JP5745970B2 - 発光デバイス - Google Patents

Description

本発明は、全方位出射型発光デバイスにおいて出射した光を外部に関する。

発光デバイス、特に全方位出射型発光デバイスでは、その発光効率を向上させることが肝要である。発光デバイスの発光効率向上策としては、発光層で発光する際の内部量子効率の向上と同様、発光した光を外部に取り出す際の光取出し効率の向上も重要である。

かかる問題に対処した従来技術として、特許文献１の発光デバイスがある。
特許文献１に開示された発光デバイスを図２７に図示する。
特許文献１に記載された発光デバイス８００は、表面、裏面の両面から光を出射する発光素子８１０をボンディングワイヤ８４０によりリードフレーム８３０に接続し、発光素子８１０を懸垂状に設置する。そして、透明封止樹脂８５０により、一体的に結合された発光素子８１０とボンディングワイヤ８４０とリードフレーム８３０の一部とを覆い３６０°で発光できる発光デバイス８００を構成し、発光素子８１０から放射された光に対する遮蔽物を極力排除して、光取出し効率の向上を図っている。

しかしながら、上記特許文献１に記載された発光デバイス８００では、リードフレーム８３０の一部が透明封止樹脂８５０内に存在して光路を遮断している。そのため、リードフレーム８３０が発光素子８１０からの光の一部を吸収して損失となったり、リードフレーム８３０で反射した光が発光素子８１０に再入射して、発光素子８１０内で吸収され損失となったりするおそれがある。したがって、特許文献１の発光デバイス８００も光取出し効率という観点からは不十分であるという問題がある。

また、特許文献１と同様に、全方位出射型を採用して光取出し効率の改善を図った発光デバイスとして、特許文献２の発光デバイスがある。

特許文献２に記載された発光デバイスを図２８に図示する。
特許文献２に記載された発光デバイス９００は、表面、裏面の両面から光を出射する発光素子９１０を透明基板９２０上に実装し、それらをリード端子９３０、ボンディングワイヤ９４０、９４２とともに略球形の透明封止樹脂９５０に埋設して、光を全周方向に放射させることにより、光取出し効率の向上を図っている。

特許文献２の発光デバイス９００では、透明封止樹脂９５０を球形状とすることにより、透明封止樹脂９５０の中央に埋設された発光素子９１０から出射した光の光軸と、透明封止樹脂９５０とその周囲の空気層との界面が互いに垂直に近い状態で均質化され、光取り出し効率が向上するという効果がある。

しかしながら、上記特許文献２に記載された発光デバイス９００も、上述の特許文献１と同様、リード端子９３０の一部が透明封止樹脂９５０内に存在して光路を遮断している。そのため、リード端子９３０が発光素子９１０からの光の一部を吸収して損失となったり、リード端子９３０で反射した光が発光素子９１０に再入射して、発光素子９１０内で吸収され損失となったりするおそれがある。したがって、特許文献２の発光デバイス９００も特許文献１同様、光取出し効率という観点からは不十分であるという問題がある。

上述した特許文献１あるいは特許文献２の発光デバイスに共通する問題点は、透明封止樹脂内にフレームあるいは端子が存在するため、それらが発光素子からの光を遮ったり、
光路を変更したりすることにより損失が発生し、その分光の取出し効率の低下をまねいているという点である。

実用新案登録第３１１６５２３号公報 特開２０１０−０６２４９３号公報

本発明は、以上のような背景技術に鑑み、全方位出射型発光デバイスにおいて、透明封止樹脂内から、発光素子より出射された光の光路を遮る要因となる物を極力排除し、さらなる光取出し効率の向上を図ることを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明による発光デバイスは、下記に記載の手段を採用する。すなわち本発明の発光デバイスは、発光素子と、発光素子の全周囲を覆う透光性部材と、一端が発光素子に直接接続され、他端が透光性部材の外部へと引き出されて透光性部材の外部から発光素子へ電流を供給する一対のボンディングワイヤと、その他端が固定される基板又は一対のリードフレームと、を備え、発光素子及び透光性部材は、全方位に発光されるように、ボンディングワイヤの弾性によって基板又はリードフレームより離間して保持されることを特徴とする。

また、本発明による発光デバイスは、ボンディングワイヤの他端は一対のリードフレームにそれぞれ固定されており、一対のリードフレームの少なくとも一方の他端に接続される側の端面が、発光素子から出射する光の光軸に対し、垂直とならないようにしてもよい。

また、本発明による発光デバイスは、透光性部材の中に発光素子から出射された光の波長を変換する波長変換材料を略均一に含んでいる波長変換部材で、発光素子の全周囲を覆われていることが好ましい。

また、本発明による発光デバイスは、上記波長変換部材をさらに透光性部材で全周囲を覆っていることが好ましい。

また、本発明における透光性部材、もしくは波長変換部材の形状は、発光素子を中心とする球形状であることが好ましい。

また、本発明における波長変換部材の形状は、透光性部材と略同心の球形状であることが好ましい。

発光デバイスを、発光素子と、発光素子を埋設する透光性部材と、一端が発光素子に接続され、他端が透光性部材の外部へと引き出された１対の接続線とで構成することにより、透光性部材内部に存在する、発光素子から出射された光の光路を遮る要因となる物を最
大限排除することが可能となる。
すなわち、本発明は、透明封止樹脂内に光の遮蔽物が存在した場合、その遮蔽物における光の吸収あるいは反射が、比較的大きな光取出し効率の低下をまねいているという本発明者らが見出した知見に基づいている。

上記知見に基づき、本発明による発光デバイスは、従来透明封止樹脂内に配されていたフレームあるいは端子を透明封止樹脂内から排除した。そして、透明封止樹脂内には必要最低限の発光素子接続媒体としての接続線のみを配することにより、上記要因による光取出し効率の低下を極限まで防ぐことが可能となった。

また、本発明の発光デバイスは、１対のリードフレームの少なくとも一方の、接続線の他端に接続される側の端面が、発光素子から出射する光の光軸に対し、垂直とならないようにすることもできる。このような発光デバイスによれば、発光デバイスをボンディングワイヤのような接続線からさらにリードフレームのような接続端子に接続して構成するような場合であっても、透明封止樹脂内に遮蔽物としてのリードフレームが存在せず、かつ発光素子から出射した光が発光素子と対峙するリードフレームの端面において反射し、透明封止樹脂あるいは発光素子に再入射するのを防ぐことが可能になる。

したがって、透明封止樹脂あるいは発光素子に再入射した光が損失となり、光の取出し効率が低下するのを抑制することが可能となる。

本発明の第一の実施形態における発光デバイスの断面図である。 本発明の第一の実施形態における発光デバイスの平面図である。 本発明の第一の実施形態における発光デバイスを基板に実装したときの断面図である。 本発明の第一の実施形態の第一の変形例における発光デバイスの断面図である。 本発明の第一の実施形態の第一の変形例における発光デバイスの平面図である。 本発明の第一の実施形態の第二の変形例における発光デバイスの断面図である。 図１の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。 図１の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。 図１の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。 図１の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。 図１の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。 図１の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。 図１の発光デバイスの製造工程の別法を示す説明図の一部である。 図１の発光デバイスの製造工程の別法を示す説明図の一部である。 図１の発光デバイスの製造工程の別法を示す説明図の一部である。 図１の発光デバイスの製造工程の別法を示す説明図の一部である。 本発明の第二の実施形態における発光デバイスの断面図である。 図１７の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。 図１７の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。 図１７の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。 図１７の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。 図１７の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。 図１７の発光デバイスの製造工程を示す説明図の一部である。 本発明の第三の実施形態における発光デバイスの断面図である。 本発明の第四の実施形態における発光デバイスの断面図である。 本発明の第五の実施形態における発光デバイスの断面図である。 従来の発光デバイスの構成を示す図である。 他の従来の発光デバイスの構成を示す図である。 従来の蛍光体含有透明封止樹脂を備えた発光デバイスの光路を説明するための図である。

以下、図面を用いて本発明を適用した発光デバイスの実施形態を説明する。
以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。従って、それらの名称および機能も同じであるので、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
また、以下の図面においては、各部構成の寸法比率は説明に応じて適宜誇張して描かれており、必ずしも実際の寸法比率を示すものではない。

（第一の実施形態）
図１、図２を用いて本発明の第一の実施形態を説明する。本実施形態に係る発光デバイス１００は、発光素子１１０、接続線としてのボンディングワイヤ１２０、透光性部材としての透明封止樹脂１３０から構成される。

発光素子１１０は表面および裏面の両面から出射するタイプの発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、例えば、サファイア等の透明基板上にＮ型層、発光層、Ｐ型層をこの順に積層したものを用いることができる。発光素子１１０の表面上の正極、負極の電極にボンディングワイヤ１２０が接続され、発光素子１１０とボンディングワイヤ１２０の一部を球形状の透明封止樹脂１３０で覆っている。発光素子１１０、透明封止樹脂１３０の大きさは特に限定されるものではないが、一例として、発光素子１１０の縦×横×厚さを０．３ｍｍ×０．３ｍｍ×２００μｍ、透明封止樹脂１３０の直径を１．５ｍｍ程度とすることができる。

透明封止樹脂１３０としては、透光性のあるエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などを用いることができる。
また、ボンディングワイヤ１２０としては、２０〜３０μｍφ程度のＡｕワイヤ、Ａｌワイヤ等の一般的な材料を用いることができる。あるいは、発光素子１１０に流れる電流条件によっては、Ａｕリボン等を用いてもよい。その際、ボンディングワイヤあるいはリボンの太さないし幅は、発光素子１１０からの光を極力遮らないように、必要最低限のサイズとすることが肝要である。

上述のようにして構成した発光デバイス１００は、両ボンディングワイヤ１２０に所定の電源を接続することにより、発光デバイス１００の３６０°全方向に光を出射する全方向出射型発光デバイスとなる。ＬＥＤは側面からも発光するからである。

かかる発光デバイス１００とすることにより、発光素子の表面、裏面のいずれか１面から光を出射する場合に比べて光の取り出し効率を向上させることができる。発光素子１１０内に、損失の原因となる、光路を折り返すための反射部分、すなわち１面から光を出射させる場合に、光出射面に対し発光層と反対側に設ける反射ミラー等が存在しないからである。

さらに、本発明による発光デバイス１００は、従来透明封止樹脂１３０内に配されていたフレームあるいは端子を透明封止樹脂１３０内から排除した。そして、透明封止樹脂１３０内には必要最低限の発光素子接続線としてのボンディングワイヤ１２０のみを配することにより、光取出し効率の低下を防ぐことを可能としている。これは、透明封止樹脂内に光の遮蔽物が存在した場合、その遮蔽物における光の吸収あるいは反射が、比較的大きな光取出し効率の低下をまねいているという本発明者らが見出した知見に基づいている。

また、本実施形態では、透明封止樹脂１３０を球形状とすることにより、透明封止樹脂１３０の中央に配された発光素子１１０から出射した光の光軸と、透明封止樹脂１３０とその周囲の空気層との界面が互いに垂直に近い状態で均質化され、光取り出し効率がより向上するという効果もある。

上記のように構成した発光デバイス１００を、基板１４０に実装した場合の断面図を図３に図示する。発光デバイス１００は、照明等の用途に応じて、透明封止樹脂１３０の外部へと導出されたボンディングワイヤ１２０を、基板１４０の配線層１４２に超音波熱圧着等一般的なボンディング方法で接続することにより実装することができる。
基板１４０としては、ガラスエポキシ基板、フレキシブル基板、ＳｉＣ等のセラミック基板、金属基板等を用いることができる。基板１４０の表面は、発光素子１１０より基板１４０に向けて出射された光を前方（発光素子１１０の方向）に反射すべく、全面を反射性に形成してもよい。

本実施形態では、基板１４０をガラスエポキシ基板とし、ガラスエポキシ基板上に絶縁層１６０を設け、その上に配線層１４２を設けている。
基板１４０の表面を反射性にするためには、例えば、白色顔料を含有した樹脂を塗布して絶縁層１６０を形成すればよい。また、配線層１４２も反射率を高くすべく、銅配線にＮｉメッキ、その上にＡｇメッキを施したものを好適に用いることができる。

上述のように、本発明では、発光デバイス１００を、発光素子１１０と、発光素子１１０を埋設する透明封止樹脂１３０と、一端が発光素子１１０に接続され、他端が透明封止樹脂１３０の外部へと引き出された１対のボンディングワイヤ１２０とで構成することにより、透明封止樹脂１３０内部に存在する、発光素子１１０から出射された光の光路を遮る要因となる物を最大限排除した。

すなわち、本発明では、透明封止樹脂１３０内には、発光素子１１０以外の構成としてボンディングワイヤ１２０のみを配し、かつ、そのボンディングワイヤ１２０をそのまま透明封止樹脂１３０外へと引き出して、基板等へ直接実装可能な構成としている。このような本発明の構成によれば、透明封止樹脂１３０の内外において、発光デバイスから出射した光に対する影響が無視し得る程度であるボンディングワイヤ１２０のみが存在することになり、しかもそのボンディングワイヤ１２０を必要最低限の太さとすることにより、全方位出射型発光デバイスにおいて、光取出し効率の低下を極限まで防ぐという効果を奏することができる。

（第一の実施形態の第一の変形例）
図４、図５を用いて本発明の第一の実施形態の第一の変形例を説明する。本変形例に係る発光デバイス２００は、透明封止樹脂２３０の形状を球形状から四角柱形状とした点が第一の実施形態と異なる。それ以外の構成は第一の実施形態と同様であり、各構成は同様の機能を有する。

本変形例によっても、透明封止樹脂２３０内に、必要最低限の構成である発光素子接続線としてのボンディングワイヤ１２０のみが配されることになり、光取出し効率の低下を極限まで防ぐという第一の実施形態と同様の効果を奏することができる。本変形例で例示するように、透明封止樹脂２３０の形状は、発光デバイス２００の配光等を考慮して任意に選択することが可能である。

（第一の実施形態の第二の変形例）
図６を用いて本発明の第一の実施形態の第二の変形例を説明する。本変形例に係る発光デバイス２５０は、発光素子１１０をサブマウント２６０にフリップチップ実装し、サブ
マウント２６０の背面に接続線としてのボンディングワイヤ１２０を接続し、ボンディングワイヤ１２０の一部を除き全体を透明封止樹脂１３０で覆って構成している。

サブマウント２６０は、透光性を有するシリカガラス等で形成し、その表面、裏面および側面に、サブマウント２６０の表面および裏面を接続する配線層をＡｕスパッタ等で形成している（図示せず）。

本変形例によっても、透明封止樹脂１３０内に、必要最低限の構成である発光素子接続線としてのボンディングワイヤ１２０のみが配されることになり、光取出し効率の低下を極限まで防ぐという第一の実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、本変形例では、発光素子１１０がより扱い易くなるという効果がある。
ここで、本発明による発光デバイスの製造方法について説明する。

［発光デバイス１００の製造方法１］
図１に示す発光デバイス１００の製造工程を図７ないし図１２を用いて説明する。
まず、図７に図示するように、素子把持部５３２およびワイヤ把持部５３４を備えたジグ５３０の、素子把持部５３２で発光素子１１０を固定する。

つぎに、図８に図示するように、発光素子１１０の電極にボンディングワイヤ１２０を接続し、ボンディングワイヤ１２０の他端をワイヤ把持部５３４で固定する。この時のワイヤの形状は、発光デバイス１００の最終形態として必要な長さを確保すべくループを大きくとる。

つぎに、図９に図示するように、素子把持部５３２の固定を解除するとワイヤの弾性で発光素子１１０は押し上げられる。

つぎに、図１０に図示するように、発光素子１１０の周囲に透明封止樹脂１３０を数回滴下する。この滴下の過程において、透明封止樹脂１３０は表面張力により発光素子１１０を中心とした球形状となる。

つぎに、図１１に図示するように、ワイヤ把持部５３４の固定を解除し、ボンディングワイヤ１２０を開放する。
以上の製造工程により、図１２に図示するごとく、発光デバイス１００を得ることができる。

［発光デバイス１００の製造方法２］
図１に示す発光デバイス１００の製造工程の別法を図１３ないし図１６を用いて説明する。
まず、図１３に図示するように、ワイヤ把持部５４２を備えたジグ５４０とステージ５２０を準備する。そして、ステージ５２０に発光素子１１０を吸引固定もしくは、樹脂、粘着テープ等で仮固定して、ジグ５４０と位置合わせする。

つぎに、図１４に図示するように、発光素子１１０の電極にボンディングワイヤ１２０を接続し、ボンディングワイヤ１２０の他端をワイヤ把持部５４２で固定する。
つぎに、図１５に図示するように、ステージ５２０による吸着を解除して、あるいはステージ５２０と発光素子１１０との間の樹脂あるいは粘着テープを剥離してステージ５２０を取り除く。

つぎに、図１６に図示するように、発光素子１１０の周囲に透明封止樹脂１３０を数回滴下すると、透明封止樹脂１３０は表面張力により発光素子１１０を中心とした球形状と
なる。

つぎに、図１１と同様に、ワイヤ把持部５４２の固定を解除し、ボンディングワイヤ１２０を開放する。
以上の製造工程により、図１２に図示するごとく、発光デバイス１００を得ることができる。

（第二の実施形態）
図１７を用いて本発明の第二の実施形態を説明する。本実施形態に係る発光デバイス６００は、発光素子１１０をボンディングワイヤ６２０により接続端子としてのリードフレーム６１０に接続している。そして、ボンディングワイヤ６２０の一部は透明封止樹脂１３０で封止するが、リードフレーム６１０は封止しない点に本発明の特徴がある。リードフレーム６１０が透明封止樹脂１３０内に存在すると、その部分における光の吸収あるいは反射が光の取出し効率低下の要因となるからである。
リードフレーム６１０の材料としては、例えばＣｕコアにＡｕコートしたものを用いることができる。

以上のように、リードフレームを用いた発光デバイスにおいては、従来リードフレームの一部を透明封止樹脂内に封止していたが、本発明では、このリードフレームもあえて透明封止樹脂の外部に配した。そして、発光素子とリードフレームとの間を、発光デバイスから出射した光に対する影響が無視し得る程度である接続線としてのボンディングワイヤで接続している。

したがって、本実施形態によっても、透明封止樹脂１３０内に、必要最低限の構成である発光素子接続線としてのボンディングワイヤ６２０のみが配されることになり、光取出し効率の低下を極限まで防ぐという第一の実施形態と同様の効果を奏することができる。
さらに、本実施形態では、発光デバイス６００の実装構造がより強固になるという効果がある。

［発光デバイス６００の製造方法］
ここで、図１７に示す発光デバイス６００の製造工程を図１８ないし図２３を用いて説明する。

まず、図１８に図示するように、ステージ５２０に発光素子１１０を吸引固定もしくは、樹脂、粘着テープ等で仮固定して、リードフレーム６１０と位置合わせする。
つぎに、図１９に図示すように、ボンディングワイヤ６２０で発光素子１１０の電極とリードフレーム６１０とを接続する。

つぎに、図２０に図示するように、ステージ５２０による吸着を解除して、あるいはステージ５２０と発光素子１１０との間の樹脂あるいは粘着テープを剥離してステージ５２０を取り除く。

つぎに、図２１に図示するように、発光素子１１０の周囲に透明封止樹脂１３０を数回滴下すると、透明封止樹脂１３０は表面張力により発光素子１１０を中心とした球形状となる。
以上の製造工程により、図１７に図示する発光デバイス６００を得ることができる。

ここで、透明封止樹脂１３０を球形状に形成する別法について説明する。
図２２に別法の一例を図示する。
図２２に図示する方法では、まず半球形状の透光性樹脂６３０をジグ６６０で固定し、
その透光性樹脂６３０上に透明ダイボンドペースト６４０等で発光素子１１０をダイボンディングする。そして、発光素子１１０とリードフレーム６１０とをボンディングワイヤ６２０で接続する。しかる後に、発光素子１１０および透光性樹脂６３０上に、透明封止樹脂１３０を数回滴下して半球形状とし、発光デバイス６００を得ることができる。

図２３に透明封止樹脂１３０を球形状に形成する別法の他の例を図示する。
図２３に図示する方法では、それぞれ半球形状の凹部を有する金型６５０の組を準備し、それらの金型を組み合わせて、リードフレーム６１０にボンディングワイヤ６２０で接続された発光素子１１０を取り囲む球形状の空間を形成する。その空間に透明封止樹脂１３０を注入することにより、発光素子１１０が球形状の透明封止樹脂１３０に取り囲まれた発光デバイス６００を得ることができる。

（第三の実施形態）
図２４を用いて本発明の第三の実施形態を説明する。本実施形態に係る発光デバイス７００は、第二の実施形態においてリードフレームの形状を変えたものであり、リードフレーム７１０の端面を加工して、カーブ７１２を設けている。その他の構成については第二の実施形態と同様であり、各構成は同様の機能を有する。

第二の実施形態では、リードフレーム６１０を封止しないように構成して、リードフレーム６１０における光の吸収あるいは反射によって光の取出し効率が低下するのを抑制するようにしていた。

上記のように、リードフレーム６１０を透明封止樹脂１３０内から排除することにより、本発明の目的は達成することができるのであるが、本実施形態では、わずかながら存在する透明封止樹脂１３０外のリードフレーム６１０における反射の影響をも抑制し、光の取出し効率をさらに向上させるようにしている。

上記目的を達成するため、本実施形態では、図２４に図示するように、透明封止樹脂１３０の外部に引き出されたボンディングワイヤ６２０に接続される側のリードフレーム７１０の端面を加工して、カーブ７１２を設けている。リードフレーム７１０の端面をこのように加工することにより、発光素子１１０から、リードフレーム７１０の発光素子１１０と対峙する端面に向けて出射し、その端面で反射する光の光路を透明封止樹脂１３０に戻らないように変更する。

リードフレーム７１０の端面の加工はカーブに限らず傾斜であってもよい。要は、リードフレーム７１０の端面が、発光素子１１０から出射する光の光軸に対して垂直とならないようにされていれば、本発明の目的を達成することができる。

上記の構成によって、透明封止樹脂１３０外のリードフレーム７１０の端面で反射した光が透明封止樹脂１３０内、あるいは発光素子１１０内で吸収され、損失となって、光の取出し効率が低下するのを抑制することができる。

（第四の実施形態）
図２５を用いて本発明の第四の実施形態を説明する。本実施形態に係る発光デバイス３００は、図１に図示する第一の実施形態の発光デバイス１００において、透明封止樹脂１３０に蛍光体粒子３１０を略均一に含有させて構成している。その他の構成については第一の実施形態と同様であり、各構成は同様の機能を有する。

発光デバイスにおいては、発光素子から出射した光を蛍光体により波長変換し、白色光等のさまざまな色を得るということが一般的に行われている。このような発光デバイスに
おいては、発光素子を埋設する透明封止樹脂に蛍光体を一様に含有させることにより、発光素子の周囲に配された蛍光体が、発光素子から出射された光の一部を吸収して他の色の光を発光し波長変換する。発光デバイスは、波長変換された光と発光素子から直接出射された光との混合等により所望の色を放射する。

本実施形態は、本発明をこのような波長変換型発光デバイスに適用したものである。
発光素子１１０、蛍光体粒子３１０の材料等は特に限定されないが、一例として、発光素子１１０を波長４５０ｎｍ程度（青色）のＩｎＧａＮ等の窒化物系化合物半導体とし、蛍光体粒子３１０を青色光を吸収して黄色光を発光するＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体とし、発光デバイス３００の発光色を疑似白色とすることができる。

本実施形態で例示するように、本発明は、波長変換型発光デバイスに適用した場合においても、蛍光体粒子３１０を含有する透明封止樹脂１３０内に、必要最低限の構成である発光素子接続線としてのボンディングワイヤ１２０のみが配されることになり、光取出し効率の低下を極限まで防ぐという第一の実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第五の実施形態）
図２６を用いて本発明の第五の実施形態を説明する。本実施形態に係る発光デバイス４００は、波長変換部材としての蛍光体層４１０を発光素子１１０の全周囲に設け、さらにその全周囲を透明封止樹脂１３０で覆って構成している。
本実施形態は、第四の実施形態において、さらに光取出し効率の向上を企図したものである。

蛍光体層４１０としては、例えば蛍光体粒子を含有させた透明封止樹脂を用いることができる。蛍光体粒子を分散させる透明封止樹脂は、透明封止樹脂１３０と同じものであることが好ましい。

発光素子１１０、蛍光体層４１０の材料等は特に限定されないが、一例として、第四の実施形態における例示と同様とすることができる。
本実施形態では、蛍光体層４１０の形状を、球形状の透明封止樹脂１３０と略同心の球形状としている。しかしながら、これに限定されず、発光素子１１０の面に沿って一様の厚さとすることもできる。

本実施形態の発光デバイス４００は、発光素子１１０にボンディングワイヤ１２０をボンディングした後、蛍光体粒子３１０を含有させた透明封止樹脂を滴下して球形状に固化させ蛍光体層４１０を形成し、ついで透明封止樹脂１３０で球形状に封止して得ることができる。

上記のように構成された発光デバイス４００によれば、つぎのような効果を得ることができる。
すなわち、図２５に図示する第四の実施形態のように、発光素子の周囲に配された透明封止樹脂に蛍光体粒子を一様に含有させた場合には、透明封止樹脂とその周囲の空気層との界面近傍まで蛍光体粒子が存在するため、透明封止樹脂とその周囲の空気層との界面近辺まで蛍光体粒子による散乱が発生する。散乱する方向がさまざまであることに起因して、透明封止樹脂から空気層へ入射する場合の臨界角以上となる光線の割合が多くなり、透明封止樹脂と空気層との界面で全反射する光が増える。全反射した光は、全反射を繰り返すうちに発光デバイス内で吸収され、結果的に光取出し効率の低下をまねくおそれがあった。

図２９は上述の問題を発光素子から出射された光線の光路により説明した図である。図２９においては、発光デバイス９７０内の発光素子９７２より出射された光が、透明封止樹脂９７４に略均一に含有された蛍光体粒子９７６によって反射され、さらに透明封止樹脂９７４と空気層との界面で全反射する様子を黒矢印で示している。点線の矢印は、蛍光体粒子９７６がない場合の光線の光路を示す。
特に球形状の透明封止樹脂を用いる場合には、発光素子９７２より出射した光が透明封止樹脂９７４と空気層の界面に対して等方的に略垂直に入射することにより、全反射を抑えて光の損失を低減するという特性を生かし切れなくなるおそれがある。

かかる問題に対し、本実施形態においては、発光素子１１０を覆い、発光素子１１０から出射された光の波長を変換する蛍光体層４１０を、発光素子１１０と透明封止樹脂１３０との間に設けたことで、透明封止樹脂１３０と空気層との界面に対して、蛍光体層４１０で波長変換された光束を点光源に近い状態とすることが可能となる。

すなわち、発光素子１１０より出射した光は蛍光体層４１０の内部で散乱するものの、蛍光体層４１０が従来より薄く形成されているため光路を曲げられる頻度が減少する。蛍光体層４１０から出射した光は、その後透明封止樹脂１３０内を遮られることなく直進する。したがって、発光素子１１０は、透明封止樹脂１３０の外形に対して点光源に近い状態となる。

そのため、透明封止樹脂１３０から空気層へと入射する光線において臨界角以下の光線が増え、透明封止樹脂１３０と空気層との界面での全反射が低減される。その結果、波長変換タイプの発光デバイスにおいて、さらなる光取出し効率の向上を図ることが可能となる。

なお、本発明の発光デバイスは、上記の構成に限定されるものではなく、種々の変形例や応用例が可能である。
すなわち、上記各実施形態のそれぞれで開示された内容は、任意に組み合わせて採用することが可能である。

また、上記各実施形態においては、球形状と四角柱形状の透明封止樹脂を例示して説明したが、回転楕円体その他任意の形状の透明封止樹脂について本発明の適用が可能である。
さらに、上記各実施形態では、透明基板上に半導体層を積層した表裏面発光型の発光素子を例示して説明したが、薄膜ＬＥＤ等他の形態の発光素子にも本発明を適用することが可能である。

１００ 発光デバイス
１１０ 発光素子
１２０ ボンディングワイヤ
１３０ 透明封止樹脂
１４０ 基板
１４２ 配線層
１６０ 絶縁層
２００ 発光デバイス
２３０ 透明封止樹脂
２５０ 発光デバイス
２６０ サブマウント
３００ 発光デバイス
３１０ 蛍光体粒子
４００ 発光デバイス
４１０ 蛍光体層
５２０ ステージ
５３０ ジグ
５３２ 素子把持部
５３４ ワイヤ把持部
５４０ ジグ
５４２ ワイヤ把持部
６００ 発光デバイス
６１０ リードフレーム
６２０ ボンディングワイヤ
６３０ 透光性樹脂
６４０ 透明ダイボンドペースト
６５０ 金型
６６０ ジグ
７００ 発光デバイス
７１０ リードフレーム
７１２ カーブ
８００ 発光デバイス
８１０ 発光素子
８３０ リードフレーム
８４０ ボンディングワイヤ
８５０ 透明封止樹脂
９００ 発光デバイス
９１０ 発光素子
９２０ 透明基板
９３０ リード端子
９４０、９４２ ボンディングワイヤ
９５０ 透明封止樹脂
９７０ 発光デバイス
９７２ 発光素子
９７４ 透明封止樹脂
９７６ 蛍光体粒子

Claims (6)

1. 発光素子と、
   該発光素子の全周囲を覆う透光性部材と、
   一端が前記発光素子に直接接続され、他端が前記透光性部材の外部へと引き出されて前記透光性部材の外部から前記発光素子へ電流を供給する一対のボンディングワイヤと、
   前記他端が固定される基板又は一対のリードフレームと、を備え、
   前記発光素子及び前記透光性部材は、全方位に発光されるように、前記ボンディングワイヤの弾性によって前記基板又は前記リードフレームより離間して保持されることを特徴とする発光デバイス。
2. 前記他端は、前記一対のリードフレームにそれぞれ固定されており、
   前記一対のリードフレームの少なくとも一方の前記他端に接続される側の端面が、前記発光素子から出射する光の光軸に対し、垂直とならないようにされていることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
3. 前記発光デバイスは、前記透光性部材の中に前記発光素子から出射された光の波長を変換する波長変換材料を略均一に含んでいる波長変換部材で、前記発光素子の全周囲を覆われていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光デバイス。
4. 前記波長変換部材をさらに透光性部材で全周囲を覆っていることを特徴とする請求項３に記載の発光デバイス。
5. 前記透光性部材の形状が前記発光素子を中心とする球形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の発光デバイス。
6. 前記波長変換部材の形状が、前記透光性部材と略同心の球形状であることを特徴とする請求項４に記載の発光デバイス。
   

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