專利名稱：Led光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED光源，特別涉及適于作一般照明用的白色光源使用的LED光源。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管元件(以下稱為“LED元件”)，是小型而且能以高效顯示鮮艷顏色的發(fā)光的半導(dǎo)體元件，具有優(yōu)良的單色峰。使用LED元件產(chǎn)生白色發(fā)光的情況下，例如可以將其配置在紅色LED元件、綠色LED元件和藍(lán)色LED元件附近，進(jìn)行擴(kuò)散混色。但是各LED元件雖然具有優(yōu)良的單色峰，但是卻存在容易產(chǎn)生顏色不均的問題。也就是說，一旦因各LED元件的發(fā)光變得不均而使混色較差，就會變成產(chǎn)生顏色不均的發(fā)光。為了消除這種顏色不均的問題，開發(fā)出一種通過將藍(lán)色LED元件與黃色LED元件組合，獲得白色發(fā)光的技術(shù)(例如專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2)。
根據(jù)專利文獻(xiàn)1中公開的技術(shù)，通過藍(lán)色LED元件的發(fā)光，和由被該發(fā)光激發(fā)而發(fā)光黃色的黃色熒光體的發(fā)光得到白色發(fā)光。這項(xiàng)技術(shù)中，由于僅用一種LED元件獲得白色發(fā)光，所以能夠消除通過使多種LED元件接近來獲得白色發(fā)光的情況下所產(chǎn)生的顏色不均的問題。
專利文獻(xiàn)2中公開的LED照明光源，具有圖11所示的結(jié)構(gòu)。也就是說，圖11的照明光源，具有用含有熒光體的第一樹脂405充填載置了LED元件401的杯子403的內(nèi)部，進(jìn)而用第二樹脂404將LED元件401全體密封的結(jié)構(gòu)。LED元件401通過引導(dǎo)架402和導(dǎo)線406供給驅(qū)動電流，使其發(fā)光。從LED元件401發(fā)射出來的光，被第一樹脂405中所含的熒光體轉(zhuǎn)換成比該波長更長的光。從LED元件401發(fā)射出來的光，和被第一樹脂405變換的光產(chǎn)生混色的結(jié)果，能夠合成所需顏色的光。從LED元件401發(fā)出藍(lán)色光的情況下，這種光一旦使第一樹脂405內(nèi)的熒光物質(zhì)產(chǎn)生黃色發(fā)光，兩種顏色混合后能得到白色光。
一般而言，由于從一個(gè)LED元件可以得到的光束小，所以為了獲得作為一般照明光源而被廣泛普及的白熾燈和熒光燈同等亮度的光束，最好將多個(gè)LED元件排列在同一基板上，構(gòu)成LED照明光源。這種LED照明光源，例如被公開在專利文獻(xiàn)3中。
專利文獻(xiàn)1特開平10-241513號公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開平10-56208號公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開2003-124528號公報(bào)將多個(gè)LED芯片高密度安裝在同一基板上的情況下，從容易制造的觀點(diǎn)來看，可以用樹脂將排列有多個(gè)LED芯片的基板面密封。然而，根據(jù)本發(fā)明人等的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用上述樹脂密封的LED光源，在密封樹脂層與基板的界面上因熱沖擊而產(chǎn)生裂紋和裂口，存在使密封樹脂層產(chǎn)生泄漏的問題。一旦產(chǎn)生這種泄漏，空氣中的水分就會使LED芯片劣化。其結(jié)果由于可靠性降低，元件壽命縮短，所以成為實(shí)用上的巨大障礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為解決上述課題而提出的，其主要目的在于提供一種能夠抑制熱沖擊使密封樹脂層產(chǎn)生裂紋和裂口，可靠性和壽命得到改善的LED光源。
本發(fā)明的LED光源，其中具備具有主面的基板；被所述基板的主面支持的至少一個(gè)LED元件；具備具有將所述LED元件的側(cè)面包圍的反射面的開口部分，并被所述基板的主面支持的反射板；將所述LED元件和所述反射板覆蓋的密封樹脂層；在將所述密封樹脂層中、覆蓋所述反射板側(cè)面的部分的厚度設(shè)為Dw，將覆蓋所述反射板上面的部分的厚度設(shè)為Dh時(shí)，Dh/Dw為1.2以上、1.8以下的范圍內(nèi)。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，具備被配置在所述反射板的開口部分的內(nèi)壁面與所述LED元件之間、將所述LED元件覆蓋的波長變換部，所述波長變換部將所述LED元件發(fā)射出來的光變換成比該光波長更長的光。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述波長變換部，是用含有能將所述LED元件發(fā)射出來的光變換成比該光波長更長的光的熒光體的樹脂形成的。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述密封樹脂層中，位于所述反射板開口部分的部分，具有比覆蓋所述反射板的上面的部分更突出的透鏡形狀。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述LED元件動作中的發(fā)熱量是1W/cm2以上。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，被所述基板的主面支持的所述LED元件的個(gè)數(shù)為2以上。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述基板的熱膨脹系數(shù)n1為0.4×10-5/K以上、2.5×10-5/K以下，所述密封樹脂層的熱膨脹系數(shù)n2為6.0×10-5/K以上、8.0×10-5/K以下，所述反射板的熱膨脹系數(shù)n3為2.3×10-5/K以上、8.6×10-5/K以下。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，Dh為100微米以上、1500微米以下，Dw為100微米以上、1500微米以下。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，Dw為100微米以上、900微米以下。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述反射板由形成了所述開口部分的平板構(gòu)成。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述反射板上形成的所述開口部分的個(gè)數(shù)為4以上。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述密封樹脂層由作為主要成分含有環(huán)氧樹脂的材料形成。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述密封樹脂層覆蓋著所述反射板的整個(gè)上面。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述反射板的上面輪廓是矩形。
本發(fā)明的照明裝置，其中具備上述任何LED光源，和向所述LED光源供給電力的電路。
本發(fā)明的LED光源的制造方法，其中包括結(jié)構(gòu)物體的準(zhǔn)備工序，該結(jié)構(gòu)體具備具有主面的基板、被所述基板的主面支持的至少一個(gè)LED元件、具有將所述LED元件的側(cè)面包圍的反射膜的開口部分，和具備被所述基板的主面支持的反射板；成型模具的準(zhǔn)備工序，該成型模具規(guī)定將所述LED元件和所述反射板覆蓋的密封樹脂層的形狀；
對位工序，其將所述成型模具與所述基板對位，使所述成型模具的內(nèi)壁面與所述反射板的上面和側(cè)面之間形成具有預(yù)定間隔的間隙；密封樹脂層的工序，該密封樹脂層使樹脂流入所述隙間，使所述樹脂固化，形成將所述LED元件和所述反射板覆蓋；在所述密封樹脂層中，當(dāng)將覆蓋所述反射板側(cè)面的部分的厚度設(shè)為Dw，將覆蓋所述反射板上面的部分的厚度設(shè)為Dh時(shí)，調(diào)節(jié)Dh/Dw為1.2以上、1.8以下的范圍內(nèi)。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，通過調(diào)節(jié)覆蓋反射板的密封樹脂層的厚度，能夠提供一種抑制因熱沖擊而產(chǎn)生的密封樹脂層的劣化，可靠性和壽命得到改善的LED光源。


圖1(a)是示意表示本發(fā)明的LED光源之構(gòu)成的剖面圖，(b)是表示其上面圖。
圖2是示意表示本發(fā)明的LED光源的其他構(gòu)成的剖面圖。
圖3(a)是示意表示本發(fā)明的LED光源的另外構(gòu)成的剖面圖，(b)是表示其上面圖。
圖4(a)～(c)是表示密封樹脂層制造方法已有實(shí)例的工序剖面圖。
圖5(a)～(c)是表示能夠適于本發(fā)明采用的密封樹脂層制造方法一例的工序剖面圖。
圖6(a)～(c)是表示密封樹脂層的制作工序中位置不吻合的剖面圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的LED光源的示意圖。
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的LED光源的一部分的剖面圖。
圖9(a)是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的LED光源的剖面圖，(b)是LED光源的俯視圖。
圖10是表示有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式中的LED光源的熱循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。
圖11現(xiàn)有LED光源的剖面圖。
圖中10-基板，10a-基板的主面，12-LED元件，14-反射面，16-反射板，16w-反射板的側(cè)面，16h-反射板的上面，18-密封樹脂層，Dw-密封樹脂層中覆蓋反射板側(cè)面的部分，Dh-密封樹脂層中覆蓋反射板上面的部分，20-成形模具，40-成形模具，101-金屬基礎(chǔ)，102-符合材料層，103-LED元件，104-熒光體樹脂部，105-反射板，106-密封樹脂層，401-LED元件，402-引導(dǎo)架，403-杯子，404-第二樹脂部，405-第一樹脂部，406-導(dǎo)線，1001-基板具體實(shí)施方式
本發(fā)明的LED光源，如圖1(a)和(b)所示，其中備有具有主面10a的基板10；被基板10的主面10a支持的至少一個(gè)LED元件12；具有將LED元件12的側(cè)面包圍的反射面14的具備開口部分的反射板16。反射板16被基板10的主面10a支持著。LED元件12和反射板16由于被密封數(shù)值層18將全體覆蓋，所以將LED元件12與大氣隔離(密封)。
LED元件12正如后面詳細(xì)說明的那樣，由帶LED的芯片和覆蓋此芯片的熒光體樹脂適當(dāng)構(gòu)成。從LED元件12發(fā)射出來的光，透過密封樹脂層18沿著箭頭方向被取出。更具體講，一部分從LED元件12發(fā)射出來的光，經(jīng)反射板16的反射面14反射后，由密封樹脂層18的外側(cè)出射，所述光的剩余的部分未經(jīng)反射面14反射而透過密封樹脂層18從密封樹脂層18的外側(cè)出射。
本申請說明書中，在密封樹脂層18中，將覆蓋反射板16的側(cè)面16w的部分的厚度設(shè)為Dw，將覆蓋反射板16上面16h的部分的厚度設(shè)為Dh。圖1中雖然沒有示出，但是也可以在一部分密封樹脂層18上設(shè)置有透鏡狀凸部。圖2是表示具有透鏡狀突出部分(微透鏡部分)的密封樹脂層18。在圖2所示的LED光源中，覆蓋反射板16的上面16h部分的厚度不一樣。微透鏡部分的厚度Dh’，是從反射板16的上面16h至微透鏡部分上段之間的距離(級差)。這種厚度Dh’其大小是厚度Dh的兩倍至二十倍。這種微透鏡部分的厚度Dh’，幾乎不影響密封樹脂層18的熱沖擊耐性。對于本發(fā)明而言，重要的參數(shù)是為反射板16的斷面附近的密封樹脂層18的厚度。本說明書中的“Dh”是指為反射板16的斷面附近的密封樹脂層18的厚度。
其中如圖1所示，為了使反射板16中的開口部分的內(nèi)壁面起著反射面14的作用，優(yōu)選使開口部分的內(nèi)壁面在凹面上彎曲，或者傾斜。
圖1的實(shí)例中，雖然在基板10上安裝了一個(gè)LED元件，但是從提高光束的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選使一個(gè)基板10上安裝的LED元件個(gè)數(shù)為多個(gè)。圖3(a)和(b)示出在基板10上安裝了7×7＝49個(gè)LED元件的LED光源的上面圖。圖3的實(shí)例中，在反射板16上設(shè)置有49個(gè)開口部分，將LED元件(圖3中未圖示)設(shè)置在各開口部分的中心附近。即使在這種情況下，密封樹脂層18也是以一個(gè)連續(xù)層的形式將多個(gè)LED元件全部覆蓋。
本發(fā)明中為了抑制密封樹脂層產(chǎn)生裂紋，提高LED光源的耐久性，將Dh/Dw設(shè)定在1.2以上、1.8以下的范圍內(nèi)。
以往用密封樹脂層將LED元件和反射板密封的情況下，從制造方法上的理由來看，密封樹脂層的一部分具有從反射板向外側(cè)延伸的形狀。因此，在以往的LED光源中的Dh/Dw，具有大體等于1，或者小于1的值。
為了理解以往的LED光源中，Dh/Dw具有小于1的值的理由，以下首先參照圖4(a)～(c)，說明采用以往的轉(zhuǎn)移模塑法形成密封樹脂層18的方法。
首先如圖4(a)所示，準(zhǔn)備在主面10a上安裝了LED元件(未圖示)和反射板16的基板10。例如采用超聲波倒裝片安裝法將未圖示的LED元件固定在基板10上。例如借助于粘著劑層將反射板16固定在基板10的主面上。另一方面，準(zhǔn)備規(guī)定密封樹脂層18形狀的成形模具20，將其安裝在成形裝置(未圖示)上。成形模具20的凹部將規(guī)定密封樹脂層18的外形。更詳細(xì)地講，成形模具20的凹部的內(nèi)壁面20a將規(guī)定密封樹脂層18的上面和側(cè)面。
接著如圖4(b)所示，將基板10壓在成形模具20上，將反射板16完全容納在成形模具20的凹部內(nèi)。此時(shí)，在成形模具20的內(nèi)壁面20a與反射板16的上面和側(cè)面形成間隙20b，在該間隙20b中充填樹脂。樹脂通過設(shè)置在成形模具20的未圖示的樹脂供給通路被注入成形模具20的凹部內(nèi)。
被注入在成形模具20的內(nèi)壁面20a與反射板16的上面和側(cè)面間形成的間隙20b中的樹脂，在加壓的狀態(tài)下直接保持在150～180℃溫度下3～5分鐘左右，將會固化。然后如圖4(c)所示，使基板10與成形模具20分離，能夠形成密封樹脂層18。
當(dāng)將成形模具20壓在搭載了反射板16的基板10上時(shí)，需要如上述那樣將反射板16完全容納在成形模具20的凹部內(nèi)。一旦減小在成形模具20的內(nèi)壁面20a與反射板16的側(cè)面間形成的間隙20b，就需要提高成形模具20與反射板16之間的對位(alignment)精度。
以往確保了對位的余量以便在成形模具20的內(nèi)壁面20a與反射板16的側(cè)面之間形成充分的間隙。因此，在最終形成的密封樹脂層18中，使覆蓋反射板16的側(cè)面16w之部分的厚度Dw增大，使Dh/Dw具有大體為1或小于1的值。
本發(fā)明人等考慮到在密封樹脂層18上產(chǎn)生的裂紋，是因密封樹脂層18與基板10或反射板16之間存在的熱膨脹系數(shù)之差引起的，而且發(fā)現(xiàn)正如后面詳細(xì)說明的那樣，如果能將密封樹脂層18中覆蓋反射板16的側(cè)面部的厚度Dw設(shè)定得比以往更小，將Dh/Dw調(diào)節(jié)在1.2以上、1.8以下的范圍內(nèi)，則能夠抑制裂紋的產(chǎn)生，因而完成了本發(fā)明。
以下參照圖5(a)～(c)，說明本發(fā)明中的密封樹脂層18的形成方法。
首先如圖5(a)所示，準(zhǔn)備在主面10a上安裝了LED(元件)和反射板16的基板10，和成形模具40。本發(fā)明中，成形模具40的凹部尺寸與以往的成形模具20的凹部尺寸不同。
然后如圖5(b)所示，將基板10壓在成形模具40上，將反射板16完全容納在成形模具40的凹部內(nèi)。將此時(shí)形成的在成形模具40內(nèi)壁面40a與反射板16的上面間的間隙大小設(shè)為Dh，將成形模具40的內(nèi)壁面40a與反射板16間間隙的大小設(shè)為Dw。Dh/Dw處于1.2以上、1.8以下的范圍內(nèi)。
然后，將樹脂充填在上述間隙中，采用與以往同樣的方法使樹脂固化。然后如圖5(c)所示，通過將基板10與成形模具40分離，形成密封樹脂層18。所得到的密封樹脂層18的外形，由成形模具40的凹部內(nèi)壁40a的形狀決定，Dh/Dw處于1.2以上、1.8以下的范圍內(nèi)。
本發(fā)明中，將成形模具40壓在搭載了反射板16的基板10上時(shí)的對位精度需要比以往高。這種對位精度一旦低，使得成形模具40與基板10的水平方向之間的配置關(guān)系產(chǎn)生錯(cuò)位，就不能將反射板16適當(dāng)容納在成形模具40的凹部之內(nèi)，而且也不能將Dh/Dw調(diào)節(jié)在規(guī)定范圍內(nèi)。一旦成形模具40與基板10之間的配置關(guān)系在圖6(a)的箭頭方向產(chǎn)生移動，如圖6(b)或圖6(c)所示，就會在成形模具40與反射板16之間產(chǎn)生沖突。一旦發(fā)生這種沖突，就不能形成密封樹脂層18。本申請的發(fā)明中，采用對位精度高的成形裝置形成密封樹脂層18，能夠避免這種不利情況的產(chǎn)生。
以下參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
(實(shí)施方式)首先參照圖7至圖10說明本發(fā)明的LED光源的實(shí)施方式。
圖7是表示本實(shí)施方式中LED光源原理的立體圖。為簡單起見，圖7中省略了有關(guān)LED芯片的布線和供電電瓶的記載。圖8是表示本實(shí)施方式的LED光源中或者LED芯片103及其放大了周邊部分的剖面圖。
本實(shí)施方式中，為提高光束在基板1001上以二維配置了多個(gè)LED芯片。在一個(gè)基板1001上排列的LED芯片的個(gè)數(shù)雖然例如是4～100個(gè)，但是這種個(gè)數(shù)也可以根據(jù)用途而變，可以為此范圍以外。而且即使利用能以一個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)高光束的大型LED芯片的情況下，也可以將單個(gè)LED芯片安裝在基板1001上。本實(shí)施方式中，排列有總數(shù)7行×7列總數(shù)49個(gè)LED芯片。
本發(fā)明中，特別是當(dāng)點(diǎn)燈時(shí)從LED元件產(chǎn)生的與基板主面上單位面積相當(dāng)?shù)臒崃窟_(dá)到2W/cm2以上的情況下，能夠獲得顯著的效果。發(fā)熱量一旦這樣高，由于LED光源的溫度就會伴隨著光源的開/關(guān)而顯著上下起伏，所以因上述的熱膨脹系數(shù)之差而容易產(chǎn)生裂紋。在基板上安裝一個(gè)大型LED芯片的情況下，從一個(gè)LED芯片往往產(chǎn)生1W左右的熱量。這種情況下，與單位面積相當(dāng)?shù)陌l(fā)熱量就會達(dá)到4W/cm2以上，與安裝多個(gè)LED芯片的情況下同樣容易在密封樹脂層上產(chǎn)生裂紋。然而根據(jù)本發(fā)明，卻能夠有效地抑制這種裂紋的產(chǎn)生。
本實(shí)施方式中的各LED芯片103，如圖8所示，用含有熒光物質(zhì)的熒光體樹脂部104覆蓋。熒光體樹脂部104，由能將LED芯片103發(fā)射出來的光變換成比該波長更長的長波長光的熒光體(熒光物質(zhì))，和分散熒光體的樹脂形成。將LED芯片103安裝在基板1001的上面。在基板1001的上面形成有布線圖案(未圖示)，本實(shí)施方式中在一部分該布線(例如平坦部分)上以倒裝片形式安裝有LED芯片103。
事先將反射板105在基板1001上配置得如圖7所示，在反射板105上形成有將熒光體樹脂部104包圍的多個(gè)開口部分。各開口部分的內(nèi)壁，具有反射從LED芯片103放射出來光的反射面的作用。
本實(shí)施方式中，熒光體樹脂部104和反射板105用由環(huán)氧樹脂構(gòu)成的密封樹脂層106所覆蓋。密封樹脂層106能夠防止外部氣體進(jìn)入反射板105的開口部分內(nèi)。
基板1001優(yōu)選用散熱性優(yōu)良的材料形成。本實(shí)施方式中的基板1001，如圖8所示，備有金屬基底101和復(fù)合材料層102。金屬基底101優(yōu)選用導(dǎo)熱性高的Al(鋁)或Cu(銅)等金屬材料形成。復(fù)合材料102例如由氧化鋁和環(huán)氧樹脂的復(fù)合材料形成。復(fù)合材料層102在具有絕緣層作用的同時(shí)，還發(fā)揮優(yōu)良的散熱性。復(fù)合材料層102的厚度，從散熱性的觀點(diǎn)來看，被設(shè)定在0.1毫米以上、0.6毫米以下的范圍內(nèi)。本實(shí)施方式中的復(fù)合材料層102的厚度為0.2毫米。而且，作為基板1001全體的厚度，例如為0.1毫米以上、5毫米以下，而0.5毫米以上、3毫米以下是實(shí)用的。本實(shí)施方式的基板1001的厚度為1.0毫米。
這種復(fù)合材料基板，能夠?qū)崿F(xiàn)高導(dǎo)熱系數(shù)(例如1.2℃/W以上)，散熱性優(yōu)良。其結(jié)果不但能夠抑制各LED芯片的溫度上升，而且還能使大電流流過各LED芯片，所以能夠獲得大的光束。
另外，基板1001并不限于具有上述構(gòu)成的，也可以是A1N等陶瓷基板。但是基板1001的熱膨脹系數(shù)n1優(yōu)選被設(shè)定在0.4×10-5/K以上、2.5×10-5/K以下范圍內(nèi)。對于本實(shí)施方式的基板1001而言，由鋁構(gòu)成的金屬基底的厚度由于為復(fù)合材料層102厚度的三倍以上，所以基板1001全體的熱膨脹系數(shù)受Al熱膨脹系數(shù)的支配，為2.35×10-5/K左右。
現(xiàn)在普及的藍(lán)色LED元件103的大小，其發(fā)光面一邊為0.3毫米以上、2.0毫米以下左右。本實(shí)施方式中，使用了發(fā)光面形狀為0.3mm×0.3mm的正方LED元件103。LED元件103的發(fā)光中心波長優(yōu)選為400nm以上、500nm以下的范圍內(nèi)。本實(shí)施方式中，從發(fā)光效率的觀點(diǎn)來看，使用了發(fā)光中心波長為470nm的LED元件。
覆蓋LED元件103的熒光體樹脂部104，是以硅酮作為主要成分的樹脂，其中含有熒光物質(zhì)。熒光物質(zhì)例如是(Y·Sm)3(Al·Ga)5O12Ce或(Y0.39Gd0.57Ce0.03Sm0.01)3Al5O12等。
對反射板105的放物面進(jìn)行加工，使熒光體樹脂104放射出的光能夠有效地反射到箭頭D的方向上。反射板105優(yōu)選用Al或樹脂等形成。本發(fā)明適用的反射板的熱膨脹系數(shù)n3為2.3×10-5/K以上、8.6×10-5/K以下范圍內(nèi)。反射板105的厚度，優(yōu)選設(shè)定在0.5毫米以上、2.0毫米以下。反射板105的上面是矩形的情況下，其一邊的長度設(shè)定在5毫米以上、30毫米以下是實(shí)用的。本實(shí)施方式的反射板105用熱膨脹系數(shù)為2.35×10-5/K的鋁形成，是其厚度為1.0毫米，上述輪廓為20mm×20mm的正方形。
密封樹脂層106是以環(huán)氧樹脂為主要成分、并透明(可見光透過率98％/m左右)的。密封樹脂層106覆蓋著熒光體樹脂部104和反射板105，通過密封樹脂層106和基板1001密封著LED元件103。將密封樹脂層的熱膨脹系數(shù)n2設(shè)定在6.0×10-5/K以上、8.0×10-5/K以下范圍內(nèi)是實(shí)用的。本實(shí)施方式的密封樹脂層106的熱膨脹系數(shù)為6.05×10-5/K。
關(guān)于這種構(gòu)成的LED光源進(jìn)行了熱沖擊試驗(yàn)，觀察密封樹脂層106的裂紋，研究了有無泄漏。具體試驗(yàn)是按照J(rèn)IS標(biāo)準(zhǔn)“JIS C 7021A-3”進(jìn)行的。試驗(yàn)條件將本實(shí)施方式中的LED光源在100℃的液層中浸漬15秒鐘以上后，在3秒鐘以內(nèi)移入0℃的液層中。將LED光源在0℃液層中浸漬5分鐘以上后，在3秒鐘以內(nèi)再次在100℃的液層中浸漬，在其中保持15秒鐘以上。以這些工序作為一個(gè)循環(huán)的熱沖擊，測定了直至密封樹脂層106上產(chǎn)生裂紋等外觀異常為止的熱沖擊數(shù)目。在JIS標(biāo)準(zhǔn)中，要求具有10個(gè)循環(huán)以上的耐久性。
圖9(a)是LED光源的側(cè)視圖，圖9(b)是其俯視圖。圖9(a)所示的“Dh”，表示反射板105上面(反射板105的光取出方向的面)中的密封樹脂層106的厚度。“Dw”表示反射板105的側(cè)面(與反射板105的上面垂直的面)中的密封樹脂層106的平均厚度。反射板105的側(cè)面中的密封樹脂層106的厚度因情況而異，但被包含在平均厚度Dw的±10％范圍內(nèi)。
本實(shí)驗(yàn)中，制作使Dh在100微米以上、1500微米以下范圍內(nèi)變化，并使Dw在100微米以上、1500微米以下范圍內(nèi)變化的多個(gè)樣品，進(jìn)行了上述的熱沖擊試驗(yàn)。圖10是表示熱沖擊試驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。曲線的橫軸表示Dh與Dw之比(Dh/Dw)，縱軸表示裂紋等外觀異常開始出現(xiàn)的熱沖擊循環(huán)的數(shù)目。
由圖10可知，當(dāng)Dh/Dw為1.18以上、1.8以下的情況下，具有20個(gè)循環(huán)的耐久性。若將20個(gè)循環(huán)的耐久性換算成對LED光源進(jìn)行開·關(guān)時(shí)的壽命，則相當(dāng)于20000次切換(switching)，相當(dāng)于通常使用條件下具有20000小時(shí)使用壽命。
一旦使Dh/Dw從1.18增大下去，則耐久性提高，當(dāng)Dh/Dw為1.2時(shí)可以得到30次循環(huán)的耐久性，當(dāng)Dh/Dw為1.23時(shí)可以達(dá)到60次循環(huán)的耐久性。當(dāng)Dh/Dw達(dá)到1.23以上、1.45以下時(shí)，雖然能夠發(fā)揮60次以上的耐久性，但是當(dāng)Dh/Dw在1.35左右將達(dá)到峰值，其后可以觀察到隨著Dh/Dw的增加耐久性反而降低。然而只要Dh/Dw不超過1.8，就可以將耐久性維持得足夠高。
考慮到制造工序中的各種工藝參數(shù)的波動，優(yōu)選將Dh/Dw調(diào)節(jié)到1.2以上、1.8以下的范圍內(nèi)。Dh/Dw若為此范圍內(nèi)，則能充分滿足達(dá)10個(gè)循環(huán)以上的耐久性。
Dh/Dw一旦減小到大約1.2以下對熱沖擊的耐久性就會降低的原因是，反射板105側(cè)面中的密封樹脂層106的厚度Dw相對越大，反射板105側(cè)面中的密封樹脂層106在與基板主面平行的方向上產(chǎn)生的熱膨脹和熱收縮就越顯著。另一方面，反射板105上面的密封樹脂層106，受反射板105側(cè)面密封樹脂層106膨脹和收縮的影響，將產(chǎn)生膨脹和收縮。但是一旦反射板105上面的密封樹脂層106的厚度Dh不具有足夠大的數(shù)值，與基板主面平行方向上的膨脹和收縮程度，在位于反射板105上面的密封樹脂層106與位于側(cè)面的密封樹脂層106之間就會產(chǎn)生很大的差異。這種情況下，容易在反射板105的周圍(特別是四角附近)中的密封樹脂層106中產(chǎn)生裂紋。隨著Dh/Dw減小到接近1時(shí)，由于反射板105上面中的密封樹脂層106在與基板主面平行方向上的膨脹和收縮程度急劇降低，所以不能吸收反射板105側(cè)面部中的密封樹脂層106的膨脹和收縮，從而使耐久性顯著降低。
將Dw減小得比Dh更小，從制造工序上來看一般很難，以往的制造方法中Dh/Dw例如為1以下。因此，在已有的LED光源中，在密封樹脂層106的四角特別容易產(chǎn)生裂紋，存在壽命問題。
為將Dw設(shè)定小，需要提高成形裝置的對位精度。為了抑制裂紋產(chǎn)生，優(yōu)選將DW調(diào)節(jié)到900微米以下，更優(yōu)選600微米以下。為將Dw設(shè)定在這種數(shù)值上，需要將成形裝置的對位精度提高到Dw的10％左右。
另一方面，一旦Dh/Dw大于1.8，由于反射板105上面的密封樹脂層106的厚度Dh相對增大，所以反射板105側(cè)面的密封樹脂層106就不能充分吸收該膨脹和收縮，因而容易產(chǎn)生裂紋。
另外，當(dāng)賦予密封樹脂層106以透鏡形狀的情況下，也可以在成形模具上形成與透鏡形狀對應(yīng)的面。當(dāng)密封樹脂層106的一部分具有透鏡或透鏡陣列功能的情況下，如上所述，Dh將變成在不存在透鏡部分中的密封樹脂層106的厚度。這種厚度(Dh)例如被設(shè)定在700微米以上、800微米以下。
本實(shí)施方式中的基板和反射板的形狀，其上面和下面的輪廓都是正方形，但是本發(fā)明中基板和反射板的形狀并不限于此?；搴头瓷浒宓男螤钜部梢猿蕡A柱、圓錐臺、彎曲板。
在反射板的四角，容易因密封樹脂層106的膨脹收縮而產(chǎn)生應(yīng)力集中，這種應(yīng)力集中是引起密封樹脂層106裂紋的原因。因此，反射板優(yōu)選在角部具有圓的形狀，例如圓柱、圓錐臺的形狀。用上面和下面的形狀為圓的平板構(gòu)成反射板的情況下，由于因密封樹脂層106的膨脹收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力得到緩和，所以能夠獲得耐熱沖擊更強(qiáng)的LED光源。
基板的上面和反射板的上下面優(yōu)選比彎曲更平坦。這些面若是平坦的，則在密封樹脂層成形時(shí)樹脂容易流動，可以緩解成形時(shí)裂紋的產(chǎn)生和殘余應(yīng)力。
采用硅酮樹脂作為熒光體樹脂部的主要成分。硅酮樹脂透光性優(yōu)良，光的取出效率高。但是并不限于含有熒光體的樹脂。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的LED光源，由于對熱沖擊顯示高的可靠性，所以不僅在一般照明中，而且也適于使用環(huán)境更嚴(yán)格的狀況下用的光源。
權(quán)利要求
1.一種LED光源，其中具備具有主面的基板；由所述基板的主面支持的至少一個(gè)LED元件；反射板，其具備具有包圍所述LED元件之側(cè)面的反射面的開口部分，并由所述基板的主面支持；和覆蓋所述LED元件和所述反射板的密封樹脂層；在將所述密封樹脂層中、覆蓋所述反射板側(cè)面的部分的厚度設(shè)為Dw，將覆蓋所述反射板上面的部分的厚度設(shè)為Dh時(shí)，Dh/Dw為1.2以上、1.8以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源，其中還具備波長變換部，其被配置在所述反射板開口部分的內(nèi)壁面與所述LED元件之間、并將所述LED元件覆蓋；所述波長變換部將所述LED元件發(fā)射出的光變換成比該光的波長更長波長的光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED光源，其中所述波長變換部，是用含有將所述LED元件發(fā)射出的光變換成比該光波長更長的光的熒光體的樹脂形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的LED光源，其中所述密封樹脂層中、位于所述反射板開口部分的部分，具有比覆蓋所述反射板的上面的部分更突出的透鏡形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源，其中所述LED元件動作中的發(fā)熱量為1W/cm2以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源，其中由所述基板的主面支持的所述LED元件個(gè)數(shù)為2以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源，其中所述基板的熱膨脹系數(shù)n1為0.4×10-5/K以上、2.5×10-5/K以下，所述密封樹脂層的熱膨脹系數(shù)n2為6.0×10-5/K以上、8.0×10-5/K以下，所述反射板的熱膨脹系數(shù)n3為2.3×10-5/K以上、8.6×10-5/K以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源，其中Dh為100微米以上、1500微米以下，Dw為100微米以上、1500微米以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED光源，其中Dw為100微米以上、900微米以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源，其中所述反射板由形成了所述開口部分的平板構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的LED光源，其中在所述反射板上形成的所述開口部分的個(gè)數(shù)為4以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源，其中所述密封樹脂層由作為主要成分含有環(huán)氧樹脂的材料形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源，其中所述密封樹脂層覆蓋住所述反射板的整個(gè)上面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED光源，其中所述反射板的上面的輪廓是矩形。
15.一種照明裝置，其中具備權(quán)利要求1所述的LED光源；和向所述LED光源供給電力的電路。
全文摘要
本發(fā)明的LED光源，備有具有主面(10a)的基板(10)；由基板(10)的主面(10a)支持的至少一個(gè)LED元件(12)；具備具有包圍LED元件(12)的側(cè)面之反射面的開口部分、并由基板(10)的主面(10a)支持的反射板(16)；和覆蓋LED元件(12)和反射板(16)的密封樹脂層(18)。在密封樹脂層(18)中，將覆蓋反射板(16)的側(cè)面(16w)的部分的厚度設(shè)為Dw，覆蓋反射板的上面(16h)部分的厚度設(shè)為Dh時(shí)，Dh/Dw為1.2以上、1.8以下。
文檔編號H01L33/48GK1806347SQ20058000045
公開日2006年7月19日 申請日期2005年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月26日
發(fā)明者高橋清, 小野友昭, 谷本憲保, 緒方俊文 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社