JP2012156162A - 発光装置、その製造方法及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ素子を覆う凸状の樹脂層が形成された発光装置において、色むらを抑制し、均一な発光色を実現する。
【解決手段】基板１１と、前記基板上に搭載されたＬＥＤ素子１２と、前記基板上に形成され、前記ＬＥＤ素子を覆う波長変換材料含有樹脂層１３とを備えた発光装置であって、前記樹脂層１３は、前記ＬＥＤを覆う凸部１３１とそれに続く平坦な薄膜部１３３とを有し、前記凸部周囲の前記薄膜部の上に反射部１４が形成されている。樹脂層１３と反射部１４との間には、光を拡散する拡散部が形成されていてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ素子を用いた発光装置に係り、特にその色むらを改善した発光装置に関する。

ＬＥＤ素子を用いた発光装置では、所望の発光色例えば白色の発光を得るために、ＬＥＤ素子と蛍光体等の波長変換材料とを組み合わせた発光装置が多用されている。波長変換材料は、通常、ＬＥＤ素子の封止樹脂中に分散させて、ＬＥＤ素子を覆うように設けられる。従来、ＬＥＤ素子を搭載する基板上に、凹部（ホーン）を形成し、その底部にＬＥＤを搭載するとともに凹部内に蛍光体含有樹脂を充填することにより、発光装置を製造している。

しかし、この発光装置では、ＬＥＤ素子から発する光が蛍光体層を通過するときの光路長が、ＬＥＤ素子の直上と周囲で異なるために、色むらが発生するという問題がある。例えば、青色ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせた発光装置の場合、ＬＥＤ素子の直上では青色となり、周囲が蛍光体色である黄色になる。

これに対し、金型とＬＥＤ素子との間に蛍光体含有樹脂を注入して硬化させることにより、ＬＥＤ素子上に蛍光体層を半球状に設ける方法がある（特許文献１〜３）。樹脂の成型には、コンプレッションモールド法が広く用いられている。蛍光体層を半球状にすることにより、光路長差に起因する色むら発生の問題は軽減されるが、十分ではない。また、コンプレッションモールド法では、蛍光体含有樹脂に含まれる気泡を除去するために、金型とＬＥＤ素子を搭載した基板との間に、薄い離型性のシートを挟みこんで真空引きを行う必要がある。このため、基板とシートとの間に蛍光体含有樹脂の薄い層が形成され、その状態で蛍光体層の成型が行われ、基板のＬＥＤ搭載面に薄い樹脂層が形成される。

特開２００６−１４８１４７号公報 特開２００８−２１１２０５号公報 特開２０１０−１２５６４７号公報

コンプレッションモールド法により製造した発光装置では、半球状の樹脂層の他に、その周囲に形成された薄い樹脂層においても、それに含まれる蛍光体がＬＥＤ素子により発光することになり、周囲が半球状の部分よりも黄色くなる色むらを生じる。ＬＥＤ素子を用いた光源は、レンズ等の集光光学部品と組み合わせて照明装置等として用いられることが多いが、色むらがある光源の光をそれら集光光学部品で投影すると色分離され、均一な照明が得られない。図１３に、コンプレッションモールド法により製造した白色ＬＥＤ発光装置（光源）の断面図（ａ）と、投影光の色分離の様子（ｂ）を示す。図示するように、ＬＥＤ素子の直上に相当する領域は、素子形状に青抜けと呼ばれる青い領域が発生し、また半球状の蛍光体層の外周に相当する領域は黄色くなる。

本発明は、ＬＥＤ素子を覆う凸状の樹脂層が形成された発光装置における上記色むら発生の問題を解決し、色むらがなく均一な発光色を実現できる発光装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、凸状の樹脂層の周囲の薄膜状の樹脂層からの発光を積極的に利用し、薄膜状樹脂層からの光と、ＬＥＤ素子直上からの光との混色によって色むらをなくし、均一な発光を実現する。

即ち、本発明の発光装置の主な態様は、以下のような構成を備える。
基板と、前記基板上に搭載されたＬＥＤ素子と、前記基板上に形成され、前記ＬＥＤ素子を覆う波長変換材料含有樹脂層とを備えた発光装置であって、前記樹脂層は、前記ＬＥＤを覆う凸部とそれに続く平坦な薄膜部とを有し、前記凸部周囲の前記薄膜部の上に反射部が形成されている。

或いは、基板と、前記基板上に搭載された、複数のＬＥＤ素子の配列と、前記基板上に形成され、前記複数のＬＥＤ素子の配列を覆う波長変換材料含有樹脂層とを備えた発光装置であって、前記樹脂層の、前記複数のＬＥＤ素子の間の領域の上に反射部が形成されている。

また、本発明は、上記本発明の発光装置を製造する方法を提供する。即ち、本発明の発光装置の製造方法は、基板上に、１ないし複数のＬＥＤ素子を搭載する工程と、前記基板上に、コンプレッションモールド法により、前記ＬＥＤ素子を覆う凸形状の樹脂層を形成する工程と、前記凸形状の樹脂層の周囲に、反射部を形成する工程とを含む。

或いは、基板上に、１ないし複数のＬＥＤ素子を搭載する工程と、前記基板上に、コンプレッションモールド法により、前記ＬＥＤ素子を覆う凸形状の樹脂層を形成する工程と、拡散材含有樹脂を用いて、前記樹脂層を覆う拡散部を形成する工程と、前記拡散部の、前記凸形状の樹脂層周囲の領域の上に、反射部を形成する工程を含む。

本発明によれば、樹脂層の凸部の周囲にある薄膜部の上に、反射部を設けることにより、薄膜部から発生する光が、直接、外部に出射されることを防止するとともに、薄膜部と反射部との界面で反射させて、凸部側に戻すことができる。これにより、凸部周囲の発光に起因する色むらを抑制すると共に、凸部周囲からの発光とＬＥＤ素子直上に向かう光との混色により、ＬＥＤ素子直上の光に起因する色むらを緩和し、全体として均一な発光を実現することができる。

本発明の第一の実施形態の発光装置の一例を示すで、（ａ）は、発光装置を上から見た図、（ｂ）は、（ａ）のＡ-Ａ断面図である。 第一の実施形態の発光装置の断面と、その一部を示す図。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明の発光装置の原理を説明する図。 （ａ）〜（ｄ）は、第一の実施形態の発光装置の製造方法の一例を示す説明図。 本発明の第二の実施形態の発光装置の一例を示すで、（ａ）は、発光装置を上から見た図、（ｂ）は、（ａ）のＢ-Ｂ断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、第二の実施形態の発光装置の製造方法の一例を示す説明図。 （ａ）〜（ｃ）は、第二の実施形態の発光装置の変更例を示す平面図。 （ａ）、（ｂ）は、第二の実施形態の発光装置の変更例を示す断面図。 第二の実施形態の発光装置の変更例を示す断面図。 本発明の第三の実施形態の発光装置の一例を示す図で、（ａ）は、発光装置の断面図、（ｂ）は、発光装置を上から見た図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明が適用される照明装置の一例を示す図。 （ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、実施例及び比較例として用いた発光装置を示す断面図。 （ａ）はコンプレッションモールド法により製造したＬＥＤ発光装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の発光装置の投影光の色分離の様子を示す。

以下、本発明の発光装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。

＜第一の実施形態＞
図１に本実施形態の発光装置の一例を示す。図１（ａ）は、発光装置を上から見た図、（ｂ）は、（ａ）のＡ-Ａ断面図である。

図示するように、本実施形態の発光装置１０は、基板１１と、ＬＥＤ素子１２と、樹脂層１３と、反射部１４とから構成されている。

基板１１は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮなどのセラミック、ガラスエポキシ、或いはＣｕ、Ａｌなどの金属材料からなる板状部材である。厚みは、限定されるものではないが、通常０．４〜１ｍｍ程度である。基板１１のＬＥＤ素子搭載面或いはその裏面には、図示しないが、ＬＥＤ素子１２と外部電源との電気接続を図るための電極が形成されている。また基板１１が金属材料からなる場合には、正極と負極とを絶縁するためのスリットや絶縁部が形成されている。

ＬＥＤ素子１２には、２つの電極端子部が上面に形成されたフェイスアップ素子、下面に形成されたフリップ素子、ＭＢ（メタルボンド）素子等があり、そのいずれを使用してもよい。ＬＥＤ素子のサイズも特に限定されず、縦×横が０．５ｍｍ×０．３ｍｍ程度、厚み０．１２ｍｍ程度の比較的小さい素子から、一辺が１ｍｍ以上の大きな素子まで使用できる。

樹脂層１３は、樹脂と蛍光体等の波長変換材料と、必要に応じてフィラー等の添加剤を含む。樹脂としては、コンプレッションモールド法に適した樹脂であれば特に限定されず、シリコーン樹脂、エポキシとシリコーンとのハイブリッド樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などが使用できる。信頼性の面からシリコーン樹脂が最適である。また高輝度を得るためには、屈折率が高い樹脂を使用することが好ましいが、一般に高屈折率樹脂は光による劣化が早いため、高信頼性が要求される用途では、低屈折率樹脂を用いることが好ましい。樹脂の屈折率は、樹脂の種類の選択や添加するフィラーの含有量により調節することができる。

波長変換材料は、ＬＥＤ素子が発する光を吸収して、吸収した光と異なる波長の光を発する材料であり、ＬＥＤの発光及び所望の発光色に応じて、窒化系或いは酸窒化物系蛍光体、ＹＡＧ系蛍光体、ＢＡＭ蛍光体（アルミン酸系青色蛍光体）、ＳｉＡｌＯＮ蛍光体等の蛍光体を適宜選択する。例えば、黄色発光蛍光体として、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、緑色発光蛍光体として、Ｙ₃（Ａｌ,Ｇａ）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、赤色発光蛍光体として、ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕなどを使用することができる。

フィラーは、製造工程における封止樹脂の粘度を調整するためや、色むらを軽減するための拡散材として用いられる。蛍光体およびフィラーの含有量は特に限定されないが、樹脂に対する蛍光体およびフィラーの合計含有量の重量割合で、好ましくは５〜８０重量％、より好ましくは１０〜４０重量％である。

樹脂層１３の形状は、ＬＥＤ素子１３を覆う部分がほぼ半球状の凸部１３１であり、その周囲は基板１１の表面と平行な薄膜部１３３になっている。半球状の凸部１３１のサイズは、ＬＥＤ素子１３のサイズによって異なるが、図２に示すように、ＬＥＤ素子１３の幅をＤとすると、ＬＥＤ素子上面と平行な方向の幅Ｗが、Ｄ+２×０．６（ｍｍ）程度、ＬＥＤ素子上面からの高さＨが、Ｗ／２程度である。前掲の幅０．５ｍｍ、厚み０．１２ｍｍのＬＥＤ素子の場合、凸部１３１の形状は、ほぼ半径１．７ｍｍの半球状となる。このような形状とすることによりＬＥＤ素子の出射面である上面から凸部１３１表面までの光路長をほぼ均一とすることができる。一方、薄膜部１３３の厚みＴは、好ましくはＬＥＤ素子１３の厚み以下、より好ましくは０．１ｍｍ以下である。薄膜部１３３の厚みがＬＥＤ素子の厚みを超えると、凸部１３１を半球状にした効果即ち光路長の均一化が阻害される。

反射部１４は、樹脂層１３との界面において、樹脂層１３から発する光を反射するとともに、樹脂層１３から外に出射する光を遮蔽する機能を持つ。このような機能を持つ反射材料として、光を正反射する金属や鏡面加工された部材を用いることも可能であるが、拡散反射する材料、具体的には白色反射材料からなることが好ましい。拡散反射する材料を用いることにより、樹脂層１３の薄膜部１３３から発生する光を拡散して凸部１３１に向けることができ、凸部１３１においてＬＥＤ素子１３の直上に向かう光との混色を効率よく行うことができる。また反射部１４の製造も容易となる。拡散反射する材料として、具体的には、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、ＳｉＯ₂、ＺｎＯなどの白色フィラーを、シリコーン樹脂、エポキシとシリコーンとのハイブリッド樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂に混合した白色樹脂を用いることができる。反射部１４を塗布によって形成する場合には、塗布が容易で且つ層形成後の形状安定が良好な、チクソ性を向上させた樹脂を選定することが好ましい。また反射部１４を接着等によって形成する場合には、Ａｌ2Ｏ3等のセラミック材や、ＴｉＯ₂などの白色フィラー含有プラスチック材を加工した白色反射板を用いることもできる。

反射部１４は、上述した樹脂層１３の薄膜部１３３上であって、凸部１３１の外側の領域に形成される。厚みｔ1は、好ましくは０．２ｍｍ以上、より好ましくは０．５ｍｍ以上とする。厚みｔ1を０．２ｍｍ以上とすることにより、その下にある樹脂層１３からの光をほぼ遮蔽することができる。反射部１４は、薄膜部１３３の全面に設けることが理想的であるが、凸部１３１の外周からの幅ｄ1が０．２ｍｍ以上であればよく、好ましくは０．５ｍｍ以上とする。外周からの幅ｄ1を０．２ｍｍ以上とすることにより、色むらの原因となる蛍光体含有樹脂層１３からの光に対し十分な遮光性を得ることができるとともに、樹脂層１３からの光を樹脂層１３側に反射させて、ＬＥＤ素子１３からの光と混合させることができる。

なお反射部１４は、必ずしも、凸部１３１の外周と密着している必要はなく、図２の部分拡大図に示すように、反射部１４の側面と凸部１３１の外周面との間に隙間１８があってもよい。隙間１８に露出する樹脂層１３（薄膜部１３３）から発する光は、一部が反射部１４の側面で反射されて樹脂層１３（凸部１３１）に入射し、一部は樹脂層１３の凸部１３１から出射される光と混じって混色されるため、目立った色むらを引き起こさないからである。許容できる隙間１８の間隔は、樹脂層（凸部１３１）の厚みや反射部１４の厚みによって異なるが、０．２５ｍｍ以下であることが好ましい。

本実施の形態において、色むらを発生しない原理を、図３（ａ）を参照して説明する。図３（ａ）において、樹脂層１３の薄膜部１３３で発生する光（周囲黄色発光）の軌跡を点線で、ＬＥＤ素子１２から直上に向かう光（所謂青抜け発光）の軌跡を一点鎖線で示す。図示するように、本実施形態の発光装置では、ＬＥＤ素子１２の上面から各方向に拡散して発生する光は、ほぼ凸部１３１の表面までの光路長が等しいため、同じ色味の光（例えば白色光）となって出射されるが、ＬＥＤ素子１２の上面中心部では発光の輝度が最も高くなるため、直上ではＬＥＤ素子自体の発光色、例えば青色が優勢となる。一方、ＬＥＤ素子の側面からの発光により、薄膜部１３３からも発光するが、この領域では蛍光体の色例えば黄色が優勢な発光となる。この薄膜部１３３からの発光は、その上部に反射部１４が形成されているため、直接外側に出射されることなく、反射部１４との界面で反射されて凸部１３３の中心側に向かう。この黄色が優勢な光と、ＬＥＤ素子１２から直上に向かう、青色が優勢な光が混じり、混色され、凸部１３３からは白色の発光が得られる。即ち、ＬＥＤ素子１２の青抜け発光と、周辺の黄色発光とが抑制され、色むらのない発光が得られる。

次に本実施形態の発光装置の製造方法を説明する。図４に製造方法の一例を示す。
まずパッケージ基板１１の上に、ダイボンディンング、ワイヤボンディング等の方法により、ＬＥＤ素子１２を固定すると共に電気的に接続する（ａ）。次に、ＬＥＤ素子１２を実装した基板１１と、金型４０との間に、樹脂層形成用樹脂を注入し、コンプレッションモールドにて樹脂層１３を形成する（ｂ）。コンプレッションモールドでは、金型４０と樹脂との間にフッソ系樹脂シートのような離型シート（図示せず）を介在させて成形と同時に樹脂を真空引きし、樹脂内の気泡を除去する。これにより、ＬＥＤ素子１２を覆う凸部１３１とその周辺に広がる薄膜部１３３とからなる樹脂層１３が形成される。次いで、白色フィラー含有樹脂塗布液をディスペンサー４１で凸部１３１の周囲に塗布し、白色フィラー含有樹脂を硬化させて、反射部１４を形成する（ｃ）。

ステップ（ｃ）で、白色フィラー含有樹脂塗布液を塗布・硬化させて反射部１４を作成する代わりに、中央に凸部１３の外周の径とほぼ同じ内径の開口を持つ白色反射板を用意し、これをシリコーン系接着剤等の接着剤で接着するとともに加圧手段４２で押圧し、反射部１４を形成することも可能である（ｄ）。

本実施形態によれば、ＬＥＤ素子１２を覆う半球状の樹脂層凸部１３１の周辺に、凸部周辺の薄膜部１３３を覆う反射部１４を設けたことにより、色むらの解消された発光装置を得ることができる。

＜第二の実施形態＞
図５に本実施形態の発光装置の一例を示す。図５（ａ）は、発光装置を上から見た図、（ｂ）は、（ａ）のＢ-Ｂ断面図である。図１と同じ要素は、同じ符号で示す。
図示するように、本実施形態の発光装置１０は、基板１１と、ＬＥＤ素子１２と、樹脂層１３と、反射部１４０と、拡散層１５とから構成されている。

基板１１、ＬＥＤ素子１２及び樹脂層１３の構成は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略し、異なる点を中心に説明する。

反射部１４０を構成する材料は、第一の実施形態と同様であるが、本実施形態では図５（ｂ）の断面図に示す樹脂層の凸部１３１と反射部１４０との間に、拡散層１５が設けられるため、反射部１４０の位置やサイズの条件が第一実施形態とは異なる。反射部１４０は、凸部１３１との間に拡散層１５を受け入れる封止部として機能するように、凸部１３１の外周の径より大きな内径の開口を持つリング状部材とする。リングの高さｈは、凸部１３１の高さの半分程度、凸部１３１の外径と反射部１４０開口の内径との差ｄ2（すなわち拡散層１３の側部の厚み）は、好ましくは０．２５ｍｍ以下である。一例として、半球状凸部１３１の高さが０．７５ｍｍであるとすると、反射部１４０の高さｈは０．３７５ｍｍ以上であればよい。反射部１４０の高さｈと、その開口の内径（距離ｄ2+凸部１３１の半径）を上述した範囲とすることにより、反射部１４０形成後に拡散層１５を構成する材料を、反射部１４０で囲まれる空間に注入したときに、凸部１３１を覆う半球状の拡散層１４を形成することができる。またまた反射部１４０と凸部１３１との間に位置する樹脂層の薄膜部１３３からの発光による色むらを目立たなくすることができる。反射部１４０（リング）の厚みｔ2は、好ましくは０．２ｍｍ以上とする。これにより、色むらの原因となる薄膜部１３３からの発光のほとんどを、反射部１４０との界面で反射し、凸部１３１側へ向けることができる。

反射部１４０は、第一の実施形態と同様に、塗布によって形成することも可能であるが、セラミック材或いは白色フィラー含有プラスチック材からなるリング状部材を用意し、これを接着剤で樹脂層の薄膜部１３３に接着してもよい。

拡散層１５は、光拡散剤と樹脂と、必要に応じて加えられる添加剤とからなる。光拡散剤としては、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、ＳｉＯ₂、ＺｎＯなどのフィラーを用いることができる。樹脂としては、シリコーン樹脂、エポキシとシリコーンとのハイブリッド樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂を用いることができ、特に信頼性の面からシリコーン樹脂が好適である。フィラーの含有量は、光拡散性と光透過性を両立するために、樹脂に対し、好ましくは０．５〜２０重量％、より好ましくは０．５〜１０重量％である。

本実施の形態において、色むらを発生しない原理を、図３（ｂ）を参照して説明する。図３（ｂ）においても、図３（ａ）と同様に、樹脂層１３の薄膜部１３３から黄色が優勢な発光を生じる。そのうち、樹脂層１３の内部を伝播する光は、図３（ａ）と同様であるので、ここでは省略し、樹脂層１３から拡散部１５に出射する光を点線で示している。図３（ａ）の場合と異なり、凸部１３１と反射部１４０との間に位置する薄膜部１３３は、反射部１４０で覆われていないため、そこから出た黄色が優勢な光は拡散部１５に入射する。ここで光拡散材によって拡散され、そのうち多くの光は直接或いは反射部１４０の側面で反射されて、凸部１３３の中心側に向かい、ＬＥＤ素子１２からの光と混色される。また一部は凸部１３１に入射し、ここでＬＥＤ素子１２からの光と混色される。従って、拡散部１５がない状態では、ＬＥＤ素子直上と薄膜部１３３直上では色味の分布があったとしても、その分布は拡散部１５によって平準化され、発光装置全体として均一な色味の発光が得られる。なお、図３（ｂ）で図示を省略した、薄膜部１３３から出て反射部１４０との界面で反射される光が、色むらをさらに解消するのに寄与することは、図３（ａ）の場合と同様である。

次に本実施形態の発光装置の製造方法を説明する。図６に製造方法の一例を示す。
本実施形態においても、基板にＬＥＤ素子を実装する工程（ａ）、その上にコンプレッションモールドにより樹脂層を形成する工程（ｂ）、および反射部１４０を形成する工程（ｃ）又は（ｄ）は、図４に示す第一の実施形態の発光装置の製造方法と同様である。但し、工程（ｃ）又は（ｄ）において、反射部１４０は、樹脂層１３の凸部１３１外周から所定の間隔を持ち、且つその高さが凸部１３１の半分以上となるように形成される。しかる後に、反射部１４０によって閉じられた空間に、拡散材含有樹脂を注入し、硬化させて、凸部１３１を覆う拡散部１５を形成する（ｅ）。

本実施形態によれば、第一の実施形態と同じ効果に加えて、拡散部１５による色むら解消効果が得られる。

本実施形態の発光装置も種々の変更が可能である。上から見た反射部１４０及び拡散部１５の形状の変更例を図７（ａ）〜（ｃ）に、断面形状の変更例を図８及び図９に示す。

図７（ａ）は、反射部１４０の外周を四角形にした変更例、（ｂ）は六角形にした変更例、（ｃ）は四角形の四隅を、四角く切り欠いた形状（放射状）にした変更例である。

また図８（ａ）、（ｂ）は、いずれも、樹脂層１３の上に拡散材入り樹脂によって拡散部１５を形成し、拡散部１５を含む樹脂層の凸部１５１の周囲に反射部１４０を形成した変更例である。図８に示す発光装置は、図６に示す製造方法において、コンプレッションモールドにより樹脂層を形成した後、反射部１４０を形成する前に、コンプレッションモールドやトランスファーモールドにより拡散材入り樹脂層（拡散部）１５を形成する。その後、図６（ｃ）または（ｄ）に示す方法で、拡散部１５の周囲に反射部１４０を形成する。図８（ｂ）に示す変更例の場合には、拡散部１５をコンプレッションモールドやトランスファーモールドで形成する際に、拡散部１５の周縁部に立ち上り部１５２を形成し、凸部１５１と立ち上り部１５２との間に形成される凹部に、白色フィラー入り樹脂を注入し、硬化させて反射部１４０を形成する。この変更例では、反射部１４０の形成が容易であり、また反射部１４０は、凸部１５１に密着して形成することができるので、樹脂層薄膜部１３３からの光がそのまま外部に出射されるのを確実に防止することができる。

さらに、図９は、反射部１４０の断面形状を変形させた変更例であり、図示する例では、反射部１４を面積の異なる複数層の反射部１４で構成し、樹脂層１３から上に行くに従い、面積を小さくし、凸部１３１との間に傾斜を持たせている。このような反射部１４は、例えば、白色フィラー含有樹脂塗布液の塗布工程（図６（ｃ））を複数回行うことにより、或いは白色反射板の接着工程（図６（ｄ））で、面積の異なる複数の白色反射板を用意し、順次積層するか、内周面に予め段差部が形成されたリング状の白色反射部材を接着することにより形成することができる。その後、図６（ｅ）の製造ステップで、拡散材含有樹脂を注入、硬化させることにより拡散部１５を形成することができる。
反射部１４の形状をこのような形状とすることにより、樹脂層１３と反射部１４との界面における光の反射による色むら抑制効果に加えて、反射部１４０の段差により配光を制御することができる。その際、光は拡散部１５を通過することにより拡散されるので、色むらがさらに抑制される。

＜第三の実施形態＞
第一及び第二の実施形態では、基板上に単一のＬＥＤ素子が設けられている場合を例示したが、本発明は複数のＬＥＤ素子を搭載した発光装置にも適用できる。以下、複数のＬＥＤ素子を用いた発光装置の実施形態を説明する。

図１０に本実施形態の発光装置の一例を示す。図１０（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。図示する例では、ＬＥＤ素子が縦２×横６のマトリックス状に配置した発光装置を示している。この発光装置では、基板１１０上に複数のＬＥＤ素子１２が固定され、電気的に接続された状態で、コンプレッションモールド法により、全体を覆う蛍光体入り樹脂層１３０が形成される。樹脂層１３０は、各ＬＥＤ素子１２に対応する凸部１３１と、各凸部１３１の間に存在する薄膜部１３２とからなる。反射部１４００は、これら薄膜部１３２を覆うように形成される。薄膜部１３２の形成方法は、第一又は第二の実施形態と同様に、白色フィラーを含む樹脂をディスペンサー等で塗布・硬化させる方法や、凸部１３１の外周と同程度の内径を持つ開口を、凸部１３１に対応する位置に設けた白色板材を薄膜部１３２の上に接着剤等で接着する方法などを採用することができる。

本実施形態では、各ＬＥＤ素子を覆う凸部は、隣接する凸部との間が反射部１４００で覆われているので、薄膜部１３２からの光（黄色の光）が直接外に出射されるのが防止されるとともに、効率よく凸部１３１側に反射して、凸部１３１から発せられる光の色味の均一性を向上することができる。
なお、図１０では、拡散部を有しない発光装置を示しているが、例えば、図８に示した変更例と同様の変更を加えることが可能であり、これにより、より高い色むら抑制効果を得ることができる。

次に、本発明の照明装置について説明する。
図１１（ａ）は、本発明が適用される一般的な照明装置の要部を示す図である。この照明装置は、主として、ＬＥＤ光源１０と、フレネルレンズ２０と、フレネルレンズ２０を固定するとともにＬＥＤ光源１０を収納するハウジング３０とから構成されている。ハンジング３０内には、図示しないが、ＬＥＤ光源１０を駆動するための回路基板や冷却機構（冷却フィン）などが備えられている。ＬＥＤ光源１０は、本発明の発光装置であり、例えば図１、図５或いは図１０に示すような構造の発光装置が用いられる。フレネルレンズ２０は、光源１０が図１や図６に示すようなシングルパッケージ素子からなる光源の場合には、単一の円形のフレネルレンズ３０が用いられる。また光源１０が図１０に示すようなマルチパッケージ素子からなる場合には、各素子の配列に対応して円形のフレネルレンズを配列したものや、線形のフレネルレンズを用いることも可能である。

光源１０から出射された光は、フレネルレンズ２０により集光されて投影光となる。ここで光源１０からの光に色むらがある場合、フレネルレンズを通過した投影光において、凸レンズを用いたものと比較して色むらが顕著となる。本発明の照明装置では、光源１０として、色むらの抑制された発光装置を用いることにより、色むらの抑制された投影光を得ることができる。
なお図１１（ａ）では、フレネルレンズを用いた照明装置を例示したが、集光光学部材として、図１１（ｂ）に示すような凸レンズ２０’や反射鏡などを用いた照明装置についても同様に適用することができる。

本発明の効果を実証するために、図１２（ａ）〜（ｅ）に示す構造の発光装置を作製し、色むらの発生を評価した。図１２中、（ａ）は、図１に示す第一の実施形態と同じ構造（実施例１）であり、反射部は、白色フィラー入り樹脂（フィラー：ＴｉＯ₂、樹脂：シリコーン、フィラー含有量：１０重量％）を樹脂層全面に厚み０．２ｍｍとなるように設けたものである。（ｂ）は、図５に示す第二の実施形態と同じ構造（実施例２）を有する発光装置であり、反射部は、実施例１と同じ樹脂を肉厚０．２ｍｍ、高さ０．５ｍｍとなるようにリング状に設け、その内部に拡散材入り樹脂（拡散材：Ａｌ₂Ｏ₃、樹脂：シリコーン、拡散材含有量：５重量％）を充填したものである。（ｃ）は、樹脂層をコンプレッションモールドによって作製し、反射部を設けない以外は実施例と同じものである（比較例１）、（ｄ）は（ｃ）の構造の凸部上に、実施例２と同様の拡散材入り樹脂を塗布し、厚み０．１ｍｍの拡散層を形成したもの（比較例２）、（ｅ）は、（ｄ）の構造の上に、反射部の代わりに光吸収部（黒色樹脂層、厚み：０．２ｍｍ）を設けたもの（比較例３）である。

いずれの発光装置においても、ＬＥＤ素子は、サイズ０．３ｍｍ×０．５ｍｍ、厚み０．１２ｍｍのフェイスアップ型素子（サファイアからなる透明基板上にＧａＮ系材料からなる半導体層が形成されたもの）を用い、樹脂層の凸部を高さ０．７５ｍｍ、直径１．５ｍｍとした。薄膜部の厚みは０．２ｍｍであった。
実施例および比較例の各発光装置のＬＥＤ素子に給電し発光させて、その色味を上から観察した。色むらが全く見られない場合を◎、色むらが殆ど見られない場合を○、周囲の黄色光及び／または素子直上の青色発光がはっきり認められ場合を×、色むらの低減効果はあるが、依然として黄色光又は青色光が消えない場合を△とした。その結果を表１に示す。

表１に示す結果からもわかるように、実施例の発光装置は、いずれも色むらが抑制され均一な色味の発光が得られた。特に拡散部を設けた実施例３の発光装置は極めて均一な色味の発光が得られた。また、実施例１と比較例３との比較からもわかるように、凸部周囲に反射部の代わりに吸収部を設けた場合には、凸部周囲の黄色発光は抑制されるものの、薄膜部からの黄色発光が吸収部によって吸収されて、薄膜部と反射部との界面における反射光を利用することができないため、拡散部を設けているにも拘わらず、素子直上の青抜けが十分に抑制することができなかった。

本発明によれば、色むらのない発光装置及び照明装置が提供される。

１１・・・基板、１２・・・ＬＥＤ素子、１３・・・樹脂層、１３１・・・凸部、１３３・・・薄膜部、１４、１４０、１４００・・・反射部、１５・・・拡散部、２０・・・フレネルレンズ。

Claims (12)

1. 基板と、前記基板上に搭載されたＬＥＤ素子と、前記基板上に形成され、前記ＬＥＤ素子を覆う波長変換材料含有樹脂層とを備えた発光装置であって、
   前記樹脂層は、前記ＬＥＤを覆う凸部とそれに続く平坦な薄膜部とを有し、前記凸部周囲の前記薄膜部の上に反射部が形成されていることを特徴とする発光装置。
2. 基板と、前記基板上に搭載された、複数のＬＥＤ素子の配列と、前記基板上に形成され、前記複数のＬＥＤ素子の配列を覆う波長変換材料含有樹脂層とを備えた発光装置であって、
   前記樹脂層の、前記複数のＬＥＤ素子の間の領域の上に反射部が形成されていることを特徴とする発光装置。
3. 請求項１又は２に記載の発光装置であって、
   前記樹脂層の凸部を覆う拡散部が形成されていることを特徴とする発光装置。
4. 請求項３記載の発光装置であって、
   前記拡散部は、前記樹脂層の凸部に続く薄膜部の上にも形成され、
   前記反射部は、前記樹脂層の薄膜部の上に、前記拡散部を介して形成されていることを特徴とする発光装置。
5. 請求項３記載の発光装置であって、
   前記反射部は、前記樹脂層の凸部の外周との間に間隔を持って、前記凸部外周を取り囲む管状の部材であり、前記拡散部は、前記管状の部材により囲まれた空間に前記凸部を覆って形成されていることを特徴とする発光装置。
6. 請求項１ないし５いずれか1項に記載の発光装置であって、
   前記反射部は、白色樹脂からなることを特徴とする発光装置。
7. 請求項１ないし３いずれか1項に記載の発光装置であって、
   前記反射部は、前記樹脂層に積層された薄膜であることを特徴とする発光装置。
8. 請求項１又は２に記載の発光装置を製造する方法であって、
   基板上に、１ないし複数のＬＥＤ素子を搭載する工程と、
   前記基板上に、コンプレッションモールド法により、前記ＬＥＤ素子を覆う凸形状の樹脂層を形成する工程と、
   前記凸形状の樹脂層の周囲に、反射部を形成する工程とを含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
9. 請求項３に記載の発光装置を製造する方法であって、
   基板上に、１ないし複数のＬＥＤ素子を搭載する工程と、
   前記基板上に、コンプレッションモールド法により、前記ＬＥＤ素子を覆う凸形状の樹脂層を形成する工程と、
   拡散材含有樹脂を用いて、前記樹脂層を覆う拡散部を形成する工程と、
   前記拡散部の、前記凸形状の樹脂層周囲の領域の上に、反射部を形成する工程を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
10. 請求項８又は９に記載の発光装置の製造方法であって、
    前記反射部を形成する工程は、白色樹脂を塗布する工程を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
11. 請求項８又は９に記載の発光装置の製造方法であって、
    前記反射部を形成する工程は、白色反射部材を接着する工程を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
12. 光源と、前記光源からの光を屈折する集光光学部品と、を備えた照明装置であって、前記光源として、請求項１ないし７のいずれか一項記載の発光装置を用いたことを特徴とする照明装置。

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