KR101923588B1 - 발광장치, 그 제조방법 및 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 소자를 덮는 볼록부를 포함하는 수지층이 형성된 발광장치에 있어서, 색 얼룩을 억제하여 균일한 발광색을 실현하는 것을 과제로 한다.
본 발광장치는, 기판(11)과, 상기 기판 위에 탑재된 LED 소자(12)와, 상기 기판 위에 형성되며, 상기 LED 소자를 덮는 파장변환재료 함유 수지층(13)으로서, 상기 LED를 덮는 볼록부(131)와 그에 이어지는 평탄한 박막부(133)를 가지는 수지층과, 상기 볼록부 주위의 상기 박막부 위에 형성된 반사부(14)를 구비한다. 수지층(13)과 반사부(14) 사이에는 빛을 확산하는 확산부가 형성되어 있어도 좋다.

Description

발광장치, 그 제조방법 및 조명장치{Light-Emitting Device, Method for Producing The Same, and Illuminating Device}
본 발명은 LED 소자를 사용한 발광소자, 그 제조방법 및 조명장치에 관한 것이며, 특히 압축성형법을 이용하여 LED 소자를 밀봉하는 수지층을 형성하고, 그 색 얼룩을 개선한 발광장치에 관한 것이다.
LED 소자를 사용한 발광장치에서는 원하는 발광색, 예를 들어 백색의 발광을 얻기 위하여 LED 소자와 형광체 등의 파장변환재료를 조합한 발광장치가 많이 사용되고 있다. 파장변환재료는 통상적으로 LED 소자의 밀봉수지 안에 분산시켜서, LED 소자를 덮도록 설치된다. 종래에는 LED 소자를 탑재하는 기판 위에 오목부(혼)를 형성하여, 그 바닥부에 LED를 탑재하였다. 그리고, 오목무 안에 형광체 함유 수지를 충전함으로써 발광장치를 제조하였다.
하지만, 이러한 발광장치에서는, LED 소자에서 발하는 빛이 형광체층을 통과할 때의 광로의 길이가 LED 소자의 바로 위와 주위에서 다르므로, 이들 영역에 있어서 색 얼룩이 발생하는 문제가 있다. 예를 들어, 청색 LED와 형광체를 조합한 발광장치의 경우, LED 소자의 바로 위 영역에서는 청색이 강하고, 주위 영역에서는 형광체색인 황색이 강하다.
이에 대하여, 금형과 LED 소자 사이에 형광체 함유 수지를 주입하여 경화시킴으로써 LED 소자 위에 형광체층을 반구형상으로 설치하는 방법이 알려져 있다(일본공개특허공보 2006-148147호, 일본공개특허공보 2008-211205호, 일본공개특허공보 2010-125647호 등). 이러한 경우, 수지의 성형에는 컴프레션 몰드법이 널리 이용되고 있다. 형광체층을 반구형상으로 함으로써 형광체층 안의 광로의 길이의 차이에서 기인하는 색 얼룩의 발생 문제는 경감되지만 충분하지는 않다.
또한, 컴프레션 몰드법에서는, 형광체 함유 수지에 포함되는 기포를 제거하기 위하여, 금형과 LED 소자를 탑재한 기판 사이에 얇은 이형성 시트를 사이에 끼우고 진공으로 만들 필요가 있다. 이 때문에, 기판과 시트 사이에 형광체 함유 수지의 얇은 층이 침입하고, 그 상태에서 형광체층의 성형이 이루어져서 기판의 LED 탑재면에 얇은 수지층이 형성된다.
컴프레션 몰드법에 의해 제조된 발광장치에서는, 반구형상의 수지층 외에 그 주위에 형성된 얇은 수지층에 있어서도, 그것에 포함되는 형광체가 LED 소자에 의해 발광한다. 이 때문에 주위 영역에 있어서는 반구형상의 부분보다 황색으로 되어 버려서 색 얼룩이 발생한다. LED 소자를 사용한 광원(발광장치)은 렌즈 등의 집광광학부품과 조합하여 조명장치 등으로서 사용되는 경우가 많다. 하지만, 그러한 색 얼룩이 있는 광원의 빛을 그들 집광광학부품으로 투영하면 색 분리가 보다 명확해져서 균일한 조명을 얻을 수 없다. 도 1의 (a) 및 (b)에 컴프레션 몰드법에 의해 제조된 백색 LED 발광장치(광원)의 단면도와, 투영광의 색 분리 모습을 나타내는 모식도를 나타낸다. 도시하는 바와 같이, LED 소자의 바로 위에 상당하는 영역은 소자형상으로 청색 플레어로 불리는 푸른빛이 강한 영역이 발생하고, 그 주위에 백색광 영역, 그리고 반구형상의 형광체층의 외주에 상당하는 영역은 황색빛 강한 영역이 발생한다.
이러한 문제를 해결하는 방법으로서, 수지층을 형성한 후에 반구형상 수지층의 주위의 박막형상 수지층을 샌드블라스트에 의해 제거하거나, 테이프 마스크에 의해 박리하는 등의 제작법이 있다. 하지만, 샌드블라스트를 사용하는 방법에서는 이에 의해 반구형상의 수지층에 상처를 입힐 가능성이 있다. 또한, 테이프 마스크를 사용하는 경우에는, 그 박리시에 반구형상 수지층도 벗겨져 버리는 등의 가능성이 있어, 발광장치의 제조의 수율을 대폭 저하시킨다.
본 발명은 LED 소자를 덮는 볼록한 형상의 수지층이 형성된 발광장치에서의 상기 색 얼룩의 발생 문제를 해결하고, 발광장치의 제조에 있어서 수율 저하를 초래하지 않고 상기 색 얼룩의 발생 문제를 해결하여, 색 얼룩 없이 균일한 발광색을 실현할 수 있는 발광장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 수지층 볼록부의 주위의 수지층 박막부로부터의 발광을 적극적으로 이용하여, 박막부로부터의 빛과 LED 소자 바로 위로부터의 빛의 혼색에 의해 색 얼룩을 없애서 균일한 발광을 실현한다.
즉, 본 발명의 발광장치의 주된 형태는, 다음과 같은 구성을 구비한다.
기판과, 상기 기판 위에 탑재된 LED 소자와, 상기 기판 위에 형성되고, 상기 LED 소자를 덮는 파장변환재료 함유 수지층으로서, 상기 LED를 덮는 볼록부와 그에 이어지는 평탄한 박막부를 가지는 수지층과, 상기 볼록부 주위의 상기 박막부 위에 형성된 반사부를 구비한다.
또는, 기판과, 상기 기판 위에 탑재된 복수의 LED 소자의 배열과, 상기 기판 위에 형성되고, 상기 복수의 LED 소자의 배열을 덮는 파장변환재료 함유 수지층과, 상기 복수의 LED 소자 사이의 상기 수지층 영역 위에 형성된 반사부를 구비한 발광장치이다.
그리고, 본 발명은 상기 본 발명의 발광장치를 제조하는 방법을 제공한다. 즉, 본 발명의 발광장치의 제조방법은, 기판 위에 적어도 1개의 LED 소자를 탑재하는 공정과, 상기 기판 위에 컴프레션 몰드법에 의해 상기 LED 소자를 덮는 볼록부를 포함하는 수지층을 형성하는 공정과, 상기 수지층의 볼록부 주위에 반사부를 형성하는 공정을 포함한다.
또는, 기판 위에 적어도 1개의 LED 소자를 탑재하는 공정과, 상기 기판 위에 컴프레션 몰드법에 의해 상기 LED 소자를 덮는 볼록부를 포함하는 수지층을 형성하는 공정과, 확산재 함유 수지를 사용하여 상기 수지층을 덮는 확산부를 형성하는 공정과, 상기 확산부의 상기 수지층의 볼록부 주위 영역 위에 반사부를 형성하는 공정을 포함한다.
발광장치의 제조방법에서는, 압축성형시에 LED 소자를 덮는 수지층의 볼록부(반구형상)와 그 주위에 불가피하게 형성되는 수지층의 박막부 사이를 떼어놓는 차광성 돌기부를 설치하여, LED 소자로부터의 빛이 수지층 볼록부로부터 수지층 박막부에 입사되는 것을 방지한다. 돌기부는 제조 후의 발광장치에서 리플렉터의 일부로서 기능하고, 수지층의 볼록부로부터 출사되는 빛을 보다 균일하게 한다.
즉, 본 발명의 발광장치의 제조방법은, LED 소자를 탑재한 기판과 금형 사이에, 수지를 주입하는 동시에 진공으로 만들어서 상기 기판 위에 상기 LED 소자를 밀봉하는 수지층을 형성하는 발광장치의 제조방법으로서, 기판 위에 LED 소자를 탑재하는 단계와, LED 소자를 탑재한 기판의 상기 LED 소자 주위에 차광성 돌기부를 형성하는 단계와, 상기 기판과 금형 사이에 수지를 주입하고, 상기 돌기부에 금형을 맞닿게 하여 압축성형에 의해 상기 수지층을 형성하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 발광장치의 제조방법에 있어서, 기판 위에 LED 소자를 탑재하는 단계와, 차광성 돌기부를 형성하는 단계는 어느 것이 선행하여도 좋다.
본 발명의 발광장치의 제조방법에 있어서, 적합하게는 기판 위에 LED 소자를 탑재하는 단계는, 기판 위의 LED 소자를 탑재하는 영역 주위에 리플렉터를 제작하여 적층 기판으로 하는 단계를 포함하고, 상기 돌기부를 형성하는 단계는, 상기 리플렉터 위에 상기 돌기부를 형성한다.
또한, 본 발명의 발광장치는, 기판과, 기판 위에 탑재된 적어도 1개의 LED 소자와, 상기 기판의 상기 LED 소자 주위에 설치된 리플렉터와, 상기 LED 소자를 덮는 볼록부와 상기 리플렉터를 덮는 박막부를 포함하는 수지층을 가지며, 상기 수지층 볼록부와 상기 박막부는 상기 리플렉터 위에 형성된 차광성 돌기부에 의해 떨어지고, 상기 돌기부 위에는 수지층이 존재하지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 수지층의 볼록부 주위에 있는 박막부 위에 반사부를 설치함으로써, 박막부에서 발생하는 빛이 직접 외부로 출사되는 것을 방지한다. 동시에, 박막부와 반사부의 경계면에서 반사시켜서 볼록부측으로 되돌려보낼 수 있다. 이에 의해, 볼록부 주위의 발광에서 기인하는 색 얼룩을 억제한다. 더욱이, 볼록부 주위에서의 발광과 LED 소자 바로 위를 향하는 빛의 혼색에 의해, LED 소자 바로 위의 빛에서 기인하는 색 억룩을 완화하여, 전체적으로 균일한 발광을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 압축성형시에 돌기부가 금형에 압접된다. 이에 의해, 수지층의 볼록부와 박막부를 확실하게 분리할 수 있다. 따라서, 완성 후의 발광장치에 있어서, LED 소자로부터 수지층 볼록부를 통하여 박막부에 빛이 들어가는 것과, 그에 의해 수지층 박막부가 발광하는 것이 방지되어 균일한 색상의 발광을 얻을 수 있다.
도 1의 (a)는 컴프레션 몰드법에 의해 제조한 LED 발광장치의 단면도이고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 발광장치의 투영광의 색분리 모습을 나타낸다.
도 2의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제 1 실시형태의 발광장치의 일례를 나타내고, 각각 평면도 및 도 2의 (a)의 A-A 단면도이다.
도 3은 제 1 실시형태의 발광장치의 단면과, 그 확대부분을 나타내는 도면이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 발광장치의 원리를 설명하는 도면이다.
도 5는 제 1 실시형태의 발광장치의 제조방법의 일례를 나타내는 설명도이다(단계 (a)~(d)).
도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제 2 실시형태의 발광장치의 일례를 나타내고, 각각 평면도, 도 6의 (a)의 B-B 단면도이다.
도 7은 제 2 실시형태의 발광장치의 제조방법의 일례를 나타내는 설명도이다(단계 (a)~(e)).
도 8의 (a), (b) 및 (c)는 제 2 실시형태의 발광장치의 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 제 2 실시형태의 발광장치의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 10은 제 2 실시형태의 발광장치의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 11의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제 3 실시형태의 발광장치의 일례를 나타내는 도면으로, 각각 단면도, 평면도이다.
도 12의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명이 적용되는 조명장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13의 (a), (b), (c), (d) 및 (e)는 각각 실시예 및 비교예로서 이용한 발광장치를 나타내는 단면도이다.
도 14의 (a) 및 (b)는 본 발명의 발광장치의 제조방법에 의하여 제조되는 발광장치의 일 실시형태를 나타내는 도면으로, 각각 단면도, 평면도이다.
도 15는 도 14의 (a) 및 (b)의 발광장치에 의한 발광을 설명하는 도면이다.
도 16의 (a) 및 (b)는 본 발명의 발광장치의 다른 실시형태를 나타내는 도면으로, 각각 단면도, 평면도이다.
도 17의 (a), (b), (c), (d) 및 (e)는 본 발명의 발광장치의 제조방법의 제 1 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 18의 (a), (b), (c), (d) 및 (e)는 본 발명의 발광장치의 제조방법의 제 2 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 19의 (a), (b), (c) 및 (d)는 본 발명의 발광장치의 제조방법의 제 3 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 20의 (a) 및 (b)는 제 3 실시형태의 제조방법에서 사용하는 링형상 기재를 나타내는 도면으로, 각각 평면도, 측면도이다.
도 21의 (a), (b), (c) 및 (d)는 본 발명의 발광장치의 제조방법의 실시예 및 비교예와 그 효과를 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명의 발광장치의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
<제 1 실시형태>
도 2의 (a) 및 (b)에 본 실시형태의 발광장치의 일례를 나타낸다. 도 2의 (a)는 발광장치를 위에서 본 평면도, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 A-A 단면도이다.
도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 발광장치(10)는 기판(11)과, LED 소자(12)와, 수지층(13)과, 반사부(14)로 구성할 수 있다.
기판(11)은 Al2O3, AlN 등의 세라믹, 글라스 에폭시, 또는 Cu, Al 등의 금속재료로 이루어지는 판형상 부재로 구성될 수 있다. 두께는 한정되지는 않지만, 통상적으로 0.4~1㎜ 정도이다. 기판(11)의 LED 소자 탑재면 혹은 그 뒷면에는, 도시하지는 않지만, LED 소자(12)와 외부 전원의 전기 접속을 도모하기 위한 전극이 형성되어 있다. 또한, 기판(11)이 금속재료로 이루어지는 경우에는, 양극과 음극을 절연하기 위한 슬릿이나 절연부가 형성되어 있다.
LED 소자(12)로는 2개의 전극 단자부가 윗면에 형성된 페이스업 소자, 아랫면에 형성된 플립소자, MB(메탈본드) 소자 등이 예시되고, 그 중 어느 것을 사용하여도 좋다. LED 소자의 크기도 특별히 한정되지 않고, 세로×가로가 0.5㎜×0.3㎜ 정도, 두께 0.12㎜ 정도의 비교적 작은 소자에서 한 변이 1㎜ 이상의 큰 소자까지 용도에 따라서 적절하게 사용할 수 있다.
수지층(13)은 수지와 형광체 등의 파장변환재료와, 필요에 따라서 필러 등의 첨가제를 포함한다. 수지로는 컴프레션 몰드법에 적합한 수지라면 특별히 한정되지 않고, 실리콘 수지, 에폭시와 실리콘의 하이브리드 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 등을 사용할 수 있다. 신뢰성 면에서 실리콘 수지가 바람직하다. 높은 휘도를 얻기 위해서는, 굴절률이 높은 수지를 사용하는 것이 바람직한데, 일반적으로 고굴절률 수지는 빛에 의한 열화가 빠르다. 따라서, 높은 신뢰성이 요구되는 용도에서는 저굴절률 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 수지의 굴절률은 수지의 종류의 선택이나 첨가하는 필러의 함유량에 의해 조절할 수 있다.
파장변환재료는 LED 소자가 발하는 빛을 흡수하고(빛에 의해 여기되고), 흡수한 빛(여기광)과 다른 파장의 빛을 발하는 재료이다. LED 발광색 및 출사광의 원하는 발광색에 따라서, 질화계 또는 산질화물계 형광체, YAG계 형광체, BAM 형광체(알루민산계 청색 형광체), SiAlON 형광체 등의 형광체를 적절히 선택한다. 예를 들어, 황색발광 형광체로서 Y3Al5O12:Ce3 +, 녹색발광 형광체로서 Y3(Al, Ga)5O12:Ce3 +, 적색발광 형광체로서 CaAlSiN3:Eu 등을 사용할 수 있다.
필러는 제조공정에서의 밀봉수지의 점도를 조정하기 위해서나, 색 얼룩을 경감시키기 위한 확산재로서 적절히 사용할 수 있다. 형광체 및 필러의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 수지에 대한 형광체 및 필러의 합계 함유량의 중량 비율로 바람직하게는 5~80중량%, 보다 바람직하게는 10~40중량%이다.
수지층(13)의 형상은 LED 소자(12)를 덮는 부분인 거의 반구형상의 볼록부(131)와, 그 주위는 기판(11)의 표면과 평행한 박막부(133)로 구성할 수 있다.
반구형상의 볼록부(131)의 크기는 LED 소자(12)의 크기에 따라 다르다. 예를 들어, 도 3에 나타내는 바와 같이, LED 소자(12)의 폭을 D, LED 소자 윗면과 평행한 방향의 볼록부의 폭을 W로 하면 W=D+2×0.6(㎜) 정도, LED 소자 윗면에서의 볼록부의 높이를 H로 하면 H=W/2 정도이다. 예를 들어, 폭 0.5㎜, 두께 0.12㎜의 LED 소자인 경우, 볼록부(131)의 형상은 거의 반경 1.7㎜의 반구형상이 된다. 이러한 형상으로 함으로써 LED 소자의 출사면인 윗면에서 볼록부(131) 표면까지의 광로의 길이를 거의 균일하게 할 수 있다.
한편, 박막부(133)의 두께(T)는, 바람직하게는 LED 소자(12)의 두께 이하, 보다 바람직하게는 0.1㎜ 이하이다. 박막부(133)의 두께가 LED 소자의 두께를 넘으면, 볼록부(131)를 반구형상으로 한 효과, 즉 광로의 길이의 균일화가 저해된다.
반사부(14)는 수지층(13)과의 경계면에서 수지층(13)에서 발하는 빛을 반사하는 동시에, 수지층(13)에서 밖으로 출사하는 빛을 차폐하는 기능을 가진다. 이러한 기능을 가지는 반사재료로서 빛을 정반사하는 재료(금속이나 거울면 가공된 부재)나 확산 반사재료를 사용하는 것도 가능하다. 특히, 확산반사하는 재료, 구체적으로는 백색반사재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 확산반사하는 재료를 사용함으로써, 수지층(13)의 박막부(133)에서 발생하는 빛을 확산하여 볼록부(131)를 향하게 할 수 있어, 볼록부(131)에서 LED 소자(12) 바로 위를 향하는 빛과의 혼색을 효율적으로 행할 수 있다. 또한, 반사부(14)의 제조도 쉬워진다.
확산 반사하는 재료로서, 구체적으로는 TiO2, Al2O3, AlN, SiO2, ZnO 등의 백색 필러를 실리콘 수지, 에폭시와 실리콘의 하이브리드 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 등의 수지에 혼합한 백색 수지를 사용할 수 있다. 반사부(14)를 도포에 의하여 형성하는 경우에는, 도포가 쉬우면서 층형성 후의 형상 안정이 양호한 칙소(Thixo)성을 향상시킨 수지를 선정하는 것이 바람직하다. 또한, 반사부(14)를 접착 등에 의하여 형성하는 경우에는, Al2O3 등의 세라믹재나 TiO2 등의 백색 필러 함유 플라스틱재를 가공한 백색 반사판을 사용할 수도 있다.
반사부(14)는 상술한 수지층(13)의 박막부(133) 위이며, 볼록부(131)의 바깥측 영역에 형성된다. 그 두께(t1)는 바람직하게는 0.2㎜ 이상, 보다 바람작하게는 0.5㎜ 이상으로 한다. 두께(t1)를 0.2㎜ 이상으로 함으로써, 그 아래에 있는 수지층(13)의 박막부(133)로부터의 빛을 거의 차폐시킬 수 있다. 반사부(14)는 박막부(133)의 전면에 설치하는 것이 이상적인데, 볼록부(131)의 외주에서의 폭(d1)이 0.2㎜ 이상이면 좋고, 바람직하게는 0.5㎜ 이상으로 한다. 외주에서의 폭(d1)을 0.2㎜ 이상으로 함으로써, 색 얼룩의 원인이 되는 수지층(13)의 박막부(133)로부터의 빛에 대하여 충분한 차광성을 얻을 수 있는 동시에, 수지층(13)의 박막부(133)로부터의 빛을 수지층(13)측(볼록부측)에 반사시켜서 LED 소자(12)로부터의 빛과 혼합시킬 수 있다.
한편, 반사부(14)는 반드시 볼록부(131)의 외주와 밀착하고 있을 필요는 없고, 도 3의 부분확대도에 나타내는 바와 같이, 반사부(14)의 측면과 볼록부(131)의 외주면 사이에 틈(18)이 있어도 좋다. 틈(18)으로 노출되는 수지층(13)의 박막부(133)에서 발하는 빛은, 일부가 반사부(14)의 측면에서 반사되어 수지층(13)의 볼록부(131)에 입사하고, 일부는 수지층(13)의 볼록부(131)에서 출사되는 빛과 혼합되어 혼색이 된다. 이 때문에, 눈에 띄는 색 얼룩을 일으키지 않는다. 허용할 수 있는 틈(18)의 간격은 수지층(13) 볼록부(131)의 두께나 반사부(14)의 두께에 따라서 다르지만, 0.25㎜ 이하인 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서, 색 얼룩을 발생시키지 않는 원리를 도 4의 (a)를 참조하여 설명한다. 도 4의 (a)에 있어서, 수지층(13)의 박막부(133)에서 발생하는 빛(주위 황색발광)의 궤적을 점선으로, LED 소자(12)에서 바로 위를 향하는 빛(소위 청색 플레어 발광)의 궤적을 일점쇄선으로 나타낸다. 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 발광장치에서는, LED 소자(12)의 윗면에서 각 방향으로 확산하여 발생하는 빛은, 거의 수지층(13)의 볼록부(131)에서는 그 표면까지의 광로의 길이가 같기 때문에, 같은 색상의 빛(예를 들어, 백색광)이 되어 출사된다. 하지만, LED 소자(12)의 윗면 중심부에서는 발광 휘도가 가장 높아지므로, 바로 위에서는 LED 소자 자체의 발광색, 예를 들어 청색이 우세하다. 한편, LED 소자의 측면에서의 발광에 의하여 수지층(13)의 박막부(133)에서도 발광하고, 이 영역에서는 형광체로부터의 발광색, 예를 들어 황색이 우세한 발광이 된다. 본 발명에 있어서는, 이러한 수지층(13)의 박막부(133)에서의 발광은 그 상부에 반사부(14)가 형성되어 있으므로, 직접 바깥쪽(도면에서의 위쪽)으로 출사되지 않고, 반사부(14)와의 경계면에서 반사되어 볼록부(133)의 중심측을 향한다. 이러한 황색이 우세한 빛과, LED 소자(12)에서 바로 위를 향하는 청색이 우세한 빛이 혼합되어, 볼록부(133)에서는 혼색의 결과인 백색광이 얻어진다. 이에 의해, LED 소자(12)의 바로 위 영역에서의 청색 플레어 발광과 주변 영역의 황색발광이 억제되어, 색 얼룩이 없는 발광이 얻어진다.
다음으로, 본 실시형태의 발광장치의 제조방법을 설명한다. 도 5에 제조방법의 일례를 나타낸다.
우선, 패키지 기판(11) 위에 다이본딩, 와이어본딩 등의 방법에 의하여 LED 소자(12)를 고정하는 동시에 전기적으로 접속한다(단계 (a)). 다음으로, LED 소자(12)를 실장한 기판(11)과 금형(40) 사이에 형성된 캐비티에 수지층 형성용 수지를 주입하고, 컴프레션 몰드로 수지층(13)을 형성한다(단계 (b)). 여기에서, 컴프레션 몰드를 할 때에는, 금형(40)과 수지 사이에 불소계 수지 시트와 같은 이형 시트(미도시)를 개재하여 성형과 동시에 수지에 대하여 감압처리를 실시하여(진공형성), 수지 안의 기포를 제거한다. 이에 의해, LED 소자(12)를 덮는 볼록부(131)와 그 주변으로 확장되는 박막부(133)로 이루어지는 수지층(13)이 형성된다. 이어서, 백색 필러 함유 수지 도포액을 디스펜서(41)로 볼록부(131)의 주위에 도포하고, 백색 필러 함유 수지를 경화시켜서 반사부(14)를 형성한다(단계 (c)).
단계 (c) 대신에, 중앙에 볼록부(13)의 외주 직경과 거의 같은 내경의 개구를 가지는 백색 반사판을 준비하고, 이것을 실리콘계 접착제 등의 접착제로 접착하는 동시에 가압수단(42)으로 눌러서 반사부(14)를 형성할 수도 있다(단계 (d)).
본 실시형태에 따르면, LED 소자(12)를 덮는 반구형상의 수지층(13)의 볼록부(131) 주변에 수지층(13)의 박막부(133)를 덮는 반사부(14)를 설치하였다. 이에 의해, 색 얼룩이 해소된 발광장치를 간단한 제조법에 의해 얻을 수 있다.
<제 2 실시형태>
도 6의 (a) 및 (b)에 본 실시형태의 발광장치의 일례를 나타낸다. 도 6의 (a)는 발광장치를 위에서 본 도면, 도 6의 (b)는 도 6의 (a)의 B-B 단면도이다. 도 2의 (a) 및 (b)와 같은 요소는 같은 부호로 나타낸다.
도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 발광장치(10)는 기판(11)과, LED 소자(12)와, 수지층(13)과, 반사부(140)와, 확산층(15)으로 구성되어 있다.
기판(11), LED 소자(12) 및 수지층(13)의 구성은, 제 1 실시형태와 마찬가지이므로 설명을 생략하고, 다른 점을 중심으로 설명한다.
반사부(140)를 구성하는 재료는 제 1 실시형태와 마찬가지이다. 본 실시형태에서는 도 6의 (b)의 단면도에 나타내는 바와 같이, 반사부(140)는 볼록부(131)와의 사이에 확산층(15)을 받아들이는 밀봉부로서 기능하도록, 볼록부(131)의 외주 직경보다 큰 내경의 개구를 가지는 링형상 부재로 한다. 링의 높이(h)는 볼록부(131)의 높이의 절반 정도가 바람직하고, 볼록부(131)의 외경과 반사부(140)의 내경의 차이(d2)(즉, 확산층(15)의 측부의 두께)는 바람직하게는 0.25㎜ 이하이다.
일례로서 반구형상 볼록부(131)의 높이가 0.75㎜라면, 반사부(140)의 높이(h)는 0.375㎜ 이상이면 좋다. 반사부(140)의 높이(h)와 그 내경(거리(d2)+볼록부(131)의 반경)을 상술한 범위로 함으로써, 볼록부(131)를 덮는 반구형상의 확산층(15)을 형성할 수 있다. 또한, 반사부(140)와 볼록부(131) 사이에 위치하는 수지층의 박막부(133)로부터의 발광에 의한 색 얼룩을 눈에 띄지 않게 할 수 있다. 반사부(140)의 수평 단면 방향의 두께(링 두께)(t2)는, 바람직하게는 0.2㎜ 이상으로 한다. 이에 의해, 색 얼룩의 원인이 되는 박막부(133)로부터의 발광의 대부분을 반사부(140)와의 경계면에서 반사하여 볼록부(131)측으로 향하게 할 수 있다.
반사부(140)는 제 1 실시형태와 마찬가지로, 도포에 의하여 형성할 수도 있는데, 세라믹재 또는 백색 필러 함유 플라스틱재로 이루어지는 링형상 부재를 준비하고, 이것을 접착제로 수지층의 박막부(133)에 접착하여도 좋다.
확산층(15)은 광확산제와 수지와, 필요에 따라서 더해지는 첨가제로 구성할 수 있다. 광확산제로서는 TiO2, Al2O3, AlN, SiO2, ZnO 등의 필러를 사용할 수 있다. 수지로는 실리콘 수지, 에폭시와 실리콘의 하이브리드 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지를 사용할 수 있다. 특히, 신뢰성 면에서 실리콘 수지가 적합하다. 필러의 함유량은 광확산성과 광투과성을 양립시키기 위해서, 수지에 대하여 바람직하게는 0.5~20중량%, 보다 바람직하게는 0.5~10중량%이다.
본 실시형태에 있어서, 색 얼룩을 발생시키지 않는 원리를 도 4의 (b)를 참조하여 설명한다. 도 4의 (b)에서도 도 4의 (a)와 마찬가지로 수지층(13)의 박막부(133)에서 황색이 우세한 발광을 발생한다. 그 중, 수지층(13)의 내부를 전파하는 빛은 도 4의 (a)와 마찬가지이므로 여기에서는 생략하고, 수지층(13)의 박막부(133)에서 확산부(15)로 출사하는 빛을 점선으로 나타내고 있다. 도 4의 (a)의 경우와 달리, 볼록부(131)와 반사부(140) 사이에 위치하는 박막부(133)는 반사부(140)로 덮여 있지 않다. 이 때문에, 거기에서 나온 황색이 우세한 빛은 확산부(15)로 입사한다. 여기에서, 광확산재에 의하여 확산되고, 그 중 많은 빛은 직접 또는 반사부(140)의 측면에서 반사되어, 볼록부(133)의 중심측을 향하고, LED 소자(12)로부터의 빛과 혼색된다. 또한, 일부는 볼록부(131)로 입사하여 여기에서 LED 소자(12)로부터의 빛과 혼색된다. 따라서, 확산부(15)가 없는 상태에서는, LED 소자 바로 위와 박막부(133) 바로 위에서는 다른 색조 분포가 있는데, 그러한 분포는 확산부(15)에 의하여 평준화되고, 발광장치 전체적으로 균일한 색상의 발광을 얻을 수 있다. 한편, 도 4의 (b)에서 도시를 생략한 박막부(133)로부터 나와서 반사부(140)와의 경계면에서 반사되는 빛이 색 얼룩을 더욱 해소하는 데 기여하는 것은 도 4의 (a)의 경우와 마찬가지이다.
다음으로, 본 실시형태의 발광장치의 제조방법을 설명한다. 도 7에 제조방법의 일례를 나타낸다.
본 실시형태에 있어서도, 기판에 LED 소자를 실장하는 공정(단계 (a)), 및 그 위에 컴프레션 몰드에 의하여 수지층을 형성하는 공정(단계 (b))은, 도 5에 나타내는 제 1 실시형태의 발광장치의 제조방법과 마찬가지이다. 여기에서, 반사부(140)를 형성하는 공정(단계 (c) 또는 단계 (d))에서는, 반사부(140)는 수지층(13)의 볼록부(131) 외주로부터 소정의 간격을 가지면서, 그 높이가 볼록부(131)의 절반 이상이 되도록 형성된다. 그 후에 반사부(140)에 의하여 닫힌 공간에 확산재 함유 수지를 주입하고 경화시켜서 볼록부(131)를 덮는 확산부(15)를 형성한다(단계 (e)).
본 실시형태에 따르면, 제 1 실시형태와 같은 효과와 더불어, 확산부(15)에 의한 색 얼룩 해소효과가 얻어진다.
본 실시형태의 발광장치도 다양한 변경이 가능하다. 위에서 본 반사부(140) 및 확산부(15)의 형상의 변형예를 도 8의 (a)~(c)에, 단면형상 변형예를 도 9의 (a), (b) 및 도 10에 나타낸다.
도 8의 (a)는 반사부(140)의 외주를 사각형으로 한 변형예, 도 8의 (b)는 육각형으로 한 변형예, 도 8의 (c)는 사각형의 네 귀퉁이를 사각으로 자른 형상(십자형상)으로 한 변형예이다.
또한, 도 9의 (a) 및 (b)는, 우선 수지층(13)의 위쪽 전체에 걸쳐서 확산재 함유 수지를 도포하여 확산부(15)를 형성한다. 수지층(13)의 볼록부(131)에 대응하는 확산부(15)의 볼록부(151)의 주위에 반사부(140)를 형성한 변형예이다. 도 9의 (a) 및 (b)에 나타내는 발광자치는, 도 7에 나타내는 제조방법에 있어서, 컴프레션몰드에 의하여 수지층을 형성한 후, 반사부(140)를 형성하기 전에 컴프레션 몰드나 트랜스퍼 몰드에 의하여 확산재 함유 수지층(확산부)(15)을 형성한다. 그 후, 도 7의 단계 (c) 또는 (d)에 나타내는 방법으로, 확산부(15) 주위에 반사부(140)를 형성한다. 도 9의 (b)에 나타내는 변형예의 경우에는, 확산부(15)를 컴프레션 몰드나 트랜스퍼 몰드로 형성할 때에 확산부(15)의 둘레부에 상승부(152)를 형성한 구성으로 되어 있다. 볼록부(151)와 상승부(152) 사이에 형성되는 오목부에 백색 필러 함유 수지를 주입하고 경화시켜서 반사부(140)를 형성한다. 이러한 변형예에서는, 반사부(140)의 형성이 쉽고, 또한 반사부(140)는 볼록부(151)에 밀착하여 형성할 수 있으므로, 수지층 박막부(133)로부터의 빛이 그대로 외부로 출사되는 것을 확실히 방지할 수 있다.
더욱이, 도 10은 반사부(140)의 단면형상을 변형시킨 변형예이고, 도시하는 예에서는 반사부(140)를 면적이 다른 복수 층의 반사부재로 구성하며, 수지층(13)에서 위로 갈수록 면적을 작게 하고, 위를 향하여 열리도록 경사를 주고 있다. 이와 같은 반사부(140)는, 예를 들어 백색 필러 함유 수지 도포액의 도포 공정(도 7의 단계 (c))을 여러 차례 행함으로써, 혹은 백색 반사판의 접착공정(도 7의 단계 (d))에서 면적이 다른 복수의 백색 반사판을 준비하여 순차 적층하거나 내주면에 미리 단차부가 형성된 링형상의 백색 반사부재를 접착함으로써 형성할 수 있다. 그 후, 도 7의 단계 (e)에서 확산재 함유수지를 볼록부와의 사이에 주입하고, 경화시킴으로써 확산부(15)를 형성할 수 있다.
반사부(140)의 형상을 이와 같은 형상으로 함으로써, 상술한 수지층(13)과 반사부(140)의 경계면에서의 빛의 반사에 의한 색 얼룩 억제효과와 더불어, 반사부(140)의 단차에 의하여 배광을 제어할 수 있다. 그때, 빛은 확산부(15)를 통과함으로써 확산되므로 색 얼룩이 더욱 억제된다.
<제 3 실시형태>
제 1 및 제 2 실시형태에서는, 기판 위에 단일한 LED 소자가 설치되어 있는 경우를 예시하였는데, 본 발명은 복수의 LED 소자를 탑재한 발광장치에도 적용할 수 있다. 이하, 복수의 LED 소자를 사용한 발광장치의 실시형태를 설명한다.
도 11의 (a) 및 (b)에 본 실시형태의 발광장치의 일례를 나타낸다. 도 11의 (a)는 단면도, 도 11의 (b)는 평면도이다. 도시하는 예에서는, LED 소자가 세로 2×가로 6의 매트릭스 형상으로 배치된 발광장치를 나타내고 있다. 이러한 발광장치에서는, 기판(110) 위에 복수의 LED 소자(12)가 고정되고, 전기적으로 접속된 상태에서 컴프레션 몰드법에 의하여 전체를 덮는 형광체 함유 수지층(130)이 형성된다. 수지층(130)은 각 LED 소자(12)에 대응하는 볼록부(131)와, 각 볼록부(131) 사이에 존재하는 박막부(133)로 이루어진다. 반사부(1400)는 이들 박막부(133)를 덮도록 형성된다. 반사부(1400)의 형성방법은, 제 1 또는 제 2 실시형태와 마찬가지로, 백색 필러를 포함하는 수지를 디스펜서 등으로 도포·경화시키는 방법이나, 볼록부(131)의 외주와 같은 정도의 내경을 가지는 개구를 볼록부(131)에 대응하는 위치에 설치한 백색 판재를 박막부(133) 위에 접착제 등으로 접착하는 방법 등을 채용할 수 있다.
본 실시형태에서는, 각 LED 소자를 덮는 볼록부는 인접하는 볼록부와의 사이가 반사부(1400)로 덮여 있으므로, 박막부(133)로부터의 빛(황색광)이 직접 밖으로 출사되는 것이 방지되는 동시에, 효율적으로 볼록부(131)측에 반사되어, 볼록부(131)로부터 발하는 빛의 색상의 균일성을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 11의 (a) 및 (b)에서는, 확산부를 가지지 않는 발광장치를 나타내고 있는데, 예를 들어 도 9의 (a) 및 (b)에 나타낸 변형예와 마찬가지의 변경을 더할 수 있고, 이에 의해, 보다 높은 색 얼룩 억제효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 조명장치에 대하여 설명한다.
도 12의 (a)는 본 발명이 적용되는 일반적인 조명장치의 주요부를 나타내는 도면이다. 이러한 조명장치는, 주로 LED 광원(10)과, 프레넬 렌즈(20)와, 프레넬 렌즈(20)를 고정하는 동시에 LED 광원(10)을 수납하는 하우징(30)으로 구성되어 있다. 하우징(30) 안에는, 도시하지 않았지만, LED 광원(10)을 구동하기 위한 회로기판이나 냉각기구(냉각핀) 등이 구비되어 있다. 여기에서, LED 광원(10)은, 본 발명의 발광장치이고, 예를 들어 도 2의 (a) 및 (b), 도 6의 (a) 및 (b) 혹은 도 11의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같은 구조의 발광장치가 이용된다. 프레넬 렌즈(20)는, 광원(10)이 도 2의 (a) 및 (b)나, 도 6의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같은 싱글 패키지 소자로 이루어지는 광원인 경우에는, 단일한 원형 프레넬 렌즈(20)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 광원(10)이 도 11의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같은 멀티 패키지 소자로 이루어지는 경우에는, 각 소자의 배열에 대응하여 복수의 원형 프레넬 렌즈를 배열한 것이나, 선형의 프레넬 렌즈를 사용하는 것도 가능하다.
광원(10)으로부터 출사된 빛은, 프레넬 렌즈(20)에 의하여 집광되어 투영광이 된다. 일반적으로, 광원(10)으로부터의 빛에 색 얼룩이 있는 경우, 프레넬 렌즈를 통과한 투영광은 볼록렌즈를 이용한 것에 비하여 색 얼룩이 현저하다. 본 발명의 조명장치에서는, 광원(10)으로서 색 얼룩이 억제된 발광장치를 이용함으로써, 색 얼룩이 억제된 투영광을 얻을 수 있다.
한편, 도 12의 (a)에서는, 프레넬 렌즈를 사용한 조명장치를 예시하였는데, 집광광학부재로서 도 12의 (b)에 나타내는 바와 같은 볼록렌즈(20')나 반사경 등을 이용한 조명장치에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
본 발명의 효과를 실증하기 위하여, 도 13의 (a)~(e)에 나타내는 구조의 발광장치를 제작하고, 색 얼룩의 발생을 평가하였다. 도 13의 (a)에 예시한 발광장치는, 도 2의 (a) 및 (b)에 나타내는 제 1 실시형태와 같은 구조(실시예 1)이며, 반사부는 백색 필러 함유 수지(필러: TiO2, 수지: 실리콘, 필러 함유량: 10중량%)를 수지층 전면에 두께 0.2㎜가 되도록 설치한 것이다. 도 13의 (b)에 예시한 발광장치는, 도 6의 (a) 및 (b)에 나타내는 제 2 실시형태와 같은 구조(실시예 2)를 가지는 발광장치이며, 반사부는 실시예 1과 같은 수지를 두께 0.2㎜, 높이 0.5㎜가 되도록 링형상으로 설치하고, 그 내부에 확산재 함유 수지(확산재: Al2O3, 수지: 실리콘, 확산재 함유량: 5중량%)를 충전한 것이다. 도 13의 (c)에 예시한 발광장치는, 수지층을 컴프레션 몰드에 의하여 제작하고, 반사부를 설치하지 않은 것 이외에는 실시예와 동일하다(비교예 1). 도 13의 (d)에 예시한 발광장치는 도 13의 (c)에 예시한 발광장치의 구조의 볼록부 위에 실시예 2와 마찬가지의 확산재 함유 수지를 도포하여, 두께 0.1㎜의 확산층을 형성한 것(비교예 2), 도 13의 (e)에 예시한 발광장치는, 도 13의 (d)에 예시한 발광장치의 구조 위에 반사부 대신에 광흡수부(흑색 수지층, 두께: 0.2㎜)를 설치한 것(비교예 3)이다.
어떠한 발광장치에 있어서도 LED 소자는, 크기 0.3㎜×0.5㎜, 두께 0.12㎜의 페이스업형 소자(사파이어로 이루어지는 투명기판 위에 GaN계 재료로 이루어지는 반도체층이 형성된 것)를 사용하였다. 수지층의 볼록부는 높이 0.75㎜, 직경 1.5㎜로 하였다. 박막부의 두께는 0.2㎜였다.
실시예 및 비교예의 각 발광장치의 LED 소자에 전기를 공급하여 발광시키고, 그 색상을 위에서 관찰하였다. 색 얼룩이 전혀 보이지 않는 경우를 ◎, 색 얼룩이 거의 보이지 않는 경우를 ○, 주위의 황색광 및/또는 소자 바로 위의 청색 발광이 확실히 인정되는 경우를 ×, 색 얼룩의 저감효과는 있지만, 여전히 황색광 또는 청색광이 없어지지 않은 경우를 △로 하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3
구조 반사부 있음
확산부 없음		 반사부 있음
확산부 있음		 반사부 없음
확산부 없음		 반사부 없음
확산부 있음		 흡수부 있음
확산부 있음
색 얼룩 평가 ○ ◎ × △ ×
기타 청색 플레어, 주변의 황색 모두 거의 눈에 띄지 않음 청색 플레어, 주변의 황색 모두 확인되지 않음 청색 플레어, 주변의 황색 모두 눈에 띔 주변의 황색은 억제되었지만, 청색 플레어가 사라지지 않음 주변의 황색은 억제되었지만, 청색 플레어가 사라지지 않아 휘도 저하
표 1에 나타내는 결과로부터도 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예의 발광장치는 모두 색 얼룩이 억제되어 균일한 색상의 발광이 얻어졌다. 특히, 확산부를 설치한 실시예 2의 발광장치는 매우 균일한 색상의 발광이 얻어졌다. 또한, 실시예 1과 비교예 3의 비교에서도 알 수 있듯이, 볼록부 주위에 반사부 대신에 흡수부를 설치한 경우에는, 볼록부 주위의 황색발광은 억제되지만, 박막부에서의 황색발광이 흡수부에 의하여 흡수되어 박막부와 반사부의 경계면에서의 반사광을 이용할 수 없기 때문에, 확산부를 설치하고 있음에도 불구하고, 소자 바로 위의 청색 플레어를 충분히 억제할 수 없었다.
이하, 본 발명의 또 다른 발광장치의 제조방법과 그에 의하여 제조되는 발광장치의 실시형태를 설명한다.
우선, 도 14의 (a) 및 (b)를 참조하여 발광장치의 구성을 설명한다. 도 14의 (a) 및 (b)에 나타내는 발광장치(10)는, 주요 구성요소로서 기판(11)과, 기판(11) 위에 탑재된 LED 소자(12)와, 기판(11) 위에 설치되어, LED 소자(12)의 주위에 설치된 리플렉터(13)와, 압축성형법에 의하여 LED 소자(12)와 리플렉터(13) 위에 형성되고, LED 소자(12)를 덮는 볼록부(141)와 리플렉터(13)를 덮는 박막부(142)로 이루어지는 수지층(14)과, LED 소자(12)를 덮는 볼록부(141)와 리플렉터(13)를 덮는 박막부(142)를 떨어뜨리는 돌기부(15)로 이루어진다.
기판(11)은 Al2O3, AlN 등의 세라믹, 글라스 에폭시, 혹은 Cu, Al 등의 금속재료로 이루어지는 판형상 부재로 구성할 수 있다. 두께는 한정되는 것은 아니지만, 통상적으로 0.4~1㎜ 정도, 후술하는 리플렉터(13)가 있는 경우에는 리플렉터와의 합계 두께로 0.5~1.5㎜ 정도이다. 기판(11)의 LED 소자 탑재면 혹은 그 뒷면에는, 도시하지 않지만, LED 소자(12)와 외부 전원의 전기접속을 도모하기 위한 전극이 형성되어 있다. 또한, 기판(11)이 금속재료로 이루어지는 경우에는, 양극과 음극을 절연하기 위한 슬릿이나 절연부가 형성되어 있다.
LED 소자(12)로는 2개의 전극 단자부가 윗면에 형성된 페이스업 소자, 2개의 전극 단자부가 아랫면에 형성된 플립 소자, 2개의 전극 단자부가 윗면과 아랫면에 형성된 MB(메탈본드) 소자 등의 공지의 LED 소자를 사용할 수 있다. 도 14의 (a) 및 (b)에서는, 페이스업 소자를 나타내고 있다. 특히, 페이스업 소자나 플립 소자와 같은 소자 기판이 투광성으로 측면으로부터 발광하는 소자에서 본 발명에 따른 효과는 크게 얻어진다. LED 소자의 크기도 특별히 한정되지 않으며, 세로×가로가 0.5㎜×0.3㎜ 정도, 두께 0.12㎜ 정도의 비교적 작은 소자에서 한 변이 1㎜ 이상의 큰 소자까지 사용할 수 있다.
리플렉터(13)는, 본 발명에 있어서 필수는 아니지만, 리플렉터(13)를 설치함으로써 LED 소자(12)를 덮는 수지층(14)의 볼록부(141)와 리플렉터(13)의 경계면에서 LED 소자(12)의 측면에서 나오는 빛을 반사하여 수지층(14)의 볼록부(141) 안으로 반사시킨다. 이에 의해, 보다 많은 빛을 수지층(14)의 볼록부(141)에서 위쪽으로 출사시킬 수 있어, 청색 플레어라고 불리는 LED 소자 바로 위가 청색 발광하는 현상을 경감시킬 수 있다. 또한, 리플렉터(13)는 후술하는 돌기부(15)를 형성할 때에 돌기부(15)의 높이를 보상하는 구조로서 기능하고, 미세한 구조체인 돌기부(15)를 쉽게 형성할 수 있다.
리플렉터(13)의 재료로는 기판(11)과 마찬가지 재료를 사용할 수 있고, 예를 들어 LED 소자(12)를 둘러싸는 형상(통상적으로 원형)으로 도려낸 판을 기판(11) 위에 적층함으로써 형성할 수 있다.
수지층(14)은 금형을 이용한 압축성형법에 의하여 형성할 수 있다. 수지층(14)은 LED 소자(12) 위에 형성되는 반구 렌즈 형상의 수지층(14)의 볼록부(141)와, 그 주변으로 확장되는 박막부(142)로 이루어진다. 박막부(142)는 발광장치의 기능상 필요한 층이 아니라, 압축성형시에 불가피적으로 형성되는 층으로, 그 두께는 후술하는 돌기부(15)의 높이로 규정된다.
수지층(14)은, 수지와 형광체 등의 파장변환재료와, 필요에 따라서 필러 등의 첨가제를 포함한다. 수지로는 압축성형법에 적합한 수지라면 특별히 한정되지 않고, 실리콘 수지, 에폭시와 실리콘의 하이브리드 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 등을 사용할 수 있다. 신뢰성 면에서 실리콘 수지가 바람직하다. 높은 휘도를 얻기 위해서는, 굴절률이 높은 수지를 사용하는 것이 바람직한데, 일반적으로 고굴절률 수지는 빛에 의한 열화가 빠르다. 따라서, 고신뢰성이 요구되는 용도에서는, 저굴절률 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 수지의 굴절률은 수지 종류의 선택이나 첨가하는 필러의 함유량에 의해 조절할 수 있다.
파장변환재료는 LED 소자가 발하는 빛을 흡수하여(빛에 의해 여기하여), 흡수한 빛(여기광)과 다른 파장의 빛을 발하는 재료이다. LED의 발광 및 출사광의 원하는 발광색에 따라서, 질화계 혹은 산질화물계 형광체, YAG계 형광체, BAM 형광체(알루민산계 청색 형광체), SiAlON 형광체 등의 형광체를 적절히 선택한다. 예를 들어, 황색발광 형광체로서 Y3Al5O12:Ce3 +, 녹색발광 형광체로서 Y3(Al, Ga)5O12:Ce3 + 등의 YAG계 형광체를, 적색발광 형광체로서 CaAlSiN3:Eu 등의 질화계 형광체 또는 산질화물계 형광체를 사용할 수 있다.
필러는, 제조공정에서의 밀봉수지의 점도를 조정하기 위하거나, 색 얼룩을 경감시키기 위한 확산재로서 적절히 사용할 수 있다. 형광체 및 필러의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 수지에 대한 형광체 및 필러의 합계 함유량의 중량 비율로 바람직하게는 5~80중량%, 보다 바람직하게는 10~40중량%이다.
돌기부(15)는, 수지층(14)을 압축성형에 의하여 형성할 때에 금형과 맞닿아서 LED 소자(12)를 밀봉하는 수지층(14)의 볼록부(141)와, 그 바깥쪽으로 연장되는 박막부(142)를 떼어 놓는 기능을 가진다. 이에 의해, 볼록부(141)의 측면에서 박막부(142)에 입사하는 빛을 차단하고, 박막부(142)에 있어서 볼록부(141)와 다른 색상의 발광이 발생하는 것, 즉 색 얼룩이 발생하는 것을 방지한다. 또한, 돌기부(15)는 볼록부(141)와의 경계면에서 빛을 반사하여, 리플렉터(13)를 수직 방향으로 연장하는 기능을 가진다.
돌기부(15)의 재료 및 크기는, 빛을 차폐하면서 압축성형시의 압력에 견디도록 선택된다. 재료로는 기판(11) 및 리플렉터(13)와 마찬가지의 재료나, 백색 필러를 포함하는 수지 등을 사용할 수 있다. 기판(11) 등과 마찬가지의 재료, 구체적으로는 세라믹, 금속, 글라스 에폭시 등의 강성이 높은 재료를 사용한 경우에는, 비교적 얇은 돌기부(15)의 두께로 금형과 압접시킬 수 있는 동시에, 높은 광차폐성을 실현할 수 있다. 또한, 백색 필러를 포함하는 수지를 사용한 경우에는, 충분한 광차폐성을 얻기 위해서는, 세라믹 등에 비해 돌기부(15)의 두께를 두껍게 할 필요가 있다. 하지만, 이러한 경우, 압축성형시의 가압에 대하여 탄성변형되므로, 금형과의 밀착성이 좋고, 돌기부(15) 위에 박막 형상의 수지층이 형성되지 않아, 수지층(14)의 볼록부(141)와 박막부(142)를 확실하게 떼어놓을 수 있다.
돌기부(15)의 폭(기판면과 평행한 방향의 크기. 이하 동일)은, 수지층(14)의 볼록부(141)와 박막부(142) 사이의 빛을 차폐하기 위하여, 세라믹 등의 강성의 재료인 경우에는 0.1㎜ 이상인 것이 바람직하다. 폭이 0.1㎜ 이상이면 넓어도 광차폐성은 거의 변화가 없다. 하지만, 너무 넓으면 금형성형 압력이 증가해 버려서, 기판 위에 휘어짐이 발생한 경우에, 기판 위의 휘어짐이 없는 영역 위에 형성된 돌기가 파괴될 우려가 있다. 따라서, 돌기부(15)의 폭은 1.0㎜ 이하인 것이 바람직하다. 복수의 발광장치를 동시에 압축성형하여 제조하는 경우에는, 돌기부(15)의 폭이 0.5㎜라면, 기판(11)에 허용 범위의 휘어짐이 있는 경우에도 돌기부와 금형을 밀착시킬 수 있다. 또한, 돌기부(15)가 백색 필러 함유 수지로 이루어질 때에는 0.2㎜ 이상인 것이 바람직하다.
돌기부(15)의 높이(기판면에 수직인 방향의 크기. 이하 동일)는, 가공 정밀도를 고려하여 재료에 상관없이 0.05㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 단, 수지층(14)의 볼록부(141) 측면에서 나온 빛이 돌기부(15)를 넘어서 박막부(142)에 들어가는 것을 방지하기 위해서는, 돌기부(15)의 높이와 리플렉터(13)의 높이의 합계가 LED 소자(12)의 두께와 같거나 그보다 높은 것이 바람직하다. LED 소자(12)의 두께가 예를 들어 0.12㎜인 경우, 돌기부(15)의 높이와 리플렉터(13)의 높이의 합계가 0.12㎜ 이상인 것이 바람직하다. 리플렉터(13)가 없는 경우에는, 폭이 좁은(폭 0.1㎜ 정도의) 돌기부(15)의 높이를 LED 소자(12)의 두께 이상으로 높게 하면, 압축성형시의 가압에 대한 강도를 유지할 수 없을 가능성이 있지만, 본 실시형태의 발광장치에서는, 리플렉터(13)를 형성하고, 그 위에 돌기부(15)를 형성하므로, 돌기부(15)의 높이를 가압에 견디는 높이로 억제할 수 있어, LED 소자(12) 측면에서 나온 빛이 수지층(14)의 볼록부(141)를 거쳐 돌기부(15)를 넘어서 박막부(142)에 들어가는 것을 방지할 수 있다.
돌기부(15)의 형성방법은, 돌기부(15)를 구성하는 재료에 따라 다르고, 기판과 마찬가지의 재료를 사용하여 기판 위에 적층하는 방법, 백색 필러를 포함하는 수지로 형성하는 방법, 돌기부가 되는 백색 반사판을 접착하는 방법 등을 채용할 수 있다.
상기 구성의 발광장치에 따른 발광 모습을 도 15에 나타낸다. 도시하는 바와 같이, LED 소자(12)가 측면에서도 발광하는 소자인 경우, 빛은 LED 소자(12)의 윗면 및 측면으로부터 출사된다. 윗면으로부터 나온 빛은 반구형상의 수지층(14)의 볼록부(141) 안을 전파하므로, 광로의 길이의 차이에서 기인하는 색 얼룩이 없는 균일한 색상의 빛이 수지층(14)의 볼록부(141)로부터 출사된다. 또한, 측면에서 나온 빛은, 리플렉터(13) 및 돌기부(15)의 경계면에서 반사되어 수지층(14)의 볼록부(141)로 되돌아가서, 그 윗면으로부터 확산하여 출사된다. 그리고, 돌기부(15)에 의해 볼록부(141)와 리플렉터(13)의 윗면에 있는 박막부(142)가 격리되어 있으므로, 박막부(142)에 빛이 입사되지 않아 박막부(142)로부터의 발광(수지층(14)의 볼록부(141)로부터의 빛에 비하여 황색광)이 없어, 발광장치 전체적으로 색 얼룩이 없는 발광이 얻어진다.
한편, 도 14의 (a) 및 (b)에서는, 단일한 LED 소자를 사용한 발광장치를 나타냈지만, 본 발명은 복수의 LED 소자를 사용한 발광장치에서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
도 16의 (a) 및 (b)에 복수의 LED 소자를 사용한 발광장치(100)의 일 실시형태를 나타낸다. 이러한 발광장치(100)는, 도 14의 (a) 및 (b)의 실시형태의 발광장치(10)와 마찬가지의 LED 소자를 이차원적으로 배열한 것이다. 도면에서는, 10개(세로 2×가로 5)의 LED 소자를 배열한 장치를 나타내었지만, 소자의 개수나 배열방법은 도시하는 것으로 한정되지 않고 임의이다. 즉, LED 소자를 라인 형상으로 배열한 것이나, 가로세로 동일한 수로 배열한 것 등 다양한 형태를 취할 수 있다.
발광장치를 구성하는 각각의 요소는, 도 14의 (a) 및 (b)의 실시형태와 마찬가지이므로 설명을 생략하고, 다른 점을 중심으로 설명한다. 우선, 각 LED 소자의 간격은 LED 소자의 크기나 발광장치의 종류에 따라서도 상이하며 임의이다.
돌기부(15)의 폭은 LED 소자를 밀봉하는 수지층(14)의 볼록부(141)의 크기나 LED 소자의 간격에 상관없이 도 14의 (a) 및 (b)의 실시형태와 마찬가지로 0.1㎜ 이상, 1.0㎜ 이하인 것이 바람직한데, 복수의 LED 소자가 배열된 발광장치(100)에서는, 기판(11)의 휘어짐을 고려하여 폭은 0.5㎜보다 넓은 편이 바람직하다. 즉, 압축성형시에 돌기부를 금형에 압접시키는 것이 중요한데, 기판에 휘어짐이 있으면 복수개 배열된 LED 소자 주위의 돌기부 중 금형에 밀착하는 것과 밀착하지 않는 것이 발생하고, 돌기부의 폭을 어느 정도 넓게 해 둠으로써 기판의 휘어짐의 영향을 받기 어려워서 금형과의 압접이 가능해진다.
돌기부(15)의 형성방법은, 도 14의 (a) 및 (b)의 실시형태와 마찬가지로 기판과 같은 재료를 사용하여 기판 위에 적층하는 방법, 백색 필러를 포함하는 수지로 형성하는 방법, 돌기부가 되는 백색 반사판을 접착하는 방법 등을 채용할 수 있다.
도 16의 (a) 및 (b)의 발광장치는, 면형상 광원이나 선형상 광원으로서 적합하고, TV용 백라이트나 일반조명용 LED 광원으로서 이용할 수 있다.
다음으로, 이상에서 설명한 발광장치의 제조방법을 설명한다. 본 발명의 발광장치의 제조방법은, 돌기부를 구성하는 재료에 따라서 다른 수법을 채용한다. <제 1 실시형태>
본 실시형태의 제조방법의 순서를 도 17의 (a)~(e)에 나타낸다. 우선, 도 17의 (a)에 나타내는 바와 같이, LED 소자를 탑재하기 위한 배선 패턴(미도시)이 형성된 패키지 기판(11) 위에 리플렉터(13)용 기재와 돌기부(15)용 기재를 이 순서로 적층하여 적층기판(17)을 제작한다. 리플렉터(13)용 기재는 패키지 기판(11)과 동질 재료로 이루어지고, 패키지 기판(11)과 같은 외형형상을 가지며, 그 중앙을 리플렉터 형상으로 도려낸 판재이다. 돌기부(15)용 기재는 리플렉터(13)의 중앙의 개구와 같은 내경을 가지는 링형상의 기판으로, 그 폭은 0.1㎜ 이상, 높이는 0.05㎜ 이상이다.
적층방법은, 적층기판(17)을 구성하는 각 요소의 재료가 세라믹인 경우, 상술한 리플렉터(13) 및 돌기부(15)의 외형과 거의 같은 외형을 가지는 소성전의 그린시트를 기판(11) 위에 겹치게 하여서 그들 적층체를 일괄하여 소성하는 방법을 채용할 수 있다. 이러한 경우, 그린시트는 소성시에 그린시트가 약간 축소될 것을 고려하여 약간 큰 크기로 가공해 둘 필요가 있다. 기판(11)이 금속인 경우에는, 기재인 금속판을 확산 접합으로 접합하여 적층기판(17)을 제작할 수 있다. 또한, 글라스 에폭시 기판과 같은 수지기판인 경우에는, 접착제로 접합하여 적층기판(17)을 제작할 수 있다.
다음으로, 적층후의 패키지 기판(11)에 LED 소자(12)를 실장한다. LED 소자(12)가 도시하는 바와 같은 페이스업 소자인 경우, 우선 LED 소자(12)를 기판(11)에 다이본딩하는 동시에, 윗면의 전극을 Au선 등을 사용하여 와이어 본딩하여 전기적으로 접속한다(도 17의 (b)). LED 소자(12)가 플립 소자나 MB 소자인 경우에는 와이어 본딩이 아닌 Au 범프를 사용한 접합도 가능하다.
이어서, 금형(20)을 사용하여 수지를 압축성형하고, 수지층(14)을 형성한다(도 17의 (c) 및 (d)). 금형(20)은 LED 소자를 밀봉하는 수지층(14)을 형성하기 위한 복수의 오목부를 가진다. 압축성형에서는, 우선 금형(20)에 이형 필름(30)을 올리고, 오목부의 위치에 LED 소자(12)가 겹쳐지도록 LED 소자 실장 후의 적층기판(17)의 위치를 맞춘 후, 이형 필름(30)을 통한 금형(20)의 오목부에 액상수지(140)를 흘려 넣는다. 금형(20)과 적층기판(17)의 틈(단부에서의 틈)을 수백㎛로 하여 진공을 만들고, 액상수지를 금형(20) 안 및 금형(20)(이형 필름(30))과 적층기판(17) 사이에 균일하게 충전하면서 기포를 제거한다. 이어서, 금형(20)을 적층기판(17)에 대하여 압접시켜서 수지를 압축성형한다. 이때, 적층기판(17)의 돌기부(15)와 금형(20)의 오목부 주변의 평탄부가 맞닿고(엄밀하게는, 돌기부(15)와 금형(20) 위에 배치된 이형 필름(30)이 맞닿고), 돌기부(15)로 둘러싸인 수지부분 즉 금형의 오목부로 성형되는 수지층(14)의 볼록부(141)와, 그 주위의 박막형상으로 형성되는 수지부분 즉 박막부(142)가 돌기부(15)에 의해 완전하게 분리된다.
그 후, 금형(20) 및 이형 필름(30)을 수지층(14)으로부터 떨어뜨려, 발광장치(10)를 완성한다(도 17의 (e)).
본 실시형태의 발광장치의 제조방법에 따르면, 압축성형시에 돌기부(15)가 금형(20)에 압접되어 밀착함으로써, 렌즈 형상의 수지층(14)의 볼록부(141)와 박막부(142)를 확실하게 분리할 수 있으므로, 완성후의 발광장치에 있어서 수지층(14)의 볼록부(141)로부터 박막부(142)로의 빛의 누출과 그것에 기인하는 박막부(142)로부터의 발광이 방지되어 균일한 색상의 발광을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태의 발광장치의 제조방법에 따르면, 돌기부(15)로서 패키지 기판(11)과 같은 차광성의 높은 강성재료를 사용하고 있다. 따라서, 돌기부(15)의 두께를 얇게 하여서 금형(20)과의 밀착성을 높일 수 있으며, 완성 후의 발광장치에 있어서 수지층(14)의 볼록부(141)의 측면에서의 빛에 대한 높은 차광성을 얻을 수 있다.
한편, 도 17의 (a)~(d)에서는, 도 14의 (a) 및 (b)에 나타내는 단일 LED 소자의 발광장치(10)의 제조방법을 나타내었지만, 도 16의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같은 복수의 LED 소자의 발광장치(100)에 대해서도 리플렉터로서 LED 소자의 수에 대응하는 수의 개구를 가지는 기재를 준비하는 것, 링형상 기판의 적층에 따른 돌기부(15)의 형성을 각 LED 소자에 대응하여 행하는 것을 제외하고, 단일 LED 소자의 경우와 마찬가지로 제조할 수 있다.
<제 2 실시형태>
본 실시형태는 LED 소자의 주위에 설치되는 돌기부를 백색 필러 함유 수지로 형성하는 점이 제 1 실시형태의 제조방법과 상이하다. 제 1 실시형태의 제조방법과 상이한 점을 중심으로 설명한다. 본 실시형태의 제조방법의 순서를 도 18의 (a)~(d)에 나타낸다.
본 실시형태에서는, 배선 패턴이 형성된 패키지 기판(11) 위에 리플렉터(13)를 적층하여, 적층기판(19)을 작성한다(도 18의 (a)). 다음으로, 리플렉터(13)의 개구의 둘레부에 백색 필러 함유 수지를 디스펜스 공법에 의해 코팅하여, 댐재(돌기부)(15)를 형성한다(도 18의 (b)). 댐재를 구성하는 수지로서는, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 하이브리드 수지 등을 사용할 수 있는데, 적당한 탄성을 가지는 점이나 장기 신뢰성 등의 관점에서 실리콘 수지가 가장 바람직하다. 백색 필러로는 TiO2, Al2O3, AlN, SiO2, ZnO 등을 사용할 수 있고, 그 함유량은 수지에 대한 중량 비율로 1~40중량%가 바람직하다.
댐재의 크기는 폭 0.2㎜ 이상, 높이 0.05㎜ 이상으로 한다. 댐재가 경화된 후, 기판(11)에 LED 소자(12)를 실장한다(도 18의 (c)). 그 후, 금형(20)을 사용하여 압축성형에 의해 수지를 충전·성형하고, 발광장치를 완성하는 것은 제 1 실시형태와 마찬가지이다(도 18의 (d), (e)). 본 실시형태에서는, 돌기부(15)가 탄성이 있는 백색 필러 함유 수지로 구성되어 있으므로, 압축성형시에 기판(11)의 두께의 편차가 커도 댐재가 휘어짐으로써 이러한 편차가 흡수되어, 금형과의 양호한 밀착성을 도모할 수 있다. 이에 의해, 돌기부(15)의 상단에 수지가 들어가서 수지 박막이 형성되는 것을 확실하게 방지할 수 있어, LED 소자 위의 수지층(14)의 렌즈형상 볼록부(141)와, 주변의 박막부(142)를 확실하게 분리할 수 있다.
본 실시형태에 있어서도, 수지층(14)의 볼록부(141)로부터 박막부(142)로의 빛의 누출과 그것에 기인하는 박막부(142)로부터의 발광이 방지되어, 균일한 색상을 발광하는 발광장치를 제조할 수 있다. 또한, 탄성이 있는 댐재를 사용함으로써, 비교적 넓은 면적을 확실하게 금형에 밀착시킬 수 있어, 압축성형시의 수지층(14)의 볼록부(141)와 박막부(142)의 분리, 완성 후의 수지층(14)의 볼록부(141)로부터 박막부(142)에 대한 차광을 확실하게 할 수 있다.
<제 3 실시형태>
본 실시형태는, LED 소자의 주위에 설치되는 돌기부를 백색 반사판으로 형성하는 점이 제 1, 제 2 실시형태의 제조방법과 상이하다. 본 실시형태의 제조공정을 도 19의 (a)~(d)에, 제조공정에 사용하는 돌기부용 기재를 도 20의 (a) 및 (b)에 나타낸다. 도 20의 (a)는 기재의 평면도, (b)는 측면도이다.
본 실시형태에서도 패키지 기판(11) 위에 리플렉터(13)를 적층하여 적층기판(19)을 제작하는 것은 제 2 실시형태와 동일하지만, 돌기부(15)로서 도 20의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같은 리플렉터의 개구에 맞춘 내경을 가지는 링 형상의 백색 반사판(150)을 이용하여, 이러한 백색 반사판을 리플렉터(13) 위에 접착제에 의해 접합한다. 백색 반사판의 재료는, 기판(11)이나 리플렉터(13)의 재료와 상이하여도 좋고, 세라믹판, 백색 필러 함유 수지판 등을 사용할 수 있다. 접착제로는 에폭시계 접착제나 실리콘계 접착제를 사용할 수 있다. 링형상 백색 반사판의 링 부분의 두께(폭)는 0.1㎜ 이상, 링의 높이는 0.05㎜ 이상으로 할 수 있다. 링의 직경은 리플렉터(13)의 개구부의 직경과 같고, 링이 개구부의 둘레부에 겹쳐지도록 리플렉터(13)에 접합한다.
그 후, 기판(11)에 LED 소자(12)를 실장하는 것, 압축성형법에 의해 수지층(14)의 볼록부(141), 박막부(142)를 형성하는 것은 제 1, 제 2 실시형태와 마찬가지이다.
본 실시형태의 제조방법에 따르면, 제 1 실시형태와 마찬가지의 발광장치를 보다 쉽게 제조할 수 있다. 또한, 제 1 실시형태에서는, 적층기판의 제조에 세라믹에 의한 적층을 사용한 경우에는, 소성시에 그린 시트가 약간 축소될 것을 고려한 그린 시트의 가공이 필요한 것에 대해, 본 실시형태의 제조방법에서는, 미리 성형된 판재를 사용하므로, 치수안정성이 있어 치수 변화를 고려한 가공 등은 불필요하다.
한편, 상술한 제 2 및 제 3 실시형태에 대해서도, 도 14의 (a) 및 (b)에 나타내는 단일 LED 소자의 발광장치뿐만 아니라, 도 16의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같은 복수의 LED 소자의 발광장치의 제조에도 적용할 수 있다.
또한, 제 1 내지 제 3 실시형태에서는, 차광성의 돌기부(15)를 작성하는 공정을 실시한 후에, LED 소자를 실장하는 공정을 실시하는 경우를 나타내었지만, LED 소자를 실장한 후에 돌기부(15)를 작성하는 것도 가능하다.
본 발명의 효과를 실증하기 위하여, 도 21의 (a)~(d)에 나타내는 구조의 발광장치를 압축성형법에 의하여 제작하고, 색 얼룩의 발생을 평가하였다. 도 21의 (a)는 도 14의 (a)에 나타내는 발광장치와 같은 구조(실시예)이고, 기판(11), 리플렉터(13) 및 돌기부(15)는 모두 세라믹으로 구성되며, 제 1 실시형태의 제조방법에 의하여 제조한 것이다. 리플렉터(13)의 두께는 0.15㎜, 돌기부(15)의 폭은 0.1㎜, 높이(두께)는 0.05㎜로 하였다. 도 21의 (b)에 나타내는 발광장치는, 도 21의 (a)에 나타내는 발광장치의 돌기부(15)를 설치하지 않는 것 이외에는, 도 21의 (a)에 나타내는 발광장치와 같은 재료로 동일하게 제조한 것이다(비교예 1). 도 21의 (c)에 나타내는 발광장치는, 기판(11)에 LED 소자를 실장한 후, 리플렉터 및 돌기부를 형성하지 않고, 압축성형법에 의하여 수지층을 형성한 것(비교예 2), 도 21의 (d)에 나타내는 발광장치는, 도 21의 (c)에 나타내는 발광장치와 마찬가지로 작성한 후, 렌즈형상 수지층 주위의 박막형상 수지층을 샌드블러스트법에 의하여 제거한 것이다(비교예 3).
모든 발광장치에 있어서 LED 소자는 크기 0.3㎜×0.5㎜, 두께 0.12㎜의 페이스업형 소자(사파이어로 이루어지는 투명기판 위에 GaN계 재료로 이루어지는 반도체층이 형성된 것)를 사용하였다. 수지층의 볼록부는 실시예 1 및 비교예 1에서 높이 0.85㎜, 직경 1.5㎜, 비교예 2, 3에서 높이 0.75㎜, 직경 1.5㎜로 하였다.
실시예 및 비교예의 각 발광장치의 LED 소자에 전류를 공급하여 발광시키고, 그 색상을 위에서 관찰하였다. 색 얼룩이 거의 보이지 않는 경우를 ○, 주위의 황색광 및/또는 소자 바로 위의 청색 발광이 확실히 인정되는 경우를 ×로 하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 비교예 1 비교예 2 비교예 3
구조 돌기부 있음
리플렉터 있음		 돌기부 없음
리플렉터 있음		 돌기부 없음
리플렉터 없음		 돌기부 없음
박막수지층 없음
수율 ○ ○ ○ ×
색 얼룩 평가 ○ × × ○
기타 주위의 황색발광이 사라지고, 청색 플레어도 없음. 주위의 황색발광이 사라지지 않음. 주위가 황색발광, 소자 바로 위가 청색발광. 주위의 황색발광은 사라지지만, 수지박리에 따른 렌즈 박리 등의 불량 발생.
표 2에 나타내는 결과로부터도 알 수 있듯이, 실시예의 발광장치는 모두 색 얼룩이 억제되어 균일한 색상의 발광이 얻어진다. 또한, 비교예 3의 발광장치는, 발광장치의 제조 후에 박막형상 수지층을 깎아냄으로써, 색 얼룩은 실시예와 마찬가지로 개선되지만, 수지를 박리할 때에 볼록형상 수지층(렌즈 부분)도 일부 박리되는 등의 불량이 발생하였다.
본 발명에 따르면, 양호한 수율로 색 얼룩이 없는 발광장치가 제공된다.

Claims (19)

  1. 기판과,
    상기 기판 위에 탑재된 LED 소자와,
    상기 기판 위에 형성되며, 상기 LED 소자를 덮는 동시에 파장변환재료를 함유하는 수지층으로서, 상기 수지층이 상기 LED를 덮는 볼록부와, 상기 기판을 덮는 동시에 상기 기판에 이어지는 평탄한 박막부를 가지는, 수지층과,
    상기 볼록부 주위의 상기 박막부 위에 형성된 반사부를 구비하는 발광장치.
  2. 기판과,
    상기 기판 위에 탑재된 복수의 LED 소자의 배열과,
    상기 기판 위에 형성되며, 상기 복수의 LED 소자의 배열을 덮는 동시에 파장변환재료를 함유하는 수지층으로서, 상기 수지층이 상기 LED를 덮는 볼록부와, 상기 기판을 덮는 동시에 상기 기판에 이어지는 평탄한 박막부를 가지는, 수지층과,
    상기 볼록부 주위의 상기 박막부의 영역 위에 형성된 반사부를 구비하는 발광장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수지층의 볼록부를 덮도록 형성된 확산부를 더욱 구비하는 발광장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 확산부는 상기 수지층의 박막부 위에도 형성되고,
    상기 반사부는 상기 수지층의 박막부 위에, 상기 확산부를 통하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 반사부는 상기 수지층의 볼록부의 외주와의 사이에 소정 간격을 가지고, 상기 볼록부 외주를 둘러싸는 관형상의 부재이며,
    상기 확산부는 상기 관형상의 부재에 의해 둘러싸인 공간에 상기 볼록부를 덮어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반사부는 백색 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반사부는 상기 수지층에 적층된 박막인 것을 특징으로 하는 발광장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 발광장치를 제조하는 방법으로서,
    기판 위에 적어도 1개의 LED 소자를 탑재하는 공정과,
    상기 기판 위에 컴프레션 몰드법에 의하여 상기 LED 소자를 덮는 볼록부를 포함하는 수지층을 형성하는 공정과,
    상기 수지층의 볼록부의 주위에 반사부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치의 제조방법.
  9. 제 3 항에 기재된 발광장치를 제조하는 방법으로서,
    기판 위에 적어도 1개의 LED 소자를 탑재하는 공정과,
    상기 기판 위에 컴프레션 몰드법에 의하여 상기 LED 소자를 덮는 볼록부를 포함하는 수지층을 형성하는 공정과,
    확산재 함유 수지를 사용하여 상기 수지층을 덮는 확산부를 형성하는 공정과,
    상기 확산부의 상기 수지층의 볼록부 주위 영역 위에 반사부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 반사부를 형성하는 공정은 백색 수지를 도포하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치의 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 반사부를 형성하는 공정은 백색 반사부재를 접착하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치의 제조방법.
  12. 광원과, 상기 광원으로부터의 빛을 굴절하는 집광광학부품을 구비한 조명장치로서, 상기 광원으로서 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 발광장치를 사용한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  13. 광원과, 상기 광원으로부터의 빛을 굴절하는 집광광학부품을 구비한 조명장치로서, 상기 광원으로서 제 6 항에 기재된 발광장치를 사용한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  14. 광원과, 상기 광원으로부터의 빛을 굴절하는 집광광학부품을 구비한 조명장치로서, 상기 광원으로서 제 7 항에 기재된 발광장치를 사용한 것을 특징으로 하는 조명장치.
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