ＬＥＤパッケージおよびその製造方法
【課題】簡単な構成で光の取り出し効率が高いＬＥＤパッケージとその製造方法を提供する。
【解決手段】凹部が形成されたフレーム１と、上記凹部の底面２ａの中心部に実装されたＬＥＤ素子３と、上記凹部に充填され、開口面４を凹状の曲面形状に形成された、透明構造体５とを備えるＬＥＤパッケージであって、透明構造体５の屈折率をｎ、透明構造体５の外部の屈折率ｎ’（ｎ’＜ｎ）とした場合、開口面の最大傾斜角度αｍａｘが、αｍａｘ≧４５ｄｅｇ−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）＞０を満たすＬＥＤパッケージである。
【解決手段】凹部が形成されたフレーム１と、上記凹部の底面２ａの中心部に実装されたＬＥＤ素子３と、上記凹部に充填され、開口面４を凹状の曲面形状に形成された、透明構造体５とを備えるＬＥＤパッケージであって、透明構造体５の屈折率をｎ、透明構造体５の外部の屈折率ｎ’（ｎ’＜ｎ）とした場合、開口面の最大傾斜角度αｍａｘが、αｍａｘ≧４５ｄｅｇ−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）＞０を満たすＬＥＤパッケージである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ素子を透明構造体で封止されたＬＥＤパッケージおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤパッケージの形としてよく知られた形態として、杯のような掘り込み（凹部）の中にＬＥＤ素子を実装し、蛍光材料などを含む透明構造体を凹部の中に充填させた形態が知られている。例えば、特許文献１には、底面に光の反射が可能な金属板を形成させることにより、放熱性が高く、光利用の効率を向上させた、透明構造体の開口面が平坦な形状を有するＬＥＤパッケージが開示されている。
【０００３】
一方、スネルの法則によって定義される臨界角を超える角度で屈折率の界面（開口面）に光が入射するときに、全内部反射という現象により光の損失が発生することがある。この現象は、臨界角より大きな角度で界面（開口面）に入射するとき、光は放出光として透明構造体の外部に逃げ出すのではなく、反射して透明構造体に戻ってしまい、このような反射を繰り返し、光路が長くなるにつれて透明構造体に含まれる媒質や、媒質に含まれる材料などにより光が吸収されていくという現象である。とりわけ、特許文献１で示されるような透明構造体の開口面が平面である場合には、全内部反射を繰り返す割合が大きくなり、光の損失が大きくなるため、光の取り出し効率が低いという問題があった。
【０００４】
そこで、光の取り出し効率を向上させるために、さまざまな工夫を施した構成が開発されている。例えば、特許文献２には、開口面をドーム状のレンズとすることによりＬＥＤ素子からの光を集光させて、効率的に光を放出させる構成が開示されている。また、特許文献３および４には、透明構造体の開口面が同心円状に傾斜を有する凹凸面を形成することにより、パッケージの体積を抑えつつ、光の取り出し効率を向上させた構成が開示されている。さらに、特許文献５には、開口面に反射防止の凹凸テクスチャード加工を施すことにより、光のスペクトルの一様性を保ちつつ、光の取り出し効率を向上させた構成が開示されている。また、特許文献６および７には、従来から知られている開口面が凸形状の曲面に形成された構成が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示されているような構成では、レンズを外付けしなければならず、部品の点数、製造に係る工程数が増加してしまい、製造コストが高くなってしまうという問題があった。また、特許文献３および４に開示されているような構成では、開口面が複雑な形状を有しており、容易に加工が困難であるため、結果として製造コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００６】
また、特許文献５に開示されているような構成では、大きな凹凸面を有していないことから、ある程度の全内部反射の防止する効果を有しているものの、全内部反射を繰り返す割合は、開口面が平面である場合に比べて大きな違いが無いと言う問題がある。上記の構成において、凹凸面における凹凸をより大きくした構成とした場合、本来は透過するはずの構成も全反射してしまう割合が高くなってしまうということも起こりうる。また、特許文献６および７に開示されている構成は、凸形状を有する透明構造体の構成を製造する際、金型による形成、または表面張力を利用して製造しなければならず、特別な技術や装置が必要となるため容易には製造できず、結果として製造コストが高くなってしまうという問題がある。
【０００７】
さらに、特許文献２、６、７に記載されているような構成では、開口面が凸形状の曲面として形成されているため、ＬＥＤパッケージの立体的な嵩が大きくなってしまうため、低背化や小型化が困難になってしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、特許文献８では、開口面を凹状の曲面形状とすることで、嵩を抑えた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−１５１１１２号公報（２０１１年８月４日公開）
【特許文献２】特開２０１１−１５９９５１号公報（２０１１年８月１８日公開）
【特許文献３】特開２０１１−８６４１９号公報（２０１１年４月２８日公開）
【特許文献４】特開２００８−１５３６１２号公報（２００８年７月３日公開）
【特許文献５】特開２００９−１４７３２９号公報（２００９年７月２日公開）
【特許文献６】特開２００７−８８０７５号公報（２００７年４月５日公開）
【特許文献７】特開２００６−８６４０８号公報（２００６年３月３０日公開）
【特許文献８】特開２００７−１６５８０３号公報（２００７年６月２８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献８に記載の発明の構成では、凹状の曲面形状を、電気的な接続のための形成されたワイヤボンドの配線の高さや開口の短軸寸法により規定しており、これらの規定の方法では、全内部反射の抑制には意味を成さないため、光の取り出し効率が低くなってしまうという問題があった。また、フリップチップ実装などのワイヤボンドを用いない実装の方法を用いた場合には、凹状の曲面形状を規定できないという問題があった。
【００１１】
さらに、特許文献８に記載の発明には、凹状の曲面形状を樹脂の這い上がりによって製造することが記載されているが、樹脂の粘性や、濡れ性に制約が課されるため、容易に製造することができないという問題があった。
【００１２】
したがって、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、簡単な構成で光の取り出し効率が高いＬＥＤパッケージと、そのＬＥＤパッケージを容易に製造することができるＬＥＤパッケージの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明のＬＥＤパッケージは、凹部が形成されたフレームと、上記凹部の底面の中心部に実装されたＬＥＤ素子と、上記凹部に充填され、開口面を凹状の曲面形状に形成された透明構造体とを備え、上記透明構造体の屈折率をｎ、上記透明構造体の外部の屈折率ｎ’（ｎ’＜ｎ）とした場合、上記開口面の最大傾斜角度αｍａｘは、式（１）を満たすことを特徴としている。
【００１４】
αｍａｘ≧４５ｄｅｇ−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）＞０ｄｅｇ・・・・・（１）
なお、スネルの法則により、ｎ×ｓｉｎθ＝ｎ’×ｓｉｎθ’となり、透明構造体からその外部へ光が開口面（界面）で全反射するとき、θ’＝９０ｄｅｇとなるので、全反射臨界角度θｍａｘは、θｍａｘ＝ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）となる。さらに、図２で示されるように、開口面（界面）を凹状の曲面形状とし、開口面（界面）の傾斜角度をαとした場合、全反射する入射角度はθ’ｍａｘ＝θｍａｘ＝＋αとなり、傾斜角度αの角度の光を反射させることなく透明構造体から射出できる。
【００１５】
また、一般にＬＥＤ素子からの発光は前方向だけではなく、あらゆる角度方向に射出される。光の取り出し効率を向上させるという効果を得るためには、その射出方位の半分以上に作用すること、すなわちθ’ｍａｘ≧４５ｄｅｇであることが望ましい。よって、最大傾斜角度αｍａｘについて、θ’ｍａｘ＝θｍａｘ＝＋αｍａｘ≧４５ｄｅｇとなり、αｍａｘ≧４５ｄｅｇ−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）となる。
【００１６】
したがって、上記の構成によれば、最大傾斜角度αｍａｘを上記の式（１）で規定したことにより、高い光の取り出し効率を有するＬＥＤパッケージを提供することができる。さらに、開口面が凹状の曲面形状であることから、当該ＬＥＤパッケージを用いることにより、従来の凸状の開口面を有するＬＥＤパッケージに比べて、光の取り出し効率を維持しつつ、立体的な嵩を抑えることができ、多くの発光装置で望まれている低背化や小型化を実現することができる。
【００１７】
また、本発明のＬＥＤパッケージでは、上記凹部の開口の外周の形状の内接円または外接円の中心（開口が円の場合はその中心）を通り開口の外周との２つの交点を結ぶ直線の半分の寸法をｄ、上記凹部の深さをｈとした場合、上記開口面の最大傾斜角度αｍａｘは、式（２）を満たすことがより好ましい。
【００１８】
αｍａｘ≧ｔａｎ−１（ｄ／ｈ）−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）・・・・・（２）
なお、光の取り出し効率は、反射を繰り返すことにより光が減衰し低下する。そこで、そこで、図２に示すように、凹部の深さｈおよび凹部の開口の外周の形状の内接円または外接円の中心（開口が円の場合はその中心）を通り開口の外周との２つの交点を結ぶ直線の半分の寸法ｄから規定されるβをθ’ｍａｘ＝θｍａｘ＝＋αｍａｘ≧βの範囲とすることで、凹部の側壁で反射を生じる角度の光線に対して、効果的に凹状の曲面形状の開口面が作用することができる。
【００１９】
したがって、上記の構成によれば、ＬＥＤパッケージにおいて、ＬＥＤ素子からの光をより効果的に光の取り出すことができる。
【００２０】
また、本発明のＬＥＤパッケージでは、上記凹部の側壁は、傾斜を有していることがより好ましい。上記の構成によれば、全内部反射の繰り返しを防ぐことができるため、結果的に、ＬＥＤパッケージにおいて、ＬＥＤ素子からの光をより効果的に光の取り出すことができる。
【００２１】
また、本発明のＬＥＤパッケージでは、式（３）を満たすことがより好ましい。
【００２２】
αｍａｘ≧５．０ｄｅｇ・・・・・（３）
上記の構成によれば、ＬＥＤ素子からの光をより効果的に光の取り出すことができる。
【００２３】
また、本発明のＬＥＤパッケージでは、上記透明構造体が、透明性を有する硬化収縮性の樹脂系材料を用いて形成されていることがより好ましい。上記の構成によれば、樹脂を硬化収縮の処理を行うことにより容易に凹状の曲面形状を形成できるため、製造コストを大幅に抑えたＬＥＤパッケージを提供することができる。
【００２４】
本発明のＬＥＤパッケージの製造方法は、上記ＬＥＤ素子を実装する工程と、上記凹部に透明性を有する硬化収縮性の上記樹脂系材料を充填する工程と上記開口面の凹状の曲面形状を硬化収縮により形成する工程と、を含むことを特徴としている。上記の構成によれば、容易に容易に凹状の曲面形状を形成できるため、製造コストを大幅に抑えたＬＥＤパッケージの製造方法を提供することができる。
【００２５】
また、本発明のＬＥＤパッケージの製造方法は、上記硬化収縮が、熱硬化収縮、光硬化収縮、乾燥硬化収縮、化学処理収縮、紫外線硬化収縮、加圧収縮のうち少なくとも一つであることがより好ましい。上記の構成によれば、従来公知の方法を用いることができ、容易に製造することができるため、より信頼性が高く、ばらつきの少ないＬＥＤパッケージを提供することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、凹状の曲面形状からなる開口面における最大傾斜角度αｍａｘを、上記の式（１）および、式（２）により規定したことにより、光の取り出し効率が高く、立体的な嵩を抑え、低背化や小型化できると共に、容易に加工することができ、製造コストを抑えつつ、より信頼性が高いＬＥＤパッケージとその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態に係るＬＥＤパッケージの断面図である。
【図２】傾斜角度αに関する説明図である。
【図３】凹部の深さｈおよび凹部の開口の外周の形状の内接円または外接円の中心（開口が円の場合はその中心）を通り開口の外周との２つの交点を結ぶ直線の半分の寸法ｄから規定されるβに関する説明図である。
【図４】実施例１に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図５】実施例２，４および６に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図６】実施例３，５，７および８に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図７】実施例９に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図８】実施例１０，１２および１４に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図９】実施例１１，１３，１５および１６に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図１０】比較例１，３，４および５に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図１１】比較例２に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図１２】比較例６，８，９および１０に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図１３】比較例７に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図１４】（ａ）は本発明にかかる凹部の開口の平面形状が矩形の場合のＬＥＤパッケージの一形態を表した斜視図である。（ｂ）は（ａ）の構造の短辺方向の垂直断面、（ｃ）は長辺方向の垂直断面、（ｄ）は対角線方向の垂直断面を示した断面図である。
【図１５】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明における開口面の例を表した断面図である。
【図１６】本発明に係るＬＥＤチップの製造方法における、硬化収縮について説明した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（ＬＥＤパッケージの構成）
本発明におけるＬＥＤパッケージを、図１に基づいて説明する。図１は、一実施形態に係るＬＥＤパッケージの断面図である。
【００２９】
本発明におけるＬＥＤパッケージは、凹部２が形成されたフレーム１と、上記凹部２の底面２ａの中心部に実装されたＬＥＤ素子３と、上記凹部２に充填され、開口面４を凹状の曲面形状に形成された透明構造体５を備え、上記開口面４の最大傾斜角度をαｍａｘ、上記透明構造体５の屈折率をｎ、上記透明構造体５の外部の屈折率ｎ’（ｎ’＜ｎ）とした場合、式（１）を満たすことを特徴としている。
【００３０】
αｍａｘ≧４５ｄｅｇ−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）＞０ｄｅｇ・・・・・（１）
また、上記の式（１）に加えて、上記凹部２の開口の外周（凹部の上端）の形状の内接円または外接円の中心（開口が円の場合はその中心）を通り開口の外周との２つの交点を結ぶ直線の半分の寸法をｄ、上記凹部２の深さをｈとした場合、下記の式（２）を満たすことが好ましい。
【００３１】
αｍａｘ≧ｔａｎ−１（ｄ／ｈ）−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）・・・・・（２）
本発明におけるＬＥＤパッケージは、最大傾斜角度αｍａｘを上記の式（１）や（２）で規定したことにより、高い光の取り出し効率を有するＬＥＤパッケージを提供することができる。また、開口面４が凹状の曲面形状であることから、当該ＬＥＤパッケージを用いることにより、従来の凸状の開口面を有するＬＥＤパッケージに比べて、光の取り出し効率を維持しつつ、立体的な嵩を抑えることができ、多くの発光装置で望まれている低背化や小型化を実現することができる。
【００３２】
凹部２の開口の平面形状としては、円や矩形が挙げられるが、特に限定はしない。そして、凹部２の窪みの立体形状としては、円柱、円錐台、直方体、角柱台などが挙げられるが、特に限定はしない。凹部２の底面２ａの中央部においては、ＬＥＤ素子３が実装され、配線等により電気的に通電され、凹部２の開口方向を中心に発光可能に形成されている。
【００３３】
凹部２の底面２ａおよび側壁２ｂは、反射性の高い、鏡面反射体、拡散反射体またはそれらの両者の組み合わせによって形成されている。特に、底面２ａおよび側壁２ｂは、ＬＥＤ素子３より放出される光の波長範囲において高い反射性を有している構成が好ましい。また、凹部２の底面２ａおよび側壁２ｂは、全てにおいて透明構造体５と接触している。
【００３４】
また、側壁２ｂは傾斜していることが好ましく、側壁２ｂの傾斜角は、５〜８５ｄｅｇであることが好ましく、１０〜８０ｄｅｇであることがより好ましく、２０〜７０ｄｅｇであることがさらに好ましく、３０〜６０ｄｅｇであることがなお好ましい。上記の構成により、光の取り出し効率をより向上させることができる。とりわけ、最大傾斜角度をαｍａｘが小さい場合、上記の構成（側壁の傾斜を有する構成）を有することが好ましい。
【００３５】
側壁２ｂの傾斜角は大きいほど、光の取り出し効率が高くなるという効果を奏す。側壁２ｂと底面２ａの境界は角状構造であっても良いし、滑らかな形状であっても良い。
【００３６】
透明構造体５は、光透過率が高いシリコーン系樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、ノルボルネン系樹脂などの透明性の樹脂系材料を用いて形成されている。また、一定の光を吸収するように調整された樹脂系材料を用いて構成されていても良い。特に、硬化収縮性の樹脂系材料を用いて形成されていることが好ましく、また、樹脂系材料とフレーム１の表面の材料との化学的な親和性が高い樹脂系材料であることが好ましい。これにより、図１６で示すように、樹脂を硬化収縮の処理を行うことにより、樹脂系材料とフレーム１の表面との接触面積が変化せず、樹脂系材料の体積だけが減少し、容易に凹状の曲面形状を形成できるため、製造コストを大幅に抑えたＬＥＤパッケージを提供することができる。
【００３７】
凹部の開口の外周の形状の内接円または外接円の中心（開口が円の場合はその中心）を通り開口の外周との２つの交点を結ぶ直線の半分の寸法をｄと凹部２の深さｈの比率（ｄ／ｈ）は、０．１≦（ｄ／ｈ）≦１を満たすことが好ましく、０．２≦（ｄ／ｈ）≦１を満たすことがより好ましい。これにより、より高い光の取り出し率を有するＬＥＤパッケージを提供することができる。
【００３８】
硬化収縮の処理の方法としては、熱硬化収縮、光硬化収縮、乾燥硬化収縮、化学処理収縮、紫外線硬化収縮、加圧収縮など従来公知の方法が挙げられる。上記の熱硬化収縮の方法を用いる場合、樹脂系材料として、熱により体積縮小を生じる従来公知の熱硬化性の樹脂系材料を用いればよい。また、上記の光硬化収縮や紫外線硬化収縮の方法を用いる場合、光や紫外線により体積縮小を生じる従来公知の光硬化性の樹脂系材料を用いればよい。上記の乾燥硬化収縮の方法を用いる場合、樹脂系材料として、適当な割合の溶剤を含む樹脂を含み乾燥を行うことで硬化収縮する性質を有する樹脂を用いれば良い。上記の化学処理収縮の方法を用いる場合、従来公知の凝固剤を添加して硬化収縮する性質を有する樹脂を用いれば良い。上記の加圧収縮の方法を用いる場合、従来公知の加圧により圧縮硬化する性質を有する樹脂を用いれば良い。
【００３９】
また、透明構造体５は、ガラスなどの透明性の無機系材料を用いて形成されていても良い。また、透明構造体５には、用途に合わせて色素や蛍光材料、発光材料を混練させてもよい。
【００４０】
開口面４は、上記の式（１）を満たす最大傾斜角度αｍａｘを有する凹状の曲面形状を有している。なお、上記の式（１）に加えて、上記の式（２）を満たすことが好ましい。また、最大傾斜角度αｍａｘは、５．０ｄｅｇ以上であることが好ましく、５．５ｄｅｇ以上であることがより好ましく、６．０ｄｅｇ以上であることがさらに好ましい。これにより、より高い光の取り出し率を有するＬＥＤパッケージを提供することができる。特に、側壁２ｂの傾斜角が９０ｄｅｇである場合（側壁が傾斜を有さない場合）は、上記の構成を有することが好ましい。
【００４１】
また、最大傾斜角度αｍａｘは、６０ｄｅｇ以下であることが好ましく、５０ｄｅｇ以下であることがより好ましく、４０ｄｅｇ以下であることがさらに好ましい。これにより、全内部反射の割合を抑えることができるので、より高い光の取り出し率を有するＬＥＤパッケージを提供することができる。
【００４２】
凹状の曲面形状としては、緩やかな曲面であれば特に限定はしないが、凹部２の開口の平面形状が円の場合、円の弧を回転させることで得られる弧面（球面凹形状）や、放物線を回転させることで得られる放物面、また、双曲面、円錐面、不定凹曲面などを挙げることができる。また、曲面の中央部が平面でもよく、上記の式（１）または（２）を満たす傾斜を有していれば特に限定はしない。例えば、具体例として、図１５の（ａ）〜（ｃ）で示されるような形状が挙げられる。
【００４３】
また、凹部２の開口の平面形状が矩形の場合、例えば、図１４（ａ）で示すような形状が挙げられる（図１４（ａ）は凹部２の開口の平面形状が矩形の場合の斜視図を表している）。図１４（ｂ）は（ａ）の構造の短辺方向の垂直断面、図１４（ｃ）は長辺方向の垂直断面、図１４（ｄ）は対角線方向の垂直断面の断面図を示している。この場合、短辺方向、長辺方向、対角線方向の何れの垂直断面も、最大傾斜角度αｍａｘが異なることになるが、いずれかの垂直断面において最大傾斜角度αｍａｘが上記の式（１）または（２）を満たしている。
【００４４】
また、開口面４の曲面は、硬化収縮、熱収縮、加圧変形または金型により形成される。特に、硬化収縮や熱収縮などの収縮加工により形成されることにより、より製造コストを抑えることが可能となる。
【００４５】
（ＬＥＤパッケージの製造方法）
以下、本発明におけるＬＥＤパッケージの製造方法について詳細に説明するが、特に限定するわけではない。
【００４６】
ＬＥＤパッケージの製造方法は、従来の公知の方法で製造することができ、ＬＥＤパッケージの製造方法の一例としては、フレームを形成する工程、ＬＥＤ素子３を実装する工程、樹脂を充填する工程および硬化収縮させる工程を含んで構成される。
【００４７】
フレーム１を形成する工程は、金型を用いる方法や、平面な材料から凹部２を削ることにより形成する方法、材料を組み合わせ接着する方法などによりフレーム１を形成する工程である。これらの方法は従来公知の方法を用いることができ、さらに一般的に流通しているフレーム１を用いることもできる。
【００４８】
ＬＥＤ素子３を実装する工程は、ワイヤボンド実装の方法や、フリップチップ実装の方法などの従来公知の方法を用いて配線と電気的に接続し、ＬＥＤ素子３をフレーム１の底面２ａの中央部に実装し、および固定する工程である。このとき、ＬＥＤ素子３は凹部２の開口部の方向を中心に発光するように実装する。
【００４９】
樹脂を充填する工程は、硬化収縮させる工程により、硬化収縮する樹脂系材料を充填する工程である。特に、樹脂系材料とフレーム１の表面の材料との化学的な親和性が高い樹脂系材料を充填することが好ましい。また、樹脂を充填する工程における凹部２に樹脂系材料を充填する方法としては従来公知の方法を用いることができる。
【００５０】
硬化収縮させる工程としては、熱硬化収縮、光硬化収縮、乾燥硬化収縮、化学処理収縮、紫外線硬化収縮、加圧収縮など従来公知の方法を用いる工程を挙げることができる。これらの方法は複数同時に用いることができる。この工程により、樹脂系材料とフレーム１の表面との接触面積が変化せず、樹脂系材料の体積だけが減少し、凹状の曲面形状の開口部を形成する。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例および比較例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
〔実施例１〕
まず、本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図４は、本実施例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図４で示されているように、ＬＥＤ素子を実装する凹部は、底面の直径が３ｍｍ、且つ、高さｈが０．７５ｍｍの円柱の形状（側壁の傾斜角９０ｄｅｇ）を有しており、凹部の底面の中心であり、底面より１μｍの高さの位置にＬＥＤ素子が実装されている。
【００５２】
ＬＥＤ素子のサイズは５（縦）×５（横）×０．５（高さ）ｍｍである。また、波長ピークは４５０ｍｎ、出力（放射束）は１Ｗであり、全面から全方向に等しい確率で射出されるＬＥＤ素子とした。また、凹部の側壁や底面は鏡面（完全反射）の材料とした。
【００５３】
さらに、凹部にはＬＥＤ素子を覆うように透明構造体としての透光性の樹脂が充填されており、透光性の樹脂の開口面は緩やかな球面状の凹状の曲面形状を形成している。凹状の曲面形状は、開口面の端（凹部の縁）において最大角度４５ｄｅｇを有する球面凹形状である。このとき、凹状の曲面形状を形成する球体の半径はｄ／ｓｉｎαｍａｘ（ｍｍ）となる。
【００５４】
次に、上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率（ＬＥＤ素子から射出される光に対する、開口部から射出される光の割合）について、従来公知の幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。
【００５５】
幾何光学シミュレーションの条件としては、上記の樹脂の屈折率をｎ＝１．５７、樹脂の外部の屈折率（空気の屈折率）をｎ’＝１．００、解析した光線本数を１００万本、光線一本あたりの最大交差数を４０００、光線一本あたりの最大セグメント数を５０００、最小相対光線強度を０．００１とした。シミュレーションの結果は、射出された光（放射束）は０．７１３Ｗ、光の取り出し効率は７１．３％であった。なお、光の取り出し効率（％）は、射出された光（放射束）からＬＥＤ素子の出力（放射束）を割った値に１００をかけた値である。
〔実施例２〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図５は、本実施例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図５で示されているように、本実施例におけるＬＥＤパッケージは、凹状の曲面形状が、開口面の端（凹部の縁）において最大角度αｍａｘは、透明構造体の屈折率をｎ、透明構造体の外部の屈折率ｎ’（ｎ’＜ｎ）とした場合、αｍａｘ＝４５ｄｅｇ−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）である以外に関しては、実施例１と同様の構造を有している。
【００５６】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．２０３Ｗ、光の取り出し効率は２０．３％であった。
〔実施例３〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図６は、本実施例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図６で示されているように、本実施例におけるＬＥＤパッケージは、凹状の曲面形状が、開口面の端（凹部の縁）において最大角度αｍａｘは、透明構造体の屈折率をｎ、透明構造体の外部の屈折率ｎ’（ｎ’＜ｎ）、開口の半径をｄ、上記凹部の深さをｈとした場合、ｔａｎ−１（ｄ／ｈ）−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）である以外に関しては、実施例１と同様の構造を有している。
【００５７】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．５２７Ｗ、光の取り出し効率は５２．７％であった。
〔実施例４〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例２と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００５８】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．６０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、６．３ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、３８．７ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．２０８Ｗ、光の取り出し効率は２０．８％であった。
〔実施例５〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例３と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００５９】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．６０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、２４．８ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、３８．７ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．５３２Ｗ、光の取り出し効率は５３．２％であった。
〔実施例６〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例２と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００６０】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．５０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、３．２ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４１．８ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．２０１Ｗ、光の取り出し効率は２０．１％であった。
〔実施例７〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例３と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００６１】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．５０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、２１．６ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４１．８ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．５１２Ｗ、光の取り出し効率は５１．２％であった。
〔実施例８〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例３と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００６２】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．４０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、１７．９ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４５．６ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．４４７Ｗ、光の取り出し効率は４４．７％であった。
〔実施例９〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図７は、本実施例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図７で示されているように、本実施例におけるＬＥＤパッケージの凹部は、ＬＥＤ素子を実装する底面の直径が１．５ｍｍ、開口面の直径が３ｍｍ、且つ、高さが０．７５ｍｍ、円錐台（側壁の傾斜角が４５ｄｅｇ）の形状である以外に関しては、実施例１と同様の構造を有している。
【００６３】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８２４Ｗ、光の取り出し効率は８２．４％であった。
〔実施例１０〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図８は、本実施例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図８で示されているように、本実施例におけるＬＥＤパッケージの凹部は、ＬＥＤ素子を実装する底面の直径が１．５ｍｍ、開口面の直径が３ｍｍ、且つ、高さが０．７５ｍｍの円錐台（側壁の傾斜角度４５ｄｅｇ−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ））の形状である以外に関しては、実施例２と同様の構造を有している。
【００６４】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．７９６Ｗ、光の取り出し効率は７９．６％であった。
〔実施例１１〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図９は、本実施例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図９で示されているように、本実施例におけるＬＥＤパッケージの凹部は、ＬＥＤ素子を実装する底面の直径が１．５ｍｍ、開口面の直径が３ｍｍ、且つ、高さが０．７５ｍｍの円錐台（側壁の傾斜角度ｔａｎ−１（ｄ／ｈ）−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ））の形状である以外に関しては、実施例３と同様の構造を有している。
【００６５】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８３７Ｗ、光の取り出し効率は８３．７％であった。
〔実施例１２〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例１０と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００６６】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．６０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、６．３ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、３８．７ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．７９１Ｗ、光の取り出し効率は７９．１％であった。
〔実施例１３〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例１１と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００６７】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．６０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、２４．８ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、３８．７ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８３１Ｗ、光の取り出し効率は８３．１％であった。
〔実施例１４〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例１０と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００６８】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．５０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、３．２ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４１．８ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８０１Ｗ、光の取り出し効率は８０．１％であった。
〔実施例１５〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例１１と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００６９】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．５０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、２１．６ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４１．８ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８５２Ｗ、光の取り出し効率は８５．２％であった。
〔実施例１６〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例１１と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００７０】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．４０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、１７．９ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４５．６ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８７４Ｗ、光の取り出し効率は８７．４％であった。
〔比較例１〕
本比較例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図１０は、本比較例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図１０で示されているように、本比較例におけるＬＥＤパッケージは、透光性の樹脂の開口面が、平面である以外に関しては、実施例１と同様の構造を有している。
【００７１】
上記の本例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．２１３Ｗ、光の取り出し効率は２１．３％であった。
〔比較例２〕
本比較例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図１１は、本比較例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図１１で示されているように、本比較例におけるＬＥＤパッケージは、透光性の樹脂の開口面が、凸状の半球体面である以外に関しては、実施例１と同様の構造を有している。
【００７２】
上記の本例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８７４Ｗ、光の取り出し効率は８７．４％であった。
〔比較例３〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、比較例１と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００７３】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．６０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．１７４Ｗ、光の取り出し効率は１７．４％であった。
〔比較例４〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、比較例１と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００７４】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．５０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、０ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４１．８ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．２０２Ｗ、光の取り出し効率は２０．２％であった。
〔比較例５〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、比較例１と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００７５】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．４０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、０ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４５．６ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．２３８Ｗ、光の取り出し効率は２３．８％であった。
〔比較例６〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図１２は、本比較例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図１２で示されているように、本実施例におけるＬＥＤパッケージは、ＬＥＤ素子を実装する凹部の底面の直径が１．５ｍｍ、凹部の開口面の直径が３ｍｍ、且つ、高さが０．７５ｍｍの円錐台（側壁の傾斜角度４５ｄｅｇ）の形状である以外に関しては、比較例１と同様の構造を有している。
【００７６】
上記の本例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．７５３Ｗ、光の取り出し効率は７５．３％であった。
〔比較例７〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図１３は、本比較例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図１３で示されているように、本実施例におけるＬＥＤパッケージは、ＬＥＤ素子を実装する凹部の底面の直径が１．５ｍｍ、凹部の開口面の直径が３ｍｍ、且つ、高さが０．７５ｍｍの円錐台（側壁の傾斜角度４５ｄｅｇ）の形状である以外に関しては、比較例２と同様の構造を有している。
【００７７】
上記の本例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８６２Ｗ、光の取り出し効率は８６．２％であった。
〔比較例８〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、比較例６と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００７８】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．６０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、０ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、３８．７ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．６７１Ｗ、光の取り出し効率は６７．１％であった。
〔比較例９〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、比較例６と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００７９】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．５０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、０ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４１．８ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．７３８Ｗ、光の取り出し効率は７３．８％であった。
〔比較例１０〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、比較例６と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００８０】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．５０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、０ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４５．６ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８１９Ｗ、光の取り出し効率は８１．９％であった。
〔考察〕
上記の実施例１〜１６および比較例１〜１０に係る構成と測定の結果について下記の表１にまとめた。なお射出された光（放射束）を「射出／Ｗ」とし、光の取り出し効率を「効率／％」とし、屈折率の比を「ｎ’／ｎ」として示した。
【００８１】
【表１】
【００８２】
また、開口面が平面とした場合の光取り出し効率（％）と、平面から開口面を凹形状とした時の光取り出し効率（％）との差を「開口面が平面の場合との効率差（ｐｔ．）」として下記の表２にまとめた。
【００８３】
【表２】
【００８４】
表１および２に記載されている結果からわかるように、例えば、開口面が平面である比較例１の側壁が垂直なＬＥＤパッケージに対して、開口面が凹形状である実施例１や３では光の取り出し効率が大幅に向上した。実施例１や３における光の取り出し効率は、開口面が凸形状（半球体面）である比較例２の光の取り出し効率と同様に実用レベルに向上していることがわかった。
【００８５】
一方、同様に開口面が凹形状である実施例２は、最大傾斜角度αｍａｘが小さすぎたために、大きな効果が得られない結果となった。すなわち、側壁に傾斜を有していない場合（側壁が垂直である場合）は、ある程度の最大傾斜角度αｍａｘが必要となることがわかった。
【００８６】
また、例えば、開口面が平面である比較例６の側壁が傾いているＬＥＤパッケージに対して、開口面が凹形状である実施例９〜１１では光の取り出し効率が向上した。すなわち、本発明は、従来の開口面が平面である構成に比べて、光の取り出し効率を向上させることができることがわかった。
【００８７】
また、例えば、実施例９〜１１における光の取り出し効率は、開口面が凸形状（半球体面）である比較例７の光の取り出し効率と同程度に向上している。すなわち、本発明は、従来の開口面が凸形状である構成に比べて、光の取り出し効率を向上させることができることがわかった。
【００８８】
また、実施例３および１１、５および１３や、７および１５などを比較することにより、側壁が傾斜している方が高い光の取り出し効率を有していることがわかった。
【００８９】
上記の結果により、開口面が平面である場合より、一定の最大傾斜角度αｍａｘを有する凹形状であるＬＥＤパッケージの方がより効率的に光の取り出しを行えることがわかった。また、開口面が、最大傾斜角度αｍａｘを有する凹形状であるＬＥＤパッケージは、従来から知られている開口面が凸形状であるＬＥＤパッケージと同様に実用レベルの光の取り出し効率を有していることがわかった。
【００９０】
また、樹脂の外部の屈折率と樹脂の屈折率の差が大きいほど、凹形状による光の取り出し効率の効果は向上することがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、実装基板上に実装できるＬＥＤパッケージとすることにより、携帯電話やデジタルビデオカメラ、ＰＤＡなどの電子機器のバックライト、大型ディスプレイ、道路表示器などの表示用等に利用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１ フレーム
２ 凹部
２ａ 底面（凹部）
２ｂ 側壁（凹部）
３ ＬＥＤ素子
４ 開口面
５ 透明構造体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ素子を透明構造体で封止されたＬＥＤパッケージおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤパッケージの形としてよく知られた形態として、杯のような掘り込み（凹部）の中にＬＥＤ素子を実装し、蛍光材料などを含む透明構造体を凹部の中に充填させた形態が知られている。例えば、特許文献１には、底面に光の反射が可能な金属板を形成させることにより、放熱性が高く、光利用の効率を向上させた、透明構造体の開口面が平坦な形状を有するＬＥＤパッケージが開示されている。
【０００３】
一方、スネルの法則によって定義される臨界角を超える角度で屈折率の界面（開口面）に光が入射するときに、全内部反射という現象により光の損失が発生することがある。この現象は、臨界角より大きな角度で界面（開口面）に入射するとき、光は放出光として透明構造体の外部に逃げ出すのではなく、反射して透明構造体に戻ってしまい、このような反射を繰り返し、光路が長くなるにつれて透明構造体に含まれる媒質や、媒質に含まれる材料などにより光が吸収されていくという現象である。とりわけ、特許文献１で示されるような透明構造体の開口面が平面である場合には、全内部反射を繰り返す割合が大きくなり、光の損失が大きくなるため、光の取り出し効率が低いという問題があった。
【０００４】
そこで、光の取り出し効率を向上させるために、さまざまな工夫を施した構成が開発されている。例えば、特許文献２には、開口面をドーム状のレンズとすることによりＬＥＤ素子からの光を集光させて、効率的に光を放出させる構成が開示されている。また、特許文献３および４には、透明構造体の開口面が同心円状に傾斜を有する凹凸面を形成することにより、パッケージの体積を抑えつつ、光の取り出し効率を向上させた構成が開示されている。さらに、特許文献５には、開口面に反射防止の凹凸テクスチャード加工を施すことにより、光のスペクトルの一様性を保ちつつ、光の取り出し効率を向上させた構成が開示されている。また、特許文献６および７には、従来から知られている開口面が凸形状の曲面に形成された構成が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示されているような構成では、レンズを外付けしなければならず、部品の点数、製造に係る工程数が増加してしまい、製造コストが高くなってしまうという問題があった。また、特許文献３および４に開示されているような構成では、開口面が複雑な形状を有しており、容易に加工が困難であるため、結果として製造コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００６】
また、特許文献５に開示されているような構成では、大きな凹凸面を有していないことから、ある程度の全内部反射の防止する効果を有しているものの、全内部反射を繰り返す割合は、開口面が平面である場合に比べて大きな違いが無いと言う問題がある。上記の構成において、凹凸面における凹凸をより大きくした構成とした場合、本来は透過するはずの構成も全反射してしまう割合が高くなってしまうということも起こりうる。また、特許文献６および７に開示されている構成は、凸形状を有する透明構造体の構成を製造する際、金型による形成、または表面張力を利用して製造しなければならず、特別な技術や装置が必要となるため容易には製造できず、結果として製造コストが高くなってしまうという問題がある。
【０００７】
さらに、特許文献２、６、７に記載されているような構成では、開口面が凸形状の曲面として形成されているため、ＬＥＤパッケージの立体的な嵩が大きくなってしまうため、低背化や小型化が困難になってしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、特許文献８では、開口面を凹状の曲面形状とすることで、嵩を抑えた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−１５１１１２号公報（２０１１年８月４日公開）
【特許文献２】特開２０１１−１５９９５１号公報（２０１１年８月１８日公開）
【特許文献３】特開２０１１−８６４１９号公報（２０１１年４月２８日公開）
【特許文献４】特開２００８−１５３６１２号公報（２００８年７月３日公開）
【特許文献５】特開２００９−１４７３２９号公報（２００９年７月２日公開）
【特許文献６】特開２００７−８８０７５号公報（２００７年４月５日公開）
【特許文献７】特開２００６−８６４０８号公報（２００６年３月３０日公開）
【特許文献８】特開２００７−１６５８０３号公報（２００７年６月２８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献８に記載の発明の構成では、凹状の曲面形状を、電気的な接続のための形成されたワイヤボンドの配線の高さや開口の短軸寸法により規定しており、これらの規定の方法では、全内部反射の抑制には意味を成さないため、光の取り出し効率が低くなってしまうという問題があった。また、フリップチップ実装などのワイヤボンドを用いない実装の方法を用いた場合には、凹状の曲面形状を規定できないという問題があった。
【００１１】
さらに、特許文献８に記載の発明には、凹状の曲面形状を樹脂の這い上がりによって製造することが記載されているが、樹脂の粘性や、濡れ性に制約が課されるため、容易に製造することができないという問題があった。
【００１２】
したがって、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、簡単な構成で光の取り出し効率が高いＬＥＤパッケージと、そのＬＥＤパッケージを容易に製造することができるＬＥＤパッケージの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明のＬＥＤパッケージは、凹部が形成されたフレームと、上記凹部の底面の中心部に実装されたＬＥＤ素子と、上記凹部に充填され、開口面を凹状の曲面形状に形成された透明構造体とを備え、上記透明構造体の屈折率をｎ、上記透明構造体の外部の屈折率ｎ’（ｎ’＜ｎ）とした場合、上記開口面の最大傾斜角度αｍａｘは、式（１）を満たすことを特徴としている。
【００１４】
αｍａｘ≧４５ｄｅｇ−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）＞０ｄｅｇ・・・・・（１）
なお、スネルの法則により、ｎ×ｓｉｎθ＝ｎ’×ｓｉｎθ’となり、透明構造体からその外部へ光が開口面（界面）で全反射するとき、θ’＝９０ｄｅｇとなるので、全反射臨界角度θｍａｘは、θｍａｘ＝ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）となる。さらに、図２で示されるように、開口面（界面）を凹状の曲面形状とし、開口面（界面）の傾斜角度をαとした場合、全反射する入射角度はθ’ｍａｘ＝θｍａｘ＝＋αとなり、傾斜角度αの角度の光を反射させることなく透明構造体から射出できる。
【００１５】
また、一般にＬＥＤ素子からの発光は前方向だけではなく、あらゆる角度方向に射出される。光の取り出し効率を向上させるという効果を得るためには、その射出方位の半分以上に作用すること、すなわちθ’ｍａｘ≧４５ｄｅｇであることが望ましい。よって、最大傾斜角度αｍａｘについて、θ’ｍａｘ＝θｍａｘ＝＋αｍａｘ≧４５ｄｅｇとなり、αｍａｘ≧４５ｄｅｇ−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）となる。
【００１６】
したがって、上記の構成によれば、最大傾斜角度αｍａｘを上記の式（１）で規定したことにより、高い光の取り出し効率を有するＬＥＤパッケージを提供することができる。さらに、開口面が凹状の曲面形状であることから、当該ＬＥＤパッケージを用いることにより、従来の凸状の開口面を有するＬＥＤパッケージに比べて、光の取り出し効率を維持しつつ、立体的な嵩を抑えることができ、多くの発光装置で望まれている低背化や小型化を実現することができる。
【００１７】
また、本発明のＬＥＤパッケージでは、上記凹部の開口の外周の形状の内接円または外接円の中心（開口が円の場合はその中心）を通り開口の外周との２つの交点を結ぶ直線の半分の寸法をｄ、上記凹部の深さをｈとした場合、上記開口面の最大傾斜角度αｍａｘは、式（２）を満たすことがより好ましい。
【００１８】
αｍａｘ≧ｔａｎ−１（ｄ／ｈ）−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）・・・・・（２）
なお、光の取り出し効率は、反射を繰り返すことにより光が減衰し低下する。そこで、そこで、図２に示すように、凹部の深さｈおよび凹部の開口の外周の形状の内接円または外接円の中心（開口が円の場合はその中心）を通り開口の外周との２つの交点を結ぶ直線の半分の寸法ｄから規定されるβをθ’ｍａｘ＝θｍａｘ＝＋αｍａｘ≧βの範囲とすることで、凹部の側壁で反射を生じる角度の光線に対して、効果的に凹状の曲面形状の開口面が作用することができる。
【００１９】
したがって、上記の構成によれば、ＬＥＤパッケージにおいて、ＬＥＤ素子からの光をより効果的に光の取り出すことができる。
【００２０】
また、本発明のＬＥＤパッケージでは、上記凹部の側壁は、傾斜を有していることがより好ましい。上記の構成によれば、全内部反射の繰り返しを防ぐことができるため、結果的に、ＬＥＤパッケージにおいて、ＬＥＤ素子からの光をより効果的に光の取り出すことができる。
【００２１】
また、本発明のＬＥＤパッケージでは、式（３）を満たすことがより好ましい。
【００２２】
αｍａｘ≧５．０ｄｅｇ・・・・・（３）
上記の構成によれば、ＬＥＤ素子からの光をより効果的に光の取り出すことができる。
【００２３】
また、本発明のＬＥＤパッケージでは、上記透明構造体が、透明性を有する硬化収縮性の樹脂系材料を用いて形成されていることがより好ましい。上記の構成によれば、樹脂を硬化収縮の処理を行うことにより容易に凹状の曲面形状を形成できるため、製造コストを大幅に抑えたＬＥＤパッケージを提供することができる。
【００２４】
本発明のＬＥＤパッケージの製造方法は、上記ＬＥＤ素子を実装する工程と、上記凹部に透明性を有する硬化収縮性の上記樹脂系材料を充填する工程と上記開口面の凹状の曲面形状を硬化収縮により形成する工程と、を含むことを特徴としている。上記の構成によれば、容易に容易に凹状の曲面形状を形成できるため、製造コストを大幅に抑えたＬＥＤパッケージの製造方法を提供することができる。
【００２５】
また、本発明のＬＥＤパッケージの製造方法は、上記硬化収縮が、熱硬化収縮、光硬化収縮、乾燥硬化収縮、化学処理収縮、紫外線硬化収縮、加圧収縮のうち少なくとも一つであることがより好ましい。上記の構成によれば、従来公知の方法を用いることができ、容易に製造することができるため、より信頼性が高く、ばらつきの少ないＬＥＤパッケージを提供することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、凹状の曲面形状からなる開口面における最大傾斜角度αｍａｘを、上記の式（１）および、式（２）により規定したことにより、光の取り出し効率が高く、立体的な嵩を抑え、低背化や小型化できると共に、容易に加工することができ、製造コストを抑えつつ、より信頼性が高いＬＥＤパッケージとその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態に係るＬＥＤパッケージの断面図である。
【図２】傾斜角度αに関する説明図である。
【図３】凹部の深さｈおよび凹部の開口の外周の形状の内接円または外接円の中心（開口が円の場合はその中心）を通り開口の外周との２つの交点を結ぶ直線の半分の寸法ｄから規定されるβに関する説明図である。
【図４】実施例１に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図５】実施例２，４および６に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図６】実施例３，５，７および８に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図７】実施例９に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図８】実施例１０，１２および１４に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図９】実施例１１，１３，１５および１６に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図１０】比較例１，３，４および５に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図１１】比較例２に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図１２】比較例６，８，９および１０に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図１３】比較例７に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図１４】（ａ）は本発明にかかる凹部の開口の平面形状が矩形の場合のＬＥＤパッケージの一形態を表した斜視図である。（ｂ）は（ａ）の構造の短辺方向の垂直断面、（ｃ）は長辺方向の垂直断面、（ｄ）は対角線方向の垂直断面を示した断面図である。
【図１５】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明における開口面の例を表した断面図である。
【図１６】本発明に係るＬＥＤチップの製造方法における、硬化収縮について説明した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（ＬＥＤパッケージの構成）
本発明におけるＬＥＤパッケージを、図１に基づいて説明する。図１は、一実施形態に係るＬＥＤパッケージの断面図である。
【００２９】
本発明におけるＬＥＤパッケージは、凹部２が形成されたフレーム１と、上記凹部２の底面２ａの中心部に実装されたＬＥＤ素子３と、上記凹部２に充填され、開口面４を凹状の曲面形状に形成された透明構造体５を備え、上記開口面４の最大傾斜角度をαｍａｘ、上記透明構造体５の屈折率をｎ、上記透明構造体５の外部の屈折率ｎ’（ｎ’＜ｎ）とした場合、式（１）を満たすことを特徴としている。
【００３０】
αｍａｘ≧４５ｄｅｇ−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）＞０ｄｅｇ・・・・・（１）
また、上記の式（１）に加えて、上記凹部２の開口の外周（凹部の上端）の形状の内接円または外接円の中心（開口が円の場合はその中心）を通り開口の外周との２つの交点を結ぶ直線の半分の寸法をｄ、上記凹部２の深さをｈとした場合、下記の式（２）を満たすことが好ましい。
【００３１】
αｍａｘ≧ｔａｎ−１（ｄ／ｈ）−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）・・・・・（２）
本発明におけるＬＥＤパッケージは、最大傾斜角度αｍａｘを上記の式（１）や（２）で規定したことにより、高い光の取り出し効率を有するＬＥＤパッケージを提供することができる。また、開口面４が凹状の曲面形状であることから、当該ＬＥＤパッケージを用いることにより、従来の凸状の開口面を有するＬＥＤパッケージに比べて、光の取り出し効率を維持しつつ、立体的な嵩を抑えることができ、多くの発光装置で望まれている低背化や小型化を実現することができる。
【００３２】
凹部２の開口の平面形状としては、円や矩形が挙げられるが、特に限定はしない。そして、凹部２の窪みの立体形状としては、円柱、円錐台、直方体、角柱台などが挙げられるが、特に限定はしない。凹部２の底面２ａの中央部においては、ＬＥＤ素子３が実装され、配線等により電気的に通電され、凹部２の開口方向を中心に発光可能に形成されている。
【００３３】
凹部２の底面２ａおよび側壁２ｂは、反射性の高い、鏡面反射体、拡散反射体またはそれらの両者の組み合わせによって形成されている。特に、底面２ａおよび側壁２ｂは、ＬＥＤ素子３より放出される光の波長範囲において高い反射性を有している構成が好ましい。また、凹部２の底面２ａおよび側壁２ｂは、全てにおいて透明構造体５と接触している。
【００３４】
また、側壁２ｂは傾斜していることが好ましく、側壁２ｂの傾斜角は、５〜８５ｄｅｇであることが好ましく、１０〜８０ｄｅｇであることがより好ましく、２０〜７０ｄｅｇであることがさらに好ましく、３０〜６０ｄｅｇであることがなお好ましい。上記の構成により、光の取り出し効率をより向上させることができる。とりわけ、最大傾斜角度をαｍａｘが小さい場合、上記の構成（側壁の傾斜を有する構成）を有することが好ましい。
【００３５】
側壁２ｂの傾斜角は大きいほど、光の取り出し効率が高くなるという効果を奏す。側壁２ｂと底面２ａの境界は角状構造であっても良いし、滑らかな形状であっても良い。
【００３６】
透明構造体５は、光透過率が高いシリコーン系樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、ノルボルネン系樹脂などの透明性の樹脂系材料を用いて形成されている。また、一定の光を吸収するように調整された樹脂系材料を用いて構成されていても良い。特に、硬化収縮性の樹脂系材料を用いて形成されていることが好ましく、また、樹脂系材料とフレーム１の表面の材料との化学的な親和性が高い樹脂系材料であることが好ましい。これにより、図１６で示すように、樹脂を硬化収縮の処理を行うことにより、樹脂系材料とフレーム１の表面との接触面積が変化せず、樹脂系材料の体積だけが減少し、容易に凹状の曲面形状を形成できるため、製造コストを大幅に抑えたＬＥＤパッケージを提供することができる。
【００３７】
凹部の開口の外周の形状の内接円または外接円の中心（開口が円の場合はその中心）を通り開口の外周との２つの交点を結ぶ直線の半分の寸法をｄと凹部２の深さｈの比率（ｄ／ｈ）は、０．１≦（ｄ／ｈ）≦１を満たすことが好ましく、０．２≦（ｄ／ｈ）≦１を満たすことがより好ましい。これにより、より高い光の取り出し率を有するＬＥＤパッケージを提供することができる。
【００３８】
硬化収縮の処理の方法としては、熱硬化収縮、光硬化収縮、乾燥硬化収縮、化学処理収縮、紫外線硬化収縮、加圧収縮など従来公知の方法が挙げられる。上記の熱硬化収縮の方法を用いる場合、樹脂系材料として、熱により体積縮小を生じる従来公知の熱硬化性の樹脂系材料を用いればよい。また、上記の光硬化収縮や紫外線硬化収縮の方法を用いる場合、光や紫外線により体積縮小を生じる従来公知の光硬化性の樹脂系材料を用いればよい。上記の乾燥硬化収縮の方法を用いる場合、樹脂系材料として、適当な割合の溶剤を含む樹脂を含み乾燥を行うことで硬化収縮する性質を有する樹脂を用いれば良い。上記の化学処理収縮の方法を用いる場合、従来公知の凝固剤を添加して硬化収縮する性質を有する樹脂を用いれば良い。上記の加圧収縮の方法を用いる場合、従来公知の加圧により圧縮硬化する性質を有する樹脂を用いれば良い。
【００３９】
また、透明構造体５は、ガラスなどの透明性の無機系材料を用いて形成されていても良い。また、透明構造体５には、用途に合わせて色素や蛍光材料、発光材料を混練させてもよい。
【００４０】
開口面４は、上記の式（１）を満たす最大傾斜角度αｍａｘを有する凹状の曲面形状を有している。なお、上記の式（１）に加えて、上記の式（２）を満たすことが好ましい。また、最大傾斜角度αｍａｘは、５．０ｄｅｇ以上であることが好ましく、５．５ｄｅｇ以上であることがより好ましく、６．０ｄｅｇ以上であることがさらに好ましい。これにより、より高い光の取り出し率を有するＬＥＤパッケージを提供することができる。特に、側壁２ｂの傾斜角が９０ｄｅｇである場合（側壁が傾斜を有さない場合）は、上記の構成を有することが好ましい。
【００４１】
また、最大傾斜角度αｍａｘは、６０ｄｅｇ以下であることが好ましく、５０ｄｅｇ以下であることがより好ましく、４０ｄｅｇ以下であることがさらに好ましい。これにより、全内部反射の割合を抑えることができるので、より高い光の取り出し率を有するＬＥＤパッケージを提供することができる。
【００４２】
凹状の曲面形状としては、緩やかな曲面であれば特に限定はしないが、凹部２の開口の平面形状が円の場合、円の弧を回転させることで得られる弧面（球面凹形状）や、放物線を回転させることで得られる放物面、また、双曲面、円錐面、不定凹曲面などを挙げることができる。また、曲面の中央部が平面でもよく、上記の式（１）または（２）を満たす傾斜を有していれば特に限定はしない。例えば、具体例として、図１５の（ａ）〜（ｃ）で示されるような形状が挙げられる。
【００４３】
また、凹部２の開口の平面形状が矩形の場合、例えば、図１４（ａ）で示すような形状が挙げられる（図１４（ａ）は凹部２の開口の平面形状が矩形の場合の斜視図を表している）。図１４（ｂ）は（ａ）の構造の短辺方向の垂直断面、図１４（ｃ）は長辺方向の垂直断面、図１４（ｄ）は対角線方向の垂直断面の断面図を示している。この場合、短辺方向、長辺方向、対角線方向の何れの垂直断面も、最大傾斜角度αｍａｘが異なることになるが、いずれかの垂直断面において最大傾斜角度αｍａｘが上記の式（１）または（２）を満たしている。
【００４４】
また、開口面４の曲面は、硬化収縮、熱収縮、加圧変形または金型により形成される。特に、硬化収縮や熱収縮などの収縮加工により形成されることにより、より製造コストを抑えることが可能となる。
【００４５】
（ＬＥＤパッケージの製造方法）
以下、本発明におけるＬＥＤパッケージの製造方法について詳細に説明するが、特に限定するわけではない。
【００４６】
ＬＥＤパッケージの製造方法は、従来の公知の方法で製造することができ、ＬＥＤパッケージの製造方法の一例としては、フレームを形成する工程、ＬＥＤ素子３を実装する工程、樹脂を充填する工程および硬化収縮させる工程を含んで構成される。
【００４７】
フレーム１を形成する工程は、金型を用いる方法や、平面な材料から凹部２を削ることにより形成する方法、材料を組み合わせ接着する方法などによりフレーム１を形成する工程である。これらの方法は従来公知の方法を用いることができ、さらに一般的に流通しているフレーム１を用いることもできる。
【００４８】
ＬＥＤ素子３を実装する工程は、ワイヤボンド実装の方法や、フリップチップ実装の方法などの従来公知の方法を用いて配線と電気的に接続し、ＬＥＤ素子３をフレーム１の底面２ａの中央部に実装し、および固定する工程である。このとき、ＬＥＤ素子３は凹部２の開口部の方向を中心に発光するように実装する。
【００４９】
樹脂を充填する工程は、硬化収縮させる工程により、硬化収縮する樹脂系材料を充填する工程である。特に、樹脂系材料とフレーム１の表面の材料との化学的な親和性が高い樹脂系材料を充填することが好ましい。また、樹脂を充填する工程における凹部２に樹脂系材料を充填する方法としては従来公知の方法を用いることができる。
【００５０】
硬化収縮させる工程としては、熱硬化収縮、光硬化収縮、乾燥硬化収縮、化学処理収縮、紫外線硬化収縮、加圧収縮など従来公知の方法を用いる工程を挙げることができる。これらの方法は複数同時に用いることができる。この工程により、樹脂系材料とフレーム１の表面との接触面積が変化せず、樹脂系材料の体積だけが減少し、凹状の曲面形状の開口部を形成する。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例および比較例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
〔実施例１〕
まず、本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図４は、本実施例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図４で示されているように、ＬＥＤ素子を実装する凹部は、底面の直径が３ｍｍ、且つ、高さｈが０．７５ｍｍの円柱の形状（側壁の傾斜角９０ｄｅｇ）を有しており、凹部の底面の中心であり、底面より１μｍの高さの位置にＬＥＤ素子が実装されている。
【００５２】
ＬＥＤ素子のサイズは５（縦）×５（横）×０．５（高さ）ｍｍである。また、波長ピークは４５０ｍｎ、出力（放射束）は１Ｗであり、全面から全方向に等しい確率で射出されるＬＥＤ素子とした。また、凹部の側壁や底面は鏡面（完全反射）の材料とした。
【００５３】
さらに、凹部にはＬＥＤ素子を覆うように透明構造体としての透光性の樹脂が充填されており、透光性の樹脂の開口面は緩やかな球面状の凹状の曲面形状を形成している。凹状の曲面形状は、開口面の端（凹部の縁）において最大角度４５ｄｅｇを有する球面凹形状である。このとき、凹状の曲面形状を形成する球体の半径はｄ／ｓｉｎαｍａｘ（ｍｍ）となる。
【００５４】
次に、上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率（ＬＥＤ素子から射出される光に対する、開口部から射出される光の割合）について、従来公知の幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。
【００５５】
幾何光学シミュレーションの条件としては、上記の樹脂の屈折率をｎ＝１．５７、樹脂の外部の屈折率（空気の屈折率）をｎ’＝１．００、解析した光線本数を１００万本、光線一本あたりの最大交差数を４０００、光線一本あたりの最大セグメント数を５０００、最小相対光線強度を０．００１とした。シミュレーションの結果は、射出された光（放射束）は０．７１３Ｗ、光の取り出し効率は７１．３％であった。なお、光の取り出し効率（％）は、射出された光（放射束）からＬＥＤ素子の出力（放射束）を割った値に１００をかけた値である。
〔実施例２〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図５は、本実施例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図５で示されているように、本実施例におけるＬＥＤパッケージは、凹状の曲面形状が、開口面の端（凹部の縁）において最大角度αｍａｘは、透明構造体の屈折率をｎ、透明構造体の外部の屈折率ｎ’（ｎ’＜ｎ）とした場合、αｍａｘ＝４５ｄｅｇ−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）である以外に関しては、実施例１と同様の構造を有している。
【００５６】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．２０３Ｗ、光の取り出し効率は２０．３％であった。
〔実施例３〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図６は、本実施例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図６で示されているように、本実施例におけるＬＥＤパッケージは、凹状の曲面形状が、開口面の端（凹部の縁）において最大角度αｍａｘは、透明構造体の屈折率をｎ、透明構造体の外部の屈折率ｎ’（ｎ’＜ｎ）、開口の半径をｄ、上記凹部の深さをｈとした場合、ｔａｎ−１（ｄ／ｈ）−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）である以外に関しては、実施例１と同様の構造を有している。
【００５７】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．５２７Ｗ、光の取り出し効率は５２．７％であった。
〔実施例４〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例２と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００５８】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．６０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、６．３ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、３８．７ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．２０８Ｗ、光の取り出し効率は２０．８％であった。
〔実施例５〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例３と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００５９】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．６０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、２４．８ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、３８．７ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．５３２Ｗ、光の取り出し効率は５３．２％であった。
〔実施例６〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例２と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００６０】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．５０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、３．２ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４１．８ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．２０１Ｗ、光の取り出し効率は２０．１％であった。
〔実施例７〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例３と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００６１】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．５０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、２１．６ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４１．８ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．５１２Ｗ、光の取り出し効率は５１．２％であった。
〔実施例８〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例３と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００６２】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．４０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、１７．９ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４５．６ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．４４７Ｗ、光の取り出し効率は４４．７％であった。
〔実施例９〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図７は、本実施例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図７で示されているように、本実施例におけるＬＥＤパッケージの凹部は、ＬＥＤ素子を実装する底面の直径が１．５ｍｍ、開口面の直径が３ｍｍ、且つ、高さが０．７５ｍｍ、円錐台（側壁の傾斜角が４５ｄｅｇ）の形状である以外に関しては、実施例１と同様の構造を有している。
【００６３】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８２４Ｗ、光の取り出し効率は８２．４％であった。
〔実施例１０〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図８は、本実施例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図８で示されているように、本実施例におけるＬＥＤパッケージの凹部は、ＬＥＤ素子を実装する底面の直径が１．５ｍｍ、開口面の直径が３ｍｍ、且つ、高さが０．７５ｍｍの円錐台（側壁の傾斜角度４５ｄｅｇ−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ））の形状である以外に関しては、実施例２と同様の構造を有している。
【００６４】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．７９６Ｗ、光の取り出し効率は７９．６％であった。
〔実施例１１〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図９は、本実施例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図９で示されているように、本実施例におけるＬＥＤパッケージの凹部は、ＬＥＤ素子を実装する底面の直径が１．５ｍｍ、開口面の直径が３ｍｍ、且つ、高さが０．７５ｍｍの円錐台（側壁の傾斜角度ｔａｎ−１（ｄ／ｈ）−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ））の形状である以外に関しては、実施例３と同様の構造を有している。
【００６５】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８３７Ｗ、光の取り出し効率は８３．７％であった。
〔実施例１２〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例１０と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００６６】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．６０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、６．３ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、３８．７ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．７９１Ｗ、光の取り出し効率は７９．１％であった。
〔実施例１３〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例１１と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００６７】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．６０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、２４．８ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、３８．７ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８３１Ｗ、光の取り出し効率は８３．１％であった。
〔実施例１４〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例１０と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００６８】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．５０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、３．２ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４１．８ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８０１Ｗ、光の取り出し効率は８０．１％であった。
〔実施例１５〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例１１と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００６９】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．５０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、２１．６ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４１．８ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８５２Ｗ、光の取り出し効率は８５．２％であった。
〔実施例１６〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、実施例１１と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００７０】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．４０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、１７．９ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４５．６ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８７４Ｗ、光の取り出し効率は８７．４％であった。
〔比較例１〕
本比較例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図１０は、本比較例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図１０で示されているように、本比較例におけるＬＥＤパッケージは、透光性の樹脂の開口面が、平面である以外に関しては、実施例１と同様の構造を有している。
【００７１】
上記の本例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．２１３Ｗ、光の取り出し効率は２１．３％であった。
〔比較例２〕
本比較例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図１１は、本比較例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図１１で示されているように、本比較例におけるＬＥＤパッケージは、透光性の樹脂の開口面が、凸状の半球体面である以外に関しては、実施例１と同様の構造を有している。
【００７２】
上記の本例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８７４Ｗ、光の取り出し効率は８７．４％であった。
〔比較例３〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、比較例１と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００７３】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．６０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．１７４Ｗ、光の取り出し効率は１７．４％であった。
〔比較例４〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、比較例１と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００７４】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．５０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、０ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４１．８ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．２０２Ｗ、光の取り出し効率は２０．２％であった。
〔比較例５〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、比較例１と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００７５】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．４０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、０ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４５．６ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．２３８Ｗ、光の取り出し効率は２３．８％であった。
〔比較例６〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図１２は、本比較例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図１２で示されているように、本実施例におけるＬＥＤパッケージは、ＬＥＤ素子を実装する凹部の底面の直径が１．５ｍｍ、凹部の開口面の直径が３ｍｍ、且つ、高さが０．７５ｍｍの円錐台（側壁の傾斜角度４５ｄｅｇ）の形状である以外に関しては、比較例１と同様の構造を有している。
【００７６】
上記の本例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．７５３Ｗ、光の取り出し効率は７５．３％であった。
〔比較例７〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。図１３は、本比較例に係るＬＥＤパッケージの斜視図である。図１３で示されているように、本実施例におけるＬＥＤパッケージは、ＬＥＤ素子を実装する凹部の底面の直径が１．５ｍｍ、凹部の開口面の直径が３ｍｍ、且つ、高さが０．７５ｍｍの円錐台（側壁の傾斜角度４５ｄｅｇ）の形状である以外に関しては、比較例２と同様の構造を有している。
【００７７】
上記の本例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８６２Ｗ、光の取り出し効率は８６．２％であった。
〔比較例８〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、比較例６と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００７８】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．６０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、０ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、３８．７ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．６７１Ｗ、光の取り出し効率は６７．１％であった。
〔比較例９〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、比較例６と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００７９】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．５０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、０ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４１．８ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．７３８Ｗ、光の取り出し効率は７３．８％であった。
〔比較例１０〕
本実施例におけるＬＥＤパッケージについて説明する。本実施例におけるＬＥＤパッケージは、比較例６と同様の構造を有している（樹脂の屈折率の違いがあるため実質の角度は異なる。）。
【００８０】
上記の本実施例におけるＬＥＤパッケージの光の取り出し効率について、樹脂の屈折率をｎ＝１．５０、樹脂の外部の屈折率をｎ’＝１．００とした以外は、実施例１と同様な条件で幾何光学シミュレーションを用いることにより算出してみた。なお、この場合、最大傾斜角度αｍａｘは、０ｄｅｇである。また、全反射臨界角度θｍａｘは、４５．６ｄｅｇである。幾何光学シミュレーションの結果は、射出された光は０．８１９Ｗ、光の取り出し効率は８１．９％であった。
〔考察〕
上記の実施例１〜１６および比較例１〜１０に係る構成と測定の結果について下記の表１にまとめた。なお射出された光（放射束）を「射出／Ｗ」とし、光の取り出し効率を「効率／％」とし、屈折率の比を「ｎ’／ｎ」として示した。
【００８１】
【表１】
【００８２】
また、開口面が平面とした場合の光取り出し効率（％）と、平面から開口面を凹形状とした時の光取り出し効率（％）との差を「開口面が平面の場合との効率差（ｐｔ．）」として下記の表２にまとめた。
【００８３】
【表２】
【００８４】
表１および２に記載されている結果からわかるように、例えば、開口面が平面である比較例１の側壁が垂直なＬＥＤパッケージに対して、開口面が凹形状である実施例１や３では光の取り出し効率が大幅に向上した。実施例１や３における光の取り出し効率は、開口面が凸形状（半球体面）である比較例２の光の取り出し効率と同様に実用レベルに向上していることがわかった。
【００８５】
一方、同様に開口面が凹形状である実施例２は、最大傾斜角度αｍａｘが小さすぎたために、大きな効果が得られない結果となった。すなわち、側壁に傾斜を有していない場合（側壁が垂直である場合）は、ある程度の最大傾斜角度αｍａｘが必要となることがわかった。
【００８６】
また、例えば、開口面が平面である比較例６の側壁が傾いているＬＥＤパッケージに対して、開口面が凹形状である実施例９〜１１では光の取り出し効率が向上した。すなわち、本発明は、従来の開口面が平面である構成に比べて、光の取り出し効率を向上させることができることがわかった。
【００８７】
また、例えば、実施例９〜１１における光の取り出し効率は、開口面が凸形状（半球体面）である比較例７の光の取り出し効率と同程度に向上している。すなわち、本発明は、従来の開口面が凸形状である構成に比べて、光の取り出し効率を向上させることができることがわかった。
【００８８】
また、実施例３および１１、５および１３や、７および１５などを比較することにより、側壁が傾斜している方が高い光の取り出し効率を有していることがわかった。
【００８９】
上記の結果により、開口面が平面である場合より、一定の最大傾斜角度αｍａｘを有する凹形状であるＬＥＤパッケージの方がより効率的に光の取り出しを行えることがわかった。また、開口面が、最大傾斜角度αｍａｘを有する凹形状であるＬＥＤパッケージは、従来から知られている開口面が凸形状であるＬＥＤパッケージと同様に実用レベルの光の取り出し効率を有していることがわかった。
【００９０】
また、樹脂の外部の屈折率と樹脂の屈折率の差が大きいほど、凹形状による光の取り出し効率の効果は向上することがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、実装基板上に実装できるＬＥＤパッケージとすることにより、携帯電話やデジタルビデオカメラ、ＰＤＡなどの電子機器のバックライト、大型ディスプレイ、道路表示器などの表示用等に利用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１ フレーム
２ 凹部
２ａ 底面（凹部）
２ｂ 側壁（凹部）
３ ＬＥＤ素子
４ 開口面
５ 透明構造体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部が形成されたフレームと、
上記凹部の底面の中心部に実装されたＬＥＤ素子と、
上記凹部に充填され、開口面を凹状の曲面形状に形成された透明構造体とを備え、
上記透明構造体の屈折率をｎ、上記透明構造体の外部の屈折率ｎ’（ｎ’＜ｎ）とした場合、上記開口面の最大傾斜角度αｍａｘは、式（１）を満たすことを特徴とするＬＥＤパッケージ。
αｍａｘ≧４５ｄｅｇ−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）＞０ｄｅｇ・・・・・（１）
【請求項２】
上記凹部の開口の外周の形状の内接円または外接円の中心（開口が円の場合はその中心）を通り開口の外周との２つの交点を結ぶ直線の半分の寸法をｄ、上記凹部の深さをｈとした場合、上記開口面の最大傾斜角度αｍａｘは、式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
αｍａｘ≧ｔａｎ−１（ｄ／ｈ）−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）・・・・・（２）
【請求項３】
上記凹部の側壁は、傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項４】
上記最大傾斜角度αｍａｘは、式（３）を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤパッケージ。
αｍａｘ≧５．０ｄｅｇ・・・・・（３）
【請求項５】
上記透明構造体が、透明性を有する硬化収縮性の樹脂系材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項６】
請求項５に記載のＬＥＤパッケージを製造するＬＥＤパッケージの製造方法であって、
上記ＬＥＤ素子を実装する工程と、
上記凹部に透明性を有する硬化収縮性の上記樹脂系材料を充填する工程と、
上記開口面の凹状の曲面形状を硬化収縮により形成する工程と、
を含むことを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項７】
上記硬化収縮が、熱硬化収縮、光硬化収縮、乾燥硬化収縮、化学処理収縮、紫外線硬化収縮、加圧収縮のうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項１】
凹部が形成されたフレームと、
上記凹部の底面の中心部に実装されたＬＥＤ素子と、
上記凹部に充填され、開口面を凹状の曲面形状に形成された透明構造体とを備え、
上記透明構造体の屈折率をｎ、上記透明構造体の外部の屈折率ｎ’（ｎ’＜ｎ）とした場合、上記開口面の最大傾斜角度αｍａｘは、式（１）を満たすことを特徴とするＬＥＤパッケージ。
αｍａｘ≧４５ｄｅｇ−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）＞０ｄｅｇ・・・・・（１）
【請求項２】
上記凹部の開口の外周の形状の内接円または外接円の中心（開口が円の場合はその中心）を通り開口の外周との２つの交点を結ぶ直線の半分の寸法をｄ、上記凹部の深さをｈとした場合、上記開口面の最大傾斜角度αｍａｘは、式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
αｍａｘ≧ｔａｎ−１（ｄ／ｈ）−ｓｉｎ−１（ｎ’／ｎ）・・・・・（２）
【請求項３】
上記凹部の側壁は、傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項４】
上記最大傾斜角度αｍａｘは、式（３）を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤパッケージ。
αｍａｘ≧５．０ｄｅｇ・・・・・（３）
【請求項５】
上記透明構造体が、透明性を有する硬化収縮性の樹脂系材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項６】
請求項５に記載のＬＥＤパッケージを製造するＬＥＤパッケージの製造方法であって、
上記ＬＥＤ素子を実装する工程と、
上記凹部に透明性を有する硬化収縮性の上記樹脂系材料を充填する工程と、
上記開口面の凹状の曲面形状を硬化収縮により形成する工程と、
を含むことを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項７】
上記硬化収縮が、熱硬化収縮、光硬化収縮、乾燥硬化収縮、化学処理収縮、紫外線硬化収縮、加圧収縮のうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
【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】
【公開番号】特開２０１３−１１５０５１（Ｐ２０１３−１１５０５１Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６６９３（Ｐ２０１１−２５６６９３）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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