化する工程を採用することができ、複数のカップに
共通に樹脂を充填する場合に予想される蛍光体のカップ
間移動の発生を防止することができる。また、カップ天
面の削除とケース分割を同時に行なうことによって、製
造効率を高めることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態に付いて図
面を参照して説明する。図1は本発明の発光装置1の縦
方向の断面図で、横方向断面ももこれと同様の形態を示
す。図に示すように、この発光装置1は、ケース2のカ
ップ3底部に発光素子4を配置するとともに、前記カッ
プ3に透光性の樹脂を充填している。この樹脂5内に
は、前記発光素子4の発する光を吸収して別の波長の光
に変換して出力することができる蛍光体6を分散させた
状態で含有している。前記蛍光体6は、発光素子4の光
と蛍光体6の光の混色がカップ3の上面の全面に亘って
略均一になるように、カップ3の下部よりも上部の方が
高い密度分布となるように樹脂5内に分散している。
【0012】前記樹脂5の天面7は、指向角θを広くす
るために前記ケース2の天面8よりも高くしているとと
もに、レンズ効果による集光が生じないように平坦面と
している。さらに指向角を広くするために、前記樹脂の
天面7外周部にその角を面取り加工することによって、
傾斜面9を形成している。傾斜面9は樹脂5と空気の界
面による反射を抑制し指向角θを広くするように作用す
る。この傾斜面9は、蛍光体6が殆ど存在しない領域の
樹脂に設けると、透光性樹脂の部分から発光素子4の光
がそのまま漏れてしまうので、それを防ぐために、蛍光
体6の密度が高い領域の樹脂の範囲内に設けている。す
なわち、カップ3から出て行く発光素子4の光の通路を
蛍光体6の高密度領域が完全に覆うように蛍光体6を樹
脂5の中に分散している。この傾斜面9もケース2の天
面8より高い位置に設けているので、指向角θを広くす
るように作用するケース2は、発光素子4への配線パタ
ーンが形成された回路基板10の上に、反射枠を兼ねる
樹脂製の枠体11を固定して外観が直方体形状をなすよ
うに構成しているが、他の構成を採用することもでき
る。
【0013】次に上記発光装置の製造方法に付いて図4
を参照して説明する。同図(a)に示すように、内部に
複数のカップ3を備え前記カップ底部に発光素子4を配
置したケース2aを用意する。このケース2aは、回路
基板10aの上に複数の発光素子4をチップボンド、ワ
イヤボンドなどを行なって装着し、この回路基板10a
に複数のカップ3を有する樹脂製の枠体11aを固定す
ることによって得られる。ケース2aは、回路基板10
aの上に予め樹脂製の枠体11aを固定した後に、複数
の発光素子4をチップボンド、ワイヤボンドして装着す
ることにより得ることもできるこの工程の後、同図
(b)(c)に示すように、前記カップ3内に前記発光
素子4の光を波長変換する蛍光体6を含んだ樹脂5aを
充填して硬化する工程を行なう。樹脂5a内の蛍光体6
の密度が下よりも上が高い分布となるように、樹脂充填
直後にカップ3の上面を蓋12によって覆い、ケース2
aの上下を反転した状態で樹脂5aの仮硬化を行なう。
上下反転することにより、樹脂よりも比重が大きい蛍光
体6が沈んでカップ3の上部に溜まる。その結果、樹脂
内の蛍光体の密度が下よりも上が高い分布となる。ここ
で、カップ3の上面を蓋12によって閉じるので、カッ
プ3の天面と蓋12の間に所定の間隔を維持する場合に
発生し得る蛍光体のカップ間移動を未然に防止すること
ができる。その結果、蛍光体6の量をカップ毎に均一に
保持して色むらの発生が少ない発光装置を提供すること
ができる。樹脂の仮硬化が終わった段階で蓋12を取
り、樹脂の本硬化を行なう。
【0014】次に、同図(d)に示すように、樹脂の天
面7が前記ケース2aの天面よりも高い平坦面となるよ
うに前記ケース2aの天面を削る工程を行なう。ケース
天面の削除は、樹脂5aと樹脂5aの間隔よりも若干幅
の広いダイシングソー13を用いたダイシング処理を実
行することによって行なう。削る深さは、蛍光体の密度
分布が高い領域の高さ範囲内に収まるようにするのが好
ましいが、それより若干深くなっても構わない。このケ
ース2aの削除の際に、樹脂の天面外周部を斜めに削っ
て傾斜面9を形成するために、先端にテーパー面を有す
るダイシングソー13を用いているが、傾斜面9の形成
を行なわない場合は、テーパー面のない通常のダイシン
グソーを用いた処理を行なえば良い。
【0015】次に、同図(e)に示すように、前記ケー
ス2aをカップ3単位に分割する工程を行なう。ケース
2aの分割は、樹脂5aと樹脂5aの中間点を幅の狭い
ダイシングソー14を用いて完全に切断するようなダイ
シング処理を実行することによって行なう。この分割に
よって、図1に示すような発光装置1が製造される。
【0016】上記の実施形態は、ケース2aの削除と分
割を別々のダイシングソーを用いて行なったが、図4
(d)に一点斜線で示すように、先端の断面形状が三角
形状のダイシングソー15を用いることによって、ケー
ス天面の削除と分割の工程を同時に行なうこともでき、
このようにすることにより、製造工程を省略することが
できる。
【0017】上記実施形態は、樹脂5内の蛍光体6の密
度分布が下に比べて上が高くなるようにするために、樹
脂5の硬化過程においてケース2を上下反転したが、上
下反転工程を省略するために、図2に示す発光装置のよ
うに、樹脂5の構成を、蛍光体を含有しない第1の樹脂
5bと、蛍光体を含有した第2の樹脂5cの積層構造と
することもできる。この積層構造を採用した発光装置
は、図4(b)に示す工程に代えて蛍光体を含有しない
透明な第1の樹脂5bの充填並びに硬化を行ない、図4
(c)に示す工程に代えて蛍光体6を含有した第2の樹
脂5cの充填並びに硬化を行なうことによって、先の実
施形態と同様の製造方法を用いて製造することができ
る。第1、第2の樹脂5b,5cの硬化は、それぞれ別に
本硬化を行なうこともできるが、第2の樹脂5cが混入
しない程度に第1の樹脂5bの仮硬化を行ない、第2の樹
脂5cの硬化と同時に第1の樹脂5bの本硬化を行なう
ことが製造工程の簡素化を図る上で好ましい。
【0018】上記実施形態は、上記ケース2の削除手法
を採用して指向角θを広くする例を示したが、図3に示
す実施形態は、ケースの削除手法を採用しないで製造し
た発光装置1の例を示している。この発光装置は、蛍光
体の密度が高い層5cをケースの天面8よりも高い位置
に形成し、この層5cがカップ3の縁よりも所定の幅以
上はみ出すように形成している。図1や図2に示す構造
によれば、傾斜面9を形成することによって蛍光体高密
度の樹脂層5cの厚さがカップ3の縁に近づくにしたが
って薄くなり、発光素子4の光と蛍光体6の光の混色状
態が若干変化することがあるが、図3に示すようにカッ
プ3の縁から高密度の樹脂層5cをはみ出すように配置
し、その外側に傾斜面9を配置することにより、色ムラ
の状態を緩和することができる。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、指向角の
広い発光装置を提供することができる。また、色むらの
少ない発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発光装置の実施形態を示す断面図であ
る。
【図2】本発明の発光装置の別の実施形態を示す断面図
である。
【図3】本発明の発光装置の別の実施形態を示す断面図
である。
【図4】(a)〜(e)は、本発明の発光装置の製造方
法の実施形態を示す断面図である。
【図5】従来の発光装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1 発光装置 2 ケース 3 カップ 4 発光素子 5 樹脂 6 蛍光体 7 樹脂天面 8 ケース天面 9 傾斜面

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケースのカップ底部に発光素子を配置す
    るとともに、前記カップに充填される樹脂内に蛍光体を
    含有させた発光装置において、前記蛍光体の密度をカッ
    プの下部よりも上部の方が高い分布とし、前記樹脂の天
    面を前記カップの天面よりも高い平坦面とし、前記樹脂
    の天面外周部に傾斜面を形成したことを特徴とする発光
    装置。
  2. 【請求項2】 ケースのカップ底部に発光素子を配置す
    るとともに、前記発光素子を覆うように蛍光体を含有し
    ない第1の樹脂を前記カップに充填し、前記第1の樹脂を
    覆うように蛍光体を含有した第2の樹脂を配置した発光
    装置において、前記第2の樹脂によって前記カップの上
    面を塞ぐとともに、前記第2の樹脂の天面外周部に前記
    カップ天面よりも上に位置する傾斜面を形成したことを
    特徴とする発光装置。
  3. 【請求項3】 内部に複数のカップを備え前記カップ底
    部に発光素子を配置したケースを用意する工程と、前記
    カップ内に前記発光素子の光を波長変換する蛍光体を含
    んだ樹脂を充填して硬化する工程と、前記樹脂の天面が
    前記ケースの天面よりも高い平坦面となるように前記ケ
    ースの天面を削る工程と、前記ケースをカップ単位に分
    割する工程とを備えることを特徴とする発光装置の製造
    方法。
  4. 【請求項4】 内部に複数のカップを備え前記カップ底
    部に発光素子を配置したケースを用意する工程と、前記
    カップ内に前記発光素子の光を波長変換する蛍光体を含
    んだ樹脂を充填して硬化する工程と、前記樹脂の天面が
    前記ケースの天面よりも高い平坦面となるように前記ケ
    ースの天面を削ると同時に前記ケースをカップ単位に分
    割する工程とを備えることを特徴とする発光装置の製造
    方法。
  5. 【請求項5】 前記樹脂の硬化は前記ケースの天面に蓋
    をしてその上下を反転させた状態で行なうことを特徴と
    する請求項3もしくは請求項4記載の発光装置の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 前記樹脂は蛍光体を含有しない層の上に
    蛍光体を含有する層を積層した形態で充填されているこ
    とを特徴とする請求項3もしくは請求項4記載の発光装
    置の製造方法。
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