発光装置及びその製造方法
【課題】発光装置から出射する光の出射方向による色調のばらつきを抑える。
【解決手段】発光素子（ＬＥＤチップ１０）は、基板２０に実装される。封止樹脂（第一封止樹脂４０，第二封止樹脂５０）は、蛍光体を含み、発光素子を覆う。第一の封止樹脂（第一封止樹脂４０）は、発光素子に近接している。第二の封止樹脂（第二封止樹脂５０）は、第一の封止樹脂の出光側に形成される。第二の封止樹脂は、凸形状を成し、発光素子の中心軸上の厚みが厚い。
【解決手段】発光素子（ＬＥＤチップ１０）は、基板２０に実装される。封止樹脂（第一封止樹脂４０，第二封止樹脂５０）は、蛍光体を含み、発光素子を覆う。第一の封止樹脂（第一封止樹脂４０）は、発光素子に近接している。第二の封止樹脂（第二封止樹脂５０）は、第一の封止樹脂の出光側に形成される。第二の封止樹脂は、凸形状を成し、発光素子の中心軸上の厚みが厚い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
青色ＬＥＤチップなどの発光素子と、発光素子が発した光を波長変換する黄色蛍光体などの蛍光体とを組み合わせることにより、白色光を発する発光装置がある。
蛍光体は、例えば封止樹脂に混入され、蛍光体が混入された封止樹脂で発光素子を覆うことにより、発光素子の周囲に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−８７８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発光素子が発した光が封止樹脂を通過する距離が出射方向により異なると、波長変換される光の割合が変化するため、発光装置から出射する光の色調が出射方向によりばらつく。
この発明は、例えば、発光装置から出射する光の出射方向による色調のばらつきを抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明にかかる発光装置は、
光を発する発光素子と、
上記発光素子が発した光を波長変換する蛍光体を含み、光を透過し、上記発光素子を覆う第一の封止樹脂と、
上記発光素子が発した光を波長変換する蛍光体を含み、光を透過し、上記第一の封止樹脂を覆う第二の封止樹脂とを有し、
上記第一の封止樹脂は、上記発光素子が発した光の放射方向によって、上記発光素子が発した光が透過する距離が異なる形状であり、
上記第二の封止樹脂は、上記発光素子が発した光が上記第一の封止樹脂を透過する距離が最も短い方向において、上記第一の封止樹脂を透過した光が上記第二の封止樹脂を透過する距離が最も長くなる形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明にかかる発光装置によれば、光の放射方向による色調のばらつきを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１における発光装置１の一例を示す断面図。
【図２】実施の形態１における発光装置１が放射する光の色度座標の一例を示すｘｙ色度図。
【図３】実施の形態１における色調測定工程で測定する発光装置１が放射する光の色調のばらつきを説明するための図。
【図４】実施の形態１における色調測定工程で測定する発光装置１が放射する光の出射方向と相関色温度との関係の一例を示す図。
【図５】実施の形態１における完成した発光装置１が放射する光の色調のばらつきを説明するための図。
【図６】実施の形態１における完成した発光装置１が放射する光の出射方向と相関色温度との関係の一例を示す図。
【図７】実施の形態１における発光装置１及び比較例における発光装置が放射する光の色度座標の一例を示すｘｙ色度図。
【図８】実施の形態２における発光装置２００の一例を示す断面図。
【図９】実施の形態３における基板２０の一例を示す正面図及びＰ−Ｐ断面図。
【図１０】実施の形態３における製造途中の発光装置１ａの一例を示す正面図及びＰ−Ｐ断面図。
【図１１】実施の形態３における色調測定工程の一例を示す図。
【図１２】実施の形態３における発光装置１の一例を示す正面図及びＰ−Ｐ断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図７を用いて説明する。
【０００９】
図１は、この実施の形態における発光装置１の一例を示す断面図である。
【００１０】
発光装置１は、例えば、ＬＥＤチップ１０と、基板２０と、ワイヤー２２と、第一封止樹脂４０と、第二封止樹脂５０とを有する。
【００１１】
ＬＥＤチップ１０（発光素子）は、例えば約４５０ｎｍの青色光を発する。基板２０は、平板状である。ＬＥＤチップ１０は、基板２０に半田付けされている。ＬＥＤチップ１０の表面には、電極（図示せず）が形成されている。基板２０には、回路パターン（図示せず）が形成されている。ＬＥＤチップ１０の電極は、ワイヤー２２により、基板２０の回路パターンに電気接続されている。ＬＥＤチップ１０には、ワイヤー２２を介して電力が供給される。基板２０の表面には、第一封止樹脂４０が設けられている。第一封止樹脂４０は、ＬＥＤチップ１０およびワイヤー２２を囲んでいる。第一封止樹脂４０は、ＬＥＤチップ１０の中心軸ａ上で高さが最大となる凸形状である。さらに、第一封止樹脂４０を囲むように、第二封止樹脂５０が設けられている。第二封止樹脂５０は、ＬＥＤチップ１０の中心軸ａ上で高さが最大となる凸形状である。
【００１２】
第一封止樹脂４０（第一の封止樹脂）は、例えば、黄色蛍光体と、微粒子シリカとが混入されたシリコーン樹脂である。黄色蛍光体は、ＬＥＤチップ１０からの青色光によって励起され、黄色光を放出する。黄色蛍光体の濃度は、例えば１５ｗｔ％（重量パーセント）である。微粒子シリカは、例えばナノサイズであり、フィラーとして混入されている。微粒子シリカの濃度は、例えば１ｗｔ％である。
【００１３】
第二封止樹脂５０（第二の封止樹脂）は、第一封止樹脂４０と同様、黄色蛍光体と、微粒子シリカとが混入されたシリコーン樹脂である。黄色蛍光体は、第一封止樹脂４０に混入されたものと同一であるが、濃度が第一封止樹脂４０より低く、例えば５ｗｔ％である。なお、黄色蛍光体の濃度は、あらかじめ定めるのではなく、発光装置１の製造時に決定する。また、微粒子シリカの濃度は、第一封止樹脂４０より高く、例えば３ｗｔ％である。
【００１４】
第一封止樹脂４０の径をｗ１、高さをｈ１、第二封止樹脂５０の径をｗ２、高さをｈ２とする。第二封止樹脂５０は、次の式で表わされる関係を満たす形状である。
【００１５】
ｈ２−ｈ１＞（ｗ２−ｗ１）／２
ｗ１≦ｗ２
【００１６】
次に、発光装置１の製造方法について説明する。
【００１７】
まず、基板２０の上に、ＬＥＤチップ１０をダイボンドし、ワイヤボンドして、実装する（光源実装工程）。
次に、ＬＥＤチップ１０を覆うように、第一封止樹脂４０をポッティングする（第一封止工程）。
次に、第一封止樹脂４０を熱硬化する（第一硬化工程）。
その後、色度測定を行う（色調測定工程）。色度測定では、ＬＥＤチップ１０を発光させて、第一封止樹脂４０を介して出射した光の色度座標あるいは相関色温度あるいは三刺激値などを測定する。
色度測定の結果に基づいて、第二封止樹脂５０の蛍光体濃度を決定する（濃度決定工程）。
決定した濃度の第二封止樹脂５０を用いて、第一封止樹脂４０を覆うように、第二封止樹脂５０をポッティングする（第二封止工程）。
次に、第二封止樹脂５０を、熱硬化する（第二硬化工程）。
【００１８】
第一封止樹脂４０及び第二封止樹脂５０は、フィラーを混入して粘度を高めているので、径に対する高さの比が高い凸形状をポッティングで形成した場合においても、熱硬化させるまでの形状安定性を高めることができる。特に、第二封止樹脂５０のフィラー濃度が第一封止樹脂４０よりも高いので、第二封止樹脂５０の粘度が第一封止樹脂４０に比べて高く、第二封止樹脂５０を、上記の関係を満たし、ＬＥＤチップ１０の中心軸ａ上の厚みが厚い形状に容易に形成することができる。
【００１９】
その一方、粘度を高めるとノズルからの糸引き等の影響でポッティング量のばらつきが大きくなり、色ばらつきが生じやすくなる。第一封止樹脂４０の粘度が第二封止樹脂５０より低いので、第一封止樹脂４０の樹脂量のばらつきは、第二封止樹脂５０より少ない。第一封止樹脂４０の蛍光体濃度が第二封止樹脂５０より高いので、全体としての蛍光体の量のばらつきが小さくなり、色調のばらつきを抑制することができる。
【００２０】
図２は、この実施の形態における発光装置１が放射する光の色度座標の一例を示すｘｙ色度図である。
点Ａは、ＬＥＤチップ１０が放射する青色光の色度座標を表わす。
点Ｂは、黄色蛍光体が青色光を波長変換した黄色光の色度座標を表わす。
点Ｔは、発光装置１が放射する光の目標とする色度座標を表わす。点Ｔは、例えば、点Ａと点Ｂとを結ぶ線分ＡＢと、黒体軌跡（黒体輻射）との交点である。
点Ｉは、色調測定工程で測定した光の色度座標を表わす。点Ｉは、線分ＡＢ上の点であって、点Ｔよりも点Ａに近い側に位置する。
【００２１】
発光装置１が放射する光は、ＬＥＤチップ１０の青色光と黄色蛍光体の黄色光との合成光なので、その色度座標を表わす点は、線分ＡＢ上にあり、波長変換される光の割合によって決まる。
【００２２】
設計上、点Ａと点Ｉとを結ぶ線分ＡＩの長さが、点Ａと点Ｔとを結ぶ線分ＡＴの長さの５０％以上の範囲となるように、第一封止樹脂４０の封止量を設定する。例えば、線分ＡＩの長さが、線分ＡＴの長さの９０％になるようにする。
【００２３】
上述したように、第一封止樹脂４０の充填量にはばらつきがあるため、点Ｉの座標には、ばらつきが生じる。そこで、色調測定工程で測定した点Ｉの座標に基づいて、第二封止樹脂５０における黄色蛍光体の濃度を決定する。第二封止工程では、決定した濃度の黄色蛍光体を混入した第二封止樹脂５０を製造して充填する。あるいは、あらかじめ黄色蛍光体の濃度が異なる複数種類の第二封止樹脂５０を用意しておき、決定した濃度に一番近い濃度の第二封止樹脂５０を選択して充填してもよい。
【００２４】
上述したように、第二封止樹脂５０の充填量にもばらつきがある。しかし、第二封止樹脂５０の蛍光体濃度が第一封止樹脂４０の蛍光体濃度に比べて低いため、第二封止樹脂５０の充填量のばらつきが色調のばらつきに与える影響は、第一封止樹脂４０に比べて小さい。これにより、第一封止樹脂４０による色調のばらつきを修正して、目標とする色度に調整することが容易に可能となる。
【００２５】
図３は、この実施の形態における色調測定工程で測定する発光装置１が放射する光の色調のばらつきを説明するための図である。
ｙ軸は、基板２０に対して垂直な方向を示す。ｘ軸は、基板２０に対して平行な方向を示す。
光ＬＡ１は、ＬＥＤチップ１０からｙ軸方向（正面方向）に出射する光を表わす。
光ＬＢ１は、ＬＥＤチップ１０からｘ軸方向（横方向）に出射する光を表わす。
【００２６】
ＬＥＤチップ１０が放射した青色光は、一部が第一封止樹脂４０のなかの黄色蛍光体により波長変換されて黄色光になり、青色光と黄色光との合成光が出射される。ＬＥＤチップ１０が青色光を放射する放射点から見て、ｙ軸方向よりもｘ軸方向のほうが、第一封止樹脂４０を光が通過する距離が長い。このため、光ＬＡ１よりも光ＬＢ１のほうが、黄色蛍光体に衝突して波長変換される確率が高くなるので、黄色光の割合が高くなり、相関色温度が低くなる。
【００２７】
図４は、この実施の形態における色調測定工程で測定する発光装置１が放射する光の出射方向と相関色温度との関係の一例を示す図である。
横軸は、発光装置１が放射する光の出射方向とｙ軸とがなす角度θを示す。縦軸は、発光装置１が放射する光の相関色温度Ｔｃを示す。
上述したように、ｙ軸方向（θ＝０度）へ出射する光の相関色温度が最も高く、出射角度θが大きくなるほど相関色温度が低くなり、ｘ軸方向（θ＝９０度）へ出射する光の相関色温度が最も低い。
【００２８】
図５は、この実施の形態における完成した発光装置１が放射する光の色調のばらつきを説明するための図である。
光ＬＡ２は、第二封止樹脂５０を通過してｙ軸方向（正面方向）に出射する光を表わす。
光ＬＢ２は、第二封止樹脂５０を通過してｘ軸方向（横方向）に出射する光を表わす。
【００２９】
第一封止樹脂４０から出射した光は、第二封止樹脂５０を通過する際、一部が第二封止樹脂５０のなかの黄色蛍光体により波長変換された黄色光になる。第二封止樹脂５０は、上述したように、ｈ２−ｈ１＞（ｗ２−ｗ１）／２、ｗ１≦ｗ２の関係を満たす形状である。このため、ｘ軸方向よりもｙ軸方向のほうが、第二封止樹脂５０を光が通過する距離が長い。このため、光ＬＢ２よりも光ＬＡ２のほうが、第二封止樹脂５０のなかで黄色蛍光体に衝突して波長変換される確率が高くなる。
【００３０】
図６は、この実施の形態における完成した発光装置１が放射する光の出射方向と相関色温度との関係の一例を示す図である。
【００３１】
第一封止樹脂４０から出射した時点において、ｙ軸方向へ出射する光の相関色温度が最も高く、出射角度θが大きくなるほど、相関色温度が低くなる。第二封止樹脂５０を通過する距離は、ｙ軸方向へ出射する光が最も長く、出射角度θが大きくなるほど、短くなる。このため、黄色光が増える割合は、ｙ軸方向へ出射する光が最も大きく、出射角度θが大きくなるほど、小さくなる。したがって、相関色温度の下げ幅は、ｙ軸方向へ出射する光が最も大きく、出射角度θが大きくなるほど、小さくなる。これにより、第一封止樹脂４０から出射した時点における相関色温度のばらつきを打ち消して、出射方向の違いによる相関色温度のばらつきを小さくすることができる。
【００３２】
次に、第一封止樹脂４０と第二封止樹脂５０とで同一の蛍光体を用いることの効果について、第一封止樹脂と第二封止樹脂とで色調の異なる蛍光体を用いた場合と比較して、説明する。
【００３３】
図７は、この実施の形態における発光装置１及び比較例における発光装置が放射する光の色度座標の一例を示すｘｙ色度図である。
点Ｃは、第一封止樹脂４０からｙ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす。
点Ｄは、第一封止樹脂４０からｘ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす。
点Ｅは、第二封止樹脂５０から出射する光の色度座標を表わす。
【００３４】
上述したように、第一封止樹脂４０からｙ軸方向へ出射する光よりも、第一封止樹脂４０からｘ軸方向へ出射する光のほうが、黄色光に波長変換される確率が高いので、点Ａと点Ｃとを結ぶ線分ＡＣの長さよりも、点Ａと点Ｄとを結ぶ線分ＡＤの長さのほうが長い。
第二封止樹脂５０からｙ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす点は、点Ｃと点Ｂとを結ぶ線分ＣＢ上に位置する。また、第二封止樹脂５０からｘ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす点は、点Ｄと点Ｂとを結ぶ線分ＤＢ上に位置する。このため、第二封止樹脂５０の形状を工夫することにより、第二封止樹脂５０からｙ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす点と、第二封止樹脂５０からｘ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす点とを一致させ、ともに点Ｅにすることができる。
【００３５】
点Ｆは、比較例における発光装置のＬＥＤチップが放射した青色光を第二封止樹脂に混入された蛍光体（緑色蛍光体）が波長変換した緑色光の色度座標を表わす。
なお、比較例における発光装置の第一封止樹脂に混入された蛍光体は、この実施の形態における発光装置１の第一封止樹脂４０及び第二封止樹脂５０に混入された黄色蛍光体と同一の蛍光体であるものとする。すなわち、比較例における発光装置のＬＥＤチップが放射した青色光を第一封止樹脂に混入された蛍光体が波長変換した光の色度座標は、点Ｂで表わされる。また、比較例における発光装置の第一封止樹脂から出射する光の色度座標は、この実施の形態における発光装置１の第一封止樹脂４０から出射する光の色度座標と同じである。
【００３６】
比較例における発光装置の第二封止樹脂からｙ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす点は、点Ｃと点Ｆとを結ぶ線分ＣＦ上に位置する。また、比較例における発光装置の第二封止樹脂からｘ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす点は、点Ｄと点Ｆとを結ぶ線分ＤＦ上に位置する。線分ＣＦと線分ＤＦとが重なっていないので、第二封止樹脂の形状をいかなる形状にしたとしても、第二封止樹脂からｙ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす点と、第二封止樹脂からｘ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす点とを一致させることは不可能である。
【００３７】
このように、第一封止樹脂４０に混入された蛍光体と第二封止樹脂５０に混入された蛍光体とが同一であることにより、第二封止樹脂５０から出射する光の色度座標を、出射方向にかかわらず同一にすることが可能になる。
【００３８】
なお、この比較例のように、第一封止樹脂に混入された蛍光体が波長変換する光と、第二封止樹脂に混入された蛍光体が波長変換する光とが、まったく色調の異なる光である場合には、第二封止樹脂から出射する光の色度座標が、出射方向により大きく異なってしまう。
しかし、第一封止樹脂４０に混入された蛍光体が波長変換する光と、第二封止樹脂５０に混入された蛍光体が波長変換する光とが、ほぼ同一の色調の光であれば、第二封止樹脂から出射する光の色度座標を、出射方向にかかわらず一致させることはできないが、かなり近くすることは可能である。このため、第一封止樹脂４０に混入する蛍光体と、第二封止樹脂５０に混入する蛍光体とは、必ずしもまったく同一の蛍光体である必要はなく、ほぼ同一の色調の光を出す蛍光体であればよい。
なお、「ほぼ同一の色調」とは、ｘｙ色度座標でいえば、例えばｘｙ色度座標の差がそれぞれ０．０５以内であることをいう。また、主波長及び純度でいえば、例えば主波長の差が１０ｎｍ（ナノメートル）以内であることをいう。この場合、純度の差は大きくてもかまわない。
【００３９】
また、第一封止樹脂４０及び第二封止樹脂５０に混入する蛍光体は、必ずしもそれぞれ１種類の蛍光体である必要はなく、少なくともいずれかが複数種類の蛍光体であってもよい。その場合、複数種類の蛍光体が出す光を混合した光の色調が、第一封止樹脂４０と第二封止樹脂５０とでほぼ同一の色調になるよう、蛍光体を選定し、混入比率を設定する。
【００４０】
なお、第二封止樹脂５０の厚さや含まれる蛍光体の含有量によっては、第一封止樹脂４０から出射した光よりも第二封止樹脂５０から出射した光のほうが、ＬＥＤチップ１０が放射する光の色度座標に近い色度座標になる場合がある。この場合でも、第二封止樹脂５０に第一封止樹脂４０とほぼ同一の色調の蛍光体を用い、ＬＥＤチップ１０の中心軸方向の厚みを厚くすることで、第一封止樹脂４０で生じた色調変化を打ち消し、光の出射角度や出射位置によらず色調を安定させることができる。
【００４１】
以上のように、封止樹脂を、ＬＥＤチップ１０に近接する第一封止樹脂４０と、第一封止樹脂４０の出光側に形成される第二封止樹脂５０との２層で構成する。第一封止樹脂４０を充填したのち、出射光の色調を測定する。測定結果に合わせて、第二封止樹脂５０の蛍光体の濃度を選定する。このとき、第二封止樹脂５０の蛍光体の濃度は、第一封止樹脂４０に比べて蛍光体濃度が低い範囲内で選定する。そして、選定した濃度の蛍光体を含む第二封止樹脂５０を充填する。このため、ばらつきの少ない色調調整が可能となる。
【００４２】
また、第二封止樹脂５０には、第一封止樹脂４０と同一あるいは近い色調となる蛍光体を用いる。第二封止樹脂５０は、ｈ２−ｈ１＞（ｗ２−ｗ１）／２、ｗ１≦ｗ２の関係を満たす形状に形成する。ＬＥＤチップ１０の中心軸方向の厚みが厚い形状に第二封止樹脂５０を形成するので、光の出射角度や出射位置によらず色調が安定した発光装置を得ることができる。
【００４３】
また、第二封止樹脂５０に第一封止樹脂４０よりも粘度の高い樹脂を用いるので、製造工程において、第二封止樹脂５０をＬＥＤチップ１０の中心軸方向の厚みが厚い形状に成形することが容易である。
【００４４】
この実施の形態における発光装置（１）は、基板（２０）と、基板に実装された発光素子（ＬＥＤチップ１０）と、蛍光体を含み発光素子を覆うように設けられた封止樹脂（第一封止樹脂４０、第二封止樹脂５０）とで構成される。
封止樹脂は、発光素子に近接する第一封止樹脂（４０）と、第一封止樹脂の出光側に形成される第二封止樹脂（５０）とにより構成される。
前記第二封止樹脂は、凸形状を成し、前記発光素子の中心軸上の厚みが厚い。
【００４５】
第二封止樹脂は、発光素子の中心軸上の厚みが厚い形状を実現しているため、第一封止樹脂で生じた色調の出射角度依存性を打ち消し、色調が安定した発光装置を得ることができる。
【００４６】
前記第二封止樹脂は、前記第一封止樹脂に比べ蛍光体濃度が低い。
【００４７】
第一封止樹脂に比べ蛍光体濃度の低い第二封止樹脂を色度調整に用いることで、充填量のばらつきによる色調ばらつきが抑制でき、色調の揃った発光装置を得ることができる。
【００４８】
この実施の形態における発光装置（１）の製造方法は、以下の工程を有する。
基板（２０）上にＬＥＤチップ（１０）を実装する。
前記ＬＥＤチップを覆うように蛍光体を混入した第一封止樹脂（４０）を形成し硬化する。
その後、前記第一封止樹脂より粘度が高い第二封止樹脂（５０）を前記第一封止樹脂を覆うように形成し硬化させる。
【００４９】
第一封止樹脂に比べ粘度の高い第二封止樹脂を用いることで、容易に発光素子の中心軸上の厚みが厚い第二封止樹脂を形成できる。
【００５０】
実施の形態２．
実施の形態２について、図８を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分および同一の作用をする部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５１】
図８は、この実施の形態における発光装置２００の一例を示す断面図である。
【００５２】
発光装置２００は、例えば、ＬＥＤチップ１０と、基板１２０と、ワイヤー２２と、第一封止樹脂１４０と、第二封止樹脂１５０と、枠１６０とを有する。
基板１２０には、バンプ１２１が埋め込まれている。バンプ１２１は、例えば銅製である。ＬＥＤチップ１０は、バンプ１２１に半田付けされている。ＬＥＤチップ１０の表面には、電極（図示せず）が形成されている。基板１２０には、回路パターン（図示せず）が設けられている。ＬＥＤチップ１０の電極は、ワイヤー２２により、基板１２０の回路パターンに接続されている。ＬＥＤチップ１０には、ワイヤー２２を介して、電力が供給される。
枠１６０は、例えば高反射樹脂製である。枠１６０は、基板１２０の表面に、ＬＥＤチップ１０を囲むように固定されている。枠１６０のなかには、第一封止樹脂１４０と、第二封止樹脂１５０とが充填されている。
第一封止樹脂１４０は、例えば、黄色蛍光体が混入されたシリコーン樹脂である。黄色蛍光体は、ＬＥＤチップ１０からの青色光によって励起され、黄色光を放出する。黄色蛍光体の濃度は、例えば１０ｗｔ％である。第一封止樹脂１４０は、ＬＥＤチップ１０の表面を覆う高さまで充填されている。なお、第一封止樹脂１４０は、表面を平らに形成すると、硬化時の収縮により、この図に示すような凹形状になる。しかし、第一封止樹脂１４０の表面の形状は、凹形状に限らず、他の形状であってもよい。
第二封止樹脂１５０は、例えば、黄色蛍光体と微粒子シリカとが混入されたシリコーン樹脂である。黄色蛍光体の濃度は、第一封止樹脂１４０よりも低く、例えば５ｗｔ％である。微粒子シリカの濃度は、例えば２ｗｔ％である。第二封止樹脂１５０は、第一封止樹脂１４０の出光面側に、凸形状に充填されている。
【００５３】
実施の形態１と同様、第一封止樹脂１４０を充填・硬化したのちに、第一封止樹脂１４０から出射される光の色調（色度座標）を測定し、測定結果に基づいて、第二封止樹脂１５０の蛍光体濃度を選定する。これにより、第一封止樹脂１４０の充填量や蛍光体の沈降状態などのばらつきによる色調のばらつきがあった場合でも、ＬＥＤチップ１０ごとに色調を調整することができ、基板１２０内の色調のばらつきを容易に抑制することができる。
【００５４】
光ＬＡ３は、発光装置２００がＬＥＤチップ１０の上面に対して垂直な方向へ出射する光を表わす。光ＬＢ３は、発光装置２００がＬＥＤチップ１０の上面に対して傾いた方向へ出射する光を表わす。
光ＬＢ３よりも光ＬＡ３のほうが、第一封止樹脂１４０を通過する距離が短い。このため、第一封止樹脂１４０のなかでは、光ＬＢ３よりも光ＬＡ３のほうが、蛍光体に衝突して波長変換される確率が小さい。したがって、第一封止樹脂１４０から出射する時点において、光ＬＢ３よりも光ＬＡ３のほうが、青みが強く、相関色温度が高い。
一方、第二封止樹脂１５０は、第一封止樹脂１４０の出光面側に凸形状に設けられている。このため、光ＬＡ３は、光ＬＢ３に比べて、第二封止樹脂１５０を通過する距離が長い。このため、第二封止樹脂１５０のなかでは、光ＬＢ３よりも光ＬＡ３のほうが、蛍光体に衝突して波長変換される確率が大きい。
よって、第二封止樹脂１５０を設けることにより、第一封止樹脂１４０を通過した時点で生じる相関色温度の出射角度依存性を打ち消すことができる。
【００５５】
以上のように、封止樹脂を、ＬＥＤチップ１０に近接する第一封止樹脂１４０と、第一封止樹脂１４０の出光側に形成される第二封止樹脂１５０との２層で構成する。第一封止樹脂１４０を充填したのち、出射光の色調を測定する。測定結果に合わせて、第二封止樹脂１５０の蛍光体の濃度を選定する。このとき、第二封止樹脂１５０の蛍光体の濃度は、第一封止樹脂１４０に比べて蛍光体濃度が低い範囲内で選定する。そして、選定した濃度の蛍光体を含む第二封止樹脂１５０を充填する。このため、ばらつきの少ない色調調整が可能となる。
【００５６】
また、第二封止樹脂１５０を第一封止樹脂１４０の出光面側に凸形状で設けるので、光の出射角度や出射位置によらず色調が安定した発光装置を得ることができる。
【００５７】
実施の形態３．
実施の形態３について、図９〜図１２を用いて説明する。
なお、実施の形態１または実施の形態２と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
図９は、この実施の形態における基板２０の一例を示す正面図及びＰ−Ｐ断面図である。
【００５９】
基板２０は、２つの突起２３，２４を有する。
突起２３は、円周状である。突起２３は、第一封止樹脂４０の横方向の広がりを抑制する。
突起２４は、突起２３とほぼ同じ中心を有する円周状である。突起２３は、第二封止樹脂５０の横方向の広がりを抑制する。突起２４の外周の直径ｗ２は、突起２３の外周の直径ｗ１より大きい。
突起２３及び突起２４の高さは、ＬＥＤチップ１０の高さｈ０とほぼ等しい。
ＬＥＤチップ１０は、２つの突起２３，２４の中心に、発光中心がほぼ一致する位置に実装される。
なお、突起２３，２４は、第一封止樹脂４０及び第二封止樹脂５０が、ＬＥＤチップ１０の中心軸を中心とする回転対称な形状となり、底面の直径がそれぞれｗ１及びｗ２になるように設けられたものである。したがって、同様の効果を奏する構成であれば、他の構成に置き換えてもよい。
【００６０】
図１０は、この実施の形態における製造途中の発光装置１ａの一例を示す正面図及びＰ−Ｐ断面図である。
この図は、基板２０の表面にＬＥＤチップ１０を実装し、第一封止樹脂４０をポッティングして硬化した状態を表わす。なお、ワイヤー２２は、省略している。
【００６１】
第一封止樹脂４０の底面の直径は、突起２３によって規制されるので、ポッティングされた樹脂の量にかかわらず、ｗ１になる。これに対し、第一封止樹脂４０の高さｈ１は、ポッティングされた樹脂の量によって変わる。
【００６２】
ポッティングする第一封止樹脂４０の蛍光体の濃度は、実施の形態１で説明した線分ＡＤ（図７参照）の長さが線分ＡＴ（図２参照）の長さを超えない範囲内で、できるだけ高い濃度に設定する。
ＬＥＤチップ１０が発した光が第一封止樹脂４０のなかを透過すると、ｅｘｐ（−Ｌ／Ｌ０）倍に減衰する。ただし、Ｌは、ＬＥＤチップ１０が発した光が第一封止樹脂４０のなかを透過する距離である。Ｌ０は、第一封止樹脂４０の透過率や蛍光体濃度によって定まる定数である。ｅｘｐは、ネイピア数ｅを底とする指数関数を表わす。
基板２０の表面に対して平行な方向へ向けてＬＥＤチップ１０が発した光が第一封止樹脂４０のなかを透過する距離はｗ１／２であるから、ＬＥＤチップ１０が発した光は、ｅｘｐ（−ｗ１／２Ｌ０）倍に減衰する。ｗ１は一定であるから、Ｌ０が小さいほど減衰が大きくなり、線分ＡＤの長さが長くなる。そこで、第一封止樹脂４０の製造過程における製造誤差を考慮して、蛍光体の濃度が最も高く、したがってＬ０が最も小さい場合でも、線分ＡＤの長さが線分ＡＴの長さを超えないように、第一封止樹脂４０に含まれる蛍光体の濃度の設計値を設定する。
【００６３】
ポッティングする第一封止樹脂４０の量は、実施の形態１で説明した線分ＡＣ（図７参照）の長さが線分ＡＴの長さを超えない範囲内で、できるだけ多い量に設定する。
基板２０の表面に対して垂直な方向へ向けてＬＥＤチップ１０が発した光が第一封止樹脂４０のなかを透過する距離はｈ１−ｈ０であるから、ＬＥＤチップ１０が発した光は、ｅｘｐ（−［ｈ１−ｈ０］／Ｌ０）倍に減衰する。ｈ０は一定であるから、ｈ１が大きいほど減衰が大きくなり、線分ＡＣの長さが長くなる。また、Ｌ０が小さいほど減衰が大きくなり、線分ＡＣの長さが長くなる。したがって、第一封止樹脂４０のポッティング量の誤差を考慮して、ｈ１が最も大きく、かつ、Ｌ０が最も小さい場合でも、線分ＡＣの長さが線分ＡＴの長さを超えないように、第一封止樹脂４０のポッティング量の設計値を設定する。なお、Ｌ０が最も小さい場合でも、線分ＡＤの長さが線分ＡＴの長さを超えないように第一封止樹脂４０の蛍光体濃度を設定しているので、ｈ１が最も大きい場合でも、ｗ１／２を超えないように第一封止樹脂４０のポッティング量を設定すれば、線分ＡＣの長さが線分ＡＴの長さを超えることはない。
例えば、第一封止樹脂４０の表面の形状が表面張力により球面状になると仮定して、底面の直径ｗ１と、高さｈ１の最大値とから、第一封止樹脂４０の体積の最大値を算出する。算出した最大値から、ポッティング量の最大誤差を差し引いた値を算出して、第一封止樹脂４０のポッティング量の設計値とする。
【００６４】
図１１は、この実施の形態における色調測定工程の一例を示す図である。
【００６５】
色調測定装置３００ｃ，３００ｄは、製造途中の発光装置１ａから出射する光の色調（色度座標・相関色温度・三刺激値など）を測定する。色調測定装置３００ｃは、ＬＥＤチップ１０の中心軸上に位置し、基板２０に対してほぼ垂直な方向へ向けて発光装置１ａから出射する光を測定する。色調測定装置３００ｄは、ＬＥＤチップ１０の発光中心を基準として、基板２０に対してほぼ平行な方向に位置し、基板２０に対してほぼ平行な方向へ向けて発光装置１ａから出射する光を測定する。なお、ＬＥＤチップ１０からの直接光を観測するため、色調測定装置３００ｄは、ＬＥＤチップ１０の発光中心よりもやや上を基準として、基板２０に対してほぼ平行な方向に位置する構成であってもよい。また、２つの色調測定装置３００ｃ，３００ｄを使って測定するのではなく、１つの色調測定装置を動かして、２つの位置で測定する構成であってもよい。また、測定する位置は、２箇所に限らず、３箇所以上であってもよい。
【００６６】
例えば、ＬＥＤチップ１０を発光させて発光装置１ａから出射した光の三刺激値を、色調測定装置３００ｃ，３００ｄが測定するものとする。色調測定装置３００ｃ，３００ｄが測定する光は、ＬＥＤチップ１０が発した光と、第一封止樹脂４０に含まれる蛍光体が波長変換した変換後の光との合成光であるから、次の式が成り立つ。
【００６７】
（ＸＣ，ＹＣ，ＺＣ）＝ａＣ・（ｘＡ，ｙＡ，ｚＡ）＋ｂＣ・（ｘＢ，ｙＢ，ｚＢ）
（ＸＤ，ＹＤ，ＺＤ）＝ａＤ・（ｘＡ，ｙＡ，ｚＡ）＋ｂＤ・（ｘＢ，ｙＢ，ｚＢ）
ただし、（ＸＣ，ＹＣ，ＺＣ）は、色調測定装置３００ｃが測定した光の三刺激値を表わす。（ＸＤ，ＹＤ，ＺＤ）は、色調測定装置３００ｄが測定した光の三刺激値を表わす。（ｘＡ，ｙＡ，ｚＡ）は、ＬＥＤチップ１０が発する光の色度座標を表わし、ｘＡ＋ｙＡ＋ｚＡ＝１である。（ｘＢ，ｙＢ，ｚＢ）は、第一封止樹脂４０に含まれる蛍光体が発する光の色度座標を表わし、ｘＢ＋ｙＢ＋ｚＢ＝１である。ａＣ，ｂＣ，ａＤ，ｂＤは、０より大きい係数である。ベクトル（ｘＡ，ｙＡ，ｚＡ）とベクトル（ｘＢ，ｙＢ，ｚＢ）とが一次独立なので、ａＣ，ｂＣ，ａＤ，ｂＤを計算により求めることができる。
【００６８】
ＬＥＤチップ１０が発する光の強さが、放射方向によらず一定である場合、ａＤに対するａＣの比が、減衰量の比に等しいので、次の式を用いて、高さｈ１を計算により求めることができる。
【００６９】
ｈ１＝ｈ０＋ｗ１／２＋Ｌ０［ｌｏｇ（ａＣ）−ｌｏｇ（ａＤ）］
ただし、ｌｏｇは、自然対数を表わす。
【００７０】
図１２は、この実施の形態における発光装置１の一例を示す正面図及びＰ−Ｐ断面図である。
この図は、図１０に示した発光装置１ａの第一封止樹脂４０の上に、第二封止樹脂５０をポッティングして硬化した状態を表わす。
【００７１】
第二封止樹脂５０の底面の直径は、突起２４によって規制されるので、ポッティングされた樹脂の量にかかわらず、ｗ２になる。これに対し、第二封止樹脂５０の高さｈ２は、ポッティングされた樹脂の量によって変わる。
【００７２】
ポッティングする第二封止樹脂５０の蛍光体の濃度は、色調測定工程で測定した結果に基づいて算出した値に設定する。同様に、ポッティングする第二封止樹脂５０の量も、色調測定工程で測定した結果に基づいて算出した値に設定する。
【００７３】
発光装置１から出射する光は、ＬＥＤチップ１０が発した光と、第一封止樹脂４０及び第二封止樹脂５０に含まれる蛍光体が波長変換した変換後の光との合成光であるから、次の式が成り立つ。
【００７４】
（ＸＣ’，ＹＣ’，ＺＣ’）＝ａＣ’・（ｘＡ，ｙＡ，ｚＡ）＋ｂＣ’・（ｘＢ，ｙＢ，ｚＢ）
（ＸＤ’，ＹＤ’，ＺＤ’）＝ａＤ’・（ｘＡ，ｙＡ，ｚＡ）＋ｂＤ’・（ｘＢ，ｙＢ，ｚＢ）
ただし、（ＸＣ’，ＹＣ’，ＺＣ’）は、基板２０の表面に対して垂直な方向へ向けて発光装置１から出射する光の三刺激値を表わす。（ＸＤ’，ＹＤ’，ＺＤ’）は、基板２０の表面に対して平行な方向へ向けて発光装置１から出射する光の三刺激値を表わす。ａＣ’，ｂＣ’，ａＤ’，ｂＤ’は、０より大きい係数である。なお、第一封止樹脂４０に含まれる蛍光体が発する光の色度座標と、第二封止樹脂５０に含まれる蛍光体が発する光の色度座標とは、同じであるものとする。
【００７５】
ＬＥＤチップ１０が放射して第一封止樹脂４０を透過した光が第二封止樹脂５０のなかを透過すると、ｅｘｐ（−Ｌ’／Ｌ０’）倍に減衰する。ただし、Ｌ’は、ＬＥＤチップ１０が放射して第一封止樹脂４０を透過した光が第二封止樹脂５０のなかを透過する距離である。Ｌ０’は、第二封止樹脂５０の透過率や蛍光体濃度によって定まる定数である。
【００７６】
基板２０の表面に対して垂直な方向へ向けてＬＥＤチップ１０が放射して第一封止樹脂４０を透過した光が第二封止樹脂５０のなかを透過する距離はｈ２−ｈ１であるから、次の式が成り立つ。
【００７７】
ａＣ’＝ａＣ・ｅｘｐ（−［ｈ２−ｈ１］／Ｌ０’）
【００７８】
同様に、基板２０の表面に対して平行な方向へ向けてＬＥＤチップ１０が放射して第一封止樹脂４０を透過した光が第二封止樹脂５０のなかを透過する距離は（ｗ２−ｗ１）／２であるから、次の式が成り立つ。
【００７９】
ａＤ’＝ａＤ・ｅｘｐ（−［ｗ２−ｗ１］／２Ｌ０’）
【００８０】
ａＣ，ａＤ及びｈ１には、色調測定工程での測定結果に基づいて計算した値を用い、ａＣ’及びａＤ’には、発光装置１から出射する光の色度座標が目標値に一致する値を用いて、Ｌ０’及びｈ２の設計値を算出する。算出したＬ０’の設計値に基づいて、第二封止樹脂５０の蛍光体の濃度の設計値を算出する。また、算出したｈ２の設計値に基づいて、第二封止樹脂５０のポッティング量の設計値を算出する。
【００８１】
このようにして算出した設計値の濃度の蛍光体を含む第二封止樹脂５０を、算出した設計値の量だけポッティングする。これにより、第二封止樹脂５０の蛍光体の濃度やポッティング量に誤差があったとしても、発光装置１から出射する光の色度座標を、光の出射方向にかかわらず、目標値にほぼ一致させることができる。
【００８２】
以上、各実施の形態で説明した構成は、一例であり、他の構成であってもよい。例えば、異なる実施の形態で説明した構成を組み合わせた構成であってもよいし、本質的でない部分の構成を、他の構成で置き換えた構成であってもよい。
【００８３】
例えば、第一封止樹脂および第二封止樹脂は、ポッティングにより充填してもよいし、印刷により塗布してもよいし、型を用いて成形してもよい。
【００８４】
また、１つのＬＥＤチップに対して、一組の第一封止樹脂、第二封止樹脂を設けるのではなく、一組の第一封止樹脂、第二封止樹脂のなかに、複数のＬＥＤチップを実装する構成であってもよい。
【００８５】
また、第二封止樹脂の蛍光体濃度を第一封止樹脂の蛍光体濃度に対して低くするのではなく、第二封止樹脂の蛍光体濃度を第一封止樹脂の蛍光体濃度よりも高くしてもよい。その場合、第二封止樹脂の充填量のばらつきによる色調のばらつきを抑えるため、例えば、第一封止樹脂よりも充填量のばらつきが小さい方法で、第二封止樹脂を充填する。
【００８６】
また、第二封止樹脂の粘度を第一封止樹脂の粘度に対し高くするのではなく、第二封止樹脂の粘度を第一封止樹脂の粘度よりも低くしてもよい。その場合、第二封止樹脂を発光素子の中心軸上の厚みが厚い形状とするため、例えば、型を用いて第二封止樹脂を成形する。これにより、第一封止樹脂で生じた角度に依存した色調の変化を抑制することができる。
【００８７】
また、第一封止樹脂を、発光素子の中心軸方向の厚みが厚く、中心軸方向と異なる方向の厚みが薄い形状に形成する構成であってもよい。その場合、第二封止樹脂は、発光素子の中心軸方向の厚みを薄くし、第一封止樹脂の厚みが薄い方向の厚みを厚くする。これにより、光の出射方向による色調のばらつきを抑えることができる。
【００８８】
以上説明した発光装置（１，２００）は、
光を発する発光素子（ＬＥＤチップ１０）と、
上記発光素子が発した光を波長変換する蛍光体を含み、光を透過し、上記発光素子を覆う第一の封止樹脂（第一封止樹脂４０，１４０）と、
上記発光素子が発した光を波長変換する蛍光体を含み、光を透過し、上記第一の封止樹脂を覆う第二の封止樹脂（第二封止樹脂５０，１５０）とを有する。
上記第一の封止樹脂は、上記発光素子が発した光の放射方向によって、上記発光素子が発した光が透過する距離が異なる形状である。
上記第二の封止樹脂は、上記発光素子が発した光が上記第一の封止樹脂を透過する距離が最も短い方向において、上記第一の封止樹脂を透過した光が上記第二の封止樹脂を透過する距離が最も長くなる形状である。
【００８９】
これにより、光の放射方向による色調のばらつきを抑えることができる。
【００９０】
上記発光装置（１，２００）は、更に、略平板状の表面を備える基板（２０，１２０）を有する。
上記発光素子（１０）は、上記基板の表面に実装され、中心軸が上記基板の表面に対して略垂直である。
上記第二の封止樹脂（５０，１５０）は、上記発光素子の中心軸方向において、上記第一の封止樹脂を覆う厚さが最も厚い形状である。
【００９１】
基板上に発光素子を実装し、それを第一の封止樹脂で覆うと、発光素子の中心軸方向において、発光素子が発した光が第一の封止樹脂を透過する距離が最も短くなる場合が多い。発光素子の中心軸方向において、第二の封止樹脂が第一の封止樹脂を覆う厚さを最も厚くすることにより、第一の封止樹脂を透過した光が上記第二の封止樹脂を透過する距離が最も長くなり、光の放射方向による色調のばらつきを抑えることができる。
【００９２】
上記第二の封止樹脂（５０，１５０）は、上記第一の封止樹脂（４０，１４０）よりも、粘度が高い。
【００９３】
これにより、第二の封止樹脂を所望の形状に形成することが容易になる。
【００９４】
上記第二の封止樹脂（５０，１５０）は、上記第一の封止樹脂（４０，１４０）よりも、上記蛍光体の濃度が低い。
【００９５】
これにより、第二の封止樹脂の充填量の誤差が、発光装置から出射する光の色調に与える影響を小さくすることができる。
【００９６】
上記第二の封止樹脂（５０，１５０）に含まれる蛍光体が波長変換した変換後の光の色調は、上記第一の封止樹脂（４０，１４０）に含まれる蛍光体が波長変換した変換後の光の色調と、略同一である。
【００９７】
これにより、第一の封止樹脂の充填量のばらつきや発光素子が発した光が第一の封止樹脂を透過する距離の違いによる光の色調のばらつきを、第二の封止樹脂によって抑制することができる。
【００９８】
以上説明した発光装置（１，２００）を製造する製造方法は、以下の工程を有する。
上記第一の封止樹脂（４０，１４０）で、上記発光素子（１０）を覆う。
上記発光素子を発光させて、上記第一の封止樹脂を介して出射した光の色度座標及び相関色温度及び三刺激値のうち少なくともいずれかを測定する。
測定した結果に基づいて、上記第二の封止樹脂（５０，１５０）に含まれる蛍光体の濃度を決定する。
決定した濃度の蛍光体を含む第二の封止樹脂で、上記第一の封止樹脂を覆う。
【００９９】
これにより、第一の封止樹脂の充填量のばらつきや発光素子が発した光が第一の封止樹脂を透過する距離の違いによる光の色調のばらつきを、第二の封止樹脂によって抑制することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１，２００ 発光装置、１０ ＬＥＤチップ、２０，１２０ 基板、２２ ワイヤー、２３，２４ 突起、１２１ バンプ、４０，１４０ 第一封止樹脂、５０，１５０ 第二封止樹脂、１６０ 枠、３００ 色調測定装置、ＬＡ１〜ＬＡ３，ＬＢ１〜ＬＢ３ 光、ａ 中心軸。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
青色ＬＥＤチップなどの発光素子と、発光素子が発した光を波長変換する黄色蛍光体などの蛍光体とを組み合わせることにより、白色光を発する発光装置がある。
蛍光体は、例えば封止樹脂に混入され、蛍光体が混入された封止樹脂で発光素子を覆うことにより、発光素子の周囲に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−８７８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発光素子が発した光が封止樹脂を通過する距離が出射方向により異なると、波長変換される光の割合が変化するため、発光装置から出射する光の色調が出射方向によりばらつく。
この発明は、例えば、発光装置から出射する光の出射方向による色調のばらつきを抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明にかかる発光装置は、
光を発する発光素子と、
上記発光素子が発した光を波長変換する蛍光体を含み、光を透過し、上記発光素子を覆う第一の封止樹脂と、
上記発光素子が発した光を波長変換する蛍光体を含み、光を透過し、上記第一の封止樹脂を覆う第二の封止樹脂とを有し、
上記第一の封止樹脂は、上記発光素子が発した光の放射方向によって、上記発光素子が発した光が透過する距離が異なる形状であり、
上記第二の封止樹脂は、上記発光素子が発した光が上記第一の封止樹脂を透過する距離が最も短い方向において、上記第一の封止樹脂を透過した光が上記第二の封止樹脂を透過する距離が最も長くなる形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明にかかる発光装置によれば、光の放射方向による色調のばらつきを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１における発光装置１の一例を示す断面図。
【図２】実施の形態１における発光装置１が放射する光の色度座標の一例を示すｘｙ色度図。
【図３】実施の形態１における色調測定工程で測定する発光装置１が放射する光の色調のばらつきを説明するための図。
【図４】実施の形態１における色調測定工程で測定する発光装置１が放射する光の出射方向と相関色温度との関係の一例を示す図。
【図５】実施の形態１における完成した発光装置１が放射する光の色調のばらつきを説明するための図。
【図６】実施の形態１における完成した発光装置１が放射する光の出射方向と相関色温度との関係の一例を示す図。
【図７】実施の形態１における発光装置１及び比較例における発光装置が放射する光の色度座標の一例を示すｘｙ色度図。
【図８】実施の形態２における発光装置２００の一例を示す断面図。
【図９】実施の形態３における基板２０の一例を示す正面図及びＰ−Ｐ断面図。
【図１０】実施の形態３における製造途中の発光装置１ａの一例を示す正面図及びＰ−Ｐ断面図。
【図１１】実施の形態３における色調測定工程の一例を示す図。
【図１２】実施の形態３における発光装置１の一例を示す正面図及びＰ−Ｐ断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図７を用いて説明する。
【０００９】
図１は、この実施の形態における発光装置１の一例を示す断面図である。
【００１０】
発光装置１は、例えば、ＬＥＤチップ１０と、基板２０と、ワイヤー２２と、第一封止樹脂４０と、第二封止樹脂５０とを有する。
【００１１】
ＬＥＤチップ１０（発光素子）は、例えば約４５０ｎｍの青色光を発する。基板２０は、平板状である。ＬＥＤチップ１０は、基板２０に半田付けされている。ＬＥＤチップ１０の表面には、電極（図示せず）が形成されている。基板２０には、回路パターン（図示せず）が形成されている。ＬＥＤチップ１０の電極は、ワイヤー２２により、基板２０の回路パターンに電気接続されている。ＬＥＤチップ１０には、ワイヤー２２を介して電力が供給される。基板２０の表面には、第一封止樹脂４０が設けられている。第一封止樹脂４０は、ＬＥＤチップ１０およびワイヤー２２を囲んでいる。第一封止樹脂４０は、ＬＥＤチップ１０の中心軸ａ上で高さが最大となる凸形状である。さらに、第一封止樹脂４０を囲むように、第二封止樹脂５０が設けられている。第二封止樹脂５０は、ＬＥＤチップ１０の中心軸ａ上で高さが最大となる凸形状である。
【００１２】
第一封止樹脂４０（第一の封止樹脂）は、例えば、黄色蛍光体と、微粒子シリカとが混入されたシリコーン樹脂である。黄色蛍光体は、ＬＥＤチップ１０からの青色光によって励起され、黄色光を放出する。黄色蛍光体の濃度は、例えば１５ｗｔ％（重量パーセント）である。微粒子シリカは、例えばナノサイズであり、フィラーとして混入されている。微粒子シリカの濃度は、例えば１ｗｔ％である。
【００１３】
第二封止樹脂５０（第二の封止樹脂）は、第一封止樹脂４０と同様、黄色蛍光体と、微粒子シリカとが混入されたシリコーン樹脂である。黄色蛍光体は、第一封止樹脂４０に混入されたものと同一であるが、濃度が第一封止樹脂４０より低く、例えば５ｗｔ％である。なお、黄色蛍光体の濃度は、あらかじめ定めるのではなく、発光装置１の製造時に決定する。また、微粒子シリカの濃度は、第一封止樹脂４０より高く、例えば３ｗｔ％である。
【００１４】
第一封止樹脂４０の径をｗ１、高さをｈ１、第二封止樹脂５０の径をｗ２、高さをｈ２とする。第二封止樹脂５０は、次の式で表わされる関係を満たす形状である。
【００１５】
ｈ２−ｈ１＞（ｗ２−ｗ１）／２
ｗ１≦ｗ２
【００１６】
次に、発光装置１の製造方法について説明する。
【００１７】
まず、基板２０の上に、ＬＥＤチップ１０をダイボンドし、ワイヤボンドして、実装する（光源実装工程）。
次に、ＬＥＤチップ１０を覆うように、第一封止樹脂４０をポッティングする（第一封止工程）。
次に、第一封止樹脂４０を熱硬化する（第一硬化工程）。
その後、色度測定を行う（色調測定工程）。色度測定では、ＬＥＤチップ１０を発光させて、第一封止樹脂４０を介して出射した光の色度座標あるいは相関色温度あるいは三刺激値などを測定する。
色度測定の結果に基づいて、第二封止樹脂５０の蛍光体濃度を決定する（濃度決定工程）。
決定した濃度の第二封止樹脂５０を用いて、第一封止樹脂４０を覆うように、第二封止樹脂５０をポッティングする（第二封止工程）。
次に、第二封止樹脂５０を、熱硬化する（第二硬化工程）。
【００１８】
第一封止樹脂４０及び第二封止樹脂５０は、フィラーを混入して粘度を高めているので、径に対する高さの比が高い凸形状をポッティングで形成した場合においても、熱硬化させるまでの形状安定性を高めることができる。特に、第二封止樹脂５０のフィラー濃度が第一封止樹脂４０よりも高いので、第二封止樹脂５０の粘度が第一封止樹脂４０に比べて高く、第二封止樹脂５０を、上記の関係を満たし、ＬＥＤチップ１０の中心軸ａ上の厚みが厚い形状に容易に形成することができる。
【００１９】
その一方、粘度を高めるとノズルからの糸引き等の影響でポッティング量のばらつきが大きくなり、色ばらつきが生じやすくなる。第一封止樹脂４０の粘度が第二封止樹脂５０より低いので、第一封止樹脂４０の樹脂量のばらつきは、第二封止樹脂５０より少ない。第一封止樹脂４０の蛍光体濃度が第二封止樹脂５０より高いので、全体としての蛍光体の量のばらつきが小さくなり、色調のばらつきを抑制することができる。
【００２０】
図２は、この実施の形態における発光装置１が放射する光の色度座標の一例を示すｘｙ色度図である。
点Ａは、ＬＥＤチップ１０が放射する青色光の色度座標を表わす。
点Ｂは、黄色蛍光体が青色光を波長変換した黄色光の色度座標を表わす。
点Ｔは、発光装置１が放射する光の目標とする色度座標を表わす。点Ｔは、例えば、点Ａと点Ｂとを結ぶ線分ＡＢと、黒体軌跡（黒体輻射）との交点である。
点Ｉは、色調測定工程で測定した光の色度座標を表わす。点Ｉは、線分ＡＢ上の点であって、点Ｔよりも点Ａに近い側に位置する。
【００２１】
発光装置１が放射する光は、ＬＥＤチップ１０の青色光と黄色蛍光体の黄色光との合成光なので、その色度座標を表わす点は、線分ＡＢ上にあり、波長変換される光の割合によって決まる。
【００２２】
設計上、点Ａと点Ｉとを結ぶ線分ＡＩの長さが、点Ａと点Ｔとを結ぶ線分ＡＴの長さの５０％以上の範囲となるように、第一封止樹脂４０の封止量を設定する。例えば、線分ＡＩの長さが、線分ＡＴの長さの９０％になるようにする。
【００２３】
上述したように、第一封止樹脂４０の充填量にはばらつきがあるため、点Ｉの座標には、ばらつきが生じる。そこで、色調測定工程で測定した点Ｉの座標に基づいて、第二封止樹脂５０における黄色蛍光体の濃度を決定する。第二封止工程では、決定した濃度の黄色蛍光体を混入した第二封止樹脂５０を製造して充填する。あるいは、あらかじめ黄色蛍光体の濃度が異なる複数種類の第二封止樹脂５０を用意しておき、決定した濃度に一番近い濃度の第二封止樹脂５０を選択して充填してもよい。
【００２４】
上述したように、第二封止樹脂５０の充填量にもばらつきがある。しかし、第二封止樹脂５０の蛍光体濃度が第一封止樹脂４０の蛍光体濃度に比べて低いため、第二封止樹脂５０の充填量のばらつきが色調のばらつきに与える影響は、第一封止樹脂４０に比べて小さい。これにより、第一封止樹脂４０による色調のばらつきを修正して、目標とする色度に調整することが容易に可能となる。
【００２５】
図３は、この実施の形態における色調測定工程で測定する発光装置１が放射する光の色調のばらつきを説明するための図である。
ｙ軸は、基板２０に対して垂直な方向を示す。ｘ軸は、基板２０に対して平行な方向を示す。
光ＬＡ１は、ＬＥＤチップ１０からｙ軸方向（正面方向）に出射する光を表わす。
光ＬＢ１は、ＬＥＤチップ１０からｘ軸方向（横方向）に出射する光を表わす。
【００２６】
ＬＥＤチップ１０が放射した青色光は、一部が第一封止樹脂４０のなかの黄色蛍光体により波長変換されて黄色光になり、青色光と黄色光との合成光が出射される。ＬＥＤチップ１０が青色光を放射する放射点から見て、ｙ軸方向よりもｘ軸方向のほうが、第一封止樹脂４０を光が通過する距離が長い。このため、光ＬＡ１よりも光ＬＢ１のほうが、黄色蛍光体に衝突して波長変換される確率が高くなるので、黄色光の割合が高くなり、相関色温度が低くなる。
【００２７】
図４は、この実施の形態における色調測定工程で測定する発光装置１が放射する光の出射方向と相関色温度との関係の一例を示す図である。
横軸は、発光装置１が放射する光の出射方向とｙ軸とがなす角度θを示す。縦軸は、発光装置１が放射する光の相関色温度Ｔｃを示す。
上述したように、ｙ軸方向（θ＝０度）へ出射する光の相関色温度が最も高く、出射角度θが大きくなるほど相関色温度が低くなり、ｘ軸方向（θ＝９０度）へ出射する光の相関色温度が最も低い。
【００２８】
図５は、この実施の形態における完成した発光装置１が放射する光の色調のばらつきを説明するための図である。
光ＬＡ２は、第二封止樹脂５０を通過してｙ軸方向（正面方向）に出射する光を表わす。
光ＬＢ２は、第二封止樹脂５０を通過してｘ軸方向（横方向）に出射する光を表わす。
【００２９】
第一封止樹脂４０から出射した光は、第二封止樹脂５０を通過する際、一部が第二封止樹脂５０のなかの黄色蛍光体により波長変換された黄色光になる。第二封止樹脂５０は、上述したように、ｈ２−ｈ１＞（ｗ２−ｗ１）／２、ｗ１≦ｗ２の関係を満たす形状である。このため、ｘ軸方向よりもｙ軸方向のほうが、第二封止樹脂５０を光が通過する距離が長い。このため、光ＬＢ２よりも光ＬＡ２のほうが、第二封止樹脂５０のなかで黄色蛍光体に衝突して波長変換される確率が高くなる。
【００３０】
図６は、この実施の形態における完成した発光装置１が放射する光の出射方向と相関色温度との関係の一例を示す図である。
【００３１】
第一封止樹脂４０から出射した時点において、ｙ軸方向へ出射する光の相関色温度が最も高く、出射角度θが大きくなるほど、相関色温度が低くなる。第二封止樹脂５０を通過する距離は、ｙ軸方向へ出射する光が最も長く、出射角度θが大きくなるほど、短くなる。このため、黄色光が増える割合は、ｙ軸方向へ出射する光が最も大きく、出射角度θが大きくなるほど、小さくなる。したがって、相関色温度の下げ幅は、ｙ軸方向へ出射する光が最も大きく、出射角度θが大きくなるほど、小さくなる。これにより、第一封止樹脂４０から出射した時点における相関色温度のばらつきを打ち消して、出射方向の違いによる相関色温度のばらつきを小さくすることができる。
【００３２】
次に、第一封止樹脂４０と第二封止樹脂５０とで同一の蛍光体を用いることの効果について、第一封止樹脂と第二封止樹脂とで色調の異なる蛍光体を用いた場合と比較して、説明する。
【００３３】
図７は、この実施の形態における発光装置１及び比較例における発光装置が放射する光の色度座標の一例を示すｘｙ色度図である。
点Ｃは、第一封止樹脂４０からｙ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす。
点Ｄは、第一封止樹脂４０からｘ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす。
点Ｅは、第二封止樹脂５０から出射する光の色度座標を表わす。
【００３４】
上述したように、第一封止樹脂４０からｙ軸方向へ出射する光よりも、第一封止樹脂４０からｘ軸方向へ出射する光のほうが、黄色光に波長変換される確率が高いので、点Ａと点Ｃとを結ぶ線分ＡＣの長さよりも、点Ａと点Ｄとを結ぶ線分ＡＤの長さのほうが長い。
第二封止樹脂５０からｙ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす点は、点Ｃと点Ｂとを結ぶ線分ＣＢ上に位置する。また、第二封止樹脂５０からｘ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす点は、点Ｄと点Ｂとを結ぶ線分ＤＢ上に位置する。このため、第二封止樹脂５０の形状を工夫することにより、第二封止樹脂５０からｙ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす点と、第二封止樹脂５０からｘ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす点とを一致させ、ともに点Ｅにすることができる。
【００３５】
点Ｆは、比較例における発光装置のＬＥＤチップが放射した青色光を第二封止樹脂に混入された蛍光体（緑色蛍光体）が波長変換した緑色光の色度座標を表わす。
なお、比較例における発光装置の第一封止樹脂に混入された蛍光体は、この実施の形態における発光装置１の第一封止樹脂４０及び第二封止樹脂５０に混入された黄色蛍光体と同一の蛍光体であるものとする。すなわち、比較例における発光装置のＬＥＤチップが放射した青色光を第一封止樹脂に混入された蛍光体が波長変換した光の色度座標は、点Ｂで表わされる。また、比較例における発光装置の第一封止樹脂から出射する光の色度座標は、この実施の形態における発光装置１の第一封止樹脂４０から出射する光の色度座標と同じである。
【００３６】
比較例における発光装置の第二封止樹脂からｙ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす点は、点Ｃと点Ｆとを結ぶ線分ＣＦ上に位置する。また、比較例における発光装置の第二封止樹脂からｘ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす点は、点Ｄと点Ｆとを結ぶ線分ＤＦ上に位置する。線分ＣＦと線分ＤＦとが重なっていないので、第二封止樹脂の形状をいかなる形状にしたとしても、第二封止樹脂からｙ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす点と、第二封止樹脂からｘ軸方向へ出射する光の色度座標を表わす点とを一致させることは不可能である。
【００３７】
このように、第一封止樹脂４０に混入された蛍光体と第二封止樹脂５０に混入された蛍光体とが同一であることにより、第二封止樹脂５０から出射する光の色度座標を、出射方向にかかわらず同一にすることが可能になる。
【００３８】
なお、この比較例のように、第一封止樹脂に混入された蛍光体が波長変換する光と、第二封止樹脂に混入された蛍光体が波長変換する光とが、まったく色調の異なる光である場合には、第二封止樹脂から出射する光の色度座標が、出射方向により大きく異なってしまう。
しかし、第一封止樹脂４０に混入された蛍光体が波長変換する光と、第二封止樹脂５０に混入された蛍光体が波長変換する光とが、ほぼ同一の色調の光であれば、第二封止樹脂から出射する光の色度座標を、出射方向にかかわらず一致させることはできないが、かなり近くすることは可能である。このため、第一封止樹脂４０に混入する蛍光体と、第二封止樹脂５０に混入する蛍光体とは、必ずしもまったく同一の蛍光体である必要はなく、ほぼ同一の色調の光を出す蛍光体であればよい。
なお、「ほぼ同一の色調」とは、ｘｙ色度座標でいえば、例えばｘｙ色度座標の差がそれぞれ０．０５以内であることをいう。また、主波長及び純度でいえば、例えば主波長の差が１０ｎｍ（ナノメートル）以内であることをいう。この場合、純度の差は大きくてもかまわない。
【００３９】
また、第一封止樹脂４０及び第二封止樹脂５０に混入する蛍光体は、必ずしもそれぞれ１種類の蛍光体である必要はなく、少なくともいずれかが複数種類の蛍光体であってもよい。その場合、複数種類の蛍光体が出す光を混合した光の色調が、第一封止樹脂４０と第二封止樹脂５０とでほぼ同一の色調になるよう、蛍光体を選定し、混入比率を設定する。
【００４０】
なお、第二封止樹脂５０の厚さや含まれる蛍光体の含有量によっては、第一封止樹脂４０から出射した光よりも第二封止樹脂５０から出射した光のほうが、ＬＥＤチップ１０が放射する光の色度座標に近い色度座標になる場合がある。この場合でも、第二封止樹脂５０に第一封止樹脂４０とほぼ同一の色調の蛍光体を用い、ＬＥＤチップ１０の中心軸方向の厚みを厚くすることで、第一封止樹脂４０で生じた色調変化を打ち消し、光の出射角度や出射位置によらず色調を安定させることができる。
【００４１】
以上のように、封止樹脂を、ＬＥＤチップ１０に近接する第一封止樹脂４０と、第一封止樹脂４０の出光側に形成される第二封止樹脂５０との２層で構成する。第一封止樹脂４０を充填したのち、出射光の色調を測定する。測定結果に合わせて、第二封止樹脂５０の蛍光体の濃度を選定する。このとき、第二封止樹脂５０の蛍光体の濃度は、第一封止樹脂４０に比べて蛍光体濃度が低い範囲内で選定する。そして、選定した濃度の蛍光体を含む第二封止樹脂５０を充填する。このため、ばらつきの少ない色調調整が可能となる。
【００４２】
また、第二封止樹脂５０には、第一封止樹脂４０と同一あるいは近い色調となる蛍光体を用いる。第二封止樹脂５０は、ｈ２−ｈ１＞（ｗ２−ｗ１）／２、ｗ１≦ｗ２の関係を満たす形状に形成する。ＬＥＤチップ１０の中心軸方向の厚みが厚い形状に第二封止樹脂５０を形成するので、光の出射角度や出射位置によらず色調が安定した発光装置を得ることができる。
【００４３】
また、第二封止樹脂５０に第一封止樹脂４０よりも粘度の高い樹脂を用いるので、製造工程において、第二封止樹脂５０をＬＥＤチップ１０の中心軸方向の厚みが厚い形状に成形することが容易である。
【００４４】
この実施の形態における発光装置（１）は、基板（２０）と、基板に実装された発光素子（ＬＥＤチップ１０）と、蛍光体を含み発光素子を覆うように設けられた封止樹脂（第一封止樹脂４０、第二封止樹脂５０）とで構成される。
封止樹脂は、発光素子に近接する第一封止樹脂（４０）と、第一封止樹脂の出光側に形成される第二封止樹脂（５０）とにより構成される。
前記第二封止樹脂は、凸形状を成し、前記発光素子の中心軸上の厚みが厚い。
【００４５】
第二封止樹脂は、発光素子の中心軸上の厚みが厚い形状を実現しているため、第一封止樹脂で生じた色調の出射角度依存性を打ち消し、色調が安定した発光装置を得ることができる。
【００４６】
前記第二封止樹脂は、前記第一封止樹脂に比べ蛍光体濃度が低い。
【００４７】
第一封止樹脂に比べ蛍光体濃度の低い第二封止樹脂を色度調整に用いることで、充填量のばらつきによる色調ばらつきが抑制でき、色調の揃った発光装置を得ることができる。
【００４８】
この実施の形態における発光装置（１）の製造方法は、以下の工程を有する。
基板（２０）上にＬＥＤチップ（１０）を実装する。
前記ＬＥＤチップを覆うように蛍光体を混入した第一封止樹脂（４０）を形成し硬化する。
その後、前記第一封止樹脂より粘度が高い第二封止樹脂（５０）を前記第一封止樹脂を覆うように形成し硬化させる。
【００４９】
第一封止樹脂に比べ粘度の高い第二封止樹脂を用いることで、容易に発光素子の中心軸上の厚みが厚い第二封止樹脂を形成できる。
【００５０】
実施の形態２．
実施の形態２について、図８を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分および同一の作用をする部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５１】
図８は、この実施の形態における発光装置２００の一例を示す断面図である。
【００５２】
発光装置２００は、例えば、ＬＥＤチップ１０と、基板１２０と、ワイヤー２２と、第一封止樹脂１４０と、第二封止樹脂１５０と、枠１６０とを有する。
基板１２０には、バンプ１２１が埋め込まれている。バンプ１２１は、例えば銅製である。ＬＥＤチップ１０は、バンプ１２１に半田付けされている。ＬＥＤチップ１０の表面には、電極（図示せず）が形成されている。基板１２０には、回路パターン（図示せず）が設けられている。ＬＥＤチップ１０の電極は、ワイヤー２２により、基板１２０の回路パターンに接続されている。ＬＥＤチップ１０には、ワイヤー２２を介して、電力が供給される。
枠１６０は、例えば高反射樹脂製である。枠１６０は、基板１２０の表面に、ＬＥＤチップ１０を囲むように固定されている。枠１６０のなかには、第一封止樹脂１４０と、第二封止樹脂１５０とが充填されている。
第一封止樹脂１４０は、例えば、黄色蛍光体が混入されたシリコーン樹脂である。黄色蛍光体は、ＬＥＤチップ１０からの青色光によって励起され、黄色光を放出する。黄色蛍光体の濃度は、例えば１０ｗｔ％である。第一封止樹脂１４０は、ＬＥＤチップ１０の表面を覆う高さまで充填されている。なお、第一封止樹脂１４０は、表面を平らに形成すると、硬化時の収縮により、この図に示すような凹形状になる。しかし、第一封止樹脂１４０の表面の形状は、凹形状に限らず、他の形状であってもよい。
第二封止樹脂１５０は、例えば、黄色蛍光体と微粒子シリカとが混入されたシリコーン樹脂である。黄色蛍光体の濃度は、第一封止樹脂１４０よりも低く、例えば５ｗｔ％である。微粒子シリカの濃度は、例えば２ｗｔ％である。第二封止樹脂１５０は、第一封止樹脂１４０の出光面側に、凸形状に充填されている。
【００５３】
実施の形態１と同様、第一封止樹脂１４０を充填・硬化したのちに、第一封止樹脂１４０から出射される光の色調（色度座標）を測定し、測定結果に基づいて、第二封止樹脂１５０の蛍光体濃度を選定する。これにより、第一封止樹脂１４０の充填量や蛍光体の沈降状態などのばらつきによる色調のばらつきがあった場合でも、ＬＥＤチップ１０ごとに色調を調整することができ、基板１２０内の色調のばらつきを容易に抑制することができる。
【００５４】
光ＬＡ３は、発光装置２００がＬＥＤチップ１０の上面に対して垂直な方向へ出射する光を表わす。光ＬＢ３は、発光装置２００がＬＥＤチップ１０の上面に対して傾いた方向へ出射する光を表わす。
光ＬＢ３よりも光ＬＡ３のほうが、第一封止樹脂１４０を通過する距離が短い。このため、第一封止樹脂１４０のなかでは、光ＬＢ３よりも光ＬＡ３のほうが、蛍光体に衝突して波長変換される確率が小さい。したがって、第一封止樹脂１４０から出射する時点において、光ＬＢ３よりも光ＬＡ３のほうが、青みが強く、相関色温度が高い。
一方、第二封止樹脂１５０は、第一封止樹脂１４０の出光面側に凸形状に設けられている。このため、光ＬＡ３は、光ＬＢ３に比べて、第二封止樹脂１５０を通過する距離が長い。このため、第二封止樹脂１５０のなかでは、光ＬＢ３よりも光ＬＡ３のほうが、蛍光体に衝突して波長変換される確率が大きい。
よって、第二封止樹脂１５０を設けることにより、第一封止樹脂１４０を通過した時点で生じる相関色温度の出射角度依存性を打ち消すことができる。
【００５５】
以上のように、封止樹脂を、ＬＥＤチップ１０に近接する第一封止樹脂１４０と、第一封止樹脂１４０の出光側に形成される第二封止樹脂１５０との２層で構成する。第一封止樹脂１４０を充填したのち、出射光の色調を測定する。測定結果に合わせて、第二封止樹脂１５０の蛍光体の濃度を選定する。このとき、第二封止樹脂１５０の蛍光体の濃度は、第一封止樹脂１４０に比べて蛍光体濃度が低い範囲内で選定する。そして、選定した濃度の蛍光体を含む第二封止樹脂１５０を充填する。このため、ばらつきの少ない色調調整が可能となる。
【００５６】
また、第二封止樹脂１５０を第一封止樹脂１４０の出光面側に凸形状で設けるので、光の出射角度や出射位置によらず色調が安定した発光装置を得ることができる。
【００５７】
実施の形態３．
実施の形態３について、図９〜図１２を用いて説明する。
なお、実施の形態１または実施の形態２と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
図９は、この実施の形態における基板２０の一例を示す正面図及びＰ−Ｐ断面図である。
【００５９】
基板２０は、２つの突起２３，２４を有する。
突起２３は、円周状である。突起２３は、第一封止樹脂４０の横方向の広がりを抑制する。
突起２４は、突起２３とほぼ同じ中心を有する円周状である。突起２３は、第二封止樹脂５０の横方向の広がりを抑制する。突起２４の外周の直径ｗ２は、突起２３の外周の直径ｗ１より大きい。
突起２３及び突起２４の高さは、ＬＥＤチップ１０の高さｈ０とほぼ等しい。
ＬＥＤチップ１０は、２つの突起２３，２４の中心に、発光中心がほぼ一致する位置に実装される。
なお、突起２３，２４は、第一封止樹脂４０及び第二封止樹脂５０が、ＬＥＤチップ１０の中心軸を中心とする回転対称な形状となり、底面の直径がそれぞれｗ１及びｗ２になるように設けられたものである。したがって、同様の効果を奏する構成であれば、他の構成に置き換えてもよい。
【００６０】
図１０は、この実施の形態における製造途中の発光装置１ａの一例を示す正面図及びＰ−Ｐ断面図である。
この図は、基板２０の表面にＬＥＤチップ１０を実装し、第一封止樹脂４０をポッティングして硬化した状態を表わす。なお、ワイヤー２２は、省略している。
【００６１】
第一封止樹脂４０の底面の直径は、突起２３によって規制されるので、ポッティングされた樹脂の量にかかわらず、ｗ１になる。これに対し、第一封止樹脂４０の高さｈ１は、ポッティングされた樹脂の量によって変わる。
【００６２】
ポッティングする第一封止樹脂４０の蛍光体の濃度は、実施の形態１で説明した線分ＡＤ（図７参照）の長さが線分ＡＴ（図２参照）の長さを超えない範囲内で、できるだけ高い濃度に設定する。
ＬＥＤチップ１０が発した光が第一封止樹脂４０のなかを透過すると、ｅｘｐ（−Ｌ／Ｌ０）倍に減衰する。ただし、Ｌは、ＬＥＤチップ１０が発した光が第一封止樹脂４０のなかを透過する距離である。Ｌ０は、第一封止樹脂４０の透過率や蛍光体濃度によって定まる定数である。ｅｘｐは、ネイピア数ｅを底とする指数関数を表わす。
基板２０の表面に対して平行な方向へ向けてＬＥＤチップ１０が発した光が第一封止樹脂４０のなかを透過する距離はｗ１／２であるから、ＬＥＤチップ１０が発した光は、ｅｘｐ（−ｗ１／２Ｌ０）倍に減衰する。ｗ１は一定であるから、Ｌ０が小さいほど減衰が大きくなり、線分ＡＤの長さが長くなる。そこで、第一封止樹脂４０の製造過程における製造誤差を考慮して、蛍光体の濃度が最も高く、したがってＬ０が最も小さい場合でも、線分ＡＤの長さが線分ＡＴの長さを超えないように、第一封止樹脂４０に含まれる蛍光体の濃度の設計値を設定する。
【００６３】
ポッティングする第一封止樹脂４０の量は、実施の形態１で説明した線分ＡＣ（図７参照）の長さが線分ＡＴの長さを超えない範囲内で、できるだけ多い量に設定する。
基板２０の表面に対して垂直な方向へ向けてＬＥＤチップ１０が発した光が第一封止樹脂４０のなかを透過する距離はｈ１−ｈ０であるから、ＬＥＤチップ１０が発した光は、ｅｘｐ（−［ｈ１−ｈ０］／Ｌ０）倍に減衰する。ｈ０は一定であるから、ｈ１が大きいほど減衰が大きくなり、線分ＡＣの長さが長くなる。また、Ｌ０が小さいほど減衰が大きくなり、線分ＡＣの長さが長くなる。したがって、第一封止樹脂４０のポッティング量の誤差を考慮して、ｈ１が最も大きく、かつ、Ｌ０が最も小さい場合でも、線分ＡＣの長さが線分ＡＴの長さを超えないように、第一封止樹脂４０のポッティング量の設計値を設定する。なお、Ｌ０が最も小さい場合でも、線分ＡＤの長さが線分ＡＴの長さを超えないように第一封止樹脂４０の蛍光体濃度を設定しているので、ｈ１が最も大きい場合でも、ｗ１／２を超えないように第一封止樹脂４０のポッティング量を設定すれば、線分ＡＣの長さが線分ＡＴの長さを超えることはない。
例えば、第一封止樹脂４０の表面の形状が表面張力により球面状になると仮定して、底面の直径ｗ１と、高さｈ１の最大値とから、第一封止樹脂４０の体積の最大値を算出する。算出した最大値から、ポッティング量の最大誤差を差し引いた値を算出して、第一封止樹脂４０のポッティング量の設計値とする。
【００６４】
図１１は、この実施の形態における色調測定工程の一例を示す図である。
【００６５】
色調測定装置３００ｃ，３００ｄは、製造途中の発光装置１ａから出射する光の色調（色度座標・相関色温度・三刺激値など）を測定する。色調測定装置３００ｃは、ＬＥＤチップ１０の中心軸上に位置し、基板２０に対してほぼ垂直な方向へ向けて発光装置１ａから出射する光を測定する。色調測定装置３００ｄは、ＬＥＤチップ１０の発光中心を基準として、基板２０に対してほぼ平行な方向に位置し、基板２０に対してほぼ平行な方向へ向けて発光装置１ａから出射する光を測定する。なお、ＬＥＤチップ１０からの直接光を観測するため、色調測定装置３００ｄは、ＬＥＤチップ１０の発光中心よりもやや上を基準として、基板２０に対してほぼ平行な方向に位置する構成であってもよい。また、２つの色調測定装置３００ｃ，３００ｄを使って測定するのではなく、１つの色調測定装置を動かして、２つの位置で測定する構成であってもよい。また、測定する位置は、２箇所に限らず、３箇所以上であってもよい。
【００６６】
例えば、ＬＥＤチップ１０を発光させて発光装置１ａから出射した光の三刺激値を、色調測定装置３００ｃ，３００ｄが測定するものとする。色調測定装置３００ｃ，３００ｄが測定する光は、ＬＥＤチップ１０が発した光と、第一封止樹脂４０に含まれる蛍光体が波長変換した変換後の光との合成光であるから、次の式が成り立つ。
【００６７】
（ＸＣ，ＹＣ，ＺＣ）＝ａＣ・（ｘＡ，ｙＡ，ｚＡ）＋ｂＣ・（ｘＢ，ｙＢ，ｚＢ）
（ＸＤ，ＹＤ，ＺＤ）＝ａＤ・（ｘＡ，ｙＡ，ｚＡ）＋ｂＤ・（ｘＢ，ｙＢ，ｚＢ）
ただし、（ＸＣ，ＹＣ，ＺＣ）は、色調測定装置３００ｃが測定した光の三刺激値を表わす。（ＸＤ，ＹＤ，ＺＤ）は、色調測定装置３００ｄが測定した光の三刺激値を表わす。（ｘＡ，ｙＡ，ｚＡ）は、ＬＥＤチップ１０が発する光の色度座標を表わし、ｘＡ＋ｙＡ＋ｚＡ＝１である。（ｘＢ，ｙＢ，ｚＢ）は、第一封止樹脂４０に含まれる蛍光体が発する光の色度座標を表わし、ｘＢ＋ｙＢ＋ｚＢ＝１である。ａＣ，ｂＣ，ａＤ，ｂＤは、０より大きい係数である。ベクトル（ｘＡ，ｙＡ，ｚＡ）とベクトル（ｘＢ，ｙＢ，ｚＢ）とが一次独立なので、ａＣ，ｂＣ，ａＤ，ｂＤを計算により求めることができる。
【００６８】
ＬＥＤチップ１０が発する光の強さが、放射方向によらず一定である場合、ａＤに対するａＣの比が、減衰量の比に等しいので、次の式を用いて、高さｈ１を計算により求めることができる。
【００６９】
ｈ１＝ｈ０＋ｗ１／２＋Ｌ０［ｌｏｇ（ａＣ）−ｌｏｇ（ａＤ）］
ただし、ｌｏｇは、自然対数を表わす。
【００７０】
図１２は、この実施の形態における発光装置１の一例を示す正面図及びＰ−Ｐ断面図である。
この図は、図１０に示した発光装置１ａの第一封止樹脂４０の上に、第二封止樹脂５０をポッティングして硬化した状態を表わす。
【００７１】
第二封止樹脂５０の底面の直径は、突起２４によって規制されるので、ポッティングされた樹脂の量にかかわらず、ｗ２になる。これに対し、第二封止樹脂５０の高さｈ２は、ポッティングされた樹脂の量によって変わる。
【００７２】
ポッティングする第二封止樹脂５０の蛍光体の濃度は、色調測定工程で測定した結果に基づいて算出した値に設定する。同様に、ポッティングする第二封止樹脂５０の量も、色調測定工程で測定した結果に基づいて算出した値に設定する。
【００７３】
発光装置１から出射する光は、ＬＥＤチップ１０が発した光と、第一封止樹脂４０及び第二封止樹脂５０に含まれる蛍光体が波長変換した変換後の光との合成光であるから、次の式が成り立つ。
【００７４】
（ＸＣ’，ＹＣ’，ＺＣ’）＝ａＣ’・（ｘＡ，ｙＡ，ｚＡ）＋ｂＣ’・（ｘＢ，ｙＢ，ｚＢ）
（ＸＤ’，ＹＤ’，ＺＤ’）＝ａＤ’・（ｘＡ，ｙＡ，ｚＡ）＋ｂＤ’・（ｘＢ，ｙＢ，ｚＢ）
ただし、（ＸＣ’，ＹＣ’，ＺＣ’）は、基板２０の表面に対して垂直な方向へ向けて発光装置１から出射する光の三刺激値を表わす。（ＸＤ’，ＹＤ’，ＺＤ’）は、基板２０の表面に対して平行な方向へ向けて発光装置１から出射する光の三刺激値を表わす。ａＣ’，ｂＣ’，ａＤ’，ｂＤ’は、０より大きい係数である。なお、第一封止樹脂４０に含まれる蛍光体が発する光の色度座標と、第二封止樹脂５０に含まれる蛍光体が発する光の色度座標とは、同じであるものとする。
【００７５】
ＬＥＤチップ１０が放射して第一封止樹脂４０を透過した光が第二封止樹脂５０のなかを透過すると、ｅｘｐ（−Ｌ’／Ｌ０’）倍に減衰する。ただし、Ｌ’は、ＬＥＤチップ１０が放射して第一封止樹脂４０を透過した光が第二封止樹脂５０のなかを透過する距離である。Ｌ０’は、第二封止樹脂５０の透過率や蛍光体濃度によって定まる定数である。
【００７６】
基板２０の表面に対して垂直な方向へ向けてＬＥＤチップ１０が放射して第一封止樹脂４０を透過した光が第二封止樹脂５０のなかを透過する距離はｈ２−ｈ１であるから、次の式が成り立つ。
【００７７】
ａＣ’＝ａＣ・ｅｘｐ（−［ｈ２−ｈ１］／Ｌ０’）
【００７８】
同様に、基板２０の表面に対して平行な方向へ向けてＬＥＤチップ１０が放射して第一封止樹脂４０を透過した光が第二封止樹脂５０のなかを透過する距離は（ｗ２−ｗ１）／２であるから、次の式が成り立つ。
【００７９】
ａＤ’＝ａＤ・ｅｘｐ（−［ｗ２−ｗ１］／２Ｌ０’）
【００８０】
ａＣ，ａＤ及びｈ１には、色調測定工程での測定結果に基づいて計算した値を用い、ａＣ’及びａＤ’には、発光装置１から出射する光の色度座標が目標値に一致する値を用いて、Ｌ０’及びｈ２の設計値を算出する。算出したＬ０’の設計値に基づいて、第二封止樹脂５０の蛍光体の濃度の設計値を算出する。また、算出したｈ２の設計値に基づいて、第二封止樹脂５０のポッティング量の設計値を算出する。
【００８１】
このようにして算出した設計値の濃度の蛍光体を含む第二封止樹脂５０を、算出した設計値の量だけポッティングする。これにより、第二封止樹脂５０の蛍光体の濃度やポッティング量に誤差があったとしても、発光装置１から出射する光の色度座標を、光の出射方向にかかわらず、目標値にほぼ一致させることができる。
【００８２】
以上、各実施の形態で説明した構成は、一例であり、他の構成であってもよい。例えば、異なる実施の形態で説明した構成を組み合わせた構成であってもよいし、本質的でない部分の構成を、他の構成で置き換えた構成であってもよい。
【００８３】
例えば、第一封止樹脂および第二封止樹脂は、ポッティングにより充填してもよいし、印刷により塗布してもよいし、型を用いて成形してもよい。
【００８４】
また、１つのＬＥＤチップに対して、一組の第一封止樹脂、第二封止樹脂を設けるのではなく、一組の第一封止樹脂、第二封止樹脂のなかに、複数のＬＥＤチップを実装する構成であってもよい。
【００８５】
また、第二封止樹脂の蛍光体濃度を第一封止樹脂の蛍光体濃度に対して低くするのではなく、第二封止樹脂の蛍光体濃度を第一封止樹脂の蛍光体濃度よりも高くしてもよい。その場合、第二封止樹脂の充填量のばらつきによる色調のばらつきを抑えるため、例えば、第一封止樹脂よりも充填量のばらつきが小さい方法で、第二封止樹脂を充填する。
【００８６】
また、第二封止樹脂の粘度を第一封止樹脂の粘度に対し高くするのではなく、第二封止樹脂の粘度を第一封止樹脂の粘度よりも低くしてもよい。その場合、第二封止樹脂を発光素子の中心軸上の厚みが厚い形状とするため、例えば、型を用いて第二封止樹脂を成形する。これにより、第一封止樹脂で生じた角度に依存した色調の変化を抑制することができる。
【００８７】
また、第一封止樹脂を、発光素子の中心軸方向の厚みが厚く、中心軸方向と異なる方向の厚みが薄い形状に形成する構成であってもよい。その場合、第二封止樹脂は、発光素子の中心軸方向の厚みを薄くし、第一封止樹脂の厚みが薄い方向の厚みを厚くする。これにより、光の出射方向による色調のばらつきを抑えることができる。
【００８８】
以上説明した発光装置（１，２００）は、
光を発する発光素子（ＬＥＤチップ１０）と、
上記発光素子が発した光を波長変換する蛍光体を含み、光を透過し、上記発光素子を覆う第一の封止樹脂（第一封止樹脂４０，１４０）と、
上記発光素子が発した光を波長変換する蛍光体を含み、光を透過し、上記第一の封止樹脂を覆う第二の封止樹脂（第二封止樹脂５０，１５０）とを有する。
上記第一の封止樹脂は、上記発光素子が発した光の放射方向によって、上記発光素子が発した光が透過する距離が異なる形状である。
上記第二の封止樹脂は、上記発光素子が発した光が上記第一の封止樹脂を透過する距離が最も短い方向において、上記第一の封止樹脂を透過した光が上記第二の封止樹脂を透過する距離が最も長くなる形状である。
【００８９】
これにより、光の放射方向による色調のばらつきを抑えることができる。
【００９０】
上記発光装置（１，２００）は、更に、略平板状の表面を備える基板（２０，１２０）を有する。
上記発光素子（１０）は、上記基板の表面に実装され、中心軸が上記基板の表面に対して略垂直である。
上記第二の封止樹脂（５０，１５０）は、上記発光素子の中心軸方向において、上記第一の封止樹脂を覆う厚さが最も厚い形状である。
【００９１】
基板上に発光素子を実装し、それを第一の封止樹脂で覆うと、発光素子の中心軸方向において、発光素子が発した光が第一の封止樹脂を透過する距離が最も短くなる場合が多い。発光素子の中心軸方向において、第二の封止樹脂が第一の封止樹脂を覆う厚さを最も厚くすることにより、第一の封止樹脂を透過した光が上記第二の封止樹脂を透過する距離が最も長くなり、光の放射方向による色調のばらつきを抑えることができる。
【００９２】
上記第二の封止樹脂（５０，１５０）は、上記第一の封止樹脂（４０，１４０）よりも、粘度が高い。
【００９３】
これにより、第二の封止樹脂を所望の形状に形成することが容易になる。
【００９４】
上記第二の封止樹脂（５０，１５０）は、上記第一の封止樹脂（４０，１４０）よりも、上記蛍光体の濃度が低い。
【００９５】
これにより、第二の封止樹脂の充填量の誤差が、発光装置から出射する光の色調に与える影響を小さくすることができる。
【００９６】
上記第二の封止樹脂（５０，１５０）に含まれる蛍光体が波長変換した変換後の光の色調は、上記第一の封止樹脂（４０，１４０）に含まれる蛍光体が波長変換した変換後の光の色調と、略同一である。
【００９７】
これにより、第一の封止樹脂の充填量のばらつきや発光素子が発した光が第一の封止樹脂を透過する距離の違いによる光の色調のばらつきを、第二の封止樹脂によって抑制することができる。
【００９８】
以上説明した発光装置（１，２００）を製造する製造方法は、以下の工程を有する。
上記第一の封止樹脂（４０，１４０）で、上記発光素子（１０）を覆う。
上記発光素子を発光させて、上記第一の封止樹脂を介して出射した光の色度座標及び相関色温度及び三刺激値のうち少なくともいずれかを測定する。
測定した結果に基づいて、上記第二の封止樹脂（５０，１５０）に含まれる蛍光体の濃度を決定する。
決定した濃度の蛍光体を含む第二の封止樹脂で、上記第一の封止樹脂を覆う。
【００９９】
これにより、第一の封止樹脂の充填量のばらつきや発光素子が発した光が第一の封止樹脂を透過する距離の違いによる光の色調のばらつきを、第二の封止樹脂によって抑制することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１，２００ 発光装置、１０ ＬＥＤチップ、２０，１２０ 基板、２２ ワイヤー、２３，２４ 突起、１２１ バンプ、４０，１４０ 第一封止樹脂、５０，１５０ 第二封止樹脂、１６０ 枠、３００ 色調測定装置、ＬＡ１〜ＬＡ３，ＬＢ１〜ＬＢ３ 光、ａ 中心軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発する発光素子と、
上記発光素子が発した光を波長変換する蛍光体を含み、光を透過し、上記発光素子を覆う第一の封止樹脂と、
上記発光素子が発した光を波長変換する蛍光体を含み、光を透過し、上記第一の封止樹脂を覆う第二の封止樹脂とを有し、
上記第一の封止樹脂は、上記発光素子が発した光の放射方向によって、上記発光素子が発した光が透過する距離が異なる形状であり、
上記第二の封止樹脂は、上記発光素子が発した光が上記第一の封止樹脂を透過する距離が最も短い方向において、上記第一の封止樹脂を透過した光が上記第二の封止樹脂を透過する距離が最も長くなる形状であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
上記発光装置は、更に、略平板状の表面を備える基板を有し、
上記発光素子は、上記基板の表面に実装され、中心軸が上記基板の表面に対して略垂直であり、
上記第二の封止樹脂は、上記発光素子の中心軸方向において、上記第一の封止樹脂を覆う厚さが最も厚い形状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】
上記第二の封止樹脂は、上記第一の封止樹脂よりも、粘度が高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
上記第二の封止樹脂は、上記第一の封止樹脂よりも、上記蛍光体の濃度が低いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
上記第二の封止樹脂に含まれる蛍光体が波長変換した変換後の光の色調は、上記第一の封止樹脂に含まれる蛍光体が波長変換した変換後の光の色調と、略同一であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発光装置を製造する製造方法において、
上記第一の封止樹脂で、上記発光素子を覆い、
上記発光素子を発光させて、上記第一の封止樹脂を介して出射した光の色度座標及び相関色温度及び三刺激値のうち少なくともいずれかを測定し、
測定した結果に基づいて、上記第二の封止樹脂に含まれる蛍光体の濃度を決定し、
決定した濃度の蛍光体を含む第二の封止樹脂で、上記第一の封止樹脂を覆うことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１】
光を発する発光素子と、
上記発光素子が発した光を波長変換する蛍光体を含み、光を透過し、上記発光素子を覆う第一の封止樹脂と、
上記発光素子が発した光を波長変換する蛍光体を含み、光を透過し、上記第一の封止樹脂を覆う第二の封止樹脂とを有し、
上記第一の封止樹脂は、上記発光素子が発した光の放射方向によって、上記発光素子が発した光が透過する距離が異なる形状であり、
上記第二の封止樹脂は、上記発光素子が発した光が上記第一の封止樹脂を透過する距離が最も短い方向において、上記第一の封止樹脂を透過した光が上記第二の封止樹脂を透過する距離が最も長くなる形状であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
上記発光装置は、更に、略平板状の表面を備える基板を有し、
上記発光素子は、上記基板の表面に実装され、中心軸が上記基板の表面に対して略垂直であり、
上記第二の封止樹脂は、上記発光素子の中心軸方向において、上記第一の封止樹脂を覆う厚さが最も厚い形状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】
上記第二の封止樹脂は、上記第一の封止樹脂よりも、粘度が高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
上記第二の封止樹脂は、上記第一の封止樹脂よりも、上記蛍光体の濃度が低いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
上記第二の封止樹脂に含まれる蛍光体が波長変換した変換後の光の色調は、上記第一の封止樹脂に含まれる蛍光体が波長変換した変換後の光の色調と、略同一であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発光装置を製造する製造方法において、
上記第一の封止樹脂で、上記発光素子を覆い、
上記発光素子を発光させて、上記第一の封止樹脂を介して出射した光の色度座標及び相関色温度及び三刺激値のうち少なくともいずれかを測定し、
測定した結果に基づいて、上記第二の封止樹脂に含まれる蛍光体の濃度を決定し、
決定した濃度の蛍光体を含む第二の封止樹脂で、上記第一の封止樹脂を覆うことを特徴とする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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−８９８３７（Ｐ２０１３−８９８３７Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３０４５５（Ｐ２０１１−２３０４５５）
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（３９００１４５４６）三菱電機照明株式会社 (585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（３９００１４５４６）三菱電機照明株式会社 (585)
【Ｆターム（参考）】
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