発光装置およびその製造方法
【課題】光取り出し効率の低下を抑制することが可能であるとともに、薄型化が可能であり、かつ、所定方向に指向性を有する発光装置を提供する。
【解決手段】この表面実装型ＬＥＤ（発光装置）１０は、発光ダイオード素子２と、発光ダイオード素子２を覆うように設けられたシリコン樹脂からなる第１透光性部材４と、第１透光性部材４の屈折率よりも大きい屈折率を有するエポキシ樹脂からなる第２透光性部材５とを備えている。また、第１透光性部材４には、リング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ面４ｂが設けられている。また、第２透光性部材５は、第１透光性部材４のフレネルレンズ面４ｂ上に設けられている。
【解決手段】この表面実装型ＬＥＤ（発光装置）１０は、発光ダイオード素子２と、発光ダイオード素子２を覆うように設けられたシリコン樹脂からなる第１透光性部材４と、第１透光性部材４の屈折率よりも大きい屈折率を有するエポキシ樹脂からなる第２透光性部材５とを備えている。また、第１透光性部材４には、リング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ面４ｂが設けられている。また、第２透光性部材５は、第１透光性部材４のフレネルレンズ面４ｂ上に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光装置およびその製造方法に関し、特に、レンズ面が設けられた発光装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオード素子などの発光素子を有する発光装置が知られており、カメラのフラッシュ光源などに用いられている。カメラのフラッシュ光源などに発光装置を用いる場合には、所定方向の輝度が必要となるため、発光素子から発光される光は所定方向に指向性を有していることが必要となる。このため、従来の発光装置では、反射面を有する反射枠体を備えるとともに、反射枠体の反射面で発光ダイオード素子から発光された光を反射させることによって、発光ダイオード素子から発光された光に所定方向の指向性を持たせていた。しかしながら、このような反射枠体を備えた従来の発光装置では、反射枠体の反射面にあたった光の一部が散乱するため、発光ダイオード素子から発光された光に所定方向の指向性を十分に持たせることは困難であった。
【０００３】
また、従来、凸レンズまたは凹レンズを備えるとともに、発光ダイオード素子から発光された光を凸レンズまたは凹レンズによって集光させ、これによって所定方向に指向性を有するように構成された発光装置が知られている。図１６は、凸レンズを備えた従来の発光装置の全体斜視図であり、図１７は、図１６の３００−３００線に沿った断面図である。また、図１８は、凹レンズを備えた従来の発光装置の全体斜視図であり、図１９は、図１８の４００−４００線に沿った断面図である。
【０００４】
凸レンズを備えた従来の発光装置１１０は、図１６および図１７に示すように、基板１０１上に、発光素子としての発光ダイオード素子１０２が載置されており、内周面１０３ａを反射面とする反射枠体１０３が発光ダイオード素子１０２を囲むように基板１０１上に固定されている。また、反射枠体１０３の内側には、発光ダイオード素子１０２を覆うように、上面に凸レンズ面１０４ａを有する樹脂モールド体１０４が設けられている。
【０００５】
また、凹レンズを備えた従来の発光装置２１０は、図１８および図１９に示すように、基板２０１上に、発光素子としての発光ダイオード素子２０２が載置されており、内周面２０３ａを反射面とする反射枠体２０３が発光ダイオード素子２０２を囲むように基板２０１上に固定されている。また、反射枠体２０３の内側には、発光ダイオード素子２０２を覆うように、上面に凹レンズ面２０４ａを有する樹脂モールド体２０４が設けられている。
【０００６】
しかしながら、凸レンズを備えた従来の発光装置１１０では、凸レンズ面１０４ａの集光作用によって発光ダイオード素子１０２から発光された光が所定方向の指向性を有するように構成することが可能である一方、図１７に示すように、凸レンズ面１０４ａを設けることによって樹脂モールド体１０４の上部が、反射枠体１０３の上面から突出するという不都合があった。このため、突出した分Ｈだけ、発光装置１１０の高さが高くなるという不都合があった。その結果、発光装置１１０を薄型化することが困難になるという問題点があった。
【０００７】
また、凹レンズ面２０４ａを備えた従来の発光装置２１０では、発光装置２１０の厚みを小さくした場合、図１９に示すように、凹レンズ面２０４ａの曲率半径Ｒが大きくなり、凹レンズ面２０４ａによる集光効果が得にくくなるという不都合があった。このため、所定の集光効果を得ることが可能な凹レンズ面２０４ａを樹脂モールド体２０４に設けた場合には、樹脂モールド体２０４の外周部の厚みが大きくなり、発光装置２１０の厚みが大きくなるという不都合があった。その結果、発光装置２１０を薄型化することが困難になるという問題点があった。
【０００８】
そこで、従来、所定方向に指向性を有するとともに、薄型化が可能な照明装置（発光装置）が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００９】
上記特許文献１には、ケース内に発光ダイオード素子が設けられるとともに、発光ダイオード素子の上部にケースの開口部を塞ぐようにフレネルレンズが取り付けられた照明装置（発光装置）が記載されている。この照明装置のフレネルレンズは、板状のレンズ素材の表面に、フレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ面が設けられた構成となっている。このため、発光ダイオード素子から発光された光を集光させるレンズ面を設けた場合でも、照明装置の厚みが大きくなるのを抑制することが可能となるので、照明装置を薄型化することが可能となる。また、フレネルレンズの集光作用によって、発光ダイオード素子から発光された光に所定方向の指向性を持たせることが可能となるので、所定方向の指向性を有する照明装置を得ることが可能となる。
【特許文献１】特開２００５−２５７９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に記載された照明装置は、フレネルレンズの屈折率と空気の屈折率との差により、発光ダイオード素子から発光された光が、フレネルレンズから空気に進む際に、光の一部がフレネルレンズ面で全反射されてしまうという不都合がある。このため、発光ダイオード素子が発光する光の光取り出し効率が低下するという問題点がある。
【００１１】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、光取り出し効率の低下を抑制することが可能であるとともに、薄型化が可能であり、かつ、所定方向に指向性を有する発光装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の第１の局面における発光装置は、発光素子と、複数のプリズムが配列された形状を有するとともに発光素子から発光された光を集光させるレンズ面を含み、かつ、発光素子を覆うように設けられた第１透光性部材と、第１透光性部材の屈折率よりも大きい屈折率を有するとともに、第１透光性部材のレンズ面上に設けられた第２透光性部材とを備える。
【００１３】
この第１の局面による発光装置は、上記のように、第１透光性部材のレンズ面上に、第１透光性部材の屈折率よりも大きい屈折率を有する第２透光性部材を設けることによって、第１透光性部材と第２透光性部材との界面であるレンズ面で、発光素子から発光された光が全反射されるのを抑制することができるので、発光素子から発光された光の光取り出し効率が低下するのを抑制することができる。また、第１透光性部材に、複数のプリズムが配列された形状を有するレンズ面を設けることによって、平面上に複数のプリズムが配列された形状を有するようにレンズ面を構成した場合には、第１透光性部材を平板状に構成することができるので、凸レンズ面または凹レンズ面を設けた場合と異なり、第１透光性部材の厚みが大きくなるのを抑制することができる。このため、発光装置の厚みが大きくなるのを抑制することができるので、発光装置を薄型化することができる。また、第１透光性部材に、発光素子から発光された光を集光させるレンズ面を設けることによって、発光素子から発光された光に所定方向の指向性を持たせることができるので、所定方向の指向性を有する発光装置を得ることができる。
【００１４】
上記第１の局面による発光装置において、好ましくは、第１透光性部材のレンズ面は、リング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ面、または、複数の四角錐状プリズムがマトリクス状に配列されたプリズムレンズ形状を有するプリズムレンズ面である。このように構成すれば、フレネルレンズ面またはプリズムレンズ面により、発光素子から発光された光を集光させることができるので、発光素子から発光された光に所定方向の指向性を容易に持たせることができるとともに、第１透光性部材を容易に平板状に構成することができるので、発光素子から発光された光を集光させるために第１透光性部材にレンズ面を設けた場合でも、第１透光性部材の厚みが大きくなるのを容易に抑制することができる。
【００１５】
上記第１の局面による発光装置において、好ましくは、発光素子を載置する基板と、発光素子を囲むように基板の表面上に固定され、内周面が発光素子から発光された光を反射する反射面とされる反射枠体とをさらに備え、第１透光性部材および第２透光性部材は、基板に固定された反射枠体の内側に設けられている。このように構成すれば、第１透光性部材に設けたレンズ面での集光作用に加えて、反射枠体の反射面で光を反射させることによっても、発光素子から発光された光に所定方向の指向性を持たせることができるので、発光素子から発光された光に所定方向の指向性を有効に持たせることができる。
【００１６】
上記第１の局面による発光装置において、発光素子を、発光ダイオード素子としてもよい。
【００１７】
この場合において、好ましくは、第１透光性部材には、発光ダイオード素子から発光された光を波長変換する蛍光体が含有されている。このように構成すれば、発光ダイオード素子から発光された光を蛍光体により所定の波長に変換することができるので、発光ダイオード素子から発光された光の色を所定の色に変換することができるとともに、所定の色に変換された光を第１透光性部材に設けられたレンズ面で集光させることができるので、所定の色に変換された光に所定方向の指向性を持たせて放射させることができる。
【００１８】
この発明の第２の局面における発光装置の製造方法は、発光素子を覆うように第１透光性部材を設ける工程と、第１透光性部材に、複数のプリズムが配列された形状を有するとともに発光素子から発光された光を集光させるレンズ面を設ける工程と、第１透光性部材のレンズ面上に、第１透光性部材の屈折率よりも大きい屈折率を有する第２透光性部材を設ける工程とを備える。
【００１９】
この第２の局面による発光装置の製造方法では、上記のように、第１透光性部材のレンズ面上に、第１透光性部材の屈折率よりも大きい屈折率を有する第２透光性部材を設ける工程を備えることによって、第１透光性部材と第２透光性部材との界面であるレンズ面で、発光素子から発光された光が全反射されるのを抑制することができるので、発光素子から発光された光の光取り出し効率が低下するのを抑制することができる。また、第１透光性部材に、複数のプリズムが配列された形状を有するレンズ面を設ける工程を備えることによって、平面上に複数のプリズムが配列された形状を有するようにレンズ面を構成した場合には、第１透光性部材を平板状に構成することができるので、凸レンズ面または凹レンズ面を設けた場合と異なり、第１透光性部材の厚みが大きくなるのを抑制することができる。このため、発光装置の厚みが大きくなるのを抑制することができるので、発光装置を薄型化することができる。また、第１透光性部材に、発光素子から発光された光を集光させるレンズ面を設ける工程を備えることによって、発光素子から発光された光に所定方向の指向性を持たせることができるので、所定方向の指向性を有する発光装置を得ることができる。
【００２０】
上記第２の局面による発光装置の製造方法において、好ましくは、第１透光性部材にレンズ面を設ける工程は、第１透光性部材の表面をリング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状に形成する工程、または、複数の四角錐状プリズムがマトリクス状に配列されたプリズムレンズ形状に形成する工程を含む。このように構成すれば、フレネルレンズ面またはプリズムレンズ面により、発光素子から発光された光を集光させることができるので、発光素子から発光された光に所定方向の指向性を容易に持たせることができるとともに、第１透光性部材を容易に平板状に構成することができるので、発光素子から発光された光を集光させるために第１透光性部材にレンズ面を設けた場合でも、第１透光性部材の厚みが大きくなるのを容易に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、第１および第２実施形態では、発光装置の一例である表面実装型ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）に本発明を適用した場合について説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの全体斜視図であり、図２は、図１に示した本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの平面図である。図３は、図１の１００−１００線に沿った断面図である。まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤ１０の構造について説明する。
【００２３】
第１実施形態による表面実装型ＬＥＤ１０は、図１および図３に示すように、ガラスエポキシなどからなる基板１と、基板１の上面上に固定される発光ダイオード素子２および反射枠体３と、反射枠体３の内側に設けられた第１透光性部材４および第２透光性部材５とを備えている。なお、発光ダイオード素子２は、本発明の「発光素子」の一例である。
【００２４】
また、発光ダイオード素子２は、導電性接着剤などによって基板１の上面に固定されている。基板１上には、図示しない電極部が設けられており、その電極部と発光ダイオード素子２の電極部２ａとが、ボンディングワイヤ６を介して、電気的に接続されている。
【００２５】
また、図１〜図３に示すように、反射枠体３は、ポリフタルアミドなどからなり、基板１とほぼ同じ平面形状に形成されているとともに、基板１の厚みよりも大きい厚みを有するように構成されている。また、反射枠体３の中央部には、開口部３ａが形成されており、この開口部３ａの内側面３１ａによって発光ダイオード素子２を取り囲むように、反射枠体３が基板１上に固定されている。また、開口部３ａの内側面３１ａには、ＮｉメッキやＡｌメッキなどの銀色系の金属メッキ加工などが施されており、開口部３ａの内側面３１ａは、発光ダイオード素子２から発光された光を反射させる反射面として機能するように構成されている。また、開口部３ａは、発光ダイオード素子２から発光された光を均等に集光させるために内側面３１ａが円状に形成されているとともに、開口部３ａの上方に向かってテーパ状に広がるように形成されている。このように、開口部３ａの内側面３１ａは、発光ダイオード素子２から発光された光を効率よく上方に反射させることが可能に構成されている。なお、反射枠体３は、接着剤などによって基板１の上面に固定されている。また、内側面３１ａは、本発明の「内周面」および「反射面」の一例である。
【００２６】
ここで、第１実施形態では、図１および図３に示すように、反射枠体３の内側（開口部３ａ内）には、シリコン樹脂からなる第１透光性部材４が、発光ダイオード素子２を覆うように設けられている。この第１透光性部材４には、図３に示すように、発光ダイオード素子２から発光された光を波長変換する蛍光体４ａが含有されている。また、第１透光性部材４の表面には、図１〜図３に示すように、リング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ面４ｂが設けられている。このフレネルレンズ面４ｂは、その中央部の領域が凸状になるように第１透光性部材４に設けられている。なお、フレネルレンズ面４ｂは、本発明の「レンズ面」の一例である。
【００２７】
また、第１実施形態では、第１透光性部材４のフレネルレンズ面４ｂ上に、第１透光性部材４を構成するシリコン樹脂よりも大きい屈折率を有するエポキシ樹脂からなる第２透光性部材５が設けられている。
【００２８】
第１実施形態では、上記のように、第１透光性部材４のフレネルレンズ面４ｂ上に、第１透光性部材４の屈折率よりも大きい屈折率を有する第２透光性部材５を設けることによって、第１透光性部材４と第２透光性部材５との界面であるフレネルレンズ面４ｂで、発光ダイオード素子２から発光された光が全反射されるのを抑制することができるので、発光ダイオード素子２から発光された光の光取り出し効率が低下するのを抑制することができる。
【００２９】
また、第１実施形態では、第１透光性部材４にリング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ面４ｂを設けることによって、第１透光性部材４を平板状に構成することができるので、凸レンズ面または凹レンズ面を設けた場合と異なり、第１透光性部材４の厚みが大きくなるのを抑制することができる。このため、表面実装型ＬＥＤ１０の厚みが大きくなるのを抑制することができるので、表面実装型ＬＥＤ１０を薄型化することができる。
【００３０】
また、第１実施形態では、第１透光性部材４に、フレネルレンズ面４ｂを設けることによって、発光ダイオード素子２から発光された光を第１透光性部材４のフレネルレンズ面４ｂで集光させることができるので、発光ダイオード素子２から発光された光に所定方向の指向性を持たせることができる。これにより、所定方向の指向性を有する表面実装型ＬＥＤ１０を得ることができる。
【００３１】
また、第１実施形態では、基板１上に固定された発光ダイオード素子２を、開口部３ａの内側面３１ａで囲むように反射枠体３を基板１上に固定するとともに、反射枠体３の内側（開口部３ａ内）に第１透光性部材４および第２透光性部材５を設けることによって、第１透光性部材４に設けたフレネルレンズ面４ｂでの集光作用に加えて、反射枠体３の開口部３ａの内側面３１ａ（反射面）で光を反射させることによっても、発光ダイオード素子２から発光された光に所定方向の指向性を持たせることができるので、発光ダイオード素子２から発光された光に所定方向の指向性を有効に持たせることができる。
【００３２】
図４〜図７は、図１に示した第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。次に、図１、図３〜図７を参照して、第１実施形態による表面実装型ＬＥＤ１０の製造プロセスについて説明する。
【００３３】
まず、図４に示すように、基板１上に、発光ダイオード素子２を導電性接着剤などで固定し、ボンディングワイヤ６によって、発光ダイオード素子２の電極部２ａと基板１上の電極部（図示せず）とを電気的に接続する。
【００３４】
次に、図５に示すように、基板１上に、反射枠体３を接着剤などで固定する。この際、開口部３ａの内側面３１ａで発光ダイオード素子２を囲むように反射枠体３を固定する。
【００３５】
次に、図６に示すように、反射枠体３の内側（開口部３ａ内）に、反射枠体３の厚みの半分程度の高さまで蛍光体４ａが含有されたシリコン樹脂を注入し硬化させる。これにより、シリコン樹脂からなる第１透光性部材４が、反射枠体３の内側（開口部３ａ内）に、発光ダイオード素子２を覆うように設けられる。
【００３６】
続いて、図１および図７に示すように、レーザマーカを用いて、第１透光性部材４の表面を、リング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状に形成する。これにより、第１透光性部材４に、フレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ面４ｂが設けられる。
【００３７】
最後に、図３に示すように、第１透光性部材４が設けられた反射枠体３の内側（開口部３ａ内）に、第１透光性部材４を構成するシリコン樹脂の屈折率よりも大きい屈折率を有するエポキシ樹脂を注入し、硬化させる。これにより、第１透光性部材４のフレネルレンズ面４ｂ上に、エポキシ樹脂からなる第２透光性部材５が設けられる。このようにして、図１に示した第１実施形態による表面実装型ＬＥＤ１０が製造される。
【００３８】
（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの全体斜視図であり、図９は、図８に示した本発明の第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの平面図である。図１０は、図８の２００−２００線に沿った断面図である。図８〜図１０を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、第１透光性部材１４にプリズムレンズ面１４ｂを設けた場合について説明する。なお、反射枠体１３、第１透光性部材１４、および、第２透光性部材１５以外の構造は、上記第１実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
【００３９】
この第２実施形態による表面実装型ＬＥＤ２０では、図８〜図１０に示すように、基板１上に、発光ダイオード素子２が固定されているとともに、発光ダイオード素子２を開口部１３ａの内側面１３１ａで囲むように反射枠体１３が固定されている。
【００４０】
また、反射枠体１３は、アルミニウムなどの金属からなり、基板１とほぼ同じ平面形状に形成されているとともに、基板１の厚みよりも大きい厚みを有するように構成されている。また、反射枠体１３の中央部には、開口部１３ａが形成されており、この開口部１３ａの内側面１３１ａによって発光ダイオード素子２を取り囲むように、反射枠体１３が基板１上に固定されている。また、開口部１３ａの内側面１３１ａには、アルマイト処理などが施されており、開口部１３ａの内側面１３１ａは、発光ダイオード素子２から発光された光を反射させる反射面として機能するように構成されている。また、開口部１３ａは、発光ダイオード素子２から発光された光を均等に集光させるために内側面１３１ａが円状に形成されているとともに、開口部１３ａの上方に向かってテーパ状に広がるように形成されている。このように、開口部１３ａの内側面１３１ａは、発光ダイオード素子２から発光された光を効率よく上方に反射させることが可能に構成されている。なお、反射枠体１３は、接着剤などによって基板１の上面に固定されている。また、内側面１３１ａは、本発明の「内周面」および「反射面」の一例である。
【００４１】
ここで、第２実施形態では、図８および図１０に示すように、反射枠体１３の内側（開口部１３ａ内）には、シリコン樹脂からなる第１透光性部材１４が、発光ダイオード素子２を覆うように設けられている。この第１透光性部材１４には、発光ダイオード素子２から発光された光を波長変換する蛍光体１４ａが含有されている。また、第１透光性部材１４の表面には、図８〜図１０に示すように、複数の四角錐状プリズムがマトリクス状に配列されたプリズムレンズ形状を有するプリズムレンズ面１４ｂが設けられている。なお、プリズムレンズ面１４ｂは、本発明の「レンズ面」の一例である。
【００４２】
また、第２実施形態では、第１透光性部材１４のプリズムレンズ面１４ｂ上には、第１透光性部材１４を構成するシリコン樹脂よりも大きい屈折率を有するエポキシ樹脂からなる第２透光性部材１５が設けられている。
【００４３】
第２実施形態では、上記のように、第１透光性部材１４のプリズムレンズ面１４ｂ上に、第１透光性部材１４の屈折率よりも大きい屈折率を有する第２透光性部材１５を設けることによって、第１透光性部材１４と第２透光性部材１５との界面であるプリズムレンズ面１４ｂで、発光ダイオード素子２から発光された光が全反射されるのを抑制することができるので、発光ダイオード素子２から発光された光の光取り出し効率が低下するのを抑制することができる。
【００４４】
また、第２実施形態では、第１透光性部材１４に複数の四角錐状プリズムがマトリクス状に配列されたプリズムレンズ形状を有するプリズムレンズ面１４ｂを設けることによって、第１透光性部材１４を平板状に構成することができるので、凸レンズ面または凹レンズ面を設けた場合と異なり、第１透光性部材１４の厚みが大きくなるのを抑制することができる。このため、表面実装型ＬＥＤ２０の厚みが大きくなるのを抑制することができるので、表面実装型ＬＥＤ２０を薄型化することができる。
【００４５】
また、第２実施形態では、第１透光性部材１４に、プリズムレンズ面１４ｂを設けることによって、発光ダイオード素子２から発光された光を第１透光性部材１４のプリズムレンズ面１４ｂで集光させることができるので、発光ダイオード素子２から発光された光に所定方向の指向性を持たせることができる。これにより、所定方向の指向性を有する表面実装型ＬＥＤ２０を得ることができる。
【００４６】
また、第２実施形態では、基板１上に固定された発光ダイオード素子２を、開口部１３ａの内側面１３１ａで囲むように反射枠体１３を基板１上に固定するとともに、反射枠体１３の内側（開口部１３ａ内）に第１透光性部材１４および第２透光性部材１５を設けることによって、第１透光性部材１４に設けたプリズムレンズ面１４ｂでの集光作用に加えて、反射枠体１３の開口部１３１ａの内側面１３１ａ（反射面）で光を反射させることによっても、発光ダイオード素子２から発光された光に所定方向の指向性を持たせることができるので、発光ダイオード素子２から発光された光に所定方向の指向性を有効に持たせることができる。
【００４７】
図１１〜図１４は、図８に示した第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。次に、図８、図１０〜図１４を参照して、第２実施形態による表面実装型ＬＥＤ２０の製造プロセスについて説明する。
【００４８】
まず、図１１に示すように、基板１上に、反射枠体１３を接着剤などで固定する。次に、図１２に示すように、反射枠体１３の内側の基板１上に、発光ダイオード素子２を導電性接着剤などで固定し、ボンディングワイヤ６によって、発光ダイオード素子２の電極部２ａと基板１上の電極部（図示せず）とを電気的に接続する。
【００４９】
次に、図１３に示すように、反射枠体１３の内側（開口部１３ａ内）に、反射枠体１３の厚みの半分程度の高さまで蛍光体１４ａが含有されたシリコン樹脂を注入し硬化させる。これにより、シリコン樹脂からなる第１透光性部材１４が、反射枠体１３の内側（開口部１３ａ内）に、発光ダイオード素子２を覆うように設けられる。
【００５０】
続いて、図８および図１４に示すように、レーザマーカを用いて、第１透光性部材１４の表面を、複数の四角錐状プリズムがマトリクス状に配列されたプリズムレンズ形状に形成する。これにより、第１透光性部材１４に、プリズムレンズ形状を有するプリズムレンズ面１４ｂが設けられる。
【００５１】
最後に、図１０に示すように、第１透光性部材１４が設けられた反射枠体１３の内側（開口部１３ａ内）に、第１透光性部材１４を構成するシリコン樹脂の屈折率よりも大きい屈折率を有するエポキシ樹脂を注入し、硬化させる。これにより、第１透光性部材１４のプリズムレンズ面１４ｂ上に、エポキシ樹脂からなる第２透光性部材１５が設けられる。このようにして、図８に示した第２実施形態による表面実装型ＬＥＤ２０が製造される。
【００５２】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５３】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、本発明を表面実装型ＬＥＤに適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、表面実装型ＬＥＤ以外の発光装置に本発明を適用するようにしてもよい。
【００５４】
また、上記第１および第２実施形態では、内側面が反射面として機能する開口部が設けられた反射枠体を備えた例を示したが、本発明はこれに限らず、発光装置に反射枠体を備えない構成としてもよい。
【００５５】
また、上記第１および第２実施形態では、反射枠体を、それぞれ、ポリフタルアミドおよび金属材料で構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、反射枠体を、それぞれ、金属材料およびポリフタルアミドで構成するようにしてもよい。また、上記したポリフタルアミド以外の材料を用いて反射枠体を構成するようにしてもよい。
【００５６】
また、上記第１および第２実施形態では、第１透光性部材を構成するシリコン樹脂に、発光ダイオード素子から発光された光を波長変換する蛍光体を含有した例を示したが、本発明はこれに限らず、第１透光性部材に蛍光体を含有しない構成としてもよい。
【００５７】
また、上記第１および第２実施形態では、第１透光性部材に、それぞれ、リング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ面、および、複数の四角錐状プリズムがマトリクス状に配列されたプリズムレンズ形状を有するプリズムレンズ面を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、複数のプリズムが配列された形状を有することによって第１透光性部材を平板状に構成することが可能であり、かつ、発光素子から発光された光を集光させることが可能なレンズ面であれば、上記したフレネルレンズ形状およびプリズムレンズ形状以外の形状を有するレンズ面であってもよい。
【００５８】
また、上記第１および第２実施形態では、発光素子の一例として発光ダイオード素子を発光装置に設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、発光ダイオード素子以外の発光素子を発光装置に設けるようにしてもよい。
【００５９】
また、上記第１および第２実施形態では、第１透光性部材および第２透光性部材を、それぞれ、シリコン樹脂およびエポキシ樹脂で構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、透光性を有する材料であれば、樹脂以外の材料を用いて、第１透光性部材および第２透光性部材を構成するようにしてもよい。また、第１透光性部材および第２透光性部材は、第２透光性部材の屈折率が第１透光性部材の屈折率よりも大きければ、上記したシリコン樹脂およびエポキシ樹脂以外の材料の組み合わせでもよい。
【００６０】
また、上記第１および第２実施形態では、レーザマーカを用いて、第１透光性部材の表面にレンズ形状を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、レーザマーカを用いる方法以外の方法で、第１透光性部材の表面にレンズ形状を形成するようにしてもよい。たとえば、レンズ形状が形成された部材を第１透光性部材上に押圧することによって、第１透光性部材の表面にレンズ形状を形成するようにしてもよい。この場合、第１透光性部材と対向する面にレンズ形状が形成された第２透光性部材を、第１透光性部材上に設けることによって、第１透光性部材の表面にレンズ形状が形成されるようにしてもよい。
【００６１】
また、上記第１および第２実施形態では、反射枠体の内側に反射枠体の厚みの半分程度の高さまでシリコン樹脂を注入することによって、反射枠体の厚みの半分程度の厚みを有する第１透光性部材を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、反射枠体の厚みの半分程度以外の高さまでシリコン樹脂を注入することによって、反射枠体の厚みの半分程度以外の厚みを有する第１透光性部材を設けるようにしてもよい。
【００６２】
また、上記第１実施形態では、基板上に発光ダイオード素子を取り付けた後に反射枠体を取り付けた例を示すとともに、上記第２実施形態では、基板上に反射枠体を取り付けた後に発光ダイオード素子を取り付けた例を示したが、本発明はこれに限らず、発光ダイオード素子の基板上への取り付けは、反射枠体を取り付ける前後いずれでもよい。
【００６３】
また、上記第１実施形態では、フレネルレンズ面の中央部の領域が凸状になるように、第１透光性部材にフレネルレンズ面を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、図１５に示すように、フレネルレンズ面２４ｂの中央部の領域が凹状になるように、第１透光性部材２４にフレネルレンズ面２４ｂを設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの全体斜視図である。
【図２】図１に示した本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの平面図である。
【図３】図１の１００−１００線に沿った断面図である。
【図４】図１に示した第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図５】図１に示した第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図６】図１に示した第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図７】図１に示した第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの全体斜視図である。
【図９】図８に示した本発明の第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの平面図である。
【図１０】図８の２００−２００線に沿った断面図である。
【図１１】図８に示した第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１２】図８に示した第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１３】図８に示した第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１４】図８に示した第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１５】第１実施形態の変形例による表面実装型ＬＥＤの断面図である。
【図１６】凸レンズを備えた従来の発光装置の全体斜視図である。
【図１７】図１６の３００−３００線に沿った断面図である。
【図１８】凹レンズを備えた従来の発光装置の全体斜視図である。
【図１９】図１８の４００−４００線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 基板
２ 発光ダイオード素子（発光素子）
２ａ 電極部
３、１３ 反射枠体
３ａ、１３ａ 開口部
３１ａ、１３１ａ 内側面（内周面、反射面）
４、１４ 第１透光性部材
４ａ、１４ａ 蛍光体
４ｂ フレネルレンズ面（レンズ面）
５ 第２透光性部材
６ ボンディングワイヤ
１４ｂ プリズムレンズ面（レンズ面）
１０、２０ 表面実装型ＬＥＤ（発光装置）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光装置およびその製造方法に関し、特に、レンズ面が設けられた発光装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオード素子などの発光素子を有する発光装置が知られており、カメラのフラッシュ光源などに用いられている。カメラのフラッシュ光源などに発光装置を用いる場合には、所定方向の輝度が必要となるため、発光素子から発光される光は所定方向に指向性を有していることが必要となる。このため、従来の発光装置では、反射面を有する反射枠体を備えるとともに、反射枠体の反射面で発光ダイオード素子から発光された光を反射させることによって、発光ダイオード素子から発光された光に所定方向の指向性を持たせていた。しかしながら、このような反射枠体を備えた従来の発光装置では、反射枠体の反射面にあたった光の一部が散乱するため、発光ダイオード素子から発光された光に所定方向の指向性を十分に持たせることは困難であった。
【０００３】
また、従来、凸レンズまたは凹レンズを備えるとともに、発光ダイオード素子から発光された光を凸レンズまたは凹レンズによって集光させ、これによって所定方向に指向性を有するように構成された発光装置が知られている。図１６は、凸レンズを備えた従来の発光装置の全体斜視図であり、図１７は、図１６の３００−３００線に沿った断面図である。また、図１８は、凹レンズを備えた従来の発光装置の全体斜視図であり、図１９は、図１８の４００−４００線に沿った断面図である。
【０００４】
凸レンズを備えた従来の発光装置１１０は、図１６および図１７に示すように、基板１０１上に、発光素子としての発光ダイオード素子１０２が載置されており、内周面１０３ａを反射面とする反射枠体１０３が発光ダイオード素子１０２を囲むように基板１０１上に固定されている。また、反射枠体１０３の内側には、発光ダイオード素子１０２を覆うように、上面に凸レンズ面１０４ａを有する樹脂モールド体１０４が設けられている。
【０００５】
また、凹レンズを備えた従来の発光装置２１０は、図１８および図１９に示すように、基板２０１上に、発光素子としての発光ダイオード素子２０２が載置されており、内周面２０３ａを反射面とする反射枠体２０３が発光ダイオード素子２０２を囲むように基板２０１上に固定されている。また、反射枠体２０３の内側には、発光ダイオード素子２０２を覆うように、上面に凹レンズ面２０４ａを有する樹脂モールド体２０４が設けられている。
【０００６】
しかしながら、凸レンズを備えた従来の発光装置１１０では、凸レンズ面１０４ａの集光作用によって発光ダイオード素子１０２から発光された光が所定方向の指向性を有するように構成することが可能である一方、図１７に示すように、凸レンズ面１０４ａを設けることによって樹脂モールド体１０４の上部が、反射枠体１０３の上面から突出するという不都合があった。このため、突出した分Ｈだけ、発光装置１１０の高さが高くなるという不都合があった。その結果、発光装置１１０を薄型化することが困難になるという問題点があった。
【０００７】
また、凹レンズ面２０４ａを備えた従来の発光装置２１０では、発光装置２１０の厚みを小さくした場合、図１９に示すように、凹レンズ面２０４ａの曲率半径Ｒが大きくなり、凹レンズ面２０４ａによる集光効果が得にくくなるという不都合があった。このため、所定の集光効果を得ることが可能な凹レンズ面２０４ａを樹脂モールド体２０４に設けた場合には、樹脂モールド体２０４の外周部の厚みが大きくなり、発光装置２１０の厚みが大きくなるという不都合があった。その結果、発光装置２１０を薄型化することが困難になるという問題点があった。
【０００８】
そこで、従来、所定方向に指向性を有するとともに、薄型化が可能な照明装置（発光装置）が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００９】
上記特許文献１には、ケース内に発光ダイオード素子が設けられるとともに、発光ダイオード素子の上部にケースの開口部を塞ぐようにフレネルレンズが取り付けられた照明装置（発光装置）が記載されている。この照明装置のフレネルレンズは、板状のレンズ素材の表面に、フレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ面が設けられた構成となっている。このため、発光ダイオード素子から発光された光を集光させるレンズ面を設けた場合でも、照明装置の厚みが大きくなるのを抑制することが可能となるので、照明装置を薄型化することが可能となる。また、フレネルレンズの集光作用によって、発光ダイオード素子から発光された光に所定方向の指向性を持たせることが可能となるので、所定方向の指向性を有する照明装置を得ることが可能となる。
【特許文献１】特開２００５−２５７９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に記載された照明装置は、フレネルレンズの屈折率と空気の屈折率との差により、発光ダイオード素子から発光された光が、フレネルレンズから空気に進む際に、光の一部がフレネルレンズ面で全反射されてしまうという不都合がある。このため、発光ダイオード素子が発光する光の光取り出し効率が低下するという問題点がある。
【００１１】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、光取り出し効率の低下を抑制することが可能であるとともに、薄型化が可能であり、かつ、所定方向に指向性を有する発光装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の第１の局面における発光装置は、発光素子と、複数のプリズムが配列された形状を有するとともに発光素子から発光された光を集光させるレンズ面を含み、かつ、発光素子を覆うように設けられた第１透光性部材と、第１透光性部材の屈折率よりも大きい屈折率を有するとともに、第１透光性部材のレンズ面上に設けられた第２透光性部材とを備える。
【００１３】
この第１の局面による発光装置は、上記のように、第１透光性部材のレンズ面上に、第１透光性部材の屈折率よりも大きい屈折率を有する第２透光性部材を設けることによって、第１透光性部材と第２透光性部材との界面であるレンズ面で、発光素子から発光された光が全反射されるのを抑制することができるので、発光素子から発光された光の光取り出し効率が低下するのを抑制することができる。また、第１透光性部材に、複数のプリズムが配列された形状を有するレンズ面を設けることによって、平面上に複数のプリズムが配列された形状を有するようにレンズ面を構成した場合には、第１透光性部材を平板状に構成することができるので、凸レンズ面または凹レンズ面を設けた場合と異なり、第１透光性部材の厚みが大きくなるのを抑制することができる。このため、発光装置の厚みが大きくなるのを抑制することができるので、発光装置を薄型化することができる。また、第１透光性部材に、発光素子から発光された光を集光させるレンズ面を設けることによって、発光素子から発光された光に所定方向の指向性を持たせることができるので、所定方向の指向性を有する発光装置を得ることができる。
【００１４】
上記第１の局面による発光装置において、好ましくは、第１透光性部材のレンズ面は、リング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ面、または、複数の四角錐状プリズムがマトリクス状に配列されたプリズムレンズ形状を有するプリズムレンズ面である。このように構成すれば、フレネルレンズ面またはプリズムレンズ面により、発光素子から発光された光を集光させることができるので、発光素子から発光された光に所定方向の指向性を容易に持たせることができるとともに、第１透光性部材を容易に平板状に構成することができるので、発光素子から発光された光を集光させるために第１透光性部材にレンズ面を設けた場合でも、第１透光性部材の厚みが大きくなるのを容易に抑制することができる。
【００１５】
上記第１の局面による発光装置において、好ましくは、発光素子を載置する基板と、発光素子を囲むように基板の表面上に固定され、内周面が発光素子から発光された光を反射する反射面とされる反射枠体とをさらに備え、第１透光性部材および第２透光性部材は、基板に固定された反射枠体の内側に設けられている。このように構成すれば、第１透光性部材に設けたレンズ面での集光作用に加えて、反射枠体の反射面で光を反射させることによっても、発光素子から発光された光に所定方向の指向性を持たせることができるので、発光素子から発光された光に所定方向の指向性を有効に持たせることができる。
【００１６】
上記第１の局面による発光装置において、発光素子を、発光ダイオード素子としてもよい。
【００１７】
この場合において、好ましくは、第１透光性部材には、発光ダイオード素子から発光された光を波長変換する蛍光体が含有されている。このように構成すれば、発光ダイオード素子から発光された光を蛍光体により所定の波長に変換することができるので、発光ダイオード素子から発光された光の色を所定の色に変換することができるとともに、所定の色に変換された光を第１透光性部材に設けられたレンズ面で集光させることができるので、所定の色に変換された光に所定方向の指向性を持たせて放射させることができる。
【００１８】
この発明の第２の局面における発光装置の製造方法は、発光素子を覆うように第１透光性部材を設ける工程と、第１透光性部材に、複数のプリズムが配列された形状を有するとともに発光素子から発光された光を集光させるレンズ面を設ける工程と、第１透光性部材のレンズ面上に、第１透光性部材の屈折率よりも大きい屈折率を有する第２透光性部材を設ける工程とを備える。
【００１９】
この第２の局面による発光装置の製造方法では、上記のように、第１透光性部材のレンズ面上に、第１透光性部材の屈折率よりも大きい屈折率を有する第２透光性部材を設ける工程を備えることによって、第１透光性部材と第２透光性部材との界面であるレンズ面で、発光素子から発光された光が全反射されるのを抑制することができるので、発光素子から発光された光の光取り出し効率が低下するのを抑制することができる。また、第１透光性部材に、複数のプリズムが配列された形状を有するレンズ面を設ける工程を備えることによって、平面上に複数のプリズムが配列された形状を有するようにレンズ面を構成した場合には、第１透光性部材を平板状に構成することができるので、凸レンズ面または凹レンズ面を設けた場合と異なり、第１透光性部材の厚みが大きくなるのを抑制することができる。このため、発光装置の厚みが大きくなるのを抑制することができるので、発光装置を薄型化することができる。また、第１透光性部材に、発光素子から発光された光を集光させるレンズ面を設ける工程を備えることによって、発光素子から発光された光に所定方向の指向性を持たせることができるので、所定方向の指向性を有する発光装置を得ることができる。
【００２０】
上記第２の局面による発光装置の製造方法において、好ましくは、第１透光性部材にレンズ面を設ける工程は、第１透光性部材の表面をリング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状に形成する工程、または、複数の四角錐状プリズムがマトリクス状に配列されたプリズムレンズ形状に形成する工程を含む。このように構成すれば、フレネルレンズ面またはプリズムレンズ面により、発光素子から発光された光を集光させることができるので、発光素子から発光された光に所定方向の指向性を容易に持たせることができるとともに、第１透光性部材を容易に平板状に構成することができるので、発光素子から発光された光を集光させるために第１透光性部材にレンズ面を設けた場合でも、第１透光性部材の厚みが大きくなるのを容易に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、第１および第２実施形態では、発光装置の一例である表面実装型ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）に本発明を適用した場合について説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの全体斜視図であり、図２は、図１に示した本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの平面図である。図３は、図１の１００−１００線に沿った断面図である。まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤ１０の構造について説明する。
【００２３】
第１実施形態による表面実装型ＬＥＤ１０は、図１および図３に示すように、ガラスエポキシなどからなる基板１と、基板１の上面上に固定される発光ダイオード素子２および反射枠体３と、反射枠体３の内側に設けられた第１透光性部材４および第２透光性部材５とを備えている。なお、発光ダイオード素子２は、本発明の「発光素子」の一例である。
【００２４】
また、発光ダイオード素子２は、導電性接着剤などによって基板１の上面に固定されている。基板１上には、図示しない電極部が設けられており、その電極部と発光ダイオード素子２の電極部２ａとが、ボンディングワイヤ６を介して、電気的に接続されている。
【００２５】
また、図１〜図３に示すように、反射枠体３は、ポリフタルアミドなどからなり、基板１とほぼ同じ平面形状に形成されているとともに、基板１の厚みよりも大きい厚みを有するように構成されている。また、反射枠体３の中央部には、開口部３ａが形成されており、この開口部３ａの内側面３１ａによって発光ダイオード素子２を取り囲むように、反射枠体３が基板１上に固定されている。また、開口部３ａの内側面３１ａには、ＮｉメッキやＡｌメッキなどの銀色系の金属メッキ加工などが施されており、開口部３ａの内側面３１ａは、発光ダイオード素子２から発光された光を反射させる反射面として機能するように構成されている。また、開口部３ａは、発光ダイオード素子２から発光された光を均等に集光させるために内側面３１ａが円状に形成されているとともに、開口部３ａの上方に向かってテーパ状に広がるように形成されている。このように、開口部３ａの内側面３１ａは、発光ダイオード素子２から発光された光を効率よく上方に反射させることが可能に構成されている。なお、反射枠体３は、接着剤などによって基板１の上面に固定されている。また、内側面３１ａは、本発明の「内周面」および「反射面」の一例である。
【００２６】
ここで、第１実施形態では、図１および図３に示すように、反射枠体３の内側（開口部３ａ内）には、シリコン樹脂からなる第１透光性部材４が、発光ダイオード素子２を覆うように設けられている。この第１透光性部材４には、図３に示すように、発光ダイオード素子２から発光された光を波長変換する蛍光体４ａが含有されている。また、第１透光性部材４の表面には、図１〜図３に示すように、リング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ面４ｂが設けられている。このフレネルレンズ面４ｂは、その中央部の領域が凸状になるように第１透光性部材４に設けられている。なお、フレネルレンズ面４ｂは、本発明の「レンズ面」の一例である。
【００２７】
また、第１実施形態では、第１透光性部材４のフレネルレンズ面４ｂ上に、第１透光性部材４を構成するシリコン樹脂よりも大きい屈折率を有するエポキシ樹脂からなる第２透光性部材５が設けられている。
【００２８】
第１実施形態では、上記のように、第１透光性部材４のフレネルレンズ面４ｂ上に、第１透光性部材４の屈折率よりも大きい屈折率を有する第２透光性部材５を設けることによって、第１透光性部材４と第２透光性部材５との界面であるフレネルレンズ面４ｂで、発光ダイオード素子２から発光された光が全反射されるのを抑制することができるので、発光ダイオード素子２から発光された光の光取り出し効率が低下するのを抑制することができる。
【００２９】
また、第１実施形態では、第１透光性部材４にリング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ面４ｂを設けることによって、第１透光性部材４を平板状に構成することができるので、凸レンズ面または凹レンズ面を設けた場合と異なり、第１透光性部材４の厚みが大きくなるのを抑制することができる。このため、表面実装型ＬＥＤ１０の厚みが大きくなるのを抑制することができるので、表面実装型ＬＥＤ１０を薄型化することができる。
【００３０】
また、第１実施形態では、第１透光性部材４に、フレネルレンズ面４ｂを設けることによって、発光ダイオード素子２から発光された光を第１透光性部材４のフレネルレンズ面４ｂで集光させることができるので、発光ダイオード素子２から発光された光に所定方向の指向性を持たせることができる。これにより、所定方向の指向性を有する表面実装型ＬＥＤ１０を得ることができる。
【００３１】
また、第１実施形態では、基板１上に固定された発光ダイオード素子２を、開口部３ａの内側面３１ａで囲むように反射枠体３を基板１上に固定するとともに、反射枠体３の内側（開口部３ａ内）に第１透光性部材４および第２透光性部材５を設けることによって、第１透光性部材４に設けたフレネルレンズ面４ｂでの集光作用に加えて、反射枠体３の開口部３ａの内側面３１ａ（反射面）で光を反射させることによっても、発光ダイオード素子２から発光された光に所定方向の指向性を持たせることができるので、発光ダイオード素子２から発光された光に所定方向の指向性を有効に持たせることができる。
【００３２】
図４〜図７は、図１に示した第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。次に、図１、図３〜図７を参照して、第１実施形態による表面実装型ＬＥＤ１０の製造プロセスについて説明する。
【００３３】
まず、図４に示すように、基板１上に、発光ダイオード素子２を導電性接着剤などで固定し、ボンディングワイヤ６によって、発光ダイオード素子２の電極部２ａと基板１上の電極部（図示せず）とを電気的に接続する。
【００３４】
次に、図５に示すように、基板１上に、反射枠体３を接着剤などで固定する。この際、開口部３ａの内側面３１ａで発光ダイオード素子２を囲むように反射枠体３を固定する。
【００３５】
次に、図６に示すように、反射枠体３の内側（開口部３ａ内）に、反射枠体３の厚みの半分程度の高さまで蛍光体４ａが含有されたシリコン樹脂を注入し硬化させる。これにより、シリコン樹脂からなる第１透光性部材４が、反射枠体３の内側（開口部３ａ内）に、発光ダイオード素子２を覆うように設けられる。
【００３６】
続いて、図１および図７に示すように、レーザマーカを用いて、第１透光性部材４の表面を、リング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状に形成する。これにより、第１透光性部材４に、フレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ面４ｂが設けられる。
【００３７】
最後に、図３に示すように、第１透光性部材４が設けられた反射枠体３の内側（開口部３ａ内）に、第１透光性部材４を構成するシリコン樹脂の屈折率よりも大きい屈折率を有するエポキシ樹脂を注入し、硬化させる。これにより、第１透光性部材４のフレネルレンズ面４ｂ上に、エポキシ樹脂からなる第２透光性部材５が設けられる。このようにして、図１に示した第１実施形態による表面実装型ＬＥＤ１０が製造される。
【００３８】
（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの全体斜視図であり、図９は、図８に示した本発明の第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの平面図である。図１０は、図８の２００−２００線に沿った断面図である。図８〜図１０を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、第１透光性部材１４にプリズムレンズ面１４ｂを設けた場合について説明する。なお、反射枠体１３、第１透光性部材１４、および、第２透光性部材１５以外の構造は、上記第１実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
【００３９】
この第２実施形態による表面実装型ＬＥＤ２０では、図８〜図１０に示すように、基板１上に、発光ダイオード素子２が固定されているとともに、発光ダイオード素子２を開口部１３ａの内側面１３１ａで囲むように反射枠体１３が固定されている。
【００４０】
また、反射枠体１３は、アルミニウムなどの金属からなり、基板１とほぼ同じ平面形状に形成されているとともに、基板１の厚みよりも大きい厚みを有するように構成されている。また、反射枠体１３の中央部には、開口部１３ａが形成されており、この開口部１３ａの内側面１３１ａによって発光ダイオード素子２を取り囲むように、反射枠体１３が基板１上に固定されている。また、開口部１３ａの内側面１３１ａには、アルマイト処理などが施されており、開口部１３ａの内側面１３１ａは、発光ダイオード素子２から発光された光を反射させる反射面として機能するように構成されている。また、開口部１３ａは、発光ダイオード素子２から発光された光を均等に集光させるために内側面１３１ａが円状に形成されているとともに、開口部１３ａの上方に向かってテーパ状に広がるように形成されている。このように、開口部１３ａの内側面１３１ａは、発光ダイオード素子２から発光された光を効率よく上方に反射させることが可能に構成されている。なお、反射枠体１３は、接着剤などによって基板１の上面に固定されている。また、内側面１３１ａは、本発明の「内周面」および「反射面」の一例である。
【００４１】
ここで、第２実施形態では、図８および図１０に示すように、反射枠体１３の内側（開口部１３ａ内）には、シリコン樹脂からなる第１透光性部材１４が、発光ダイオード素子２を覆うように設けられている。この第１透光性部材１４には、発光ダイオード素子２から発光された光を波長変換する蛍光体１４ａが含有されている。また、第１透光性部材１４の表面には、図８〜図１０に示すように、複数の四角錐状プリズムがマトリクス状に配列されたプリズムレンズ形状を有するプリズムレンズ面１４ｂが設けられている。なお、プリズムレンズ面１４ｂは、本発明の「レンズ面」の一例である。
【００４２】
また、第２実施形態では、第１透光性部材１４のプリズムレンズ面１４ｂ上には、第１透光性部材１４を構成するシリコン樹脂よりも大きい屈折率を有するエポキシ樹脂からなる第２透光性部材１５が設けられている。
【００４３】
第２実施形態では、上記のように、第１透光性部材１４のプリズムレンズ面１４ｂ上に、第１透光性部材１４の屈折率よりも大きい屈折率を有する第２透光性部材１５を設けることによって、第１透光性部材１４と第２透光性部材１５との界面であるプリズムレンズ面１４ｂで、発光ダイオード素子２から発光された光が全反射されるのを抑制することができるので、発光ダイオード素子２から発光された光の光取り出し効率が低下するのを抑制することができる。
【００４４】
また、第２実施形態では、第１透光性部材１４に複数の四角錐状プリズムがマトリクス状に配列されたプリズムレンズ形状を有するプリズムレンズ面１４ｂを設けることによって、第１透光性部材１４を平板状に構成することができるので、凸レンズ面または凹レンズ面を設けた場合と異なり、第１透光性部材１４の厚みが大きくなるのを抑制することができる。このため、表面実装型ＬＥＤ２０の厚みが大きくなるのを抑制することができるので、表面実装型ＬＥＤ２０を薄型化することができる。
【００４５】
また、第２実施形態では、第１透光性部材１４に、プリズムレンズ面１４ｂを設けることによって、発光ダイオード素子２から発光された光を第１透光性部材１４のプリズムレンズ面１４ｂで集光させることができるので、発光ダイオード素子２から発光された光に所定方向の指向性を持たせることができる。これにより、所定方向の指向性を有する表面実装型ＬＥＤ２０を得ることができる。
【００４６】
また、第２実施形態では、基板１上に固定された発光ダイオード素子２を、開口部１３ａの内側面１３１ａで囲むように反射枠体１３を基板１上に固定するとともに、反射枠体１３の内側（開口部１３ａ内）に第１透光性部材１４および第２透光性部材１５を設けることによって、第１透光性部材１４に設けたプリズムレンズ面１４ｂでの集光作用に加えて、反射枠体１３の開口部１３１ａの内側面１３１ａ（反射面）で光を反射させることによっても、発光ダイオード素子２から発光された光に所定方向の指向性を持たせることができるので、発光ダイオード素子２から発光された光に所定方向の指向性を有効に持たせることができる。
【００４７】
図１１〜図１４は、図８に示した第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。次に、図８、図１０〜図１４を参照して、第２実施形態による表面実装型ＬＥＤ２０の製造プロセスについて説明する。
【００４８】
まず、図１１に示すように、基板１上に、反射枠体１３を接着剤などで固定する。次に、図１２に示すように、反射枠体１３の内側の基板１上に、発光ダイオード素子２を導電性接着剤などで固定し、ボンディングワイヤ６によって、発光ダイオード素子２の電極部２ａと基板１上の電極部（図示せず）とを電気的に接続する。
【００４９】
次に、図１３に示すように、反射枠体１３の内側（開口部１３ａ内）に、反射枠体１３の厚みの半分程度の高さまで蛍光体１４ａが含有されたシリコン樹脂を注入し硬化させる。これにより、シリコン樹脂からなる第１透光性部材１４が、反射枠体１３の内側（開口部１３ａ内）に、発光ダイオード素子２を覆うように設けられる。
【００５０】
続いて、図８および図１４に示すように、レーザマーカを用いて、第１透光性部材１４の表面を、複数の四角錐状プリズムがマトリクス状に配列されたプリズムレンズ形状に形成する。これにより、第１透光性部材１４に、プリズムレンズ形状を有するプリズムレンズ面１４ｂが設けられる。
【００５１】
最後に、図１０に示すように、第１透光性部材１４が設けられた反射枠体１３の内側（開口部１３ａ内）に、第１透光性部材１４を構成するシリコン樹脂の屈折率よりも大きい屈折率を有するエポキシ樹脂を注入し、硬化させる。これにより、第１透光性部材１４のプリズムレンズ面１４ｂ上に、エポキシ樹脂からなる第２透光性部材１５が設けられる。このようにして、図８に示した第２実施形態による表面実装型ＬＥＤ２０が製造される。
【００５２】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５３】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、本発明を表面実装型ＬＥＤに適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、表面実装型ＬＥＤ以外の発光装置に本発明を適用するようにしてもよい。
【００５４】
また、上記第１および第２実施形態では、内側面が反射面として機能する開口部が設けられた反射枠体を備えた例を示したが、本発明はこれに限らず、発光装置に反射枠体を備えない構成としてもよい。
【００５５】
また、上記第１および第２実施形態では、反射枠体を、それぞれ、ポリフタルアミドおよび金属材料で構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、反射枠体を、それぞれ、金属材料およびポリフタルアミドで構成するようにしてもよい。また、上記したポリフタルアミド以外の材料を用いて反射枠体を構成するようにしてもよい。
【００５６】
また、上記第１および第２実施形態では、第１透光性部材を構成するシリコン樹脂に、発光ダイオード素子から発光された光を波長変換する蛍光体を含有した例を示したが、本発明はこれに限らず、第１透光性部材に蛍光体を含有しない構成としてもよい。
【００５７】
また、上記第１および第２実施形態では、第１透光性部材に、それぞれ、リング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ面、および、複数の四角錐状プリズムがマトリクス状に配列されたプリズムレンズ形状を有するプリズムレンズ面を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、複数のプリズムが配列された形状を有することによって第１透光性部材を平板状に構成することが可能であり、かつ、発光素子から発光された光を集光させることが可能なレンズ面であれば、上記したフレネルレンズ形状およびプリズムレンズ形状以外の形状を有するレンズ面であってもよい。
【００５８】
また、上記第１および第２実施形態では、発光素子の一例として発光ダイオード素子を発光装置に設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、発光ダイオード素子以外の発光素子を発光装置に設けるようにしてもよい。
【００５９】
また、上記第１および第２実施形態では、第１透光性部材および第２透光性部材を、それぞれ、シリコン樹脂およびエポキシ樹脂で構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、透光性を有する材料であれば、樹脂以外の材料を用いて、第１透光性部材および第２透光性部材を構成するようにしてもよい。また、第１透光性部材および第２透光性部材は、第２透光性部材の屈折率が第１透光性部材の屈折率よりも大きければ、上記したシリコン樹脂およびエポキシ樹脂以外の材料の組み合わせでもよい。
【００６０】
また、上記第１および第２実施形態では、レーザマーカを用いて、第１透光性部材の表面にレンズ形状を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、レーザマーカを用いる方法以外の方法で、第１透光性部材の表面にレンズ形状を形成するようにしてもよい。たとえば、レンズ形状が形成された部材を第１透光性部材上に押圧することによって、第１透光性部材の表面にレンズ形状を形成するようにしてもよい。この場合、第１透光性部材と対向する面にレンズ形状が形成された第２透光性部材を、第１透光性部材上に設けることによって、第１透光性部材の表面にレンズ形状が形成されるようにしてもよい。
【００６１】
また、上記第１および第２実施形態では、反射枠体の内側に反射枠体の厚みの半分程度の高さまでシリコン樹脂を注入することによって、反射枠体の厚みの半分程度の厚みを有する第１透光性部材を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、反射枠体の厚みの半分程度以外の高さまでシリコン樹脂を注入することによって、反射枠体の厚みの半分程度以外の厚みを有する第１透光性部材を設けるようにしてもよい。
【００６２】
また、上記第１実施形態では、基板上に発光ダイオード素子を取り付けた後に反射枠体を取り付けた例を示すとともに、上記第２実施形態では、基板上に反射枠体を取り付けた後に発光ダイオード素子を取り付けた例を示したが、本発明はこれに限らず、発光ダイオード素子の基板上への取り付けは、反射枠体を取り付ける前後いずれでもよい。
【００６３】
また、上記第１実施形態では、フレネルレンズ面の中央部の領域が凸状になるように、第１透光性部材にフレネルレンズ面を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、図１５に示すように、フレネルレンズ面２４ｂの中央部の領域が凹状になるように、第１透光性部材２４にフレネルレンズ面２４ｂを設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの全体斜視図である。
【図２】図１に示した本発明の第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの平面図である。
【図３】図１の１００−１００線に沿った断面図である。
【図４】図１に示した第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図５】図１に示した第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図６】図１に示した第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図７】図１に示した第１実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの全体斜視図である。
【図９】図８に示した本発明の第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの平面図である。
【図１０】図８の２００−２００線に沿った断面図である。
【図１１】図８に示した第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１２】図８に示した第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１３】図８に示した第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１４】図８に示した第２実施形態による表面実装型ＬＥＤの製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１５】第１実施形態の変形例による表面実装型ＬＥＤの断面図である。
【図１６】凸レンズを備えた従来の発光装置の全体斜視図である。
【図１７】図１６の３００−３００線に沿った断面図である。
【図１８】凹レンズを備えた従来の発光装置の全体斜視図である。
【図１９】図１８の４００−４００線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 基板
２ 発光ダイオード素子（発光素子）
２ａ 電極部
３、１３ 反射枠体
３ａ、１３ａ 開口部
３１ａ、１３１ａ 内側面（内周面、反射面）
４、１４ 第１透光性部材
４ａ、１４ａ 蛍光体
４ｂ フレネルレンズ面（レンズ面）
５ 第２透光性部材
６ ボンディングワイヤ
１４ｂ プリズムレンズ面（レンズ面）
１０、２０ 表面実装型ＬＥＤ（発光装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
複数のプリズムが配列された形状を有するとともに前記発光素子から発光された光を集光させるレンズ面を含み、かつ、前記発光素子を覆うように設けられた第１透光性部材と、
前記第１透光性部材の屈折率よりも大きい屈折率を有するとともに、前記第１透光性部材の前記レンズ面上に設けられた第２透光性部材とを備えることを特徴とする、発光装置。
【請求項２】
前記第１透光性部材の前記レンズ面は、リング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ面、または、複数の四角錐状プリズムがマトリクス状に配列されたプリズムレンズ形状を有するプリズムレンズ面であることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記発光素子を載置する基板と、前記発光素子を囲むように前記基板の表面上に固定され、内周面が前記発光素子から発光された光を反射する反射面とされる反射枠体とをさらに備え、
前記第１透光性部材および前記第２透光性部材は、前記基板に固定された前記反射枠体の内側に設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光素子は、発光ダイオード素子であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１透光性部材には、前記発光ダイオード素子から発光された光を波長変換する蛍光体が含有されていることを特徴とする、請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
発光素子を覆うように第１透光性部材を設ける工程と、
前記第１透光性部材に、複数のプリズムが配列された形状を有するとともに前記発光素子から発光された光を集光させるレンズ面を設ける工程と、
前記第１透光性部材の前記レンズ面上に、前記第１透光性部材の屈折率よりも大きい屈折率を有する第２透光性部材を設ける工程とを備えることを特徴とする、発光装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１透光性部材に前記レンズ面を設ける工程は、前記第１透光性部材の表面を、リング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状に形成する工程、または、複数の四角錐状プリズムがマトリクス状に配列されたプリズムレンズ形状に形成する工程を含むことを特徴とする、請求項６に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１】
発光素子と、
複数のプリズムが配列された形状を有するとともに前記発光素子から発光された光を集光させるレンズ面を含み、かつ、前記発光素子を覆うように設けられた第１透光性部材と、
前記第１透光性部材の屈折率よりも大きい屈折率を有するとともに、前記第１透光性部材の前記レンズ面上に設けられた第２透光性部材とを備えることを特徴とする、発光装置。
【請求項２】
前記第１透光性部材の前記レンズ面は、リング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ面、または、複数の四角錐状プリズムがマトリクス状に配列されたプリズムレンズ形状を有するプリズムレンズ面であることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記発光素子を載置する基板と、前記発光素子を囲むように前記基板の表面上に固定され、内周面が前記発光素子から発光された光を反射する反射面とされる反射枠体とをさらに備え、
前記第１透光性部材および前記第２透光性部材は、前記基板に固定された前記反射枠体の内側に設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光素子は、発光ダイオード素子であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１透光性部材には、前記発光ダイオード素子から発光された光を波長変換する蛍光体が含有されていることを特徴とする、請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
発光素子を覆うように第１透光性部材を設ける工程と、
前記第１透光性部材に、複数のプリズムが配列された形状を有するとともに前記発光素子から発光された光を集光させるレンズ面を設ける工程と、
前記第１透光性部材の前記レンズ面上に、前記第１透光性部材の屈折率よりも大きい屈折率を有する第２透光性部材を設ける工程とを備えることを特徴とする、発光装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１透光性部材に前記レンズ面を設ける工程は、前記第１透光性部材の表面を、リング状プリズムが同心円状に配列されたフレネルレンズ形状に形成する工程、または、複数の四角錐状プリズムがマトリクス状に配列されたプリズムレンズ形状に形成する工程を含むことを特徴とする、請求項６に記載の発光装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００８−１６６４７（Ｐ２００８−１６６４７Ａ）
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８６４６２（Ｐ２００６−１８６４６２）
【出願日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）鳥取三洋電機株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）鳥取三洋電機株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
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