JP2019145739A - 光拡散膜付ｌｅｄ発光装置、光拡散膜形成用インク及びｌｅｄ発光装置用光拡散シート - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な手段で光拡散性が調整できるＬＥＤ発光装置を提供することを目的とする。【解決手段】発光面を有するＬＥＤ発光装置５と、発光面の少なくとも一部を覆う領域に配置された光拡散膜９ｂとを備える光拡散膜付ＬＥＤ発光装置１０を用いる。また、そのような光拡散膜付ＬＥＤ発光装置を製造するために、樹脂シート９と、樹脂シートに形成された光拡散膜９ｂとを備えるＬＥＤ発光装置用光拡散シート、そのような光拡散膜を形成するためのインクを用いる。【選択図】図１

Description

本発明は、光拡散性を改良したＬＥＤ発光装置に関する。

近年ＬＥＤ発光装置の用途はますます増加している。具体的には、例えば、室内照明、自動車の車載用ヒーターコントロールパネル、オーディオパネル、操作ボタン類等の用途にも採用が広がっている。

ＬＥＤ発光装置は、指向性の高い光を発光する光源であるために、多数個組み合わせて用いた場合には各ＬＥＤチップからの発光がドット状に観察され、発光領域と非発光領域との明暗の差が大きくなって眼に対する負担が大きくなったりする問題があった。このような問題を解決するために、ＬＥＤ発光装置においては、ＬＥＤの点状の光源を目立たせない発光表示や照明効果を得るために様々な試みがなされている。

例えば、下記特許文献１は、有機樹脂粒子及び酸化チタン粒子を含有する光拡散熱収縮性チューブを用いることにより、直管形ＬＥＤライトの光源を隠蔽する技術を開示する。

また、下記特許文献２は、ＬＥＤチップの光軸付近の出射光を光軸から離れるように、レンズを用いて、屈折と全反射とを組み合わせて照射面に対する均質な配光を得る技術を開示する。

また、下記特許文献３は、蛍光物質を含有する透光性被覆材をＬＥＤ発光装置に装着することにより、ＬＥＤチップの発光色を変換するとともに拡散発光を得る技術を開示する。そして、この技術によれば、着色剤を使用することによって発光を所望の発光色にすることができることが開示されている。また、着色剤として、有色顔料や酸化チタンや炭酸バリウムなどの白色顔料が例示されており、着色剤を、被覆材又は被覆層中に蛍光物質と共に含有させてもよいし、着色剤を含有させた別の被覆材又は被覆層をその上にさらに装着・形成してもよいことを開示している。

特開２０１３−２５４１０５号公報 特開２０１４−２２４８９号公報 特開平１１−８７７８４号公報

従来のＬＥＤ発光装置においては、指向性の高い光を発することにより、発光がドット状に観察されたり、眼に対する負担が大きくなったりする等の問題があった。また、別の問題として、ＬＥＤ発光装置がＬＥＤチップの発光を一部波長変換してもとの光と混色して異なる色の発光を可能とする装置である場合、ＬＥＤチップが発する光と蛍光体が発する光とが照射角度によって色分離して均質に混色しないことにより色むらが生じるという問題もあった。また、特許文献２に記載されたように、配光レンズを用いて光の配光を調整する場合には、ＬＥＤ発光装置のサイズが大きくなったり、レンズを設計して成形のための型を作ってから成形する煩雑な工程が必要であったりするという欠点があった。

本発明は、簡易な手段で光拡散性が調整できるＬＥＤ発光装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面は、発光面を有するＬＥＤ発光装置と、発光面の少なくとも一部を覆う領域に配置された光拡散膜とを備える光拡散膜付ＬＥＤ発光装置である。このような光拡散膜付ＬＥＤ発光装置によれば、ＬＥＤ発光装置の発光面からの発光の少なくとも一部を光拡散膜によって反射させることにより、ＬＥＤ発光装置に光源隠蔽性を付与することができる。それにより、点光源をソフトな面光源イメージとしたり、色むらを抑制したりすることができる。光拡散膜の形状としては、例えば、線状，点状，面状，円状，間欠状，またはこれらを組み合わせた形状が挙げられる。

また、光拡散膜としては、二酸化チタン粒子等の光拡散剤を含有する反射膜、さらには、全可視光波長領域において、反射率が９０％以上である波長領域を含む反射膜が好ましく用いられる。

また、光拡散膜は、反射率の異なる少なくとも２つの領域を有することが、各領域の反射、透過の特性を組み合わせることにより、光拡散性を多様に制御することができる点から好ましい。

また、光拡散膜付ＬＥＤ発光装置は、ＬＥＤ発光装置の発光面を覆う樹脂シートを備え、樹脂シートの発光面の少なくとも一部を覆う領域に光拡散膜が配されていることが好ましい。このような形態によれば、例えば、ＬＥＤ発光装置の発光面の中心領域に光拡散膜が配置されると光拡散膜で反射された光が樹脂シートに戻り樹脂シートにより導光されて、光拡散膜が形成されていない領域から、その光を出射させることができる。それにより、ＬＥＤチップの中心付近の大きい強度の発光の一部を、発光強度の小さい部分から出射させることにより配光強度の均一化を実現できる。また、光拡散膜を備えた樹脂シートをＬＥＤ発光装置と独立して製造することができるために、簡単かつ低コストで光拡散膜付ＬＥＤ発光装置を製造することができる。

また、樹脂シートは、キャップ状またはフラットなシート状であることが好ましい。また、樹脂シートがキャップ状であることが、キャップ状の樹脂シートを既存のＬＥＤ発光装置に被せるという容易な工程で光拡散膜を付与することができる点から好ましい。また、樹脂シートがフラットなシート状であることが、シート状の樹脂シートを発光面に接着するという容易な工程で光拡散膜を付与することができる点から好ましい。

また、樹脂シートが蛍光体を含有する場合には、光拡散膜で反射された光源の光が樹脂シート中の蛍光体により波長変換されたり、樹脂シートの中で反射、屈折されたりすることにより光が混ざり、色分離を抑制して色むらを抑制することができる。

また、ＬＥＤ発光装置が表面実装型ＬＥＤ発光装置またはチップオンボード型(ＣＯＢタイプ)ＬＥＤ発光装置であることが発光面が広いために本発明による効果が顕著になる点から好ましい。

また、本発明の他の一局面は、発光面を有するＬＥＤ発光装置の発光面または発光面を覆う樹脂シートに、発光面からの発光を拡散させるための光拡散膜を形成するために用いられ、透明樹脂１００質量部に対して３〜４００質量部の二酸化チタン粒子を含有する光拡散膜形成用インクである。

また、本発明の他の一局面は、樹脂シートと、樹脂シートに形成された光拡散膜とを備えるＬＥＤ発光装置用光拡散シートである。また、樹脂シートは、蛍光体を含有することが好ましい。また、樹脂シートは、キャップ状またはフラットなシート状であることが好ましい。

ＬＥＤ発光装置の発光面の少なくとも一部を覆うように光拡散膜を形成することにより、ＬＥＤ発光装置の光拡散性を容易に調整することができる。

図１は、実施形態の光拡散膜付ＬＥＤ発光装置１０の模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面における断面図である。 図２は、光拡散膜付ＬＥＤ発光装置１０の、（ａ）はＬＥＤ発光装置５にキャップ状の光拡散膜付樹脂シート９を被せる前の斜視模式図、（ｂ）はキャップ状の光拡散膜付樹脂シート９を被せた後の斜視模式図である。 図３の（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ光拡散膜９ｂの形状の変形例の平面模式図である。 図４は、図１の光拡散膜付ＬＥＤ発光装置１０の変形例である、キャップ本体１９ａの厚さｔ１を厚くした光拡散膜付ＬＥＤ発光装置２０の模式断面図である。 図５は、図１の光拡散膜付ＬＥＤ発光装置１０の光拡散膜９ｂの断面形状の変形例である、光拡散膜付ＬＥＤ発光装置３０の模式断面図である。 図６は、平面である、フラットなシート状の光拡散膜付樹脂シート３９を設けた光拡散膜付ＬＥＤ発光装置４０の模式断面図である。 図７は、ＬＥＤ発光装置５の発光面８に光拡散膜９ｂを形成した光拡散膜付ＬＥＤ発光装置５０の模式断面図である。 図８は、他の実施形態の光拡散膜付ＬＥＤ発光装置６０の模式断面図である。 図９は、実施例を示し、（ａ）は光拡散膜の塗布形状を示す表であり、（ｂ）は（ａ）のキャップ状の光拡散膜付樹脂シートの平面写真である。 図１０は、実施例の結果を示し、（ａ）は５種の塗布形状についての配光角と発光強度の関係である配光特性を示すグラフ１、（ｂ）は３種の塗布形状について配光角とＣＩＥ色度のｘ座標の関係を示したグラフ２である。 図１１は、実施例の結果を示し、（ａ）は、塗布面積比率と最大光度の半分の光度になる角度である半値角(指向角２θ1/2)の関係を示すグラフ３、（ｂ）は塗布面積比率と天面の強度及び算出全光束の強度の関係を示すグラフ４である。

以下、本発明に係る光拡散膜付ＬＥＤ発光装置の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は、一実施形態の光拡散膜付ＬＥＤ発光装置１０の模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面における断面図である。また、図２は、図１の光拡散膜付ＬＥＤ発光装置１０の、（ａ）はキャップ状の光拡散膜付樹脂シート９を被せる前の斜視図、（ｂ）は光拡散膜付樹脂シート９を被せた後の斜視図である。

図１（ａ）及び図1（ｂ）に示すように、光拡散膜付ＬＥＤ発光装置１０は、ＬＥＤ発光装置５をキャップ状の光拡散膜付樹脂シート９で覆うように形成された構成体である。

図１（ｂ）に示すように、ＬＥＤ発光装置５は、ＬＥＤチップ１と、ＬＥＤチップ１を収容する収容凹部２ａを備えるパッケージ部材２と、収容凹部２ａに収容されたＬＥＤチップ１を封止する透明樹脂封止材４とを備える。なお、透明樹脂封止材は、ＬＥＤチップからの発光を波長変換するための蛍光体を含有してもよい。収容凹部２ａの内側面には、銀メッキである反射膜７が形成されている。ＬＥＤチップ１の一方の電極はリード２ｂに接続され、ＬＥＤチップ１の他方の電極は金線６によりワイヤーボンディングされてリード２ｃに接続されて、各リード２ｂ,２ｃが外部へ延出されている。このようなＬＥＤ発光装置５においては、透明樹脂封止材４の上面が発光面８になる。

ＬＥＤチップ１としては、従来から知られた紫外光、近紫外光、青色から赤色の領域の波長を示す可視光、近赤外光、赤外光等の波長領域の光を発するもの等が特に限定なく用いられる。これらの中では、４２０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色領域に主波長（ピーク波長）を有する光を発する、いわゆる青色ＬＥＤチップや紫外光や近紫外光のＬＥＤチップがとくに好ましく用いられる。

透明樹脂封止材４は、収容凹部２ａに収容されたＬＥＤチップ１を封止して密封する。透明樹脂封止材を形成する透明樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。とくにはシリコーン樹脂が、光透過性及び熱による耐黄変性に優れるために、発光時間が長時間になっても劣化しにくい点から好ましい。また、ガス透過性や熱膨張を抑え得る目的ではエポキシ樹脂が好ましい。

本実施形態のキャップ状の光拡散膜付樹脂シート９は、例えば、シリコーンゴムの樹脂成形体であるキャップ状に成形されたキャップ本体９ａと光拡散膜９ｂとを備える。また、キャップ本体９ａには、ＬＥＤチップ１から発せられた光の波長を変換するための蛍光体３が配合されている。キャップ本体９ａは、ＬＥＤ発光装置５の透明樹脂封止材４の上面の発光面８を覆うように装着されている。また、光拡散膜９ｂは、キャップ本体９ａの外表面に形成されている。また、光拡散膜９ｂは、ＬＥＤ発光装置５の発光面８の少なくとも一部を覆う領域に、例えば塗布により形成されている。

樹脂シート９は光透過性を有する樹脂のキャップ状またはシート状の成形体である限り特に限定されない。このような樹脂の具体例としては、例えば、シリコーンゴム（シリコーンエラストマー）やシリコーンレジン等が挙げられる。これらの中では、シリコーンゴムが高出力のＬＥＤ発光装置を用いた場合であっても、経時的な黄変が抑制されるとともに、装着したときの歪を緩和しやすい点から好ましい。

また、キャップ本体９ａには、蛍光体３の他、着色剤、光拡散材を配合してもよい。キャップ本体に含有される蛍光体や着色剤、光拡散材は任意成分である。キャップ本体に、蛍光体や着色剤を含有させることにより、キャップ本体によってＬＥＤ発光装置５の発光色を目的とする発光色（例えば、昼光色、昼白色、白色、温白色、または電球色等）に波長変換させて調色することができ、また、蛍光体や着色剤自身も光を拡散するので光がミックスされる。さらに、光拡散膜によって反射した波長変換していない光も蛍光体に当り波長変換される。

図１に示すように、光拡散膜９ｂは、キャップ本体９ａの上面に、所定の径を有する円状の膜として形成されている。光拡散膜の形状は、照射面における所望の照度分布が得られるように調整して形成される。なお、光拡散膜９ｂは、キャップ本体９ａの上面に形成されることが好ましいが、下面に形成しても上面と下面の両面に形成してもよい。また、キャップ本体の上面に設けた場合には、光拡散膜で反射した光をキャップ本体に戻した後、キャップ本体の別の部分から効率よく取り出すことができる点から好ましい。

ここで、本実施形態における光拡散膜とは、ＬＥＤ発光装置の発光面からの発光を、反射、屈折、透過させて拡散させることにより、ＬＥＤ発光装置の光の配光角を拡大させたり、配光方向を変更したりすることができる膜である。このような光拡散膜としては、光反射性に優れた光拡散材を含有する白色反射膜が好ましい。

光拡散材としては、光の吸収率が低く屈折率の高い粒子であれば特に限定なく用いられる。光拡散材の具体例としては、例えば、二酸化チタン，硫化亜鉛，酸化亜鉛，アルミナ，酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、等の白色無機粒子やフッ素粒子等の白色有機粒子が挙げられる。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、二酸化チタン粒子が光反射性に優れる点から好ましい。また、二酸化チタン粒子としては、ルチル型やアナターゼ型の二酸化チタン粒子があげられる。これらの中では、ルチル型の二酸化チタン粒子が、屈折率が高いために反射性が高く、光触媒作用が低いために透明樹脂を劣化させにくい点から好ましい。また、短波長側の反射率を上げるためには、アナターゼ型二酸化チタンを用いることが好ましい。また、ＬＥＤ光源が紫外線の場合は、アルミナを用いることにより紫外線を反射して、再度蛍光体に当てて可視光に波長変換することができる。また、二酸化チタン粒子は、透明樹脂との相溶性や分散性を高めるために、また、樹脂に対する光劣化を抑制するために、表面処理されていてもよい。表面処理としては、Ａｌ_２Ｏ₃、Ｚr₂Ｏ、ＳｉＯ₂などの無機化合物物単独またはこれらを組み合わせて、更にシランカップリンク剤を用いて行うことができる。

光拡散材の粒子径は特に限定されないが、平均粒径０．０５〜５０μｍ、さらには０．０５〜１０μｍ程度であることが好ましい。なお、平均粒径は、レーザー光回折法による粒度分布測定における質量平均値Ｄ₅₀（又はメジアン径）として求めることができる。

光拡散膜中の光拡散材を分散させる樹脂成分としては、透明樹脂が好ましく用いられる。透明樹脂の例としては、シリコーンゴムやシリコーンレジン等のシリコーン樹脂が長時間の使用においても黄変しにくく、光透過性が低下しない点から特に好ましい。シリコーンの具体例としては、ポリ(ジメチルシロキサン)のようなポリ（ジアルキルシロキサン）や、ポリ（ジフェニルシロキサン）のようなポリ（ジアリールシロキサン）で例示されるポリシロキサン化合物が挙げられる。これらのシリコーンの中でも、低屈折率であるジメチルシリコーンが反射率が高くなる点から特に好ましい。また、シリコーンゴムであることが、熱膨張、熱収縮による寸法変化に対し追従することにより、光拡散膜が剥離しにくい点から好ましい。

光拡散膜は、可視光全波長領域において、例えば、波長３８０〜７８０μｍの範囲の波長の光の中で、反射率が９０％以上、さらには９５％以上、とくには９８％以上の反射率を有する波長領域を含むことが光拡散性に優れる点から好ましい。

光拡散膜は、例えば、樹脂シートの上面に、光拡散材として二酸化チタンを含有し、透明樹脂としてシリコーンを含有するような光拡散膜形成用インクを所定の形状や厚さで塗布することにより形成される。光拡散膜をインクを塗布することにより形成する場合には、光拡散膜の形状、厚み、領域等を自由に変更することができるために、光拡散性を容易に制御することができる。塗布の手段は特に限定されないが、面積、形状や厚さを精度よく制御しやすい点から、スクリーンメッシュや型貫きしたメタルマスクを用いて塗布する方法が挙げられる。なお、スクリーンメッシュを用いて塗布した場合には、表面にスクリーン痕が残ることがある。このような場合には、メタルマスクを用いることが好ましい。なお、これらの方法を用いる場合には、多数のキャップ本体またはシート本体が一枚のシート状に一体化されて成形された成形体の上面に、所定のパターンを有するメタルマスク、またはスクリーンを置いて、一度に多数個のキャップ本体またはシート本体に塗布することが生産性に優れる点から好ましい。その他、一定の面積になるようにインク量を調節してポッティングすることもできる。また、厚みが調整された一枚の光拡散膜のシートを形成したあと、所定の大きさに打ち抜きまたはレーザーでカットした光拡散膜の細片を樹脂シートに貼ってもよい。さらに樹脂シートの原料組成物と光拡散膜形成用インクとを熱プレス成形して二色成形してもよい。

なお、液状のインクとしては、粘度を０．５〜５００Ｐａ・ｓ、より好ましくは１０〜２００Ｐａ・ｓとすることが好ましい。また、熱プレス成形をする場合は、国際規格ＩＳＯ ７３２３に基づく可塑度としては、１００〜５００ｍｍ／１００のミラブルタイプ又は可塑物としての原材料組成物を用いることが好ましい。インクの中には、接着付与成分や反応抑制成分などを含有させることができる。

光拡散膜中の光拡散材の含有割合としては、透明樹脂１００質量部に対し、３〜４００質量部、さらには５０〜２００質量部、とくには１００〜１５０質量部であることが、光拡散性や加工性の点から好ましい。

光拡散膜の厚さとしては、１０〜３００μｍ、さらには５０〜１００μｍであることが好ましい。光拡散膜が薄すぎる場合には、光拡散性を充分に発揮しなくなる傾向があり、わずかな厚さの誤差でも光透過性の誤差が大きく生じやすく好ましくはない。

光拡散膜付ＬＥＤ発光装置１０は、例えば、図２（ａ）のように、ＬＥＤ発光装置５に、予めＬＥＤ発光装置５の外形に嵌合するような形状に成形されたキャップ状の光拡散膜付樹脂シート９を位置合わせし、図２（ｂ）に示すようにＬＥＤ発光装置５の外形に、光拡散膜付樹脂シート９を上方から嵌め込むことにより、ＬＥＤ発光装置のパッケージ側面とキャップ本体の内側側面とが密着する。また、光拡散膜付樹脂シート９はＬＥＤ発光装置５に接着剤を用いて、嵌着とともに接着させてもよい。光拡散膜付樹脂シート９がシート状である場合は、接着による。

このような光拡散膜付ＬＥＤ発光装置１０によれば、ＬＥＤ発光装置５の発光面８からの発光の少なくとも一部を樹脂シート上の光拡散膜９ｂによって反射させることにより発光面８から出射した光を部分的に制限することにより光源隠蔽性が付与される。その結果、ＬＥＤチップ１の点光源をソフトな面光源イメージにすることができる。さらに詳しくは、図１（ｂ）中の破線矢印で示すように、ＬＥＤ発光装置５の指向性の高いＬＥＤチップ１からの発光を光拡散膜９ｂで反射させることにより、実質的に光源の全方位の積分光量を大幅に減衰させることなく、光拡散膜９ｂが形成されていない領域から反射した光を出射させることができる。また、光拡散膜９ｂが光透過性を有する場合には、光拡散膜９ｂを透過した光は、その部分から発光する。このような手段によれば、例えば、ＬＥＤ発光装置の発光面の中心光軸近傍における強い出射光を拡散させることにより、広い指向角で均質な照度分布や、ソフトな面光源のイメージの発光を得ることができる。また、ＬＥＤチップからの発光を拡散させることにより光の色分離も抑制することができる。

図１及び図２に示した光拡散膜付ＬＥＤ発光装置１０の光拡散膜９ｂは円形の膜として形成されているが、光拡散膜９ｂの形状、厚さ、領域等は、目的に応じて、適宜、選択される。例えば、図３（ａ）に示すような二重環状、図３（ｂ）に示すようなドット状、または、図３（ｃ）に示すような十字状、等のような間欠状であっても、また、図３（ｄ）に示すような発光面の全面を覆う面状に形成してもよい。さらに、図３(ｅ)に示すような光軸中心部分に所定の形状で光拡散膜９ｂを配置しない部分を設けて中心部分に強い発光を残し、その周囲の配光にグラデーションを形成させてもよい。

図１（ｂ）に示した、キャップ本体９ａの厚さｔ１は特に限定されないが、１００〜１０００μｍ、さらには１００〜５００μｍ程度、とくには２００〜４００μｍであることが好ましい。なお、図４はキャップ本体１９ａの厚さｔ１をより厚くした以外は光拡散膜付ＬＥＤ発光装置１０と同様の構成である、光拡散膜９ｂを備えた光拡散膜付樹脂シート１９をＬＥＤ発光装置５に被せた光拡散膜付ＬＥＤ発光装置２０を説明するための模式断面図である。図４に示すように、ｔ１が厚いキャップ本体１９ａを用いた場合、破線矢印で示すように樹脂シートの内部で光の反射・散乱回数が増加して、混色性や光拡散性がより良好になるとともに、キャップ本体１９ａの側面へも配光させて出射させることができる。それにより、配光角をより大きくすることができる。このような側面からも配光させるような厚いキャップ本体１９ａの厚さｔ１としては、３００〜７００μｍ、さらには７００〜１５００μｍ程度であることが好ましい。ｔ１が厚すぎる場合には、端面の均質性の精度や、厚さ方向のエッジ部と壁面とによる色分離の要素が大きくなり見る角度によって、配光色度が異なり色むらが発生しやすくなる傾向がある。

光拡散膜付ＬＥＤ発光装置１０の変形例としては、均質な厚さの光拡散膜９ｂを形成する代わりに、図５に示すような、ＬＥＤチップ1の光軸中心付近のみを厚くして光を全反射させる領域Ｓと、その周囲に広がるに従って薄くすることにより光透過性を有する領域Ｔを形成したような光拡散膜２９ｂを有する拡散膜付ＬＥＤ発光装置３０のような形態であってもよい。このような光拡散膜２９ｂによれば、ＬＥＤチップ1の光軸中心付近の光量の多い部分の光を領域Ｓで全反射させ、樹脂シートの導光作用により他の部分から出射させ、同時に光軸中心から離れた、光量の少ない部分に光透過性を有する領域Ｔを形成することにより、光量の多い光軸付近と光軸から離れた光量の少ない部分との出射光を調節することができ、均質化することができる。このような厚みを変化させた光拡散膜においては、厚さを適宜調整することができ、中心を薄くすることも複数個所を適宜薄くすることも可能である。反射率または透過率が異なる少なくとも２つの領域を有することが、各領域の反射、透過、厚みが傾斜している場合は屈折の特性を組み合わせることにより、光拡散性を多様に制御することができる点から好ましい。

また、図６に示すように、キャップ状の光拡散膜付樹脂シート９に代えて、樹脂シートとしてのフラットなシート本体３９ａに光拡散膜９ｂを形成した光拡散膜付樹脂シート３９を用い、光拡散膜付樹脂シート３９を透明樹脂封止材４の上面を覆うように接着した光拡散膜付ＬＥＤ発光装置４０のような形態であってもよい。

また、図７に示すように、ＬＥＤ発光装置５の透明樹脂封止材４の表面に、光拡散膜９ｂを直接形成した光拡散膜付ＬＥＤ発光装置５０のような形態であってもよい。

図７に示すように、光拡散膜付ＬＥＤ発光装置５０においては、ＬＥＤ発光装置５の透明樹脂封止材４の上面、即ち、発光面８に、光拡散膜９ｂが直接形成されている。光拡散膜付ＬＥＤ発光装置５０は、ＬＥＤ発光装置５の透明樹脂封止材４の表面に、光拡散膜形成用インクを塗布し、硬化させることにより得られる。このようにしてＬＥＤ発光装置５の透明樹脂封止材４の表面に光拡散膜を直接形成するような方法によれば、ＬＥＤ発光装置の発光面に後工程で自由な形状に塗布するだけで光拡散膜を付与することができる。このような方法によれば、光拡散材の含有割合や、光拡散膜の形状、厚み等を簡単に変更することができ、光拡散性を簡便に調整することができる。また、光拡散反射膜用インクにより、一定の厚さの一枚のシートを形成し、これを一定の面積を持つ小片にカットして予め光拡散膜の小片を形成し、これをＬＥＤ発光装置の発光面８に接着してもよい。この方法によれば、予め精選された規格範囲内の光拡散膜をＬＥＤ発光装置に設けることができる。なお、この小片を樹脂シートに接着する場合も同様の効果が得られる。

また、別の形態としては、例えば、図８に示すように、基板１４の表面に図略の回路に実装された多数個のＬＥＤチップ１１を封止する透明樹脂封止材１２の発光面に光拡散膜付樹脂シート４９を配置し、この光拡散膜付樹脂シート４９の各ＬＥＤチップ１１の発光面に対応する領域を覆うように光拡散膜９ｂが設けられているような光拡散膜付ＬＥＤ発光装置６０のような形態であってもよい。

本発明に用いられるＬＥＤ発光装置としては、キャップ状の光拡散膜付樹脂シートを設ける場合は、表面実装型ＬＥＤ発光装置が好ましく、例えば、日亜化学工業（株）製の品番「ＮＥＳＢ１４６Ａ」や品番「ＮＨＳＢ０４６Ａ」や品番「ＮＳＳＢ０６３Ａ」等が挙げられる。シート状の光拡散膜付樹脂シートを設ける場合は、チップオンボード型ＬＥＤ発光装置が好ましく、例えば、日亜化学工業（株）製の品番「ＮＦＣＷＬ０７２Ｂ」や品番「ＮＴＣＷＴ０１２Ｂ」等が挙げられる。なお、フラットなシート状の光拡散膜付樹脂シートについては、表面実装型ＬＥＤ発光装置の発光面に接着することによっても用いることができる。

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明の範囲は実施例により何ら限定されるものではない。

本実施例においては、ＬＥＤ発光装置として、縦２．２ｍｍ×横１．４ｍｍの大きさで出力１０５ｍＷの表面実装型の青色ＬＥＤ発光装置(日亜化学工業（株）製，品番「ＮＥＳＢ１４６Ａ」)を準備した。また、キャップ本体として、縦２．４ｍｍ×横１．７６ｍｍ、厚さ３００μｍである、蛍光体を含有するシリコーンゴム製の樹脂キャップを準備した。また、光拡散膜を形成するためのインクとして、シリコーンゴム成分１００質量部に対して二酸化チタン粒子１５０質量部を含む液状樹脂インクを準備した。

上述のような、キャップ本体の上面に、スクリーン印刷の手法を用いて液状樹脂インクを塗布することにより、図９に示したような形状の光拡散膜を形成した。なお、図９（ａ）は塗布形状の一覧であり、図９（ｂ）は、各塗布形状で形成された光拡散膜付き樹脂シートの平面の写真を示す。なお、図９（ａ）及び（ｂ）中、塗布形状ａの「青ブランク」は、青色ＬＥＤ発光装置そのものであることを意味する。また、塗布形状ｂの「ｃａｐブランク」は、青色ＬＥＤ発光装置に光拡散膜を形成していないキャップ本体のみを被せたサンプルを意味する。また、塗布形状ｃの「１．８×１．８」は、キャップ本体の上面に１．８ｍｍ角で２００μｍ厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色ＬＥＤ発光装置に被せたサンプルである。塗布形状ｄの「１．５×１．５」は、１．５ｍｍ角で２００μｍ厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色ＬＥＤ発光装置に被せたサンプルである。塗布形状ｅの「１．０×１．０」は、１．０ｍｍ角で２００μｍ厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色ＬＥＤ発光装置に被せたサンプルである。

また、塗布形状ｆの「Φ１．５」は、キャップ本体の上面に直径１．５ｍｍの円状で２００μｍ厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色ＬＥＤ発光装置に被せたサンプルである。塗布形状ｇの「Φ１．０」は、キャップ本体の上面に直径１．０ｍｍの円状で２００μｍ厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色ＬＥＤ発光装置に被せたサンプルである。塗布形状ｈの「Φ０．５」は、直径０．５ｍｍの円状で２００μｍ厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色ＬＥＤ発光装置に被せたサンプルである。

さらに、塗布形状ｉの「１．８×１．８」は、キャップ本体の上面に１．８ｍｍ角で５０μｍ厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色ＬＥＤ発光装置に被せたサンプルである。塗布形状ｊの「１．５×１．５」は、キャップ本体の上面に１．５ｍｍ角で、５０μｍ厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色ＬＥＤ発光装置に被せたサンプルである。塗布形状ｋの「１．０×１．０」は、キャップ本体の上面に１．０ｍｍ角で、５０μｍ厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色ＬＥＤ発光装置に被せたサンプルである。そして、塗布形状ｍの「全面」とは、キャップ本体の全表面に２００μｍ厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色ＬＥＤ発光装置に被せたサンプルである。表１には、各塗布形状ａ〜ｌの実測値と塗布面積と面積比とをそれぞれ示している。

図１０（ａ）のグラフ１は、塗布形状ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｌの５種について配光特性を比較したグラフである。塗布厚さはいずれも２００μｍである。図９のＬＥＤ発光装置の横方向(２．２ｍｍ)をＸ軸、縦方向(１．４ｍｍ)をＹ軸、Ｘ軸、Ｙ軸の矢印方向を配光測定方向としたとき、グラフ１上のｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｌの実線は、ｘ座標方向の配光特性を示す。ｂ′，ｃ′，ｄ′，ｅ′，ｌ′の実線は、ｙ座標方向の配光特性を示す。

グラフ１から、次の結果が分かった。塗布形状ｂの「ｃａｐブランク」は、キャップ本体上に光拡散膜を塗布していないために、指向性の高い光を発光し、光拡散性が劣っていた。また、塗布面積が広くなる塗布形状ｂ，ｅ，ｄ，ｃ，ｌの順に、各配光角に対する発光強度の変化が小さくなっており、光拡散性が改良されていた。

また、図１０（ｂ）のグラフ２は、塗布形状ｂ，ｃ，ｌの３種について、図９におけるＬＥＤ発光装置の座標軸Ｘ方向における配光角とＣＩＥ色度ｘの関係を示すグラフである。グラフ２の結果から次のことが言える。ｂの「ｃａｐブランク」では、キャップ本体上に光拡散膜を形成していないために、配光角０度の付近と配光角が大きい領域でのＣＩＥ色度ｘとの差が大きい。一方、塗布形状ｃ，ｌでは、配光角０度の付近と配光角が大きい領域でのＣＩＥ色度ｘとの差が小さく、塗布面積が広くなればなるほどＣＩＥ色度ｘの差が抑制されていた。このことは色の均一性が高くなっていることを示す。

また、図１１（ａ）のグラフ３は、樹脂シート上面の面積に対する光拡散膜の塗布面積比率と最大光度の半分の光度になる角度である半値角(指向角２θ1/2)の指向角との関係を示すグラフである。グラフ３から、塗布面積比率と指向角２θ1/2には比例関係があって、塗布面積比率が増加するほど指向角２θ1/2が増加する傾向が見られた。この傾向は、ＬＥＤ発光装置から発せられる光の強度の均一性が高くなっていることを示している。

さらに、図１１（ｂ）のグラフ４は、塗布面積比率と天面の強度及び算出全光束の強度との関係を示すグラフである。算出全光束強度は、キャップ本体の側面及び天面の発光強度を含む全光束を積分した強度である。グラフ４から、塗布面積比率が大きくなればなるほど、天面の発光強度及び算出全光束強度が小さくなっているが、算出全光束と天面の発光強度との差は大きくなっている。この事により、光拡散膜の反射によって天面強度の低下に比べ算出全光束の低下が少なく、ＬＥＤ発光装置から発せられる光軸中心にある光を有効に利用できていることが分かる。

本発明の光拡散膜付ＬＥＤ発光装置は、ＬＥＤ発光装置の点光源をソフトな面光源イメージとすることができ、眼に対する負担が少ないことが望まれる店舗内、寝室や居室内、自動車のインテリア用途等に好ましく用いられる。

１，１１ ＬＥＤチップ
２ パッケージ部材
２ａ 収容凹部
２ｂ，２ｃ リード
３ 蛍光体
４、１２ 透明樹脂封止材
５，１５ ＬＥＤ発光装置
６ 金線
８ ＬＥＤ発光装置の発光面
７ 反射膜
９，１９，２９ キャップ状の光拡散膜付樹脂シート
９ａ，１９ａ，２９ａ キャップ本体
３９ａ，４９a シート本体
９ｂ，２９ｂ 光拡散膜
１０，２０，３０，４０，５０ 光拡散膜付ＬＥＤ発光装置
１４ 基板
３９，４９ シート状の光拡散膜付樹脂シート

Claims (14)

1. 発光面を有するＬＥＤ発光装置と、前記発光面の少なくとも一部を覆う領域に配置された光拡散膜とを備えることを特徴とする光拡散膜付ＬＥＤ発光装置。
2. 前記光拡散膜は、線状，点状，面状，円状，間欠状，またはこれらを組み合わせて形成されている請求項１に記載の光拡散膜付ＬＥＤ発光装置。
3. 前記光拡散膜は光拡散材を含む請求項１または２に記載の光拡散膜付ＬＥＤ発光装置。
4. 前記光拡散材は、二酸化チタン粒子を含む請求項３に記載の光拡散膜付ＬＥＤ発光装置。
5. 前記光拡散膜は全可視光波長領域において、反射率が９０％以上である波長領域を含む請求項１〜４の何れか１項に記載の光拡散膜付ＬＥＤ発光装置。
6. 光拡散膜は、反射率が異なる少なくとも２つの領域を有する１〜５の何れか１項に記載の光拡散膜付ＬＥＤ発光装置。
7. 前記ＬＥＤ発光装置の前記発光面を覆う樹脂シートを備え、
   前記樹脂シートの前記発光面の少なくとも一部を覆う領域に前記光拡散膜が配されている請求項１〜６の何れか１項に記載の光拡散膜付ＬＥＤ発光装置。
8. 前記樹脂シートは、キャップ状またはフラットなシート状である請求項７に記載の光拡散膜付ＬＥＤ発光装置。
9. 前記樹脂シートは、蛍光体を含有する請求項７または８に記載の光拡散膜付ＬＥＤ発光装置。
10. 前記ＬＥＤ発光装置が表面実装型ＬＥＤ発光装置またはチップオンボード型ＬＥＤ発光装置である請求項１〜９の何れか１項に記載の光拡散膜付ＬＥＤ発光装置。
11. 発光面を有するＬＥＤ発光装置の発光面または発光面を覆う樹脂シートに、前記発光面からの発光を拡散させるための光拡散膜を形成するために用いられ、
    透明樹脂１００質量部に対して３〜４００質量部の二酸化チタン粒子を含有することを特徴とする光拡散膜形成用インク。
12. 樹脂シートと、前記樹脂シートに形成された光拡散膜とを備えることを特徴とするＬＥＤ発光装置用光拡散シート。
13. 前記樹脂シートは、蛍光体を含有する請求項１２に記載のＬＥＤ発光装置用光拡散シート。
14. 前記樹脂シートは、キャップ状またはフラットなシート状である請求項１２または１３に記載のＬＥＤ発光装置用光拡散シート。