JP2005050827A - Process for manufacturing illumination light source and illumination light source - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a method for manufacturing an illumination light source using a semiconductor light emitting element and an illumination light source.
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。 Conventionally, various light sources composed of semiconductor light emitting elements have been proposed. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-152609, a light emitting element placed on a stem is represented by a general formula Ga X Al 1-X N (however, 0 ≦ X ≦ 1), and a fluorescent dye or fluorescent pigment that emits fluorescence when excited by light emission of the gallium nitride compound semiconductor is added to the resin mold. There is disclosed a light emitting diode that can improve the visibility and improve the luminance of an LED having a light emitting element made of a gallium nitride compound semiconductor material whose emission peak is around 430 nm and around 370 nm.
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。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-99345 discloses a light emitting device in which the light emitting chip is mounted on the bottom of the cup that reflects the light emitted from the light emitting chip to the light emission observation surface side. The first resin is sealed with a resin made of a second resin surrounding the first resin, and the first resin has a fluorescent substance that converts the emission wavelength of the light-emitting chip to another wavelength, or the emission wavelength of the light-emitting chip. It contains a filter material that absorbs part of the light, improves the concentration of the converted light emission to increase the brightness of the LED, and when fluorescent pigments are used, even if LEDs with different wavelengths are placed close together, color mixing will not occur. No light emitting diode is disclosed.
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。 Further, Japanese Patent No. 2927279 discloses an LED chip in which a light emitting layer disposed in a cup of a mount lead is a gallium nitride compound semiconductor, and an inner connected electrically using an LED chip and a conductive wire. A coating member in which a transparent resin containing a lead and a phosphor that emits light emitted by light emitted from the LED chip is filled in the cup, a coating member, an LED chip, a conductive wire, and a mount lead and an inner lead and a molding member covering the tip, LED chips, light emitting spectrum emits monochromatic peak wavelength of 530nm from 400 nm, the phosphor (RE 1-x Sm x) 3 (Al y Ga 1-y) 5 O 12: a Ce (However, 0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1, RE is, Y, is selected from Gd Is at least one), and light from the light and phosphor from the LED chip white have been described capable of emitting light emitting diode by passing through the mold member.
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。 In the above document, there is a description that a light emitting diode in which the light emission color of an LED chip is color-converted with a phosphor can emit other light emission colors such as a white color using one type of LED chip. Specifically, as a light emitting diode whose wavelength is converted from the light emitted from the LED chip, a white light is emitted by a mixture of light emitted from a blue light emitting diode and light emitted from a phosphor that absorbs the light emitted and emits yellow light. It is stated that it is possible. In other words, white light emission is obtained by a color mixture of yellow light emission from the phosphor and blue light emission from the light emitting diode that is not absorbed by the phosphor.
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。
Here, the specific structure of the light emitting diode described in Japanese Patent No. 2927279 will be described. As shown in FIG. 15, the light emitting diode having a bullet-shaped resin portion is mounted on a mount lead 1 as a lead frame. The LED chip 2 is mounted in the cup, and both electrodes of the LED chip 2 are connected to the mount lead 1 and the inner lead 4 by the
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。
Further, as shown in FIG. 16, in the chip-type light emitting diode, an
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。
In addition, as shown in FIG. 17, the planar light source uses a
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。
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。 However, in the light emitting diode shown in FIGS. 15 and 16, since the LED chip is mounted on the mount lead or the housing, when the light emitting diode is mounted on the substrate, it must be mounted twice, which increases the cost. Challenges arise.
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。 In addition, in order to arrange | position a fluorescent substance (substance) in a cup, it is necessary to make fluorescent substance contain in resin. However, since the resin containing the phosphor deteriorates when exposed to high-energy blue light and a high temperature in the vicinity of the device at the same time, the lifetime as a light source is shortened.
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。 Further, when a coating portion containing a photoluminescent phosphor that converts the light emission of the LED chip is provided in the cup of the mount lead, it becomes difficult to control the amount of the phosphor, and color variation tends to occur. For example, when the desired emission color is white and the amount of phosphor varies, the yellow light emitted from the phosphor varies, and the resulting emission color changes to a high-temperature pale color tone, Conversely, it changes to a yellowish hue at low temperature. Such color variation is easily determined as color unevenness, particularly when a plurality of light sources are provided in a planar shape.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、半導体発光素子前方にレンズ部分を設ける構成においてそのレンズ部分の交換が容易とな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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an illumination light source manufacturing method and an illumination light source that facilitate replacement of the lens portion in a configuration in which a lens portion is provided in front of a semiconductor light emitting element. To do.
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、前記レンズ体と前記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に前記蛍光レンズ体を配置することを特徴とする。この方法では、レンズ体と蛍光体層とが一体化しているので、レンズ体を蛍光体層とともに容易に交換することができる。 An invention according to claim 1 for solving the above-described problem is an illumination light source including a substrate, a semiconductor light emitting element mounted on the substrate, and a lens body, and having a phosphor layer in front of the semiconductor light emitting element. In the manufacturing method, a fluorescent lens body in which the lens body and the phosphor layer are integrated is prepared, and the fluorescent lens body is disposed in front of the semiconductor light emitting element. In this method, since the lens body and the phosphor layer are integrated, the lens body can be easily exchanged together with the phosphor layer.
請求項2記載の発明の照明光源は、基板と、この基板に実装される複数の半導体発光素子と、これら複数の半導体発光素子の前方にそれぞれ個別に配置される複数の個別蛍光レンズ体とを備えることを特徴とする。この構成では、個別蛍光レンズ体の交換を容易に行うことができる。 An illumination light source according to a second aspect of the present invention includes a substrate, a plurality of semiconductor light emitting elements mounted on the substrate, and a plurality of individual fluorescent lens bodies individually disposed in front of the plurality of semiconductor light emitting elements. It is characterized by providing. In this configuration, the individual fluorescent lens body can be easily replaced.
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、前記個別蛍光レンズ体は、レンズ体と、蛍光体を分散保持し前記レンズ体の後方に積層される透光性の蛍光体層とにより構成されることを特徴とする。この構成では、レンズ体に蛍光体層が積層されるので、レンズ体を蛍光体層とともに容易に交換することができる。 According to a third aspect of the present invention, in the illumination light source according to the second aspect, the individual fluorescent lens body includes a lens body, and a translucent phosphor layer that holds the phosphor in a dispersed manner and is laminated behind the lens body. It is comprised by these. In this configuration, since the phosphor layer is laminated on the lens body, the lens body can be easily exchanged together with the phosphor layer.
請求項4記載の発明は、請求項3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。この構成では、レンズ体を蛍光体層とともに容易に交換することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the illumination light source according to the third aspect, the lens body is made of glass, and the phosphor layer is laminated on the glass lens body by firing. In this configuration, the lens body can be easily exchanged together with the phosphor layer.
請求項5記載の発明は、請求項4記載の照明光源において、前記個別蛍光レンズ体の後方は、樹脂未封止の中空になっていることを特徴とする。この構成では、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。 According to a fifth aspect of the present invention, in the illumination light source according to the fourth aspect of the present invention, the rear side of the individual fluorescent lens body is a resin-unsealed hollow. In this structure, since it becomes resin-free, it can aim at an improvement in a weather resistance thru | or lifetime.
本発明によれば、コスト低減が可能になり、半導体発光素子前方にレンズ部分を設ける構成においてそのレンズ部分の交換が容易となる。 According to the present invention, the cost can be reduced, and the lens portion can be easily replaced in the configuration in which the lens portion is provided in front of the semiconductor light emitting element.
図1は本発明の第1実施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実施形態の説明を行う。ただし、図1は照明光源の断面構造の一部を示す。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of an illumination light source according to the first embodiment of the present invention. The first embodiment will be described below with reference to this figure. However, FIG. 1 shows a part of the sectional structure of the illumination light source.
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。
The illumination light source of FIG. 1 is formed by arranging a plurality of light sources in, for example, a linear shape or a matrix shape, and includes a
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。
The
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。
The semiconductor
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。
The
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。
Next, a manufacturing procedure of the illumination light source having the above configuration will be described. First, the
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。
In the illumination light source configured as described above, when the semiconductor
以上、第1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。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。
As described above, according to the first embodiment, since the number of times of mounting is one, the cost can be reduced. In particular, as the number of semiconductor
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。 Moreover, compared with the conventional system which provides a fluorescent substance in the cup which mounted the LED chip, a fluorescent substance containing area | region can be enlarged very much. In this case, since the concentration of the phosphor contained in the phosphor-containing region can be lowered, the time during which light stays in the phosphor-containing region due to multiple scattering between the phosphors is shortened, and the phosphor by photochemical reaction and this It becomes possible to suppress deterioration of resin to contain suitably.
なお、第1実施形態では、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。 In the first embodiment, the semiconductor light emitting element is a lead wire formed by wire bonding and has a structure formed in a chip shape having P and N electrodes respectively connected to corresponding wiring pattern conductors on the same surface. However, the structure is not limited to this, and is formed in a chip shape having P and N electrodes connected to corresponding wiring pattern conductors on both surfaces facing in opposite directions by mounting bonding by die bonding and lead wires by wire bonding, respectively. But you can. Or the structure formed in the chip | tip shape which has the P and N electrode respectively connected by the mounting bonding by die bonding to the corresponding wiring pattern conductor on both sides may be sufficient. It goes without saying that any of these structures can be mounted on a substrate, and the above effects can be achieved.
図2は本発明の第2実施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実施形態の説明を行う。ただし、図2は照明光源の断面構造の一部を示す。 FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of an illumination light source according to the second embodiment of the present invention, and the second embodiment will be described below with reference to this figure. However, FIG. 2 shows a part of a sectional structure of the illumination light source.
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実施形態と同様に備えているほか、第1実施形態との相違点として基板101を備えている。
The illumination light source of FIG. 2 includes a plurality of semiconductor
この基板101は、第1実施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)。
The
以上、第2実施形態によれば、第1実施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。
As described above, according to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the reflective frame 100d having a plurality of mirror-finished holes H1 is integrally provided on the printed
図3は本発明の第3実施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3実施形態の説明を行う。ただし、図3は照明光源の断面構造の一部を示す。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of an illumination light source according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment will be described below with reference to this figure. However, FIG. 3 shows a part of the sectional structure of the illumination light source.
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2実施形態と同様に備えているほか、第2実施形態との相違点として基板102を備えている。
The illumination light source of FIG. 3 includes a plurality of semiconductor
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。
This
以上、第3実施形態によれば、第2実施形態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。
As described above, according to the third embodiment, the same effects as those of the second embodiment can be obtained, and the formation of a plurality of depressions on the printed wiring board of the
なお、第3実施形態では、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。
In the third embodiment, the
図4は本発明の第4実施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4実施形態の説明を行う。ただし、図4は照明光源の断面構造の一部を示す。 FIG. 4 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of an illumination light source according to the fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment will be described below with reference to this figure. However, FIG. 4 shows a part of the sectional structure of the illumination light source.
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3実施形態と同様に備えているほか、第3実施形態との相違点として樹脂301を備えている。
The illumination light source of FIG. 4 includes a
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。
The resin 301 is made of a translucent resin, and disperses and holds a phosphor (not shown) that absorbs blue light from the semiconductor
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。
Next, an example of the manufacturing procedure of the illumination light source will be described. First, the
以上、第4実施形態によれば、第3実施形態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。
As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the third embodiment, and the phosphor in the resin 301 is in the vicinity of the semiconductor
図5は本発明の第5実施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5実施形態の説明を行う。ただし、図5は照明光源の断面構造の一部を示す。 FIG. 5 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of an illumination light source according to the fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment will be described below with reference to this figure. However, FIG. 5 shows a part of the sectional structure of the illumination light source.
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4実施形態と同様に備えているほか、第4実施形態との相違点として樹脂302を備えている。
The illumination light source of FIG. 5 includes a
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。
This
以上、第5実施形態によれば、第3実施形態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4実施形態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。
As described above, according to the fifth embodiment, the same effect as that of the third embodiment can be obtained, and since the
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5実施形態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。
In addition, it is possible to positively finely adjust the color tone. That is, the color tone of light emission is determined by the amount of phosphor. The higher the amount, the more yellow light component and the lower the color temperature, while the smaller the amount, the more blue light component and the color. Since the temperature becomes higher, if the structure of the fifth embodiment is adopted, the
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。
Furthermore, since the
図6は本発明の第6実施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6実施形態の説明を行う。ただし、図6は照明光源の断面構造の一部を示す。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of an illumination light source according to the sixth embodiment of the present invention. The sixth embodiment will be described below with reference to this figure. However, FIG. 6 shows a part of a sectional structure of the illumination light source.
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5実施形態と同様に備えているほか、第5実施形態との相違点として樹脂303を備えている。
The illumination light source of FIG. 6 includes a
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5実施形態と異なり、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。
This
以上、第6実施形態によれば、第5実施形態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5実施形態よりも工程を簡単にすることができる。
As described above, according to the sixth embodiment, the same effect as that of the fifth embodiment can be obtained, and the
図7は本発明の第7実施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7実施形態の説明を行う。ただし、図7は照明光源の断面構造の一部を示す。 FIG. 7 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of an illumination light source according to the seventh embodiment of the present invention. The seventh embodiment will be described below with reference to FIG. However, FIG. 7 shows a part of the sectional structure of the illumination light source.
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6実施形態と同様に備えているほか、第6実施形態との相違点として樹脂304を備えている。
The illumination light source of FIG. 7 includes a
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。
This
以上、第7実施形態によれば、第6実施形態と同様の効果を奏することが可能になる。 As described above, according to the seventh embodiment, it is possible to achieve the same effect as that of the sixth embodiment.
図8は本発明の第8実施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8実施形態の説明を行う。ただし、図8は照明光源の断面構造の一部を示す。 FIG. 8 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of an illumination light source according to the eighth embodiment of the present invention. The eighth embodiment will be described below with reference to this figure. However, FIG. 8 shows a part of a sectional structure of the illumination light source.
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7実施形態と同様に備えているほか、第7実施形態との相違点として樹脂305を備えている。
The illumination light source of FIG. 8 includes a
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。
The
以上、第8実施形態によれば、第7実施形態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。
As described above, according to the eighth embodiment, the same effect as that of the seventh embodiment can be obtained, and since the
図9は本発明の第9実施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9実施形態の説明を行う。ただし、図9は照明光源の断面構造の一部を示す。 FIG. 9 is a schematic view showing a cross-sectional structure of an illumination light source according to the ninth embodiment of the present invention. The ninth embodiment will be described below with reference to this drawing. However, FIG. 9 shows a part of a sectional structure of the illumination light source.
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5実施形態と同様に備えているほか、第5実施形態との相違点として樹脂306を備えている。
The illumination light source of FIG. 9 includes a
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。
The
以上、第9実施形態によれば、第5実施形態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。
As described above, according to the ninth embodiment, the same effect as that of the fifth embodiment can be obtained, and the
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。
If a flexible silicone resin or the like is used for the
図10は本発明の第10実施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10実施形態の説明を行う。ただし、図10は照明光源の断面構造の一部を示す。 FIG. 10 is a schematic view showing a cross-sectional structure of an illumination light source according to the tenth embodiment of the present invention. The tenth embodiment will be described below with reference to this figure. However, FIG. 10 shows a part of the sectional structure of the illumination light source.
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実施形態と同様に備えているほか、第1実施形態との相違点として樹脂307を備えている。
The illumination light source of FIG. 10 includes a
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。
This
以上、第10実施形態によれば、第1実施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。
As described above, according to the tenth embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and since the
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。
Further, since the
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。 Further, since a silicone resin is used for the resin 307a, stress applied to the element or the like can be reduced, and since an epoxy resin is used for the resin 307c, deterioration of the phosphor layer can be prevented.
図11は本発明の第11実施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11実施形態の説明を行う。ただし、図11は照明光源の断面構造の一部を示す。 FIG. 11 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of an illumination light source according to an eleventh embodiment of the present invention. The eleventh embodiment will be described below with reference to this figure. However, FIG. 11 shows a part of the sectional structure of the illumination light source.
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10実施形態と同様に備えているほか、第10実施形態との相違点として樹脂308を備えている。
The illumination light source of FIG. 11 includes a
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。
This
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。
Next, a manufacturing procedure of the illumination light source having the above configuration will be described. First, the
以上、第11実施形態によれば、第10実施形態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。
As described above, according to the eleventh embodiment, the same effect as that of the tenth embodiment can be obtained, and the thickness of the
図12は本発明の第12実施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12実施形態の説明を行う。ただし、図12は照明光源の断面構造の一部を示す。 FIG. 12 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of an illumination light source according to the twelfth embodiment of the present invention. The twelfth embodiment will be described below with reference to this figure. However, FIG. 12 shows a part of a sectional structure of the illumination light source.
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実施形態と同様に備えているほか、第1実施形態との相違点として樹脂310を備えている。
The illumination light source of FIG. 12 includes a
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。
The
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12実施形態では、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。
In this configuration, the amount of the phosphor-containing resin is greatly increased as compared with the conventional cup filled with the element. In the conventional cup, the diameter of the resin is 1 mm at most, but in the twelfth embodiment, the diameter of the
以上、第12実施形態によれば、第1実施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。
As described above, according to the twelfth embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and as described above, the
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。
Since each light source is directly formed on the
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。
Furthermore, since a silicone resin is used for the
図13は本発明の第13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第13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。 FIG. 13 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of an illumination light source according to a thirteenth embodiment of the present invention, and FIG. 14 is an explanatory diagram of the manufacturing procedure of the illumination light source shown in FIG. The form will be described. However, FIG. 13 shows a part of the sectional structure of the illumination light source.
第13実施形態の照明光源は、図7〜図12の各実施形態に適用可能なものであり、図13の例では、基板102および複数の半導体発光素子200などを例えば第8実施形態と同様に備えているほか、第13実施形態の特徴として、樹脂309を備えている。
The illumination light source of the thirteenth embodiment is applicable to each of the embodiments of FIGS. 7 to 12. In the example of FIG. 13, the
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。
This
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。
Next, a manufacturing procedure of the illumination light source having the above configuration will be described. First, the
以上、第13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ほか、個別に設けられる樹脂309b,309cの交換を容易に行うことができる。
As described above, according to the thirteenth embodiment, since the number of times of mounting is only one, the cost can be reduced and the separately provided
以上、上記各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。
As described above, as described in the above embodiments, the number of steps can be reduced and the structure can be homogenized by the resin containing the phosphor and the lens-like resin. Further, by using a resin having flexibility in the peripheral portion of the semiconductor
なお、第13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。
In the thirteenth embodiment, the
また、第13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、第13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。
In the thirteenth embodiment, the
100〜102 基板
200 半導体発光素子
300〜310 樹脂
100 to 102
Claims (5)
前記レンズ体と前記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。 A manufacturing method of an illumination light source comprising a substrate, a semiconductor light emitting element mounted on the substrate, and a lens body, and having a phosphor layer in front of the semiconductor light emitting element,
Preparing a fluorescent lens body formed by integrating the lens body and the phosphor layer;
The method for manufacturing an illumination light source, wherein the fluorescent lens body is disposed in front of the semiconductor light emitting element.
この基板に実装される複数の半導体発光素子と、
これら複数の半導体発光素子の前方にそれぞれ個別に配置される複数の個別蛍光レンズ体と
を備えることを特徴とする照明光源。 A substrate,
A plurality of semiconductor light emitting devices mounted on the substrate;
An illumination light source comprising: a plurality of individual fluorescent lens bodies individually disposed in front of the plurality of semiconductor light emitting elements.
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3記載の照明光源。 The lens body is made of glass,
The illumination light source according to claim 3, wherein the phosphor layer is laminated on the glass lens body by firing.
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