JP2018067573A - 発光モジュール及び照明器具 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光素子と封止部材との位置関係にずれが生じた場合の色ムラを抑制できる発光モジュール等を提供する。
【解決手段】発光モジュール１は、基板１０と、基板１０に実装された発光素子２０と、発光素子２０を封止する封止部材３０とを備え、封止部材３０は、波長変換材を含有する樹脂材料によって構成されており、発光素子２０を通る封止部材３０の断面において、封止部材３０の底部の幅をＷとし、封止部材３０の最大高さをＨＭＡＸとすると、ＨＭＡＸ／Ｗ≦０．３、である。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光モジュール及び発光モジュールを備える照明器具に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子は、高効率及び高寿命であるので、種々の機器の光源として広く利用されている。例えば、ＬＥＤは、照明器具又はランプ等の照明用光源として用いられたり、液晶表示装置等のバックライト光源として用いられたりしている。
一般的に、ＬＥＤは、ＬＥＤモジュールとしてユニット化されて各種機器に内蔵されている。ＬＥＤモジュールは、例えば、基板と、基板の上に実装された１つ以上のＬＥＤとを備える（例えば特許文献１）。
ＬＥＤモジュールとしては、１つ又は複数のＬＥＤ（ＬＥＤチップ）が直接基板に実装されたＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）タイプの構成が知られている。ＣＯＢタイプのＬＥＤモジュールは、例えば、基板と、基板に実装された複数のＬＥＤチップと、複数のＬＥＤチップを一括封止するように形成された封止部材とを備える。封止部材は、例えば、蛍光体を含有する樹脂材料によって構成されている。これにより、封止部材ではＬＥＤチップの光と蛍光体の光とが混色され、封止部材からは所定の色の光が放出される。
特開２０１１−１７６０１７号公報
従来のＣＯＢタイプのＬＥＤモジュールの構造では、ＬＥＤチップと封止部材との位置関係にずれが生じた場合、色ムラが生じるという課題がある。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、発光素子と封止部材との位置関係にずれが生じた場合の色ムラを抑制できる発光モジュール及び照明器具を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る発光モジュールの一態様は、基板と、前記基板に実装された発光素子と、前記発光素子を封止する封止部材とを備え、前記封止部材は、波長変換材を含有する樹脂材料によって構成されており、前記発光素子を通る前記封止部材の断面において、前記封止部材の底部の幅をＷとし、前記封止部材の最大高さをＨＭＡＸとすると、ＨＭＡＸ／Ｗ≦０．３、である。
また、本発明に係る照明器具の一態様は、上記の発光モジュールを備える。
本発明によれば、発光素子と封止部材との位置関係にずれが生じた場合の色ムラを抑制することができる。
実施の形態１に係る発光モジュールの平面図である。 図１のII−II線における実施の形態１に係る発光モジュールの部分断面図である。 図１のIII−III線における実施の形態１に係る発光モジュールの断面図である。 実施の形態に係る発光モジュールの封止部材の断面における輪郭線を示す図である。 発光モジュール（封止部材）から放射する光を測定する様子を示す模式図である。 発光モジュールの封止部材における縦横比と色ムラ度との関係を示す図である。 実施の形態１に係る発光モジュールの製造方法において、封止部材材料を塗布する工程を示す断面図である。 実施の形態１に係る発光モジュールの製造方法において、封止部材材料を塗布する工程を示す側面図である。 発光素子と封止部材との位置関係にずれが生じていない場合における比較例の発光モジュールの断面図である。 発光素子と封止部材との位置関係にずれが生じている場合における比較例の発光モジュールの断面図である。 発光素子と封止部材との位置関係にずれが生じている場合の一例を示す発光モジュールの平面図である。 発光素子と封止部材との位置関係にずれが生じている場合の他の一例を示す発光モジュールの平面図である。 発光素子と封止部材との位置関係にずれが生じていない場合における実施の形態に係る発光モジュールの断面図である。 発光素子と封止部材との位置関係にずれが生じている場合における実施の形態に係る発光モジュールの断面図である。 実施の形態２に係る照明器具の断面斜視図である。 実施の形態２に係る照明器具の断面図である。 変形例１に係る発光モジュールの断面図である。 変形例２に係る発光モジュールの平面図である。 変形例３に係る発光モジュールの平面図である。 変形例４に係る発光モジュールの平面図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程（ステップ）、工程の順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
また、本明細書及び図面において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、三次元直交座標系の三軸を表しており、本実施の形態では、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、Ｚ軸に垂直な方向（ＸＹ平面に平行な方向）を水平方向としている。Ｘ軸及びＹ軸は、互いに直交し、且つ、いずれもＺ軸に直交する軸である。
（実施の形態１）
実施の形態１に係る発光モジュール１の構成について、図１〜図３を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る発光モジュール１の平面図である。図２は、図１のII−II線における同発光モジュール１の部分断面図である。図３は、図１のIII−III線における同発光モジュール１の断面図である。
図１〜図３に示すように、発光モジュール１は、基板１０と、発光素子２０と、封止部材３０と、配線４０と、ワイヤ５０とを備える。
本実施の形態における発光モジュール１は、ライン状に光を発するライン状光源であって、例えば白色光を出射する。また、発光モジュール１は、基板１０に発光素子２０としてＬＥＤチップが直接実装されたＣＯＢタイプのＬＥＤモジュールである。
以下、発光モジュール１の各構成部材について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。
［基板］
基板１０は、発光素子２０を実装するための実装基板である。基板１０としては、セラミックからなるセラミック基板、樹脂をベースとする樹脂基板、金属をベースとするメタルベース基板、又は、ガラスからなるガラス基板等を用いることができる。
セラミック基板としては、アルミナからなるアルミナ基板又は窒化アルミニウムからなる窒化アルミニウム基板等を用いることができる。樹樹脂基板としては、例えば、ガラス繊維とエポキシ樹脂とからなるガラスエポキシ基板（ＣＥＭ−３、ＦＲ−４等）、紙フェノールや紙エポキシからなる基板（ＦＲ−１等）、又は、ポリイミド等からなる可撓性を有するフレキシブル基板等を用いることができる。メタルベース基板としては、例えば、表面に絶縁膜が被膜された、アルミニウム合金基板、鉄合金基板又は銅合金基板等を用いることができる。なお、基板１０は、リジッド基板に限るものではなく、フレキシブル基板であってもよい。
基板１０としては、光反射率が高い（例えば光反射率が９０％以上）白色基板であるとよい。白色基板を用いることにより、発光素子２０から出射する光を基板１０の表面で反射させることができるので、発光モジュール１の光取り出し効率を向上させることができる。本実施の形態では、基板１０として、白色のセラミック基板を用いている。この場合、基板１０として、アルミナ粒子を焼成させることによって構成された例えば厚みが１ｍｍ程度の白色の多結晶アルミナ基板（多結晶セラミック基板）を用いることができる。セラミック基板は、樹脂基板と比べて熱伝導率が高く、発光素子２０で発生する熱を効率よく放熱させることができる。また、セラミック基板は経時劣化が小さく、耐熱性にも優れている。
本実施の形態において、基板１０は、長尺状の矩形基板である。つまり、基板１０の平面視形状は、長尺状の矩形である。長尺状の基板１０は、その長手方向（長尺方向）の長さ（長辺の長さ）をＬ１とし、短手方向の長さ（短辺の長さ）をＬ２としたときに、基板１０のアスペクト比（Ｌ１／Ｌ２）は、例えば、Ｌ１／Ｌ２≧１０である。
また、基板１０には、発光素子２０を発光させるための直流電力を、発光モジュール１の外部から受電するための一対の電極端子が設けられていている。一対の電極端子は、例えばリード線等を介して外部の電源装置（電源回路）と電気的に接続される。一対の電極端子で受電された電力は、配線４０を介して発光素子２０に給電される。
［発光素子］
発光素子２０は、半導体発光素子の一例であって、所定の電力により発光する。本実施の形態において、発光素子２０は、単色の可視光を発するベアチップ（ＬＥＤチップ）であり、例えば、通電されれば青色光を発する青色ＬＥＤチップである。青色ＬＥＤチップとしては、例えば、中心波長が４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの窒化ガリウム系の半導体発光素子を用いることができる。一例として、青色ＬＥＤチップは、サファイア基板に形成されたＩｎＧａＮ系の窒化物半導体層の上面にｐ側電極及びｎ側電極の両電極が形成された片面電極構造を有する半導体発光素子である。なお、発光素子２０は、両面電極構造であってもよい。
発光素子２０は、基板１０に配置されている。本実施の形態において、発光素子２０は、基板１０の一方の主面に直接実装されている。具体的には、発光素子２０は、ダイアタッチ剤等によって基板１０の表面（本実施の形態ではセラミック表面）にダイボンド実装されている。基板１０に実装された発光素子２０は、封止部材３０によって覆われている。
また、発光素子２０は、複数個一列に実装されている。本実施の形態において、基板１０は長尺状であり、複数の発光素子２０は、基板１０の長手方向に沿って直線状に配列されて実装されている。具体的には、複数の発光素子２０は、基板１０の長手方向に沿って一列のみで配列されている。また、複数の発光素子２０は、同一のピッチで配列されており、隣り合う発光素子２０間の距離が全て同じになっているが、これに限らない。
なお、本実施の形態において、隣り合う２つの発光素子２０は、隣り合う２つの発光素子２０の間に形成された配線４０及びワイヤ５０を介して電気的に接続されているが、これに限るものではない。例えば、複数の発光素子２０は、隣り合う２つの発光素子２０同士がワイヤ５０によって直接接続されていてもよい。すなわち、隣り合う２つの発光素子２０は、Ｃｈｉｐ−ｔｏ−Ｃｈｉｐによってワイヤボンディングされていてもよい。また、ワイヤ５０を用いずに、発光素子２０は、フリップチップ実装により配線４０と接続されていてもよい。
［封止部材］
封止部材３０は、複数の発光素子２０を封止する。具体的には、封止部材３０は、複数の発光素子２０を覆うように基板１０上に形成される。封止部材３０は、直線状に配列された複数の発光素子２０を一括封止している。つまり、封止部材３０は、発光素子２０の配列方向に沿って基板１０の主面に直線状に形成されている。これにより、連続した直線状の発光部を実現することができる。
本実施の形態において、封止部材３０は、基板１０の長手方向に沿って形成されている。具体的には、封止部材３０は、基板１０の２つの短辺の一方から他方にわたって形成されている。つまり、封止部材３０は、基板１０の長手方向の両端縁まで形成されており、基板１０の一方の短辺から対向する他方の短辺まで途切れることなく連続的に形成されている。
封止部材３０は、波長変換材を含有する樹脂材料によって構成されている。封止部材３０を構成する樹脂材料としては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂又はフッソ系樹脂等の透光性を有する絶縁樹脂材料を用いることができる。封止部材３０に含まれる波長変換材は、発光素子２０が発する光の波長を所定の波長に変換する。本実施の形態において、封止部材３０は、波長変換材として蛍光体を含んでおり、樹脂材料に蛍光体が分散された蛍光体含有樹脂である。封止部材３０内の蛍光体は、発光素子２０が発する光によって励起されて蛍光発光し、所望の色（波長）の光を放出する。
本実施の形態では、発光素子２０として青色ＬＥＤチップを用いているので、白色光を得るために、蛍光体としては、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の黄色蛍光体を用いることができる。これにより、青色ＬＥＤチップが発した青色光の一部は、黄色蛍光体に吸収されて黄色光に波長変換される。つまり、黄色蛍光体は、青色ＬＥＤチップの青色光によって励起されて黄色光を放出する。この黄色蛍光体による黄色光と黄色蛍光体に吸収されなかった青色光とが混ざった合成光として白色光が生成され、封止部材３０からはこの白色光が出射する。
なお、演色性を高めるために、封止部材３０には、さらに赤色蛍光体が含まれていてもよい。また、封止部材３０には、光拡散性を高めるためにシリカ等の光拡散材、又は、蛍光体の沈降を抑制するためにフィラー等が分散されていてもよい。
封止部材３０は、発光素子２０の配列方向に沿って、発光素子２０を覆うように封止部材３０の材料（蛍光体含有樹脂）をディスペンサによって基板１０の主面に塗布し、その後硬化させることで形成することができる。
封止部材３０の形状は、扁平な蒲鉾形である。封止部材３０の断面形状の詳細については、後述するが、封止部材３０のＹＺ断面において、封止部材３０の底部の幅をＷとし、封止部材３０の最大高さをＨＭＡＸとした場合、封止部材３０は、ＨＭＡＸ／Ｗ≦０．３を満たす扁平状となっている。また、このように封止部材３０は扁平形状であるとよいが、封止部材３０の縦横比は小さすぎない方がよい。例えば、封止部材３０の縦横比は、０．１≦ＨＭＡＸ／Ｗであるとよい。一例として、ＹＺ断面における封止部材３０の表面の輪郭線は、全体として湾曲した形状である。
［配線］
配線４０は、例えば金属配線であり、複数の発光素子２０同士を電気的に接続するために所定形状のパターンで基板１０の主面に形成されている。配線４０は、例えば、隣り合う発光素子２０の間に形成されたランド配線と、基板１０に形成された一対の電極端子に接続された一対のライン配線とを有する。配線４０を構成する金属材料としては、例えば銅（Ｃｕ）又は銀（Ａｇ）等を用いることができる。なお、配線４０の表面に金（Ａｕ）等からなるメッキが被膜されていてもよい。
配線４０は、例えば、基板１０に実装された複数の発光素子２０を、直列接続又は並列接続、あるいは直列接続と並列接続との組み合わせの接続となるように形成されている。
また、図示しないが、配線４０を覆うように、基板１０の表面には、ガラス材からなるガラス膜（ガラスコート膜）又は絶縁樹脂材からなる絶縁樹脂被膜（樹脂コート膜）等の絶縁膜によって被覆されていてもよい。例えば、絶縁膜として、反射率が９８％程度の高反射率の白色樹脂材料（白レジスト）を用いることができる。なお、配線４０と発光素子２０とをワイヤ５０によって接続するために、この絶縁膜には、配線４０の一部を露出させるための開口部が形成されている。絶縁膜は、この開口部を除いて基板１０の表面全面に形成される。
このように、白レジストやガラスコート膜等の絶縁膜によって基板１０の全体を被覆することによって、封止部材３０から出射する光を反射させることができ、発光モジュール１の光取り出し効率を向上させることができる。また、配線４０を絶縁膜で被覆することで、基板１０の絶縁耐圧を向上させることができるとともに、配線４０の酸化を抑制できる。
［ワイヤ］
ワイヤ５０は、複数の発光素子２０の各々に接続されている。本実施の形態において、各発光素子２０には一対のワイヤ５０が接続されている。ワイヤ５０は、例えば、発光素子２０と、基板１０に形成された配線４０（ランド配線）とに接続される。つまり、発光素子２０と配線４０とがワイヤ５０によってワイヤボンディングされており、ワイヤ５０の一方の端部は発光素子２０に接続され、ワイヤ５０の他方の端部は配線４０に接続されている。これにより、発光素子２０と配線４０とがワイヤ５０によって電気的に接続される。ワイヤ５０は、例えば金ワイヤ等の金属ワイヤであり、キャピラリを用いて発光素子２０から配線４０に架張するように設けられる。
ワイヤ５０は、封止部材３０に封止されている。本実施の形態において、ワイヤ５０は、全体が封止部材３０の中に埋め込まれているが、一部が封止部材３０から露出していてもよい。また、ワイヤ５０は、架張方向が封止部材３０の長手方向と同じ方向となるように設けられている。すなわち、発光素子２０に接続されるワイヤ５０は、平面視したときに直線上に位置するように設けられている。
［封止部材の形状］
次に、発光モジュール１の封止部材３０の形状について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態１に係る発光モジュール１の封止部材３０の断面における輪郭線（外形）を示す図であり、発光素子２０を通る封止部材３０の断面形状を示している。具体的には、図４は、発光素子２０の中央を通り、かつ、封止部材３０を短手方向に切断したときの断面を示している。
なお、図４において、実線は、本実施の形態に係る発光モジュール１についての封止部材３０の輪郭線を示しており、破線は、比較例の発光モジュールについての封止部材３０Ｘの輪郭線を示している。
図４に示すように、発光素子２０を通る封止部材３０及び３０Ｘの断面において、封止部材３０及び３０Ｘの底部の幅をＷとし、封止部材３０の最大高さをＨＭＡＸとすると、幅Ｗに対する最大高さＨＭＡＸの比（縦横比）は、ＨＭＡＸ／Ｗとして表される。また、本実施の形態では、図４における封止部材３０及び３０Ｘの断面において、封止部材３０の底部の中心の直上方向を０度とし、封止部材３０の底部の中心における封止部材３０の高さをＨ０とすると、Ｈ０＝ＨＭＡＸとなっている。つまり、封止部材３０及び３０Ａは、中央が最大高さとなっている。
本実施の形態において、封止部材３０の底部の幅Ｗは、２．２ｍｍ≦Ｗ≦２．５ｍｍとしている。また、発光素子２０の幅は、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。
ここで、発光モジュール１の封止部材３０から放射される光の色ムラ度について、封止部材３０の縦横比（ＨＭＡＸ／Ｗ）の依存性を調べる実験を行った。以下、この実験について説明する。
発光モジュール１の封止部材３０から放射される光は、配光測定器にて所定の角度で測定することができる。本実験では、図５に示すように、サンプルとなる発光モジュール１について、封止部材３０から放射される光を所定の角度で可動するファイバ１００に通して、その光の色温度を分光器にて測定した。
本実験では、図５に示すように、封止部材３０の中央（０度）を中心に＋６０°と−６０°との色温度を測定し、その色温度の差をもとに色ムラ度を算出した。具体的には、＋６０°と−６０°とのうち、高い方の色温度をＴ１とし、低い方の色温度をＴ２とすると、色ムラ度Ｚは、Ｚ（％）＝１−（Ｔ２／Ｔ１）として算出した。なお、ＬＥＤチップの光がランバート配光であること等の理由で、＋６０°及び−６０°の位置の光に着目した。
また、発光モジュール１（封止部材３０）の色ムラ度については、封止部材３０の縦横比を変化させて複数算出した。この場合、封止部材３０の縦横比は、封止部材３０の材料（樹脂）を塗布するディスペンス条件（吐出量、ノズル高さ）を調節することで変化させた。具体的には、各条件において、ノズル位置にオフセットを加えて、塗布する封止部材３０の材料と発光素子２０との位置ずれを人為的に発生させて色ムラ度を算出した。本実験では、位置ずれ量を６０μｍとして、封止部材３０の縦横比（ＨＭＡＸ／Ｗ）と色ムラ度との関係を導出した。
その結果を図６に示す。図６は、発光モジュール１の封止部材３０における縦横比と色ムラ度との関係を示す図である。図６に示すように、色ムラ度は１．５％以下にすることが好ましいことから、封止部材３０の縦横比（ＨＭＡＸ／Ｗ）は、０．３以下にするとよいことが分かる。
したがって、本実施の形態における発光モジュール１では、ＨＭＡＸ／Ｗ≦０．３として封止部材３０を形成している。これにより、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じた場合であっても、効果的に色ムラを抑制することができる。
なお、図４において、実線で示される封止部材３０は、Ｗ＝２．３１ｍｍ、ＨＭＡＸ＝０．７ｍｍであるので、封止部材３０の縦横比は、ＨＭＡＸ／Ｗ≒０．３０である。なお、破線で示される封止部材は、Ｗ＝１．９７ｍｍ、ＨＭＡＸ＝０．６８７ｍｍであるので、封止部材の縦横比は、ＨＭＡＸ／Ｗ≒０．３５である。
また、封止部材３０の形状は、図４における封止部材３０のＹＺ断面において、封止部材３０の底部の中心から、０度方向、１０度方向、２０度方向、３０度方向、４０度方向、５０度方向、６０度方向、７０度方向の封止部材３０のそれぞれの高さを、Ｈ０、Ｈ１０、Ｈ２０、Ｈ３０、Ｈ４０、Ｈ５０、Ｈ６０、Ｈ７０とすると、実線で示す封止部材３０のように、Ｈ０＝１．００（１００％）、Ｈ１０≧０．９５（９５％）、Ｈ２０／Ｈ０≧０．９５（９５％）、Ｈ３０／Ｈ０≧０．９５（９５％）、Ｈ４０／Ｈ０≧０．９０（９０％）、Ｈ５０／Ｈ０≧０．８０（８０％）、Ｈ６０／Ｈ０≧０．７０（７０％）、Ｈ７０／Ｈ０≧０．６５（６５％）、を満たす形状であるとよい。
本実施の形態において、封止部材３０は、左右線対称である。したがって、封止部材３０の底部の中心から、−１０度方向、−２０度方向、−３０度方向、−４０度方向、−５０度方向、−６０度方向、−７０度方向の封止部材３０のそれぞれの高さを、Ｈ−１０、Ｈ−２０、Ｈ−３０、Ｈ−４０、Ｈ−５０、Ｈ−６０、Ｈ−７０とすると、Ｈ−１０／Ｈ０≧０．９５（９５％）、Ｈ−２０／Ｈ０≧０．９５（９５％）、Ｈ−３０／Ｈ０≧０．９５（９５％）、Ｈ−４０／Ｈ０≧０．９０（９０％）、Ｈ−５０／Ｈ０≧０．８０（８０％）、Ｈ−６０／Ｈ０≧０．７０（７０％）、Ｈ−７０／Ｈ０≧０．６５（６５％）であるとよい。
図４に示される封止部材３０は、一例として、Ｈ０＝１．００（１００％）、Ｈ１０＝Ｈ−１０＝１．００（１００％）、Ｈ２０＝Ｈ−２０＝０．９９（９９％）、Ｈ３０＝Ｈ−３０＝０．９７（９７％）、Ｈ４０＝Ｈ−４０＝０．９３（９３％）、Ｈ５０＝Ｈ−５０＝０．８４（８４％）、Ｈ６０＝Ｈ−６０＝０．７０（７０％）、Ｈ−７０／Ｈ０≧０．６５（６５％）である。
なお、発光素子２０（ＬＥＤチップ）の光はランバート配光であるので、特に６０度方向及び−６０度方向における封止部材３０の高さ（Ｈ６０、Ｈ−６０）が重要となり、少なくとも、Ｈ６０／Ｈ０≧０．６５、Ｈ−６０／Ｈ０≧０．６５、であるとよい。
このような形状を有する封止部材３０は、図７Ａ及び図７Ｂに示す方法で形成することができる。図７Ａ及び図７Ｂは、実施の形態１に係る発光モジュール１の製造方法において封止部材材料３０ａを塗布する工程を示す図であり、図７Ａはその断面図、図７Ｂはその側面図である。なお、図７Ａ及び図７Ｂにおいて、配線４０は省略している。
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、封止部材３０は、ディスペンサを用いて封止部材材料３０ａを基板１０に塗布することで形成することができる。
具体的には、ディスペンサの吐出ノズル２００（ディスペンスノズル）を基板１０に対向して配置し、基板１０に直線状に実装された複数の発光素子２０を覆うように複数の発光素子２０の列に沿って吐出ノズル２００から封止部材材料３０ａを吐出しながら吐出ノズル２００を基板１０の長手方向に沿って移動させる。このとき、封止部材材料３０ａは、発光素子２０とともに配線４０及びワイヤ５０を覆うようにして吐出される。
本実施の形態において、封止部材材料３０ａは、基板１０の一方の短辺側端縁から他方の短辺側端縁にかけて吐出ノズル２００を１回の動作で移動することにより塗布されるが、これに限るものではない。
塗布する封止部材材料３０ａとしては、蛍光体を含有する樹脂材料（蛍光体含有樹脂）を用いることができる。樹脂材料としては、粘度（常温）が２０〜１２０Ｐａ・ｓで、チクソ比（６ｒｐｍ／６０ｒｐｍ）が２〜１０であるものを用いることができる。より好ましくは、粘度が３０〜６０Ｐａ・ｓで、チクソ比（６ｒｐｍ／６０ｒｐｍ）が４〜６である樹脂材料を用いるとよい。一例として、封止部材材料３０ａを構成する樹脂材料は、シリコーン系の熱硬化性樹脂である。
そして、本実施の形態では、ＹＺ断面の断面形状が扁平状となるように封止部材材料３０ａを塗布している。このとき、封止部材材料３０ａを塗布するディスペンス条件（吐出量、ノズル高さ）を調節することで、扁平状となる所定の縦横比で封止部材材料３０ａを塗布することができる。この場合、例えば、吐出ノズル２００としてノズル径の大きいものを用いたり、吐出ノズル２００と基板１０との間隔を狭くしたり、封止部材材料３０ａの塗布量（単位時間当たりの吐出量）を多くしたりすることで、容易に断面形状が扁平状に封止部材材料３０ａを塗布することができる。また、吐出ノズル２００と基板１０との間隔を短くし、吐出される封止部材材料３０ａを吐出ノズル２００でつぶしながら押し広げるように吐出ノズル２００を移動させることで、容易に断面形状が扁平状に封止部材材料３０ａを塗布することができる。
なお、封止部材材料３０ａを基板１０に塗布した後は、加熱することによって封止部材材料３０ａを硬化させる。これにより、平面視が直線状で断面形状が扁平状の封止部材３０を形成することができる。
［発光モジュールの作用効果等］
次に、図８Ａ〜図１１Ｂを用いて、実施の形態１に係る発光モジュール１の作用効果等について、本発明に至った経緯も含めて説明する。
図８Ａ及び図８Ｂは、比較例の発光モジュール１Ｙの断面図であり、図８Ａは、発光素子２０と封止部材３０Ｙとの位置関係にずれが生じていない場合、図８Ｂは、発光素子２０と封止部材３０Ｙとの位置関係にずれが生じている場合を示している。
図８Ａに示すように、ＣＯＢタイプの発光モジュール１Ｙにおいて、発光素子２０と封止部材３０Ｙとの位置関係にずれが生じていない場合、発光素子２０から出射して封止部材３０Ｙを通る光には光路長に差が生じていないので色ムラは生じない。
一方、図８Ｂに示すように、発光素子２０と封止部材３０Ｙとの位置関係にずれが生じた場合、発光素子２０から左斜め上方に向かって出射して封止部材３０Ｙを通る光と、発光素子２０から右斜め上方に向かって出射して封止部材３０Ｙを通る光とで光路長に差が生じる。このため、左右の色が均一にならず、色ムラが発生する。例えば、発光素子２０が青色ＬＥＤチップで、封止部材３０Ｙに黄色蛍光体が含まれている場合、光路長が短い光の方では青っぽく見え、光路長が長い方では黄色っぽく見える。
このように発光素子２０と封止部材３０Ｙとの位置関係がずれる場合としては、例えば、図９に示すように、発光素子２０には位置ずれがなく発光素子２０が精度よく一直線状に実装されているが、封止部材材料３０ａを塗布するときに封止部材材料３０ａが発光素子２０の素子列に対してずれてしまうことで、発光素子２０と封止部材３０Ｙとの位置関係がずれる場合がある。
また、発光素子２０と封止部材３０Ｙとの位置関係がずれる他の例としては、図１０に示すように、複数の発光素子２０を直線状にダイボンド実装する際に、複数の発光素子２０の中のいくつかが所定の実装位置からずれて実装されることで、一部の発光素子２０と封止部材３０Ｙとの間で位置関係がずれる場合がある。
なお、幅が０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの発光素子２０に対して、上記の粘度及びチクソ比を有する封止部材材料３０ａを２．２ｍｍ〜２．５ｍｍの幅で形成する場合、図９に示されるように封止部材材料３０ａを塗布する際に発生する位置ずれ量は、最大で３０μｍ程度である。また、この場合、図１０に示されるように発光素子２０を実装する際に発生する位置ずれ量は、最大で３０μｍ程度である。つまり、発光素子２０と封止部材３０Ｙとの位置関係がずれる場合の位置ずれ量は、合計で最大６０μｍ程度である。
このように、発光素子２０と封止部材３０Ｙとの位置関係にずれが生じた場合、発光素子２０から放射状に出射して封止部材３０Ｙを通る光の距離（光路長）に差が生じ、色ムラが発生するという課題がある。
特に、ウォールウオッシャー用の照明器具等のように、照明器具を中心にして左右又は上下等の２方向に光を放射する照明器具に対して長尺状の発光モジュールを適用した場合に、色ムラが顕著になって現れた。
このような課題に対して本願発明者らが鋭意検討した結果、封止部材３０を扁平状にすることで、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じた場合であっても、発光素子２０から放射状に出射した光の光路長の最大差を小さくして色ムラを抑制できることを見出した。
具体的には、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、本実施の形態における発光モジュール１では、封止部材３０は、ＨＭＡＸ／Ｗ≦０．３を満たす扁平形状となっている。
これにより、図１１Ａに示すように、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じていない場合は、発光素子２０から左斜め上方に向かって出射して封止部材３０を通る光と、発光素子２０から右斜め上方に向かって出射して封止部材３０を通る光とで光路長に差が生じない。
また、図１１Ｂに示すように、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じた場合であっても、発光素子２０から左斜め上方に向かって出射して封止部材３０を通る光と、発光素子２０から右斜め上方に向かって出射して封止部材３０を通る光との光路長の差が、図８Ｂの場合よりも小さい。つまり、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じた場合の色ムラを抑制することができる。
［まとめ］
以上、本実施の形態における発光モジュール１は、基板１０と、基板１０に実装された発光素子２０と、発光素子２０を封止する封止部材３０とを備え、封止部材３０は、波長変換材を含有する樹脂材料によって構成されている。そして、発光素子２０を通る封止部材３０の断面において、封止部材３０は、ＨＭＡＸ／Ｗ≦０．３の関係を満たす形状である。
これにより、封止部材３０の断面形状を扁平状にすることができるので、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じた場合であっても、発光素子２０から放射状に出射した光の光路長の差を小さくできる。例えば、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じた場合に、封止部材３０のＹＺ断面において、発光素子２０から左斜め上方に向かって出射する光と発光素子２０から右斜め上方に向かって出射する光とで光路長の差が生じても、断面形状が扁平状でない封止部材（例えば断面形状が半円形状の封止部材）と比べて、その光路長の差を小さくできるので、色ムラを抑制することができる。
また、本実施の形態における発光モジュール１において、封止部材３０は、さらに、０．１≦ＨＭＡＸ／Ｗを満たす形状であるとよい。
封止部材３０がＨＭＡＸ／Ｗ＞０．３の関係を満たす形状であると、封止部材３０がつぶれすぎてしまい、発光素子２０の直上に向かって出射する光と発光素子２０の左右斜め上方に向かって出射する光とで光路長の差が大きくなりすぎて、封止部材３０の真上と斜め横方向とで色ムラが目立つ可能性がある。そこで、封止部材３０は、０．１≦ＨＭＡＸ／Ｗを満たす形状であるとよい。
なお、発光素子２０の直上に向かって出射する光は、発光素子２０の左右斜め上方に向かって出射する光よりも光束が大きいので、封止部材３０がＨＭＡＸ／Ｗ≦０．３の関係を満たす形状であれば、封止部材３０の真上と左右斜め方向との間の色ムラは目立たない。
また、本実施の形態における発光モジュール１において、封止部材３０は、さらに、Ｈ０＝ＨＭＡＸであるとよい。
これにより、ＹＺ断面において左右対称の封止部材３０を実現することができるので、さらに色ムラを抑制することができる。
また、本実施の形態における発光モジュール１において、封止部材３０は、さらに、Ｈ３０／Ｈ０≧０．９５であるとよい。
これにより、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じた場合における色ムラの抑制効果の許容範囲を大きくすることができる。
また、本実施の形態における発光モジュール１において、封止部材３０は、さらに、Ｈ４０／Ｈ０≧０．９０であるとよい。
これにより、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じた場合における色ムラの抑制効果の許容範囲をさらに大きくすることができる。
また、本実施の形態における発光モジュール１において、封止部材３０は、さらに、Ｈ５０／Ｈ０≧０．８０であるとよい。
これにより、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じた場合における色ムラの抑制効果の許容範囲をさらに大きくすることができる。
また、本実施の形態における発光モジュール１において、封止部材３０は、さらに、Ｈ６０／Ｈ０≧０．７０であるとよい。
これにより、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じた場合における色ムラの抑制効果の許容範囲をさらに大きくすることができる。
また、本実施の形態における発光モジュール１において、封止部材３０は、さらに、Ｈ６０／Ｈ０≧０．６５であるとよい。
これにより、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じた場合における色ムラの抑制効果の許容範囲をさらに大きくすることができる。
また、本実施の形態における発光モジュール１において、発光素子２０は、複数個一列に実装されており、封止部材３０は、複数の発光素子２０を一括封止するとともに直線状に形成されている。
これにより、直線状に連続した光を発する発光モジュールを実現することができる。
また、本実施の形態における発光モジュール１において、基板１０は、長尺状であり、複数の発光素子２０は、基板１０の長手方向に沿って実装されている。
これにより、ライン状に光を発する細長いライン状光源を実現することができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る照明器具２について、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、実施の形態２に係る照明器具２の断面斜視図である。図１３は、同照明器具２の断面図である。
図１２及び図１３に示すように、本実施の形態における照明器具２は、ウォールウオッシャー用の照明装置であり、例えば壁面に設置される。この場合、照明器具２は、左右又は上下の２方向に光を放射し、照明器具２の両側の壁面を照射する。
照明器具２は、実施の形態１における発光モジュール１と、基台３と、レンズ４と、一対の透光カバー５と、遮光カバー６とを備える。
基台３は、発光モジュール１を支持する支持部を有するとともに、発光モジュール１を点灯させるための電源ユニット（不図示）を収納する収納部を有する筐体である。基台３は、発光モジュール１の長手方向に長尺をなすように長尺状に形成されている。基台３は、例えば金属材料又は樹脂材料によって構成される。
レンズ４は、発光モジュール１から出射する光の配光を制御する機能を有する光学部材である。レンズ４は、発光モジュール１を覆うように配置されている。本実施の形態において、レンズ４は、発光モジュール１から出射する光を左右２方向に屈折させるように配光制御する。具体的には、レンズ４は、発光モジュール１から出射する光を、レンズ４の左右に配置された一対の透光カバー５の各々に向かって出射するように配光制御する。つまり、レンズ４から左右方向に出射する光の各々は、一対の透光カバ−５の各々に入射する。レンズ４は、発光モジュール１の長手方向に長尺をなすように長尺状に形成されている。レンズ４は、例えば透明樹脂材料又はガラス材料によって構成される。
一対の透光カバー５は、基台３の側壁として配置される。具体的には、一対の透光カバー５の一方は基台３の左側壁として基台３に設けられ、一対の透光カバー５の他方は基台３の右側壁として基台３に設けられている。また、一対の透光カバー５は、レンズ４の側方に配置されている。一対の透光カバー５の各々は、発光モジュール１の長手方向に長尺をなすように長尺板状に形成されている。一対の透光カバー５は、例えば透明樹脂材料又はガラス材料によって構成される。なお、透光カバー５に拡散性（散乱性）を持たせるために、各透光カバー５の表面に乳白の拡散膜を形成したり、透光カバー５の内部に光拡散材を分散させたり、透光カバー５の表面に微小凹凸形状を形成したりしてもよい。
遮光カバー６は、基台３の開口部に蓋をするようにレンズ４に対向して配置されている。これにより、発光モジュール１から出射してレンズ４の上方向に漏れ出る光を遮光することができるので、発光モジュール１から出射する光をレンズ４によって左右２方向に指向性を持たせて配光させることができる。遮光カバー６は、発光モジュール１の長手方向に長尺をなすように長尺板状に形成されている。遮光カバー６は、例えば透明樹脂材料又は金属材料によって構成される。
このように、発光モジュール１は、ウォールウオッシャー用の長尺状の照明器具２として利用することができる。
（変形例）
以上、本発明に係る発光モジュール１及び照明器具２について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態１において、ＹＺ断面における封止部材３０の表面の輪郭線は全体として湾曲した形状としたが、これに限らない。一例として、図１４に示される発光モジュール１Ａのように、封止部材３０Ａは、ＹＺ断面における表面の輪郭線の一部に直線を有するように形成されていてもよい。この構成により、発光素子２０と封止部材３０との位置関係にずれが生じた場合の色ムラを一層抑制することができる。
また、上記実施の形態１において、発光素子２０は、一列のみとしたが、複数列であってもよい。この場合、封止部材３０を発光素子２０の列ごとに複数本形成すればよい。例えば、図１５に示される発光モジュール２Ｂのように、発光素子２０を２列で実装した場合、封止部材３０を発光素子２０の列数に合わせて２本形成すればよい。
また、上記実施の形態１において、基板１０の形状は、長尺矩形状としたが、これに限るものではない。例えば、図１６に示される発光モジュール１Ｃのように、正方形の基板１０を用いてもよい。また、同図に示すように、複数本の封止部材３０を形成する場合、封止部材３０の長さを列ごとに異ならせてもよい。
また、上記実施の形態１において、封止部材３０は、全ての発光素子２０を一括封止するように形成したが、これに限るものではない。例えば、図１７に示される発光モジュール１Ｄのように、封止部材３０Ｄは、複数の発光素子２０を個別に封止するように複数形成してもよい。
また、上記実施の形態１において、発光モジュール１は、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体とによって白色光を放出するように構成したが、これに限らない。例えば、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂を用いて、これと青色ＬＥＤチップとを組み合わせることによりに白色光を放出するように構成しても構わない。
また、上記実施の形態１において、ＬＥＤチップは、青色以外の色を発光するＬＥＤチップを用いても構わない。例えば、青色ＬＥＤチップよりも短波長である紫外光を放出する紫外ＬＥＤチップを用いる場合、主に紫外光により励起されて三原色（赤色、緑色、青色）に発光する各色蛍光体を組み合わせたものを用いることができる。
また、上記実施の形態１において、波長変換材として蛍光体を用いたが、これに限らない。例えば、波長変換材として、半導体、金属錯体、有機染料、顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料を用いることができる。
また、上記実施の形態１、２において、発光モジュール１を調光及び調色可能な構成としてもよい。
また、上記実施の形態２では、発光モジュール１をウォールウオッシャー用の照明器具に適用する例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、発光モジュール１は、直管形ランプ又はベースライト等の長尺状の照明装置に適用してもよいし、その他に、ダウンライト、スポットライト、シーリングライト又は電球形ランプ等のその他の照明装置に適用してもよい。さらに、発光モジュール１を照明用途以外の機器に用いることも可能である。
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｙ 発光モジュール
２ 照明器具
１０ 基板
２０ 発光素子
３０、３０Ｄ 封止部材

Claims (11)

  1. 基板と、
    前記基板に実装された発光素子と、
    前記発光素子を封止する封止部材とを備え、
    前記封止部材は、波長変換材を含有する樹脂材料によって構成されており、
    前記発光素子を通る前記封止部材の断面において、前記封止部材の底部の幅をＷとし、前記封止部材の最大高さをＨＭＡＸとすると、ＨＭＡＸ／Ｗ≦０．３、である、
    発光モジュール。
  2. ０．１≦ＨＭＡＸ／Ｗ、である、
    請求項１に記載の発光モジュール。
  3. 前記断面において、前記封止部材の底部の中心の直上方向を０度とし、前記封止部材の底部の中心における前記封止部材の高さをＨ０とすると、
    Ｈ０＝ＨＭＡＸである、
    請求項１又は２に記載の発光モジュール。
  4. 前記断面において、前記封止部材の底部の中心から３０度方向の前記封止部材の高さをＨ３０とすると、
    Ｈ３０／Ｈ０≧０．９５、である、
    請求項３に記載の発光モジュール。
  5. 前記断面において、前記封止部材の底部の中心から４０度方向の前記封止部材の高さをＨ４０とすると、
    Ｈ４０／Ｈ０≧０．９０、である、
    請求項３又は４に記載の発光モジュール。
  6. 前記断面において、前記封止部材の底部の中心から５０度方向の前記封止部材の高さをＨ５０とすると、
    Ｈ５０／Ｈ０≧０．８０、である、
    請求項３〜５のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  7. 前記断面において、前記封止部材の底部の中心から６０度方向の前記封止部材の高さをＨ６０とすると、
    Ｈ６０／Ｈ０≧０．７０、である、
    請求項３〜６のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  8. 前記断面において、前記封止部材の底部の中心から７０度方向の前記封止部材の高さをＨ７０とすると、
    Ｈ７０／Ｈ０≧０．６５、である、
    請求項３〜６のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  9. 前記発光素子は、複数個一列に実装されており、
    前記封止部材は、複数の前記発光素子を一括封止するとともに直線状に形成されている、
    請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光モジュール。
  10. 前記基板は、長尺状であり、
    複数の前記発光素子は、前記基板の長手方向に沿って実装されている、
    請求項９に記載の発光モジュール。
  11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光モジュールを備える、
    照明器具。
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