JP5322728B2 - Ｌｅｄ光源及びｌｅｄ光源の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はＬＥＤ光源及びＬＥＤ光源の製造方法に関し、特にＬＥＤからの発光の一部が蛍光体によって波長変換されるＬＥＤ光源及びＬＥＤ光源の製造方法に関する。

青色発光ダイオードの周囲を蛍光物質を含む樹脂パッケージによって覆い、青色発光ダイオードによる発光を波長変換して白色発光を得るようにした場合、波長変換には蛍光物質を含む樹脂層の層厚が大きく影響する上に、樹脂層の層厚が製品毎に微妙に異なることから、色度を一様化したＬＥＤ光源を得ることは容易ではなかった。

そこで、研磨ヘッドを用いて、主光取出し面から光を白色に波長変換する樹脂層の層厚を最適化し、色度を一様化しようとした半導体発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、研磨によって、半導体発光装置の外形が製品毎に異なるのは、その後のパッケージ作業等を考慮すると好ましいものではなかった。また、研磨によって、主光取出し面に散乱面が形成されてしまい、散乱面による散乱光の発生によって、半導体発光装置の色度や発光量が変化してしまうという不具合があった。さらに、研磨によって生じる散乱面の状態を常に同じ状態とするのは非常に困難であった。

特開２００１−１７７１５８号公報（図２）

そこで、本発明は、上述した問題点を解消することを可能としたＬＥＤ光源およびＬＥＤ光源の製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、外形をほとんど変えず、容易に色度調整が可能なＬＥＤ光源、及びそのようなＬＥＤ光源の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るＬＥＤ光源の製造方法では、ＬＥＤ素子、ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体を含みＬＥＤ素子の周囲に配置された封止材を有するＬＥＤ光源を提供し、封止材を切削して凹部を形成し、凹部全体に封止材とは異なる色度調整用樹脂を充填するステップを有することを特徴とする。

本発明に係るＬＥＤ光源では、ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体を含みＬＥＤ素子の周囲に配置された封止材と、封止材を切削して形成された凹部と、凹部全体に充填された封止材とは異なる色度調整用樹脂を有することを特徴とする。

本発明によれば、封止材の表面に凹部を形成し、色度調整用樹脂を充填させて色度を調整するようにしたので、ＬＥＤ光源の外形をほぼ変化させずに、所望の色度を有するＬＥＤ光源及びそのようなＬＥＤ光源の製造方法を提供することが可能となった。

本発明に係るＬＥＤ光源を示す概略構成図である。 ＬＥＤ光源１０の製造過程を説明する図である。 透明樹脂３によるＬＥＤ光源１０の色度変化量の一例を示す図である。 本発明に係る他のＬＥＤ光源を示す概略構成図である。 ＬＥＤ光源４０の製造過程を説明する図である。 色度調整用樹脂４１によるＬＥＤ光源４０の色度変化量の一例を示す図である。 色度調整用樹脂４１によるＬＥＤ光源４０の色度変化量の他の例を示す図である。 ＬＥＤ光源の調整原理（１）を示す図である。 色度調整用樹脂４１によるＬＥＤ光源４０の色度変化量の更に他の例を示す図である。 ＬＥＤ光源の調整原理（２）を示す図である。 色度調整用樹脂４１によるＬＥＤ光源４０の色度変化量の更に他の例を示す図である。 ＬＥＤ光源の調整原理（３）を示す図である。 ずらしによるＬＥＤ光源の調整を説明するための図である。 ずらしによるＬＥＤ光源１３０の色度変化量の一例を示す図である。 ＬＥＤ光源の調整原理（４）を示す図である。 ＬＥＤ光源の調整原理（５）を示す図である。

以下図面を参照して、本発明に係るＬＥＤ光源及びＬＥＤ光源の製造方法について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

図１は、本発明に係るＬＥＤ光源を示す概略構成図である。

図１（ａ）はＬＥＤ光源１０の上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡＡ´断面図である。

ＬＥＤ光源１０において、ＬＥＤ素子１は、基板５上に接着材７によって固定され、そのアノード及びカソードがワイヤー６によって基板上の不図示の電極と接続されている。パッケージ枠４内には、ＬＥＤ素子１の周囲を囲むように、蛍光体が均一に練り込まれた封止材２が埋め込まれている。封止材２のＬＥＤ素子１の直上に、蛍光体を含まない略円筒形の色度調整用の透明樹脂３がはめ込まれている。透明樹脂３の作用によって、ＬＥＤ光源１０の色度が調整されているが、調整原理等については後述する。

ＬＥＤ素子１として青色光を発光する窒化物系化合物半導体を用い、封止材２に含まれる蛍光体としては、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体を用いた。封止材２におけるＹＡＧ蛍光体の濃度は、約４．５ｗｔ％に設定した。封止材２に含まれる蛍光体は、ＬＥＤ素子１からの発光の一部を吸収し、波長変換して黄色光を発光する。これによって、ＬＥＤ光源１０では、ＬＥＤ素子１からの青色光と、ＬＥＤ素子１からの青色光によって蛍光体から発光する黄色光が混ざり合って擬似白色光を出射する。

封止材２のバインダー及び透明樹脂３として、透明性のあるシリコーン樹脂を用いた。なお、封止材２のバインダーと透明樹脂３はシリコーン樹脂に限定されるものではなく、例えば透明性のあるエポキシ樹脂等を利用することも可能である。また、封止材２のバインダー及び透明樹脂３は別々の樹脂を利用しても良い。

図２は、ＬＥＤ光源１０の製造過程を説明する図である。

図２（ａ）は、封止材２のみがパッケージ枠４に充填された状態のＬＥＤ光源１１を示している。透明樹脂３がはめ込まれていない以外は、図１のＬＥＤ光源１０と同様であるので、各部の説明は省略する。

図２（ｂ）は、ＬＥＤ光源１１の封止材２の表面をドリル２０で切削する状態を示しており、図２（ｃ）は円形の凹部１３がドリル２０によって形成されたＬＥＤ光源１２を示している。なお、凹部１３の形成に伴い、ドリル２０の先端部によって、凹部１３の底部には凹凸部１４が形成される。

図２（ｄ）は、充填装置のノズル２１により、ＬＥＤ光源１２の凹部１３に、蛍光体を含まない透明樹脂３を充填する状況を示している。例えば、凹部１３の大きさは、直径０．５ｍｍ、深さ３０μｍ程度となる。凹部１３による色度の調整については後述する。

図２（ｅ）は、図２（ｄ）で充填された透明樹脂３が硬化して、封止材２にはめ込まれ、ＬＥＤ光源１０が完成された状況を示している。ここで、前述した凹部１３の底部に形成された凹凸部１４によるアンカー効果によって、透明樹脂３は封止材２と強く結合されている。また、透明樹脂３は、凹部１３全体に、透明樹脂３と封止材２の表面がほぼ同一平面となるように充填されている。即ち、凹部１３の切削量と透明樹脂３の充填量はほぼ等しい。

以下、蛍光体を含まない透明樹脂３によるＬＥＤ光源１０の色度の調整について説明する。

ＬＥＤ光源１０において、ＬＥＤ素子１から出力された青色光の一部は、封止材２に含まれる蛍光体に吸収され、蛍光体は黄色光を発光する。これらの青色光と黄色光が交じり合って、擬似白色光となり、ＬＥＤ光源１０から出力する。したがって、ＬＥＤ素子１から出力される光の光路中に蛍光体が多く含まれれば、蛍光体による黄色光の発光が増加し、ＬＥＤ光源１０全体の色度は黄色側にシフトする。逆に、図１及び図２に示すように、ＬＥＤ素子１から出力される光の光路の一部に該当する部分を切削し、蛍光体を含まない透明樹脂３を充填すれば、ＬＥＤ素子１から出力される光が蛍光体によって黄色光に変換される割合が少なくなって、ＬＥＤ光源１０全体の色度は青色側にシフトする。

そこで、製造されたＬＥＤ光源１１（図２（ａ）参照）の色度を測定し、希望する色度との差に応じて、凹部１３を切削し、蛍光体を含まない透明樹脂３を充填してＬＥＤ光源１０全体の色度を青色側にシフトさせ、希望する色度に合わせることができる。なお、色度は、色度測定器（大塚電子株式会社製 ＭＣＰＤ−７０００）を測定対象のＬＥＤ光源１０及び１１のＬＥＤ素子１の直上に配置して測定を行った。

図３は、透明樹脂３によるＬＥＤ光源１０の色度変化量の一例を示す図である。

図３において、縦軸及び横軸は、それぞれ色度座標変化Δｙ及びΔｘを示している。なお、凹部１３切削前のＬＥＤ光源１１（図２（ａ）参照）の色度座標変化を原点（Δｘ、Δｙ）＝（０、０）とする。

図３に示すデータでは、充填量（＝凹部１３の切削量）のみ変化させた。図３において、点３１は充填量が０．０１（μｌ）、点３２は充填量が０．０２５（μｌ）、点３３は充填量が０．０４（μｌ）の場合を示している。いずれの場合も、凹部１３は、直径０．５ｍｍの円形で、ＬＥＤ素子１の直上に形成し、深さのみを変化させたものである。また、封止材２における蛍光体の濃度は４．５ｗｔ％であり、充填する透明樹脂３の蛍光体の濃度は０ｗｔ％（蛍光体を含まない）である。

図３から理解できるように、封止材２の表面を切削して凹部１３を形成、蛍光体を含まない透明樹脂３を充填させた場合、充填量（＝凹部１３の切削量）を調整することによって、点線３０に示すような直線上で、ＬＥＤ光源全体の色度を調整することが可能となる。即ち、充填量（＝凹部１３の切削量）を増加させることによって、ＬＥＤ光源１０の色度を、点線３０上を矢印Ｂの方向（青色側）にシフトさせることが可能となる。

図４は、本発明に係る他のＬＥＤ光源を示す概略構成図である。

図４（ａ）はＬＥＤ光源４０の上面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣＣ´断面図である。

図４に示すＬＥＤ光源４０と図１に示すＬＥＤ光源１０との差異は、ＬＥＤ光源１０においては蛍光体を含まない透明樹脂３が封止材２にはめ込まれていたのに対し、ＬＥＤ光源４０では、蛍光体を含む色度調整用樹脂４１が封止材２にはめ込まれている点のみである。ＬＥＤ光源４０における他の構成は、ＬＥＤ１０と同様であるので、その説明を省略する。色度調整用樹脂４１の作用によって、ＬＥＤ光源４０の色度が調整されているが、調整原理等については後述する。

ＬＥＤ光源４０においても、ＬＥＤ素子１からの青色光と、ＬＥＤ素子１からの青色光によってＹＡＧ蛍光体から発光する黄色光が混ざり合って擬似白色光を出射する。

色度調整用樹脂４１は、様々な蛍光体が様々な濃度で透明性のあるシリコーン樹脂に一様に練りこまれたものである。なお、色度調整用樹脂４１のバインダーは、シリコーン樹脂に限定されるものではなく、例えば透明性のあるエポキシ樹脂等を利用することも可能である。また、封止材２及び色度調整用樹脂４１は別々のバインダー樹脂を利用しても良い。

図５は、ＬＥＤ光源４０の製造過程を説明する図である。

図５に示すＬＥＤ光源４０の製造過程と、図２に示すＬＥＤ光源１０の製造過程との差異は、図５に示すＬＥＤ光源４０の製造過程では図５（ｄ）において、充填装置のノズル５１により、ＬＥＤ光源１２の凹部１３に、蛍光体を含む色度調整用樹脂４１が充填される点のみである。他の過程は、図２に示すＬＥＤ１０に関する製造過程と同様であるので、説明を省略する。なお、色度調整用樹脂４１は、凹部１３全体に、色度調整用樹脂４１と封止材２の表面がほぼ同一平面となるように充填されている。即ち、凹部１３の切削量と色度調整用樹脂４１の充填量はほぼ等しい。

図６は、色度調整用樹脂４１によるＬＥＤ光源４０の色度変化量の一例を示す図である。

図６において、縦軸及び横軸は、それぞれ色度座標変化Δｙ及びΔｘを示している。なお、凹部１３切削前のＬＥＤ光源１１（図５（ａ）参照）の色度座標変化を原点（Δｘ、Δｙ）＝（０、０）とする。

図６に示すデータでは、色度調整用樹脂４１の充填量（＝凹部１３の切削量）は全て同じ（０．０１（μｌ））であり、充填する色度調整用樹脂４１に含まれるＹＡＧ蛍光体（封止材２に練りこまれる蛍光体と同じ蛍光体）の濃度のみを変化させた。図６において、点６１は蛍光体濃度０ｗｔ％（図３の点３１に対応）、点６２は蛍光体濃度２ｗｔ％、点６３は蛍光体濃度７ｗｔ％、点６４は蛍光体濃度１０ｗｔ％、点６５は蛍光体濃度２０ｗｔ％の場合を示している。いずれの場合も、凹部１３は、直径０．５ｍｍの円形で、ＬＥＤ素子１の直上に形成した。また、封止材２における蛍光体の濃度は４．５ｗｔ％である。

図６から理解できるように、封止材２を切削して凹部１３を形成し、色度調整用樹脂４１を充填させた場合、含有するＹＡＧ蛍光体の濃度を調整することによって、点線６０に示すような直線上で、ＬＥＤ光源４０全体の色度を調整することが可能となる。即ち、色度調整用樹脂４１の蛍光体濃度を増加させることによって、ＬＥＤ光源４０の色度を、点線６０上を矢印Ｄの方向（黄色側）にシフトさせることが可能となる。

ＬＥＤ光源４０において、色度調整用樹脂４１の蛍光体濃度を増加させることによって、ＬＥＤ光源４０の色度を黄色側にシフトさせることが可能となるのは、色度調整用樹脂４１によって、ＬＥＤ素子１からの発の光路中に蛍光体が増加し、蛍光体による波長変換による黄色光が増加するからである。特に、封止材２のＹＡＧ蛍光体濃度（４．５ｗｔ％）以上の蛍光体濃度を有する点６３〜６５では、Δｘ及びΔｙが正の値を有するようになる（原点より黄色側にシフトする）。

図７は、色度調整用樹脂４１によるＬＥＤ光源４０の色度変化量の他の例を示す図である。

図７において、縦軸及び横軸は、それぞれ色度座標変化Δｙ及びΔｘを示している。なお、凹部１３切削前のＬＥＤ光源１１（図５（ａ）参照）の色度座標変化を原点（Δｘ、Δｙ）＝（０、０）とする。

図７に示すデータでは、色度調整用樹脂４１のＹＡＧ蛍光体（封止材２に練りこまれる蛍光体と同じ蛍光体）の濃度は全て同じ（１０ｗｔ％）であり、充填量（＝凹部１３の切削量）のみ変化させた。図７において、点７１は充填量０．０１（μｌ）（図６の点６４に対応）、点７２は充填量０．０２（μｌ）、点７３は充填量０．０２５（μｌ）の場合を示している。いずれの場合も、凹部１３は、直径０．５ｍｍの円形で、ＬＥＤ素子１の直上に形成し、深さのみを変化させたものである。また、封止材２における蛍光体の濃度は４．５ｗｔ％である。

図７から理解できるように、封止材２を切削して凹部１３を形成、同じ濃度の蛍光体を含み色度調整用樹脂４１を充填させた場合、充填量（＝凹部１３の切削量）を調整することによって、点線７０に示すような直線上で、ＬＥＤ光源全体の色度を調整することが可能となる。即ち、充填量（＝凹部１３の切削量）を増加させることによって、ＬＥＤ光源４０の色度を、点線７０上を矢印Ｅの方向（黄色側）にシフトさせることが可能となる。

図８は、ＬＥＤ光源の調整原理（１）を示す図である。

図８において、縦軸及び横軸は、それぞれ色度座標ｙ及びｘを示している。

点８１は、調整対象のＬＥＤ光源の色度を示している。仮に、領域８２に入るような色度を有するＬＥＤ光源を量産しようとしている場合には、図６で説明したように色度調整用樹脂４１の濃度を増加、又は図７で説明したように色度調整用樹脂４１の充填量を増加させて、調整対象のＬＥＤ光源４０の色度を矢印Ｆの方向（黄色側）にシフトさせることにより、所望の色度に調整されたＬＥＤ光源を得ることができる。

ところで、図３、図６及び図７に示す色度変化量のグラフにおいて、各図の直線３０、６０及び７０の傾きは、ほぼ同じである。これは、ＹＡＧ蛍光体に特有のものであって、ＹＡＧ蛍光体を含む封止材２に対して、蛍光体を含まない透明樹脂３の充填量を変化させたり（図３参照）、ＹＡＧ蛍光体を含む色度調整用樹脂４１のＹＡＧ蛍光体の濃度を変化させたり（図６参照）、ＹＡＧ蛍光体を含む色度調整用樹脂４１の充填量を変化させた場合（図７参照）に、色度を変化し得る方向を示している。したがって、図８における色度変化方向を示す矢印Ｆは、直線３０、６０及び７０と同じ傾きの直線８０上に配置されている。

図９は、色度調整用樹脂４１によるＬＥＤ光源４０の色度変化量の更に他の例を示す図である。

図９において、縦軸及び横軸は、それぞれ色度座標変化Δｙ及びΔｘを示している。なお、凹部１３切削前のＬＥＤ光源１１（図５（ａ）参照）の色度座標変化を原点（Δｘ、Δｙ）＝（０、０）とする。

図９に示すデータでは、色度調整用樹脂４１にＲ蛍光体（例えば、ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｃｅ）を練りこめた場合を示しており、色度調整用樹脂４１の充填量（＝凹部１３の切削量）は全て同じ（０．０１（μｌ））とした。図９において、点９１は色度調整用樹脂４１に１０ｗｔ％のＲ蛍光体を含み、点９２は色度調整用樹脂４１に２０ｗｔ％のＲ蛍光体を含む場合を示している。いずれの場合も、凹部１３は、直径０．５ｍｍの円形で、ＬＥＤ素子１の直上に形成したものである。また、封止材２におけるＹＡＧ蛍光体の濃度は４．５ｗｔ％である。

図９から理解できるように、ＹＡＧ蛍光体を含む封止材２を切削して凹部１３を形成、Ｒ蛍光体を含む色度調整用樹脂４１を充填させた場合、Ｒ蛍光体の濃度を調整することによって、点線９０に示すような直線上で、ＬＥＤ光源全体の色度を調整することが可能となる。即ち、封止材２に含まれるＹＡＧ蛍光体と異なるＲ蛍光体を含む色度調整用樹脂４１を利用することによって、ＹＡＧ蛍光体を利用した場合の色度補正方向（点線８０参照）とは異なる点線９０上で、ＬＥＤ光源４０の色度を矢印Ｇの方向にシフトさせることが可能となる。なお、図９の例では、Ｒ蛍光体を含む色度調整用樹脂４１におけるＲ蛍光体の濃度を変化させたが、Ｒ蛍光体を含む色度調整用樹脂４１の充填量を変化させても、点線９０上で矢印Ｇの方向にＬＥＤ光源４０の色度を変化させることが可能である。

図１０は、ＬＥＤ光源の調整原理（２）を示す図である。

図１０において、縦軸及び横軸は、それぞれ色度座標ｙ及びｘを示している。

点１０１は、調整対象のＬＥＤ光源の色度を示している。仮に、領域１０２に入るような色度を有するＬＥＤ光源を量産しようとしている場合には、図９に説明したように色度調整用樹脂４１にＲ蛍光体を含め、Ｒ蛍光体の濃度を増加、又は色度調整用樹脂４１の充填量を増加させて、調整対象のＬＥＤ光源の色度を矢印Ｈの方向にシフトさせることにより、所望の色度に調整されたＬＥＤ光源を得ることができる。

ところで、図１０における点線８０は、ＹＡＧ蛍光体に特有のものであって、ＹＡＧ蛍光体を含む封止材２に対して、蛍光体を含まない透明樹脂３の充填量を変化させたり（図３参照）、ＹＡＧ蛍光体を含む色度調整用樹脂４１のＹＡＧ蛍光体の濃度を変化させたり（図６参照）、ＹＡＧ蛍光体を含む色度調整用樹脂４１の充填量を変化させた場合（図７参照）に、色度を変化しうる方向を示している。これに対して、図１０における色度変化方向を示す矢印Ｈは、Ｒ蛍光体に特有のものである。したがって、Ｒ蛍光体を含む色度調整用樹脂４１を利用することによって、ＹＡＧ蛍光体を利用することでは、調整することができない領域へもＬＥＤ光源の色度を調整することが可能となる。

図１１は、色度調整用樹脂４１によるＬＥＤ光源４０の色度変化量の更に他の例を示す図である。

図１１において、縦軸及び横軸は、それぞれ色度座標変化Δｙ及びΔｘを示している。なお、凹部１３切削前のＬＥＤ光源１１（図５（ａ）参照）の色度座標変化を原点（Δｘ、Δｙ）＝（０、０）とする。

図１１に示すデータでは、色度調整用樹脂４１にＧ蛍光体（例えば、Ｃａ₃Ｓｃ₂ＳｉＯ₁₂：Ｃｅ）を練りこめた場合を示しており、色度調整用樹脂４１の充填量（＝凹部１３の切削量）は全て同じ（０．０１（μｌ））とした。図１１において、点１１１は色度調整用樹脂４１に１０ｗｔ％のＧ蛍光体を含み、点１１２は色度調整用樹脂４１に２０ｗｔ％のＧ蛍光体を含む場合を示している。いずれの場合も、凹部１３は、直径０．５ｍｍの円形で、ＬＥＤ素子１の直上に形成したものである。また、封止材２におけるＹＡＧ蛍光体の濃度は４．５ｗｔ％である。

図１１から理解できるように、ＹＡＧ蛍光体を含む封止材２を切削して凹部１３を形成、Ｇ蛍光体を含む色度調整用樹脂４１を充填させた場合、Ｇ蛍光体の濃度を調整することによって、点線１１０に示すような直線上で、ＬＥＤ光源全体の色度を調整することが可能となる。即ち、封止材２に含まれるＹＡＧ蛍光体と異なるＧ蛍光体を含む色度調整用樹脂４１を利用することによって、ＹＡＧ蛍光体を利用した場合の色度補正方向（点線８０参照）とは異なる点線１１０上で、ＬＥＤ光源４０の色度を矢印Ｉの方向にシフトさせることが可能となる。なお、図１１の例では、Ｇ蛍光体を含む色度調整用樹脂４１におけるＧ蛍光体の濃度を変化させたが、Ｇ蛍光体を含む色度調整用樹脂４１の充填量を変化させても、点線１１０上で矢印Ｉの方向にＬＥＤ光源４０の色度を変化させることが可能である。

図１２は、ＬＥＤ光源の調整原理（３）を示す図である。

図１２において、縦軸及び横軸は、それぞれ色度座標ｙ及びｘを示している。

点１２１は、調整対象のＬＥＤ光源の色度を示している。仮に、領域１２２に入るような色度を有するＬＥＤ光源を量産しようとしている場合には、図１１に説明したように色度調整用樹脂４１にＧ蛍光体を含め、Ｇ蛍光体の濃度を増加、又は色度調整用樹脂４１の充填量を増加させて、調整対象のＬＥＤ光源の色度を矢印Ｊの方向にシフトさせることにより、所望の色度に調整されたＬＥＤ光源を得ることができる。

ところで、図１２における点線８０は、ＹＡＧ蛍光体に特有のものであって、ＹＡＧ蛍光体を含む封止材２に対して、蛍光体を含まない透明樹脂３の充填量を変化させたり（図３参照）、ＹＡＧ蛍光体を含む色度調整用樹脂４１のＹＡＧ蛍光体の濃度を変化させたり（図６参照）、ＹＡＧ蛍光体を含む色度調整用樹脂４１の充填量を変化させた場合（図７参照）に、色度を変化しうる方向を示している。これに対して、図１２における色度変化方向を示す矢印Ｊは、Ｇ蛍光体に特有のものである。したがって、Ｇ蛍光体を含む色度調整用樹脂４１を利用することによって、ＹＡＧ蛍光体を利用することでは、調整することができない領域へもＬＥＤ光源の色度を調整することが可能となる。

図１３は、ずらしによるＬＥＤ光源の調整を説明するための図である。

図１３（ａ）は、図４に示したＬＥＤ光源４０の色度補正量（Δｘ）分布図、上面図及び断面図を示している。図１３（ａ）において、色度調整用樹脂４１は、２５ｗｔ％濃度のＹＡＧ蛍光体を含み、色度調整用樹脂４１の充填量（＝凹部１３の切削量）は０．０１（ｕｌ）である。また、ＬＥＤ光源４０の封止材２のＹＡＧ蛍光体の濃度は、４．５ｗｔ％である。

図１３（ａ）における色度補正量分布図は、ＬＥＤ光源４０の表面の直線ｘ上における、色度調整用樹脂４１による黄色側への色度補正の分布を示している。色度調整用樹脂４１によって、色度補正量分布１３５のうち、斜線１３６に相当する分だけ、ＬＥＤ光源４０の色度が補正されることとなる。

図１３（ｂ）は、色度調整用樹脂１３１の形成箇所を距離ｄ１だけずらしたＬＥＤ光源１３０における色度補正量（Δｘ）分布図、上面図及び断面図を示している。図１３（ｂ）において、色度調整用樹脂１３１は、図１３（ａ）に示した色度調整用樹脂４１と全く同じ材質及び形状であって、２５ｗｔ％濃度のＹＡＧ蛍光体を含み、色度調整用樹脂１３１の充填量（＝凹部１３の切削量）は０．０１（ｕｌ）である。また、ＬＥＤ光源１３０とＬＥＤ光源４０との差異は、ＬＥＤ光源１３０の色度調整用樹脂１３１が距離ｄ１だけずらして形成されている点のみであって、他は全てＬＥＤ光源４０と同様である。ＬＥＤ光源１３０の封止材２のＹＡＧ蛍光体の濃度は、４．５ｗｔ％である。

図１３（ｂ）における色度補正量分布図は、ＬＥＤ光源１３０の表面の直線ｘ上における、色度調整用樹脂１３１による黄色側への色度補正の分布を示している。色度調整用樹脂１３１によって、色度補正量分布１３５のうち、斜線１３７に相当する分だけ、ＬＥＤ光源１３０の色度が補正されることとなる。

図１３（ａ）及び（ｂ）の色度補正量分布図を比較すると、領域１３６と領域１３７に差が生じることが理解できる。即ち、全く同じ材質及び形状の色度調整用樹脂１３１の位置を変えることによって、色度補正量が変化することを示している。

図１４は、ずらしによるＬＥＤ光源１３０の色度変化量の一例を示す図である。

図１４において、縦軸及び横軸は、それぞれ色度座標変化Δｙ及びΔｘを示している。なお、凹部１３切削前のＬＥＤ光源１１（図５（ａ）参照）の色度座標変化を原点（Δｘ、Δｙ）＝（０、０）とする。

図１４に示すデータでは、色度調整用樹脂１３１に２５ｗｔ％濃度のＹＡＧ蛍光体を含み、色度調整用樹脂１３１の充填量（＝凹部１３の切削量）は０．０１（ｕｌ）である点は全て同じである。図１４において、点１４１は色度調整用樹脂１３１を中心Ｏに形成した状態を示し（ＬＥＤ素子１の直上）、点１４２は色度調整用樹脂１３１を中心Ｏから８０μｍずらした状態を示し、点１４３は色度調整用樹脂１３１を中心Ｏから１６０μｍずらした状態を示し、点１４４は色度調整用樹脂１３１を中心Ｏから２４０μｍずらした状態を示し、点１４５は色度調整用樹脂１３１を中心Ｏから３２０μｍずらした状態を示し、点１４６は色度調整用樹脂１３１を中心Ｏから４００μｍずらした状態を示している。また、封止材２におけるＹＡＧ蛍光体の濃度は全て４．５ｗｔ％である。

図１４から理解できるように、ＹＡＧ蛍光体を含む封止材２を切削して凹部１３を形成、色度調整用樹脂１３１を充填させた場合、色度調整用樹脂１３１の位置をずらすことによって、ＬＥＤ光源１３０の色度を調整することが可能となる。図１４の例では、色度調整用樹脂１３１にＹＡＧ蛍光体を含めたので、データの各点は図８に示した点線８０と同じ傾きを有する点線１４０上に乗っている。しかしながら、色度調整用樹脂１３１に含める蛍光体はＹＡＧ蛍光体に限定されるものではなく、他の蛍光体や、蛍光体を含まない透明樹脂であっても良い。いずれにしても、色度調整用樹脂１３１の位置をずらすことによって、ＬＥＤ光源１３０の色度を調整することが可能となる。

以下、図４に示すＬＥＤ光源４０の色度調整用樹脂４１に２種類の蛍光体を含む場合について説明する。

図１５は、ＬＥＤ光源の調整原理（４）を示す図である。

図１６において、縦軸及び横軸は、それぞれ色度座標ｙ及びｘを示している。

図８、図１０及び図１２に示したように、ＹＡＧ蛍光体、Ｒ蛍光体及びＧ蛍光体を色度調整用樹脂４１に含めることによって、矢印Ｆ（図８参照）、矢印Ｈ（図１０参照）及び矢印Ｊ（図１２参照）の方向に色度を調整し、所望の色度になるようにＬＥＤ光源を調整することができた。しかしながら、それらの調整は、蛍光体の特性にそって決まる色度図上に所定の方向に限定されていた。しかしながら、図４に示すＬＥＤ光源４０における色度調整用樹脂４１に２種類の蛍光体を含ませることにより、さらに複雑な色度の調整が可能となる。

図１５では、色度調整用樹脂４１にＹＡＧ蛍光体及びＲ蛍光体を含めた例を示している。即ち、色度調整用樹脂４１に含まれるＹＡＧ蛍光体の濃度を変化又はその充填量を変化させることによって、図８で示したように点線８０上で色度を調整することができる。さらに、色度調整用樹脂４１に含まれるＲ蛍光体の濃度を変化又はその充填量を変化させることによって、図１０で示したように点線９０上で色度を調整することができる。そこで、本例では、２つの種類の蛍光体を含ませることにより、２つの色度調整方向の合成ベクトル方向（矢印Ｌ）に色度を調整することを可能とした。したがって、測定された調整対称のＬＥＤ光源の色度量変化が点１６１であったとしても、所望の色度領域１６２内に入るようにＬＥＤ光源４０を調整することが可能となった。

図１６は、ＬＥＤ光源の調整原理（５）を示す図である。

図１６において、縦軸及び横軸は、それぞれ色度座標ｙ及びｘを示している。

図１６では、色度調整用樹脂４１にＹＡＧ蛍光体及びＧ蛍光体を含めた例を示している。即ち、色度調整用樹脂４１に含まれるＹＡＧ蛍光体の濃度を変化又はその充填量を変化させることによって、図８で示したように点線８０上で色度を調整することができる。さらに、色度調整用樹脂４１に含まれるＧ蛍光体の濃度を変化又はその充填量を変化させることによって、図１２で示したように点線１１０上で色度を調整することができる。そこで、本例では、２つの種類の蛍光体を含ませることにより、２つの色度調整方向の合成ベクトル方向（矢印Ｍ）に色度を調整することを可能とした。したがって、測定された調整対称のＬＥＤ光源の色度量変化が点１７１であったとしても、所望の色度領域１７２内に入るようにＬＥＤ光源４０を調整することが可能となった。

図１５及び図１６に示すように、２種類の蛍光体を利用することによって、各蛍光体に特有な色度調整方向とは異なった方向（例えば、矢印Ｌ及びＭの方向）に調整を行うことが可能となった。

なお、上記説明では、ＬＥＤ素子１として青色ＬＥＤを用い、ＹＡＧ蛍光体を含む封止材２を用いて色度補正を行った例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、青色ＬＥＤ、Ｒ蛍光体とＧ蛍光体を含む封止材を用いたＬＥＤ光源、近紫外ＬＥＤ、Ｒ蛍光体とＧ蛍光体とＢ蛍光体を含む封止材を用いたＬＥＤ光源等の製造に、本発明を適用すれば、先の構成例と同様に、ＬＥＤ光源の外形形状をほぼ変化させずに、所望の色度を有するＬＥＤ光源を得ることができる。

１ ＬＥＤ素子
２ 封止材
３、４１、１３１、１５１、１５２ 色度調整用樹脂
４ パッケージ枠
５ 基板
１０、４０、１３０、１５０ 色度調整済みＬＥＤ光源
１１ 色度調整前ＬＥＤ光源
１３ 凹部
１４ 凹凸部

Claims (12)

1. ＬＥＤ素子、前記ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体を含み前記ＬＥＤ素子の周囲に配置された封止材を有するＬＥＤ光源を提供し、
   前記封止材を切削して凹部を形成し、
   前記凹部全体に前記封止材とは異なる色度調整用樹脂を充填する、
   ステップを有することを特徴とするＬＥＤ光源の製造方法。
2. 前記色度調整用樹脂は、蛍光体を含まない透明樹脂である、請求項１に記載のＬＥＤ光源の製造方法。
3. 前記色度調整用樹脂は、前記封止材に含まれる前記蛍光体の濃度とは異なる濃度の前記蛍光体を含む、請求項１に記載のＬＥＤ光源の製造方法。
4. 前記色度調整用樹脂は、前記蛍光体とは異なる種類の蛍光体を含む、請求項１に記載のＬＥＤ光源の製造方法。
5. 前記凹部を、色度調整量に応じて、前記ＬＥＤ素子の直上からずらして形成する、請求項１〜４の何れか一項に記載のＬＥＤ光源の製造方法。
6. 前記凹部を形成するための切削量を、色度調整量に応じて可変する、請求項１〜４の何れか一項に記載のＬＥＤ光源の製造方法。
7. 前記色度調整用樹脂は、複数の種類の蛍光体を含む、請求項１に記載のＬＥＤ光源の製造方法。
8. ＬＥＤ素子と、
   前記ＬＥＤ素子からの発光の一部を吸収し波長変換して発光する蛍光体を含み前記ＬＥＤ素子の周囲に配置された封止材と、
   前記封止材を切削して形成された凹部と、
   前記凹部全体に充填された前記封止材とは異なる色度調整用樹脂と、
   を有することを特徴とするＬＥＤ光源。
9. 前記色度調整用樹脂は、蛍光体を含まない透明樹脂である、請求項８に記載のＬＥＤ光源。
10. 前記色度調整用樹脂は、前記封止材に含まれる前記蛍光体の濃度とは異なる濃度の前記蛍光体を含む、請求項８に記載のＬＥＤ光源。
11. 前記充填樹脂は、前記蛍光体とは異なる種類の蛍光体を含む、請求項８に記載のＬＥＤ光源の製造方法。
12. 前記色度調整用樹脂は、複数の種類の蛍光体を含む、請求項８に記載のＬＥＤ光源の製造方法。

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