JP2016157770A - 発光ダイオード素子の実装基板用白色反射フィルム、その発光ダイオード素子の実装基板用白色反射フィルム用いてなる発光ダイオード素子の実装基板並びにその発光ダイオード素子の実装基板を用いてなる照明器具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】全光線反射率が80%以上であり、全光線反射率を鏡面反射率で除して求められる拡散反射率が20%以上であり、かつ見掛け密度が0.9〜1.4であることを特徴とする発光ダイオード素子の実装基板用白色反射フィルム。
【選択図】なし
Description
該発光ダイオード素子の実装基板を用いた照明器具に関して、さらに詳しくは、発光ダイオード素子の実装基板の発光ダイオード素子側の基板面上に組み込むことにより、発光ダイオード素子の発光により放射せられる光の照明器具からの光の取り出し効率を高めることができる発光ダイオード素子の実装基板用白色反射フィルム、照明器具の発光体として照明器具に組み込んだ場合に、発光ダイオード素子の発光により放射される光の照明器具からの光の取り出し効率を高めることができる発光ダイオード素子の実装基板及び該発光ダイオード素子の実装基板を用いることにより、発光ダイオード素子の発光により放射せられる光の照明器具からの光の取り出し効率を高めることができる照明器具に関する。
反射部材の拡散反射度は、広く用いられている積分球を用いた全光線反射率の測定方法において、正反射光を光トラップにより除いた残りの成分を受光することにより測定する方法が知られている。まず、該測定方法で拡散反射率の測定を行った。しかし、該測定方法では、鏡面反射性の高い金属光沢の反射部材と拡散反射性の高い白色反射部材の比較においては、拡散反射度は全光線反射率と異なった値になり差が出るが、拡散反射度の高い白色反射部材同士の拡散反射度は全光線反射率とほぼ同じになり差別化できないことがわかった。
(1) 全光線反射率が80%以上であり、全光線反射率を鏡面反射率で除して求められる拡散反射率が20%以上であり、かつ見掛け密度が0.9〜1.4であることを特徴とする発光ダイオード素子の実装基板用白色反射フィルム。
(2) 全光線反射率と拡散反射率の1/3の値を加算することにより求められる複合反射率が100%以上であることを特徴とする上記(1)に記載の発光ダイオード素子の実装基板用白色反射フィルム。
(3) 発光ダイオード素子の実装基板の発光ダイオード素子の周辺基板表面に上記(1)又は(2)に記載の実装基板用白色反射フィルムを組み込んでなることを特徴とする発光ダイオード素子の実装基板。
(4) 上記(1)又は(2)に記載の実装基板用白色反射フィルムの表面に回路を形成し、該回路上に発光ダイオード素子を固定してなることを特徴とする発光ダイオード素子の実装基板。
(5) 上記(3)又は(4)に記載の発光ダイオード素子の実装基板の出光側に設置された導光壁よりなる光源モジュールの出光面側に光拡散部材が設置されてなる照明器具であって、該光拡散部材が、以下の特性を同時に満たすことを特徴とする照明器具。
(I)光源モジュールから出光する光の配光角が70度以上であること
(II)光拡散部材の全光線透過率/平行光線透過率比が13〜200であること
(6) 発光ダイオード素子が、非直流の電流で点灯されることを特徴とする上記(5)に記載の照明器具。
(全光線反射率及び拡散反射率)
本発明の発光ダイオード素子の実装基板用白色反射フィルム(以下、単に白色反射フィルムと称することもある)は、全光線反射率が80%以上で、かつ実施例において記載した方法で求められる拡散反射率が20%以上であることを同時に満たすことが重要である。
全光線反射率が80%以上で、かつ実施例において記載した方法で求められる拡散反射率が、20%以上がより好ましい。全光線反射率が88%以上であることがより好ましく、92%以上であることが更に好ましい。そして、実施例において記載した方法で求められる拡散反射率が、25%以上であることがより好ましく、28%以上であることがさらに好ましい。上限は限定されないが、技術的困難度等より、全光線反射率は105%以下が、拡散反射率は50%以下が好ましい。上記範囲を満たすことにより、発光ダイオード素子の実装基板用白色反射フィルムを発光ダイオード素子の実装基板の発光ダイオード素子側の基板面上に組み込むことにより、発光ダイオード素子の発光により発せられる光の照明器具からの光の取り出し効率を高めることができるので好ましい。
前述のごとく、反射部材の拡散反射度は、広く用いられている積分球を用いた全光線反射率の測定方法において、正反射光を光トラップにより除いた残りの成分を受光することにより測定する方法が知られている。しかし、該測定方法では、鏡面反射性の高い金属光沢の反射部材と拡散反射性の高い白色反射部材等の拡散反射度は全光線反射率と異なった値になり差が出るが、拡散反射度の高い白色反射部材同士の拡散反射度は全光線反射率とほぼ同じになり差別化できない。
本発明の発光ダイオード素子の実装基板用白色反射フィルムは、全光線反射率と拡散反射率の1/3の値を加算することにより求められる複合反射率が100%以上であることが好ましい。105%以上がより好ましい。上限は限定されないが、技術的困難度等より、130%以下が好ましい。
上記範囲を満たすことにより、発光ダイオード素子の実装基板用白色反射フィルムを発光ダイオード素子の実装基板の発光ダイオード素子側の基板面上に組み込むことにより、発光ダイオード素子の発光により放射される光の照明器具からの光の取り出し効率を高めることができるので好ましい。
該複合反射率は、実装基板用白色反射フィルムの反射特性と照明器具からの光の取り出し効率との相関解析により求めた経験式により確立した指標である。例えば、図3がその一例である。すなわち、拡散反射率は全光線反射率より照明器具からの光の取り出し効率に対して3倍の寄与を有していることが示されている。
本発明の発光ダイオード素子の実装基板用白色反射フィルムは、見掛け密度が0.9〜1.4である白色フィルムであることが好ましい。見掛け密度は1.0〜1.3がより好ましい。見掛け密度が0.9未満では、例えば、二軸配向角ポリエステルフィルムであってもフィルムの剛性が低くなるので、フィルムを加工する時の取り扱い性が悪くなるので好ましくない。逆に1.3を超えた場合は、全光線反射率が低くなるので好ましくない。
本発明の発光ダイオード素子の実装基板用白色反射フィルムは、上記特性を満たせば限定されないが、経済性、剛性及び耐熱性より二軸配向角ポリエステル系白色フィルムが好ましい。例えば、二軸配向角ポリエステル系白色フィルムに関しても、以上の特性を満たせばその構成や製造方法は限定されない。フィルムの内部に含有される微細な気泡が含有されてなる発泡タイプの二軸配向角ポリエステル系白色フィルムが好ましい。例えば、以下の構成及び製造方法で製造された白色の二軸配向角ポリエステルフィルムが好ましい。
0.01≦a/(b+c)≦1
c/b≦1
3≦a+b+c≦20
白色フィルムの拡散反射率を前述した好ましい範囲を達成する方法は限定されないが、白色フィルムの表面にマット層を積層する方法が好ましい。以下、二軸配向角ポリエステルフィルム系の白色反射フィルムを一例として好ましい構成や製造方法について言及する。
該表面にマット層を積層する方法は、フィルム、シート及び板の製造工程内で実施する、いわゆるインライン法で実施しても良いし、フィルム、シート及び板の製造工程とは別の工程、いわゆるオフライン法で実施しても構わない。製造コストを下げることができるので、前者のインライン法で実施するのが好ましい。例えば、特開2000−289171号公報に記載されている方法で実施するのが好ましい実施態様である。
本発明の発光ダイオード素子の実装基板は、発光ダイオード素子の実装基板の発光ダイオード素子の周辺基板表面に前記した実装基板用白色反射フィルムを組み込んでなることが好ましい実施対応の一つである。例えば、熱硬化性樹脂をシート状ガラス基板に含浸させたプリプレグと金属箔とを加熱プレス成形して得たリジッド金属張積層板等よりなるリジッドな発光ダイオード素子の実装基板の発光ダイオード素子の周辺部に、前記した実装基板用白色反射フィルムを発光ダイオード素子部分等の基板より突起した部分を打ち抜いて、例えば、接着剤や粘着剤等で貼着して組み込む方法が挙げられる。
発光ダイオード素子の実装基板の形状は限定されない。正三角形、二等辺三角形、直角三角形等の三角形、正方形、長方形、菱形及び台形等の四角形、多角形、円形、楕円形及び不定形等のいずれの形状でも構わない。照明器具として求められるデザインや機能に応じて適宜選択すれば良い。
本発明におけるは、LED光源やレーザー光源等の点状の発光素子よりなる点光源が挙げられる。該点光源の種類は限定されないが、広く普及が進んでいるLED光源が好ましい。LED光源の種類も限定されない。例えば、広く使用されている砲弾型LED、表面実装型(SMD)及びチップオンボード(COB)等が挙げられる。特に、表面実装型(SMD)及びチップオンボード(COB)の使用が好ましい。表面実装型(SMD)の光源チップ部に光学レンズを組み込まれたレンズ付きタイプであっても良い。光学レンズは、一次光学レンズと二次光学レンズに区分されるがどちらのタイプであっても良い。
本発明の照明器具は、上記の発光ダイオード素子の実装基板の出光側に、ダイオード素子で発光され放射される光をダイオード素子の前面に出光できるように導光壁を設けてなる光源モジュールの出光面側に光拡散部材が設置されてなる照明器具において、該光拡散部材は、以下の特性を同時に満たすこが好ましい。
(1)実施例において記載する方法により測定される光源モジュールから出光する光の配光角が70度以上であること
(2)光拡散部材の実施例において記載する方法により測定される全光線透過率/平行光線透過率比が13〜200であること
本発明における光源モジュールは、上記の発光ダイオード素子の実装基板の出光側に、ダイオード素子の発光で放射される光をダイオード素子の前面に出光できるように導光壁を設けてなることが好ましい。
本発明においては、実施例において記載した方法により測定される光源モジュールから出光する光の配光角(以下、単に出光配光角と称することもある)が70度以上であることが好ましい。75度以上がより好ましく、80度以上がさらに好ましい。
本発明においては、上記光源モジュールから出光する光の配光角を、上記好ましい範囲に制御する方法は限定されないが、後述する開口角が少なくとも一方向において85度以上にすることが好ましい実施態様である。
本発明においては、以下に述べる方法で求められる開口角が100度〜170度であることが好ましい。105度〜170度がより好ましい。
100度未満では、入光配光角が上記範囲未満になり、照度特性が悪化するので好ましくない。逆に、170度を超えた場合は、光源モジュールが薄くなり過ぎ、輝度特性が悪化する場合はあるので好ましくない。
開口角とは、光源モジュールの導光壁の開口部の中心点に垂線を光源モジュールの底面の発光ダイオード素子の実装基板に向かい引いた時のとの発光ダイオード素子の実装基板交点と光源モジュールの導光壁の開口部の全ての方向の内面との角度の内の最小角度であり、図2に示すごとく、光源モジュール底面との内面角で求められる。開口部が、非対象形の場合は、全ての方向の内面角の最小値を用いる。すなわち、光源モジュールの開口部の中心点を通る全方位の中心点と開口部の内面との幅の最小値となる位置において上記方法で求めた角度を指す。
本発明の光拡散部材は、実施例において記載する方法により測定される全光線透過率/平行光線透過率比が13〜200であることが好ましい。15〜150がより好ましく、15〜100が更に好ましい。15〜80が特に好ましく、15〜60が最も好ましい。
本発明における光拡散部材の種類は上記特性を満たせば限定されない。例えば、光拡散フィルム、光拡散シート及び光拡散板等が挙げられる。また、拡散部材の表面にレンズ構造を賦型した構造のものも許容される。
該光拡散部材は単数枚でも良いし、複数枚を組み合わせて用いても良い。複数枚を組み合わせて用いる場合は、レンズフィルム等のレンズ部材を組み合わせて用いても良い。
本発明においては、光拡散部材は、光源モジュールの出光面に光拡散部材が設置されてなればその位置は限定されない。例えば、光源モジュールの出光面に設置しても良いし、出光面と発光ダイオード素子の実装基板の中間に用いても良い。また、光源モジュールの出光面に光拡散部材を固定する固定ピンを設けて、出光面より浮かした位置で固定して設置しても良い。
本発明においては、光拡散部材の形状や厚みも限定されない。形状はフラットな形状であっても良いし、例えば、曲面状、立方状及び角錐状等の成型形状であっても良い。厚みは0.5〜5mm程度が好ましい。
発光ダイオード素子は、点灯により発光ダイオード素子が発熱して素子の温度が高くなり、その熱が実装基板に伝わり、実装基板の温度を上昇させるという課題を有する。本発明の場合は、実装基板表面にポリエステル系の白色反射フィルムを組み込んでいるので、従来技術において用いられている熱硬化性樹脂をシート状ガラス基板に含浸させたプリプレグや反射塗料等に比べると耐熱性が劣るので、高出力の光源モジュールの場合は、熱変形や白色反射フィルムの剥離等が起こる危険がある。
(全光線透過率)
自記分光光度計(UV−3150:島津製作所社製)に積分球付属装置(ISR−3100:島津製作所社製)をセットして、スリット幅12nmで波長300〜800nmの範囲を高速でスキャンし分光スペクトルの測定を行い、550nmにおける透過率で表示した。
(平行光線透過率)
自記分光光度計(UV−3150;島津製作所社製)を用いて、スリット幅12nmで波長300〜800nmの範囲を高速でスキャンし透過分光スペクトルの測定を行い、550nmにおける透過率で表示した
上記測定においては、試料の主拡散方向が水平方向になるように試料固定器具に固定して測定をした時の値を用いた。
主拡散方向は以下の方法で検出した。
試料にレーザーマーカーで光を当て、出射光の拡散方向を検知して決定した。
測定は実際に使用する場合の光の透過方向が一致する向きで試料を固定して測定するのが良い。本発明においては、表面賦型あるいは表面拡散層タイプの場合は、表面賦型あるいは表面拡散層の反対面より入光して測定をした。
上記方法で測定された全光線透過率を平行光線透過率で除して算出した。該全光線透過率/平行光線透過率比の値が高い程、拡散度が高い。
自記分光光度計(UV−3150:島津製作所社製)に積分球付属装置(ISR−3100:島津製作所社製)をセットして、スリット幅12nmで波長300〜800nmの範囲を高速でスキャンし反射分光スペクトルの測定を行い、550nmにおける反射率で表示した。
自記分光光度計(UV−3150:島津製作所社製)に金属面反射測定付属装置(入射角:5度、P/N206−4046:島津製作所社製)をセットして、スリット幅12nmで波長300〜800nmの範囲を高速でスキャンし反射分光スペクトルの測定を行い、550nmにおける反射率で表示した。
前記方法で求めた全光線反射率を鏡面反射率で除して算出した。該拡散反射度は値が大きい程、拡散度が高い。
上記方法で求めた全光線反射率及び拡散反射率の値を用いて、下記(1)で求めた。
複合反射率=全光線反射率+拡散反射率/3 (1)
フィルムを5.0cm四方の正方形に4枚切り出し、4枚を重ね合わせマイクロメーターを用いて有効数字4桁で、総厚みの場所を変えて10点測定し、4枚重ね合わせた厚みの平均値を求めた。この平均値を4で除して有効数字3桁に丸め、一枚あたりの平均厚み(t:μm)とした。同試料4枚の重量(w:g)を有効数字4 桁で自動上皿天秤を用いて測定し、次式より見かけ密度を求めた。なお、見かけ密度は有効数字3桁に丸めた。
見かけ密度(g/cm3)=w/(5.0×5.0×t×10-4×4)
「KES−FB2−L大型純曲げ試験機」(カトーテック(株)製)を適用し、フィルムの曲げ特性(MD、TD両方向を対象)を測定評価した。測定試料は100mm×100mmを5枚準備し、測定感度はSENS5(標準)にて、既定曲率(最大曲げ曲率K=±0.5cm-1)を与えた時の、曲げ剛さB(曲げ曲率±0.1〜0.3cm-1の傾き)を読みとった。測定は20℃65%RH環境下で行い、1枚につき1回測定した5枚の平均値を採用した。
MD方向の値を用いてフィルム厚み188μmの値に換算して表示した。
変角照度計(ハイランド社製「ZERO−ONE」)を用いて、照明器具を駆動方式の試料台上に、光源モジュールの中心点と試料台の中心点が一致するように設置し、光源モジュールの出光面と照度計受光面との距離:1000mm、変角範囲:−90°から90°までを5°ピッチの条件で、赤道線上及び子午線上の2方向について照度の測定を行った。赤道線と子午線との切り替えは、試料台の中心点を通り、かつ試料台に対して垂直な直線を軸として、試料台を90°回転させて行った。また、照度の測定は暗室下で行い、照明器具を点灯後30分経過後より測定を開始した。得られた両方向の測定角度と照度の関係図を作成し、それぞれの最大照度の50%の照度位置が占める角度を幅を求めて、両方向の角度の小さい方の角度を配光角とした。該配光角は、マイナス側とプラス側の絶対値の合計角度で求めた。
変角照度計(ハイランド社製「ZERO−ONE」)を用いて、照明器具を駆動方式の試料台上に、照明器具の中心点と試料台の中心点が一致するように設置し、照明器具出光面と照度計受光面との距離:1000mm、変角範囲:−90°から90°までを5°ピッチの条件で、赤道線上及び子午線上の2方向について照度の測定を行った。赤道線と子午線との切り替えは、試料台の中心点を通り、かつ試料台に対して垂直な直線を軸として、試料台を90°回転させて行った。また、照度の測定は暗室下で行い、照明器具を点灯後30分経過後より測定を開始した。そして、角度0°の時の照度を直下照度とした。軸方向で照度が異なる場合は平均値で表示した。
変角照度計(ハイランド社製「ZERO−ONE」)に付属されている計算ソフトを用いて、上記の方法で測定した照度のデータから全光束を算出した。
以下の方法で輝度を測定した。照明器具を二次元3CCD色彩輝度計測装置(ハイランド社製「RISA−COLOR/ONE−II」)の駆動方式の試料台上に、照明器具の中心点と試料台の中心点が一致するように設置した。そして、照明器具を点灯し、直上から観察し、光源部分の5個の点光源を任意に選び、該光点源の直上位置の輝度を測定した。なお、点光源の数が5個未満の場合は、全光源について輝度を測定した。輝度の測定は、二次元3CCD色彩輝度計測装置(ハイランド社製「RISA−COLOR/ONE−II」)を用いて行い、輝度が最も大きいものをL1とした。また、光拡散部材を設置しない場合の輝度を上記二次元3CCD色彩輝度計測装置を用いて測定し、その輝度をL2とした。光拡散部材設置時の最大輝度L1を光拡散部材未設置時の輝度L2で除して百分率で表したものを最大輝度率とした。
1.白色反射フィルムA
[空洞形成剤マスターペレット(M1)の製造]
溶融粘度1,300ポイズのポリメチルペンテン樹脂60質量%、溶融粘度2,000ポイズのポリプロピレン樹脂20質量%、及び溶融粘度3,900ポイズのポリスチレン樹脂20質量%をペレット混合したものを285℃に温度調節したベント式二軸押出機に供給し、混練して空洞形成剤マスターペレット(M1)を製造した。
(尚、溶融粘度は以下のようにして求めた。樹脂温度285℃、剪断速度100/秒における溶融粘度を、フローテスター(島津製作所製、CFT−500)を用いて測定した。なお、剪断速度100/秒での溶融粘度の測定は、剪断速度を100/秒に固定して行うことが困難であるため、適当な荷重を用いて、100/秒未満の任意の剪断速度および当該速度よりも大きい任意の剪断速度で溶融粘度を測定し、縦軸に溶融粘度、横軸に剪断速度をとり、両対数グラフにプロットした。上記の2点を直線で結び、内挿により剪断速度100/秒での溶融粘度(単位:ポイズ)を求めた。)
極限粘度0.62のポリエチレンテレフタレート樹脂50重量%に平均粒径0.3μm(電顕法)のアナタース型二酸化チタン(富士チタン社製:TA−300)50重量%を混合したものをベント式2軸押出機に供給し、混練りして酸化チタン含有マスターペレット(M2)を製造した。
(尚、極限粘度は以下のようにして測定した。試料0.2gをフェノール/1,1,2,2−テトラクロルエタン(60/40(重量比))の混合溶媒50ml中に溶解し、30℃でオストワルド粘度計を用いて測定した。単位はdl/g。)
前記空洞形成剤マスターペレット(M1)9重量%、及び前記酸化チタン含有マスターペレット(M2)5重量%、極限粘度0.62のポリエチレンテレフタレート樹脂86重量%をペレット混合して真空乾燥を施し、空洞含有ポリエステルA層の原料とした。一方、前記酸化チタン含有マスターペレット(M2)30重量%と極限粘度0.62のポリエチレンテレフタレート樹脂70重量%とをペレット混合して真空乾燥を施し、白色ポリエステルB層の原料とした。これらの原料を別々の押出機に供給し、空洞含有ポリエステルA層と白色ポリエステルB層とがB/A/Bの順になるよう積層し、厚み比率が10/80/10となるようにフィードブロックで接合し、Tダイから30℃に調節された冷却ドラム上に押し出し、2種3層構成の未延伸フィルムを製造した。このとき、冷却ドラムの反対面には20℃に温調した冷風を吹き付け冷却した。
得られた未延伸フィルムを、加熱ロールを用いて65℃に均一加熱し、周速が異なる2対のニップロール(低速ロール速度=1m/min、高速ロール速度=3.4m/min)間で3.4倍に延伸した。このとき、フィルムの補助加熱装置として、ニップロール中間部に金反射膜を備えた赤外線加熱ヒータ(定格20W/cm)をフィルムの両面に対向して設置(フィルム表面から1cmの距離)、加熱した。このようにして得られた1軸延伸フィルムをテンターに導き、150℃に加熱して3.7倍に横延伸し、幅固定して、220℃で5秒間の熱処理を施し、更に210℃で幅方向に4%緩和させることにより、厚み188μmの空洞含有ポリエステル系フィルムを得た。
[塗布液(C1)の製造]
共重合ポリエステル樹脂として「バイロナール」(登録商標)( 東洋紡績(株)製)を固形分で4重量%、末端イソシアネート基を親水性基でブロックした水溶性ウレタン樹脂として「エラストロン」(登録商標)( 第一工業製薬(株)製)を固形分で4重量%、帯電防止剤として「第4級アンモニウムカチオンのエトサルフェート塩」を、前記樹脂成分に対し7重量%,粒径2μmのベンゾグアナミン系粒子を4重量%使用し、塗布液(C1)を調整した。
実施例1と同様の構成となるよう作製した未延伸フィルムを、実施例1と同様にロール延伸にて一軸延伸した後、上記の塗布液(C1)を使用し、ワイヤーバーを用いて、一軸延伸フィルムの両面にそれぞれ湿潤状態で12g/m2となるように塗布し、70℃で30秒間乾燥させた。さらにテンターにて実施例1と同様に、横延伸、及び熱固定、緩和工程を経て、厚み188μmのコート層を有する空洞含有ポリエステル系フィルムを得た。
[塗布液(C2)の製造]
共重合ポリエステル樹脂として「バイロナール」(登録商標)( 東洋紡績(株)製)を固形分で2重量% 、末端イソシアネート基を親水性基でブロックした水溶性ウレタン樹脂として「エラストロン」(登録商標)( 第一工業製薬(株)製)を固形分で2重量%、メラミン系架橋剤であるスミマール(登録商標)M−50W(住友化学製)を固形分で2重量%、帯電防止剤として「ポリスチレンスルホン酸塩」を、前記樹脂成分に対し1.2重量%,平均粒径0.20μmの炭酸カルシウムを8重量%、平均粒子径3.5μmのシリカを4重量%添加し、塗布液(C2)を調整した。
上記塗布液(C2)を、白色反射フィルム(A)の方法に準じて製造した厚み125μmの白色反射フィルムの片面に、ダイコーティング装置にて、乾燥後の厚みが6μmになるように塗布をして150℃で乾燥をして巻き取り、白色反射フィルム(C)を得た。
白色反射フィルムAで用いた空洞形成剤マスターペレット(M1)に替えて、溶融粘度1,300ポイズのポリメチルペンテン樹脂100質量%からなるペレットを用い、吐出量を調節し、縦方向及び横方向の延伸工程において、延伸温度を低く、延伸倍率を高く変更した他は、白色反射フィルムAの製造工程と同様にして白色反射フィルムDを製造した。
白色反射フィルムAで用いた酸化チタンマスターペレット(M2)に替えて、極限粘度0.62のポリエチレンテレフタレート樹脂50重量%に平均粒径1.2μmの硫酸バリウム50重量%を混合したものをベント式2軸押出機に供給し、混練りした硫酸バリウム含有マスターペレットを用い、吐出量を調節し、縦方向及び横方向の延伸工程において、延伸温度を低く、延伸倍率を高く変更した他は、白色反射フィルムAの製造工程と同様にして白色反射フィルムEを製造した。
東芝ライテック社製のE−CORE(登録商標)LEDユニットLDF5N−WGX53/2の出光部に嵌め込まれているフレネルレンズを取り外して、LEDチップが実装された白色反射塗料で塗装された実装基板のLEDチップ部分及び配線等の突起部分を打ち抜いた白色反射フィルムA〜EをそれぞれLEDチップ部分及び配線等の突起部分周辺の実装基板表面に組み込み込んだ(白色反射フィルムA〜Cは実施例1〜3に各々対応し、白色反射フィルムD、Eは比較例1、2に各々対応している)。さらに、フレネルレンズを取り外した光源モジュールの表面に、全光線透過率/平行光線透過率比が178の帝人化成社製のポリカーボネート系樹脂系の光拡散板(パンライト(TM)65HLW1.5mm)を設置し、直下照度および全光束を測定した。測定結果を表1に示す。該光源モジュールの開口角は140度で、入光配光角は116度であった。
本発明の範囲を満たすことにより、初めて、白色反射フィルムの剛性が高く、フィルムを加工する時の取り扱い性に優れており、かつ、発光ダイオード素子の発光により発せられる光の照明器具からの光の取り出し効率を高めることができることがわかる。
また、実施例1〜3、比較例1及び2の評価結果より求めた複合反射率、拡散反射率及び全光線反射率と直下照度の関係の相関関係を図3〜図5に示す。
複合反射率や拡散反射率は、従来の技術において広く用いられてきている全光線反射率よりも、直下照度、すなわち、発光ダイオード素子の発光により発せられる光の照明器具からの光の取り出し効率との相関性を著しく高めることができることがわかる。
実施例2の方法において、照明器具の出光面に設置する拡散部材を表2に示した部材に変更した場合の照明器具の直下照度及び最大輝度率の評価結果を表2に示す。
また、表2の評価結果より求めた全光線透過率/平行光線透過率比と直下照度及び最大輝度率の関係図6を示す。直下照度は極大値がある。一方、最大輝度率は、全光線透過率/平行光線透過率比は、該数値が小さくなると著しく高くなる。従って、光の照明器具からの光の取り出し効率と眩しさを両立するには、全光線透過率/平行光線透過率比に最適範囲が存在することがわかる。
実施例2に用いた白色反射フィルム(B)を実装基板表面に組み込み込んだ各種光源モジュール及び各種光拡散部材を用いた照明器具における照明器具を出光する光の全光束に対する入光配光角と光拡散部材の全光線透過率/平行光線透過率比との相乗効果の結果を図7に示す。図7の縦軸は、全光束の変化率を示している。すなわち、それぞれ光拡散部材を組み込まない場合の全光束の値を100%とした場合の相対値で表示している。それ故、光拡散部材の組み込みによる照明器具からの光の取り出し効率の変化の尺度である。従って、該値が高い程、光の取り出し効率が高いと言える。100%を超える場合は、拡散部材の組み込みによりむしろ光の取り出し効率が上がることを示している。入光配光角が116度の実施例1〜3において用いた照明器具の場合は、100%を超える場合がある。一般に光拡散部材が設置されると、発光ダイオード素子から発せられる光の一部が、光拡散部材で反射して照明器具から出光される光量が低下する。いわゆる照明器具からの光の取り出し効率が低下する。該光の取り出し効率が低下は、光拡散部材に入光する光の一部が光拡散部材で反射されることにより引き起こされる。該反射された光は、実装基板方向に向かう。本発明の方法においては、実装基板表面に実装基板用白色反射フィルムが設置されている。それ故に、光拡散部材で反射された光は、実装基板用白色反射フィルムで反射されて、再び光拡散部材の方向に放射され、その一部は光拡散部材を通過して照明器具から出射される。また、その一部は、再び実装基板方向に向かい、再度、実装基板用白色反射フィルムで反射されて、再び光拡散部材の方向に放射される。該、光拡散部材と実装基板用白色反射フィルム間の反射作用が繰り返される作用、いわゆる多重反射効果により発現されることにより引き起こされていると考えている。本発明の根幹をなす効果である。
白色反射フィルムBの表面に導電インクで点灯回路を印刷で形成し、該回路上に導電接着剤でLED素子を10個ずつ5列で固定し、厚み1mmのアルミ板表面にLED素子と反端面に接着剤で積層貼着をして、特許第4937973号公報の例1に準じた方法で点灯した。1時間経過後の白色反射フィルム表面温度は51度であった。
実施例4の方法において、直流方式で実施例4と同じ照度になるように点灯した。1時間経過後の白色反射フィルム表面温度は85度であった。
また、本発明の発光ダイオード素子の実装基板は、照明器具の発光体として照明器具に組み込んだ場合に、発光ダイオード素子の発光により発せられる光の照明器具からの光の取り出し効率を高めることができる。
さらに、上記の発光ダイオード素子の実装基板を用いることにより、照明器具の光の取り出し効率を高めることができる。
従って、産業界への寄与は大きい。
Claims (6)
- 全光線反射率が80%以上であり、全光線反射率を鏡面反射率で除して求められる拡散反射率が20%以上であり、かつ見掛け密度が0.9〜1.4であることを特徴とする発光ダイオード素子の実装基板用白色反射フィルム。
- 全光線反射率と拡散反射率の1/3の値を加算することにより求められる複合反射率が100%以上であることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオード素子の実装基板用白色反射フィルム。
- 発光ダイオード素子の実装基板の発光ダイオード素子の周辺基板表面に請求項1又は2に記載の実装基板用白色反射フィルムを組み込んでなることを特徴とする発光ダイオード素子の実装基板。
- 請求項1又は2に記載の実装基板用白色反射フィルムの表面に回路を形成し、該回路上に発光ダイオード素子を固定してなることを特徴とする発光ダイオード素子の実装基板。
- 請求項3又は4に記載の発光ダイオード素子の実装基板の出光側に設置された導光壁よりなる光源モジュールの出光面側に光拡散部材が設置されてなる照明器具であって、該光拡散部材が、以下の特性を同時に満たすことを特徴とする照明器具。
(1)光源モジュールから出光する光の配光角が70度以上であること
(2)光拡散部材の全光線透過率/平行光線透過率比が13〜200であること - 発光ダイオード素子が、非直流の電流で点灯されることを特徴とする請求項5に記載の照明器具。
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