JP2019186505A - 発光装置、照明装置、及び、シリコーン樹脂 - Google Patents
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Abstract
【課題】使用による出射光の色度の変化が抑制された発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１０は、基板１１と、基板１１上に配置されたＬＥＤチップ１２と、シリコーン樹脂を基材１８とし、ＬＥＤチップ１２を封止する封止部材１３とを備える。封止部材１３は、ゼオライト１９、及び、ＬＥＤチップ１２が発する光によって励起される蛍光体を含む。【選択図】図４
Description
本発明は、発光装置、発光装置を用いた照明装置、及び、シリコーン樹脂に関する。
従来、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）チップを、蛍光体を含有する封止部材で封止することにより白色光を出射する発光装置が知られている。このような発光装置として、特許文献１には、いわゆるＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）構造の発光装置が開示されている。
上記のような発光装置は、長期間使用することで出射光の色度が変化してしまう場合がある。
本発明は、使用による出射光の色度の変化が抑制された発光装置及び照明装置等を提供する。
本発明の一態様に係る発光装置は、基板と、前記基板上に配置された発光素子と、シリコーン樹脂を基材とし、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、ゼオライト、及び、前記発光素子が発する光によって励起される蛍光体を含む。
本発明の一態様に係る照明装置は、前記発光装置と、前記発光装置に、当該発光装置を点灯させるための電力を供給する点灯装置とを備える。
本発明の一態様に係るシリコーン樹脂は、ゼオライト、及び、蛍光体を含む。
本発明によれば、使用による出射光の色度の変化が抑制された発光装置及び照明装置等が実現される。
以下、実施の形態に係る発光装置等について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。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などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、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。
なお、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。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または簡略化される場合がある。
（実施の形態１）
［発光装置の構成］
まず、実施の形態１に係る発光装置の構成について図面を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る発光装置の外観斜視図である。図２は、実施の形態１に係る発光装置の平面図である。図３は、実施の形態１に係る発光装置の内部構造を示す平面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線における模式断面図である。
［発光装置の構成］
まず、実施の形態１に係る発光装置の構成について図面を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る発光装置の外観斜視図である。図２は、実施の形態１に係る発光装置の平面図である。図３は、実施の形態１に係る発光装置の内部構造を示す平面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線における模式断面図である。
なお、上記の図３は、図２において封止部材１３及びダム材１５を取り除き、ＬＥＤチップ１２の配列及び配線パターンなどの内部の構造を示した平面図である。図４においては、緑色蛍光体１４ｇ、赤色蛍光体１４ｒ、及び、ゼオライト１９の、形状及び粒径などは、模式的に図示されており、正確ではない。
図１〜図４に示されるように、実施の形態１に係る発光装置１０は、基板１１と、複数のＬＥＤチップ１２と、封止部材１３と、ダム材１５とを備える。
発光装置１０は、基板１１にＬＥＤチップ１２が直接実装された、いわゆるＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）構造のＬＥＤモジュールである。
基板１１は、配線１６が設けられた配線領域を有する基板である。なお、配線１６（並びに、電極１６ａ及び電極１６ｂ）は、ＬＥＤチップ１２に電力を供給するための金属により形成される。基板１１は、例えば、メタルベース基板またはセラミック基板である。また、基板１１は、樹脂を基材とする樹脂基板であってもよい。
セラミック基板としては、酸化アルミニウム（アルミナ）からなるアルミナ基板または窒化アルミニウムからなる窒化アルミニウム基板等が採用される。また、メタルベース基板としては、例えば、表面に絶縁膜が形成された、アルミニウム合金基板、鉄合金基板または銅合金基板等が採用される。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等が採用される。
なお、基板１１として、例えば光反射率が高い（例えば光反射率が９０％以上の）基板が採用されてもよい。基板１１として光反射率の高い基板が採用されることで、ＬＥＤチップ１２が発する光を基板１１の表面で反射させることができる。この結果、発光装置１０の光取り出し効率が向上される。このような基板としては、例えばアルミナを基材とする白色セラミック基板が例示される。
また、基板１１として、光の透過率が高い透光性基板が採用されてもよい。このような基板としては、多結晶のアルミナや窒化アルミニウムからなる透光性セラミック基板、ガラスからなる透明ガラス基板、水晶からなる水晶基板、サファイアからなるサファイア基板または透明樹脂材料からなる透明樹脂基板が例示される。
なお、実施の形態１では基板１１は矩形であるが、円形などその他の形状であってもよい。
ＬＥＤチップ１２は、発光素子の一例であって、青色光を発する青色ＬＥＤチップである。ＬＥＤチップ１２としては、例えばＩｎＧａＮ系の材料によって構成された、中心波長（発光スペクトルのピーク波長）が４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の窒化ガリウム系のＬＥＤチップが採用される。なお、発光装置１０は、少なくとも１つのＬＥＤチップ１２を備えればよい。
基板１１上には、複数のＬＥＤチップ１２からなる発光素子列が複数設けられている。図３に示されるように、構造的には、円形状に対応して発光素子列が７列、基板１１上に設けられている。
電気的には、１２個の直列接続されたＬＥＤチップ１２からなる発光素子列が５列、基板１１上に設けられている。これら５列の発光素子列は並列接続され、電極１６ａと電極１６ｂとの間に電力が供給されることにより発光する。
また、直列接続されたＬＥＤチップ１２同士は、主に、ボンディングワイヤ１７によってＣｈｉｐ Ｔｏ Ｃｈｉｐで電気的に接続される（一部のＬＥＤチップ１２については、配線１６を介して電気的に接続される）。ボンディングワイヤ１７は、ＬＥＤチップ１２に電気的及び構造的に接続される給電用のワイヤである。なお、ボンディングワイヤ１７、並びに、上述の配線１６、電極１６ａ、及び電極１６ｂの金属材料としては、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、または銅（Ｃｕ）等が採用される。
ダム材１５は、基板１１上に設けられた、封止部材１３をせき止めるための部材である。ダム材１５には、例えば、絶縁性を有する熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂等が用いられる。より具体的には、ダム材１５には、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、またはポリフタルアミド（ＰＰＡ）樹脂などが用いられる。
ダム材１５は、発光装置１０の光取り出し効率を高めるために、光反射性を有することが望ましい。そこで、実施の形態１では、ダム材１５には、白色の樹脂（いわゆる白樹脂）が用いられる。なお、ダム材１５の光反射性を高めるために、ダム材１５の中には、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、及びＭｇＯ等の粒子が含まれてもよい。
発光装置１０においては、ダム材１５は、上面視した場合、複数のＬＥＤチップ１２を囲むように円環状に形成される。そして、ダム材１５に囲まれた領域には、封止部材１３が設けられる。なお、ダム材１５は、外形が矩形の環状に形成されてもよい。
封止部材１３は、複数のＬＥＤチップ１２を封止する封止部材である。封止部材１３は、より具体的には、複数のＬＥＤチップ１２、ボンディングワイヤ１７、及び配線１６の一部を封止する。封止部材１３は、基材１８と、緑色蛍光体１４ｇと、ゼオライト１９とを含む。
封止部材１３の基材１８は、透光性樹脂材料である。透光性樹脂材料としては、例えば、付加型のシリコーン樹脂が用いられるが、縮合型のシリコーン樹脂が用いられてもよい。シリコーン樹脂には、主剤、硬化剤、及び、白金触媒が含まれる。主剤は、例えば、ケイ素原子（Ｓｉ）に結合するアルケニル基を有するポリオルガノシロキサンである。硬化剤は、ＳｉＨ基をもつポリオルガノシロキサンである。
封止部材１３は、緑色蛍光体１４ｇ、赤色蛍光体１４ｒ、及び、ゼオライト１９（図４において図示）を含有する。緑色蛍光体１４ｇ、赤色蛍光体１４ｒ、及び、ゼオライト１９のそれぞれは、基材１８中に分散配置される。また、図示されないが、封止部材１３は、シリカ粒子などのフィラーが含まれてもよい。このようなフィラーによれば、緑色蛍光体１４ｇ、及び、赤色蛍光体１４ｒの沈降が抑制される。
緑色蛍光体１４ｇは、ＬＥＤチップ１２の発する光で励起されて発光する。緑色蛍光体１４ｇは、例えば、発光ピーク波長が５１５ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の緑色光を発する。緑色蛍光体１４ｇは、具体的には、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋蛍光体、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋蛍光体、βサイアロン蛍光体などである。
赤色蛍光体１４ｒは、ＬＥＤチップ１２の発する光で励起されて発光する。赤色蛍光体１４ｒは、例えば、発光ピーク波長が６１０ｎｍ以上６２０ｎｍ以下の赤色光を発する。赤色蛍光体１４ｒは、具体的には、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋蛍光体、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋蛍光体、または、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋蛍光体などである。ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋蛍光体、及び、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋蛍光体は、窒化物蛍光体である。
ＬＥＤチップ１２が発した青色光の一部は、封止部材１３に含まれる緑色蛍光体１４ｇによって緑色光に波長変換される。また、ＬＥＤチップ１２が発した青色光の他の一部は、封止部材１３に含まれる赤色蛍光体１４ｒによって赤色光に波長変換される。そして、黄色蛍光体１４に吸収されなかった青色光と、緑色蛍光体１４ｇによって波長変換された緑色光と、赤色蛍光体１４ｒによって波長変換された赤色光とは、封止部材１３中で拡散及び混合される。これにより、封止部材１３からは、白色光が出射される。
ゼオライト１９は、結晶性ゼオライトである。結晶性ゼオライトの一般式は、Ｍ２／ｎＯ・Ａｌ２Ｏ３・ｘＳｉＯ２・ｙＨ２Ｏ（Ｍ：金属カチオン、ｎ：原子価）である。封止部材１３には、ゼオライト１９として、いわゆる１３Ｘ型のゼオライトが用いられる。１３Ｘ型のゼオライトは、例えば、Ｎａ８６〔（ＡｌＯ２）８６（ＳｉＯ２）１０６〕・２７６Ｈ２Ｏの化学式で表される。なお、化学式中のナトリウムイオンは他の金属カチオンとイオン交換されてもよい。
なお、封止部材１３に含まれるゼオライト１９は、１３Ｘ型に限定されず、その他のゼオライトであってもよい。例えば、ゼオライト１９として４Ａ型のゼオライトが用いられてもよい。４Ａ型のゼオライトは、例えば、Ｎａ１２〔（ＡｌＯ２）１２（ＳｉＯ２）１２〕・２７Ｈ２Ｏの化学式で表される。化学式中のナトリウムイオンは他の金属カチオンとイオン交換されてもよい。
ゼオライト１９の粒径は、特に限定されない。しかしながら、ゼオライト１９の粒径が大きくなると光の取り出し効率が低下する懸念がある。そこで、ゼオライト１９の粒径は、例えば、２００ｎｍ以下とされる。これにより、光の取り出し効率の低下を抑制することができる。
なお、封止部材１３は、緑色蛍光体１４ｇに加えて、または、緑色蛍光体１４ｇに代えて黄色蛍光体を含んでもよい。黄色蛍光体は、ＬＥＤチップ１２の発する光で励起されて発光する。黄色蛍光体は、例えば、発光ピーク波長が５５０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の黄色光を発する。黄色蛍光体は、具体的には、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋蛍光体、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋蛍光体、または、Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１蛍光体などである。
［ブルーシフトの抑制効果］
発光装置１０においては、製造後に長期間使用されることで出射光の色度が変化してしまう場合がある。例えば、封止部材１３の発光装置１０の発光時に生じる熱負荷によって封止部材１３が収縮すると、ＬＥＤチップ１２の発光強度が相対的に強くなるため、発光装置１０の出射光の青色成分が相対的に増える（以下、ブルーシフトとも記載される）。
発光装置１０においては、製造後に長期間使用されることで出射光の色度が変化してしまう場合がある。例えば、封止部材１３の発光装置１０の発光時に生じる熱負荷によって封止部材１３が収縮すると、ＬＥＤチップ１２の発光強度が相対的に強くなるため、発光装置１０の出射光の青色成分が相対的に増える（以下、ブルーシフトとも記載される）。
ここで、封止部材１３が収縮する原因は、シリコーン樹脂の酸化劣化である。ゼオライト１９は、酸素を吸着する性質を有するため、シリコーン樹脂の酸化劣化を抑制することができる。この結果、封止部材１３の収縮が抑制され、発光装置１０の出射光のブルーシフトが抑制される。
図５は、２６０℃環境下における、封止部材１３及び比較例に係る封止部材の重量変化を示す図である。比較例に係る封止部材は、ゼオライト１９が含まれないことを除いて封止部材１３と同様の構成である。封止部材１３については、ゼオライト１９の含有量が１．２ｗｔ％、２．４ｗｔ％、及び、４．８ｗｔ％である場合のそれぞれについて試験が行われている。
封止部材１３の酸化劣化が進行すると、シリコーン樹脂に側鎖として含まれる炭化水素が減少し、シリコーン樹脂の重量が減少する。ここで、図５に示されるように、封止部材１３は、ゼオライト１９が含まれることで、比較例に係る封止部材よりも重量の減少が抑制されている。つまり、ゼオライト１９によれば、シリコーン樹脂の酸化劣化が抑制される。
なお、図５に示されるように、封止部材１３にはゼオライト１９が１．２ｗｔ％以上含まれれば、酸化劣化の抑制効果に大きな差は無い。つまり、封止部材１３にゼオライト１９が少なくとも１．２ｗｔ％含まれれば、酸化劣化を抑制する十分な効果が得られると考えられる。
［グリーンシフトの抑制効果］
また、発光装置１０が長期間使用されると、赤色蛍光体１４ｒとシリコーン樹脂との剥離が進行する。赤色蛍光体１４ｒとシリコーン樹脂とが剥離すると、赤色蛍光体１４ｒが発する赤色光の光取り出し効率が低下する。そうすると、緑色蛍光体１４ｇの緑色光の強度が相対的に強くなるため、発光装置１０の出射光の緑色成分が相対的に増える（以下、グリーンシフトとも記載される）。
また、発光装置１０が長期間使用されると、赤色蛍光体１４ｒとシリコーン樹脂との剥離が進行する。赤色蛍光体１４ｒとシリコーン樹脂とが剥離すると、赤色蛍光体１４ｒが発する赤色光の光取り出し効率が低下する。そうすると、緑色蛍光体１４ｇの緑色光の強度が相対的に強くなるため、発光装置１０の出射光の緑色成分が相対的に増える（以下、グリーンシフトとも記載される）。
特に、窒素はシリコーン樹脂に含まれる白金触媒の触媒毒に相当するため、赤色蛍光体１４ｒが窒化物蛍光体である場合、赤色蛍光体１４ｒとシリコーン樹脂はなじみにくく、使用により赤色蛍光体１４ｒとシリコーン樹脂との剥離が進行しやすい。つまり、グリーンシフトが生じやすい。
ここで、封止部材１３にゼオライト１９が含まれれば、発光装置１０の出射光のグリーンシフトを抑制することができることが発明者らの実験により明らかとなった。実験においては、２５℃環境下で発光装置１０及び比較例に係る発光装置のそれぞれを定常的に発光させ、１時間ごとに出射光の色度の計測を行った。比較例に係る発光装置は、封止部材にゼオライト１９が含まれないことを除いて発光装置１０と同様の構成である。図６は、比較例に係る発光装置の色度座標上の色度の変化を示す図である。図７は、発光装置１０の色度座標上の色度の変化を示す図である。図８は、比較例に係る発光装置及び発光装置１０の色度座標のｘ軸方向の色度の初期値からの変化を示す図である。
図６の矢印、及び、図８の（ａ）に示されるように、比較例に係る発光装置の出射光の色度は時間の経過とともに一方向に変化し続ける。具体的には、比較例に係る発光装置の出射光の色度は時間の経過とともにｘ軸マイナス方向に変化し続ける。
図７の矢印、及び、図８の（ｂ）に示されるように、発光装置１０の出射光の色度は、ｘ軸マイナス方向へ向かう変化と、ｘ軸プラス方向へ向かう変化とを繰り返す。したがって、発光装置１０の出射光の色度は、初期値から大幅にずれにくくグリーンシフトが抑制される。これは、ゼオライト１９が赤色蛍光体１４ｒに付着していた水分を吸着することに起因すると予想される。
なお、図７及び図８の実験結果が得られた際の封止部材１３に含まれるゼオライト１９の量は、４．８ｗｔ％であるが、４．８０±４．７５ｗｔ％の範囲であれば同様の効果が得られると考えられる。封止部材１３に含まれるゼオライト１９の量は、グリーンシフトを抑制する効果が得られる範囲で経験的または実験的に適宜定められるとよい。
このように、封止部材１３にゼオライトが含まれば、発光装置１０の出射光のブルーシフト及びグリーンシフトが抑制される。つまり、使用による色度の変化が抑制された発光装置１０が実現される。
［配線の腐食の抑制効果］
上述のように、ゼオライト１９は、水分を吸着する性質を有する。したがって、封止部材１３にゼオライト１９が含まれることで、配線１６の封止部材１３によって覆われた部分には水分が到達しにくくなる。この結果、水分を原因として配線１６が腐食することが抑制される。
上述のように、ゼオライト１９は、水分を吸着する性質を有する。したがって、封止部材１３にゼオライト１９が含まれることで、配線１６の封止部材１３によって覆われた部分には水分が到達しにくくなる。この結果、水分を原因として配線１６が腐食することが抑制される。
［その他の添加材］
封止部材１３には、ゼオライト１９以外の添加材が含まれてもよい。例えば、封止部材１３には、遷移金属元素の酸化物が含まれてもよい。遷移金属元素の酸化物は、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、または、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）などである。封止部材１３に遷移金属元素の酸化物が含まれることにより、封止部材１３の耐熱性を向上させることができる。なお、封止部材１３に酸化セリウムが含まれる場合、封止部材１３に含まれるセリウムの濃度は、例えば、５ｐｐｍ以上５００００ｐｐｍ以下である。
封止部材１３には、ゼオライト１９以外の添加材が含まれてもよい。例えば、封止部材１３には、遷移金属元素の酸化物が含まれてもよい。遷移金属元素の酸化物は、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、または、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）などである。封止部材１３に遷移金属元素の酸化物が含まれることにより、封止部材１３の耐熱性を向上させることができる。なお、封止部材１３に酸化セリウムが含まれる場合、封止部材１３に含まれるセリウムの濃度は、例えば、５ｐｐｍ以上５００００ｐｐｍ以下である。
封止部材１３には、遷移金属元素のカルボン酸塩が含まれてもよい。遷移金属元素のカルボン酸塩は、例えば、ジルコニウムの金属石鹸、または、オクチル酸金属石鹸などである。封止部材１３は、オクチル酸金属石鹸以外の金属石鹸を含んでもよいし、ジルコニウム以外の遷移金属の金属石鹸を含んでもよい。封止部材１３に遷移金属元素のカルボン酸塩が含まれることにより、封止部材１３の耐熱性を向上させることができる。
封止部材１３には、遷移金属元素の有機錯体が含まれてもよい。遷移金属元素の有機錯体は、例えば、ジルコニウムのアセチルアセトン錯体である。封止部材１３は、アセチルアセトン錯体以外の有機錯体を含んでもよいし、ジルコニウム以外の遷移金属の有機錯体を含んでもよい。封止部材１３に遷移金属元素の有機錯体が含まれることにより、封止部材１３の耐熱性を向上させることができる。
なお、遷移金属元素の酸化物、遷移金属元素のカルボン酸塩、または、遷移金属元素の有機錯体が封止部材１３に含まれる場合、遷移金属元素とシリコーン樹脂中のポリオルガノシロキサンとは、Ｓｉ−Ｏ−Ｍ（Ｍ：Ｍｅｔａｌ）結合する。これにより、封止部材１３の耐熱性が向上される。
［まとめ］
以上説明したように、発光装置１０は、基板１１と、基板１１上に配置されたＬＥＤチップ１２と、シリコーン樹脂を基材１８とし、ＬＥＤチップ１２を封止する封止部材１３とを備える。ＬＥＤチップ１２は、発光素子の一例である。封止部材１３は、ゼオライト１９、及び、ＬＥＤチップ１２が発する光によって励起される蛍光体を含む。
以上説明したように、発光装置１０は、基板１１と、基板１１上に配置されたＬＥＤチップ１２と、シリコーン樹脂を基材１８とし、ＬＥＤチップ１２を封止する封止部材１３とを備える。ＬＥＤチップ１２は、発光素子の一例である。封止部材１３は、ゼオライト１９、及び、ＬＥＤチップ１２が発する光によって励起される蛍光体を含む。
このように封止部材１３にゼオライト１９が含まれることで、使用による発光装置１０の出射光の色度の変化が抑制される。
また、例えば、上記蛍光体は、窒化物蛍光体である。
これにより、シリコーン樹脂との剥離が比較的発生しやすい窒化物蛍光体を用いた発光装置１０の出射光の色度の変化が抑制される。
また、例えば、上記蛍光体は、ＬＥＤチップ１２が発する光によって励起されて赤色光を発する赤色蛍光体１４ｒである。
これにより、赤色蛍光体１４ｒとシリコーン樹脂との剥離によって生じる色度の変化が抑制される。
また、例えば、発光装置１０の連続発光中に発光装置１０が出射する光の色度は、色度座標上でｘ軸プラス側に向かって動いた後、ｘ軸マイナス側に向かって動く。
これにより、発光装置１０の出射光の色度が一方向にずれ続けることが抑制される。
また、例えば、封止部材１３は、さらに、ＬＥＤチップ１２が発する光によって励起されて黄色光を発する黄色蛍光体、及び、ＬＥＤチップ１２が発する光によって励起されて緑色光を発する緑色蛍光体１４ｇの少なくとも一方を含む。
これにより、ＬＥＤチップ１２が青色光を発する場合には、発光装置１０は、白色光を出射することができる。
また、封止部材１３に含まれる前記ゼオライトの濃度は、５ｐｐｍ以上５００００ｐｐｍ以下である。
これにより、使用による発光装置１０の出射光の色度の変化が抑制される。
また、封止部材１３は、粒径が２００ｎｍ以下のゼオライトを含む。
これにより、光の取り出し効率の低下を抑制することができる。
また、封止部材１３は、さらに、遷移金属元素の酸化物を含む。
これにより、封止部材１３の耐熱性が向上される。
また、遷移金属元素は、セリウムであり、封止部材１３に含まれるセリウムの濃度は、５ｐｐｍ以上５００００ｐｐｍ以下である。
これにより、封止部材１３の耐熱性が向上される。
また、封止部材１３は、さらに、遷移金属元素のカルボン酸塩を含む。
これにより、封止部材１３の耐熱性が向上される。
また、封止部材１３は、さらに、遷移金属元素の有機錯体を含む。
これにより、封止部材１３の耐熱性が向上される。
また、シリコーン樹脂には、ポリオルガノシロキサンが含まれ、遷移金属元素とポリオルガノシロキサンとは、Ｓｉ−Ｏ−Ｍ結合する。
これにより、封止部材１３の耐熱性が向上される。
また、封止部材１３は、さらに、シリカ粒子を含む。
これにより、封止部材１３に含まれる蛍光体の沈降が抑制される。
また、封止部材１３の基材１８として用いられるシリコーン樹脂は、ゼオライト１９、及び、蛍光体を含む。
このようなシリコーン樹脂は、封止部材１３に用いられることで、使用による発光装置１０の色度の変化を抑制することができる。
（実施の形態２）
以下、実施の形態２に係る発光装置について説明する。なお、実施の形態２に係る発光装置は、封止部材以外の構成については、実施の形態１に係る発光装置１０と同様であるため、封止部材の構造を中心に断面図を用いて説明が行われる。発光装置１０と実質的に同一の構成については、同一の符号が付されて説明が省略される。図９は、実施の形態２に係る発光装置の断面図である。なお、図９は、図２のＩＶ−ＩＶにおける断面に対応する断面図である。
以下、実施の形態２に係る発光装置について説明する。なお、実施の形態２に係る発光装置は、封止部材以外の構成については、実施の形態１に係る発光装置１０と同様であるため、封止部材の構造を中心に断面図を用いて説明が行われる。発光装置１０と実質的に同一の構成については、同一の符号が付されて説明が省略される。図９は、実施の形態２に係る発光装置の断面図である。なお、図９は、図２のＩＶ−ＩＶにおける断面に対応する断面図である。
実施の形態２に係る発光装置１０ａは、封止部材１３ｃが２層構造であることが特徴である。封止部材１３ｃは、具体的には、第一層１３ａと、第二層１３ｂとを有する。
まず、第一層１３ａについて、図１０をさらに用いて説明する。図１０は、第一層１３ａの構造を示す模式図である。
第一層１３ａは、ＬＥＤチップ１２を封止する封止層である。図１０に示されるように、第一層１３ａは、基材１８、緑色蛍光体１４ｇ、及び、赤色蛍光体１４ｒを含む。第一層１３ａは、ゼオライト１９を含まない。第一層１３ａは、フィラーを含んでもよい。なお、図１０は、模式図であり、緑色蛍光体１４ｇ、及び、赤色蛍光体１４ｒの、形状及び粒径などは正確に図示されていない。
基材１８は、透光性樹脂材料であり、具体的には、付加型のシリコーン樹脂であるが、縮合型のシリコーン樹脂などが用いられてもよい。
第一層１３ａは、ＬＥＤチップ１２に加えて、ボンディングワイヤ１７を封止している。つまり、第一層１３ａは、ＬＥＤチップ１２及びボンディングワイヤ１７を塵芥、水分、または外力等から保護する機能を有する。
また、第一層１３ａは、波長変換材としても機能し、ＬＥＤチップ１２が発した青色光の一部は、第一層１３ａに含まれる緑色蛍光体１４ｇによって緑色光に波長変換される。また、ＬＥＤチップ１２が発した青色光の他の一部は、第一層１３ａに含まれる赤色蛍光体１４ｒによって赤色光に波長変換される。そして、緑色蛍光体１４ｇに吸収されなかった青色光と、緑色蛍光体１４ｇによって波長変換された緑色光と、赤色蛍光体１４ｒによって波長変換された赤色光とは、第一層１３ａ中で拡散及び混合される。これにより、第一層１３ａ（封止部材１３ｃ）からは、白色光が出射される。
次に、第二層１３ｂについて図１１をさらに用いて説明する。図１１は、第二層１３ｂの構造を示す模式図である。
第二層１３ｂは、第一層１３ａの上方に位置する封止層であり、第一層１３ａを覆う。図１１に示されるように、第二層１３ｂは、基材１８、及び、ゼオライト１９を含む。第二層１３ｂは、蛍光体を含まない。第二層１３ｂは、フィラーを含んでもよい。なお、図１１は、模式図であり、ゼオライト１９の、形状及び粒径などは正確に図示されていない。
実施の形態２では、第二層１３ｂに含まれる基材１８は、第一層１３ａに含まれる基材１８と同じ材料（同じ封止材）によって形成される。この場合、第一層１３ａ用の封止材と第二層１３ｂ用の封止材とが塗布後に一斉に硬化されれば、第一層１３ａと第二層１３ｂとの間に界面が形成されない。そうすると、界面が形成されることによる光のロスが低減されるため、光取り出し効率の低下を抑制できる利点がある。
なお、第一層１３ａの基材１８と第二層１３ｂの基材１８とは、異なる材料によって形成されてもよい。例えば、第一層１３ａがメチル系のシリコーン樹脂によって形成され、第二層１３ｂがフェニル系のシリコーン樹脂によって形成されてもよい。
第二層１３ｂは、封止部材１３のうち大気に接触する部分であり、第一層１３ａの保護層として機能する。
なお、封止部材１３ｃにおいては、第一層１３ａにはゼオライト１９が含まれなかったが、ゼオライトが含まれてもよい。この場合、第二層１３ｂに含まれるゼオライト１９の濃度は、第一層１３ａに含まれるゼオライト１９の濃度よりも高い。同様に、第二層１３ｂには、蛍光体が含まれてもよい。この場合、第二層１３ｂに含まれる蛍光体の濃度は、第一層１３ａに含まれる蛍光体の濃度よりも低い。
［実施の形態２の効果等］
以上説明したように、発光装置１０ａにおいて、封止部材１３ｃは、ＬＥＤチップ１２を封止する第一層１３ａ、及び、第一層１３ａの上方に位置する第二層１３ｂを有し、第一層１３ａには、蛍光体及びゼオライト１９のうち蛍光体のみが含まれ、第二層１３ｂには、蛍光体及びゼオライト１９のうちゼオライト１９のみが含まれる。
以上説明したように、発光装置１０ａにおいて、封止部材１３ｃは、ＬＥＤチップ１２を封止する第一層１３ａ、及び、第一層１３ａの上方に位置する第二層１３ｂを有し、第一層１３ａには、蛍光体及びゼオライト１９のうち蛍光体のみが含まれ、第二層１３ｂには、蛍光体及びゼオライト１９のうちゼオライト１９のみが含まれる。
これにより、使用による発光装置１０ａの出射光の色度の変化が抑制される。
なお、発光装置１０ａが有する封止部材１３ｃの積層構造は、一例である。例えば、第一層１３ａと第二層１３ｂとの層間に別の層が設けられてもよい。また、実施の形態２では、発光装置１０ａが有する積層構造の各層を構成する主たる材料について例示しているが、積層構造の各層には、上記発光装置１０ａと同様の機能を実現できる範囲で他の材料が含まれてもよい。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る照明装置について、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、実施の形態３に係る照明装置の断面図である。図１３は、実施の形態３に係る照明装置及びその周辺部材の外観斜視図である。
次に、実施の形態３に係る照明装置について、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、実施の形態３に係る照明装置の断面図である。図１３は、実施の形態３に係る照明装置及びその周辺部材の外観斜視図である。
図１２及び図１３に示されるように、実施の形態３に係る照明装置２００は、例えば、住宅等の天井に埋込配設されることにより下方（廊下または壁等）に光を照射するダウンライト等の埋込型照明装置である。
照明装置２００は、発光装置１０を備える。照明装置２００はさらに、基部２１０と枠体部２２０とが結合されることで構成される略有底筒状の器具本体と、当該器具本体に配置された、反射板２３０及び透光パネル２４０とを備える。
基部２１０は、発光装置１０が取り付けられる取付台であるとともに、発光装置１０で発生する熱を放熱するヒートシンクである。基部２１０は、金属材料を用いて略円柱状に形成されており、実施の形態３ではアルミダイカスト製である。
基部２１０の上部（天井側部分）には、上方に向かって突出する複数の放熱フィン２１１が一方向に沿って互いに一定の間隔をあけて設けられている。これにより、発光装置１０で発生する熱を効率よく放熱させることができる。
枠体部２２０は、内面に反射面を有する略円筒状のコーン部２２１と、コーン部２２１が取り付けられる枠体本体部２２２とを有する。コーン部２２１は、金属材料を用いて成形されており、例えば、アルミニウム合金等を絞り加工またはプレス成形することによって作製することができる。枠体本体部２２２は、硬質の樹脂材料または金属材料によって成形されている。枠体部２２０は、枠体本体部２２２が基部２１０に取り付けられることによって固定されている。
反射板２３０は、内面反射機能を有する円環枠状（漏斗状の）反射部材である。反射板２３０は、例えばアルミニウム等の金属材料を用いて形成することができる。なお、反射板２３０は、金属材料ではなく、硬質の白色樹脂材料によって形成してもよい。
透光パネル２４０は、光拡散性及び透光性を有する透光部材である。透光パネル２４０は、反射板２３０と枠体部２２０との間に配置された平板プレートであり、反射板２３０に取り付けられている。透光パネル２４０は、例えばアクリルやポリカーボネート等の透明樹脂材料によって円盤状に形成することができる。
なお、照明装置２００は、透光パネル２４０を備えなくてもよい。透光パネル２４０を備えないことで、照明装置２００から出射される光の光束を向上させることができる。
また、図１３に示されるように、照明装置２００には、発光装置１０に、当該発光装置１０を点灯させるための電力を供給する点灯装置２５０と、商用電源からの交流電力を点灯装置２５０に中継する端子台２６０とが接続される。点灯装置２５０は、具体的には、端子台２６０から中継される交流電力を直流電力に変換して発光装置１０に出力する。
点灯装置２５０及び端子台２６０は、器具本体とは別体に設けられた取付板２７０に固定される。取付板２７０は、金属材料からなる矩形板状の部材を折り曲げて形成されており、その長手方向の一端部の下面に点灯装置２５０が固定されるとともに、他端部の下面に端子台２６０が固定される。取付板２７０は、器具本体の基部２１０の上部に固定された天板２８０と互いに連結される。
以上説明したように、照明装置２００は、発光装置１０と、発光装置１０に、当該発光装置１０を点灯させるための電力を供給する点灯装置２５０とを備える。これにより、使用による照明装置２００の出射光の色度の変化が抑制される。
なお、照明装置２００は、発光装置１０に代えて、発光装置１０ａを備えてもよい。この場合も、使用による照明装置２００の出射光の色度の変化が抑制される。
なお、実施の形態３では、照明装置として、ダウンライトが例示されたが、本発明は、スポットライトなどの他の照明装置として実現されてもよい。
（他の実施の形態）
以上、実施の形態に係る発光装置、及び、照明装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
以上、実施の形態に係る発光装置、及び、照明装置について説明したが、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、上記実施の形態では、ＣＯＢ構造の発光装置について説明したが、本発明は、ＳＭＤ構造の発光装置にも適用可能である。ＳＭＤ構造の発光装置（発光素子）は、例えば、凹部を有する樹脂製の容器と、凹部の中に実装されたＬＥＤチップと、凹部内に封入された封止部材（蛍光体含有樹脂）とを備える。
また、上記実施の形態では、基板に実装されたＬＥＤチップは、他のＬＥＤチップとボンディングワイヤによって、Ｃｈｉｐ Ｔｏ Ｃｈｉｐで接続された。しかしながら、ＬＥＤチップは、ボンディングワイヤによって基板上に設けられた配線（金属膜）に接続され、当該配線を介して他のＬＥＤチップと電気的に接続されてもよい。
また、上記実施の形態では、発光装置に用いる発光素子としてＬＥＤチップが例示された。しかしながら、半導体レーザ等の半導体発光素子、または、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）もしくは無機ＥＬ等の固体発光素子が、発光素子として採用されてもよい。
また、発光装置には、発光色が異なる２種類以上の発光素子が用いられてもよい。例えば、発光装置は、演色性を高めるなどの目的で、青色光を発するＬＥＤチップに加えて赤色光を発するＬＥＤチップを備えてもよい。
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、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各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。
１０、１０ａ 発光装置
１１ 基板
１２ ＬＥＤチップ（発光素子）
１３、１３ｃ 封止部材
１３ａ 第一層
１３ｂ 第二層
１４ｇ 緑色蛍光体
１４ｒ 赤色蛍光体（蛍光体）
１８ 基材
１９ ゼオライト
２００ 照明装置
２５０ 点灯装置
１１ 基板
１２ ＬＥＤチップ（発光素子）
１３、１３ｃ 封止部材
１３ａ 第一層
１３ｂ 第二層
１４ｇ 緑色蛍光体
１４ｒ 赤色蛍光体（蛍光体）
１８ 基材
１９ ゼオライト
２００ 照明装置
２５０ 点灯装置
Claims (16)
- 基板と、
前記基板上に配置された発光素子と、
シリコーン樹脂を基材とし、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、ゼオライト、及び、前記発光素子が発する光によって励起される蛍光体を含む
発光装置。 - 前記蛍光体は、窒化物蛍光体である
請求項１に記載の発光装置。 - 前記蛍光体は、前記発光素子が発する光によって励起されて赤色光を発する赤色蛍光体である
請求項２に記載の発光装置。 - 前記発光装置の連続発光中に、前記発光装置が出射する光の色度は、色度座標上でｘ軸プラス側に向かって動いた後、ｘ軸マイナス側に向かって動く
請求項３に記載の発光装置。 - 前記封止部材は、さらに、前記発光素子が発する光によって励起されて黄色光を発する黄色蛍光体、及び、前記発光素子が発する光によって励起されて緑色光を発する緑色蛍光体の少なくとも一方を含む
請求項３または４に記載の発光装置。 - 前記封止部材に含まれる前記ゼオライトの濃度は、５ｐｐｍ以上５００００ｐｐｍ以下である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。 - 前記封止部材は、粒径が２００ｎｍ以下の前記ゼオライトを含む
請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。 - 前記封止部材は、さらに、遷移金属元素の酸化物を含む
請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。 - 前記遷移金属元素は、セリウムであり、
前記封止部材に含まれる前記セリウムの濃度は、５ｐｐｍ以上５００００ｐｐｍ以下である
請求項８に記載の発光装置。 - 前記封止部材は、さらに、遷移金属元素のカルボン酸塩を含む
請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光装置。 - 前記封止部材は、さらに、遷移金属元素の有機錯体を含む
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光装置。 - 前記シリコーン樹脂には、ポリオルガノシロキサンが含まれ、
前記遷移金属元素と前記ポリオルガノシロキサンとは、Ｓｉ−Ｏ−Ｍ結合する
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の発光装置。 - 前記封止部材は、さらに、シリカ粒子を含む
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発光装置。 - 前記封止部材は、前記発光素子を封止する第一層、及び、前記第一層の上方に位置する第二層を有し、
前記第一層には、前記蛍光体及び前記ゼオライトのうち前記蛍光体のみが含まれ、
前記第二層には、前記蛍光体及び前記ゼオライトのうち前記ゼオライトのみが含まれる
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の発光装置。 - 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の発光装置と、
前記発光装置に、当該発光装置を点灯させるための電力を供給する点灯装置とを備える
照明装置。 - ゼオライト、及び、蛍光体を含むシリコーン樹脂。
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