專利名稱：具有用于控制配光特性透鏡的發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光裝置，通過(guò)發(fā)光二極管和熒光體的組合可發(fā)出多種顏色的光，尤其涉及一種具有用于控制配光特性透鏡的發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
近幾年，開發(fā)出采用氮化物半導(dǎo)體的藍(lán)色發(fā)光二極管之后，通過(guò)該發(fā)光二極管與吸收從該發(fā)光二極管輸出的一部分光并輸出不同波長(zhǎng)光的熒光體的組合，可以制作具有多種發(fā)光色的發(fā)光裝置。尤其是如果發(fā)光二極管是藍(lán)色發(fā)光二極管，且熒光體吸收藍(lán)色發(fā)光二極管的一部分光并轉(zhuǎn)換為藍(lán)色光的補(bǔ)色，就能得到發(fā)出白色光的發(fā)光二極管。
這些發(fā)光裝置，有炮彈型和表面裝配型等多種形式。
炮彈型的情況，一般在正及負(fù)電導(dǎo)電極一側(cè)的前端形成杯，在其杯中裝配發(fā)光二極管，并且填充散布熒光體的樹脂。并且，形成覆蓋其周圍整體的透鏡狀前端的炮彈型注塑樹脂(日本特開平7-99345號(hào)公報(bào)等)。
還有，表面裝配型，在形成正及負(fù)電極的基板上設(shè)置凹狀收納部，在其收納部中裝配發(fā)光二極管，并且填充散布熒光體的樹脂(日本特開2002-319711號(hào)公報(bào))。
尤其是通過(guò)藍(lán)色發(fā)光二極管和熒光體的組合發(fā)出白色光時(shí)，白色的色調(diào)取決于藍(lán)色發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度和熒光體的發(fā)光強(qiáng)度的平衡。然而，發(fā)光裝置內(nèi)散布到樹脂中的熒光體，很難控制為一定量，且因熒光體量之間的不均勻所產(chǎn)生的色調(diào)不均勻也成為問(wèn)題。為此，日本特開2001-177158號(hào)公報(bào)中，公開了通過(guò)研磨包含熒光體的樹脂層來(lái)調(diào)整熒光體的量、補(bǔ)正色調(diào)不均勻的技術(shù)，而在日本特開2004-186488號(hào)公報(bào)中，公開了通過(guò)調(diào)整不包含熒光體部分的樹脂層厚度來(lái)補(bǔ)正色調(diào)不均勻的技術(shù)。
這種組合發(fā)光二極管與熒光體之類的發(fā)光裝置，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)隨觀察方向產(chǎn)生不同色調(diào)的色差問(wèn)題。此色差是因沿著觀察方向來(lái)自發(fā)光二極管的光通過(guò)路徑上，存在不同的熒光體量所致。因此，為抑制隨觀察方向而產(chǎn)生的色差，最好在發(fā)光二極管的鄰近分布熒光體。為此，歷來(lái)是采取了以凹狀杯圍住發(fā)光二極管的周圍，僅在其杯內(nèi)填充散布熒光體的樹脂之后，以透鏡狀成形的封裝樹脂層覆蓋整體的方法(日本特開平10-242513號(hào)公報(bào)等)，以及僅在發(fā)光二極管周圍滴入散布熒光體的樹脂并使之硬化后，以透鏡狀成形的封裝樹脂層覆蓋整體的方法(日本特開2000-315824號(hào)公報(bào)等)。
此外，采用發(fā)光二極管的發(fā)光裝置，通過(guò)在透明封裝樹脂層上形成透鏡，以此控制發(fā)光裝置的配光特性。要在透光封裝樹脂層上形成透鏡，可采用如下方法。
(1)以樹脂成形法將封裝樹脂層成形為透鏡狀。
(2)以平板狀形成封裝樹脂層后，經(jīng)機(jī)器加工成形為透鏡狀。
(3)將另已成形的透鏡，粘貼在封裝樹脂層表面上。
(4)采用鑄造模具的方法。
其中，樹脂成形封裝樹脂層后形成透鏡狀的方法，由于簡(jiǎn)易且優(yōu)于批量生產(chǎn)，所以得到廣泛應(yīng)用。作為樹脂成形的方法，一般采用廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片封裝樹脂層中的傳遞模塑法(transfer molded)(如日本特開2000-196000號(hào)公報(bào)、日本特開2001-352105號(hào)公報(bào))。
近幾年，特別是在表面裝配型的一種側(cè)視圖型發(fā)光裝置中，追求更為薄型的發(fā)光裝置。所謂側(cè)視圖型是指，薄型且從側(cè)面發(fā)光的發(fā)光裝置。側(cè)視圖型，大多是從裝配面鄰接的側(cè)面發(fā)光。此外，表面裝配型的發(fā)光裝置，追求將構(gòu)成發(fā)光面的樹脂層加工成具有良好配光特性的透鏡?？墒牵F(xiàn)有的表面裝配型發(fā)光裝置，如果在發(fā)光面上形成透鏡，就會(huì)出現(xiàn)發(fā)光裝置大型化、制造工序復(fù)雜化的問(wèn)題。而且，如日本特開2001-177158號(hào)公報(bào)和日本特開2004-186488號(hào)等公報(bào)中的記載，若用研磨構(gòu)成發(fā)光面的樹脂層來(lái)補(bǔ)正色調(diào)的不均勻，就會(huì)產(chǎn)生形成于發(fā)光面的透鏡變形，改變配光特性的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)光裝置，是在構(gòu)成發(fā)光面的樹脂層上形成透鏡的發(fā)光裝置，其目的在于提供薄型的、配光特性良好且容易制造的發(fā)光裝置。
基于本發(fā)明的第一側(cè)面的發(fā)光裝置，是具有基板、形成于上述基板上的正電極及負(fù)電極、連接在上述正電極及負(fù)電極上的發(fā)光二極管、覆蓋上述發(fā)光二極管的透明層、至少吸收來(lái)自上述發(fā)光二極管的一部分光并轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)波長(zhǎng)光的熒光體、改變來(lái)自上述發(fā)光二極管及/或者上述熒光體的光的配光方向的透鏡的發(fā)光元件，其中上述樹脂層，含有上述熒光體，且成形為構(gòu)成大致呈半圓柱狀的透鏡；上述樹脂層中的熒光體，與形成上述透鏡部分的表面鄰近相比更高密度地分布在上述發(fā)光二極管的表面鄰近。
基于本發(fā)明的第二側(cè)面的發(fā)光裝置，其為至少有兩層樹脂層。即，具有基板、形成于上述基板上的正及負(fù)電極、連接在上述正及負(fù)電極上的發(fā)光二極管、覆蓋上述發(fā)光二極管的透明層、散布在上述透明層內(nèi)的熒光體，并且可通過(guò)上述發(fā)光二極管的射出光對(duì)散布在上述透明層內(nèi)的熒光體進(jìn)行激勵(lì)發(fā)光，從而發(fā)射出與來(lái)自上述發(fā)光二極管的光不同顏色光的發(fā)光裝置，其中上述透明層，覆蓋上述發(fā)光二極管，且具有含上述熒光體的第一透明層與形成于上述第一透明層上的第二透明層；上述第二透明層，加工成使其上面形成透鏡的曲面狀；在上述發(fā)光裝置相互對(duì)置的一組側(cè)面中，上述第一透明層及上述第二透明層被截?cái)喑纱笾鲁释黄矫?，并露出上述第一透明層?br> 本發(fā)明的第三側(cè)面的發(fā)光裝置，是具有基板、形成于上述基板上的正電極及負(fù)電極、連接在上述正電極及負(fù)電極上的發(fā)光二極管、覆蓋上述發(fā)光二極管的封裝樹脂層、至少吸收來(lái)自上述發(fā)光二極管的一部分光并轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)波長(zhǎng)光的熒光體、改變來(lái)自上述發(fā)光二極管及/或者上述熒光體的光的配光方向的透鏡的發(fā)光元件，其中上述封裝樹脂層，含有上述熒光體，且一體成形為構(gòu)成上述透鏡的形狀，上述熒光體，與上述封裝樹脂層的表面鄰近相比更高密度的分布在上述發(fā)光二極管的表面鄰近。
還有，本發(fā)明所指的“透明”，是指從外部能觀察到發(fā)光二極管發(fā)光的程度。
發(fā)光二極管，優(yōu)選具有由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的紫外或者藍(lán)色發(fā)光層。具有由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的發(fā)光層的發(fā)光二極管，可以高強(qiáng)度地發(fā)出具有高能量的短波長(zhǎng)光。因此，通過(guò)組合熒光體，可以提供高亮度且多色調(diào)的發(fā)光裝置。
尤其是如果熒光體以單獨(dú)或者與來(lái)自發(fā)光二極管的光混色后可以發(fā)出白色光，就可以應(yīng)用于背光燈、各種指示燈、手電筒、前大燈、照明燈等的光源。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的發(fā)光裝置的立體圖。
圖2是表示圖1所示發(fā)光裝置X-X’截面的截面圖。
圖3是模式性地表示裝配基板上裝配圖1所示發(fā)光裝置的立體圖。
圖4是表示實(shí)施方式1的發(fā)光裝置的另一例的截面圖。
圖5A是表示以流水線涂裝法形成第一透明樹脂層的模式圖。
圖5B是表示以流水線涂裝法形成第一透明樹脂層的俯視圖。
圖5C是表示以流水線涂裝法形成第一透明樹脂層的截面圖。
圖6A是表示圖5C所示流水線涂裝法變化的截面圖。
圖6B是表示圖5C所示流水線涂裝法其他變化的截面圖。
圖6C是表示圖5C所示流水線涂裝法另一變化的截面圖。
圖7A是模式性地表示形成第一透明樹脂層組裝結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖7B是模式性地表示以傳遞模塑成形法形成第二樹脂層的截面圖。
圖7C是模式性地表示以傳遞模塑成形法形成第二樹脂層的截面圖。
圖7D是模式性地表示切割工序的截面圖。
圖8A是表示實(shí)施方式2中間工序的截面圖。
圖8B是表示實(shí)施方式2發(fā)光裝置的截面圖。
圖9A是表示實(shí)施方式3中間工序的截面圖。
圖9B是表示實(shí)施方式3發(fā)光裝置的截面圖。
圖10是表示實(shí)施方式4發(fā)光裝置的一個(gè)例子的立體圖。
圖11是對(duì)于圖10所示發(fā)光裝置X-X線的截面圖。
圖12是表示組裝結(jié)構(gòu)一個(gè)例子的立體圖。
圖13是表示組裝結(jié)構(gòu)一部分的部分?jǐn)U大俯視圖。
圖14A是表示封裝樹脂層形成工序的截面圖。
圖14B是表示續(xù)圖14A工序的截面圖。
圖14C是表示續(xù)圖14B工序的截面圖。
圖14D是表示續(xù)圖14C工序的截面圖。
圖14E是表示續(xù)圖14D工序的截面圖。
圖14F是表示續(xù)圖14E工序的截面圖。
圖15是表示模式性地表示裝配基板上裝配圖10所示發(fā)光裝置的立體圖。
圖16A是表示實(shí)施例1和比較例1的0°方向配光特性的圖表。
圖16B是表示實(shí)施例1和比較例1的90°方向配光特性的圖表。
圖17A是實(shí)施例2發(fā)光裝置(樣品1)的截面圖。
圖17B是實(shí)施例2發(fā)光裝置(樣品2)的截面圖。
圖17C是實(shí)施例2發(fā)光裝置(樣品3)的截面圖。
圖18A是表示實(shí)施例2的0°方向配光特性的圖表。
圖18B是表示實(shí)施例2的90°方向配光特性的圖表。
圖19A是表示實(shí)施例3和比較例2的0°方向配光特性的圖表。
圖19B是表示實(shí)施例3和比較例2的90°方向配光特性的圖表。
圖20A是表示對(duì)于實(shí)施例3和比較例2的0°方向的色度坐標(biāo)x分布的圖表。
圖20B是表示對(duì)于實(shí)施例3和比較例2的90°方向的色度坐標(biāo)x的分布的圖表。
圖21A是表示對(duì)于實(shí)施例3和比較例2的0°方向的色度坐標(biāo)y的分布的圖表。
圖21B是表示對(duì)于實(shí)施例3和比較例2的90°方向的色度坐標(biāo)y的分布的圖表。
圖22是以傳遞模塑成形法形成封裝樹脂層工序的截面圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施方式1如圖1所示，本實(shí)施方式中的發(fā)光裝置具有基板2、形成于基板2上的正電極6及負(fù)電極4、連接在正電極6及負(fù)電極4上的發(fā)光二極管8、覆蓋發(fā)光二極管8的透明樹脂層(12及14)、散布在透明樹脂層12及14的熒光體16，并且可通過(guò)發(fā)光二極管的射出光8對(duì)散布在透明樹脂層12及14內(nèi)的熒光體進(jìn)行激勵(lì)發(fā)光，從而發(fā)射出與來(lái)自發(fā)光二極管8的光不同顏色的光。透明樹脂層12及14，覆蓋發(fā)光二極管8，且具有含熒光體16的第一透明樹脂層12和形成于第一透明樹脂層12上的第二透明樹脂層14。第二透明樹脂層14加工成使其上面形成透鏡的曲面狀。在發(fā)光裝置1的相互對(duì)置的一組側(cè)面中，第一透明樹脂層12及第二透明樹脂層14被截?cái)喑纱笾鲁释黄矫?，并露出第一透明樹脂?2。
封裝發(fā)光二極管8的透明樹脂層12及14，由第一透明樹脂層12和第二透明樹脂層14構(gòu)成為兩層，且在第一透明樹脂層12里散布熒光體16，在第二透明樹脂層14上形成透鏡，其結(jié)果顯示優(yōu)良的配光特性。即，首先，在第二透明樹脂層14的上面形成透鏡，結(jié)果，相應(yīng)于透鏡的形狀顯示了預(yù)定的配光特性。同時(shí)，由于熒光體16散布在第一透明樹脂層12中，所以能分布在與發(fā)光二極管8的就近。因此，通過(guò)熒光體16的光散亂，很難阻礙第二透明樹脂層14的透鏡作用，且減小隨觀察方向所產(chǎn)生的色差。
而且，在發(fā)光裝置1的側(cè)面中，第一透明樹脂層12和第二透明樹脂層14被截?cái)喑纱笾鲁释黄矫妫疑⒉紵晒怏w16的第一透明樹脂層12露出在外部。因此，與以往在凹狀收納部里填充散布熒光體的樹脂層的發(fā)光裝置相比，其高度僅達(dá)到收納部側(cè)壁的厚度。
并且，鄰接形成透鏡發(fā)光面的側(cè)面，由于露出了散布熒光體16的第一透明樹脂層的側(cè)面12a，幾乎不影響透鏡特性，且又可以補(bǔ)正色調(diào)。即，若用研磨第一透明樹脂層12的側(cè)面來(lái)改變散布熒光體16的透明樹脂層厚度，也可改變熒光體16的量。由此，可以改變發(fā)光二極管8與熒光體16的發(fā)光強(qiáng)度比，所以能夠進(jìn)行色調(diào)的補(bǔ)正。另外，即使用研磨第一透明樹脂層12的側(cè)面來(lái)改變透明樹脂層的厚度，也幾乎未改變形成于第二透明樹脂層14表面上的透鏡形狀。因此，既不影響透鏡特性，又可補(bǔ)正色調(diào)。
以下，更詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
圖1所示的發(fā)光裝置，在上面平坦且大致呈長(zhǎng)方體形狀的絕緣基板2上，設(shè)規(guī)定間隔形成負(fù)電極4和正電極6。負(fù)電極4及正電極6通過(guò)通孔(未圖示)與形成于絕緣基板2背面上的裝配用電極(未圖示)連接。在半導(dǎo)體面?zhèn)染哂姓?fù)一對(duì)電極的發(fā)光二極管8，裝配在絕緣基板2的負(fù)電極4上，發(fā)光二極管的負(fù)電極與絕緣基板上的負(fù)電極4、發(fā)光二極管的正電極與絕緣基板上的正電極6，各以電線10連接。為覆蓋該發(fā)光二極管8，形成半圓柱狀的第一透明樹脂層12。另外，在第一透明樹脂層12上，為覆蓋絕緣基板2整體，形成第二透明樹脂層14。此外，絕緣基板的側(cè)面2a、第一透明樹脂層12的側(cè)面12a以及第二透明樹脂層14的側(cè)面14a被截?cái)喑纱笾鲁释黄矫?，而第一透明樹脂層露出在外部?br> 圖2是表示圖1所示發(fā)光裝置1X-X’截面的截面圖。如圖2所示，熒光體散布在第一透明樹脂層12中。熒光體16被來(lái)自發(fā)光二極管8的光所激勵(lì)，并且轉(zhuǎn)換為與發(fā)光二極管8相比長(zhǎng)波長(zhǎng)的光。例如，發(fā)光二極管8發(fā)出藍(lán)色光時(shí)，熒光體16也可以吸收藍(lán)色的一部分，發(fā)出更長(zhǎng)波長(zhǎng)的黃色光。發(fā)光二極管8發(fā)出的藍(lán)色和熒光體發(fā)出的黃色，混色之后可得到白色光。即，第一透明樹脂層12，封裝發(fā)光二極管的同時(shí)，起到對(duì)發(fā)光二極管所發(fā)出的一部分或者全部的光進(jìn)行轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)的波長(zhǎng)變換層的功能。
同時(shí)，第二透明樹脂層14，如圖1及圖2所示，加工成使其上面14b形成透鏡的曲面。在圖1及圖2所示例中，第二透明樹脂層上面14b上形成有半圓柱狀的圓柱形透鏡。該第二透明樹脂層的透鏡形成面14b成為發(fā)光面。該圓柱形透鏡，在發(fā)光裝置1寬度方向的截面不具有曲率而使光直射，但在發(fā)光裝置1長(zhǎng)度方向的截面具有曲率而使光向正面方向彎曲。因此，當(dāng)來(lái)自發(fā)光二極管8和熒光體16的光通過(guò)第二透明樹脂層14時(shí)，在發(fā)光裝置1的長(zhǎng)度方向中使光線朝向正面方向彎曲。如此，第二透明樹脂層14不僅有保護(hù)發(fā)光二極管8等的封裝層功能，還有控制發(fā)光裝置光線方向的透鏡功能。在本實(shí)施方式中，熒光體16未散布在第二透明樹脂層14中。這是因?yàn)?，如果散布熒光體16，熒光體16就會(huì)引起光散亂，從而阻礙第二透明樹脂層14的透鏡作用。但可以在第二透明樹脂層14上，散布不阻礙第二透明樹脂層14透鏡作用的少量的熒光體。此時(shí)，第二透明樹脂層14中含有的熒光體的平均密度，優(yōu)選為第一透明樹脂層含有的熒光體的平均密度的1/10以下，更優(yōu)選為1/100以下。
圖3是表示將圖1及圖2所示發(fā)光裝置1作為側(cè)視圖型發(fā)光裝置裝配在裝配基板上狀態(tài)的立體圖。發(fā)光裝置1是將平行于該裝置長(zhǎng)度方向的側(cè)面作為裝配面，裝配在裝配基板3上的。此時(shí)，作為發(fā)光面的第二透明樹脂層上面14b大致垂直于裝配基板。在發(fā)光裝置1與裝配基板3接合的側(cè)面中，由于絕緣基板2、第一透明樹脂層12及第二透明樹脂層14全部大致成為同一平面，所以裝配面的面積大且平坦，且可以穩(wěn)定地進(jìn)行裝配。在裝配基板3表面形成有正及負(fù)電導(dǎo)電極18及20，并以焊錫22與形成于發(fā)光裝置1絕緣基板背面的裝配用電極(未圖示)連接。
涉及本實(shí)施方式的發(fā)光裝置，封裝發(fā)光二極管8的透明樹脂層是由第一透明樹脂層12和第二透明樹脂層14兩層構(gòu)成，并且熒光體16散布在第一透明樹脂層12中，而在第二透明樹脂層14上形成透鏡，其結(jié)果作為側(cè)視圖型發(fā)光裝置顯示出色的光學(xué)效果。即，首先，在第二透明樹脂層上面14b形成圓柱形透鏡，結(jié)果，來(lái)自發(fā)光裝置1的光，在平行于裝配基板面的方向，朝著正面方向彎曲，且正面方向的光度變強(qiáng)。此外，由于第二透明樹脂層14中，實(shí)際上并未散布使光散亂的熒光體16，因此，不阻礙透鏡功能，并使光線朝向正面方向有效地彎曲。另外，第二透明樹脂層14，在與裝配基板面垂直的方向不發(fā)揮透鏡效果?？墒?，與裝配基板面垂直的方向，發(fā)光本就被裝配基板3遮住，所以控制配光分布并不重要。由于熒光體16散布在第一透明樹脂層12中，所以能分布在發(fā)光二極管8就近。因此，隨觀察方向所產(chǎn)生的色差少，并更接近點(diǎn)光源。
此外，涉及本實(shí)施方式的發(fā)光裝置，在鄰接于形成透鏡的發(fā)光面14b的側(cè)面中，第一透明樹脂層12和第二透明樹脂層14被截?cái)喑纱笾鲁释黄矫?，且散布熒光體的第一透明樹脂層的側(cè)面12a露出在外部。因此，與以往的凹狀收納部里填充散布熒光體樹脂層的發(fā)光裝置相比，其高度僅達(dá)到收納部側(cè)壁厚度部分。而且，既不影響透鏡特性，又能補(bǔ)正色調(diào)。即，如果研磨第一透明樹脂層的側(cè)面12a及第二透明樹脂層的側(cè)面14a等，并以此來(lái)將透明樹脂層的厚度W改為W’，就能改變第一透明樹脂層12a含有的熒光體(未圖示)的量。由此，可以改變發(fā)光二極管8和熒光體16的發(fā)光強(qiáng)度比，因此，能進(jìn)行色調(diào)的補(bǔ)正。另一方面，即使研磨第一透明樹脂層12的側(cè)面和第二透明樹脂層的側(cè)面14a，來(lái)改變透明樹脂層的厚度W，也幾乎不會(huì)改變?cè)诘诙该鳂渲瑢由厦?4b形成的透鏡形狀。因此，既不影響透鏡特性，又可以補(bǔ)正色調(diào)。
并且，涉及本實(shí)施方式的發(fā)光裝置，如后所述，采用涂裝流水線或者印刷法可形成第一透光性的樹脂12，所以也有制造簡(jiǎn)易的優(yōu)點(diǎn)。
以下，對(duì)發(fā)光裝置1的各結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
(第一透明樹脂層12)第一透明樹脂層12，優(yōu)選盡可能形成在發(fā)光二極管8的鄰近。這是因?yàn)樯⒉荚诘谝煌该鳂渲瑢?2內(nèi)部的熒光體16發(fā)光，其分布越狹窄，就越接近理想的點(diǎn)光源。更希望優(yōu)選為第一透明樹脂層12與基板2相接。由此熒光體16產(chǎn)生的光散亂變得更好，另外，混色效果也得到改善。同時(shí)，第一透明樹脂層12的固定強(qiáng)度也提高。而且，第一透明樹脂層12的高度優(yōu)選為盡可能低一點(diǎn)。但是，如果其高度低于電線10，電線10就會(huì)跨越第一透明樹脂層12和第二透明樹脂層14，導(dǎo)致電線10易斷掉。因此，第一透明樹脂層12的高度優(yōu)選為至少超過(guò)電線10。而且，電線10若有足夠的強(qiáng)度，如圖4所示，第一透明樹脂層可以覆蓋電線的一部分。同時(shí)，為了接近理想的點(diǎn)光源，優(yōu)選在第一透明樹脂層12里沉積熒光體16。但熒光體16若沉積過(guò)多，由于第一透明樹脂層12的研磨也難以補(bǔ)正色調(diào)，所以優(yōu)選適當(dāng)?shù)爻练e。同時(shí)，第一透明樹脂層12大致呈半圓柱狀，且平行于裝配面的截面(＝與發(fā)光面直交的截面)優(yōu)選為半圓狀或者半橢圓狀。由此，減小隨沿著觀察方位所產(chǎn)生的色差。而且，要將第一透明樹脂層12形成為上述形狀，優(yōu)選采用本實(shí)施方式中說(shuō)明的流水線涂裝法。而且，如實(shí)施方式2中說(shuō)明，也可以采用印刷法形成第一透明樹脂層12。
第一透明樹脂層12的材料，只要是透過(guò)來(lái)自發(fā)光二極管和熒光體的光并且可以穩(wěn)定地散布熒光體16的材料，就無(wú)特殊限定。例如，可以采用環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、硬質(zhì)硅酮樹脂、改性硅樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、氧雜環(huán)丁烷樹脂、丙烯酸、聚碳酸酯、聚亞胺等樹脂。并且，除樹脂以外，也可以采用玻璃。第一透明樹脂層12中，散布填充劑和擴(kuò)散劑也可。而且，因第一透明樹脂層12易受發(fā)光二極管8的熱量，所以優(yōu)選采用耐熱性良好的樹脂。如優(yōu)選采用環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、硬質(zhì)硅酮樹脂、改性硅樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、氧雜環(huán)丁烷樹脂。更希望優(yōu)選環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、改性硅樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、氧雜環(huán)丁烷樹脂。進(jìn)一步希望優(yōu)選為環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、改性硅樹脂、氧雜環(huán)丁烷樹脂。第一透明樹脂層的粘度，硬化前優(yōu)選100～2000mPa·s。在此所說(shuō)的“粘度”，是指用圓錐平板型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)在常溫下所測(cè)定的值。同時(shí)，第一透明樹脂層，優(yōu)選采用在80℃～180℃、數(shù)分～數(shù)小時(shí)的硬化條件下能維持其形狀程度的硬度樹脂。
(第二透明樹脂層14)在第二透明樹脂層上形成的透鏡，優(yōu)選平行于裝配面的方向具有大直徑透鏡。這是因?yàn)槠叫杏谘b配面的方向與垂直于裝配面的方向相比，控制配光特性的必要性更高。另一方面，有必要在垂直于裝配面的方向使其成為薄型，因此，優(yōu)選小直徑透鏡。而且，垂直于裝配面的方向，透鏡的曲率優(yōu)選為小。這是因?yàn)?，如果垂直于裝配面的方向形成具有大曲率的透鏡，在研磨第一及第二透明樹脂層的側(cè)面來(lái)補(bǔ)正色調(diào)時(shí)，透鏡特性容易發(fā)生變化。例如，在第二透明樹脂層上形成的透鏡，可以是僅對(duì)平行于裝配面具有曲率的圓柱形透鏡。而且，對(duì)垂直于裝配面方向的第二樹脂層14的截面，沒(méi)有必要完全平整，在某種程度上具有曲率也無(wú)關(guān)緊要。
此外，第二透明樹脂層14的材料，只要是透過(guò)來(lái)自發(fā)光二極管和熒光體的光的材料，就無(wú)特殊限定。例如，可以采用環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、硬質(zhì)硅酮樹脂、改性硅樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、氧雜環(huán)丁烷樹脂、丙烯酸、聚碳酸酯、聚亞胺等。并且，除樹脂以外，也可采用玻璃。在第二透明樹脂層14中，也可散布填充劑和擴(kuò)散劑等。第二透明樹脂層14，由于起到保護(hù)第一透明樹脂層12和發(fā)光二極管8的作用，所以優(yōu)選采用與絕緣基板2具有良好的粘合性、耐候性、硬度高以及防塵的材料。例如，優(yōu)選采用環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、硬質(zhì)硅酮樹脂、改性硅樹脂、硬質(zhì)硅酮樹脂、氧雜環(huán)丁烷樹脂。更希望優(yōu)選環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、改性硅樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、氧雜環(huán)丁烷樹脂。進(jìn)一步希望優(yōu)選為環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、改性硅樹脂、氧雜環(huán)丁烷樹脂。
(絕緣基板2/電極4、6)絕緣基板2，只要是具有適當(dāng)機(jī)械性強(qiáng)度和絕緣性的材料，就無(wú)特殊限定。例如，可以采用BT樹脂，玻璃環(huán)氧樹脂等，也可以采用將多層環(huán)氧樹脂系樹脂層粘貼在一起的材料。而且，在絕緣基板2上形成的負(fù)及正電極4、6，優(yōu)選采用以Cu為主要成分的金屬層。例如，負(fù)及正電極4、6，可以用Cu/Ni/Ag來(lái)構(gòu)成。
(發(fā)光二極管8/熒光體16)發(fā)光二極管8和熒光體16，若是熒光體可以將來(lái)自發(fā)光二極管8的一部分或者全部的光轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)的組合，就無(wú)特殊限定。舉例說(shuō)明為構(gòu)成現(xiàn)在需求最多的白色光發(fā)光裝置而適用的發(fā)光二極管8和熒光體16的組合。
-發(fā)光二極管8作為構(gòu)成白色光發(fā)光裝置而適用的發(fā)光二極管，可以采用具有氮化物半導(dǎo)體(InXAlYGa1-X-YN、0≤X、0≤Y、X+Y≤1)的物質(zhì)。此發(fā)光二極管將InxGa1-xN(0＜x＜1)作為發(fā)光層，根據(jù)其混晶狀態(tài)，在約365nm至650nm范圍內(nèi)可以任意改變發(fā)光波長(zhǎng)。
發(fā)出白色系的光時(shí)，如果考慮由熒光體射出光之間的補(bǔ)色關(guān)系，優(yōu)選將發(fā)光二極管8的發(fā)光波長(zhǎng)設(shè)定為400nm以上530nm以下，更優(yōu)選設(shè)定為420nm以上490nm以下。而且，通過(guò)選擇熒光體的種類，可以適用發(fā)出短于400nm的紫外域波長(zhǎng)光的LED芯片。
-熒光體16熒光物質(zhì)，若是吸收從以氮化物系半導(dǎo)體為發(fā)光層的半導(dǎo)體發(fā)光二極管發(fā)出的光，并轉(zhuǎn)換為不同波長(zhǎng)光的物質(zhì)，就都可以采用。例如，優(yōu)選主要以Eu、Ce等鑭系元素而激活的氮化物系熒光體、氮氧化物熒光體；主要以Eu等的鑭系元素、Mn等遷移金屬系元素而激活的堿土鹵素磷灰石熒光體、堿土金屬硼酸鹽熒光體、堿土金屬鋁酸鹽熒光、堿土硅酸鹽、堿土硫化物、堿土鎵硫化物、堿土氮化硅、鍺酸鹽；或者主要以Ce等的鑭系元素而激活的稀土鋁酸鹽、稀土硅酸鹽；或者主要以Eu等的鑭系元素而激活的有機(jī)及有機(jī)錯(cuò)體等其中至少任意選擇一種以上。作為具體例，可以采用下列熒光體，但不僅限于此。
主要以Eu、Ce等鑭系元素而激活的氮化物系熒光體，有M2Si5N8:Eu(M是從Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中至少選擇一種以上。)等。而且，除了M2Si5N8:Eu以外，還有MSi7N10:Eu、M1.8Si5O0.2N8:Eu、M0.9Si7O0.1N10:Eu(M是從Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中至少選擇一種以上。)等。
主要以Eu、Ce等鑭系元素而激活的氮氧化物熒光體，有MSi2O2N2:Eu(M是從Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中至少選擇一種以上。)等。
主要以Eu等鑭系元素、Mn等遷移金屬系元素而激活的堿土鹵素磷石灰熒光體，有M5(PO4)3X:R(M是從Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中至少選擇一種以上，X是從F、Cl、Br、I中至少選擇一種以上，R是Eu、Mn、Eu和Mn的任意一種以上)等。
堿土金屬硼酸鹽熒光體，有M2B5O9X:R(M是從Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中至少選擇一種以上，X是從F、Cl、Br、I中至少選擇一種以上，R是Eu、Mn、Eu和Mn的任意一種以上)等。
堿土金屬鋁酸鹽熒光體，有SrAl2O4:R、Sr4Al14O25:R、CaAl2O4:R、BaMg2Al16O27:R、BaMg2Al16O12:R、BaMgAl10O17:R(R是Eu、Mn、Eu和Mn的任意一種以上。)等。
堿土硫化物熒光體，有La2O2S:Eu、Y2O2S:Eu、Gd2O2S:Eu等。
主要以Ce等鑭系元素而激活的稀土鋁酸鹽熒光體中，有Y3Al5O12:Ce、(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ce、Y3(Al0.8Ga0.2)5O12:Ce、(Y，Gd)3(Al，Ga)5O12的組成式表示的YAG系熒光體等。而且，還有將Y的一部或全部以Tb、Lu等置換的Tb3Al5O12:Ce、Lu3Al5O12:Ce等。
其他熒光體，還有ZnS:Eu、Zn2GeO4:Mn、MGa2S4:Eu(M是從Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中至少選擇一種以上，X是從F、Cl、Br、I中至少選擇一種以上)等。
上述的熒光體，也可以含有按照預(yù)定替換為Eu或者Eu里添加并從Tb、Cu、Ag、Au、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Ti中選擇的一種以上。
Ca-Al-Si-O-N系氯氮化物玻璃熒光體，是指以摩爾百分率表示的將CaCO3以CaO換算為20～50摩爾百分率、將Al2O3為0～30摩爾百分率、將SiO為25～60摩爾百分率、將AlN為5～50摩爾百分率、將稀土類氧化物或遷移金屬氧化物為0.1～20摩爾百分率，并將以上5種成分合計(jì)為100摩爾百分率的氯氮化物玻璃作為母體材料的熒光體。而且，將氯氮化物玻璃作為母體材料的熒光體中，優(yōu)選氮含量為15wt％以下，且稀土氧化物離子之外成為激活劑的其他稀土類元素離子作為稀土類氧化物的熒光玻璃中，優(yōu)選包含以0.1～10摩爾百分率范圍含量的共活化劑。
此外，對(duì)上述熒光體之外的螢光粉，如有同樣性能、效果也可以采用。
(色調(diào)的補(bǔ)正方法)其次，對(duì)本實(shí)施方式色調(diào)的補(bǔ)正方法進(jìn)行說(shuō)明。同時(shí)進(jìn)行多數(shù)發(fā)光裝置的色調(diào)補(bǔ)正時(shí)，優(yōu)選以如下方法進(jìn)行。
-第一階段.
在第一階段，全部測(cè)定第一及第二透明樹脂層硬化后的發(fā)光裝置的色度(初期色度測(cè)定工序)。
-第二階段.
在第二階段，依照第一階段測(cè)定的色度，通過(guò)把上述測(cè)量的色度與目標(biāo)色度之間的差，在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)的作為一個(gè)小組，依次分類色度范圍(組化工序)。為減小調(diào)整后的色度不均勻，雖然分類小組數(shù)越多越好，但考慮到所要求的色度范圍(規(guī)格)以及制造效率，應(yīng)適當(dāng)分類。
-第三階段.
在最后的第三階段，研磨第一及第二透明樹脂層側(cè)面時(shí)，只研磨在每個(gè)小組中基于與目標(biāo)色度的差所設(shè)定的量(研磨工序)。即，屬于同一小組的發(fā)光元件，只被研磨相同的量(按每組設(shè)定的值)。按照以上的調(diào)整方法，就可以按每一小組齊調(diào)整色度，因此更有效地調(diào)整色度，且能減小色度的不均勻。同時(shí)，為不損壞裝配面的平坦性，優(yōu)選研磨工序應(yīng)在裝配面的反側(cè)面進(jìn)行。
研磨可以按如下方法進(jìn)行。在研磨裝置上排列多個(gè)發(fā)光裝置并研磨至目標(biāo)色度。研磨工具采用在旋轉(zhuǎn)軸的前端設(shè)置圓盤狀磨石的，對(duì)第一透明樹脂層12及第二透明樹脂層14，只研磨相應(yīng)目標(biāo)色度與測(cè)定色度之間差的量。進(jìn)行研磨時(shí)，對(duì)于排列在研磨裝置上的多個(gè)發(fā)光裝置中的每個(gè)發(fā)光裝置上設(shè)置磨石，以此可以一次性地調(diào)整多個(gè)發(fā)光裝置。此時(shí)，根據(jù)磨削量既可以進(jìn)行組合一起研磨，也可以單個(gè)地一邊以光傳感器測(cè)定色度一邊研磨至目標(biāo)色度(這時(shí)，如果把光傳感器和磨石設(shè)置在各自的發(fā)光裝置上并控制每個(gè)發(fā)光元件的磨削量，就可以同時(shí)并列處理多個(gè)發(fā)光元件是顯而易見的)。
(制造方法)下面，說(shuō)明涉及本實(shí)施方式發(fā)光裝置的制造方法。
1.組裝結(jié)構(gòu)(package assembly)在本實(shí)施方式的制造方法中，為了一起制造多個(gè)發(fā)光裝置，硬化第二透明樹脂層為止，采用了多個(gè)組件(package)集合的組裝結(jié)構(gòu)。在此組裝結(jié)構(gòu)中，在大面積的絕緣基板2上，以矩陣狀配置了各發(fā)光二極管8的裝配領(lǐng)域(參照?qǐng)D7A)。同時(shí)，如同夾住各發(fā)光二極管8的裝配領(lǐng)域兩側(cè)，形成有與各發(fā)光二極管8相對(duì)應(yīng)的負(fù)電極4及正電極6。并且，各列組件的各負(fù)電極之間及各正電極之間相互連接。即，各列的負(fù)電極4及正電極6，各自成為一條連續(xù)的電極(參照?qǐng)D5A)。絕緣基板2是由厚度為0.06mm～2.0mm的樹脂層疊品所成，并形成貫通厚度方向的多個(gè)通孔(未圖示)。負(fù)電極4和正電極6，通過(guò)該通孔，與形成于絕緣基板2的裝配用電極連接。
2.發(fā)光二極管8的裝配如上所述，在構(gòu)成組裝結(jié)構(gòu)的各負(fù)電極4的規(guī)定位置上，管芯焊接發(fā)光二極管8，再以電線10進(jìn)行規(guī)定配線(參照?qǐng)D5A)。
3.第一透明樹脂層12的形成其次，形成第一透明樹脂層12。第一透明樹脂層12中，散布有預(yù)先規(guī)定量的熒光體16。第一透明樹脂層12，是以圖5A～C所示流水線涂裝法形成為佳。通過(guò)流水線涂裝法，就能將第一透明樹脂層12進(jìn)行薄膜化的同時(shí)，制造工序也變得簡(jiǎn)易。并且，由于流水線涂裝法可以利用表面張力形成第一透明樹脂層12，所以，可以沿著電線10和負(fù)電極4及正電極6的圖形形成第一透明樹脂層12。同時(shí)，如果，適當(dāng)進(jìn)行負(fù)電極4及正電極6的圖形，就可以將第一透明樹脂層的形成領(lǐng)域限制在發(fā)光二極管8的附近。
流水線涂裝法，是指如圖5A所示，從給料器24排出規(guī)定量第一透明樹脂層的同時(shí)，將給料器沿著發(fā)光二極管8的排列移動(dòng)，并形成線狀連接樹脂層的方法。以流水線涂裝法形成樹脂層時(shí)，可以根據(jù)樹脂的表面張力決定第一透明樹脂層12的形狀。例如，負(fù)電極4及正電極6的外緣，比絕緣基板2表面高出的只是它的厚度。因此，如果兩者的高度有充分的相差，就如圖5B和圖5C所示，第一透明樹脂層12根據(jù)表面張力不會(huì)從負(fù)電極4及正電極6的外緣4a及6a中流出。此外，如果適當(dāng)控制排出量，第一透明樹脂層12就根據(jù)表面張力可以維持稍微超出電線10的高度。并且，第一透明樹脂層12的截面形狀，如圖5C所示，就成為大致呈半圓形或者大致呈半橢圓形。采用流水線涂裝法，根據(jù)極為簡(jiǎn)易的構(gòu)成，短時(shí)間內(nèi)可以同時(shí)處理多數(shù)芯片，而且形狀穩(wěn)定。因此，以流水線涂裝法形成第一透明樹脂層12，就可以批量生產(chǎn)，且具有減小色調(diào)不均勻的優(yōu)點(diǎn)。
此外，第一透明樹脂層的表面張力小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)僅以電極4、6厚度的段差不能維持其形狀的情況。在此，可以設(shè)置防止第一透明樹脂層流出的結(jié)構(gòu)。例如，圖6A中，在負(fù)電極4及正電極6的外側(cè)形成由保護(hù)層而成的墻32。圖6B中，在負(fù)電極4及正電極6的外側(cè)形成溝34。并且，圖6C中，在負(fù)電極4及正電極6的外側(cè)設(shè)置加高絕緣基板2的段差36。
將第一透明樹脂層12進(jìn)行流水線涂裝后，硬化第一透明樹脂層12。如果第一透明樹脂層是熱硬化性樹脂，在常溫下經(jīng)流水線涂裝后，加熱硬化就可以。對(duì)第一透明樹脂層12內(nèi)熒光體16的沉積程度，可以根據(jù)結(jié)束流水線涂裝至硬化開始為止的時(shí)間及在硬化前或者硬化中透明樹脂層的粘度來(lái)控制。即，結(jié)束流水線涂裝至硬化開始為止的時(shí)間越長(zhǎng)，越會(huì)沉積第一透明樹脂層12內(nèi)的熒光體16。還有，在硬化前第一透明樹脂層12的粘性越低，越會(huì)沉積熒光體16。即使是硬化前粘性高的透明樹脂，如環(huán)氧樹脂經(jīng)加熱后一度粘性降低的材料，在粘性下降時(shí)，就能進(jìn)行熒光體16的沉積。
4.第二透明樹脂層14的形成其次，形成第二透明樹脂層14。形成第二透明樹脂層14，可以采用傳遞模塑成形法、壓縮成形法、注射成形法等方法。以傳遞模塑成形法為例進(jìn)行說(shuō)明。首先，如圖7A所示，準(zhǔn)備形成第一透明樹脂層12的組裝結(jié)構(gòu)(package assembly)5。然后，如圖7B所示，采用傳遞模塑成形法用金屬模具26及28挾住組裝結(jié)構(gòu)5的上下。在圖7B所示例中，下側(cè)金屬模具26平坦，在上側(cè)金屬模具28上設(shè)置為形成第二透明樹脂層的透鏡型28a。其次，如圖7C所示，通過(guò)上側(cè)金屬模具28和組裝結(jié)構(gòu)5之間形成的注入口里注入第二透明樹脂層14。此時(shí)，第二透明樹脂層14準(zhǔn)備成半溶性的顆粒，并從注入口邊壓入邊溶化樹脂。而且，在金屬模具內(nèi)短時(shí)間加熱硬化后，取下金屬模具并再加熱，以此可形成第二透明樹脂層14。以傳遞模塑成形法形成樹脂層時(shí)，第二透明樹脂層14有必要采用在某種程度上粘度高的樹脂。例如，環(huán)氧樹脂等適合傳遞模塑成形。
代替?zhèn)鬟f模塑成形法，也可以采用壓縮成形法形成第二透明樹脂層14。尤其是所采用的樹脂是液體狀時(shí)，不是用傳遞模塑成形法，而是優(yōu)選用壓縮成形法形成第二透明樹脂層14。采用壓縮成形法形成第二透明樹脂層14時(shí)，在組裝結(jié)構(gòu)5的整體上涂裝第二透明樹脂層后，從壓縮成形用金屬模具的上面押住，并加熱硬化。
5.切割其次，如圖7D所示，將組裝結(jié)構(gòu)5從兩個(gè)方向切割，通過(guò)規(guī)定寬度和規(guī)定長(zhǎng)度切出來(lái)完成發(fā)光裝置。
實(shí)施方式2.
在本實(shí)施方式中，說(shuō)明關(guān)于采用印刷法形成第一透明樹脂層12的例子。其他事項(xiàng)與實(shí)施方式1相同。
首先，如圖8A所示，組裝結(jié)構(gòu)5的整面經(jīng)印刷形成第一透明樹脂層12。第一透明樹脂層12形成在絕緣基板2的整面上，且表面平坦。并且，為避免由印刷第一透明樹脂層12而引起電線10的扭曲、切斷等，使第一透明樹脂層12的厚度充分高出電線10的高度。此后，將第一透明樹脂層12加熱硬化。
其次，在絕緣基板2的整面中形成的第一透明樹脂層12上，采用與實(shí)施方式1相同的方法形成帶透鏡的第二透明樹脂層14。硬化第二透明樹脂層14之后，將組裝結(jié)構(gòu)從兩個(gè)方向切割，就可得到如圖8B所示的發(fā)光裝置1。而且，以本實(shí)施方式的方法形成的第一透明樹脂層12，成為與絕緣基板2大致相同面積的長(zhǎng)方體。
本實(shí)施方式，以印刷法形成第一透明樹脂層12，與實(shí)施方式1的流水線涂裝法相比，可以在短時(shí)間內(nèi)形成第一透明樹脂層12?？墒?，在印刷法中，必須將第一透明樹脂層的上面設(shè)置在充分高于電線10的位置上，因此，與流水線涂裝法相比，第一透明樹脂層12的厚度容易變厚。此外，如圖8A及8B所示，因?yàn)闊晒怏w16的分布擴(kuò)散在絕緣基板2的整面，所以容易產(chǎn)生隨觀察方向所出現(xiàn)的色差。
實(shí)施方式3.
在實(shí)施方式3中，對(duì)一邊以印刷法形成第一透明樹脂層，一邊抑制熒光體16擴(kuò)散的方法進(jìn)行說(shuō)明。
首先，如圖9A所示，印刷第一透明樹脂層12之前，為限制第一透明樹脂層12的印刷范圍，在絕緣基板2上形成掩膜30。掩膜30是由保護(hù)層等而構(gòu)成。而且，為了把第一透明樹脂層的印刷范圍限制在發(fā)光二極管8的鄰近，掩模30可以做成從左右挾住發(fā)光二極管8排列的平行條紋狀。
硬化第一透明樹脂層12之后，除去掩膜30。然后，以實(shí)施方式1相同的方法，形成第二透明樹脂層14。硬化第二透明樹脂層之后，將組裝結(jié)構(gòu)5從兩個(gè)方向切割，就可得到如圖9B所示的發(fā)光裝置1。
在本實(shí)施方式中形成的第一透明樹脂層12，如圖9B所示，大致呈長(zhǎng)方體狀，且發(fā)光裝置長(zhǎng)度方向的寬度短于絕緣基板2。即，第一透明樹脂層12的形成范圍，限制在發(fā)光二極管8的鄰近。因此，與實(shí)施方式2相比，能抑制依存在觀察方向的色差。
上述實(shí)施方式中，雖然說(shuō)明了對(duì)以印刷法形成第一透明樹脂層12的例，但也可以采用噴灑或通過(guò)金屬模具的造型來(lái)形成第一透明樹脂層12。
實(shí)施方式4.
在本實(shí)施方式中，對(duì)單層形成樹脂層的狀態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。在實(shí)施方式1～3中，為了將熒光體分布在發(fā)光二極管的鄰近，有必要進(jìn)行下述兩道工序。即，含熒光體樹脂層(含熒光體層)的形成工序和不含熒光體透鏡狀樹脂層(透鏡層)的形成工序。
以不同工序形成含熒光體層和透鏡層時(shí)，在形成透鏡層的工序前，含熒光體層的表面容易吸附有機(jī)物或水分。這樣一來(lái)，就會(huì)在接近封裝樹脂層內(nèi)部發(fā)光二極管的位置中滲透有機(jī)物或水分等污染、容易產(chǎn)生發(fā)光二極管和熒光體的劣化、降低壽命特性的可能性。而且，熒光體層和透鏡層界面里滲透的水分，在回焊裝配時(shí)，可能引起水蒸氣爆炸、界面剝離，以及不亮等問(wèn)題。
另外，以不同材料制成含熒光體層和透鏡層時(shí)，界面會(huì)產(chǎn)生折射率差，隨之也可能降低發(fā)光效率。而且，即使以相同的材料制成含熒光體層和透鏡層，一度將熒光體層表面硬化之后形成透鏡層，也可能在兩者界面產(chǎn)生微小的折射率差。
因此，如圖10所示，本實(shí)施方式的發(fā)光裝置具有；基板2、形成于基板2上的正電極6及負(fù)電極4、連接在正電極6及負(fù)電極4上的發(fā)光二極管8、覆蓋發(fā)光二極管8的封裝樹脂層40、至少吸收來(lái)自發(fā)光二極管8的一部份光并轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)波長(zhǎng)光的熒光體16、改變來(lái)自發(fā)光二極管8及/或熒光體16的光的配光方向的透鏡。封裝樹脂層40包含熒光體16，且一體成形為構(gòu)成透鏡的形狀。熒光體16，與封裝樹脂層40的表面鄰近相比更高密度地分布在發(fā)光二極管8的表面鄰近。
本實(shí)施方式的發(fā)光裝置的特點(diǎn)在于，散布熒光體16的封裝樹脂層40本身構(gòu)成配光控制用透鏡，且其封裝樹脂層40中的熒光體16分布在發(fā)光二極管8的鄰近。由此，能夠以單一工序?qū)Πl(fā)光二極管8鄰近進(jìn)行熒光體16的散布，以及形成控制發(fā)光裝置1配光的透鏡。而且，由于無(wú)須中間硬化而一次形成發(fā)光二極管的封裝樹脂層40，所以封裝樹脂層40中很難滲透水分和有機(jī)物。并且，因?yàn)閺陌l(fā)光二極管或熒光體至透鏡之間不存在多余的折射率界面，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的發(fā)光。
散布熒光體的封裝樹脂層40，優(yōu)選以壓縮成形法成形為透鏡狀。通過(guò)壓縮成形法，可將均勻涂裝封裝樹脂層40用金屬模具邊壓縮邊進(jìn)行硬化，因此，就能夠采用硬化前粘度為常溫下5000mPa·s以下的、尤其是300mPa·s以上、2000mPa·s以下的低粘度熱硬化性樹脂或硬化時(shí)與隨溫度上升粘度一度下降再度上升的熱硬化性樹脂，形成預(yù)定的透鏡。通過(guò)采用初期粘度低的熱硬化性樹脂或硬化時(shí)粘度一度下降的熱硬化性樹脂，在硬化前或硬化中使封裝樹脂層中的熒光體沉積，可以將熒光體分布在發(fā)光二極管的鄰近。而且，由于金屬模具決定形狀，可以形成具有預(yù)定透鏡直徑和曲率半徑的透鏡。即，通過(guò)一次性形成封裝樹脂層，可同時(shí)向發(fā)光二極管鄰近配置熒光體和形成具有預(yù)定特性的透鏡。
對(duì)此，歷來(lái)，沒(méi)有同時(shí)向發(fā)光二極管鄰近配置熒光體和形成具有預(yù)定特性的透鏡，也很難做到同時(shí)進(jìn)行。例如，日本特開2000-196000號(hào)公報(bào)和日本特開2001-352105號(hào)公報(bào)中，以傳遞模塑成形法使封裝樹脂層成形為透鏡狀。傳遞模塑成形法如下成形透鏡的。如圖22所示，首先，將上面裝配有發(fā)光二極管8的基板2的上下，以傳遞模塑成形用金屬模具26及28夾住。然后，由上側(cè)金屬模具28與基板2之間形成的注入口28a注入熱硬化性樹脂40。在這里注入的熱硬化性樹脂是將顆粒狀成形之物經(jīng)高頻加熱等使之呈半溶融狀態(tài)，并注入金屬模具的澆口部28b。金屬模具26及28已加熱至170℃左右的高溫，注入的樹脂40從與金屬模具的接觸面開始溶融。并且，從澆口上部以柱塞20施加壓力，使樹脂40流入金屬模具26和基板2間的空穴。因?yàn)闃渲?0以較慢的速度流入空穴，所以電線10不易受損。此時(shí)，如果封裝樹脂層的粘度沒(méi)有提高到一定程度，就不能控制在金屬模具內(nèi)樹脂地流動(dòng)，并容易產(chǎn)生孔穴等缺陷。因此，雖然呈透鏡狀的封裝樹脂層內(nèi)散布了熒光體，但金屬模具內(nèi)注入的封裝樹脂層中的熒光體也幾乎不會(huì)沉積。因此，盡管通過(guò)金屬模具可形成預(yù)定的透鏡形狀，但熒光體分布在封裝樹脂層整體，而且在觀察方向上產(chǎn)生很強(qiáng)的色差。
又如日本特開2000-315824號(hào)公報(bào)，在發(fā)光二極管上滴入低粘度封裝樹脂層并硬化時(shí)，由于在封裝樹脂層內(nèi)的熒光體沉積，因此可以在發(fā)光二極管的鄰近配置熒光體。而且，根據(jù)硬化前封裝樹脂層的表面張力，在某種程度上可以做到封裝樹脂層表面的透鏡狀。然而，因?yàn)檫@里形成的透鏡形狀是封裝樹脂層的表面張力所決定，所以難以形成充分控制配光的透鏡。即，因不能自由地控制透鏡的形狀，正面方向的亮度或強(qiáng)、反之斜方向的亮度或強(qiáng)等，無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)定的配光特性。同時(shí)，因透鏡形狀是由表面張力和重力的平衡所決定，如果滴入的封裝樹脂層的直徑過(guò)大，則垂落成液滴形狀，尤其在光軸附近的曲率半徑變大。
本實(shí)施方式中采用的封裝樹脂層40的材料，優(yōu)選采用硬化時(shí)隨溫度上升粘度一度下降再度上升的熱硬化性樹脂，或硬化前的粘度為常溫下是5000mPa·s以下的，尤其是300mPa·s以上、2000mPa·s以下的熱硬化性樹脂。而且，即使是在常溫下粘度為5000mPa·s以上的樹脂，只要在金屬模具內(nèi)硬化前放置充分的時(shí)間使熒光體沉積的也可以采用。由此，在封裝樹脂層40地硬化中或硬化前能使發(fā)光二極管8的鄰近沉積熒光體。作為硬化時(shí)隨溫度上升粘度一度下降再度上升的熱硬化性樹脂，優(yōu)選應(yīng)采用硅酮樹脂、硬質(zhì)硅酮樹脂、環(huán)氧樹脂、改性硅樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、氧雜環(huán)丁烷樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚亞胺樹脂等。其中，更優(yōu)選硅酮樹脂、硬質(zhì)硅酮樹脂、環(huán)氧樹脂、改性硅樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、氧雜環(huán)丁烷樹脂。進(jìn)一步優(yōu)選為硬質(zhì)硅酮樹脂、環(huán)氧樹脂、改性硅樹脂。
對(duì)于發(fā)光二極管8的表面鄰近熒光體16的密度，優(yōu)選封裝樹脂層40的表面鄰近熒光體密度的20倍以上、更優(yōu)選是50倍以上。由此，由發(fā)光裝置射出的光接近點(diǎn)光源，也可以抑制隨觀察方向所產(chǎn)生的色差。而且，優(yōu)選熒光體實(shí)際上沒(méi)有分布在封裝樹脂層40中以透鏡狀成形的部分。一般的熒光體16與周圍的封裝樹脂層40有不同的折射率，因此，具有散亂發(fā)光二極管8和其他熒光體16發(fā)光的作用。因此，如果在封裝樹脂層40中以透鏡狀成形的部分上分布熒光體16，就阻礙透鏡功能，不易得到預(yù)定的配光特性。在此，封裝樹脂層40中以透鏡狀成形的部分，是指包括透鏡光軸，且從呈現(xiàn)透鏡最大曲率的截面看時(shí)，連接透鏡端之間的直線與封裝樹脂層40表面所限定的領(lǐng)域。同時(shí)，所謂大致上不包含熒光體16，是指不僅包括其部分中完全不包含熒光體的情況，而且，其部分中包含的熒光體的發(fā)光強(qiáng)度與發(fā)光二極管發(fā)光或發(fā)光二極管鄰近分布的熒光體的發(fā)光相比，可忽視程度的情況也包含在內(nèi)。
同時(shí)，在封裝樹脂層40中形成的透鏡，通過(guò)壓縮成形可以制作預(yù)定的形狀。在封裝樹脂層40中形成的透鏡，優(yōu)選沿著配光方向具有不同曲率的透鏡。即，沿著透鏡截面方向使曲率發(fā)生變化。通過(guò)使透鏡對(duì)應(yīng)于配光方向持有多個(gè)曲率，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的配光特性。尤其是如果按照本實(shí)施方式，因?yàn)榭梢詫晒怏w分布在發(fā)光二極管的鄰近并接近點(diǎn)光源的狀態(tài)，與之相結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的光學(xué)特性。
例如，在水平方向與垂直方向可以用不同曲率的透鏡。作為在水平方向與垂直方向有不同曲率的透鏡，可以列舉半圓柱狀透鏡等。如果在封裝樹脂層40中形成半圓柱狀透鏡，作為側(cè)視(side view)型可得到出色的發(fā)光裝置。即，如果把封裝樹脂層40中形成的透鏡作為半圓柱狀，半圓柱的透鏡側(cè)面作為裝配面，那么既可成為薄型發(fā)光裝置的同時(shí)，裝配面變寬并可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的裝配。同時(shí)，在側(cè)視型中，因?yàn)榇怪庇谘b配面方向的發(fā)光被裝配基板遮蔽，平行于裝配面方向的配光控制成為重要環(huán)節(jié)且透鏡為半圓柱狀，所以，平行于裝配面方向的透鏡特性和通常的半球狀透鏡沒(méi)有什么區(qū)別。并且，不影響透鏡特性也可以進(jìn)行色調(diào)的補(bǔ)正。即，進(jìn)行對(duì)封裝樹脂層40側(cè)面的研磨等改變封裝樹脂層的厚度，可以使包含在封裝樹脂層40中的熒光體量發(fā)生變化，因此可以補(bǔ)正色調(diào)。即使因進(jìn)行研磨來(lái)改變封裝樹脂層40的厚度，也不會(huì)改變?cè)诜庋b樹脂層40上面形成的透鏡的形狀，所以對(duì)透鏡特性幾乎沒(méi)有影響。
而且，將封裝樹脂層40作為對(duì)于各截面具有相同曲率的半球狀透鏡也可以。如果在封裝樹脂層40中形成半球狀透鏡，例如，作為從平行于裝配面的面取出發(fā)光的頂視(top view)型可得到出色的發(fā)光裝置。
以下，更加詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施方式的發(fā)光裝置。
圖10顯示涉及實(shí)施方式4的發(fā)光裝置的立體圖。同時(shí)，圖11顯示圖10所示發(fā)光裝置1的X-X’截面的截面圖。在上面平坦且大致呈長(zhǎng)方體形狀的絕緣基板2上，形成設(shè)有規(guī)定間隔的負(fù)電極4及正電極6。負(fù)電極4及正電極6與形成于絕緣基板2背面的裝配用電極(未圖示)，通過(guò)通孔(未圖示)相互連接。半導(dǎo)體面?zhèn)戎芯哂幸粚?duì)正負(fù)電極的發(fā)光二極管8，裝配在絕緣基板2的負(fù)電極4上，發(fā)光二極管8的負(fù)電極與絕緣基板上的負(fù)電極4、正電極與絕緣基板上的正電極6，各以通過(guò)電線10相互連接。
透光性封裝樹脂層40覆蓋發(fā)光二極管8而形成為半圓柱狀。以吸收發(fā)光二極管8的一部分發(fā)光并轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)波長(zhǎng)的熒光體16散布于封裝樹脂層40內(nèi)中。熒光體16，通過(guò)發(fā)光二極管8的發(fā)光所激勵(lì)，轉(zhuǎn)換成比發(fā)光二極管8長(zhǎng)波長(zhǎng)的光。例如，發(fā)光二極管8發(fā)出藍(lán)色光時(shí)，熒光體16吸收藍(lán)色的一部分，發(fā)出更長(zhǎng)波長(zhǎng)的黃色光。發(fā)光二極管8發(fā)光的藍(lán)色和熒光體發(fā)光的黃色通過(guò)混色可發(fā)出白色光。同時(shí)，熒光體16沉積在封裝樹脂層40內(nèi)的下方，并分布在配設(shè)發(fā)光二極管8的絕緣基板2上面附近。因此，抑制了觀察發(fā)光二極管8的每個(gè)方位的熒光體量的不均勻，減小隨觀察方向產(chǎn)生的色差。同時(shí)，通過(guò)熒光體16分布在發(fā)光二極管8的鄰近，接近理想的點(diǎn)光源。而且，絕緣基板側(cè)面2a及封裝樹脂層側(cè)面40a被截?cái)喑纱笾鲁释黄矫妫瑹晒怏w16分布至露出的側(cè)面40a為止。
同時(shí)，半圓柱狀的封裝樹脂層40構(gòu)成圓柱形透鏡，并起到將來(lái)自發(fā)光二極管8與熒光體16的光按預(yù)定方向配光的作用。例如，封裝樹脂層40是半圓柱狀，通過(guò)與外部空氣層的直接接觸在表面處具有大的折射率差。因此，來(lái)自發(fā)光二極管8與熒光體16的光，在封裝樹脂層40表面被折射，并按規(guī)定的方向配光。封裝樹脂層40構(gòu)成的透鏡，不僅限于圓柱形透鏡，只要是能發(fā)揮預(yù)定的聚光功能或光擴(kuò)散功能的透鏡即可。在這里所謂的光擴(kuò)散，不是由光散亂的擴(kuò)散，而是指將光線向廣角擴(kuò)大的作用。例如，各種凸透鏡、凹透鏡。
涉及本實(shí)施方式的發(fā)光裝置1的特征在于，散布熒光體16的封裝樹脂層40本身構(gòu)成配光控制用透鏡、其封裝樹脂層40中熒光體16分布在發(fā)光二極管8的鄰近。由此，能夠以單一工序來(lái)進(jìn)行，向發(fā)光二極管8鄰近散布熒光體16和形成控制發(fā)光裝置配光的透鏡。同時(shí)，因?yàn)闊o(wú)須中間硬化而是一次形成發(fā)光二極管的封裝樹脂層40，所以封裝樹脂層40中很難滲透水分和有機(jī)物。并且，因?yàn)閺陌l(fā)光二極管8或熒光體16至透鏡之間不存在多余的折射率界面，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的發(fā)光。
如本實(shí)施方式的發(fā)光裝置1，可以通過(guò)將散布熒光體16的封裝樹脂層40以壓縮成形法透鏡狀成形來(lái)制造。即，如果按照壓縮成形法，因?yàn)閷⒕鶆蛲垦b的封裝樹脂層以金屬模具壓縮的同時(shí)進(jìn)行硬化，所以，采用硬化前的粘度為5000mPa·s以下的低粘度熱硬化性樹脂或硬化時(shí)隨溫度上升粘度一度下降再度上升的熱硬化性樹脂可以形成預(yù)定的透鏡。通過(guò)采用初期粘度低的熱硬化性樹脂或硬化時(shí)粘度一度下降的熱硬化性樹脂，在硬化前或硬化中使封裝樹脂層40中的熒光體16沉積，可將熒光體16分布在發(fā)光二極管8的鄰近。而且，由于金屬模具決定形狀，可形成具有預(yù)定透鏡直徑和曲率半徑的透鏡。即，通過(guò)一次形成的封裝樹脂層40，可同時(shí)進(jìn)行對(duì)發(fā)光二極8管鄰近中熒光體16的配置和形成具有預(yù)定特性的透鏡。
(發(fā)光裝置1的制造方法)以下，對(duì)于采用壓縮成形法制造發(fā)光裝置1的方法，進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
1.組裝結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)備本實(shí)施方式如同實(shí)施方式1，在硬化封裝樹脂層為止采用了聚集多個(gè)發(fā)光裝置的組裝結(jié)構(gòu)。如圖12所示，在組裝結(jié)構(gòu)5中，在大面積絕緣基板2上配置有呈矩陣狀的發(fā)光二極管8的裝配領(lǐng)域。同時(shí)，如圖13所示，如同夾注各發(fā)光二極管8的裝配領(lǐng)域兩側(cè)，形成負(fù)電極4及正電極6。在各負(fù)電極4上管芯焊接發(fā)光二極管8，負(fù)電極4及正電極6與發(fā)光二極管8通過(guò)電線10布線。一組發(fā)光二極管8、負(fù)電極4及正電極6構(gòu)成1個(gè)組件。同時(shí)，在各列組件中，相互連接彼此的各負(fù)電極4及各正電極6。即，各列的負(fù)電極4及正電極6分別成為一條連續(xù)的電極。
2.含熒光體16的封裝樹脂層40的涂裝其次，如圖14A所示，將組裝結(jié)構(gòu)5設(shè)置在加熱至規(guī)定溫度的下側(cè)金屬模具42上。在這里下側(cè)金屬模具42，優(yōu)選加熱至將要涂裝封裝樹脂層40的一次硬化溫度。其次，如圖14B所示，將熒光體16均勻混揉的液狀熱硬化性樹脂經(jīng)給料器24等適量涂裝組裝結(jié)構(gòu)5上面。由此，發(fā)光二極管8、負(fù)電極4及正電極6，經(jīng)均勻散布熒光體16的封裝樹脂層40以均等的厚度所覆蓋。這時(shí)，封裝樹脂層40的涂裝應(yīng)滿足通過(guò)金屬模具壓縮時(shí)形成預(yù)定透鏡所需的充分量。同時(shí)，優(yōu)選至少完全埋設(shè)電線10的厚度。
3.封裝樹脂層40的形成，一次硬化其次，如圖14C及D所示，從涂裝封裝樹脂層40的上面關(guān)閉上側(cè)金屬模具44，施加規(guī)定的壓力壓縮封裝樹脂層40。上側(cè)金屬模具44中形成有半圓柱狀的透鏡型。并且，以上側(cè)金屬模具44壓縮的狀態(tài)保持規(guī)定的時(shí)間，一次硬化由熱硬化性樹脂而構(gòu)成的封裝樹脂層40。作為構(gòu)成封裝樹脂層40的熱硬化性樹脂，應(yīng)采用隨溫度上升粘度一度下降再度上升之物為佳。例如，可采用硬質(zhì)硅酮樹脂、環(huán)氧樹脂等。由此，如圖14E所示，在金屬模具42及44中加熱封裝樹脂層40期間，可沉積封裝樹脂層40內(nèi)的熒光體16。對(duì)于金屬模具42及44的加熱溫度及加熱時(shí)間的設(shè)定，優(yōu)選充分沉積熒光體16，并且封裝樹脂層40僅能保持規(guī)定形狀并達(dá)到充分硬度的條件。例如，一次硬化溫度優(yōu)選設(shè)為100～170℃，更優(yōu)選設(shè)為約120～150℃。并且，硬化時(shí)間優(yōu)選設(shè)為200sec～900sec，更優(yōu)選設(shè)為250sec～600sec。
在此，構(gòu)成封裝樹脂層40的熱硬化性樹脂，如果采用隨溫度上升粘度一度下降再度上升之物，就有以下優(yōu)點(diǎn)。即，涂裝組裝結(jié)構(gòu)5之前樹脂層40的粘度在一定程度上較高，因此，保持在給料器24內(nèi)的封裝樹脂層40中的熒光體16不怎么沉積，而且容易保持均勻散布的熒光體16的狀態(tài)。由此，在組裝結(jié)構(gòu)5上涂裝含熒光體封裝樹脂層40時(shí)，可抑制對(duì)每個(gè)發(fā)光二極管8的熒光體涂裝量的不均勻。并且，各發(fā)光二極管8上涂裝封裝樹脂層40之后，由于升溫的同時(shí)封裝樹脂層40的粘度下降，所以能使熒光體16沉積在發(fā)光二極管8的鄰近。因而，采用隨溫度上升粘度一度下降再度上升的熱硬化性樹脂或硬化前的粘度為常溫下5000mPa·s以下，尤其是優(yōu)選300mPa·s以上、2000mPa·s以下的熱硬化性樹脂。而且，即使是在常溫下粘度為5000mPa·s以上的樹脂，只要在金屬模具內(nèi)硬化前放置充分的時(shí)間可使熒光體沉積的也可以采用。
而且，也可以采用初期粘度低且隨著溫度上升單純?cè)黾诱扯鹊臒嵊不詷渲?。此時(shí)，為防止涂裝前熒光體的沉積，最好在給料器24內(nèi)充分?jǐn)嚢?。同時(shí)，為了涂裝后使熒光分充分沉積，優(yōu)選在金屬模具42及44中加熱之前預(yù)先涂裝封裝樹脂層40。例如，在金屬模具內(nèi)設(shè)置之前涂裝封裝樹脂層40，使熒光體16沉積之后在金屬模具內(nèi)設(shè)置也可以。
4.封裝樹脂層40的二次硬化其次，從金屬模具取出一次硬化封裝樹脂層40的組裝結(jié)構(gòu)5，以規(guī)定的條件加熱并二次硬化封裝樹脂層40。二次硬化條件的設(shè)定，優(yōu)選完全進(jìn)行封裝樹脂層40的硬化。例如，二次硬化的溫度設(shè)為與一次硬化溫度相等或以上，二次硬化時(shí)間優(yōu)選設(shè)為比一次硬化時(shí)間更長(zhǎng)的時(shí)間。采用環(huán)氧樹脂、硬質(zhì)硅酮樹脂時(shí)，二次硬化時(shí)間定優(yōu)選為3～5小時(shí)，更優(yōu)選為3.5～4.5小時(shí)左右。如果在這種條件下進(jìn)行二次硬化，就可以防止在封裝樹脂層40中未反應(yīng)硬化成分的殘留及對(duì)發(fā)光二極管8的可靠性帶來(lái)的壞影響。同時(shí)，通過(guò)金屬模具42及44取出之后進(jìn)行的二次硬化，可提高工序的生產(chǎn)能力。
5.切割其次，如圖14F所示，從兩個(gè)方向切割組裝結(jié)構(gòu)5，切出規(guī)定寬度與規(guī)定長(zhǎng)度的發(fā)光裝置，并由此完成發(fā)光裝置。即，首先，平行于透鏡方向切割，切出形成半圓柱狀透鏡的組裝結(jié)構(gòu)5的列。然后，切出的各列組裝結(jié)構(gòu)，再以垂直于長(zhǎng)度方向切割，就得到每個(gè)發(fā)光裝置1。
如按照本實(shí)施方式，通過(guò)第一次形成封裝樹脂層40，可同時(shí)進(jìn)行向發(fā)光二極管的鄰近配置熒光體16和形成具有預(yù)定特性的透鏡。即，通過(guò)采用硬化時(shí)粘度一度下降的熱硬化性樹脂及初期粘度低的熱硬化性樹脂，硬化中或硬化前能使封裝樹脂層40中的熒光體16沉積，能使熒光體16分布在發(fā)光二極管8的鄰近。同時(shí)，也可以采用在金屬模具內(nèi)能維持使熒光體沉積所需的充分時(shí)間及低粘度狀態(tài)的熱硬化性樹脂。同時(shí)，通過(guò)金屬模具42及44，可形成具有預(yù)定透鏡直徑和曲率半徑的透鏡。
同時(shí)，如同本實(shí)施方式，若將散布熒光體16的封裝樹脂層40以壓縮成形法來(lái)形成透鏡，就不需要如日本發(fā)明專利文獻(xiàn)3中為保持含熒光體樹脂的杯。因此，大致呈平坦的絕緣基板2上面可以直接形成具有熒光體16且形成透鏡的封裝樹脂層40。由此，從發(fā)光二極管8向橫方向射出的光，無(wú)需遮蔽而取出變?yōu)榭赡?。而且，本發(fā)明不是排除設(shè)置收納發(fā)光二極管8的凹狀杯的。尤其是將發(fā)光二極管8及熒光體16的發(fā)光向正面方向配光時(shí)，也可以用作反射鏡積極地設(shè)置凹狀杯。
而且，如本實(shí)施方式，在封裝樹脂層40中形成半圓柱狀(或半圓錐狀)透鏡，并通過(guò)經(jīng)切割分割成個(gè)個(gè)發(fā)光裝置，可以簡(jiǎn)單地制造適合側(cè)視型形狀的發(fā)光裝置。
(發(fā)光裝置1的裝配，補(bǔ)色)其次，對(duì)涉及本實(shí)施方式發(fā)光裝置的裝配及補(bǔ)色，進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施方式的發(fā)光裝置也與實(shí)施方式1同樣，可以進(jìn)行裝配及補(bǔ)色(參照?qǐng)D15)。即，半圓柱狀(＝半圓錐型)的發(fā)光裝置1是以半圓柱的平的底面為裝配面，并可以裝配在裝配基板3上。這時(shí)，作為發(fā)光面的封裝樹脂層的上面40b是與裝配基板3大致垂直。
此發(fā)光裝置因上下面被平平地截?cái)?，所以與以往的發(fā)光裝置相比更薄。而且，因?yàn)檠b配面是由封裝樹脂層與基板構(gòu)成，所以裝配面變大并可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的裝配。
同時(shí)，封裝樹脂層上面40b中形成有圓柱狀的透鏡(片凸?fàn)畹膱A柱形透鏡)，其封裝樹脂層40中熒光體16分布在發(fā)光二極管8的鄰近，其結(jié)果，顯示出良好的光學(xué)效果。即，首先，在封裝樹脂層40上面40b中形成了圓柱狀透鏡，結(jié)果，來(lái)自發(fā)光裝置1的光，在平行于裝配基板面的方向，朝著正面方向彎曲，且正面方向的光度變強(qiáng)。同時(shí)，因散亂光的熒光體16在封裝樹脂層內(nèi)沉積在發(fā)光二極管8的鄰近，所以，并不阻礙封裝樹脂層40的透鏡功能，可使光線朝向正面方向有效率地彎曲。同時(shí)，熒光體16分布在發(fā)光二極管8的極近處，其結(jié)果，隨觀察方向所產(chǎn)生色差少，更接近點(diǎn)光源。而且，封裝樹脂層40，雖然在與裝配基板面垂直的方向不發(fā)揮透鏡效果，但因?yàn)槠浒l(fā)光在與裝配基板面垂直的方向原本就被裝配基板3所遮蔽，即使沒(méi)有透鏡效果也沒(méi)有太大問(wèn)題。
同時(shí)，本實(shí)施方式的發(fā)光裝置也跟實(shí)施方式1同樣，可以進(jìn)行補(bǔ)色。即，如圖15所示，對(duì)封裝樹脂層側(cè)面40a進(jìn)行研磨等，將封裝樹脂層的厚度W改變成W’，就能改變封裝樹脂層40中包含的熒光體的量。由此，可改變發(fā)光二極管8與熒光體16的發(fā)光強(qiáng)度比，因此，可以進(jìn)行補(bǔ)色。另外，即使研磨封裝樹脂層40來(lái)改變厚度W，也幾乎不會(huì)改變封裝樹脂層上面40b中形成的透鏡的形狀。因此，不影響透鏡特性的同時(shí)可以進(jìn)行補(bǔ)色。
同時(shí)對(duì)多個(gè)發(fā)光裝置進(jìn)行補(bǔ)色時(shí)，優(yōu)選以實(shí)施方式1說(shuō)明的方法進(jìn)行。
以下，對(duì)封裝樹脂40進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。其他的構(gòu)成與實(shí)施方式1相同。
封裝樹脂層40的材料只要是透過(guò)來(lái)自發(fā)光二極管8與熒光體16的光且可以穩(wěn)定地散布熒光體16的材料，并無(wú)特殊限定。但為了使熒光體分布在發(fā)光二極管的鄰近，以采用硬化時(shí)隨溫度上升粘度一度下降再度上升的熱硬化性樹脂或硬化前的粘度為常溫下5000mPa·s以下的，尤其是300mPa·s以上、2000mPa·s以下的熱硬化性樹脂為佳。由此，封裝樹脂層40的硬化中或硬化前能使熒光體16沉積在發(fā)光二極管8的鄰近。硬化時(shí)隨溫度上升粘度一度下降再度上升的熱硬化性樹脂，優(yōu)選采用硬質(zhì)硅酮樹脂、環(huán)氧樹脂等。另外，硬化前的粘度為常溫下5000mPa·s以下的，尤其是300mPa·s以上、2000mPa·s以下的熱硬化性樹脂，優(yōu)選采用硬質(zhì)硅酮樹脂、環(huán)氧樹脂等。
同時(shí)，在封裝樹脂層40中形成的透鏡，不僅限于本實(shí)施方式中說(shuō)明的半圓柱狀的圓柱形透鏡，也可以采用各種的形態(tài)。例如，由平行于裝配面的面取出發(fā)光的頂視型，優(yōu)選形成半球狀的片凸透鏡。而且，根據(jù)用途的不同可以形成凸透鏡以外的透鏡形狀。而且，對(duì)于任何一種透鏡，有必要選擇具有能獲得預(yù)定配光特性的曲率與透鏡直徑的透鏡。
同時(shí)，形成側(cè)視型用大致呈半圓柱狀透鏡時(shí)，不僅在平行于裝配面的方向，而且在垂直于裝配面的方向也可以稍加一些曲率。但是，垂直于裝配面的方向的曲率，優(yōu)選取極小值。這是因?yàn)椋绻怪庇谘b配面的方向形成大曲率的透鏡并在研磨封裝樹脂層側(cè)面進(jìn)行補(bǔ)色時(shí)，透鏡特性就容易發(fā)生變化。而且，因?yàn)榇怪庇谘b配面的方向的發(fā)光被裝配基板所遮蔽，所以，垂直于裝配面的方向不設(shè)大曲率的透鏡也沒(méi)有太大問(wèn)題。
同時(shí)，在封裝樹脂層40中散布的熒光體16，有必要與封裝樹脂層40的表面鄰近相比更高密度地分布在發(fā)光二極管8的表面鄰近。對(duì)于發(fā)光二極管8的表面鄰近熒光體的密度，優(yōu)選設(shè)為封裝樹脂層40的表面鄰近熒光體密度的20倍以上，更優(yōu)選為50倍以上。由此，可以抑制觀察發(fā)光二極管8每個(gè)方位的熒光體量的不均勻，降低隨觀察方向所產(chǎn)生的色差。同時(shí)，通過(guò)熒光體16分布在發(fā)光二極管8的鄰近，接近理想的點(diǎn)光源。尤其是發(fā)光二極管8的表面鄰近熒光體的密度，優(yōu)選為封裝樹脂層40的表面鄰近熒光體密度的100倍以上。由此，得到實(shí)質(zhì)上接近點(diǎn)光源的配光特性，并可防止色差。同時(shí)，如果在封裝樹脂層40的表面鄰近設(shè)置擴(kuò)散劑等，就可更加均等地散布光。在此，對(duì)于封裝樹脂層40的表面鄰近熒光體的密度，是指在封裝樹脂40中形成的透鏡的光軸上，在封裝樹脂層40高度上，從表面沿著長(zhǎng)度方向切下10％左右的一部分時(shí)，包含在其中的熒光體粒子的平均密度(單位體積的數(shù)量)。同時(shí)，發(fā)光二極管8的表面鄰近熒光體16的密度，是指在發(fā)光二極管8的中心軸上，在封裝樹脂層40的高度上，從發(fā)光二極管的表面切下10％左右時(shí)，包含在其中的熒光體粒子的平均密度。
同時(shí)，優(yōu)選封裝樹脂層40中以透鏡狀成形的部分，實(shí)質(zhì)上未分布熒光體16。即，熒光體16不僅有吸收來(lái)自發(fā)光二極管8的一部分光并進(jìn)行轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)的作用，而且還有反射來(lái)自發(fā)光二極管8及其他熒光體16的光并散亂的作用。因此，封裝樹脂層中以透鏡狀成形的部分，若有熒光體分布，就妨礙透鏡功能，不易得到預(yù)定的配光特性。在此，封裝樹脂層中以透鏡狀成形的部分，是指包含透鏡的光軸且從顯現(xiàn)透鏡最大曲率的截面看時(shí)，連接透鏡端之間的直線和封裝樹脂層表面之間的領(lǐng)域。
上述實(shí)施方式1～4中列舉了采用從電極側(cè)射出光的發(fā)光二極管8，發(fā)光二極管8的電極和絕緣基板2上的電極以引線縫合的例子。然而，本發(fā)明不僅限于此，可以在絕緣基板2上將發(fā)光二極管8倒裝芯片焊接。具體而言，使各各發(fā)光二極管8的p側(cè)電極與n側(cè)電極，形成于絕緣基板2上的正負(fù)電極相對(duì)應(yīng)地馭載發(fā)光二極管，相對(duì)應(yīng)的電極之間分別以焊錫等導(dǎo)電性粘結(jié)構(gòu)件來(lái)接合，并以此來(lái)進(jìn)行裝配。
而且，倒裝芯片焊接用發(fā)光二極管的構(gòu)成與引線接合用發(fā)光二極管是同樣的。例如，氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的情況，在透光性基板一側(cè)的主面上層疊包含n型及p型氮化物半導(dǎo)體層的多個(gè)氮化物半導(dǎo)體層，在最上層的p型氮化物半導(dǎo)體層(p型接觸層)上形成p側(cè)電極，經(jīng)除去p型氮化物半導(dǎo)體層的一部分，在露出的n型氮化物半導(dǎo)體層上形成n側(cè)的電極，并以此來(lái)構(gòu)成氮化物半導(dǎo)體元件，并將透光性基板另一側(cè)的主面作為主光取出表面。
實(shí)施例1本實(shí)施例中，采用以下方法制造了如圖1所示構(gòu)造的發(fā)光裝置。
(i)交接貼裝/引線縫合(ii)環(huán)氧樹脂中按規(guī)定的比例混合YAG熒光體并進(jìn)行流水線涂裝。
(iii)在熱風(fēng)烘干箱中硬化。
硬化條件150℃4小時(shí)(iv)采用透明環(huán)氧樹脂以傳遞模塑成形法進(jìn)行透鏡成形。
傳遞模塑硬化條件150℃5分(控制金屬模具的溫度)(v)從金屬模具取出，進(jìn)行再硬化。
再硬化條件150℃4小時(shí)(vi)以切割方式切成單片。
比較例1同時(shí)，作為比較例，用以下的方法制作了由一層透明樹脂層組成的發(fā)光裝置。
(i)交接貼裝/引線縫合
(ii)采用預(yù)先將熒光體以規(guī)定比例混合的環(huán)氧樹脂以傳遞模塑成形法進(jìn)行透鏡成形。
傳遞模塑硬化條件150℃5分(控制金屬模具的溫度)(iii)從金屬模具取出，進(jìn)行再硬化。
再硬化條件150℃4小時(shí)(iv)以切割方式切成單片。
在已制作的實(shí)施例、比較例中，圖16A顯示平行于裝配面的0°方向(圖3中的x方向)配光特性，圖16B顯示垂直于裝配面的90°方向(圖3中的y方向)配光特性。圖16A及圖16B中，符號(hào)46表示實(shí)施例的配光特性，符號(hào)48表示比較例的配光特性。如圖16A及16B所示，從0°方向、90°方向上可以看出，本發(fā)明的實(shí)施與比較例相比定向性更優(yōu)、正面方向的光度(1.6倍以上)更高。這個(gè)原因可以推測(cè)為，在比較例中形成透鏡的透明樹脂層的整體里散布著熒光體，通過(guò)熒光體的光散亂導(dǎo)致光的擴(kuò)散。本發(fā)明的實(shí)施例中，第二透明樹脂層里實(shí)質(zhì)上并未包含熒光體，因此，定向性變高、正面方向的光度變高。
實(shí)施例2本實(shí)施例中，與實(shí)施例1同樣的方法制作了圖4所示構(gòu)造的發(fā)光裝置。本實(shí)施例中，在第二透明樹脂層中形成的透鏡的形狀，按三種樣品改變的同時(shí)進(jìn)行樣品的制作。透鏡的形狀是通過(guò)傳遞模塑成形用金屬模具來(lái)控制的。
而且，制作條件與實(shí)施例1相同。
圖17A～C中顯示已制作的三種樣品的截面圖。
樣品1～3的初期光學(xué)、電氣特性如下。
表1

平行于樣品1～3裝配面的0°方向(圖3中的x方向)配光特性顯示在圖18A中，垂直于裝配面的90°方向(圖3中的y方向)的分配光特性顯示在圖18B中。圖18A及圖18B中，符號(hào)50、52及54，分別表示樣品1、樣品2及樣品3的配光特性。同時(shí)，表2所示為各樣品配光特性的平均值。
表2

從以上結(jié)果可以看出，在第二透明樹脂層中形成的透鏡曲率越大，定向性越好，正面方向的光度越高。
實(shí)施例3本實(shí)施例中，用如下方法制造了圖10所示構(gòu)造的發(fā)光裝置。
首先，將環(huán)氧樹脂系樹脂支座膠結(jié)的基板支座上形成數(shù)組由Cu/Ni/Ag而構(gòu)成的正及負(fù)電極，在各對(duì)電極上裝配了發(fā)光波長(zhǎng)為450nm的InGaN系藍(lán)色LED。LED和電極的連接是以采用金絲的引線接合法而進(jìn)行。
其次，將裝配有LED的基板支座裝載于加熱至120℃的壓縮成形機(jī)金屬模具內(nèi)。并且，將散布YAG:Ce熒光體的液狀環(huán)氧樹脂滴入到基板支座上，并在壓縮成形機(jī)的金屬模具內(nèi)以120℃硬化600sec。這里液狀環(huán)氧樹脂，是采用了初期粘度為1000mPa·s、玻璃轉(zhuǎn)移溫度140℃之物。并且，從金屬模具取出后，再以150℃硬化4小時(shí)。如此，可得到如圖10所示的具有半圓柱狀透鏡的發(fā)光裝置。
比較例2作為比較例，用如下方法制作了發(fā)光裝置。
首先，在基板支座上裝配LED為止進(jìn)行與實(shí)施例1相同步驟。然后，在加熱至150℃的傳遞模塑成形機(jī)的金屬模具內(nèi)裝載基板支座，注入摻合YAG:Ce熒光體的傳遞模塑成形用環(huán)氧樹脂，并保持300sec中。并且，從金屬模具取出后，以150℃硬化4小時(shí)，則得到如圖10所示半圓柱狀透鏡的發(fā)光裝置。
(發(fā)光強(qiáng)度的比較)對(duì)于實(shí)施例3及比較例2的發(fā)光裝置，圖19A顯示平行于裝配面的0°方向(圖3中的x方向)的配光特性，圖19B顯示垂直于裝配面的90°方向(圖3中的y方向)配光特性。如圖19A及19B所示，尤其是從90°方向可以看出，本發(fā)明的實(shí)施與比較例相比定向性更優(yōu)、正面方向的光度更高。這個(gè)原因可以推測(cè)為，在比較例中形成透鏡的透明樹脂層的整體里散布著熒光體，通過(guò)熒光體的光散亂導(dǎo)致光的擴(kuò)散。在本發(fā)明的實(shí)施例中，形成封裝樹脂層的透鏡部分里實(shí)質(zhì)上并沒(méi)有包含熒光體，因此，定向性變高、正面方向的光度變高。
(色差的比較)同時(shí)，對(duì)于實(shí)施例3及比較例2的發(fā)光裝置，調(diào)查了沿著觀察方向的色度變化。圖20A及圖20B顯示色度坐標(biāo)x的沿著觀察方向的變化，圖21A及圖21B顯示色度坐標(biāo)y的沿著觀察方向的變化。而且，圖20A及圖21A是平行于裝配面的0°方向的色度變化圖表，圖20B及21B是垂直于裝配面的90°方向的色度變化圖表。如圖20A、圖20B、圖21A及圖21B所示，尤其是從90°方向可以看出，本發(fā)明的實(shí)施例與比較例相比色度變化少且抑制了隨觀察方向所產(chǎn)生的色差。其原因可推測(cè)為，在比較例中熒光體散布在封裝樹脂層的整體里，因而沿著觀察方向的熒光體量發(fā)生變化。針對(duì)這些，在本發(fā)明的實(shí)施例中，熒光體分布在發(fā)光二極管8的鄰近，因此隨觀察方向所產(chǎn)生的色差少。
盡管本發(fā)明參照附圖對(duì)最佳實(shí)施方式進(jìn)行了充分地記載，但對(duì)于熟練掌握此項(xiàng)技術(shù)的人來(lái)說(shuō)，種種的變形和修正是顯而易見的。這種變形和修正，只要不超出隨附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍，就應(yīng)當(dāng)理解為包含在其中。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，其具有基板；形成于上述基板上的正電極及負(fù)電極；連接在上述正電極及負(fù)電極上的發(fā)光二極管；覆蓋上述發(fā)光二極管的透明層；至少吸收上述發(fā)光二極管的一部分光并轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)波長(zhǎng)的熒光體；改變上述發(fā)光二極管及/或上述熒光體的發(fā)光的配光方向的透鏡，其中，上述樹脂，包含上述熒光體，且成形為構(gòu)成大致呈半圓柱狀的透鏡；上述樹脂中的熒光體，與構(gòu)成上述透鏡部分的表面鄰近相比更高密度地分布在上述發(fā)光二極管的表面鄰近。
2.一種發(fā)光裝置，其具有基板；形成于上述基板上的正及負(fù)電極；連接在上述正及負(fù)電極上的發(fā)光二極管；覆蓋上述發(fā)光二極管的透明層；分散在上述透明層內(nèi)的熒光體，并且可通過(guò)上述發(fā)光二極管的射出光，對(duì)散布在上述透明層內(nèi)的熒光體進(jìn)行激勵(lì)發(fā)光，從而發(fā)射出與上述發(fā)光二極管的發(fā)光色不同顏色的光，其中，上述透明層，覆蓋上述發(fā)光二極管，且具有包含上述熒光體的第一透明層，與形成于上述第一透明層上的第二透明層；上述第二透明層，被加工成使其上面形成透鏡的曲面狀；在上述發(fā)光裝置相互對(duì)向的一組側(cè)面中，上述第一透明層及上述第二透明層被截?cái)喑纱笾鲁释黄矫?，并露出上述第一透明層?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第一透明層呈大致半圓柱狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其特征在于，從上面俯視上述透明層時(shí)，上述第一透明層的外緣與上述正及負(fù)電極的外緣大致上一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第一透明層呈大致長(zhǎng)方體狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第一透明層，覆蓋連接上述發(fā)光二極管和上述正及負(fù)電極的全部電線。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第一透明層，是從由環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、硬質(zhì)硅酮樹脂、改性硅樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、氧雜環(huán)丁烷樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚亞胺樹脂、玻璃組成的群組中任選的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第二透明層，被加工成使上面形成圓柱形透鏡的曲面狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述第二透明層，是從由環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、硬質(zhì)硅酮樹脂、改性硅樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、氧雜環(huán)丁烷樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚亞胺樹脂、玻璃組成的群組中任選的一種。
10.一種發(fā)光裝置，其具有基板；形成于上述基板上的正電極及負(fù)電極；連接在上述正電極及負(fù)電極上的發(fā)光二極管；覆蓋上述發(fā)光二極管的封裝樹脂層；至少吸收上述發(fā)光二極管的一部發(fā)光并轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)波長(zhǎng)的熒光體；改變來(lái)自上述發(fā)光二極管及/或上述熒光體的光的配光方向的透鏡，其中，上述封裝樹脂層，包含上述熒光體，且一體成形為構(gòu)成上述透鏡；上述熒光體，與上述封裝樹脂層表面鄰近相比，更高密度地分布在上述發(fā)光二極管的表面鄰近。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述封裝樹脂層，是由一種硬化時(shí)隨溫度上升粘度一度下降再度上升的熱硬化性樹脂構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述封裝樹脂層，至少包含由環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、硬質(zhì)硅酮樹脂、改性硅樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、氧雜環(huán)丁烷樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚亞胺樹脂組成的群組中的一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述封裝樹脂層，是通過(guò)壓縮成形法成形為透鏡狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述熒光體，實(shí)質(zhì)上并未分布在上述封裝樹脂層之中成形為上述透鏡狀的部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述發(fā)光二極管表面鄰近的上述熒光體的密度為，上述封裝樹脂層表面鄰近的上述熒光體密度的20倍以上。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述透鏡呈大致半圓柱狀或大致半球狀。
17.根據(jù)權(quán)利要求1、2或10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述發(fā)光裝置，是以上述相互對(duì)向的一組的側(cè)面的一側(cè)，作為裝配面的側(cè)視型發(fā)光裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求1、2或10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述發(fā)光二極管，具有由氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的紫外或藍(lán)色發(fā)光層。
19.根據(jù)權(quán)利要求1、2或10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述熒光體，單獨(dú)或通過(guò)與上述發(fā)光二極管的發(fā)光混色，而可發(fā)出白色光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光裝置，其具有基板(2)、形成于基板(2)上的正電極(6)及負(fù)電極(4)、連接在正電極(6)及負(fù)電極(4)上的發(fā)光二極管(8)、覆蓋發(fā)光二極管(8)的透明層(12及14)、至少吸收來(lái)自發(fā)光二極管(8)的一部分光并轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)波長(zhǎng)光的熒光體(16)、改變來(lái)自發(fā)光二極管(8)及/或者熒光體(16)的光的配光方向的透鏡。樹脂(12及14)包含熒光體(16)，且成形為構(gòu)成大致呈半圓柱狀透鏡的形狀，樹脂(12及14)中的熒光體(16)，與構(gòu)成透鏡部分的表面鄰近相比更高密度地分布在發(fā)光二極管(8)的表面鄰近。
文檔編號(hào)H01L23/28GK1822365SQ20061000415
公開日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2006年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月18日
發(fā)明者三木倫英, 瀧根研二, 山下良平 申請(qǐng)人:日亞化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社