特許 6074669 発光ダイオードパッケージ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6074669

(24)【登録日】2017年1月20日

(45)【発行日】2017年2月8日

(54)【発明の名称】発光ダイオードパッケージ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/58 20100101AFI20170130BHJP

   H01L 33/36 20100101ALI20170130BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20170130BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/58

   H01L33/36

   H01L23/36 D

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-145694(P2015-145694)

(22)【出願日】2015年7月23日

(62)【分割の表示】特願2012-521125(P2012-521125)の分割

【原出願日】2010年6月24日

(65)【公開番号】特開2015-195407(P2015-195407A)

(43)【公開日】2015年11月5日

【審査請求日】2015年7月23日

(31)【優先権主張番号】12/507,493

(32)【優先日】2009年7月22日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500507009

【氏名又は名称】ルミレッズ リミテッド ライアビリティ カンパニー

(73)【特許権者】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】ＫＯＮＩＮＫＬＩＪＫＥ ＰＨＩＬＩＰＳ Ｎ．Ｖ．

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】ビアーハイゼン，サージ ジェイ

(72)【発明者】

【氏名】シュチェキン，オレグ ビー

【審査官】 金高 敏康

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００７／１２１４８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０３−２１４１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３０６３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３９１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０９６７１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００９−５３４７９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００ − ３３／６４

Ｈ０１Ｌ ２３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リン光体を充填された透明材からできており、複数の凹面を有する非平坦面と、該非平坦面の境界周囲を定めるリムとを含む底面を有するドーム形状のレンズであり、反射又は散乱材が前記リムに沿って沈積される、前記レンズ；及び
アクティブ領域を含む半導体レイヤのスタックを有する、前記レンズの下のＬＥＤダイ
を有し、
前記複数の凹面は、異なる形状の少なくとも２つの凹面を有し、該少なくとも２つの凹面は、部分的に重なり合う少なくとも２つの半球を有する、発光ダイオードパッケージ。

【請求項2】

前記複数の凹面は、前記ＬＥＤダイに関して中心をなすＸ軸及びＹ軸に対して非対称形状を有する、
請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ。

【請求項3】

発光ダイオードパッケージの製造方法であって：
リン光体を充填された透明材から、複数の凹面を有する非平坦面と、該非平坦面の境界周囲を定めるリムとを含む底面を有するレンズを形成するステップであり、反射又は散乱材が前記リムに沿って沈積される、前記形成するステップ；及び
アクティブ領域を含む半導体レイヤのスタックを有するＬＥＤダイ上に前記レンズをマウントするステップ
を有し、
前記複数の凹面は、異なる形状の少なくとも２つの凹面を有し、該少なくとも２つの凹面は、部分的に重なり合う少なくとも２つの半球を有する、発光ダイオードパッケージの製造方法。

【請求項4】

前記複数の凹面は、前記ＬＥＤダイに関して中心をなすＸ軸及びＹ軸に対して非対称形状を有する、
請求項３に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージに関し、特に、照明用途のために角度変化に対して所望の色を有するＬＥＤパッケージに関する。

【背景技術】

【0002】

発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用する照明装置は、多くの照明用途においてますます一般的になりつつある。一般的に、ＬＥＤは、白色光を生成するために一次電子放出のリン光体変換を使用するが、リン光体は、赤、緑及び黄等の更なる飽和色を生成するために使用され得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

多くのリン光体変換型ＬＥＤで見受けられる問題は、生成される光の角度に対する色（ＣＯＡ（color over angle））の変化である。通常、リン光体レイヤからより高い角度で放射される光は、より高い角度での光があまり直射的でないので、より低い角度で放射される光よりも長い波長を有し、リン光体によって変換されるより多くの機会を有する。その結果、放射される光の色は角度に依存する。ＣＯＡの変化は、一部のシステムにおいては望ましいが、他のシステムにおいては疎んじられることがある。従って、ＣＯＡの変化を制御する解決法が望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の幾つかの実施形態において、発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージは、アクティブ領域を含む半導体レイヤのスタックを有するＬＥＤダイと、該ＬＥＤダイ上の波長変換素子とを有する。前記波長変換素子は、所望の角度色分布パターンを生成する１又はそれ以上の非平坦放射面を有する。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】１又はそれ以上の湾曲した又は実質的に湾曲した面を有するレンズの断面図を表す。

【図2】１又はそれ以上の湾曲した又は実質的に湾曲した放射面を有する波長変換素子を形成するよう曲面に波長変換材を充填された図１のレンズの断面図を表す。

【図3】図２のレンズを備える発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージの断面図を表す。

【図4】１又はそれ以上の湾曲した又は実質的に湾曲した面を有するレンズの断面図を表す。

【図5】１又はそれ以上の湾曲した又は実質的に湾曲した放射面を有する波長変換素子及び側面コーティングを形成するよう曲面に波長変換材を充填された図４のレンズの断面図を表す。

【図6】支持体上のＬＥＤダイに配置される波長変換材を表す。

【図7】図６の波長変換材から成形される波長変換素子を表す。

【図8】図７の波長変換素子を有するＬＥＤパッケージを表す。

【図9】ＬＥＤダイとともにデバイスウェハに配置される波長変換材の断面図を表す。

【図10】図９の波長変換材から成形される波長変換素子の断面図を表す。

【図11】図１０の波長変換素子の１つ及びＬＥＤダイの１つを有するＬＥＤパッケージの断面図を表す。

【図12】１又はそれ以上の階段状の放射面を有する波長変換素子を備えるＬＥＤパッケージの断面図である。

【図13】セラミックリン光体ウェハからの波長変換素子の製造の断面図である。

【図14】図１３の波長変換素子の１つ及びＬＥＤダイを有するＬＥＤパッケージの断面図である。

【図15】波長変換素子の湾曲した又は実質的に湾曲した放射面を設計する方法のフローチャートである。

【図16】重なり合った半球状の放射面を有する波長変換素子の斜視図を表す。

【図17】重なり合った半球状の放射面を有する波長変換素子の上面図を表す。

【図18】本発明の実施例に従って配置される重なり合ったベジエ放射面を有する波長変換素子の斜視図を表す。

【図19】本発明の実施例に従って配置される重なり合ったベジエ放射面を有する波長変換素子の上面図を表す。

【発明を実施するための形態】

【0006】

異なる図における同じ参照符号の使用は、類似する又は同一の要素を示す。

【0007】

図１乃至３は、本開示の１又はそれ以上の実施形態における、角度に対する色（ＣＯＡ）の所望の変化を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ３００（図３）の製造を説明する。図１を参照すると、レンズ１０２は、光源から光を取り出すのを助けるようドーム状の形状を有する。レンズ１０２の底面１０４は、１又はそれ以上の湾曲した又は別なふうに非平坦の面１０６を有する。非平坦面は、曲面に相当するよう使用される階段状の、角を成す、又は別なふうに成形された面等、実質的に湾曲した面であってよい。曲面１０６は、レンズ１０２の底面１０４に成形され又はドリルであけられてよい。リム１０８は、非平坦面１０６の境界周囲を定める。レンズ１０２は、ガラス、サファイア、ダイアモンド、アルミナ、又はシリコーンであってよい。

【0008】

図２を参照すると、波長変換材が、波長変換素子２０２を形成するよう、曲面１０６に沈積されている。波長変換材は、１又はそれ以上のタイプの結合材（例えば、シリコーン）内リン光体であってよい。リン光体は、一般的な化学式（Ｌｕ_{１−ｘ−ｙ−ａ−ｂ}Ｙ_ｘＧｄ_ｙ）_３（Ａｌ_１−ｚＧａ_ｚ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ_ａＰｒ_ｂ（なお、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｚ≦０．１，０＜ａ≦０．２及び０＜ｂ≦０．１）（例えば、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋及びＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋があり、黄から緑の範囲における光を発する。）及び（Ｓｒ_１−ｘｙＢａ_ｘＣａ_ｙ）_２−ｚＳｉ_５−ａＡｌ_ａＮ_８−ａＯ_ａ：Ｅｕ_ｚ^２＋（なお、０≦ａ＜５，０＜ｘ≦１，０≦ｙ≦１及び０＜ｚ≦１）（例えば、Ｓｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋があり、赤色範囲における光を発する。）を有するアルミニウム・ガーネットリン光体であってよい。また、他の緑、黄及び赤を発するリン光体も適切でありうる（例えばＳｒＳｉ_２Ｎ_２Ｏ_２：Ｅｕ^２＋を含む（Ｓｒ_{１−ａ−ｂ}Ｃａ_ｂＢａ_ｃ）Ｓｉ_ｘＮ_ｙＯ_ｚ：Ｅｕ_ａ^２＋（ａ＝０．００２〜０．２，ｂ＝０．０〜０．２５，ｃ＝０．０〜０．２５，ｘ＝１．５〜２．５，ｙ＝１．５〜２．５，ｚ＝１．５〜２．５）、例えばＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋を含む（Ｓｒ_{１−ｕ−ｖ−ｘ}Ｍｇ_ｕＣａ_ｖＢａ_ｘ）（Ｇａ_{２−ｙ−ｚ}Ａｌ_ｙＩｎ_ｚＳ_４）：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_１−ｘＢａ_ｘＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、並びに例えばＣａＳ：Ｅｕ^２＋及びＳｒＳ：Ｅｕ^２＋を含む（Ｃａ_１−ｘＳｒ_ｘ）Ｓ：Ｅｕ^２＋（０＜ｘ≦１）がある。）。

【0009】

波長変換素子２０２は、湾曲した又は別なふうに非平坦の面１０６（図１）によって定められる１又はそれ以上の湾曲した又は別なふうに非平坦の放射面２０６を有する。非平坦面は、製造公差内の欠陥を除いて、意図的に作られた面である。非平坦面は、波長変換素子２０２の平均高さ２１２の１０％よりも大きい当該面の最低点から最高点までの高さ２１０の変化を有する面として定義されてよい。上述されたように、非平坦面は、曲面に相当するよう使用される階段状の、角を成す、又は別なふうに成形された面等、実質的に湾曲した面であってよい。

【0010】

波長変換素子２０２の湾曲した放射面２０６とレンズ１０２のドーム状の形状との組み合わせは、所与の用途に望まれるＣＯＡ変化を提供する。波長変換素子２０２の湾曲した放射面２０６を設計する方法は、図１５を参照して後で説明される。湾曲した放射面２０６の例は、図１６乃至１９を参照して後で記載される。

【0011】

反射又は散乱材は、波長変換素子２０２の縁周囲に側面コーティング２０８を形成するよう、リム１０８において沈積される。側面コーティング２０８は、波長変換素子２０２及びＬＥＤダイからのエッジ放射を制御するのを助ける。側面コーティング２０８は、例えば、ＴｉＯ_２を有するシリコーン、エポキシ、又はアクリル等の、反射粒子を含むレジン又はポリマーであってよい。代替的に、側面コーティング２０８は、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｖ、Ｐｔ、Ｐｄ又はそれらの組み合わせ等の薄金属膜であってよい。

【0012】

図３を参照すると、レンズ１０２は、支持体３０８上のＬＥＤダイにマウントされている。ＬＥＤダイ３０６は、ｎ型レイヤ、ｎ型レイヤ上の発光レイヤ（広くアクティブ領域と呼ばれる。）、発光レイヤ上のｐ型レイヤ、ｐ型レイヤ上の導電性反射レイヤ、及び導電性反射レイヤ上の保護金属レイヤを含んでよい。１又はそれ以上のｎ型ボンドパッドは、ｎ型レイヤとの電気的な接触を提供し、１又はそれ以上のｐ型ボンドパッドは、ｐ型レイヤのために導電性反射レイヤとの電気的な接触を提供する。

【0013】

支持体３０８は、サブマウント又はインターポーザ３１０、ヒートシンク３１２、及び筐体３１４を有してよい。ＬＥＤダイ３０６は、サブマウント３１０にマウントされている。サブマウント３１０は、ＬＥＤダイ３０６の金属パターンのビアによる又はサブマント上での再分配を備える基板を有する。サブマウント３１０は、ヒートシンク３１２の上にマウントされている。ヒートシンク３１２は、ＬＥＤダイ３０６からの熱を放散する。ヒートシンク３１２は、筐体３１４に受容されている。ボンドワイヤは、サブマウント３１０上のパッドを筐体３１４の電気リード３１６に電気的に結合し、ＬＥＤパッケージ３００と外部コンポーネントとの間で電気信号を渡す。

【0014】

図４は、本開示の１又はそれ以上の実施形態におけるレンズ４０２を表す。レンズ４０２は、ＬＥＤパッケージ３００におけるレンズ１０２に取って代わってよい。レンズ４０２は、次の点を除いて、レンズ１０２と同じである。レンズ４０２は、曲面１０６の周囲にリム１０８を有さない。図５が示すように、側面コーティング５０８は、波長変換素子２０２の縁からレンズの境界にわたってレンズ４０２の底面に形成される。側面コーティング５０８は、上記の側面コーティング２０８と同じ材質であってよい。

【0015】

他の代替実施形態において、レンズ１０２又は４０２は、リン光体を充填されてよく、それにより、湾曲した又は実質的に湾曲した放射面２０６を備えた波長変換素子をレンズに設ける。波長変換素子２０２によって残された空間は、如何なるリン光体にもよらずにシリコーンにより充填されてよい。

【0016】

図６乃至８は、本開示の１又はそれ以上の実施形態における、所望のＣＯＡ変化を有するＬＥＤパッケージ８００（図８）の構成を表す。図６を参照すると、ＬＥＤダイ３０６は支持体６０８にマウントされている。図示されていないが、支持体６０８は、支持体３０８に関して上述されたサブマウント、ヒートシンク及び筐体を有してよい。波長変換材６０２は、ＬＥＤダイ３０６上に沈積される。波長変換材６０２は、上記の波長変換材２０２と同じ材質であってよい。

【0017】

図７を参照すると、波長変換材６０２（図６）は、１又はそれ以上の湾曲した又は別なふうに非平坦の放射面７０６（上記の面２０６と同じ。）を有する波長変換素子７０２を形成するようモールドにより成形される。

【0018】

図８を参照すると、側面コーティング８０８が、ＬＥＤダイ３０６及び波長変換素子７０２の側面に適用されている。側面コーティング８０８は、上記の側面コーティング２０８と同じ材質であってよい。レンズ８０２は、ＬＥＤパッケージ８００を完成するようＬＥＤダイ３０６及び波長変換素子７０２を被包するように支持体６０８上で成形される。レンズ８０２は、シリコーン又はエポキシであってよい。レンズ８０２は、光源から光を取り出すのを助けるようドーム状の形状を有する。

【0019】

波長変換素子７０２の湾曲した放射面７０６とレンズ８０２のドーム状の形状との組み合わせは、所与の用途に望まれるＣＯＡ変化を提供する。波長変換素子７０２の湾曲した放射面７０６を設計する方法は、図１５を参照して後に説明される。湾曲した放射面７０６の例は、図１６乃至１９を参照して後に記載される。

【0020】

図９乃至１１は、本開示の１又はそれ以上の実施形態における、所望のＣＯＡ変化を有するＬＥＤパッケージ１１００（図１１）のウェハスケール製造を表す。図９を参照すると、複数のＬＥＤダイ９０２を有するデバイスウェハ９００が表されている。簡単のために、ＬＥＤダイ９０２−１及び９０２−２しか表されないが、デバイスウェハ９００が同様に多くのＬＥＤダイを有してよいことは明らかである。

【0021】

ＬＥＤダイ９０２−１は、目下除かれている成長ウェハ上にエピタキシャル成長したｎ型レイヤ９０４、ｎ型レイヤ上にエピタキシャル成長した発光レイヤ９０６（広く「アクティブレイヤ」とも呼ばれる。）、発光レイヤ上にエピタキシャル成長したｐ型レイヤ９０８、ｐ型レイヤ上に形成された導電性反射レイヤ９１０、導電性反射レイヤ上に形成された保護金属レイヤ９１２を有する。その構造の上には、誘電体レイヤ９１４が形成されている。

【0022】

開口は、ｐ型レイヤ９０８にｎ型レイヤ９０４及び導電性反射レイヤ９１０へのアクセスを提供するために様々なレイヤにおいて形成される。１又はそれ以上のｎ型ボンドパッド９１６は、ｎ型レイヤ９０４と電気的に接するよう形成され、１又はそれ以上のｐ型ボンドパッド９１８は、導電性反射レイヤ９１０と電気的に接するよう形成される。ボンドパッド９１６及び９１８は、ＬＥＤダイに機械的な支持を提供するよう、ダイエッジにまで延在して、ＬＥＤダイ９０２−１の背面の実質的な部分（例えば、８５％よりも大きい）をカバーする。ボンドパッド９１６及び９１８に関する更なる詳細については、同一出願人により２００６年１２月１５日に出願された米国特許出願第１１／６１１７７５号明細書（代理人整理番号：ＬＵＭ−０６−０３−０１、発明の名称：“LED Assembly Having Maximum Metal Support for Laser Lift-off of Growth Substrate”）を参照されたし。なお、この特許文献は、参照により本願に援用される。ＬＥＤダイ９０２−２は、ＬＥＤダイ９０２−１と同じ構造を有する。

【0023】

除去可能な接着剤９２０がデバイスウェハ９００の底面にわたって適用されており、その場合に、キャリアウェハ９２０はデバイスウェハ９００の底面に接合されている。波長変換材９２４は、デバイスウェハ９００の上面にわたって沈積されている。波長変換材９２４は、上記の波長変換素子７０２と同じ材質であってよい。

【0024】

図１０を参照すると、波長変換材９２４（図９）は、１又はそれ以上の湾曲した又は別なふうに非平坦の放射面１００６（上記の面２０６と同じ。）を有する波長変換素子１００２をデバイスウェハ９００の各ダイの上に形成するようモールドにより成形される。波長変換素子１００２の湾曲した放射面１００６は、所与の用途に望まれるＣＯＡ変化を提供する。波長変換素子１００２の湾曲した放射面１００６を設計する方法は、図１５を参照して後に説明される。湾曲した放射面１００６の例は、図１６乃至１９を参照して後に記載される。

【0025】

代替的に、フラットモールドは、波長変換材９２４を平坦な波長変換素子へと成形してよい。平坦な波長変換素子は、実質的に湾曲した放射面１００６を有する波長変換素子１００２を形成するよう機械的に成形されてよい。例えば、平坦な波長変換素子は、実質的に湾曲した放射面１００６を有する波長変換素子１００２を形成するようフライス加工され、又は微粒子（例えば、塩）をビーズ噴射されてよい。同様の処理が、図１３及び１４を参照して後に記載される。

【0026】

次いで、デバイスウェハ９００は、キャリアウェハ９２０からストレッチフィルムに移される。ＬＥＤダイ９０２は、波長変換素子１００２とともに、その場合に、個々の波長変換素子を有する個別のダイに単一化（singulate）される。ＬＥＤダイ９０２及び波長変換素子１００２は、レーザ、スクライブ又は鋸を用いて単一化されてよい。次いで、ストレッチフィルムは、横方向に分かれたＬＥＤダイ９０２にまで拡大され、側面コーティング１１０８（図１１）は、ＬＥＤダイ９０２及び波長変換素子１００２の側面に適用される。側面コーティング１１０８は、上記の側面コーティング２０８と同じ材質であってよい。側面コーティング１１０８の適用に関する更なる詳細については、同一出願人により２００９年５月１日に出願された米国特許出願第１２／４３３９７２号明細書（代理人整理番号：ＰＨ０１２９９５ＵＳ１、発明の名称：“Controlling Edge Emission in Package-Free LED Die”）を参照されたし。なお、この特許出願は、参照により本願に援用される。

【0027】

図１１を参照すると、波長変換素子１００２−１を有する単一化されたＬＥＤダイ９０２−１が支持体６０８の上にマウントされている。反射体１１１０は、ＬＥＤダイ９０２−１及び波長変換素子１００２−１からの光を成形するよう支持体６０８にマウントされてよい。

【0028】

図１２は、本開示の１又はそれ以上の実施形態におけるＬＥＤパッケージ１２００を表す。ＬＥＤパッケージ１２００は、支持体６０８上にマウントされているＬＥＤダイ３０６を有する。波長変換素子１２０２は、ＬＥＤダイ３０６の上にマウントされている。波長変換素子１２０２は、セラミックリン光体プレートの１又はそれ以上のスタックを有する。リン光体プレートは、上記の曲面形状に相当する階段状の放射面１２０６を提供するように異なった長さ及び幅を有する。具体的に、大きいセラミックリン光体プレート１２０２−１がＬＥＤダイ３０６の上にマウントされ、より小さいセラミックリン光体プレート１２０２−２、１２０２−３及び１２０２−４の２つのスタックが、２つの曲面に相当するようセラミックリン光体プレート１２０２−１の上にマウントされる。セラミックリン光体プレートに関する詳細については、同一出願人による米国特許第７３６１９３８号明細書を参照されたし。なお、この特許文献は、参照により本願に援用される。階段状の放射面１２０６を有する波長変換素子１２０２は、所与の用途に望まれるＣＯＡ変化を提供する。波長変換素子１２０２の階段状の放射面１２０６又は階段状の面に相当する曲面を設計する方法は、図１５を参照して後に説明される。階段状の放射面１２０６又は階段状の面に相当する曲面の例は、図１６乃至１９を参照して後に記載される。図示されてないが、レンズ８０２は、ＬＥＤパッケージ１２００を完成するようＬＥＤダイ３０６及び波長変換素子１２０２を被包するように支持体６０８の上に成形されてよい。

【0029】

図１３及び１４は、本開示の１又はそれ以上の実施形態におけるＬＥＤパッケージ１４００（図１４）の製造を表す。図１３は、波長変換ウェハ１３００が、階段状の放射面１３０６を形成するよう工具１３０４により機械的に成形される（すなわち、フライス加工される又は別なふうに機械加工される）ことを示す。波長変換ウェハ１３００は、セラミックリン光体ウェハであってよい。階段状の放射面１３０６の代わりに、工具１３０４は、湾曲した又は角を成す面を形成することができうる。フライス加工される代わりに、波長変換ウェハ１３００は、階段状の、湾曲した、又は角を成す面を形成するよう、微粒子（例えば、塩）をビーズ噴射されてよい。次いで、波長変換ウェハ１３００は、１又はそれ以上の湾曲した、階段状の、又は角を成す面１４０６（図１４）を有する個々の波長変換素子１４０２（図１４）に単一化される。

【0030】

図１４は、波長変換素子１４０２が、ＬＥＤパッケージ１４００を完成するよう、支持体６０８の上にマウントされたＬＥＤダイ３０６の上にマウントされることを示す。波長変換素子１４０２の階段状の面１４０６は、所与の用途に望まれるＣＯＡ変化を提供する。波長変換素子１４０２の階段状の面１４０６又は階段状の面に相当する曲面を設計する方法は、図１５を参照して後に説明される。階段状の面１４０６又は階段状の面に相当する曲面の例は、図１６乃至１９を参照して後に記載される。図示されていないが、レンズ８０２は、ＬＥＤパッケージ１４００を完成するようＬＥＤダイ３０６及び波長変換素子１４０２を被包するように支持体６０８の上に成形されてよい。

【0031】

図１５は、本開示の１又はそれ以上の実施形態における、波長変換素子の湾曲した、階段状の、角を成す又は別なふうに非平坦の面を設計するための方法１５００のフローチャートである。方法５００は、カリフォルニア州パサディナにあるオプティカル・リサーチ・アソシエイツから入手可能なＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ等の照明設計ソフトウェアを備えたコンピュータにより実施される。

【0032】

ブロック１５０２で、ＣＯＡメカニズムは、照明設計ソフトウェアにおいて定量化される。例えば、ＣＯＡは、波長変換材を通る異なる経路長さ、リン光体の均一放射、ＬＥＤのランベルト放射（lambertian emission）、リン光体粒子の散乱、（背面放射されるリン光体光からの）ＬＥＤダイ表面の散乱、側面コーティングの散乱、及びいずれかのドームレンズからの散乱によって、引き起こされうる。ブロック１５０２の後にはブロック１５０４が続く。

【0033】

ブロック１５０４で、いずれかのレンズの形状が照明設計ソフトウェアに提供される。ブロック１５０４の後にはブロック１５０６が続く。

【0034】

ブロック１５０６で、目標ＣＯＡ変化が照明設計ソフトウェアに提供される。次いで、照明設計ソフトウェアは、目標ＣＯＡ変化を提供する波長変換素子の湾曲した、階段状の、又は角を成す面を決定するよう設計をモデル化する。ブロック１５０６の後にはブロック１５０８が続く。

【0035】

ブロック１５０８で、設計は、波長変換素子を作り、波長変換素子をＬＥＤダイの上にマウントし、アセンブリから実際のＣＯＡ変化を決定することによって、確認される。実際のＣＯＡが目標ＣＯＡを満足しない場合には、ブロック１５０８の後に任意ブロック１５１０が続く。

【0036】

任意ブロック１５１０で、波長変換素子の設計は、実際のＣＯＡと目標ＣＯＡとの間の差を補償するよう修正される。任意ブロック１５１０の後には、任意に、ブロック１５０８が続き、ブロック１５０８で、波長変換素子の新しい設計は確認される。

【0037】

図１６は、本開示の１又はそれ以上の実施形態における、湾曲した又は別なふうに非平坦の放射面１６０２及び１６０４を有する波長変換素子１６００の例を表す。輪郭線は、曲面１６０２及び１６０４の湾曲をより良く表すために、それらに与えられている。曲面１６０２及び１６０４は、重なり合った半球又は他の同様の面であってよい。曲面１６０２及び１６０４は、所望のＣＯＡ変化を達成するために、同じ形状又は異なった形状を有してよい。

【0038】

図１７は、波長変換素子１６００に対するＬＥＤダイ３０６配置を示す。波長変換素子１６００は、１つの方向（例えば、Ｘ）が他の方向（例えば、Ｙ）よりも長くなるように、ＬＥＤダイ３０６に対して非対称形状を有してよい点に留意すべきである。これは、波長変換素子１６００が非対称なＣＯＡ分布パターンを生成すること又は光源からの非対称なＣＯＡ分布パターンを補償することを可能にする。曲面１６０２及び１６０４は、上記の波長変換素子において使用されてよい。曲面１６０２及び１６０４は、上記の階段状の又は角を成す面によっても形成されてよい。

【0039】

図１８は、本開示の１又はそれ以上の実施形態における、湾曲した又は別なふうに非平坦の放射面１８０２、１８０４、１８０６及び１８０８を有する波長変換素子１８００の例を表す。曲面１８０２、１８０４、１８０６及び１８０８は、重なり合ったベジエ（Bezier）面である。曲面１８０２、１８０４、１８０６及び１８０８は、所望のＣＯＡ変化を達成するために、同じ形状又は異なった形状を有してよい。

【0040】

図１９は、波長変換素子１８００に対するＬＥＤダイ３０６の配置を示す。波長変換素子１８００は、１つの方向（例えば、Ｘ）が他の方向（例えば、Ｙ）よりも長くなるように、ＬＥＤダイ３０６に対して非対称形状を有してよい点に留意すべきである。これは、波長変換素子１８００が非対称なＣＯＡ分布パターンを生成すること又は光源からの非対称なＣＯＡ分布パターンを補償することを可能にする。曲面１８０２、１８０４、１８０６及び１８０８は、上記の波長変換素子において使用されてよい。曲面１８０２、１８０４、１８０６及び１８０８は、上記の階段状の又は角を成す面によっても形成されてよい。

【0041】

開示される実施形態の特徴の様々な他の適応及び組み合わせは、本発明の適用範囲内にある。多数の実施形態が、特許請求の範囲によって包含される。
上記の実施形態に加えて、以下の付記を開示する。
（付記１）
リン光体を充填された透明材からできており、複数の凹面を定める底面を有するドーム形状のレンズ；及び
アクティブ領域を含む半導体レイヤのスタックを有する、前記レンズの下のＬＥＤダイ
を有する発光ダイオードパッケージ。
（付記２）
前記複数の凹面は、異なる形状の少なくとも２つの凹面を有する、
付記１に記載の発光ダイオードパッケージ。
（付記３）
前記複数の凹面は、前記ＬＥＤダイに関して中心をなすＸ軸及びＹ軸に対して非対称形状を有する、
付記１に記載の発光ダイオードパッケージ。
（付記４）
発光ダイオードパッケージの製造方法であって：
リン光体を充填された透明材から、複数の凹面を定める底面を有するレンズを形成するステップ；及び
アクティブ領域を含む半導体レイヤのスタックを有するＬＥＤダイ上に前記レンズをマウントするステップ
を有する発光ダイオードパッケージの製造方法。
（付記５）
前記複数の凹面は、異なる形状の少なくとも２つの凹面を有する、
付記４に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
（付記６）
前記複数の凹面は、前記ＬＥＤダイに関して中心をなすＸ軸及びＹ軸に対して非対称形状を有する、
付記４に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。

【0042】

［関連出願の相互参照］
本願は、２００８年９月２４日付けで同一出願人により出願された米国特許出願第１２／２３６５２７号明細書（代理人整理番号：ＰＨ００９８７４ＵＳ１、発明の名称：“LED with Controlled Angular Non-Uniformity”）に関する。この特許文献は、参照により本願に援用される。

【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17】

【図18】

【図19】