JP2020119984A - 発光装置及び発光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発光領域を低減すると共に、発光密度を増大可能な発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１は、基板１１と、基板１１上に配置される複数の発光素子２０と、複数の発光素子２０を囲むように基板１１上に配置される第１枠体４０と、蛍光体を含み、複数の発光素子２０の少なくとも一部を封止するように第１枠体４０の内側に配置される蛍光体沈降層５０と、蛍光体沈降層５０の上部に配置される第１封止材５１と、第１枠体５０から複数の発光素子２０側に向かって伸びるように、第１枠体４０及び第１封止材５１の少なくとも一部の上部に配置される第２枠体４１と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置及び発光装置の製造方法に関する。

ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）素子等の発光素子を利用した発光装置が、照明等に広く利用されている。

例えば、セラミックス基板又は金属基板等の基板の上にＬＥＤ（発光ダイオード）素子等の発光素子が実装されたＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）型の発光装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

一般には、発光装置は、基板と、基板上に配置される複数の発光素子と、複数の発光素子を囲むように基板上に配置される枠体と、複数の発光素子を封止するように枠体の内側に配置される封止層とを備える。

例えば、青色光を発光する発光素子と、青色光を吸収して黄色光を放出する蛍光体を含有する封止層とを用いると、白色光を出射する発光装置が得られる。白色光は封止層の表面から放射されるので、枠体により囲まれた封止層の表面は発光領域を形成する。

発光装置の特性の指標として、発光密度がある。発光密度は、発光素子の数を発光領域の面積で割った商として求められる。発光密度は、発光装置が出射する光の明るさの指標となる。

特開２００８−４１２９０号公報

また、発光装置が組み込まれる照明装置における光学系の設計に応じて、発光領域の面積が異なる発光装置が求められることがある。

例えば、発光領域を低減すると共に、発光密度を増大させた発光装置が求められることがあり得る。

発光密度を増大する技術として、発光素子の数を増大させるか、又は、発光領域の面積を低減することがあり得る。

しかし、発光領域は、通常、発光素子が配置される基板上の領域に対応して定められるので、発光領域の面積を低減すると発光素子が搭載される基板上のスペースが減少するため、発光素子の数を増大することが困難となる問題が生じた。

そこで、本明細書では、発光領域を低減すると共に、発光密度を増大可能な発光装置を提案することを課題とする。

本明細書に開示する発光装置は、基板と、前記基板上に配置される複数の発光素子と、 前記複数の発光素子を囲むように前記基板上に配置される第１枠体と、蛍光体を含み、前記複数の発光素子の少なくとも一部を封止するように前記第１枠体の内側に配置される蛍光体沈降層と、前記蛍光体沈降層の上部に配置される第１封止材と、前記第１枠体から前記複数の発光素子側に向かって伸びるように、前記第１枠体及び前記第１封止材の少なくとも一部の上部に配置される第２枠体と、を備えることを特徴とする。

また、発光装置では、前記第２枠体は、少なくとも一の前記発光素子の上方を覆うように、前記第１枠体から前記複数の発光素子側に向かって伸びていることが好ましい。

また、発光装置では、前記第２枠体は、前記第１枠体における前記複数の発光素子が配置される第１側から当該第１側とは反対の第２側に向かう方向の中央よりも前記第２側の位置から前記第１側に向かって伸びるように、前記第１枠体及び前記第１封止材の少なくとも一部の上部に配置されることが好ましい。

また、発光装置では、前記蛍光体沈降層は、蛍光体を含み、前記第２枠体により覆われない前記複数の発光素子の部分を封止するように配置され、更に、蛍光体を含まず、前記蛍光体沈降層と前記第１枠体との間に配置され、前記第２枠体により上方が覆われている前記複数の発光素子の部分を封止する第２封止材を備えることが好ましい。

また、発光装置では、前記第２枠体は、前記複数の発光素子に基づいて生成される光を透過しないことが好ましい。

本明細書に開示する発光装置の製造方法は、複数の発光素子を基板上に配置する第１工程と、前記複数の発光素子を囲むように、第１枠体を前記基板上に形成する第２工程と、前記複数の発光素子の少なくとも一部を封止するように、前記第１枠体の内側に蛍光体を含む蛍光体沈降層を形成する第３工程と、前記蛍光体沈降層の上部に第１封止材を形成する第４工程と、前記第１枠体から前記複数の発光素子側に向かって伸びるように、前記第１枠体及び前記第１封止材の少なくとも一部の上部に第２枠体を形成する第５工程と、を含むことを特徴とする。

また、発光装置の製造方法において、前記第５工程では、前記第２枠体が少なくとも一の前記発光素子の上方を覆うように前記第２枠体を形成することが好ましい。

また、発光装置の製造方法において、前記第５工程では、前記第１枠体における前記複数の発光素子が配置される第１側から当該第１側とは反対の第２側に向かう方向の中央よりも前記第２側の位置から前記第１側に向かって伸びるように、前記第２枠体を形成することが好ましい。

発光装置の製造方法において、前記第３工程では、前記蛍光体沈降層と前記第１枠体との間に空間が形成され、且つ前記複数の発光素子の少なくとも一部を封止するように、前記第１枠体の内側に蛍光体を含む前記蛍光体沈降層を形成し、更に、前記蛍光体沈降層と前記第１枠体との間の前記空間に、蛍光体を含まない第２封止材を形成する第６工程を含み、前記第５工程では、前記第２封止材の上方を覆い且つ前記蛍光体沈降層の上方を覆わないように、前記第２枠体を形成することが好ましい。

上述した本明細書に開示する発光装置は、発光領域を低減すると共に、発光密度を増大可能である。

（Ａ）は、本明細書に開示する発光装置の第１実施形態の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ´線断面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の要部の拡大図である。 （Ａ）は、変型例１の要部を示す図であり、（Ｂ）は、変型例２の要部を示す図である。 本明細書に開示する発光装置の発光領域の面積と発光密度との関係を示す図である。 本明細書に開示する発光装置の発光領域の面積と蛍光体の量との関係を示す図である。 （Ａ）は、本明細書に開示する発光装置の第２実施形態の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ´線断面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の要部の拡大図である。 本明細書に開示する発光装置の製造方法の第１実施形態の工程を説明する図（その１）である。 本明細書に開示する発光装置の製造方法の第１実施形態の工程を説明する図（その２）である。 本明細書に開示する発光装置の製造方法の第１実施形態の工程を説明する図（その３）である。 本明細書に開示する発光装置の製造方法の第１実施形態の工程を説明する図（その４）である。 本明細書に開示する発光装置の製造方法の第１実施形態の工程を説明する図（その５）である。 本明細書に開示する発光装置の製造方法の第１実施形態の工程を説明する図（その６）である。 本明細書に開示する発光装置の製造方法の第２実施形態の工程を説明する図（その１）である。 本明細書に開示する発光装置の製造方法の第２実施形態の工程を説明する図（その２）である。 本明細書に開示する発光装置の製造方法の第２実施形態の工程を説明する図（その３）である。

以下、本明細書で開示する発光装置の好ましい第１実施形態を、図を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。

図１（Ａ）は、本明細書に開示する発光装置の第１実施形態の平面図であり、図２（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ´線断面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）の要部の拡大図である。図１（Ａ）においては、蛍光体沈降層及び第１封止材の表示を省略している。図１（Ｂ）においては、発光素子とワイヤとの接続関係を示す為に、Ａ−Ａ´線断面には含まれないワイヤも示している。

発光装置１は、実装基板１１と、回路基板１２と、複数の発光素子２０と、第１枠体４０と、第２枠体４１と、蛍光体沈降層５０と、第１封止材５１を備える。

実装基板１１は、一例として、矩形の形状を有するアルミ製の基板である。実装基板１１は、平坦な表面を有することが好ましい。回路基板１２及び複数の発光素子２０は、実装基板１１の平坦な表面上に配置されて支持される。

回路基板１２は、一例として、実装基板１１と同じ輪郭を有し、実装基板１１上に配置される。回路基板１２は、その中央部に円形の開口部１２ａを有する。回路基板１２は、裏面が接着シート等の接着部材によって実装基板１１の上に貼り付けられて固定される。回路基板１２の表面には、開口部１２ａを取り囲むように、一対の配線パターン１３ａ、１３ｂが配置される。また、回路基板１２の表面で対角に位置する２つの角部には、発光装置１を外部電源（図示せず）に接続するための一対の接続電極１７ａ及び１７ｂが配置される。一方の接続電極１７ａはアノードであり、他方の接続電極１７ｂはカソードである。一対の接続電極１７ａ及び１７ｂに外部電源から直流電圧が印加されることによって、発光素子２０は発光する。回路基板１２、及び一対の配線パターン１３ａ、１３ｂは、絶縁性の膜であるソルダレジスト１４によって覆われて保護される。一対の接続電極１７ａ及び１７ｂは、例えば、ソルダレジスト１４によって覆われていない実装基板１１の部分が露出して形成される。

発光素子２０は、矩形上に形成された青色系の半導体発光素子（以下、青色ＬＥＤ素子とも称する）である。複数の発光素子２０が、開口部１２ａ内の実装基板１１上に配置される。発光素子２０は、その上面が実装基板１１の表面と平行に配置されることが好ましい。発光素子２０として、例えば発光波長域が４４０〜４５５ｎｍのＩｎＧａＮ系化合物半導体等を用いることができる。

発光素子２０の上面には一対の素子電極（図示せず）が配置される。近接する発光素子２０の素子電極は（図示せず）、ワイヤ３０によって電気的に接続される。開口部１２ａの外周側に位置する発光素子２０の第１の素子電極は、ワイヤ３０によって、回路基板１２の配線パターン１３ａ又は１３ｂと電気的に接続され、第２の素子電極は、ワイヤ３０によって、隣接する発光素子２０の素子電極と電気的に接続される。複数の発光素子２０は、一対の接続電極１７ａ及び１７ｂの間に直列接続されることによって、一対の配線パターン１３ａ、１３ｂ及びワイヤ３０を介して直流電流が供給される。本実施形態では、８個の発光素子２０がワイヤ３０を介して直列接続された４つの列が、一対の配線パターン１３ａ、１３ｂの間に並列に接続される。なお、図１に示す発光素子２０の数及び配置は、一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。

図１（Ａ）に示すように、第１枠体４０は、環状に形成されており、複数の発光素子２０を囲むように、開口部１２ａの周囲に沿って配置される。

図１（Ｃ）に示すように、円形の開口部１２ａの動径方向をｘ軸方向とする。図１（Ｃ）の矢印の向きをｘ軸の正方向とし、矢印とは反対側の向きをｘ軸の負方向とする。

第１枠体４０における複数の発光素子２０が配置される第１側（ｘ軸の負方向）から当該第１側とは反対の第２側（ｘ軸の正方向）に向かうｘ軸方向を、第１枠体４０の幅方向ともいう。第１枠体４０の幅４０ｂは、第１枠体４０の全周にわたってほぼ同じである。第１枠体４０の頂点４０ａは、第１枠体４０の幅方向のほぼ中央４０Ｍに位置している。

第１枠体４０は、白色の成形樹脂で形成されることが好ましい。例えば、第１枠体４０は、酸化チタン等の微粒子が分散されたシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂を用いて形成される。

発光素子２０から第１枠体４０に向けて出射された光は、第１枠体４０の内側、即ち発光素子２０側の表面で反射されて発光装置１の上方に出射される。上方に出射された光の一部は、第２枠体４１を照射する。

蛍光体沈降層５０は、複数の発光素子２０を封止するために第１枠体４０の内側で実装基板１１上に配置される。蛍光体沈降層５０は、複数の発光素子２０に基づいて生成される光に対して透光性を有する樹脂に蛍光体が含有された部材である。複数の発光素子２０に基づいて生成される光は、発光素子２０が出射する光と、蛍光体により波長変換された後の光を含む。図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示すように、蛍光体沈降層５０の表面の位置は、第１枠体４０の頂点４０ａよりも低い。蛍光体は、発光素子２０が出射した青色光を吸収して黄色光に波長変換する、例えばＹＡＧ（ｙｔｔｒｉｕｍ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｇａｒｎｅｔ）等の粒子状の蛍光体材料であり、青色光と蛍光体により波長変換された黄色光とが混合されることにより白色光が得られる。蛍光体沈降層５０は、例えば、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等の樹脂に蛍光体が含有されて形成され得る。蛍光体沈降層５０は、青色光を吸収して他の色の光に波長変換する蛍光体を有していてもよい。また、発光素子２０が白色系の半導体発光素子である場合には、蛍光体沈降層５０は、蛍光体を有していなくてもよい。

第１封止材５１は、第１枠体４０の内側において蛍光体沈降層５０上に配置される。第１封止材５１の表面５１ａの位置は、第１枠体４０の頂点４０ａの位置とほぼ一致している。発光装置１では、第１封止材５１は、複数の発光素子２０に基づいて生成される光に対して透光性を有する樹脂により形成されており、蛍光体を含有してない。

第２枠体４１は、環状に形成されており、複数の発光素子２０を囲むように、第１枠体４０上に配置される。第２枠体４１は、第１枠体４０上から複数の発光素子２０側（ｘ軸の負方向）に向かって第１封止材５１上を伸びるように、第１枠体４０及び第１封止材５１の少なくとも一部の上部に配置される。図１（Ａ）では、図を分りやすくするために、第２枠体４１は鎖線で示されている。

第２枠体４１における複数の発光素子２０が配置される第１側（ｘ軸の負方向）から当該第１側とは反対の第２側（ｘ軸の正方向）に向かうｘ軸方向を、第２枠体４１の幅方向ともいう。第２枠体４１の幅は、第２枠体４１の全周にわたってほぼ同じである。

発光装置１では、第２枠体４１は、第１枠体４０に最も近接して配置される少なくとも一の発光素子２０上方を覆うように、第１枠体４０上から複数の発光素子２０側（ｘ軸の負方向）に向かって伸びている。具体的には、第２枠体４１は、第１枠体４０上から複数の発光素子２０の上方に向かって伸びている。また、第２枠体４１が一の発光素子２０の上方を覆うことは、第２枠体４１が一の発光素子２０の少なくとも一部の上方を覆っていることを意味しており、第２枠体４１が一の発光素子２０の上方の全体を覆っていなくてもよい。

複数の発光素子２０が発光する光は第１封止材５１の表面５１ａから出射するので、第２枠体４１により囲まれている第１封止材５１の表面５１ａの部分は発光領域１ａを形成する。

図１（Ｃ）に示すように、第２枠体４１は、第１枠体４０における複数の発光素子２０が配置される第１側（ｘ軸の負方向）から当該第１側とは反対の第２側（ｘ軸の正方向）に向かうｘ軸方向の中央４０Ｍよりも第２側（ｘ軸の正方向）の位置から第１側（ｘ軸の負方向）に向かって伸びるように、第１枠体４０上に配置される。

図１（Ｃ）に示す例では、第２枠体４１のｘ軸の負方向側の端部４１ａは、第１枠体４０に最も近接して配置される発光素子２０を超えた所に位置している。これにより、第１封止材５１から光が出射される領域を低減して、発光領域１ａの面積を縮小できる。

また、第２枠体４１のｘ軸の正方向側の端部４１ｂは、第１枠体４０におけるｘ軸方向の中央４０Ｍよりもｘ軸の正方向側に位置している。これにより、第１封止材５１を透過してきた光が、第１枠体４０と第２枠体４１との間から外部へ通り抜けることが防止される。また、第１封止材５１を透過してきた光が、第１枠体４０と第２枠体４１との間の隙間をたとえ通り抜けたとしても、第２枠体４１があるので、上方に向かって光が出射することを防止することができる。

第２枠体４１は、白色の成形樹脂で形成されることが好ましい。例えば、第２枠体４１は、酸化チタン等の微粒子が分散されたシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂を用いて形成される。

第１封止材５１を通って第２枠体４１に向かってきた光の一部は、第２枠体４１の内側、即ち発光素子２０側の表面で反射されて第１封止材５１を通って蛍光体沈降層５０へ向かって出射される。蛍光体沈降層５０へ戻った青色光の一部は、蛍光体に吸収されて黄色光に波長変換される。そのため、発光装置１の蛍光体沈降層５０に含まれる蛍光体の量を、第２枠体４１が配置されていない発光装置と同じにすると、青色光に対して黄色光の割合が増加した状態となる。したがって、発光装置１が生成する白色光の色度を、第２枠体が配置されていない発光装置により生成される白色光の色度と同じにする場合、発光装置１の蛍光体沈降層５０に含まれる蛍光体の量を、第２枠体が配置されていない発光装置と比べて減らすことになる。これにより、第２枠体が配置されていない発光装置と比べて、発光装置１は、使用する蛍光体の量を低減することができる。

なお、第２枠体４１は、複数の発光素子２０に基づいて生成される光を透過しない材料を用いて形成されてもよい。これにより、第２枠体４１により発光領域１ａの周囲に暗く光る環状の領域が形成されることが防止されるので、発光領域の拡大及び輝度ムラの発生が抑制される。

第２枠体４１が、第１枠体４０の頂点４０ａから複数の発光素子２０側（ｘ軸の負方向）に向かって第１封止材５１上を伸びる長さＬは、図１に示す例に制限されない。

図２（Ａ）は、変型例１の要部を示す図であり、図２（Ｂ）は、変型例２の要部を示す図である。

図２（Ａ）に示す変型例１では、第２枠体４１におけるｘ軸の負方向側の端部４１ａは、図１に示す例よりもｘ軸の正方向側に位置する。具体的には、端部４１ａは、第１枠体４０に最も近接して配置される発光素子２０よりもｘ軸の正方向側に位置する。

このように、第２枠体４１は、端部４１ａが、第１封止材５１の表面を少しでも覆うように配置されていればよい。即ち、第１枠体４０の頂点４０ａから複数の発光素子２０側（ｘ軸の負方向）に向かって第１封止材５１上を伸びる長さはＬ＞０である。

また、図２（Ｂ）に示す変型例２では、第２枠体４１におけるｘ軸の負方向側の端部４１ａは、図１に示す例よりもｘ軸の負方向側の所に位置する。具体的には、端部４１ａは、第１枠体４０に２番目に近接して配置される発光素子２０の上方に位置する。

発光装置１は、第２枠体４１が第１枠体４０の頂点４０ａから複数の発光素子２０側（ｘ軸の負方向）に向かって伸びる長さＬを変えることにより、第２枠体４１が第１封止材５１の表面を覆う量が変化するので、発光領域１ａの面積を変更することができる。

次に、図３及び図４を参照しながら、発光領域１ａの面積と、発光密度及び蛍光体の量との関係について、以下に説明する。

図３及び図４に示す測定で用いられた発光装置１は、１２個の発光素子２０がワイヤ３０を介して直列接続された１つの列が、一対の配線パターン１３ａ、１３ｂの間に並列に接続されたもの（プロットＰ１）と、１２個の発光素子２０がワイヤ３０を介して直列接続された４つの列が、一対の配線パターン１３ａ、１３ｂの間に並列に接続されるもの（プロットＰ２）であった。その他の構成は、図１に示す発光装置１と同様である。

図３は、本明細書に開示する発光装置の発光領域の面積と発光密度との関係を示す図である。

図３の横軸は、発光装置１における発光領域１ａの面積を示す。発光領域１ａの面積は、第２枠体４１が第１枠体４０上から複数の発光素子２０側（ｘ軸の負方向）に向かって第１封止材５１上を伸びる長さＬ（以下、第２枠体４１が第１封止材５１を覆う量ともいう）を変えることにより変化させた。発光領域１ａの面積は、第２枠体４１が第１枠体４０上に配置されていない状態における発光領域の面積を１００％とした。第２枠体４１が第１封止材５１を覆う量を増加するのと共に、発光領域の面積は低減する。

図３の縦軸は、発光密度を示す。発光密度は、発光素子の数を発光領域の面積で割った商として求められた。発光素子の数は、第２枠体４１が第１封止材５１を覆う量に関係しないので一定である。

プロットＰ１及びＰ２は、発光領域の面積の低減と共に、発光密度が増加することを示す。

発光装置１では、実装基板１１上に配置される発光素子２０の数及び配置を変えずに、第２枠体４１が第１封止材５１を覆う量を変化させて、発光領域１ａの面積を変更可能である。したがって、発光装置１は、発光領域１ａの面積を変化させることにより、発光密度を変更することができる。

照明装置の設計は、発光装置を駆動する駆動部の設計を変更せずに、発光密度を変更した発光装置を組み込みたい要求がある。発光装置１では、実装基板１１上に配置される発光素子２０の数を変えずに発光密度を変更可能であるので、このような照明装置の設計上の要求を満たすこともできる。

図４は、本明細書に開示する発光装置の発光領域の面積と蛍光体の量との関係を示す図である。

図４は、発光装置１により生成される光の色度を一定にした場合について、発光装置の発光領域の面積と蛍光体の量との関係を示している。

発光装置１では、第２枠体４１が第１封止材５１を覆う量が変わることにより、第１封止材５１により反射されて蛍光体沈降層５０内へ戻る光の量が変化する。蛍光体沈降層５０内へ戻った青色光の一部は、蛍光体に吸収されて黄色光に波長変換されるので、生成される光の色度が変化する。生成される光の色度を一定に保つには、第２枠体４１が第１封止材５１を覆う量に対応させて、蛍光体沈降層５０に含まれる蛍光体の量を変化させることが好ましい。具体的には、第２枠体４１が第１封止材５１を覆う量の増加と共に、蛍光体沈降層５０に含まれる蛍光体の量を低減することが挙げられる。

図４の横軸は、発光装置１における発光領域１ａの面積を示す。上述したように、発光領域１ａの面積は、第２枠体４１が第１封止材５１を覆う量により制御される。

図４の縦軸は、蛍光体沈降層５０に含まれる蛍光体の量を示す。発光領域１ａの各面積における蛍光体の量は、発光装置１の発光領域１ａから出射される光の色度が、発光領域１ａの面積が１００％の時と同じになるように決定された。

プロットＰ１及びＰ２は、発光領域の面積の低減と共に、蛍光体の量が低減することを示す。

即ち、第２枠体４１が第１封止材５１を覆う量を増加することにより、蛍光体沈降層５０に含まれる蛍光体の量を低減できることがわかる。

上述した本実施形態の発光装置によれば、発光領域を低減すると共に、発光密度を増大することができる。

次に、上述した発光装置の第２実施形態を、図５を参照しながら以下に説明する。第２実施形態について特に説明しない点については、上述の第１実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、同一の構成要素には同一の符号を付してある。

図５（Ａ）は、本明細書に開示する発光装置の第２実施形態の平面図であり、図５（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ´線断面図であり、図５（Ｃ）は（Ｂ）の要部の拡大図である。

本実施形態の発光装置１は、蛍光体沈降層５０の外側に第２封止材５２が配置される点が、上述した第１実施形態とは異なっている。

蛍光体沈降層５０は、蛍光体を含み、第２枠体４１により上方が覆われない複数の発光素子２０の部分を封止するように、第１枠体４０の内側の実装基板１１上に配置される。蛍光体沈降層５０は、平面視して、回路基板１２の円形の開口部１２ａの中心から第２枠体４１の端部４１ａまで伸びる円形の形状を有し、発光領域１ａの形状と一致する。

第２封止材５２は、蛍光体を含まず、蛍光体沈降層５０と第１枠体４０との間において、第２枠体４１により上方が覆われている複数の発光素子２０の部分を封止するように実装基板１１上に配置される。

第２封止材５２は、平面視して、蛍光体沈降層５０の外側に配置される円環の形状を有する。

蛍光体沈降層５０の材料としては、上述した第１実施形態の蛍光体沈降層と同じものを用いることができる。第２封止材５２の材料としては、蛍光体を含まないことを除いては、蛍光体沈降層５０と同じものを用いることができる。

発光素子２０から放射されて第１封止材５１を通って第２枠体４１に向かってきた光の一部は、第２枠体４１の内側、即ち発光素子２０側の表面で反射されて第１封止材５１を通って蛍光体沈降層５０へ向かって出射される。蛍光体沈降層５０へ戻った青色光の一部は、蛍光体に吸収されて黄色光に波長変換される。発光領域１ａから出射される光の大部分は、発光領域１ａの下方に位置する蛍光体沈降層５０を通ると考えられる。即ち、発光素子２０から放射された光は、発光領域１ａから出射するまでの間に、蛍光体沈降層５０に含まれる経路を通過する確率が高い。そこで、蛍光体沈降層５０に蛍光体を含有させておくことにより、青色光を吸収して黄色光に波長変換させることを効率よく実行できる。一方、第２封止材５２が蛍光体を含有していなくても、発光素子２０から放射された光は、発光領域１ａから出射するまでの間に蛍光体沈降層５０を通過することにより、波長変換が行われると期待できる。

そこで、本実施形態の発光装置１では、発光領域１ａの下方に位置する蛍光体沈降層５０に蛍光体を含有させると共に、発光領域１ａの下方に位置していない第２封止材５２には、蛍光体を含有させないこととした。

本実施形態の発光装置１の他の構成は、上述した第１実施形態と同様である。

上述した本実施形態の発光装置によれば、上述した第１実施形態と同様の効果が得られる。

例えば、本実施形態の発光装置１では、蛍光体沈降層５０に含まれる蛍光体の量を、上述した第１実施形態の蛍光体沈降層と同じにすることにより、同じ色度を有する光を生成することができる。

次に、本明細書に開示する発光装置１の製造方法の第１実施形態を、図６〜図１１を参照しながら、以下に説明する。

まず、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すように、実装基板１１と開口部１２ａを有する回路基板１２とを接着し、回路基板１２上に印刷法等の技術を用いて、一対の配線パターン１３ａ、１３ｂが形成される。そして、一対の配線パターン１３ａ、１３ｂ上に、ソルダレジスト１４のパターンが形成される。一対の接続電極１７ａ、１７ｂは、ソルダレジスト１４により覆われていない実装基板１１の部分により形成される。また、ソルダレジスト１４は、回路基板１２の開口部１２ａ及び一対の配線パターン１３ａ、１３ｂの一部が露出するように、円形の開口部を有する。図６（Ａ）は、図１（Ａ）に対応する平面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＡ−Ａ´線断面図であり、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）の要部の拡大図である。この説明は、以下の工程における他の図面に対しても適宜適用される。

次に、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示すように、回路基板１２の開口部１２ａから露出している実装基板１１上に、複数の発光素子２０がダイボンドにより接着される。

次に、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示すように、近接する発光素子２０同士をワイヤ３０で互いに電気的に接続し、また開口部１２ａの外周側に位置する発光素子２０を、ワイヤ３０を用いて配線パターン１３ａ又は１３ｂに接続する。一例では、ワイヤ３０は、超音波溶着によって発光素子２０に接続される。本実施形態では、８個の発光素子２０が直列接続された４つの列が、一対の配線パターン１３ａ、１３ｂの間に並列に接続される。

次に、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示すように、開口部１２ａの周囲に沿って、回路基板１２及び一対の配線パターン１３ａ、１３ｂの上に、第１枠体４０が複数の発光素子２０を囲むように形成される。第１枠体４０は、ソルダレジスト１４の開口部の内側に沿って形成されて、ワイヤ３０と配線パターン１３ａ又は１３ｂとの接点を覆う。

第１枠体４０の材料として、例えば、酸化チタン等の微粒子が分散されたシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂等の樹脂を用いることができる。

第１枠体４０を形成する方法として、例えば、液体の樹脂を、ソルダレジスト１４の開口部の内側に沿って塗布した後、硬化する技術を用いることができる。

次に、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に示すように、第１枠体４０の内側に蛍光体を含む樹脂が充填されて、複数の発光素子２０を封止するように、蛍光体沈降層５０が形成される。

次に、図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示すように、第１枠体４０の内側の蛍光体沈降層５０上に蛍光体を含まない樹脂が充填されて、第１封止材５１が形成される。第１封止材５１は、その表面が第１枠体４０の高さとほぼ一致するように形成される。また、第１封止材５１は、次のように形成してもよい。蛍光体粒子を含有する樹脂を第１枠体４０の内側に充填し、蛍光体粒子を沈降させた後樹脂を硬化させて、沈降した蛍光体粒子を含む樹脂の部分により蛍光体沈降層５０を形成すると共に、蛍光体を含まない樹脂の部分により第１封止材５１を形成する。

次に、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示すように、複数の発光素子２０を囲むように第２枠体４１が、第１枠体４０上に形成される。第２枠体４１は、第１枠体４０上から複数の発光素子２０側に向かって伸びるように、第１枠体４０及び第１封止材５１の少なくとも一部の上部に形成される。

第２枠体４１は、第１枠体４０に最も近接して配置される少なくとも一の発光素子２０の上方を覆うように形成される。具体的には、第１枠体４０における複数の発光素子２０が配置される第１側（ｘ軸の負方向）から当該第１側とは反対の第２側（ｘ軸の正方向）に向かう方向の中央４０Ｍよりも第２側（ｘ軸の正方向）の位置から第１側（ｘ軸の負方向）に向かって伸びるように、第２枠体４１が第１枠体４０上に形成される。これにより、図１に示す発光装置１が得られる。

第２枠体４１は、液体の樹脂を第１枠体４０上に塗布した後、硬化させて形成することができる。液体の樹脂の粘度としては、７０〜１４０Ｐａ・Ｓの範囲とすることが好ましい。粘度が７０Ｐａ・Ｓ以上であることにより、樹脂が硬化するまでの間の形状を保つことができる。また、粘度が１４０Ｐａ・Ｓ以下であることにより、第２枠体４１を形成する際の作業性がよくなる。

次に、上述した発光装置の製造方法の第２実施形態を、図１２〜図１４を参照しながら、以下に説明する。

本実施形態の発光装置の製造方法は、図５に示す発光装置の第２実施形態を製造する方法である。本実施形態の発光装置の製造方法では、図６〜図９に示す工程は、上述した第１実施形態と同様であるので、その後の工程を以下に説明する。

図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）に示すように、蛍光体沈降層５０と第１枠体４０との間に環状の空間１２ｂが形成され、且つ複数の発光素子２０の少なくとも一部を封止するように、第１枠体４０の内側に蛍光体を含む樹脂が充填されて蛍光体沈降層５０が形成される。空間１２ｂには、樹脂により封止されない発光素子２０が位置する場合がある。

具体的には、蛍光体沈降層５０を形成するには、まず、空間１２ｂの部分を充填するよう、環状の除去可能な枠材（図示せず）が第１枠体４０の内側に形成され、次に、発光素子２０の少なくとも一部を封止するように枠材の内側に蛍光体を含む樹脂を充填し、次に、枠材が空間１２ｂから除去されて、蛍光体沈降層５０が形成される。

次に、図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）に示すように、蛍光体沈降層５０と第１枠体４０との間の空間１２ｂに、蛍光体を含まない樹脂が充填されて環状の第２封止材５２が形成される。空間１２ｂに位置していた発光素子２０は、第２封止材５２により封止される。

次に、図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）に示すように、第１枠体４０の内側の蛍光体沈降層５０上に蛍光体を含まない樹脂が充填されて、第１封止材５１が形成される。

次に、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すように、複数の発光素子２０を囲むように第２枠体４１が、第２封止材５２の上方を覆い且つ蛍光体沈降層５０の上方を覆わないように、第１枠体４０上に形成される。第２枠体４１は、第１枠体４０上から複数の発光素子２０側に向かって伸びるように、第１枠体４０及び第１封止材５１の少なくとも一部の上部に形成される。これにより、図５に示す発光装置１が得られる。

本発明では、上述した実施形態の発光装置及び発光装置の製造方法は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。

例えば、上述した各実施形態では、回路基板の開口部は円形であり、第１枠体及び第２枠体も円環状であったが、回路基板の開口部が他の形状を有する場合、第１枠体及び第２枠体も回路基板の開口部の形状に対応した形状を有していてもよい。例えば、回路基板の開口部は矩形の場合、第１枠体及び第２枠体も矩形の形状を有していてもよい。

１ 発光装置
１ａ 発光領域
１１ 実装基板
１２ 回路基板
１２ａ 開口部
１２ｂ 空間
１３ａ、１３ｂ 配線パターン
１４ ソルダレジスト
１７ａ、１７ｂ 接続電極
２０ 発光素子
３０ ワイヤ３０
４０ 第１枠体
４１ 第２枠体
４１ａ 端部
４１ｂ 端部
５０ 蛍光体沈降層
５１ 第１封止材
５２ 第２封止材

Claims (9)

1. 基板と、
   前記基板上に配置される複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子を囲むように前記基板上に配置される第１枠体と、
   蛍光体を含み、前記複数の発光素子の少なくとも一部を封止するように前記第１枠体の内側に配置される蛍光体沈降層と、
   前記蛍光体沈降層の上部に配置される第１封止材と、
   前記第１枠体から前記複数の発光素子側に向かって伸びるように、前記第１枠体及び前記第１封止材の少なくとも一部の上部に配置される第２枠体と、
   を備えることを特徴とする発光装置。
2. 前記第２枠体は、少なくとも一の前記発光素子の上方を覆うように、前記第１枠体から前記複数の発光素子側に向かって伸びている請求項１に記載の発光装置。
3. 前記第２枠体は、前記第１枠体における前記複数の発光素子が配置される第１側から当該第１側とは反対の第２側に向かう方向の中央よりも前記第２側の位置から前記第１側に向かって伸びるように、前記第１枠体及び前記第１封止材の少なくとも一部の上部に配置される請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記蛍光体沈降層は、蛍光体を含み、前記第２枠体により覆われない前記複数の発光素子の部分を封止するように配置され、
   更に、蛍光体を含まず、前記蛍光体沈降層と前記第１枠体との間に配置され、前記第２枠体により上方が覆われている前記複数の発光素子の部分を封止する第２封止材を備える請求項１〜３の何れか一項に記載の発光装置。
5. 前記第２枠体は、前記複数の発光素子に基づいて生成される光を透過しない請求項１〜４の何れか一項に記載の発光装置。
6. 複数の発光素子を基板上に配置する第１工程と、
   前記複数の発光素子を囲むように、第１枠体を前記基板上に形成する第２工程と、
   前記複数の発光素子の少なくとも一部を封止するように、前記第１枠体の内側に蛍光体を含む蛍光体沈降層を形成する第３工程と、
   前記蛍光体沈降層の上部に第１封止材を形成する第４工程と、
   前記第１枠体から前記複数の発光素子側に向かって伸びるように、前記第１枠体及び前記第１封止材の少なくとも一部の上部に第２枠体を形成する第５工程と、
   を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
7. 前記第５工程では、前記第２枠体が少なくとも一の前記発光素子の上方を覆うように前記第２枠体を形成する請求項６に記載の発光装置の製造方法。
8. 前記第５工程では、前記第１枠体における前記複数の発光素子が配置される第１側から当該第１側とは反対の第２側に向かう方向の中央よりも前記第２側の位置から前記第１側に向かって伸びるように、前記第２枠体を形成する請求項６又は７に記載の発光装置の製造方法。
9. 前記第３工程では、前記蛍光体沈降層と前記第１枠体との間に空間が形成され、且つ前記複数の発光素子の少なくとも一部を封止するように、前記第１枠体の内側に蛍光体を含む前記蛍光体沈降層を形成し、
   更に、前記蛍光体沈降層と前記第１枠体との間の前記空間に、蛍光体を含まない第２封止材を形成する第６工程を含み、
   前記第５工程では、前記第２封止材の上方を覆い且つ前記蛍光体沈降層の上方を覆わないように、前記第２枠体を形成する請求項６〜８の何れか一項に記載の発光装置の製造方法。

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