JP2012248687A - 発光モジュール及び照明装置 - Google Patents

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惣彦 別田
Miho Watanabe
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Abstract

【課題】 大光量及び高効率であり、放熱性及び耐熱性が優れているとともに、白熱電球のように全体として発光し、配光角の広い発光モジュール及び照明装置を提供すること。
【解決手段】 透光性基板11と、この透光性基板11の一面側に配置されたLEDチップ12と、このLEDチップを包囲する蛍光体層13とを具備する発光モジュールを提供する。蛍光体層13は、LEDチップの上面を覆う第1の蛍光体層13aと、透光性基板11の他面側を覆い、第1の蛍光体層13aと連続している第2の蛍光体層13bとを備える。
【選択図】 図1

Description

本発明の実施形態は、LED等の発光素子を用いた発光モジュール及び照明装置に関する。

近年、半導体発光素子、特に、発光ダイオード(以下、「LED 」と称す)を用いた発光素子は、白熱電球に代替可能な電球形の白色LEDランプ等の光源、ダウンライト、スポットライト等の各種照明器具の光源として、また、薄型テレビ、液晶ディスプレイ、携帯電話、各種情報端末のバックライト、屋内外の看板広告等の光源として、多方面への展開が進んでいる。また、その長寿命、低消費電力、耐衝撃性、高速応答性、高純度表示色、軽薄短小化等を実現できることから、一般照明用のみならず、各種産業分野での応用が進んでいる。

特開2009−231148号公報

白色LEDを構成する代表的な方式として、(1)3LED方式、(2)青LED+黄色蛍光体(YAG等)+(赤蛍光体)を組合せた方式、(3)紫外LED+ 青、緑、及び赤の蛍光体を組合せた方式がある。これらの方式の中では一般に(2)の方式が広く実用化されており、具体的には、LEDチップを装備した凹状フレ−ムやリフレクタ、枠状体の中に蛍光体含有樹脂を流し入れることにより構成される。

これ以外に、基板基準面から直接凸状に形成した樹脂含有蛍光体層を有する発光モジュ-ルもある。これらLED素子は、大光量化、高効率化が進み、これらを得るための技術としてより放熱性が求められ、また使用環境としても誘導灯、非常灯などに使用される場合は耐熱性も必要とされる。

一方、LED電球、GX53などのザガ(Zhaga)対応ユニットなどのLED光源における課題は、効率に加え、配光角が挙げられる。配光角を広げる方策として、導光柱を用いる方法や、多面体モジュ-ルを用いることなどの策が講じられているが、いずれも、組み立てが簡易でなく、配光角も制限がある。

本発明は、以上のような事情の下になされ、大光量及び高効率であり、放熱性及び耐熱性が優れているとともに、白熱電球のように全体として発光し、配光角の広い発光モジュール及び照明装置を提供することを目的とする。

本発明に係る実施形態は、透光性基板と、この透光性基板の一面側に配置されたLEDチップと、このLEDチップを包囲する蛍光体層とを具備する発光モジュールを提供する。前記蛍光体層は、前記LEDチップの上面を覆う第1の蛍光体層と、前記透光性基板の他面側を覆い、前記第1の蛍光体層と連続している第2の蛍光体層とを備える。

本発明の実施形態によると、大光量及び高効率であり、放熱性及び耐熱性が優れているとともに、白熱電球のように全体として発光し、配光角の広い発光モジュール及び照明装置が提供される。

本発明の一実施形態に係る発光モジュールを示し、(a)は縦断面図、(b)はLEDチップの部分断面図。 本発明の一実施形態に係る発光モジュールを備える照明装置の縦断面図。

以下、本発明の実施形態について説明する。

先ず、発光モジュールの構成について説明する。本実施形態に係る発光モジュールは、一般照明用の白熱電球に代替可能な口金付ランプからなる照明装置の光源として用いられるもので、図1(a)に示すように、発光モジュール10は、透光性セラミックスからなる基板11と、基板の一面側に配設され、上方、側方、及び下方の全体から光を放出し、即ち、基板の側方及び他面側からも透光性セラミックスを介して光を放射する発光素子12と、この発光素子12を包囲する蛍光体層13により構成される。

基板11は、例えば、厚さ約0.5mmの薄い平板で略正方形をなすように構成している。基板11を構成する透光性セラミックスとしては、多結晶アルミナ(PCA)、サファイヤ、窒化アルミニウム等を用いることができる。

基板11の一面側(表面側)には、銀、銀パラジウム、金、銅などの金属ペーストをスクリーン印刷して配線パターンを形成する。この際、基板11はセラミックスからなるため電気絶縁性を有しているので、配線パターンとの間にはエポキシ系の有機材からなる電気絶縁処理を施す必要がない。そのため、ガスの放出がなく、長期ライフでの光束維持率が低下することがない。また、コスト的にも有利となる。

この基板11には、COB技術を使用して配線パターンに対して、1つ又は複数の発光素子12、本実施形態では発光ダイオード(以下「LED 」と称す)チップを略マトリックス状にボンディングして実装する。また、略マトリックス状に規則的に配置された各LEDチップ12は、隣接する配線パターン(図示せず)とボンディングワイヤによって直列に接続される。

図1(a)に示すように、配線パターンから基板11の側縁部に、それぞれ延長して入力端子部を構成する一対の給電端子15(一方のみ図示)が設けられる。この各給電端子15は、透光性アルミナの上に銀(Ag)層が形成される。一方が十側の給電端子、他方が一側の給電端子を構成する。

本実施形態のLEDチップ12は、高輝度、高出力の青色LEDチップにより構成される。その構成は、図1(b)に示すように、透光性のサフアイア素子基板12a上に発光層12bが積層され、発光層はn型窒化物半導体層とInGaN発光層とp型窒化物半導体層とが順次積層されて略直方体をなすように形成されている。

なお、基板11として透光性基板を採用しているため、図1(b)に示すように、青色LED チップ12における発光層12bから、チップの他面側(裏面側)の透光性サファイア素子基板12aを透過して放射される光b(図1(b)中下方に向かう光)を、光軸に沿って他面側、すなわち、口金付ランプを構成した場合にはランプの背面側(口金側)の蛍光体層に導き、背面発光を加えて配光角を広くした両面発光機能を1枚の基板によって果たすことが可能になる。また、基板11内に入射した光が屈折及び界面での反射により側方に導かれ、側方に存在する蛍光体層を透過して放射される側方発光をも加えて、配向角を更に広くすることができる。

以上のようにLEDチップ12が配置された基板11には、一面側においてLEDチップ12を覆うとともに、他面側において基板11の裏面を覆うように、上下で連続した蛍光体層13が配設される。即ち、LEDチップ12は、蛍光体層13により包囲された領域の中心に配置され、蛍光体層13により包囲された状態となる。その結果、発光モジュールは全方向において、即ち全体が発光することになる。また、LEDチップ12は基板11に搭載されるため、実装を容易に行うことができる。

蛍光体層13は、LEDチップ12から放射される青色光を透過させると共に、青色光によって黄色蛍光体を励起して黄色光に変換し、透過した青色光と黄色光が混光して白色の光を放射する。

蛍光体層13は、透明樹脂例えばシリコーン樹脂に、例えば黄色蛍光体を分散・混合してなり、例えば、塗布により形成される。或いは、成型機による方法、ディッピングによる形成する方法もある。

蛍光体層13は、基板11の一面側においてLEDチップ12を覆う第1の蛍光体層13aと、他面(裏面)側において基板11の裏面を覆う第2の蛍光体層13bとからなり、第1の蛍光体層13aと第2の蛍光体層13bとは、基板11の側部において連続している。この場合、第1の蛍光体層13aと第2の蛍光体層13bとは、すべての周縁部において連続していてもよいが、一部においてのみ連続していてもよい。例えば、基板11の四隅においては、支持部として用いるため、図1(a)に示すように、第1の蛍光体層13aと第2の蛍光体層13bとは断続していてもよい。即ち、図1(a)は、矩形の基板11の対角線方向で切断した断面を示し、基板11の四隅のみが蛍光体層により覆われておらず、露出している。

このように、蛍光体層13を上下で連続したものとすることにより、基板11の側部にも蛍光体層13が存在することになり、横方向の光量が低下することが防止される。基板11の側部に蛍光体層13が全く存在しない場合には、LEDチップ12からの青色光が蛍光体層13を透過することなくそのまま放出されるため、横方向の光量が低下してしまうからである。

蛍光体層13は、球状の形状、即ち第1の蛍光体層13aと第2の蛍光体層13bとで厚さが同一であってもよいが、図1(a)に示すように、砲弾状とすることにより、第1の蛍光体層13aと第2の蛍光体層13bとで、厚さを異ならせることができる。この場合、第1の蛍光体層13aの厚さを第2の蛍光体層13bの厚さよりも厚くすることが望ましい。その理由は次の通りである。

LEDチップ12から出た青色光は、基板11を透過すると、その透過率により、上方に向かう光に比べ、光量が約10%低下する。そのため、第1の蛍光体層13aと第2の蛍光体層13bとが同じ厚み(光路長)では、上下で色温度がずれて、200Kもの色温度差が生じてしまう。

これに対し、LEDチップ12を包囲する蛍光体層13を球形ではなく、例えば砲弾状とすることにより、第1の蛍光体層13aの厚さを第2の蛍光体層13bの厚さよりも厚くすることで、上下で色温度差をなくすことができる。上下で色温度差を例えば50K程度に下げるためには、第1の蛍光体層13aの厚さを第2の蛍光体層13bの厚さの105〜108%程度とすることが望ましい。

また、基板11の裏面に設けられている第2の蛍光体層13bの一部に、例えば円形の開口を設け、基板11の裏面の一部を露出させることができる。この露出部において、ヒートパイプ14と固定することで、これら金属部材との良好な接触性、及び強固な固定を図ることができる。なお、ヒートパイプ14の代わりに、筐体、ヒートシンク等に固定しても良い。このように、放熱経路を確保することにより、熱抵抗の低下、及び効率の向上を図ることができる。

上述したように、本実施形態に係る発光モジュールでは、LEDチップ12を囲むように蛍光体層13が設けられているため、横方向に向かう光も蛍光体層13を透過して白色に発光する。そのため、横方向に向かう光を多くすることにより、全体が均一に発光することになる。横方向に向かう光を多くする手段として、基板11の屈折率を蛍光体層13を構成する透明樹脂の屈折率よりも大きくする方法が挙げられる。

透明樹脂としてシリコーン樹脂の屈折率が1.4であるのに対し、基板11を構成する透光性セラミックスであるサファイアの屈折率は1.7であり、空気の屈折率は1.0である。これらの屈折率がいずれも同じである場合には、LEDチップ12から放出された光は、まっすぐ進み、基板横方向の光は発生しない。しかし、屈折率に差がある場合には、屈折率の異なる界面に達する際、光は屈折する。特に、LEDチップ12の構成部材であるサファイアを通過した光が包囲材料であるシリコーン樹脂に達する際、光は屈折し、シリコ-ン樹脂に蛍光体粒子を分散させてなる蛍光体層全体が光る。

また、LEDチップ12を包囲するシリコーン樹脂から基板11の透光性セラミックスであるサファイアを通過する際には、サファイアの屈折率がシリコーン樹脂の屈折率よりもかなり大きいことから、横方向にも光がわたり、全体が光ることになる。もし、屈折率の差が小さい場合には、基板の横方向では光らず、暗くなる。

基板11を構成する透光性セラミックスの屈折率とLEDチップ12を包囲する透明樹脂の屈折率の差は、0.1〜0.4であるのが好ましい。0.1未満では屈折率の差を設けることによる効果が得にくく、横方向への光の量が少なく、0.4を超えると、横方向の光の量が多くなり過ぎて、上下方向の光の量が低下してしまう。なお、屈折率は、ナトリウムD線波長589.3nmの光に対するものである。

上述したように、第1の蛍光体層13aと第2の蛍光体層13bとは、基板11の側部において連続しているが、すべての周縁部において連続しているのではなく、一部においてのみ連続していてもよい。この場合、断続している部分では、LEDチップ12からの青色光が蛍光体層13を透過することなくそのまま放出されるため、横方向の光量が低下するという問題がある。この場合、例えば、LEDチップ12からの光が基板11の表面で全反射し、横方向に光が逃げ、あるいは基板11に入った光が基板11の下面で全反射し、横方向に光が逃げ、横方向に向かう光が多くなるのである。

この問題を防止するための手段として、基板11の表面を荒し、凹凸面を形成することが挙げられる。基板11の表面を凹凸面とすることにより、横方に逃げる光が低減され、上方及び下方に向かう均一な光となり、それによって、優れた効率及び配光角が得られる。また、基板11の表面を凹凸面とすることにより、基板11とLEDチップ12との優れた密着性が得られ、信頼性が向上するという効果も得られる。

表面粗さRaは、好ましくは0.5〜5.0である。表面粗さRaが0.5未満では、その効果が得にくく、5.0を越えると、凹凸内で光が散乱して光取出し効率がさがってしまい効率が低下してしまい好適ではない。

基板11の表面を荒らす方法としては、サンドブラッシング、化学的処理方法、凹凸面を有する型によりセラミックを成形する方法等が挙げられる。

以上説明した例では、蛍光体層13は、LEDチップ12に直接接触して覆うように形成されているが、このような形態に限られるものではなく、蛍光体層をLEDチップ12から離間させて包囲するように形成することも可能である。これによっても、LEDチップ12に直接接触して覆うように形成することにより得られる効果と同様の効果を得ることが可能である。即ち、発光モジュールは全方向において、即ち全体が発光する。

なお、この場合、LEDチップ12と蛍光体層との間に空間があると、空気によりLEDチップ12が劣化するため、透明封止樹脂により封止することが必要となる。

次に、以上のように構成された発光モジュール10を光源として用いた照明装置の構成につき説明する。本実施形態の照明装置は、一般照明用の白熱電球に代替可能な口金付ランプ20を構成するもので、図2に示すように、上述した発光モジュール10と、この発光モジュール10を支持し、発光モジュール10に電源を供給する電気接続部21と、発光モジュール10を覆うように設けられる透光性のカバー部材22と、発光モジュール10を点灯する点灯装置23により構成される。

電気接続部21は、発光モジュール10を支持し、発光モジュールに電源を供給するもので、本実施形態では、図2に示すように、エジソンタイプのE26形を構成する口金部材で構成した。口金部材21は、ねじ山を備えた銅板製の筒状のシェル部21aと、このシェル部の下端の頂部に電気絶縁部21bを介して設けられた導電性のアイレット部21cを備えている。

そして、シェル部21aの開口部に発光モジュール10およびカバー部材22が支持される。すなわち、発光モジュールの円筒状の支持部材17が、シェル部21aの開口部に巌合され、支持部材17の外周面とシェル部21aの内面との隙間に対して、熱伝導性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等からなる接着剤を充填して固着し、発光モジュール10全体が電気接続部である口金部材21に支持される。同時に、LEDチップ12から発生する熱は、ヒートパイプ14から支持部材17を経由してシェル部21aすなわち口金部材21に伝達され、外部に効果的に放熱させることが可能になる。なお、支持部材17には、後述する点灯装置23を収納するための凹部が内側に形成されている。

発光モジュール10を覆うように設けられる透光性のカバー部材22は、ランプのグローブを構成するもので、例えば、厚さが薄いガラスや合成樹脂などの材質で構成され、透明または光拡散性を有する乳白色などの半透明、本実施形態では乳白色のポリカーボネイト(PC)樹脂で構成した。そして、本実施形態のカバー部材22は、発光モジュール10の発光部Aを主として覆う上側カバー部22aと、導光体16を主として覆う下側カバー部22bの2つに分割して発光面積を増やすように構成した。上側カバー部22aと下側カバー部22bの分割線は、発光モジュール10の発光部Aを略通過する水平方向の線、換言すれば、グローブの略最大径部付近で光軸x−xと略直交する線y−yを境にして2分割する。

上側カバー部22aは、下方に開放した開口部22a1を有する略半球面状をなし、その球面の形状は、一般白熱電球のボール部分のシルエットに近似させた滑らかな曲面状に形成する。下側カバー部22bは、上方に上側カバー部22aの開口部22a1に合致する開口部22b1を有し、下方に径の小きい開口部22b2を有し、その外側面が、下方に向けて緩やかに湾曲させることにより、外観が一般照明用の白熱電球におけるネック部のシルエットと同様の形状になるように形成する。なお、上側カバー部22aと下側カバー部22bは、これらの開口部22a1、22b1同士の突合せ面が超音波溶接等の手段により固着されて一体化され、一つのグローブとして構成される。そして、下側カバー部22bの下方の径の小きい開口部22b2が口金部材21のシェル部21aの開口部に巌合されて耐熱性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤によって固着され支持される。

点灯装置23は、図2に示すように、発光モジュール10におけるLEDチップ12の点灯回路を構成する回路部品23aと、回路部品を実装した回路基板23bからなる。点灯回路は、交流電圧100Vを3.1V程度の直流電圧に変換してLEDチップ12に定電流の直流電流を供給するように構成される。回路基板23bは短冊状をなすガラスエポキシ材からなり、片面または両面に小形の電子部品が実装される。

そして、点灯装置23は、口金部材21のシェル部21a内に収納されて支持される。すなわち、回路基板23bを縦方向にし、上方部分がPBT樹脂等の合成樹脂からなるホルダ24の空洞内に挿入され、中間から下方部分がシェル部21a内に配置されて支持される。

回路基板を支持したホルダ24は、円筒状をなす支持部材17の凹部に巌合されて支持され、点灯装置23が口金部材21内に電気絶縁を図った状態で収納される。なお、回路基板23bとホルダ24、ホルダと支持部材の凹部さらにシェル部21a内面と回路基板23bとの間には、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の耐熱性で熱伝導性を有し、かつ電気絶縁性を有する接着剤を充填することによって固着するようにするとよい。

以上のように、一般照明用の白熱電球と同様に、頂部の前面側から側面周囲にわたって発光面積を増やすようにグローブが形成されたPS形状のカバー部材22を有し、他端側にE26形の口金部材21が設けられ、全体の外観形状が一般照明用の白熱電球全体のシルエットと同様の外観形状をなした電球形の口金付ランプが構成される。

次に、以上のように構成された口金付ランプ10の作動につき説明する。図2に示すように、口金付ランプ10に口金部材21を介して電源を供給し、点灯させると、発光モジュール10における青色LED チップ12の発光層12bから一面側に向かって光aが放射される。この光aは略正方形の面状をなす発光部Aにおける第1の蛍光体層13の黄色蛍光体を介して白色の光となり、上側カバー部22aの内面に向かって放射されて透過し、頂部の前面側を主として照射する。

また、青色LED チップ12における発光層12bから、チップの他面側(裏面側)の透光性サフアイア素子基板12aを透過して放射される光b(図1(b)、図2中下方に向かう光)は、透光性アルミナからなる基板11を透過し、第2の蛍光体層13bにおいて白色光となり、この白色光は導光体16によって光軸x 一x 方向に沿って他面側、すなわち、口金付ランプ10の背面側(口金部材21側)に導かれ、円筒状の鼓形をなす導光体16内で屈折されて拡散され、導光体16の外周部から下側カバー部材22bの内面に向かって放射されて透過し、側面周囲を主として照射する。

なお、青色LED チップ12から横方向に向かう光もまた蛍光体層において白色光となり、横方向に放出される
これにより、一般照明用の白熱電球と同様に、前面側から側面周囲を経て裏面にわたって略全体が均等に光るように配光角θ1を広くした背面発光を行うことが可能になり、一般照明用の白熱電球と同様の所望の配光特性を有する照明を行うことができる。

この際、ヒートパイプ14は、電球の中心軸である光軸x−xに設けられているので、導光体16の外周部から下側カバー部材22bの内面に向かって放射される光bが、ヒートパイプ14によって殆んど遮られることなく、光の取り出し効率を向上させることができる。同時に、一部が影となっても、その陰影は周囲に均等に分散されることから、色むらが生じ難くなる。

同時に、口金付ランプが点灯されると、LEDチップ12の温度が上昇し、熱が発生する。その熱は、熱伝導率の高い透光性アルミナ製の基板11から、熱伝導率の良好な銅またはアルミニウム製のヒートパイプ14に伝達され、さらに熱伝導部材の下端部が固着された銅またはアルミニウム製の支持部材17に伝達され、さらに熱伝導性の良好な銅板からなる口金部材21に伝達され、同様に銅板で構成された器具側のソケットを介して外部に放熱される。ソケットから器具一の熱伝導率を上げるため、ソケット外器材は、熱伝導セラミックスまたは樹脂を用いる。そして、この放熱作用は、点灯中において常に継続して行われることにより、LEDチップ12における発光効率の低下を抑制することが可能になる。

また、同時に点灯装置23の回路基板23bが口金部材21内に熱伝導性の良好な接着剤を充填して支持されることにより、内蔵された回路基板23bの熱も接着剤で拡散され、さらに銅板からなるシェル部21aを介して外部に放熱されることから、回路部品23aの温度上昇も抑制することができ、電子部品の信頼性を高めることも可能になる。上記作用によって、高純度で熱伝導率が高い透光性アルミナを用いて基板を構成することにより、発光効率を向上きせ、かつ所望の配光を得ることが可能な発光モジュールおよび照明装置を構成することが可能になる。

次に、具体的な種々の実施形態について、実施例と従来例及び参考例との比較試験を行った。

第1の実施形態
本実施形態は、LEDチップを支持する基板として透光性基板を用いるとともに、蛍光体粒子を透明樹脂中に分散させた蛍光体層をLEDチップを包囲するように配置した発光モジュールを示す。

透光性基板として、規定サイズに切断した純度99.6%の透光性アルミナ(PCA)基板を用い、このPCA基板上に金属ペーストをスクリ−ン印刷し、焼成して固着することにより、配線層を形成した。次いで、配線層が形成されたPCA基板上に、1個または複数個、例えば100個のLEDチップを搭載し、25ミクロンの金線により、配線層にボンディングした。高純度の透光性アルミナの表面は円滑であるが、チップボンディング性には悪影響は与えず、製造上の問題はなかった。

次に、蛍光体層の形成方法の異なる6種の試料を作成した。

(従来例1):PCA基板上にLEDチップを囲むバンクを形成した後、蛍光体含有樹脂を流し入れ、硬化させ、LEDチップの上面を覆う蛍光体層を形成した。また、PCA基板の裏面にもLEDチップに対応する領域を囲むバンクを形成した後、蛍光体含有樹脂を流し入れ、硬化させ、LEDチップの下方を覆う蛍光体層を形成した。

(従来例2):PCA基板上にLEDチップを囲むバンクを形成した後、蛍光体含有樹脂を流し入れ、硬化させ、LEDチップの上面を覆う蛍光体層を形成した。また、PCA基板の裏面のLEDチップに対応する領域に蛍光体シートを配置した。

(実施例1):成形機によりLEDチップの上面を覆うとともに、PCA基板の裏面をも連続して覆う球形の蛍光体層を形成した。

(実施例2):成形機によりLEDチップの上面を覆うとともに、PCA基板の裏面をも連続して覆う砲弾状の蛍光体層を形成した。

(実施例3,4):成形機によりLEDチップの上面を覆うとともに、PCA基板の裏面をも連続して覆う砲弾状の蛍光体層を形成し、基板裏面中央の蛍光体層に円形の露出部を設けた。

以上の各試料について、電流を流して発光させ、側面の光量、配光角、効率、光色温度差を測定した。なお、実施例3,4の試料については、実施例2の試料に対する基板熱抵抗の割合を測定した。

それらの結果を下記表1及び表2に示す。

上記表1から、蛍光体層を、LEDチップの周囲を覆うように球形又は砲弾状に成形した実施例及び実施例2に係る発光モジュールは、側部が全く蛍光体層により覆われていない従来例1、2,3に係る発光モジュールに比べ、側面の光量が大幅に増加していることがわかる。また、配光角300°から340°へと増加し、効率もやや増加した。なお、色温度差については、実施例1と球形の蛍光体層よりも砲弾状の蛍光体層のほうが少なかった。

また、上記表1及び表2から、基板の裏面を一部露出させた実施例3及び4では、筐体金属やヒートパイプ、ヒートシンクへ強固に固定することが可能となり、また、放熱経路が確保されることで熱抵抗が低下し、その結果、効率も向上した。

実施形態2
透光性基板及び蛍光体層の透明樹脂材料の屈折率を以下のように種々変えたことを除いて、実施形態1と同様の手法で、5種の試料を作成した。

(参考例1):透光性基板としてシリコーンレジン、透明樹脂材料としてシリコーンゴムを用いた。

(参考例2):透光性基板としてガラス、透明樹脂材料としてシリコーンゴムを用いた。

(実施例5):透光性基板として透光性アルミナ、透明樹脂材料としてシリコーンゴムを用いた。

(実施例6):透光性基板としてサファイヤ、透明樹脂材料としてシリコーンゴムを用いた。

(参考例3):透光性基板として高屈折率ガラス、透明樹脂材料としてシリコーンゴムを用いた。

以上の各試料について、電流を流して発光させ、側面の光量、配光角、効率を測定した。

それらの結果を下記表3に示す。

上記表3から、透光性基板として、LEDチップの周囲を覆う透明樹脂材料よりも高い屈折率を有する材料、特にその屈折率差が0.1〜0.4である実施例5及び6に係る試料では、側面の光量、配光角、及び効率がいずれも増加していることがわかる。

これに対し、透光性基板と透明樹脂材料の屈折率差が0.1未満である参考例1及び2に係る試料では、側面の光量、配光角、及び効率がいずれも実施例5及び6に係る試料よりも低下している。また、透光性基板と透明樹脂材料の屈折率差が0.4を超える参考例3に係る試料では、側面の光量が多すぎるため、配光角及び効率が実施例5及び6に係る試料よりも低下している。

実施形態3
透光性基板の表面粗さを以下のように種々変えて、実施形態1と同様の手法で、5種の試料を作成した。

(参考例4):透光性基板として表面粗さ0.4の透光性アルミナ、チップ包囲材料として蛍光体を含有するシリコーンゴムを用いた。

(実施例7):表面粗さ0.5の透光性アルミナ、チップ包囲材料として蛍光体を含有しないシリコーンゴムを用いた。

(実施例8):表面粗さ1.5の透光性アルミナ、チップ包囲材料として蛍光体を含有しないシリコーンゴムを用いた。

以上の各試料について、電流を流して発光させ、基板とLEDチップとの密着性、側面の光量、配光角、及び効率を測定した。

それらの結果を下記表4に示す。

上記表4から、透光性基板として0.5〜5.0の表面粗さの透光性アルミナを用いた実施例7及び8に係る試料では、基板とLEDチップとの密着性が良好であり、側面の光量、配光角、及び効率がいずれも増加していることがわかる。

これに対し、透光性基板として0.5未満の表面粗さの透光性アルミナを用いた参考例4に係る試料では、基板とLEDチップとの密着性がやや劣り、側面の光量及び配光角がいずれも実施例7及び8に係る試料よりも低下している。

実施形態4
蛍光体を含む透明樹脂材料と含まない透明樹脂材料でLEDチップを包囲し、蛍光体を含まない透明樹脂材料についてはその周囲に球形又は砲弾状の蛍光体層を成形し、実施形態1と同様の手法で、3種の試料を作成した。

(参考例5):蛍光体を含む透明樹脂材料からなる砲弾状蛍光体層を成形し、LEDチップを包囲した。

(実施例9):蛍光体を含まない透明樹脂材料でLEDチップを包囲し、その周囲に球形の蛍光体層を成形した。

(実施例10):蛍光体を含まない透明樹脂材料でLEDチップを包囲し、その周囲に弾状の蛍光体層を成形した。

以上の各試料について、電流を流して発光させ、側面の光量、配光角、及び効率を測定した。

それらの結果を下記表5に示す。

上記表5から、蛍光体層をLEDチップから離間させて配置しても、接触させて配置した場合の同様の配光角及び効率が得られることがわかる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述の各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。

10…発光モジュール、
11…基板、
12…発光素子、
12a…素子基板、
12b…発光層、
13…蛍光体層、
13a…第1の蛍光体層、
13b…第2の蛍光体層、
14…ヒートパイプ、
15…給電端子、
16…導光体

Claims (5)

  1. 透光性基板と;
    この透光性基板の一面側に配置されたLEDチップと;
    前記LEDチップの上面を覆う第1の蛍光体層と、前記透光性基板の他面側を覆うとともに前記第1の蛍光体層と連続して設けられる第2の蛍光体層とを有する蛍光体層と;
    を具備することを特徴とする発光モジュール。
  2. 前記第1の蛍光体層は、前記第2の蛍光体層よりも厚いことを特徴とする請求項1に記載の発光モジュール。
  3. 前記透光性基板の一部が前記蛍光体層から露出していることを特徴とする請求項1に記載の発光モジュール。
  4. 側方への光量の低下を防止する手段を更に具備することを特徴とする請求項3に記載の発光モジュール。
  5. 請求項1〜5のいずれかに記載の発光モジュールを具備することを特徴とする照明装置。
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