JP2020119985A

JP2020119985A - 発光装置及び発光装置の製造方法

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Publication number: JP2020119985A
Application number: JP2019009651A
Authority: JP
Inventors: 将英渡辺; Masahide Watanabe; 渡辺　正博; Masahiro Watanabe; 正博渡辺
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2039-01-23
Also published as: JP7232648B2

Abstract

【課題】所望の色度を有する光を出射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上に配置される枠体４０と、第１の蛍光体を含み、複数の発光素子２０を封止するように枠体４０の内側に配置される封止材５０と、封止材５０から出射される光の色度を変化させる第１色度変更層６０と、を備え、第１色度変更層６０は、蛍光体として一種類の第２の蛍光体のみを含むか、又は、封止材５０から出射される光を散乱する粒子を含む。【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−ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ）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（ＣｈｉｐＯｎＢｏａｒｄ）型の発光装置が提案されている。

一般に、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材を備える。

例えば、青色光を出射する発光素子と、青色光を吸収して赤色光を放出する赤色蛍光体及び青色光を吸収して緑色光を放出する緑色蛍光体を含有する封止材を用いると、白色光を出射する発光装置が得られる。

特許文献１は、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する第１の封止材を用いて、青色光を出射する発光素子を封止した後、発光素子が出射した出射光と、蛍光体による波長変換光との混合光の色度を測定し、色度が予め設定された所定の範囲内となるまで、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する第２の封止材を、第１の封止材の表面に形成して、発光装置を製造することを提案している。

特開２００９−２６０２４４号公報

上述した特許文献１が提案する発光装置を製造方法では、第２の封止材は赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有しているので、緑色蛍光体が吸収可能な光の一部が、赤色蛍光体によっても吸収されるので、波長変換の効率が低下するおそれがあった。

また、第２の封止材内における赤色蛍光体及び緑色蛍光体の分布状態によっては、面内の色むらが生じるおそれもあった。

そのため、上述した特許文献１が提案する製造方法を用いて発光装置を製造する場合には、所望の色度を有する光を得ることが困難なおそれがあった。

そこで、本明細書では、所望の色度を有する光を出射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枠体と、第１の蛍光体を含み、前記複数の発光素子を封止するように前記枠体の内側に配置される封止材と、前記封止材から出射される光の色度を変更する第１色度変更層と、を備え、前記第１色度変更層は、蛍光体として一種類の第２の蛍光体のみを含むか、又は、前記封止材から出射される光を散乱する粒子を含むことを特徴とする。

また、発光装置では、更に、蛍光体として一種類の第３の蛍光体のみを含み、前記第１色度変更層上に配置されて、前記第１色度変更層から出射される光の色度を変更する第２色度変更層を備えることが好ましい。

特に、発光装置では、前記第１色度変更層は、蛍光体として一種類の前記第２の蛍光体のみを含み、前記第２の蛍光体が外部の光を吸収し波長変換して放出する光の波長は、前記第３の蛍光体が外部の光を吸収し波長変換して放出する光の波長よりも長いことが好ましい。

本明細書に開示する発光装置の製造方法は、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枠体と、第１の蛍光体を含み、前記複数の発光素子を封止するように前記枠体の内側に配置される封止材とを備える基板構造体が出射する光の第１色度を測定する第１工程と、前記封止材上に、前記基板構造体から出射される光の前記第１色度を第１の目標色度へ変更する第１色度変更層を形成する第２工程であって、前記第１色度変更層は、蛍光体として一種類の第２の蛍光体のみを有するか、又は、前記封止材から出射される光を散乱する粒子を有する、第２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２工程の後に、更に、前記基板構造体が出射する光の第２色度を測定する第３工程と、前記第１色度変更層上に、前記基板構造体から出射される光の前記第２色度を第２の目標色度へ変更する第２色度変更層を形成する第４工程と、を含むことが好ましい。

特に、発光装置の製造方法において、前記第１色度変更層は、蛍光体として一種類の前記第２の蛍光体のみを有し、前記第２色度変更層は、蛍光体として一種類の第３の蛍光体のみを有し、前記第２の蛍光体が外部の光を吸収し波長変換して放出する光の波長は、前記第３の蛍光体が外部の光を吸収し波長変換して放出する光の波長よりも長いことが好ましい。

上述した本明細書に開示する発光装置は、所望の色度を有する光を出射可能である。

また、上述した本明細書に開示する発光装置の製造方法によれば、所望の色度を有する光を出射可能である発光装置を得ることができる。

（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´線断面図である。本明細書に開示する発光装置の第１実施形態の要部を示す平面図である。第１実施形態の発光装置が出射する光の色度を説明する色度図である。（Ａ）は、第１実施形態の発光装置が出射する光のスペクトル図であり、（Ｂ）は、第１色度変更層及び第２色度変更層が形成される前の発光装置が出射する光のスペクトル図である。赤色蛍光体の塗布量と色度変化量との関係、及び、緑色蛍光体の塗布量と色度変化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´線断面図である。第２実施形態の発光装置が出射する光の色度を説明する色度図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、本明細書に開示する発光装置の製造方法の一実施形態の工程を説明する図である。（Ａ）は、本明細書に開示する実施例１及び実施例２の基板構造体が出射する光の色度を説明する色度図であり、（Ｂ）は、本明細書に開示する実施例１及び実施例２の発光装置が出射する光の色度を説明する色度図である。（Ａ）は、本明細書に開示する実施例１及び実施例２の基板構造体が出射する光のスペクトル図であり、（Ｂ）は、本明細書に開示する実施例１及び実施例２の発光装置が出射する光のスペクトル図である。

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１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ´線断面図である。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。図２は、本明細書に開示する発光装置の第１実施形態の要部を示す平面図である。

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、枠体４０と、封止材５０と、第１色度変更層６０と、第２色度変更層６１を備える。実装基板１１と、回路基板１２とをあわせて基板部１０という。図２は、発光装置１から、ソルダレジスト１４と、枠体４０と、封止材５０と、第１色度変更層６０と、第２色度変更層６１を取り除いた状態の平面図を示す。

第１色度変更層６０及び第２色度変更層６１が封止材５０上に形成される前において、発光装置１の封止材５０の表面５０ａから出射される光の色度は、製造工程の工程能力の範囲内で変動する場合がある。一方、発光装置１が出射する光の色度の変動を工程能力以上の狭い範囲で管理することが求められる場合もある。

本実施形態の発光装置１は、封止材５０の表面５０ａから出射される光の色度を、第１色度変更層６０及び第２色度変更層６１を用いて変更することにより、発光装置１が出射する光の色度を、工程能力以上の変動幅で管理することが可能となる。

実装基板１１は、一例として、平面視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、平面視して実装基板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（アノードＡ及びカソードＫ）が配置される。近接する発光素子２０の素子電極は、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（例えば、アノードＡ）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（例えば、カソードＫ）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５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。

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

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、枠体４０は、酸化チタン等の微粒子が分散されたシリコン樹脂又はエポキシ樹脂等の樹脂を用いて形成される。

発光素子２０から枠体４０に向けて出射された光は、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。

封止材５０は、複数の発光素子２０を封止するために枠体４０の内側で実装基板１１上に配置される。封止材５０は、例えば、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て形成される。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。封止材５０の表面５０ａの位置は、枠体４０の頂点の位置とほぼ一致している。

封止材５０は、発光素子２０が出射した青色光を吸収して緑色光に波長変換する緑色蛍光体、例えば（ＢａＳｒ）₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ²⁺蛍光体と、発光素子２０が出射した青色光を吸収して赤色光に波長変換する赤色蛍光体、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺蛍光体を有する。青色光と、蛍光体により波長変換された緑色光及び赤色光とが混合されることにより白色光が得られる。

封止材５０は、例えば、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の樹脂に蛍光体の粒子が分散され沈降して形成される。封止材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。

第１色度変更層６０は、封止材５０から入射した光の色度を変更して、第２色度変更層６１へ出射する。封止材５０から入射する光は、発光素子２０が出射する光と、封止材５０に含まれる蛍光体により波長変換された後の光を含む。第１色度変更層６０は、蛍光体として、一種類の赤色蛍光体のみを含む。第１色度変更層６０は、封止材５０が出射する光を吸収し波長変換して、光の３原色の中の一種類である赤色の波長を有する光を放出する。

第１色度変更層６０は、平面視して円形の形状を有し、封止材５０上に配置される。第１色度変更層６０の端縁は、枠体４０とは離間している。第１色度変更層６０の端縁と、枠体４０との間には、封止材５０が露出している。

第１色度変更層６０は、例えば、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の樹脂に赤色蛍光体の粒子が分散されて形成される。赤色蛍光体の粒子の粒径は、２０μｍ以下であることが、封止材５０から入射した光の色度を変更する観点から好ましい。赤色蛍光体の粒子の粒径が、２０μｍよりも大きいと、スプレーノズルのつまりやすくなり、またスプレーノズルの摩耗が増加するなどの装置保全の観点からから好ましくない。

第２色度変更層６１は、第１色度変更層６０から入射した光の色度を変更して、外部へ出射する。第１色度変更層６０から入射する光は、発光素子２０が出射する光と、封止材５０に含まれる蛍光体により波長変換された後の光と、第１色度変更層６０に含まれる蛍光体により波長変換された後の光とを含む。第２色度変更層６１は、第１色度変更層６０が含有する赤色蛍光体とは異なる、蛍光体として一種類の緑蛍光体のみを含む。第２色度変更層６１は、第１色度変更層６０が出射する光を吸収し波長変換して、光の３原色の中の一種類である緑色の波長を有する光を放出する。

第２色度変更層６１は、平面視して円形の形状を有し、第１色度変更層６０上に配置される。第２色度変更層６１は、第１色度変更層６０とほぼ同じ輪郭を有する。したがって、平面視して、第２色度変更層６１の端縁と枠体４０との間には、封止材５０が露出している。また、第２色度変更層６１と、第１色度変更層６０との間には、両層の材料が混合した混合層が配置される場合もある。

第２色度変更層６１は、例えば、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の樹脂に緑色蛍光体の粒子が分散されて形成される。緑色蛍光体の粒子の粒径は、２０μｍ以下であることが、第１色度変更層６０から入射した光の色度を変更する観点から好ましい。緑色蛍光体の粒子の粒径が、２０μｍよりも大きいと、スプレーノズルのつまりやすくなり、またスプレーノズルの摩耗が増加するなどの装置保全の観点からから好ましくない。

上述したように、第１色度変更層６０が含む蛍光体（赤色蛍光体）が外部の光を吸収し波長変換して放出する光の波長（赤色光）は、第２色度変更層６１が含む蛍光体（緑色蛍光体）が外部の光を吸収し波長変換して放出する光の波長（緑色光）よりも長いことが、発光素子２０が出射する光を効率よく波長変換する観点から好ましい。

また、第１色度変更層６０及び第２色度変更層６１の端縁と、枠体４０との間の封止材５０が露出している部分の面積は、封止材５０の表面５０ａの面積に対して、１０〜２０％の範囲にあることが、色ムラの発生を抑制し、また量産性を向上する観点から好ましい。

複数の発光素子２０が発光する光は第２色度変更層６１及び露出している封止材５０の表面５０ａから出射するので、第２色度変更層６１及び露出している封止材５０の表面５０ａの部分は発光領域１ａを形成する。

第１色度変更層６０及び第２色度変更層６１が色度を変更することを、図３及び図４を参照しながら、以下に説明する。

図３は、第１実施形態の発光装置が出射する光の色度を説明する色度図である。

図３中の点Ｃは、封止材５０の表面５０ａから出射される光の色度の位置を示す。点Ｃの色度は、第１色度変更層６０及び第２色度変更層６１が形成される前の発光装置から出射される光を測定して求められる。

図３中の点Ｐ１は、第２色度変更層６１が形成される前の発光装置から出射される光の色度の位置を示す。点Ｐ１の色度は、第２色度変更層６１が形成される前の発光装置から出射される光を測定して求められる。

図３中の点Ｐ２は、第１色度変更層６０及び第２色度変更層６１を備える発光装置１から出射される光の色度の位置を示す。点Ｐ２は、発光装置１が出射する光に対して求められる目標色度（例えば、３０００Ｋの色度）の許容範囲に含まれる。

発光装置１の製造工程では、まず、第１色度変更層６０及び第２色度変更層６１が封止材５０上に形成される前に、封止材５０の表面５０ａから出射される光の第１色度が測定される。

次に、第１色度と目標色度とに基づいて、点Ｐ１の色度が決定される。そして、第１色度と点Ｐ１の色度との差に基づいて、赤色蛍光体のみを含む第１色度変更層６０が封止材５０上に形成されることによる第１色度からの色度変化量である第１色度変化量が決定される。

次に、目標色度と点Ｐ１の色度との差に基づいて、緑色蛍光体のみを含む第２色度変更層６１が第１色度変更層６０上に形成されることによる点Ｐ１の色度からの色度変化量である第２色度変化量が決定される。

封止材５０上に第１色度変更層６０が形成されることにより、装置から出射される光の第１色度の位置Ｃは、位置Ｐ１へ移動する。そして、第１色度変更層６０上に第２色度変更層６１が形成されることにより、装置から出射される光の色度の位置Ｐ１は、位置Ｐ２へ移動する。これにより、装置から出射される光の色度が変更されて、発光装置１が出射する光の色度が、目標色度の許容範囲に含まれるように調整される。

図４（Ａ）は、第１実施形態の発光装置が出射する光のスペクトル図であり、図４（Ｂ）は、第１色度変更層及び第２色度変更層が形成される前の発光装置が出射する光のスペクトル図である。

赤色蛍光体のみを含む第１色度変更層６０が封止材５０上に形成されることにより、赤色のスペクトル成分の強度が、他の色のスペクトル成分に対して相対的に増加する。

また、緑色蛍光体のみを含む第２色度変更層６１が第１色度変更層６０上に形成されることにより、緑色のスペクトル成分の強度が、他の色のスペクトル成分に対して相対的に増加する。

赤色のスペクトル成分の強度が他の色のスペクトル成分に対して相対的に増加する量は、上述した第１色度変化量に対応しており、第１色度変更層６０に含有される赤色蛍光体の濃度又は第１色度変更層６０の厚さに基づいて適宜調整可能である。

同様に、緑色のスペクトル成分の強度が、他の色のスペクトル成分に対して相対的に増加する量は、上述した第２色度変化量に対応しており、第２色度変更層６１に含有される緑色蛍光体の濃度又は第２色度変更層６１の厚さに基づいて適宜調整可能である。

図５は、赤色蛍光体の塗布量と色度変化量との関係、及び、緑色蛍光体の塗布量と色度変化量との関係を示す図である。

所定の濃度の赤色蛍光体の粒子及び無機粒子等のフィラーを溶剤に分散して形成された第１溶液を封止材５０上に塗布した後、第１溶液中の溶剤を蒸発させて、封止材５０上に第１色度変更層６０が形成された。第１溶液を封止材５０上に塗布する時間を、７秒、８秒、９秒、１０秒、１３秒、１５秒、１８秒、２０秒、２５秒、３０秒、３５秒、４０秒、４５秒の１３水準に変化させて、各水準における色度の変化量を測定した結果を、図５中の赤色蛍光体の塗布量の矢印に沿って示す。第１溶液を封止材５０上に塗布する量の増加と共に、第１色度変更層６０の厚さが増加する。第１色度変更層６０の厚さの増加に伴って、色度は主にｘ成分が増加する。

また、所定の濃度の緑色蛍光体の粒子及び無機粒子等のフィラーを溶剤に分散して形成された第２溶液を第１色度変更層６０上に塗布した後、第２溶液中の溶剤を蒸発させて、各水準の赤色蛍光体が塗布された第１色度変更層６０上に第２色度変更層６１が形成された。第２溶液を第１色度変更層６０上に塗布する時間を、７秒、８秒、９秒、１０秒、１３秒、１５秒、１８秒、２０秒、２５秒、３０秒、３５秒、４０秒、４５秒の１３水準に変化させて、各水準における色度の変化量を測定した結果を、図５中の緑色蛍光体の塗布量の矢印の向きに沿って示す。第２溶液を第１色度変更層６０上に塗布する量の増加と共に、第２色度変更層６１の厚さが増加する。第２色度変更層６１の厚さの増加に伴って、色度は主にｙ成分が増加する。

第１色度変更層６０及び第２色度変更層６１を、封止材５０上に配置することにより、色度のｘ成分及びｙ成分を増加させて、色度図内の位置を移動させることができる。

図５に示す第１溶液の塗布量と色度変化量との関係に基づいて、第１色度変化量を得るための第１溶液の塗布量を決定することができる。また、図５に示す第２溶液の塗布量と色度変化量との関係とに基づいて、第２色度変化量を得るための第２溶液の塗布量を決定することができる。

図３及び図４に示す考え方、並びに、図５に示す関係に基づいて、第１色度変更層６０及び第２色度変更層６１の組成又は厚さが決定されて、所望の色度の光を出射する発光装置１が得られる。

上述した本実施形態の発光装置によれば、所望の色度を有する光を出射可能である。

上述した特許文献１が提案する発光装置を製造方法では、第２の封止材は赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有しているので、緑色蛍光体が吸収可能な光の一部が、赤色蛍光体によっても吸収されるので、波長変換の効率が低下するおそれがあった。また、第２の封止材内における赤色蛍光体及び緑色蛍光体の分布状態によっては、面内の色むらが生じるおそれもあった。

一方、本実施形態の発光装置では、第１色度変更層は、蛍光体として一種類の赤色蛍光体のみを含み、第２色度変更層は、蛍光体として一種類の緑色蛍光体のみを含みを含むので、波長変換の効率が低下するおそれがなく、また、色むらも低減できる。

次に、上述した発光装置の第２実施形態を、図６及び図７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６（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６（Ｂ）は図６（Ａ）のＡ−Ａ´線断面図である。図７は、第２実施形態の発光装置が出射する光の色度を説明する色度図である。

本実施形態の発光装置１は、封止材５０上に第１色度変更層６０を有している点は、上述した第１実施形態と同様であるが、第１色度変更層６０上に第２色度変更層は配置されていない。

第１色度変更層６０は、封止材５０から出射される光を散乱する粒子を含む。第１色度変更層６０は、このような粒子として、例えば、シリカ粒子又は酸化チタンの粒子等の粒子を含むことができる。

第１色度変更層６０は、例えば、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の樹脂にシリカ粒子又は酸化チタンの粒子が分散されて形成される。

複数の発光素子２０が発光する光は第１色度変更層６０及び露出している封止材５０の表面５０ａから出射するので、第１色度変更層６０及び露出している封止材５０の表面５０ａの部分は発光領域１ａを形成する。

第１色度変更層６０が色度を変更することを、図７を参照しながら、以下に説明する。

図７中の点Ｃは、封止材５０の表面５０ａから出射される光の色度の位置を示す。点Ｃの色度は、第１色度変更層６０が形成される前の発光装置から出射される光を測定して求められる。

図７中の点Ｐ１は、発光装置１から出射される光の色度の位置を示す。点Ｐ１は、発光装置１が出射する光に対して求められる目標色度の許容範囲に含まれる。

第１色度変更層６０を封止材５０上に配置することにより、色度のｘ成分及びｙ成分を減少させて、色度図内の位置を移動させることができる。

第１色度変更層６０が封止材５０上に配置されていない場合、封止材５０の屈折率と空気の屈折率との差が大きいので、封止材５０内から出射する光が、封止材５０の表面５０ａで反射して封止材５０内へ戻る割合は、第１色度変更層６０が封止材５０上に配置される場合と比べて大きい。

封止材５０内から出射する光が、封止材５０の表面５０ａで反射して封止材５０内へ戻ると、青色光の一部は、蛍光体により波長変換されるので、青色光の割合が低下する。

本実施形態の発光装置１では、第１色度変更層６０が封止材５０上に配置されることにより、封止材５０内から出射する光が、封止材５０の表面５０ａで反射して封止材５０内へ戻る量が減少する。

これは、第１色度変更層６０の屈折率が、空気よりも封止材５０に近いため、第１色度変更層６０が封止材５０上に配置されることにより、封止材５０内から出射する光が、封止材５０の表面５０ａを通過して、第１色度変更層６０へ進行する割合が増加するためである。

本実施形態の発光装置１では、第１色度変更層６０が封止材５０上に配置されることにより、封止材５０内から出射する光が、封止材５０の表面５０ａで反射して封止材５０内へ戻る量が減少するので、発光装置１から出射される光の中の青色光の割合が、第１色度変更層６０が封止材５０上に配置されない時よりも高くなる。その結果、発光装置１が出射する光の色度を、ｘ成分及びｙ成分を減少させるように変更する。

第１色度変更層６０の屈折率と、封止材５０の屈折率との差は、なるべく小さいことが好ましい。

上述した本実施形態の発光装置によれば、所望の色度を有する光を出射可能である。上述した第１実施形態では、封止材から出射される光の色度のｘ成分又はｙ成分を増加するように移動できたが、本実施形態では、第１実施形態とは異なり、ｘ成分及びｙ成分を減少させるように変更することができる。

次に、本明細書に開示する発光装置１の製造方法の一実施形態を、図８を参照しながら、以下に説明する。

まず、図８（Ａ）に示すように、実装基板１１と、回路基板１２と、複数の発光素子２０と、枠体４０と、封止材５０とを備える基板構造体７０が準備される。基板構造体７０は、図１に示す発光装置１から第１色度変更層６０及び第２色度変更層６１が取り除かれた構造を有する。

次に、基板構造体７０が出射する光の第１色度が測定される。第１色度の測定方法としては、発光ダイオードの色度を測定する公知の技術を用いることができる。

次に、第１色度と、発光装置が出射する光の目標色度とに基づいて、図３に示すように、点Ｐ１の色度（第１の目標色度）が決定される。

点Ｐ１の色度は、例えば、第１色度と、目標色度とに基づいて、赤色蛍光体塗布量と色度変化の傾きの関係から決定され得る。そして、第１色度と点Ｐ１の色度との差に基づいて、赤色蛍光体のみを含む第１色度変更層が封止材５０上に形成されることによる第１色度からの色度変化量である第１色度変化量が決定される。

次に、図５に示す赤色蛍光体を含む第１溶液の塗布量と色度変化量との関係に基づいて、第１色度変化量を得るための第１溶液の塗布量が決定される。第１溶液は、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺蛍光体等の赤色蛍光体の粒子と、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の樹脂と、フィラーと、有機溶媒と用いて形成される。

次に、図８（Ｂ）に示すように、基板構造体７０の封止材５０上に、第１溶液が決定された量だけ塗布される。そして、第１溶液中の溶剤を蒸発させて、第１色度変更層６０が形成される。第１溶液を封止材５０上に塗布する方法として、例えば、スプレー法を用いることができる。

次に、基板構造体７０が出射する光の第２色度が測定される。第２色度の測定方法としては、発光ダイオードの色度を測定する公知の技術を用いることができる。

次に、目標色度と第２色度との差に基づいて、緑色蛍光体のみを含む第２色度変更層が第１色度変更層６０上に形成されることによる第２色度からの色度変化量である第２色度変化量が決定される。

次に、図５に示す緑色蛍光体を含む第１溶液の塗布量と色度変化量との関係に基づいて、第２色度変化量を得るための第２溶液の塗布量が決定される。第２溶液は、例えば、（ＢａＳｒ）₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ²⁺蛍光体等の緑色蛍光体の粒子と、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の樹脂と、フィラーと、有機溶媒と用いて形成される。

次に、図８（Ｃ）に示すように、基板構造体７０の第１色度変更層６０上に、第２溶液が決定された量だけ塗布される。そして、第２溶液中の溶剤を蒸発させ、第２色度変更層６１が形成されて、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す、発光装置１が得られる。第２溶液を第１色度変更層６０上に塗布する方法として、例えば、スプレー法を用いることができる。

次に、発光装置１が出射する光の第３色度が測定される。第３色度の測定方法としては、発光ダイオードの色度を測定する公知の方法を用いることができる。第３色度が、目標色度に対して許容範囲内に含まれていれば、製造は終了する。許容範囲として、例えば、目標色度に対して２ＳＴＥＰ内にすることができる。

一方、第３色度が、目標色度に対して許容範囲内に含まれていない場合には、第２色度変更層６１上に、更に、赤色蛍光体のみを含む色度変更層、又は、緑色蛍光体のみを含む色度変更層を形成して、色度の調整を続けてもよい。

上述した本実施形態の製造方法によれば、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す発光装置を製造することができる。また、第１色度変更層として、封止材５０から出射される光を散乱する粒子を含む層を、封止材５０上に形成すれば、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す発光装置を形成することもできる。

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、封止材の上に、第１色度変更層及び第２色度変更層が配置されていたが、封止材の上に第１色度変更層のみが配置されていてもよい。また、第２色度変更層の上に、第３色度変更層が配置されていてもよい。

また、封止材上に、封止材から出射される光を散乱する粒子を含む第１色度変更層を配置し、この第１色度変更層上に、蛍光体として一種類の蛍光体のみを含む第２色度変更層を配置してもよい。また、蛍光体として一種類の蛍光体のみを含む色度変更層上に、光を散乱する粒子を含む色度変更層を配置してもよい。

更に、第１色度変更層及び第２色度変更層は、同じ種類の蛍光体を含んでいてもよいし、異なる種類の蛍光体を含んでいてもよい。

以下、本明細書に開示する発光装置について、実施例を用いて更に説明する。ただし、本発明の範囲はかかる実施例に制限されるものではない。

（実施例１）
まず、図８（Ａ）に示す基板構造体を１０個形成して、実施例１の基板構造体とした。発光素子として、青色光を出射する半導体発光素子を用いた。封止材には、赤色蛍光体の粒子と、緑色蛍光体の粒子が分散沈降された。実施例１の基板構造体における封止材の表面から出射される光の色度を測定した結果を、図９（Ａ）に示す。図９（Ａ）中のプロットＡ１は、実施例１の各基板構造体の色度を示す。図９（Ａ）において、目標色度である３０００Ｋに対する２ＳＴＥＰの領域をＲ１で示す。領域Ｒ１内には、参照発光装置が出射する光の色度を測定した結果を、プロットＢ１で示す。図９（Ａ）において、目標色度である３０００Ｋに対する５ＳＴＥＰの領域と同じ形状を有する領域Ｒ２を領域Ｒ１と接するように示す。実施例１の各基板構造体の色度は、領域Ｒ１の外に位置しているが、領域Ｒ２内には位置している。また、実施例１の基板構造体における封止材の表面から出射される光のスペクトルを測定した結果を、図１０（Ａ）に示す。図１０（Ａ）中のカーブＡ１は、実施例１の基板構造体のスペクトルを示す。カーブＡ１は、実施例１の１０個の基板構造体のスペクトルの平均値を示す。また、図１０（Ａ）において、参照発光装置が出射する光のスペクトルの平均値を、カーブＢ１として示す。

そして、実施例１の各基板構造体が出射する光の色度を測定して、各色度の平均値として第１色度を求めた。そして、第１色度と、目標色度とに基づいて、図３に示すように、点Ｐ１の色度が決定された。そして、第１色度と点Ｐ１の色度との差に基づいて、赤色蛍光体のみを含む第１色度変更層が封止材上に形成されることによる第１色度からの色度変化量である第１色度変化量が決定された。そして、図５に示す赤色蛍光体を含む第１溶液の塗布量と色度変化量との関係に基づいて、第１色度変化量を得るための第１溶液の塗布量が決定された。第１溶液は、赤色蛍光体の粒子と、シリコーン樹脂と、フィラーとしてのシリカ粒子と、有機溶媒としての酢酸イソブチルと用いて形成された。そして、実施例１の各基板構造体の封止材上に、第１溶液が決定された量だけ塗布され、第１溶液中の溶剤を蒸発させて、実施例１の各基板構造体上に第１色度変更層が形成された。そして、実施例１の各基板構造体が出射する光の色度を測定して、各色度の平均値として第２色度を求めた。そして、目標色度と第２色度との差に基づいて、緑色蛍光体のみを含む第２色度変更層が第１色度変更層上に形成されることによる第２色度からの色度変化量である第２色度変化量が決定された。そして、図５に示す緑色蛍光体を含む第１溶液の塗布量と色度変化量との関係に基づいて、第２色度変化量を得るための第２溶液の塗布量が決定された。第２溶液は、緑色蛍光体の粒子と、シリコーン樹脂と、フィラーとしてのシリカ粒子と、有機溶媒としての酢酸イソブチルと用いて形成された。そして、実施例１の基板構造体の第１色度変更層上に、第２溶液が決定された量だけ塗布された。そして、第２溶液中の溶剤を蒸発させ、第２色度変更層が形成されて、実施例１の発光装置が得られた。

（実施例２）
実施例１と同様に、図８（Ａ）に示す基板構造体を１０個形成して、実施例２の基板構造体とした。実施例１の基板構造体における封止材の表面から出射される光の色度を測定した結果を、図９（Ａ）に示す。図９（Ａ）中のプロットＡ２は、実施例２の各基板構造体の色度を示す。実施例２の各基板構造体は、実施例１と同様に製造されたが、製造工程の工程能力に起因して、実施例１とは異なる色度を示した。実施例２の各基板構造体の色度は、領域Ｒ１及び領域Ｒ２の外に位置していた。また、実施例２の基板構造体における封止材の表面から出射される光のスペクトルを測定した結果を、図１０（Ａ）に示す。図１０（Ａ）中のカーブＡ２は、実施例２の基板構造体のスペクトルを示す。カーブＡ２は、実施例２の１０個の基板構造体のスペクトルの平均値を示す。

そして、実施例１の発光装置と同様に、実施例２の基板構造体の封止材上に、第１色度変更層及び第２色度変更層が形成されて、実施例２の発光装置が得られた。

実施例１及び実施例２の各発光装置が出射する光の色度を測定した結果を、図９（Ｂ）に示す。図９（Ｂ）中のプロットＡ１は、実施例１の各発光装置の色度を示す。図９（Ｂ）中のプロットＡ２は、実施例２の各発光装置の色度を示す。図９（Ｂ）中のプロットＢ１は、参照発光装置の色度を示す。実施例１及び実施例２の各発光装置の色度は、参照発光装置と同様に領域Ｒ１内に位置する。

実施例１及び実施例２の各発光装置が出射する光のスペクトルを測定した結果を、図１０（Ｂ）に示す。図１０（Ｂ）中のカーブＡ１は、実施例１の発光装置のスペクトルを示す。カーブＡ１は、実施例１の１０個の発光装置のスペクトルの平均値を示す。図１０（Ｂ）中のカーブＡ２は、実施例２の発光装置のスペクトルを示す。カーブＡ１は、実施例２の１０個の発光装置のスペクトルの平均値を示す。また、図１０（Ｂ）において、参照発光装置が出射する光のスペクトルの平均値を、カーブＢ１として示す。実施例１及び実施例２の発光装置のスペクトルは、参照発光装置のスペクトルとほぼ一致する。

実施例１及び実施例２の発光装置は、基板構造体の封止材上に第１色度変更層及び第２色度変更層が配置されることにより、目標色度の２ＳＴＥＰの範囲内の色度を出射するように調整可能であることがわかった。

１発光装置
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枠体
５０封止材
６０第１色度変更層
６１第２色度変更層
７０基板構造体

Claims

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枠体と、
第１の蛍光体を含み、前記複数の発光素子を封止するように前記枠体の内側に配置される封止材と、
前記封止材から出射される光の色度を変更する第１色度変更層と、
を備え、
前記第１色度変更層は、蛍光体として一種類の第２の蛍光体のみを含むか、又は、前記封止材から出射される光を散乱する粒子を含む、ことを特徴とする発光装置。
更に、
蛍光体として一種類の第３の蛍光体のみを含み、前記第１色度変更層上に配置されて、前記第１色度変更層から出射される光の色度を変更する第２色度変更層を備える、請求項１に記載の発光装置。
前記第１色度変更層は、蛍光体として一種類の前記第２の蛍光体のみを含み、
前記第２の蛍光体が外部の光を吸収し波長変換して放出する光の波長は、前記第３の蛍光体が外部の光を吸収し波長変換して放出する光の波長よりも長い、請求項２に記載の発光装置。
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枠体と、第１の蛍光体を含み、前記複数の発光素子を封止するように前記枠体の内側に配置される封止材とを備える基板構造体が出射する光の第１色度を測定する第１工程と、
前記封止材上に、前記基板構造体から出射される光の前記第１色度を第１の目標色度へ変更する第１色度変更層を形成する第２工程であって、前記第１色度変更層は、蛍光体として一種類の第２の蛍光体のみを有するか、又は、前記封止材から出射される光を散乱する粒子を有する、第２工程と、
を含む発光装置の製造方法。
前記第２工程の後に、更に、
前記基板構造体が出射する光の第２色度を測定する第３工程と、
前記第１色度変更層上に、前記基板構造体から出射される光の前記第２色度を第２の目標色度へ変更する第２色度変更層を形成する第４工程と、
を含む請求項４に記載の発光装置の製造方法。
前記第１色度変更層は、蛍光体として一種類の前記第２の蛍光体のみを有し、
前記第２色度変更層は、蛍光体として一種類の第３の蛍光体のみを有し、
前記第２の蛍光体が外部の光を吸収し波長変換して放出する光の波長は、前記第３の蛍光体が外部の光を吸収し波長変換して放出する光の波長よりも長い、請求項５に記載の発光装置の製造方法。