JP5149529B2 - 照明用光学部品及びそれを用いた照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子からの光を収束又は発散させて効率よく出射させる照明用光学部品及びそれを用いた照明器具に関する。

発光素子からの光を収束又は発散させて任意の方向に出射することを制御するために、プラスチックレンズが用いられている。プラスチックレンズは、複雑な形状に成形し易いうえ、軽量であるという利点があり、そのため、液晶ディスプレイのバックライト、間接照明器具や電飾器等に汎用されている。

例えば、特許文献１に、支持構造体に取り付けた発光ダイオード(ＬＥＤ)ダイの上に、形成したエポキシ樹脂やシリコーン樹脂のレンズが記載されている。

エポキシ樹脂のレンズは、熱変形に対する耐熱性があるものの、高輝度発光ダイオードや高出力発光ダイオードからの強い光や熱を受け続けると、短期間で、樹脂が黄変して劣化してしまうため、所望の波長の光を出射できなくなるという光学特性上の不具合を有する。シリコーン樹脂のレンズは、強い光や熱を受け続けても黄変しないが、金属や他の樹脂と相互作用し難いことに起因して、表面コーティングを施すことができず、その結果、屈折反射等により光路を変更するためのレンズ表面への後処理を施し難く、照明用光学部品及びそれを用いた照明器具の設計が難しい。

さらに、レンズを固定するホルダであるパッケージの素材が液晶ポリマーのような耐熱樹脂である場合、発光ダイオードの熱や光によって、黄変劣化し、光を吸収し、効率が落ちてしまう。また、パッケージの素材がセラミックスである場合、その表面の荒れの所為で光を散乱反射させたり、それの微小孔の所為で光を透過させて損失を発生させたりしてしまう。

特開２００６−１４８１４７号公報

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、シリコーン樹脂等の光学部品であって、強い光や熱に長期間曝されても黄変せず、寿命信頼性が高く、所望の方向へ入射光を屈折させて効率よく出射させることができ、格段に明るく照明することができる照明用光学部品、及びそれを用いた照明器具を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた特許請求の範囲の請求項１に記載の照明用光学部品は、発光素子の光出射方向に配置されるシリコーンの光学部品であって、光透過部位と層の内面で全反射する部位とを有し、該内面で全反射する部位は、
ポリパラキシリレン類コーティング処理、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジシロキサン及び／又はテトラエチルオルトシリケートであるプライマー処理剤によるプライマー処理の何れかで下塗りされ又はコロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理、紫外線照射処理の何れかで改質されており、その上を該シリコーンとの屈折率の異なる透明体層により被覆され、
又は
ポリパラキシリレン類、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジシロキサン及び／又はテトラエチルオルトシリケートから選ばれ該シリコーンとの屈折率の異なる透明体層により直接被覆されており、
下塗りされ又は改質されたその上で被覆された前記透明体層と、ポリパラキシリレン類、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジシロキサン及び／又はテトラエチルオルトシリケートから選ばれた前記透明体層との何れかと、
前記シリコーンとが、
屈折率の差を０．０５〜０．５とすることを特徴とする。

請求項２に記載の照明用光学部品は、請求項１に記載されたもので、前記シリコーンが、シリコーン樹脂又はシリコーンゴムであることを特徴とする。

請求項３に記載の照明用光学部品は、請求項１に記載されたもので、前記光透過部位がレンズ形状であることを特徴とする。

請求項４に記載の照明用光学部品は、請求項１に記載されたもので、前記内面で全反射する部位が、前記ポリパラキシリレン類コーティング処理された下塗りの上に前記金属層により被覆されており、又は前記ポリパラキシリレン類の前記透明体層により被覆されていることを特徴とする。

請求項５に記載の照明用光学部品は、請求項１に記載されたもので、前記金属層が、銀、アルミニウム、ニッケル及び／又はクロムであることを特徴とする。

請求項６に記載の照明用光学部品は、請求項１に記載されたもので、前記光透過部位の表面又は前記内面で全反射する部位の表面の少なくとも一部が、蛍光体層で被覆されていることを特徴とする。

照明用光学部品は、下塗りされ又は改質されたその上で被覆された前記透明体層と、ポリパラキシリレン類、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジシロキサン及び／又はテトラエチルオルトシリケートから選ばれた前記透明体層との何れかと、前記シリコーンとが、屈折率の差を０．０５〜０．５とする。

請求項７に記載の照明器具は、発光素子が配置されたホルダに、請求項１〜６のいずれかに記載の照明用光学部品が接合されていることを特徴とする。

請求項８に記載の照明器具は、請求項７に記載されたもので、前記発光素子が、発光ダイオードであることを特徴とする。

本発明のシリコーン製の照明用光学部品は、シリコーンが金属やシリコーン以外の樹脂に対して直接接着し難いにもかかわらず、シリコーン製光学部品の表面の一部に強固に金属層や屈折率の異なる透明体層を接着して被覆層を設けたものである。この照明用光学部品は、シリコーンの表面を下塗り処理又は改質し、金属層や屈折率の異なる透明体層や蛍光体層と相互作用し易くしたものである。本発明の照明用光学部品は、光透過部位で光を透過したり通常のレンズ作用により発光素子からの光を収束、発散または屈折したりし、臨界角以上で投射されて層の内面で全反射する部位（以下、内面反射部位ともいう）で全反射（以下、内面反射ともいう）して、所望の方向へ光を屈折させて、効率よく出射することができる。

また、本発明のシリコーン製照明用光学部品は、発光ダイオードのような発光素子からの波長の光に対する透過率が高く、しかも高出力の光や熱に安定なシリコーン製光学部品を用いているから、高輝度発光ダイオードや高出力発光ダイオードからの光や熱に長期間強く曝されても、黄変も劣化もせず、耐久性に優れ、寿命信頼性がある。

照明用光学部品は、劣化し難いシリコーンを用い、そのレンズ面に金属層や透明体層を被覆して内面反射部位としているので、透過効率が低下しない。さらに金属膜等の内側が反射部位であるから、触っても反射部位を直接汚さないので、取扱い易い。

照明用光学部品は、シリコーン製光学部品が硬質のシリコーン樹脂で成形されていても軟質のシリコーンゴムで成形されていても、光透過性が良いので、光の損失が少ない。また照明用光学部品は、さらに蛍光体層を有していると、発光素子からの光の波長と異なる波長の蛍光を発することができるので、蛍光体の選択により、所望のさまざまな波長の光を得ることができる。

照明用光学部品と発光素子とを組み込んだ照明器具は、この光学部品で所望の方向に光を出射できるため任意の光放射パターンで照明することができる。

照明器具は、照明用光学部品の金属層等で光を反射させるので、パッケージにしたときのホルダを劣化させず、その劣化や散乱による光の透過効率の低下を引き起さない。

発明を実施するための好ましい形態

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施の形態に限定されるものではない。

本発明の実施の形態の一例である照明用光学部品１及び照明器具２の側面を示す図１を参照しながら説明する。

照明用光学部品１は、シリコーンとしてシリコーン樹脂であるポリジメチルシロキサンでＶ字型柱状に成形されたレンズ状の光学部品でできており、天面部が下向きに谷折状に窪み、底面部が下向きに山折状に突き出しその中央で上向きに、山折線に平行に略半円柱状の溝１３がえぐれている。溝１３は、発光素子１４である紫外線発光ダイオードが収まる程度の大きさである。従って、溝１３に沿って発光素子が複数並んでいてもよい。この溝１３の表面がこの発光素子１４からの光を入射する部位であり、光学部品１の内部が光透過部位１１であり、光学部品１の側面がこの光を出射すべき部位１２である。光学部品１の天面部が、ポリパラキシリレンでコーティング処理されて下塗りされ、その上に銀層で被覆され、内面反射部位１０になっている。

照明器具２は、上記の照明用光学部品１、セラミックス製のホルダ１６及び発光素子１４からなり、発光素子１４は、セラミックス製のホルダ１６に支持され、照明用光学部品１を光出射方向とするように配置されている。ホルダ１６は、照明用光学部品１の底面部で突き出した山折の形状に嵌合する谷折の形状の窪みを有している。ホルダ１６の窪みは、発光素子１４が接着剤で接着され、その周囲は銀の金属被膜１５で被覆されている。従って、ホルダ１６と照明用光学部品１の底面部は、金属被膜１５を介して、接着剤により接着され一体化されている。

図１の照明用光学部品１及び照明器具２は、以下のようにして製造される。

シリコーン樹脂で光学部品１の光透過部位１１の全体形状に成形し、光透過部位１１の外形のうち、全側面の出射部位１２と、入射部位１３を含む全底面とに、マスキング材としてフィルムを貼付する。次にポリパラキシリレン類である「パリレンＣ」（日本パリレン株式会社製の商品名；「パリレン」は登録商標；-[(ＣＨ_２)-Ｃ_６Ｈ_３Ｃｌ-(ＣＨ_２)]_ｎ- ）の被膜を設けるため、「パリレンＣ」の原料ダイマーである粉末状のモノクロロパラキシリレン類２量体を気化室に入れ減圧下で加熱して、蒸発したダイマーが熱分解室に誘導され反応性の高いパラキシリレンモノマーのラジカルとした後、光学部品１の天面部に蒸着させて０．５〜５ミクロン、好ましくは１〜２ミクロンのポリパラキシリレン類コーティング処理し、下塗り層を形成して調製する。

その上に、真空蒸着により、内面反射部位１０に、金属層として厚さ数ミクロンの銀層を形成させる。その後、マスキング材を剥がすと、照明用光学部品１が得られる。

次に、前記形状のセラミックス製のホルダ１６を成形し、その窪みの底に発光素子が設けられる部分及び窪み以外の部分にマスキング材を貼付し、その窪みに、真空蒸着により、金属被膜１５として銀被膜を形成させる。マスキング材を剥がし、しかるべき部分に、リード線が繋がっている発光素子１４を接着剤で接着する。ホルダ１６の金属被膜１５を介してホルダ１６と照明用光学部品１とを、接着剤で接着すると、照明器具２が得られる。

この照明器具２は以下のように動作する。発光素子１４を、通電して発光させると、光１７は、実線矢印で代表して示すように金属蒸着被覆層である光学部品１の内面反射部位１０及びホルダ１６の金属被膜１５で反射して、出射部位１２から出射する。

さらに、別な態様の照明用光学部品１の例を、図２〜８に示す。

図２に示すように、照明用光学部品１は、角柱状であって、その底面部を一平面とするものであってもよい。

図３に示すように、照明用光学部品１は、その天面部が半球状に盛り上がった凸レンズであって、その底面部が円錐状に突き出し、その表面に金属層である金属メッキで被覆された内面反射部位１０を設けたものであってもよい。

図４(ａ)及び(ｂ)に示すように、照明用光学部品１は、その略半球状の天面部が湾曲して窪み内面反射部位１０で金属メッキにより被覆され、その底面部が円錐状に屈曲して突き出していてもよく一平面としていてもよい。

図５に示すように、照明用光学部品１は、その天面部が蒲鉾状の半円柱を複数並べた形状であり、その側面部が、内面反射部位１０で金属メッキにより被覆されたものでもよい。

図３のようにその底面部に金属層により被覆された内面反射部位１０を設けてもよいし、図１、２、４、５のようにホルダ１６に金属被膜１５を設け、金属被膜１５を介して照明用光学部品１とホルダ１６とを接着して内面反射部位としてもよい。発光素子１４から光学部品１へ入射した光１７は、ある光路を連続した二点破線矢印で代表して示すように、光学部品１内の光透過部位１１を透過し、内面反射部位１０の金属層、又はホルダ１６の金属被膜１５で反射して、出射部位１２から出射する。

図６に示すように、照明用光学部品１は、その天面部で半球状に盛り上がった凸レンズであって、球面の一部を金属層により被覆し、内面反射部位１０とし、それ以外の出射部位１２を蛍光体層１８で被覆してもよい。蛍光体層１８は、作業効率上、半球状の凸レンズ全面をキャップ状に被覆したものでもよい。

図７に示すように、照明用光学部品１は、略半球状の天面部が椀状に湾曲して窪み、窪み部分を金属層により被覆して内面反射部位１０となし、残りの半球面の側面部が蛍光体層１８で被覆されたものでもよい。

図８に示すように、照明用光学部品１は、半球状に湾曲した凸レンズであって、天頂近傍の一部に金属メッキにより被覆された内面反射部位１０を設けたものでもよい。湾曲した入射部位１３とともに、又はそれに代えて、金属被膜１５に接触する底面部が、蛍光体層１８で被覆されていてもよい。

本発明の照明用光学部品における金属層または金属被膜は、無電解メッキ、銀鏡反応、蒸着、スパッタリング等、金属箔接着等、金属層または金属被膜を形成できる方法であれば、特に限定しないが、金属層を形成する金属の種類により適宜選択されるとよい。

本発明の照明用光学部品におけるレンズとは、光の集光、拡散、屈折、反射等、入射光を透過し出射する過程で光路を変更するものを指し、プリズムも含まれる。

図６〜８の何れの照明用光学部品１もホルダ１６の金属被膜１５を介してホルダ１６と光学部品１の底面部とを接着して照明用光学部品１の内面反射部位１０としているが、光学部品１の底面部が金属層により被覆されて内面反射部位１０を設けてもよい。発光素子１４から光学部品１へ入射した光１７は、ある光路を連続した二点破線矢印で代表して示すように、入射部位や出射部位の蛍光体層１８に到達し、そこで３方向へ向いた二点破線矢印で示すように、蛍光１９を発する。また、蛍光体層は、光透過部位の出射部位表面に被覆されていても、光透過部位と内面反射部位の間に設けてもよい。

照明用光学部品１の入射部位は、底面部の一部で溝となっていても、溝に代えて、半球状にえぐれた窪みであってもよい。

照明用光学部品１として、これらの図中、図１、２及び５で面対称の光学部品であるものを示したが、それらに代えて、図３、４（ａ）、４（ｂ）、６、７、８に示すように軸対称の凹レンズ、又は凸レンズであってもよい。

なお、照明用光学部品１を成形するためのシリコーンが、ポリジメチルシロキサンの例を示したが、ポリジフェニルシロキサンのような別なシリコーン樹脂であってもよい。

照明用光学部品１は、例えばシリコーン樹脂組成物を硬化させることにより得ることができる。シリコーン樹脂組成物としては、特に、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂組成物が好ましい。液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂組成物は、無溶媒であるため発泡することなく表面も内部も均一に硬化させることができるので好適である。

上記付加反応硬化型のシリコーン樹脂組成物としては、熱硬化により透明なシリコーン樹脂を形成するものであれば特に制限されないが、例えば、オルガノポリシロキサンをベースポリマーとし、オルガノハイドロジェンポリシロキサン及び白金系触媒等の重金属系触媒を含むものが挙げられる。

上記オルガノポリシロキサンとしては、下記平均単位式
Ｒ_ａＳｉＯ_{（４−ａ）／２}
（式中、Ｒは非置換又は置換一価炭化水素基で、好ましくは炭素数１〜１０、特に１〜８のものである。ａは０．８〜２、特に１〜１．８の正数である。）
で示されるものが挙げられる。ここで、Ｒとしてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基等のアラルキル基や、これらの炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換されたクロロメチル基、クロロプロピル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換炭化水素基、或いはシアノ基で置換された２−シアノエチル基等のシアノ基置換炭化水素基などが挙げられ、Ｒは同一であっても異なっていてもよいが、Ｒとしてフェニル基を含むもの、特に、全Ｒのうち５〜８０モル％がフェニル基であるものが、照明用光学部品の耐熱性及び透明性の点から好ましい。

また、Ｒとしてビニル基等のアルケニル基を含むもの、特に全Ｒのうちの１〜２０モル％がアルケニル基であるものが好ましく、中でもアルケニル基を１分子中に２個以上有するものが好ましく用いられる。このようなオルガノポリシロキサンとしては、例えば、末端にビニル基等のアルケニル基を有するジメチルポリシロキサンやジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体等の末端アルケニル基含有ジオルガノポリシロキサンが挙げられ、特に、常温で液状のものが好ましく用いられる。

一方、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、３官能以上（即ち、１分子中にケイ素原子に結合する水素原子（Ｓｉ−Ｈ基）を３個以上有するもの）が好ましく、例えば、メチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルフェニルハイドロジェンポリシロキサン等が挙げられ、特に、常温で液状のものが好ましい。また、触媒としては、白金、白金化合物、ジブチル錫ジアセテートやジブチル錫ジラウリレート等の有機金属化合物、又はオクテン酸錫のような金属脂肪酸塩などが挙げられる。これらオルガノハイドロジェンポリシロキサンや触媒の種類や量は、架橋度や硬化速度を考慮して適宜決定すればよい。

照明用光学部品１に用いられるシリコーンは、特開2004-221308号公報、特開2006-328102号公報、特開2006-328103号公報、特開2006-324596号公報に記載されたものであってもよい。

また、上記成分以外に、得られるシリコーン樹脂の強度や透明度を損なわない程度に充填剤、耐熱材、可塑剤等を添加してもよい。

上記シリコーン樹脂組成物としては、信越化学工業株式会社製のＫＪＲ６３２等の市販品を用いることができる。

照明用光学部品は、上記シリコーン樹脂組成物を成形してシリコーン樹脂成形体とする従来公知の方法により得ることができ、例えば、射出成形、押出成形、注型成形等により成形することができる。なお、照明用光学部品の硬度は、ＪＩＳ Ｋ ７２１５（プラスチックのデュロメーター硬さ試験方法）の方法により測定されるショアＤ硬度で、２０°〜９０°、特に５０°〜８０°であることが好ましい。

本発明に用いられるシリコーンの透過率は、９０％以上であることが好ましく、９２％以上であると一層好ましい。ポリジメチルシロキサンで成形した光学部品の透過率は約９４％、ポリジフェニルシロキサンで成形した光学部品の透過率は約９２％であり、長期に使用してもその透過率は維持される。エポキシ樹脂で成形した光学部品の透過率は９２％であるが、長期使用により、黄変化して６０％以下に低下する。光学部品１は、ポリジメチルシロキサンのような硬いシリコーン樹脂で成形されていると、膨張し難いうえ、紫外線などの短波長側で劣化し難く、光学特性を維持するのに適切であるため、一層好ましい。光学部品１は、ショアＤ硬度を１５°以上とすることが好ましい。

また、シリコーンは、このようなシリコーン樹脂と同種で比較的低分子のオルガノポリシロキサンが架橋したシリコーンゴムであってもよい。シリコーンゴムは、ショアＡ硬度で５０°〜９０°のものが好ましい。シリコーンゴム製の光学部品１に、減圧下、高温で内面反射部位１０に金属メッキを直接、蒸着させようとすると、光学部品１から揮発した低分子シロキサンガスが光学部品１を曇らせ、この金属メッキの反射性を低下させてしまう。そこで、シリコーンゴム製の光学部品１を、１−ブロモプロパンやトリクロロエチレンのような有機溶媒で洗浄し、減圧し、又は、例えば１５０℃以上、好ましくは１５０〜２００℃に加熱し、低分子シロキサンを揮発させる前処理が施されていることが好ましい。二次加硫処理や、溶媒抽出処理が施されていてもよい。

特に、光学部品１がシリコーンゴム製であると、水分や低分子シロキサンのような揮発成分が残存し易いので、それらを揮発させることが好ましい。

シリコーンがシリコーンゴムである場合、金属膜を被覆する際に、温度をかけると熱膨張して皺となるため、低温で蒸着する化学的蒸着（ＣＶＤ）法で行うことが好ましい。

光学部品１と金属メッキとの密着性を向上させるために「パリレンＣ」でポリパラキシリレン類コーティング処理されて下塗りされた例を示したが、ポリパラキシリレン類コーティング処理には、パラキシリレンダイマーから得られる「パリレンＮ」（日本パリレン株式会社製の商品名）、テトラクロロパラキシリレンダイマーから得られる「パリレンＤ」（日本パリレン株式会社製の商品名）が用いられてもよい。この原料であるダイマーを低圧下で約６００℃に加熱して昇華させて、反応性の高いパラキシリレンラジカルガスを生成させ、蒸着させてポリパラキシリレン類コーティング処理されて下塗りされていてもよい。これらの中でも、「パリレンＣ」で、ポリパラキシリレン類コーティング処理していると一層好ましい。これらのポリパラキシリレン類の下塗り層の厚さは、例えば厚さ０．１〜１０ミクロンで十分であるが、１〜５ミクロンにコーティング処理されることが好ましく、１〜２ミクロンが更に好ましい。

また、本発明におけるプライマー処理に用いられるプライマー剤としては、シリコーンの表面に光反射部位を強固に設けることができるものであれば特に限定はしないが、強い光や熱に長時間晒されても光学的に劣化しない材料として、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジシロキサン及び／又はテトラエチルオルトシリケートなどようなプライマー処理剤が好ましい。これらをシリコーンに塗布してプライマー処理し、しかる後、金属層を設けることが好ましい。

ポリパラキシリレン類コーティング処理による改質が最も好ましいが、それに代えて紫外線ランプによる紫外線照射処理による改質も好ましい。それらよりも穏やかな、大気圧下又は減圧下でコロナ放電することによるコロナ処理、減圧下でグロー放電することによるプラズマ処理、バーナーの火炎であぶるフレーム処理の何れかで改質されていてもよい。

下塗りされ又は改質された光学部品１表面に、化学的気相蒸着処理、化学的鍍金処理、スパッタリング処理、又はイオンプレーティング処理により、銀、アルミニウム、ニッケル、クロムのような金属を含む金属メッキが形成されていることが好ましい。ニッケル、クロムについては、金属メッキが好ましく、例えば厚さ１〜１００ミクロン好ましくは１〜１０ミクロンになっている。

内面反射部位１０として、このような金属層に代えて、前記シリコーンとの屈折率の異なる透明体層、好ましくは、シリコーンの屈折率の差が少なくとも０．０５である透明体層、好ましくはその屈折率差が０．１〜０．５である透明体層、一層好ましくは前記シリコーンよりも低屈折率の透明体層を用いてもよい。

この透明体層は、前記した下塗り層に用いられるパラキシリレン類のダイマーから得られる「パリレンＮ」（日本パリレン株式会社製の商品名）、「パリレンＣ」（日本パリレン株式会社製の商品名）、又は「パリレンＤ」（日本パリレン株式会社製の商品名）のようなポリパラキシリレン類であってもよい。例えば、屈折率ｎ_d ²³は、例えば「パリレンＮ」が１.６６１、「パリレンＣ」が１.６３９であり、シリコーン樹脂の屈折率１.４３より０．１以上高い。そのため、これらパリレン等で内面反射させることができる。

また、異なるシリコーンを用いることによっても屈折率に差を設けることができる。
内面反射部位とするための透明体層としては、ある程度の厚さが必要であり、経済的には高価な樹脂に代わるものが好ましい。本願発明において、透明体層を用いた内面反射部位の反射機能をより効果的に行うには、屈折率の異なる透明体層を多層に設けるとよい。

光学部品１の入射部位１３や出射部位１２が、蛍光体層１８で被覆されていると、発光素子１４である光半導体素子例えば紫外線発光ダイオードから発光する３４０〜４９０ｎｍの光を受けた蛍光体層１８が、３４０〜４９０ｎｍの別な波長の蛍光１９を生じる。
蛍光体層の被覆方法は、エラストマー樹脂に蛍光体を分散充填して、キャップ状にして、レンズ全体を覆うと作業効率がよい。また平面状のレンズにはシート状にして貼付してもよい。

蛍光体層１８に用いられる蛍光体としては、例えば発光色が青色のＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ，（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、緑色のＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ，Ｍｎ，Ｚｎ₂ＧｅＯ₄：Ｍｎ、赤色のＹ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ、黄色乃至白色のＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）などがある。また、シアニン系、クマリン系、ぺリレン系、ナフタルイミド系蛍光体などが挙げられる。これらの蛍光体を単独または混合することにより、適宜所望の発光を得ることができる。

また、蛍光体層の用い方として、単に透過光を通過させて、波長変換された出射光を得るだけでなく、蛍光体層に光を当てて波長変換された反射光を出射光として用いることもできる。

ホルダ１６は、セラミック製であっても樹脂製であってもよい。

ホルダ１６と光学部品１との間で、光学部品１に向くホルダ１６の面、又はホルダ１６に向く光学部品１の面が、金属被膜１５で被覆されていることが好ましい。

ホルダ１６が、セラミックス製であると、光学部品１へ入射した光が遺漏し、一方樹脂製であると光や熱で黄変して劣化し、光学部品１へ入射した光を吸収するため、光学部品１に向く面が、金属被膜１５で被覆されていることが好ましい。これにより、凹凸のあるセラミックス製のホルダ１６が、金属被膜により比較的平坦になる。

ホルダ１６に向く光学部品１の面が、金属被膜１５で被覆されていると、粗いセラミックス製のホルダ１６に被覆された金属被膜１５よりも、反射効率がよく乱反射を低減できるので、なお一層好ましい。

本発明における反射部位に設けられる金属層とは、金属蒸着、無電解メッキ、銀鏡反応、或いは薄い金属箔を貼付する方法であってもよい。

本発明に必要により用いられる接着剤は、半導体の熱や光に対して安定な透明剤利用が好ましく、シリコーン接着剤が好ましい。

本発明の照明用光学部品の成形方法は、射出成形でも金型成形でも成形が可能であれば、特に限定しないが、シリコーンを金型に流し込む金型成形が好ましい。

本発明の照明用光学部品と照明器具とを試作した例を以下に示す。

照明用光学部品の原材料として、付加硬化タイプであるジメチルシリコーンLPS-L400A/B（信越化学工業株式会社製）を使用した。

照明用光学部品の成形方法は、以下の通りである。そのＡ液１０ｇ、Ｂ液１０ｇを混合し、真空脱泡した後、レンズ金型に流し込み、１５０℃で２０分間加熱して硬化させた。次いで、２００℃で４時間、真空オーブンで加熱処理を行い、水分や低分子シロキサンなどの揮発成分の除去を行い、照明用光学部品であるシリコーンの凸レンズを得た。

このシリコーンレンズに、紫外線処理として、有限会社マリオネットワーク製ＯＰＬ１６を用いて２５４ｎｍ、照射距離１．０ｃｍ、１０分間照射を行い表面処理を行った。次に真空蒸着として、真空蒸着装置LEOL JUC-5000MAGNETRONSPUTTERを用いて、真空度６Ｐａ以下、電流８．５〜９．０ｍＡ、蒸着時間１０分間の条件で、化学的真空蒸着法（ＣＶＤ法）によりアルミニウムを蒸着し、液晶表示板のバックライト用であって反射部を有するシリコーンレンズを作成した。

照明器具の製造方法は、以下の通りである。照明用光学部品の原材料として、ジメチルシリコーンLPS-L400A/B（信越化学工業株式会社製）を金型に流し込み、１７０℃で１時間加熱して硬化させたこと以外は前記と同様にして、シリコーンの凸レンズを得た。このレンズの半球面部に、真空蒸着装置を用いてアルミニウム蒸着し、反射面を有するレンズとした。これに、LPS-L400（信越化学工業株式会社製）とＹＡＧ蛍光体を１０重量部添加した原材料を、金型に流し込み、１７０℃で１０分間加熱して、キャップを成形した。反射面を有するレンズの上に、このキャップを被せて被覆し、図６の上側に示すレンズを得た。その後、４２０〜４９０ｎｍの範囲に発光スペクトルの主ピークを有する発光素子を装着し、その発光素子の周辺部にアルミニウム蒸着された面を持つホルダと、レンズとをシリコーン接着剤で接着して、図６に示す照明器具を得た。これを、液晶表示板用バックライト光源として、表示板の端部に用いることにより、白色光を無駄なく中央部へ照射することができた。

本発明の照明用光学部品は、高輝度発光ダイオードや高出力発光ダイオードのような発光素子からの光を、収束又は発散させつつ、任意の方向から出射させるのに、用いられる。

この照明用光学部品は、液晶ディスプレイのバックライト、間接照明器具、電飾器等の照明器具に内蔵されて、所望の波長で所期の方向を照明するのに用いられる。

本発明を適用する照明用光学部品を有する照明器具の一形態を示す側面図である。 本発明を適用する別な照明用光学部品であり平坦な底面部を有する形態を示す側面図である。 本発明を適用する別な照明用光学部品であり凸レンズ状の形態を示す中心側断面図である。 本発明を適用する別な照明用光学部品であり天面部が窪んでいる形態を示す中心側断面図である。 本発明を適用する別な照明用光学部品であり天面部が盛り上っている形態を示す側面図である。 本発明を適用する別な照明用光学部品であり凸レンズ状で蛍光体層を有した形態を示す側面図である。 本発明を適用する別な照明用光学部品であり天面部が窪み側面部で蛍光体層を有した形態を示す側面図である。 本発明を適用する別な照明用光学部品であり入射部位に蛍光体層を有した形態を示す側面図である。

符号の説明

１は照明用光学部品、２は照明器具、１０は内面反射部位、１１は光透過部位、１２は出射部位、１３は入射部位、１４は発光素子、１５は金属被膜、１６はホルダ、１７は光、１８は蛍光体層、１９は蛍光である。

Claims (8)

1. 発光素子の光出射方向に配置されるシリコーンの光学部品であって、光透過部位と層の内面で全反射する部位とを有し、該内面で全反射する部位は、
   ポリパラキシリレン類コーティング処理、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジシロキサン及び／又はテトラエチルオルトシリケートであるプライマー処理剤によるプライマー処理の何れかで下塗りされ又はコロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理、紫外線照射処理の何れかで改質されており、その上を該シリコーンとの屈折率の異なる透明体層により被覆され、
   又は
   ポリパラキシリレン類、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジシロキサン及び／又はテトラエチルオルトシリケートから選ばれ該シリコーンとの屈折率の異なる透明体層により直接被覆されており、
   下塗りされ又は改質されたその上で被覆された前記透明体層と、ポリパラキシリレン類、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジシロキサン及び／又はテトラエチルオルトシリケートから選ばれた前記透明体層との何れかと、
   前記シリコーンとが、
   屈折率の差を０．０５〜０．５とすることを特徴とする照明用光学部品。
2. 前記シリコーンが、シリコーン樹脂又はシリコーンゴムであることを特徴とする請求項１に記載の照明用光学部品。
3. 前記光透過部位がレンズ形状であることを特徴とする請求項１に記載の照明用光学部品。
4. 前記内面で全反射する部位が、前記ポリパラキシリレン類コーティング処理された下塗りの上に前記金属層により被覆されており、又は前記ポリパラキシリレン類の前記透明体層により被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の照明用光学部品。
5. 前記金属層が、銀、アルミニウム、ニッケル及び／又はクロムであることを特徴とする請求項１に記載の照明用光学部品。
6. 前記光透過部位の表面又は前記内面で全反射する部位の表面の少なくとも一部が、蛍光体層で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の照明用光学部品。
7. 発光素子が配置されたホルダに、請求項１〜６のいずれかに記載の照明用光学部品が接合されていることを特徴とする照明器具。
8. 前記発光素子が、発光ダイオードであることを特徴とする請求項７に記載の照明器具。

Images