JP2018073846A

JP2018073846A - 発光装置

Info

Publication number: JP2018073846A
Application number: JP2015044175A
Authority: JP
Inventors: 旭彦程原; Akihiko Hodohara; 滉生草深; Hiroki Kusabuka; 行輔樫谷; Kosuke Kashitani
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2018-05-10
Also published as: CN207368012U; WO2016143616A1

Abstract

【課題】点灯時の明るさを保ちながら、消灯時に蛍光体の色が外部から見えてしまうことを防いだ発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１は、蛍光体５と白色顔料６を混入した封止樹脂４で発光素子３を封止している。蛍光体５と白色顔料６は、封止樹脂４が固化するまでの沈殿作用により上下に分離し、白色顔料６が封止樹脂４の表面側に白色層７を形成する。この白色層７によって、蛍光体５の色が外部から直接見えることを防ぐことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、照明器具、車両のライト類、携帯電子機器等に使用される発光装置に関するものであり、特に、消灯時に蛍光体の色が外部から見えてしまうのを防ぐことができる発光装置に関するものである。

通常、青色光を発する発光素子の場合、その発光素子を封止する封止樹脂に蛍光体を混入させることで白色光に変換して照射するように構成することが広く実施されている。このような構成からなる発光装置では、蛍光体としてＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体を用いているが、このＹＡＧ蛍光体を封止樹脂に混入すると、この蛍光体の色（黄色）が外部から見えてしまう。外部から蛍光体の色が見えると、その部分が目立って、各種機器のデザインや操作性に影響を与えることがあった。また、黄色は警戒色のため、照明器具等に使用されていると、住宅環境に好ましくない等、多くの問題が生じることになった。

そこで、待機時に微小な電流を流して発光素子をわずかに点灯させることで、蛍光体が黄色く見えないようにする照明装置が提案されていた（特許文献１参照）。

また、蛍光体を含む層に、各種基板を積層して蛍光体からの光を制御する装置もあり、発光素子の上面に蛍光体板を積層し、点灯時の色ムラを解消するために蛍光体板の上に拡散板を接着した発光装置が提案されていた（特許文献２参照）。更に、外部放射効率を高めるために封止樹脂の表面付近に反射板と蛍光体層を積層したものも提案されていた（特許文献３参照）。更にまた、出射光束を大きくするため、蛍光体分散層を上下から基板で挟んで封止樹脂の上に配置し、基板面にフィルタ等を形成した発光装置も提案されていた（特許文献４参照）。

特開２００６−２５１３９６号公報特開２０１３−１６５８８号公報特開２００３−２９８１１７号公報特開２０１０−８７３２４号公報

上記特許文献１の照明装置では、待機時に微小な電流を発光素子に流し続けなければならず、完全に消灯させた場合、蛍光体の色が見えるようになるという問題があった。

また、上記その他の発光装置においては、発光素子を消灯させたときの状態が考慮されておらず、また、積層された基板等が剥離する可能性もあった。更に、反射板や基板を接着すると、接着層や空気層が存在することになり、光の透過率の低下を招くことにもなっていた。

本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を解決し、点灯時の明るさを保ちながら、消灯時に蛍光体の色が外部から見えてしまうことを防いだ発光装置を提供することにある。

本発明の発光装置は、基板に実装された発光素子を、蛍光体を混入した封止樹脂で封止した発光装置であって、前記封止樹脂に白色顔料を混入し、前記封止樹脂が固化するまでの沈殿作用により、前記白色顔料と蛍光体が上下に分離し、前記白色顔料が前記封止樹脂の表面側に白色層を形成したものとなっている。

また、上記発光装置において、前記白色顔料は、前記封止樹脂に対してその０．５〜１％の割合で混合されている。また、前記白色層は、少なくとも０．００２５ｍｍの厚みを有している。また、前記白色顔料、蛍光体及び封止樹脂はそれぞれ酸化チタン、ＹＡＧ蛍光体及びシリコン樹脂からなる。

本発明の発光装置では、封止樹脂に混入した白色顔料と蛍光体が、沈殿作用によって上下に分離し、蛍光体の上に白色層を形成したものとなっている。この白色層によって、蛍光体の色が外部から直接見えることを防ぐことができる。

また、本発明における白色層は、沈殿作用により形成されているので、白色層と蛍光体が含まれている部分との間に接着剤や空気が介在することがない。このため、必要以上に光の透過率が低下することがなく、点灯時の明るさを保ちつつ蛍光体が外部から見えることを防ぐことができる。

また、沈殿作用により白色層を形成しているので、白色層が剥離することがなく、高い品質を長期間維持することができる。

本発明の一実施形態に係る発光装置を示す断面図である。図１に示した発光装置における封止樹脂が固化するまでの沈殿作用を示す説明図であり、（ａ）は蛍光体と白色顔料が混ざり合っている状態、（ｂ）は蛍光体と白色顔料の分離が始まっている状態をそれぞれ示す。封止樹脂に混入する酸化チタンの濃度と透過する光束の関係を示す図である。封止樹脂に混入する酸化チタンの濃度と透過する光束の透過率の関係を示す図である。

図１に示す本発明の一実施形態に係る発光装置１は、基板２の上に発光素子３を実装し、その発光素子３を封止樹脂４で封止した構造からなる。本実施形態における基板２は樹脂、金属等からなり、発光素子３は青色発光ダイオードからなる。

封止樹脂４は、本実施形態ではシリコン樹脂等からなり、ＹＡＧ蛍光体等の蛍光体５と酸化チタン（ＴｉＯ２）等の白色顔料６が混入されている。本実施形態における封止樹脂４は、蛍光体５と白色顔料６が沈殿作用によって十分分離するまで固化することがない粘度に設定されている。

上記封止樹脂４で発光素子３を封止すると、図２（ａ）に示すように、当初、混ざり合っていた蛍光体５と白色顔料６が、図２（ｂ）に示すように、沈殿作用によって徐々に上下に移動する。そして、封止樹脂４が固化するまでに、図１に示すように、白色顔料６と蛍光体５は上下に分離する。その結果、発光素子３の周囲に蛍光体５が沈殿し、その蛍光体５の上で封止樹脂４の表面付近に白色顔料６が集まって白色層７を形成する。

上記のように白色顔料６により白色層７が形成されると、この白色層７によって蛍光体５の色が外部からほぼ見えなくなる。但し、白色層７を設けると、封止樹脂４を透過する光が低下することになるため、白色顔料６を適量混入することが必要となる。

そこで、封止樹脂４に対する白色顔料６を混入する比率を変えて、封止樹脂４を透過する光束を測定した。一例として、シリコン樹脂に対してその０〜１．０％強の酸化チタンを混入して透過する光束を測定した。なお、このときのシリコン樹脂の高さは０．５ｍｍ、酸化チタンを１．０％混入したときの酸化チタンによる白色層の厚みは０．００５ｍｍになっている。その結果、図３に示すように、酸化チタンの比率を０〜０．５％まで増加させると、透過する光束は約１００ルーメン低下し、その後、１．０％まではほぼ横ばいで殆ど低下せず、１．０％を超えると急激に光束が低下する。これを、酸化チタンの混入比率を増加させたときに透過する光束の透過率と対比して表すと、図４に示すようになる。図４に示すように、酸化チタンの混入率が０％のときの透過率を１００％とすると、０．５％混入したときに透過する光束は約８５％となって約１５％低下し、１．０％混入したときには約７５％になり、更に約１０％低下することになる。

上記の測定結果から、封止樹脂４に対して白色顔料６を０．５〜１．０％混入しても、光束の透過率を約８５〜７５％確保することができ、発光素子３の点灯時の明るさを十分確保することができる。このように点灯時の明るさを確保することができる０．５〜１．０％の範囲で白色顔料６を混入したときの蛍光体５の色を外部から目視にて確認すると、１．０％混入した場合にほぼ蛍光体５の色がほぼ見えなくなることが確認できた。また、０．５％混入した場合にも蛍光体５の色をほぼ隠すことが可能であることが確認できた。

このように、封止樹脂４に対して０．５〜１．０％の白色顔料６を混入することで、点灯時の明るさを保ちながら蛍光体５の色が外部から明確に見えてしまうことを防ぐことが可能であることが確認できた。また、０．５〜１．０％の白色顔料６を混入したときの白色層７の厚みは０．００２５〜０．００５ｍｍであり、白色層７の厚みが少なくとも０．００２５ｍｍあれば蛍光体５の色が外部から明確に見えることを防ぐことが可能となる。

また、白色層７が発光素子３に接近すればするほど、白色顔料６の混入量を少なくしても効果が認められるため、０．５％の混入でも確実に蛍光体５の色が外部から見えることを防ぐことができる。

また、本実施形態においては、封止樹脂４に白色顔料６を混入させているので、拡散板や限定波長透過板等を封止樹脂４に取り付けることは可能であり、更に、白色顔料６と同様に、それら機能を有する粒子を混入して沈殿作用により分離させることで機能を追加することも可能である。

１発光装置
２基板
３発光素子
４封止樹脂
５蛍光体
６白色顔料
７白色層

Claims

基板に実装された発光素子を、蛍光体を混合した封止樹脂で封止した発光装置であって、
前記封止樹脂に白色顔料を混合し、前記封止樹脂が固化するまでの沈殿作用により、前記白色顔料と蛍光体が上下に分離し、前記白色顔料が前記封止樹脂の表面側に白色層を形成することを特徴とする発光装置。
前記白色顔料は、前記封止樹脂に対してその０．５〜１％の割合で混合されている請求項１に記載の発光装置。
前記白色層は、少なくとも０．００２５ｍｍの厚みを有する請求項１に記載の発光装置。
前記白色顔料、蛍光体及び封止樹脂は、それぞれ酸化チタン、ＹＡＧ蛍光体及びシリコン樹脂からなる請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置。