JP5218741B2 - Ｌｅｄパッケージ - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤパッケージに係り、特にＬＥＤパッケージ（その発光面）における輝度ムラを減少させ、その発光面における輝度分布の均一性を向上させることが可能なＬＥＤパッケージに関する。

従来、パッケージ本体に形成された凹部の底面にＬＥＤ発光素子を配置したＬＥＤパッケージが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

特許文献１に記載のＬＥＤパッケージ１０´は、図１８に示すように、パッケージ本体１２´、該パッケージ本体１２´の凹部１１´の底面１３´に配置されたＬＥＤ発光素子１４´、該ＬＥＤ発光素子１４´が配置された凹部１１´に充填された透明樹脂１５´を備えている。

この特許文献１に記載のＬＥＤパッケージ１０´においては、図２１に示すように、凹部１１´内壁を構成する台形斜面１１ａ´と台形斜面１１ａ´の間の稜線Ｅ（エッジ）や、各台形斜面１１ａ´（反射面）等の影響により、その発光面（透明樹脂１５´の表面）の輝度分布は、図２１に示すように、輝度ムラのある不均一な輝度分布となる（領域Ａ１の輝度が最も高く、領域Ａ４の輝度が次に高く、領域Ａ２、Ａ３の輝度が比較的暗い）。

特許文献２に記載のＬＥＤパッケージ２０´は、図１９に示すように、パッケージ本体２２´、該パッケージ本体２２´の凹部２１´の底面２３´に配置されたＬＥＤ発光素子２４´、該ＬＥＤ発光素子２４´が配置された凹部２１´に充填された透明樹脂２５´を備えている。凹部２１´を構成する台形斜面には、ＬＥＤ発光素子２４´が発光した光を拡散するための拡散反射面２１ａ´（複数の凹凸を有する反射面）が形成されている。

この特許文献２に記載のＬＥＤパッケージ２０´においては、その発光面（透明樹脂１５´の表面）の輝度分布は、図２２に示すように、輝度ムラのある不均一の輝度分布となる（ＬＥＤ発光素子２４´直上の領域Ａ６の輝度が最も高く、次に領域Ａ６の周囲領域Ａ７の輝度が高い）。

特許文献３に記載のＬＥＤパッケージ３０´は、図２０に示すように、パッケージ本体３２´、該パッケージ本体３２´の凹部３１´の底面３３´に配置されたＬＥＤ発光素子３４´、該ＬＥＤ発光素子３４´が配置された凹部３１´に充填された透明樹脂３５´を備えている。透明樹脂３５には、散乱材３６´が含まれている。

この特許文献３に記載のＬＥＤパッケージ３０´においては、その発光面（透明樹脂３５´の表面）の輝度分布は、図２３に示すように、輝度ムラのある不均一の輝度分布となる（ＬＥＤ発光素子３４´直上の領域Ａ８の輝度が最も高く、次に領域Ａ８の周囲領域Ａ９の輝度が高く、四つ角部である領域Ａ１０の輝度が相対的に低い）。
特開２００５−２７７３８０号公報 特開２００７−１５７８０５号公報 特表２００５−５１２３３１号公報

上記のように、各特許文献１〜３に記載のＬＥＤパッケージにおいては、図２１〜図２３に示すように、その発光面の輝度分布が、輝度ムラのある不均一な輝度分布になるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤパッケージ（その発光面）における輝度ムラを減少させ、その発光面における輝度分布の均一性を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、有底の多角錐台形状の凹部が形成されたパッケージ本体と、前記凹部に配置されたＬＥＤ発光素子と、前記凹部に充填された透明な封止材料と、を備えたＬＥＤパッケージにおいて、前記凹部に充填された透明な封止材料表面に散乱層を形成し、前記散乱層は、前記凹部内の稜線の直上領域の少なくとも一部を含む第１散乱層部分と、前記ＬＥＤ発光素子の直上に形成された部分であって少なくとも該ＬＥＤ発光素子の直上領域を含む第２散乱層部分と、を含み、前記第１散乱層部分の散乱度は、前記第２散乱層部分の散乱度よりも低く設定されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、封止材料表面には、散乱層が形成されている。このため、請求項１に記載の発明によれば、第１に、特許文献１〜３それぞれに記載のＬＥＤパッケージ（後述する比較例１〜３に相当。いずれも散乱層なし）と比べて、ＬＥＤパッケージの発光面における輝度ムラを減少させ、その発光面における輝度分布の均一性を向上させることが可能となる。第２に、特許文献１に記載のＬＥＤパッケージ（後述の比較例１に相当。散乱層なし。すなわち散乱材濃度０％）と比べて、ＬＥＤパッケージの出力を向上させることが可能となる。

また、請求項１に記載の発明によれば、透明な封止材料表面のうち比較的低輝度となる表面部分（凹部内の稜線の直上領域の少なくとも一部を含む第１散乱層部分）の散乱度は、第２散乱層部分の散乱度よりも低く設定されているので、該表面部分における輝度が高くなる。このため、請求項１に記載の発明によれば、ＬＥＤパッケージの発光面における輝度ムラを減少させ、その発光面における輝度分布の均一性を向上させることが可能となる。

請求項２に記載の発明は、有底の多角錐台形状の凹部が形成されたパッケージ本体と、前記凹部に配置されたＬＥＤ発光素子と、前記凹部に充填された透明な封止材料と、を備えたＬＥＤパッケージにおいて、前記凹部に充填された透明な封止材料表面に散乱層を形成し、前記散乱層は、散乱材を含有した透明樹脂から形成され、前記散乱層は、前記凹部内の稜線の直上領域の少なくとも一部を含む第１散乱層部分と、前記ＬＥＤ発光素子の直上に形成された部分であって少なくとも該ＬＥＤ発光素子の直上領域を含む第２散乱層部分と、を含み、前記第１散乱層部分の散乱材濃度は、前記第２散乱層部分の散乱材濃度よりも低く設定されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、透明な封止材料表面のうち比較的低輝度となる表面部分（例えば、図２１、図２３に示す従来のＬＥＤパッケージの領域Ａ３、Ａ１０に対応する部分。第１散乱層部分）の散乱材濃度は、第２散乱層部分の散乱材濃度よりも低く設定されているので、該表面部分における輝度が高くなる。このため、請求項２に記載の発明によれば、第１に、ＬＥＤパッケージの発光面における輝度ムラを減少させ、その発光面における輝度分布の均一性を向上させることが可能となる。

第２に、特許文献１〜３それぞれに記載のＬＥＤパッケージ（後述する比較例１〜３に相当。いずれも散乱層なし）と比べて、凹部内の稜線の直上領域の少なくとも一部を含む第１散乱層部分（例えば、図２１、図２３に示す従来のＬＥＤパッケージの領域Ａ３、Ａ１０に対応する部分。凹部が四角錐形状の場合、該凹部の四つ角部）それぞれの正面輝度が高くなるので、正面視の発光面形状が明瞭となり、正面視多角形（例えば、凹部が四角錐台形状の場合、正面視四角形）に近い発光を得ることが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記凹部の底面は矩形であり、前記ＬＥＤ発光素子は、正面視において矩形であり、該矩形を成す各辺が前記凹部底面である矩形を成す各辺と正面視においてそれぞれ平行となるように、前記凹部の底面に配置され、前記第１散乱層部分は、前記ＬＥＤ発光素子において交差する第１線及び第２線により構成される十字型領域と重ならない領域に形成され、前記第１線は、前記ＬＥＤ発光素子の一辺と同一方向に延び、かつ、前記ＬＥＤ発光素子を通過する線であってその線幅が該ＬＥＤ発光素子の前記一辺に直交する辺の二倍の線であり、前記第２線は、前記ＬＥＤ発光素子の前記一辺に直交する辺と同一方向に延び、かつ、前記ＬＥＤ発光素子を通過する線であってその線幅が該ＬＥＤ発光素子の前記一辺の二倍の線であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、前記第１散乱層部分は、前記ＬＥＤ発光素子において交差する第１線及び第２線により構成される十字型領域と重ならない領域に形成されているので、第１に、ＬＥＤパッケージの発光面における輝度ムラを減少させ、その発光面における輝度分布の均一性を向上させることが可能となる。

第２に、特許文献１〜３それぞれに記載のＬＥＤパッケージ（後述する比較例１〜３に相当。いずれも散乱層なし）と比べて、凹部内の稜線の直上領域の少なくとも一部を含む第１散乱層部分（例えば、図２１、図２３に示す従来のＬＥＤパッケージの領域Ａ３、Ａ１０に対応する部分。凹部が四角錐形状の場合、該凹部の四つ角部）それぞれの正面輝度が高くなるので、正面視多角形（例えば、凹部が四角錐台形状の場合、正面視四角形）に近い発光を得ることが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、前記凹部内壁には、前記ＬＥＤ発光素子が発光した光を鏡面反射する反射面が形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、封止材料表面には、散乱層が形成されており、凹部内壁には、ＬＥＤ発光素子が発光した光を鏡面反射する反射面が形成されている。このため、請求項４に記載の発明によれば、特許文献１〜３それぞれに記載のＬＥＤパッケージ（後述の比較例１〜３に相当。いずれも散乱層なし）と比べて、ＬＥＤパッケージの発光面における輝度ムラをさらに減少させ、その発光面における輝度分布の均一性をさらに向上させることが可能となる。

本発明によれば、ＬＥＤパッケージ（その発光面）における輝度ムラを減少させ、その発光面における輝度分布の均一性を向上させることが可能となる。

以下、本発明の一実施形態であるＬＥＤパッケージについて図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）は、本実施形態のＬＥＤパッケージの側面図である。図１（ｂ）は、本実施形態のＬＥＤパッケージの正面図である。以下、本実施形態においては、発光観測面側から見た状態を正面視として説明する。

本実施形態のＬＥＤパッケージ１００は、液晶バックライト、各種照明、各種ディスプレイ、モバイル機器、車両用ランプ、各種インジケーター等に適用されるものであり、図１（ａ）（ｂ）に示すように、凹部１１が形成されたパッケージ本体１０、凹部１１内に配置されたＬＥＤ発光素子２０、凹部１１に充填された封止材料３０、封止材料３０の表面３０ａに形成された散乱層４０等を備えている。

パッケージ本体１０は、例えば、シリコン基板であり、その表面には、有底の四角錐台形状の凹部１１が形成されている。凹部１１は、凹部１１内壁としての四つの台形斜面１１ａ及び底面１１ｂにより構成されている。凹部１１は、例えば、特開２００５−２７７３８０号に記載されているＴＭＡＨによる液相の結晶異方性エッチングにより形成することが可能である。凹部１１内壁としての四つの台形斜面１１ａそれぞれには、例えば、Ａｇ、Ａｇ合金又はＡｌ等の反射率の高い金属又は合金をコーティングすることにより、所定反射率の鏡面反射面が形成されている。なお、台形斜面１１ａの傾斜角度は、約５５°である。

凹部１１の底面１１ｂの略中央には、ＬＥＤ発光素子２０が配置されている。

ＬＥＤ発光素子２０は、例えば、波長４６０ｎｍの光を発するＬＥＤチップである。

ＬＥＤ発光素子２０は、正面視において矩形であり、該矩形を成す各辺が凹部１１の底面１１ｂである矩形を成す各辺と正面視においてそれぞれ平行となるように、凹部１１の底面１１ｂに配置されている。

ＬＥＤ発光素子２０が配置された凹部１１には、該ＬＥＤ発光素子２０を封止するため、透明な封止材料３０が凹部１１のほぼ上端縁まで充填されている。封止材料３０としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透明樹脂、あるいは、ガラス、低融点ガラス等の透明セラミックス等を用いることが可能である。

凹部１１に充填された封止材料３０の表面３０ａには、該表面３０ａにシート化された散乱板を貼り付けることにより（あるいは、該表面３０ａに散乱材を混ぜた樹脂等を塗布し固化させることにより）、該表面３０ａ全域に渡って略均一な散乱材濃度かつ所定厚さの散乱層４０が形成されている。

散乱層４０は、シリコーン樹脂、メラミン樹脂等の樹脂（好ましくは、屈折率が１．４〜１．７程度の樹脂）、及び、該樹脂に所定濃度となるように混合された散乱材により構成されている。散乱層４０を構成する散乱材としては、蛍光を伴わない、シリカ、シリコーン樹脂、アルミナ、酸化チタン等（好ましくは、屈折率が１．４〜２．５程度の酸化物）を用いることが可能である。散乱材の粒子径は、ＬＥＤ発光素子２０の波長（発光波長）の近傍（又は発光波長以上）が好ましく、例えば、０．５〜１０μｍが好ましい。散乱層４０の表面４０ａにはさらに透明な層（ハードコート層等）を積層してもよい。

上記構成のＬＥＤパッケージ１００によれば、封止材料３０の表面３０ａには、該表面３０ａ全域に渡って略均一な散乱材濃度かつ所定厚さの散乱層４０が形成されている。

このため、上記構成のＬＥＤパッケージ１００によれば、第１に、従来のＬＥＤパッケージ（後述の比較例１〜３に相当。いずれも散乱層なし）と比べて、ＬＥＤパッケージ１００の発光面（散乱層４０の表面）における輝度ムラを減少させ、その発光面における輝度分布の均一性を向上させることが可能となる（後述の実施例１参照）。

第２に、従来のＬＥＤパッケージ（後述の比較例１に相当。散乱層なし。すなわち散乱材濃度０％）と比べて、ＬＥＤパッケージ１００の出力を向上させることが可能となる（後述の実施例１参照）。

第３に、従来のＬＥＤパッケージ（後述の比較例１〜３に相当。いずれも散乱層なし）と比べて、凹部１１の四つ角部それぞれの正面輝度が高くなるので、正面視の発光面形状が明瞭となり、正面視四角形に近い発光を得ることが可能となる。

次に、変形例について説明する。

上記構成のＬＥＤパッケージ１００においては、図４に示すように、凹部１１内壁を構成する台形斜面１１ａと台形斜面１１ａの間の稜線Ｅ（エッジ）や、各台形斜面１１ａに形成された反射面等の影響により、ＬＥＤパッケージ１００の発光面（散乱層４０の表面４０ａ）のうちＬＥＤ発光素子２０を中心とする十字型領域（ＬＥＤ発光素子２０において交差する本発明の第１線に相当する縦線Ａ１と第２線に相当する横線Ａ２によって構成される十字型領域）が比較的高輝度、それ以外の領域（凹部１１の四隅領域。以下四つ角部という）が相対的に低輝度の、輝度ムラのある不均一な輝度分布となる。

なお、第１線としての縦線Ａ１は、ＬＥＤ発光素子２０の一辺と同一方向に延び、かつ、ＬＥＤ発光素子２０を通過する線であってその線幅が該ＬＥＤ発光素子２０の前記一辺に直交する辺の二倍の線幅の線である。第２線としての横線Ａ２は、ＬＥＤ発光素子２０の前記一辺に直交する辺と同一方向に延び、かつ、ＬＥＤ発光素子２０を通過する線であってその線幅が該ＬＥＤ発光素子２０の前記一辺の二倍の線幅の線である。

このＬＥＤパッケージ１００の発光面（散乱層４０の表面）における輝度ムラを低減するため、図２（ａ）〜（ｃ）及び図３（ａ）〜（ｃ）に示す変形例１、２においては、凹部１１に充填された透明な封止材料３０の表面３０ａのうち相対的に低輝度の凹部１１の四つ角部それぞれに、散乱材濃度が比較的低濃度の散乱層４０が形成されている。

〔変形例１〕
図２（ａ）〜（ｃ）に示す変形例１は、四つ角部（図４に示す高輝度の十字型領域Ａ１、Ａ２と干渉しない領域）それぞれを直線Ｌ１又は円弧Ｃ１で区画し、該区画された四つ角部それぞれに散乱層４０ａ（例えば、散乱材濃度：１０vol％、厚さ：０．１ｍｍ。）を形成し、該四つ角部以外の封止材料３０の表面３０ａ部分に散乱層４０ｂ（例えば、散乱材濃度：３０vol％、厚さ：０．１ｍｍ。）を形成した例である。

散乱層４０ａは、散乱層４０のうち凹部１１内の稜線Ｅの直上領域の少なくとも一部を含む部分である（本発明の第１散乱層部分に相当）。散乱層４０ｂは、散乱層４０のうちＬＥＤ発光素子２０の直上に形成された部分であって少なくとも該ＬＥＤ発光素子２０の直上領域を含む部分である（本発明の第２散乱層部分に相当）。

なお、散乱層４０ａの散乱材濃度としては、５〜３０wt％の範囲が好ましい（後述の実施例２参照）。なお、図２（ａ）〜（ｃ）示す変形例１においては、四つ角部に形成された散乱層４０ａは、その直下のエッジＥの少なくとも一部を覆うとともに、図４に示す高輝度の十字型領域Ａ１、Ａ２と干渉しない（重ならない）領域に形成されている。これにより、輝度分布の均一性を向上させることが可能となっている。

〔変形例２〕
図３（ａ）〜（ｃ）に示す変形例は、四つ角部を二つの直線Ｌ１、Ｌ２又は円弧Ｃ１、Ｃ２で複数に区画し（図３は二つに区画した例である）、該区画された四つ角部のうち二本の直線Ｌ１、Ｌ２（又は円弧Ｃ１、Ｃ２）で挟まれた部分それぞれに散乱層４０ａ（例えば、散乱材濃度：２０vol％、厚さ：０．１ｍｍ）を形成し、該区画された四つ角部のうち直線Ｌ２（又は円弧Ｃ２）の外側の部分それぞれに散乱層４０ｃ（例えば、散乱材濃度：１０vol％、厚さ：０．１ｍｍ）を形成し、さらに、該四つ角部以外の封止材料３０の表面３０ａ部分に散乱層４０ｂ（例えば、散乱材濃度：濃度３０vol％、厚さ：０．１ｍｍ）を形成した例である。なお、図３（ａ）〜（ｃ）示す変形例２においては、四つ角部に形成された散乱層４０ａ、４０ｃは、その直下のエッジＥの少なくとも一部を覆うとともに、図４に示す高輝度の十字型領域Ａ１、Ａ２と干渉しない領域に形成されている。これにより、輝度分布の均一性を向上させることが可能となっている。

なお、上記変形例１、２においては、凹部１１の四つ角部と該四つ角部以外の表面部分とを区画する場合、稜線Ｅ直上領域に散乱材濃度の低い領域を形成することが稜線Ｅ直上の輝度低下による輝度ムラ改善の点で望ましいが、十字型の高輝度領域Ａ１、Ａ２と重ならないように区画することが望ましい。また、直線Ｌ１、Ｌ２又は円弧Ｃ１、Ｃ２に限らず、その他の自由曲線等を用いて四つ角部を区画してもよい。また、二本の直線又は円弧に限らず、三本以上の複数の直線又は円弧等で、四つ角部を区画してもよい。

あるいは、四つ角部に、該四つ角部以外の封止材料３０の表面３０ａ部分から離れるに従って散乱材濃度がグラデーション状に低くなる散乱層（すなわち、直線Ｌ１、Ｌ２等で区画されていない散乱層。図示せず）を形成してもよい。

なお、散乱層４０においては、稜線ＥにおけるＬＥＤ発光素子２０から離れた方の端部の直上の散乱材濃度が最も低い。また、散乱層４０においては、稜線ＥにおけるＬＥＤ発光素子２０から離れた方の端部の直上の散乱材濃度がＬＥＤ発光素子２０の直上の散乱層４０の濃度より低い。

以上説明したように、上記構成のＬＥＤパッケージ１００の変形例１、２によれば、透明な封止材料３０表面のうち比較的低輝度となる表面部分である凹部１１の四つ角部には、比較的散乱材濃度の低い散乱層４０ａ（又は散乱層４０ａ、４０ｃ）を形成したので、該四つ角部における正面輝度がさらに高くなる。すなわち、上記構成のＬＥＤパッケージ１００の変形例１、２によれば、透明な封止材料３０表面のうち比較的低輝度となる表面部分（例えば、図２１、図２３に示す従来のＬＥＤパッケージの領域Ａ３、Ａ１０に対応する部分。）である第１散乱層部分としての散乱層４０ａ（又は散乱層４０ａ、４０ｃ）の散乱度は、第２散乱層部分としての散乱層４０ｂの散乱度よりも低く設定されているので、該表面部分における輝度が高くなる。

従って、上記構成のＬＥＤパッケージ１００の変形例１、２によれば、第１に、従来のＬＥＤパッケージ（後述の比較例１〜３に相当。いずれも散乱層なし）と比べて、ＬＥＤパッケージ１００の発光面（散乱層４０の表面）における輝度ムラをさらに低減させ、その発光面における輝度分布の均一性をさらに向上させることが可能となる（後述の実施例２、３参照）。

第２に、従来のＬＥＤパッケージ（後述の比較例１に相当。散乱層なし。すなわち散乱材濃度０％）と比べて、ＬＥＤパッケージ１００の出力を向上させることが可能となる。

第３に、従来のＬＥＤパッケージ（後述の比較例１〜３に相当。いずれも散乱層なし）と比べて、凹部１１の四つ角部（第１散乱層部分としての散乱層４０ａ、４０ｃ）それぞれの正面輝度がさらに高くなるので、正面視の発光面形状が明瞭となり、正面視四角形により近い発光を得ることが可能となる。

なお、上記実施形態及び変形例１、２においては、凹部１１内壁を構成する台形斜面１１ａと台形斜面１１ａの間に稜線Ｅ（エッジ）を有するＬＥＤパッケージ１００を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、パッケージ本体１０は、稜線Ｅを有さないパッケージ本体（例えば、有底の円錐台形状）であってもよい。あるいは、パッケージ本体１０は、三角又は五角以上の多角錐台形状であってもよい。

また、上記実施形態及び変形例１、２においては、パッケージ本体１０は、シリコン基板であるように説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、パッケージ本体１０は、プラスチック板、金属板であってもよい。

また、上記実施形態及び変形例１、２においては、ＬＥＤ発光素子２０は、凹部１１底面１１ｂに１つ配置したものを例に説明したが、これに限定されず、複数のＬＥＤ発光素子２０を配置してもよい。

また、上記実施形態及び変形例１、２においては、ＬＥＤ発光素子２０は、凹部１１底面１１ｂの中央部に配置したものを例に説明したが、これに限定されない。例えば、ＬＥＤ発光素子２０を凹部１１底面１１ｂの中央以外に配置して、散乱材を低濃度にする領域についても適宜調整することができる。

また、上記実施形態及び変形例１、２においては、凹部１１は断面が左右対称となる傾斜側面を有したものを例に説明したが、これに限定されない。例えば、凹部を断面が左右非対称となる傾斜側面を有する形状とし、散乱材を低濃度にする領域を適宜調整することができる。

〔実施例〕
本出願の発明者らは、上記構成のＬＥＤパッケージ１００及びその変形例１、２の効果を実証するため、次の表１の条件で実験を行った。

〔実施例１〜３、比較例１〜３の共通条件〕
（１）実施例１〜３、比較例１〜３では、いずれも図５に示すように、有底の四角錐台形状（底面：１．２×１．２ｍｍの矩形、上面：１．９×１．９ｍｍの矩形、高さ：０．５ｍｍ）の凹部１１が形成されたパッケージ本体１０としてのシリコン基板を用いた。
（２）凹部１１の底面１１ｂの略中央には、ＬＥＤ発光素子２０としての波長４６０ｎｍの光を発するＬＥＤチップ（チップサイズ：０．３ｍｍ×０．３ｍｍ×０．１ｍｍ）を配置した。
（３）ＬＥＤ発光素子２０としてのＬＥＤチップが配置された凹部１１には、透明な封止材料３０としてのシリコーン樹脂（屈折率１．５３）を凹部１１のほぼ上端縁まで充填し固化させ、ＬＥＤ発光素子２０としてのＬＥＤチップを封止した。ただし、比較例３では、濃度７vol％となるように散乱材（散乱材の材質：シリコーン樹脂、粒子径：２μｍ、屈折率１．４１）を混合したシリコーン樹脂（屈折率１．５３）を、凹部１１のほぼ上端縁まで充填し固化させ、ＬＥＤ発光素子２０としてのＬＥＤチップを封止した。
（４）凹部１１内壁としての四つの台形斜面１１ａそれぞれには、Ａｇ合金をコーティングすることにより、反射率９１％の鏡面反射面を形成した。ただし、比較例２では、複数の凹凸を有する反射率９４％の散乱反射面を形成した。

〔実施例１〜３の個別条件〕
実施例１では、図６に示すように、封止材料３０としてのシリコーン樹脂の表面３０ａ（図６では散乱層４０で覆われており該表面３０ａは現れていない）に、散乱層４０（散乱材濃度３０vol％、厚さ０．１ｍｍ）を形成した。この散乱層４０は、シリコーン樹脂（屈折率１．５３）、及び、該シリコーン樹脂に濃度３０vol％となるように混合された散乱材（散乱材の材質：シリコーン樹脂、粒子径：２μｍ、屈折率１．４１）を主成分とする。

実施例２では、図７に示すように、封止材料３０としてのシリコーン樹脂の表面３０ａ（図７では散乱層４０ａ、４０ｂで覆われており該表面３０ａは現れていない）のうち四つ角部（図４に示す高輝度の十字型領域Ａ１、Ａ２と干渉しない領域）それぞれを直線Ｌ１で区画し、該区画された四つ角部それぞれに、散乱層４０ａ（散乱材濃度１０vol％、厚さ０．１ｍｍ）を形成した。この散乱層４０ａは、シリコーン樹脂（屈折率１．５３）、及び、該シリコーン樹脂に濃度１０vol％となるように混合された散乱材（散乱材の材質：シリコーン樹脂、粒子径：２μｍ、屈折率１．４１）を主成分とする。

また、実施例２では、該四つ角部以外の封止材料３０としてのシリコーン樹脂の表面３０ａ部分に、散乱層４０ｂ（散乱材濃度３０vol％、厚さ０．１ｍｍ）を形成した。この散乱層４０ｂは、シリコーン樹脂（屈折率１．５３）、及び、該シリコーン樹脂に濃度３０vol％となるように混合された散乱材（散乱材の材質：シリコーン樹脂、粒子径：２μｍ、屈折率１．４１）を主成分とする。

実施例３では、図８に示すように、封止材料３０としてのシリコーン樹脂の表面３０ａ（図８では散乱層４０ａ、４０ｂ、４０ｃで覆われており該表面３０ａは現れていない）のうち四つ角部（図４に示す高輝度の十字型領域Ａ１、Ａ２と干渉しない領域）それぞれを二本の直線Ｌ１、Ｌ２で区画し、該区画された四つ角部のうち二本の直線Ｌ１、Ｌ２で挟まれた部分それぞれに、散乱層４０ａ（散乱材濃度２０vol％、厚さ０．１ｍｍ）を形成した。なお、図４中の寸法の単位はｍｍである。この散乱層４０ａは、シリコーン樹脂（屈折率１．５３）、及び、該シリコーン樹脂に濃度２０vol％となるように混合された散乱材（散乱材の材質：シリコーン樹脂、粒子径：２μｍ、屈折率１．４１）を主成分とする。

また、実施例３では、該区画された四つ角部のうち直線Ｌ２の外側の部分に、散乱層４０ｃ（散乱材濃度１０vol％、厚さ０．１ｍｍ）を形成した。この散乱層４０ｃは、シリコーン樹脂（屈折率１．５３）、及び、該シリコーン樹脂に濃度１０vol％となるように混合された散乱材（散乱材の材質：シリコーン樹脂、粒子径：２μｍ、屈折率１．４１）を主成分とする。

また、実施例３では、該四つ角部以外の封止材料３０の表面３０ａ部分に、散乱層４０ｂ（散乱材濃度３０vol％、厚さ０．１ｍｍ）を形成した。この散乱層４０ｂは、シリコーン樹脂（屈折率１．５３）、及び、該シリコーン樹脂に濃度３０vol％となるように混合された散乱材（散乱材の材質：シリコーン樹脂、粒子径：２μｍ、屈折率１．４１）を主成分とする。

〔比較例１〜３の個別条件〕
比較例１〜３では、いずれも、散乱層４０を形成しなかった（散乱層４０なし）。比較例２では、複数の凹凸を有する反射率９４％の散乱反射面を形成した。比較例３では、濃度７vol％となるように散乱材（散乱材の材質：シリコーン樹脂、粒子径：２μｍ、屈折率１．４１）を混合したシリコーン樹脂（屈折率１．５３）を、凹部１１のほぼ上端縁まで充填し固化させ、ＬＥＤ発光素子２０としてのＬＥＤチップを封止した。

〔実施例１〕
本出願の発明者らは、上記実施例１〜３、比較例１〜３の条件により構成したＬＥＤパッケージ１００それぞれについて、同じ出力の下、図１１に示す斜めライン上の複数位置それぞれにおける正面輝度（発光面輝度）を測定した。図９は、縦軸が正面輝度に対する分布、横軸が位置である座標系に、その測定結果をプロットしたグラフである。

また、本出願の発明者らは、上記実施例１〜３、比較例１〜３の条件により構成したＬＥＤパッケージ１００それぞれについて、同じ出力の下、図１２に示す横ライン上の複数位置それぞれにおける正面輝度（発光面輝度）を測定した。図１０は、縦軸が正面輝度に対する分布、横軸が位置である座標系に、その測定結果をプロットしたグラフである。

図９を参照すると、実施例１においては、図１１に示す斜めライン上の中心付近の正面輝度とその周辺の正面輝度との差（輝度ムラ）が、比較例１〜３と比べて、小さいことが分かる。これに対して、図９を参照すると、比較例１〜３においては、図１１に示す斜めライン上の中心付近の正面輝度とその周辺の正面輝度との差（輝度ムラ）が、実施例１と比べて、大きいことが分かる。

また、図１０を参照すると、実施例１においては、図１２に示す横ライン上の中心付近の正面輝度とその周辺の正面輝度との差（輝度ムラ）が、比較例１〜３と比べて、小さいことが分かる。これに対して、図１０を参照すると、比較例１〜３においては、図１２に示す横ライン上の中心付近の正面輝度とその周辺の正面輝度との差（輝度ムラ）が、実施例１と比べて、大きいことが分かる。

さらに、図９、図１０を参照すると、実施例１においては、図１１に示す斜めライン上の両端付近の輝度（図９参照）と、図１２に示す横ライン上の両端付近の輝度（図１０参照）との差（輝度ムラ）が、比較例１〜３のいずれと比べても、小さいことが分かる。これに対して、図９、図１０を参照すると、比較例１〜３においては、図１１に示す斜めライン上の両端付近の輝度（図９参照）と、図１２に示す横ライン上の両端付近の輝度（図１０参照）との差（輝度ムラ）が、実施例１と比べて、大きいことが分かる。

以上のように、図９、図１０に示した測定結果によれば、封止材料３０としてのシリコーン樹脂の表面３０ａに散乱層４０（散乱材濃度３０vol％、厚さ０．１ｍｍ）を形成することにより、比較例１〜３（散乱層４０なし）と比べて、ＬＥＤパッケージ１００の発光面（散乱層４０の表面）における輝度ムラが減少し、その発光面における輝度分布の均一性が向上することが分かる。

また、本出願の発明者らは、散乱層４０の厚みと、散乱層４０の散乱材濃度と、ＬＥＤパッケージ１００の出力との関係を検討するため、実施例１の条件により構成したＬＥＤパッケージ１００の散乱層４０の厚みごと（０．０１ｍｍ、０．０６ｍｍ、０．１ｍｍ、０.２ｍｍ）、散乱層４０の散乱材濃度（０％、１０％、２０％、３０％、４０％）ごとの、出力を測定した。図１３は、縦軸が出力、横軸が散乱材濃度である座標系に、その測定結果をプロットしたグラフである。

図１３を参照すると、散乱層４０を形成した場合、散乱材濃度０％（散乱層なしの場合）と比べて、ＬＥＤパッケージ１００の出力が向上することが分かる。また、散乱層４０の散乱材濃度が高くなると、ＬＥＤパッケージ１００の出力が減少することが分かる。また、散乱層４０の厚みが厚い場合、散乱材濃度を濃くすると、ＬＥＤパッケージ１００の出力が散乱材濃度０％（散乱層なしの場合）と比べて減少することが分かる。

以上のように、図１３に示した測定結果によれば、封止材料３０としてのシリコーン樹脂の表面３０ａに散乱層４０（散乱材濃度３０vol％、厚さ０．１ｍｍ）を形成することにより、比較例１（散乱層４０なし。すなわち散乱材濃度０％）と比べて、ＬＥＤパッケージ１００の出力が向上することが分かる。

以上のように、実施例１によれば、封止材料３０としてのシリコーン樹脂の表面３０ａに散乱層４０を形成することにより、第１に、比較例１〜３（散乱層４０なし）と比べて、ＬＥＤパッケージ１００の発光面における輝度ムラが減少し、その発光面における輝度分布の均一性が向上すること、第２に、比較例１（散乱層４０なし。すなわち散乱材濃度０％）と比べて、ＬＥＤパッケージ１００の出力が向上すること、第３に、比較例１〜３（いずれも散乱層なし）と比べて、凹部１１の四つ角部それぞれの正面輝度が高くなる（図９参照）ので、正面視の発光面形状が明瞭となり、正面視四角形に近い発光が得られることを確認できた。

なお、輝度分布については、散乱材の濃度が低い条件では中心の輝度が高いままであるため、ある程度高い濃度にする必要がある。さらに、散乱材の屈折率と使用する樹脂の屈折率差が大きくなると、濃度が高くなるのと同様な効果が得られるため、低い濃度で輝度分布を改善することが可能となる。ただし、屈折率差を大きくしすぎると出力が減少することになる。加えて、散乱材の粒子径を小さくしても、光の衝突回数が増えるため、濃度が高くなるのと同様な効果が得られる。

以上をまとめると、散乱層の厚み、散乱材濃度、散乱材屈折率、散乱材粒子径を状況に合わせて最適なものを選ぶことにより、出力を向上させつつ、輝度分布を改善することができる。実施例１では、散乱層の厚みが0.1mm、粒子径が2μm、屈折率が1.41（樹脂屈折率が1.53）としているため、出力に関しての最適な散乱材濃度は40％以下となる。輝度分布をなるべく小さくするためには20〜40％が適当である。

〔実施例２〕
図９を参照すると、実施例２においては、図１１に示す斜めライン上の中心付近の正面輝度とその周辺の正面輝度（特に、斜めライン上の両端付近の正面輝度）との差が、比較例１〜３と比べて、小さいことが分かる。これに対して、図９を参照すると、比較例１〜３においては、図１１に示す斜めライン上の中心付近の正面輝度とその周辺の正面輝度（特に、斜めライン上の両端付近の正面輝度）との差が、実施例２と比べて、大きいことが分かる。

以上のように、図９に示した測定結果によれば、封止材料３０としてのシリコーン樹脂の表面３０ａのうち四つ角部それぞれに比較的散乱剤濃度の低い散乱層４０ａ（散乱材濃度１０vol％、厚さ０．１ｍｍ）を形成することにより、実施例１、比較例１〜３（散乱層４０が形成されていない）と比べて、該四つ角部それぞれの正面輝度が高くなるので、ＬＥＤパッケージ１００の発光面における輝度ムラがさらに減少し、ＬＥＤパッケージ１００の発光面における輝度分布の均一性がさらに向上することが分かる。

また、本出願の発明者らは、封止材料３０としてのシリコーン樹脂の表面３０ａのうち四つ角部に形成される散乱層４０ａの最適散乱材濃度を検討するため、実施例２の条件により構成した五つのＬＥＤパッケージ１００（それぞれの四つ角部に形成される散乱層４０ａの濃度は、０wt％、５wt％、１０wt％、２０wt％、３０wt％）それぞれについて、図１１に示す斜めライン上の複数位置それぞれにおける輝度を測定した。図１４は、縦軸が正面輝度に対する分布、横軸が位置である座標系に、その測定結果をプロットしたグラフである。

図１４を参照すると、散乱材濃度０wt％（散乱材なし）の場合の正面輝度は顕著に下がっているが、散乱材濃度５wt％、１０wt％、２０wt％、３０wt％の場合の正面輝度は顕著に下がっていない。図１４に示した測定結果によれば、四つ角部に形成される散乱層４０ａの散乱材濃度としては、５〜３０wt％の範囲が好ましいことが分かる。

以上のように、実施例２によれば、封止材料３０としてのシリコーン樹脂の表面３０ａのうち四つ角部それぞれに比較的散乱剤濃度の低い散乱層４０ａを形成することにより、第１に、実施例１、比較例１〜３（散乱層４０なし）と比べて、該四つ角部それぞれの正面輝度がさらに高くなるので、ＬＥＤパッケージ１００の発光面における輝度ムラがさらに減少し、ＬＥＤパッケージ１００の発光面における輝度分布の均一性がさらに向上すること、第２に、四つ角部に形成される散乱層４０ａの散乱材濃度としては、５〜３０wt％の範囲が好ましいこと、第３に、比較例１〜３（いずれも散乱層なし）と比べて、凹部１１の四つ角部それぞれの正面輝度がさらに高くなる（図９参照）ので、正面視の発光面形状がさらに明瞭となり、正面視四角形により近い発光が得られることを確認できた。

〔実施例３〕
本出願の発明者らは、上記実施例２、実施例３の条件により構成したＬＥＤパッケージ１００それぞれについて、同じ出力の下、図１１に示す斜めライン上の複数位置それぞれにおける輝度を測定した。図１５は、縦軸が正面輝度に対する分布、横軸が位置である座標系に、その測定結果をプロットしたグラフである。

図１５を参照すると、実施例３の条件により構成したＬＥＤパッケージ１００の正面輝度の分布は、実施例２とほぼ同等の分布あるいは均一性がより向上する分布となることが分かる。

以上のように、実施例３によれば、封止材料３０としてのシリコーン樹脂の表面３０ａのうち二本の直線Ｌ１、Ｌ２で挟まれた四つ角部分に比較的散乱材濃度の低い散乱層４０ａを形成し、直線Ｌ２の外側の四つ角部分にさらに散乱材濃度の低い散乱層４０ｃを形成することにより、上記実施例２と比べて同等あるいはそれ以上の効果を発揮することを確認できた。

〔比較例４〕
本出願の発明者らは、比較例４として、比較例２の条件で構成したＬＥＤパッケージ１００に、実施例３の条件と同じ散乱層を形成したＬＥＤパッケージ１００を構成した。実施例３は凹部１１内壁が鏡面反射面であるのに対し、比較例４は凹部内壁が拡散反射面である。実施例３、比較例４それぞれについて、同じ出力の下、図１１に示す斜めライン上の複数位置それぞれにおける正面輝度を測定した。図１６は、縦軸が正面輝度に対する分布、横軸が位置である座標系に、その測定結果をプロットしたグラフである。

図９と図１６を参照すると、比較例２より、比較例４の正面輝度の均一性は向上していることが確認できる。しかし、図１６を参照すると、比較例４は、実施例３ほどの正面輝度の均一性向上効果は得られていない。つまり、ＬＥＤパッケージ１００において、凹部内壁１１は鏡面反射であること、凹部１１内壁の鏡面反射率が高いことが好ましいことが確認できた。

また、本出願の発明者らは、上記比較例１の条件により構成したＬＥＤパッケージ１００（ただし、散乱層４０に代えて蛍光体層を用いた）について、実施例１と同様の実験を行った。しかし、上記比較例１の条件により構成したＬＥＤパッケージ１００（ただし、散乱層４０に代えて蛍光体層を用いた）の色分布、輝度分布を均一にすることはできなかった（正面輝度の高い部分は高いままであった）。これは、蛍光体層による吸収が正面輝度の高い部分において多くなり、その正面輝度の高い部分からの発光が強くなるためである。このことから、吸収の伴う蛍光体は、本発明の散乱材として用いることができないことが分かる。

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

本実施形態のＬＥＤパッケージの側面図及び正面図である。 散乱層４０（変形例１）を説明するための図である。 散乱層４０（変形例２）を説明するための図である。 ＬＥＤ発光素子２０を中心とする比較的高輝度の十字型領域を説明するための図である。 実施例１〜３及び比較例１〜３で用いたＬＥＤパッケージの側面図である。 実施例１で用いたＬＥＤパッケージ（散乱層４０）の正面図である。 実施例２で用いたＬＥＤパッケージ（散乱層４０ａ、４０ｂ）の正面図である。 実施例３で用いたＬＥＤパッケージ（散乱層４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）の正面図である。 縦軸が正面輝度に対する分布、横軸が位置である座標系に、図１１に示す斜めライン上の複数位置それぞれにおける正面輝度（実施例１、２、比較例１〜３それぞれの発光面輝度）をプロットしたグラフである。 縦軸が正面輝度に対する分布、横軸が位置である座標系に、図１２に示す横ライン上の複数位置それぞれにおける正面輝度（実施例１、２、比較例１〜３それぞれの発光面輝度）をプロットしたグラフである。 輝度を測定する斜めラインを説明するための図である。 輝度を測定する横ラインを説明するための図である。 縦軸が出力、横軸が散乱材濃度である座標系に、散乱層の厚みごと、散乱材濃度ごとの、出力をプロットしたグラフである。 縦軸が正面輝度に対する分布、横軸が位置である座標系に、散乱材濃度ごとの、図１２に示す横ライン上の複数位置それぞれにおける正面輝度（実施例２の発光面輝度）をプロットしたグラフである。 縦軸が正面輝度に対する分布、横軸が位置である座標系に、図１１に示す斜めライン上の複数位置それぞれにおける正面輝度（実施例３）をプロットしたグラフである。 比較例４を説明するためのグラフである。 従来のＬＥＤパッケージを説明するための図である。 従来のＬＥＤパッケージを説明するための図である。 従来のＬＥＤパッケージを説明するための図である。 図１７に示した従来のＬＥＤパッケージの正面輝度分を説明するための図である。 図１８に示した従来のＬＥＤパッケージの正面輝度分を説明するための図である。 図１９に示した従来のＬＥＤパッケージの正面輝度分を説明するための図である。

符号の説明

１０…パッケージ本体、１１…凹部、１１ａ…台形斜面、１１ｂ…底面、３０…封止材料、３０ａ…表面、３１…凹部、４０…散乱層、４０ａ…散乱層、４０ｂ…散乱層、４０ｃ…散乱層、１００…パッケージ

Claims (4)

1. 有底の多角錐台形状の凹部が形成されたパッケージ本体と、前記凹部に配置されたＬＥＤ発光素子と、前記凹部に充填された透明な封止材料と、を備えたＬＥＤパッケージにおいて、
   前記凹部に充填された透明な封止材料表面に散乱層を形成し、
   前記散乱層は、前記凹部内の稜線の直上領域の少なくとも一部を含む第１散乱層部分と、
   前記ＬＥＤ発光素子の直上に形成された部分であって少なくとも該ＬＥＤ発光素子の直上領域を含む第２散乱層部分と、を含み、
   前記第１散乱層部分の散乱度は、前記第２散乱層部分の散乱度よりも低く設定されていることを特徴とするＬＥＤパッケージ。
2. 有底の多角錐台形状の凹部が形成されたパッケージ本体と、前記凹部に配置されたＬＥＤ発光素子と、前記凹部に充填された透明な封止材料と、を備えたＬＥＤパッケージにおいて、
   前記凹部に充填された透明な封止材料表面に散乱層を形成し、
   前記散乱層は、散乱材を含有した透明樹脂から形成され、
   前記散乱層は、前記凹部内の稜線の直上領域の少なくとも一部を含む第１散乱層部分と、前記ＬＥＤ発光素子の直上に形成された部分であって少なくとも該ＬＥＤ発光素子の直上領域を含む第２散乱層部分と、を含み、
   前記第１散乱層部分の散乱材濃度は、前記第２散乱層部分の散乱材濃度よりも低く設定されていることを特徴とするＬＥＤパッケージ。
3. 前記凹部の底面は矩形であり、
   前記ＬＥＤ発光素子は、正面視において矩形であり、該矩形を成す各辺が前記凹部底面である矩形を成す各辺と正面視においてそれぞれ平行となるように、前記凹部の底面に配置され、
   前記第１散乱層部分は、前記ＬＥＤ発光素子において交差する第１線及び第２線により構成される十字型領域と重ならない領域に形成され、
   前記第１線は、前記ＬＥＤ発光素子の一辺と同一方向に延び、かつ、前記ＬＥＤ発光素子を通過する線であってその線幅が該ＬＥＤ発光素子の前記一辺に直交する辺の二倍の線であり、
   前記第２線は、前記ＬＥＤ発光素子の前記一辺に直交する辺と同一方向に延び、かつ、前記ＬＥＤ発光素子を通過する線であってその線幅が該ＬＥＤ発光素子の前記一辺の二倍の線であることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤパッケージ。
4. 前記凹部内壁には、前記ＬＥＤ発光素子が発光した光を鏡面反射する反射面が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＬＥＤパッケージ。