JP2012028662A - 発光部材及びその用途 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤは、正極と負極の金属部に接続され、電気の供給を受けることにより発光する。このＬＥＤの発光面側に蛍光体等を含有する封止樹脂を配置して長期間ＬＥＤを発光させると、黒色に変色し、ＬＥＤ輝度の低下を引き起こすという課題があった。
【解決手段】本発明は、絶縁基板と、絶縁基板上に搭載されたＬＥＤチップと、絶縁基板上に積層されＬＥＤチップに電気的に接続された金属部と、絶縁基板上でＬＥＤチップと金属部を覆うように積層された封止樹脂を有し、金属部における封止樹脂との接触面に絶縁層を有する発光部材である。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光部材と、発光部材を用いたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）モジュール及びＬＥＤモジュールを用いた発光器具、信号器具に関する。

ＬＥＤを用いた発光部材としては、特許文献１がある。

特開２００９−２７８０１２号公報

ＬＥＤは、正極と負極の金属部に接続され、電気の供給を受けることにより発光する。このＬＥＤの発光面側に蛍光体等を含有する封止樹脂を配置して長期間ＬＥＤを発光させると、黒色に変色し、ＬＥＤ輝度の低下を引き起こすという課題があった。

本発明者らは、鋭意研究の結果、封止樹脂の内部に含有されている水分や外部からの湿気との関係での影響等を受け、正極側の封止樹脂が陽極酸化され、黒色に変色することを発見し、本発明を完成させた。

本発明は、絶縁基板と、絶縁基板上に搭載されたＬＥＤチップと、絶縁基板上に積層されＬＥＤチップに電気的に接続された金属部と、絶縁基板上でＬＥＤチップと金属部を覆うように積層された封止樹脂を有し、金属部における封止樹脂との接触面に絶縁層を有する発光部材である。

絶縁層としては、金属部と封止樹脂を非接触にするものであり、絶縁性を有するガラス、合成樹脂があり、電流を受けても黒くならないガラスが好ましい。絶縁層の厚みは、あまりに厚いと製品として厚くなり、あまりに薄いと絶縁性が低下するため、０．０５ｍｍから１．０ｍｍが好ましい。

この発光部材には、輝度の向上のため、ＬＥＤチップの発光面側にレンズを配置するのが好ましい。レンズには、発光強度の向上と発光色の盛業のため、蛍光体が混入されるのが好ましい。蛍光体としては、黄色発光蛍光体、赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、その間の色を発光する蛍光体があり、素材としては、無機物、有機物の蛍光体があり、無機物の蛍光体としては、例えば、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、シリケート蛍光体がある。

蛍光体を発光色で区別すると、黄色発光蛍光体としては、Ｙを含み、Ｃｅ又はＰｒで付活されたイットリウム・アルミニウムガーネット酸化物蛍光体、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕで表わされるユーロピウム賦活アルカリ土類金属シリケート蛍光体、Ｓｉ_{１２−（ｍ＋ｎ）}Ａｌ_{（ｍ＋ｎ）}Ｎ_１６−ｎＯ_ｎで表されるαサイアロン蛍光体がある。赤色発光蛍光体としては、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕで表されるユーロピウム賦活アルカリ土類金属シリケート蛍光体、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕで表されるユーロピウム賦活アルカリ土類シリコンナイトライド蛍光体、（Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ）_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕで表されるユーロピウム賦活希土類オキシカルコゲナイト蛍光体がある。さらに、緑色発光蛍光体としては、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）Ｓｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕで表されるユーロピウム賦活アルカリ土類シリコンオキシナイトライド蛍光体、（Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕで表されるユーロピウム賦活アルカリ土類マグネシウムシリケート蛍光体、Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＮ_８−ＺＯ_Ｚで表されるβサイアロン蛍光体がある。

前記封止樹脂は、上述のレンズと同一物であり、封止樹脂及びレンズの双方に蛍光体が混入されているのが好ましい。

他の観点からの発明は、回路基板と、回路基板上に複数個配列された発光部材を有するＬＥＤモジュールであり、発光部材が上述の発光部材であるＬＥＤモジュールである。

他の観点からの発明は、前記ＬＥＤモジュールが用いられた発光器具である。

他の観点からの発明は、前記ＬＥＤモジュールが用いられた信号器具である。

本発明は、上述の構成により、封止樹脂に水分が含有されても、封止樹脂を黒色化させない発光部材、ＬＥＤモジュール、発光器具及び信号器具を提供することができた。

本発明に係る実施例、比較例の発光部材を模式的に示した断面図である。 本発明に係る実施例のＬＥＤモジュールを模式的に示した図である。

本発明は、絶縁基板と、絶縁基板上に搭載されたＬＥＤチップと、絶縁基板上に積層されＬＥＤチップに電気的に接続された金属部と、絶縁基板上でＬＥＤチップと金属部を覆うように積層された封止樹脂を有し、金属部における封止樹脂との接触面に絶縁層を有する発光部材である。

絶縁基板は、ＬＥＤチップを保持しつつＬＥＤチップへの電気供給を漏電させない絶縁性を有するものであり、少なくともＬＥＤチップと金属部との接触部分は絶縁部材で形成されているものである。

ＬＥＤチップは、赤色、青色、紫外線などを発光するＬＥＤチップを適宜選択して採用することができる。ＬＥＤチップの発光面側には、発光強度を高めるために、レンズを配置するのが好ましい。

金属部は、ＬＥＤチップに電気を供給するためのものであり、その素材は、金、銀、銅、鉄、アルミニウム、他の金属、これらの合金がある。金属部の形状としては、棒状、平板状がある。

封止樹脂は、ＬＥＤの発光面側に積層されるのでＬＥＤが発光する光を透過する性能、ＬＥＤの発熱に対する耐熱性を有する透明な合成樹脂であり、具体的には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂があり、より具体的には、メタアクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、セルロース樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、これら樹脂の単体又は混合体がある。セルロース樹脂としては、エチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレートがある。

絶縁層は、金属部の正極部と封止樹脂と間に介在し、両者の直接の接触を避けることにより、封止樹脂の陽極酸化を防ぐものである。絶縁層を形成する絶縁材としては、ガラス、アクリル樹脂、ゴムの単体又はこれらに複合体がある。絶縁層の厚みは、あまりに薄いと絶縁効果が発揮されず、あまりに厚いと絶縁効果が頭打ちで製品設計における小型化の悪い要因になるので１μｍ以上１０ｍｍ以下が好ましい。絶縁層の形状としては、金属部が棒状の場合には、その外周を被覆する形状、金属部が平板状ならその上面に積層される形状がある。

他の観点からの発明は、回路基板と、回路基板上に複数個配列された発光部材を有するＬＥＤモジュールであり、発光部材が上述の発光部材であるＬＥＤモジュールである。

他の観点からの発明は、前記ＬＥＤモジュールが用いられた発光器具である。

他の観点からの発明は、前記ＬＥＤモジュールが用いられた信号器具である。

発光器具としては、屋内外で使用される電灯、懐中電灯といった照明器具、パーソナルコンピュータやテレビジョンで用いられる液晶パネルのバックライト、自動車や自動二輪のヘッドライトやウインカー、画像を映し出すプロジェクターの光源がある。

信号器具としては、踏み切りや交差点で使用される信号機や交通標識に使用される信号灯、路面に埋設されて点滅することによって注意や喚起を促す信号灯がある。

本発明に係る実施例１を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、実施例に係る発光部材の断面を模式的に示す説明図であり、図２は、図１の発光部材を多数用いたＬＥＤパッケージである。

本実施例の発光部材は、絶縁基板１と、絶縁基板１の上に搭載されたＬＥＤチップ２と、絶縁基板１の上に積層されＬＥＤチップ２に電気的に接続された金属部３と、絶縁基板１の上でＬＥＤチップ２と金属部３を覆うように積層された封止樹脂４を有し、金属部３における封止樹脂４との接触面に絶縁層５を有するものである。図１の符号３Ａは金属部の正極、３Ｂは金属部の負極、７はワイヤボンディングによって設けられたワイヤである。ワイヤ７はＬＥＤチップ２と負極３Ｂを電気的につなぐものである。

実施例１の絶縁基板１としてセラミックを用い、封止樹脂４としてエポキシ樹脂を用い、絶縁層５として厚さ０．２ｍｍガラス板を用い、レンズ６として蛍光体を混入させたシリコーン樹脂を用いた。絶縁層５の積層にあっては、ガラス板をエポキシ樹脂で金属部３Ａに接着することによって行った。

実施例１の発光部材を６０℃、９０％の雰囲気で、０．５ｍｍＡ、１０００時間通電した後、輝度測定器で、輝度（ｃｄ／ｍ^２）を測定した。その結果、通電後の輝度は通電前の輝度に対して９４％であった。

実施例２の発光部材について説明する。実施例２の発光部材は、実施例１のガラス板を、溶融したガラスを０．０５ｍｍの厚さになるように流し込んで形成した以外は、実施例１と同様なものである。

実施例２の輝度を実施例１と同様に測定したところ、通電後の輝度は通電前の輝度に対して９６％であった。

（比較例１）
比較例１は、実施例１の絶縁層５のない形態のものである。比較例１の輝度を実施例１と同様に測定したところ、通電後の輝度は通電前の輝度に対して６３％であった。金属部３の正極３Ａに接触する部分が通電によって黒色化し、輝度が低下した。

（比較例２）
比較例２は、実施例１の絶縁層５のない形態のものである。比較例１の輝度を実施例１と同様に測定したところ、通電後の輝度は通電前の輝度に対して５８％であった。金属部３の正極３Ａに接触する部分が通電によって黒色化し、輝度が低下した。

図２に実施例３を示す。実施例３は、実施例１の発光部材のＬＥＤとレンズ６の部分を複数個設けたＬＥＤモジュールである。このＬＥＤモジュールにあっても、実施例１の効果を発揮するＬＥＤモジュールであった。

（他の実施例）
図示は省略したが、実施例１の発光部材のレンズを除いたもの、逆にレンズに蛍光体を混入させたもの、封止樹脂とレンズを同じシリコーン樹脂としつつこのシリコーン樹脂に蛍光体を混入させたものにあっても、実施例１の効果を発揮する発光部材であった。

また、実施例３のＬＥＤモジュールを照明装置又は信号装置に組み入れた場合、実施例１の効果を発揮する照明装置又は信号装置であった。

本発明に係る発光部材は、照明装置や信号装置に用いられるものであり、産業上有用な発明である。本発明に係るＬＥＤモジュールは、照明装置や信号装置に用いられるものであり、産業上有用な発明である。本発明に係る照明装置や信号装置は、屋内外で使用される照明装置、信号装置であり、産業上有用な発明である。

１ 絶縁基板
２ ＬＥＤチップ
３ 金属部
３Ａ 金属部の正極
３Ｂ 金属部の負極
４ 封止樹脂
５ 絶縁層
６ レンズ
７ ワイヤ

Claims (7)

1. 絶縁基板と、絶縁基板上に搭載されたＬＥＤチップと、絶縁基板上に積層されＬＥＤチップに電気的に接続された金属部と、絶縁基板上でＬＥＤチップと金属部を覆うように積層された封止樹脂を有し、金属部における封止樹脂との接触面に絶縁層を有する発光部材。
2. 請求項１記載のＬＥＤチップの発光面側にレンズを配置した発光部材。
3. 請求項２のレンズに蛍光体が混入された発光部材。
4. 請求項１の封止樹脂が、請求項３のレンズと同一物であり、封止樹脂及びレンズの双方に蛍光体が混入されている発光部材。
5. 回路基板と、回路基板上に複数個配列された発光部材を有するＬＥＤモジュールであり、発光部材が請求項１乃至４のいずれか一項記載の発光部材であるＬＥＤモジュール。
6. 請求項５のＬＥＤモジュールが用いられた発光器具。
7. 請求項５のＬＥＤモジュールが用いられた信号器具。