(57)【要約】【課題】効率が高く色ムラを改善したＬＥＤ光源を提供すること。【解決手段】本発明は、ＬＥＤ周辺部に蛍光体を含む蛍光体層２０２が形成されたＬＥＤ２０１であり、ＬＥＤ２０１からの発光光の少なくとも一部は前記蛍光体層中の蛍光体によって波長変換され放射されるＬＥＤ光源であって、蛍光体層厚２０２が１０〜１０００μｍであり蛍光体層中に２５〜５０ｗｔ％の微粒子を含む構成により、効率が高く色ムラを改善したＬＥＤ光源を提供することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤの周辺部に蛍光体を含む蛍光体層が形成された構成であり、
前記ＬＥＤからの発光の少なくとも一部は前記蛍光体層中の蛍光体によって波長変換され放射されるＬＥＤ光源であって、
蛍光体層厚が１０〜１０００μｍであり
前記蛍光体層中に２５〜５０ｗｔ％の微粒子を含む
ことを特徴とするＬＥＤ光源。
【請求項２】
前記微粒子はシリカ微粒子であることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高効率で色ムラの少ないＬＥＤ光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＬＥＤ光源としては、樹脂ケース中に蛍光剤を混入してなる蛍光剤入りＬＥＤランプにおいて、樹脂ケース中に５〜２０ｗｔ％の拡散剤が蛍光剤と共に混入されているものがあった（例えば、特許文献１）。ここで、拡散剤とは、例えば白色で不透明の酸化マグネシウムなどの白色の微粉体（粒径≒１．６μｍ）であり、ＬＥＤチップからの光および太陽光など樹脂ケース内に侵入する光を乱反射し拡散光とするものである。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された従来のＬＥＤ光源を示すものである。
【０００４】
図５において、１は蛍光剤入りＬＥＤランプ、２はリードフレーム、３はＬＥＤチップ、４は蛍光剤、５は樹脂、６は拡散剤である。
【特許文献１】特許第３０６５５４４号公報（請求項１、段落番号０００８を参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図５の構成では、点灯した光の色ムラが大きいという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされ、その目的とするところは、効率が高く色ムラを改善したＬＥＤ光源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記従来の課題を解決するため、本発明に係るＬＥＤ光源は、ＬＥＤ周辺部に蛍光体を含む蛍光体層が形成されたＬＥＤであり、前記ＬＥＤからの発光光の少なくとも一部は前記蛍光体層中の蛍光体によって波長変換され放射されるＬＥＤ光源であって、蛍光体層厚が１０〜１０００μｍであり前記蛍光体層中に２５〜５０ｗｔ％の微粒子を備える。
【０００８】
好適な実施形態において、前記微粒子はシリカ微粒子である。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明はＬＥＤ周辺部に蛍光体を含む蛍光体層が形成されたＬＥＤであり、前記ＬＥＤからの発光光の少なくとも一部は前記蛍光体層中の蛍光体によって波長変換され放射されるＬＥＤ光源であって、蛍光体層厚が１０〜１０００μｍであり前記蛍光体層中に２５〜５０ｗｔ％の微粒子を備えるという構成により、効率が高く色ムラを改善したＬＥＤ光源を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明のＬＥＤ光源１０１の概略図である。基板１０２上にＬＥＤが実装されたパッケージ構造となっており、図中の矢印の方向に光を放射するものである。
【００１２】
次に、ＬＥＤ光源１０１の断面図を図２に示す。基板１０２上に青色（発光中心波長４２０〜４８０ｎｍ程度のもの、本実施の形態では４７０ｎｍのものを用いた）のＬＥＤチップ２０１がフリップチップで実装されている。基板１０２上には、図示しないが配線パタンが形成されており、電極２０５とＬＥＤチップ２０１は電気的に接続されており、電極に入力された電力はＬＥＤに給電できるように構成されている。ＬＥＤチップは１辺が０．３〜５ｍｍ程度であり、本実施の形態では１ｍｍのものを用いた。基板１０２は、銅、アルミニウムなどの熱伝導率が高い材料を主材料とした基板である。ＬＥＤチップ２０１の周辺には蛍光体樹脂２０２が形成されている。蛍光体樹脂２０２は、ＬＥＤチップ表面を覆っており、厚さは１０〜１０００μｍである（本実施の形態では場所によって異なるが１００〜２００μｍのものを用いた）。
【００１３】
蛍光体樹脂２０２は、シリコーン樹脂と蛍光体とシリカ粒子を混合し固化させたものである。シリコーン樹脂の屈折率は、約１．４である。また、蛍光体はＬＥＤからの放射である青色光を吸収し、５４０〜６００ｎｍ付近にピークをもつ黄色光を発光する蛍光体であり、ＬＥＤからの青色光と黄色光が混色され白色光を発するものである。具体的には、（Ｙ・Ｓｍ）３（Ａｌ・Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ０．３９Ｇｄ０．５７Ｃｅ０．０３Ｓｍ０．０１）３Ａｌ５Ｏ１２などを用いることができる。シリカ微粒子は、直径が約２〜５０μｍの微粒子であり、本実施の形態では約１０μｍのものを用いた。この範囲内のものを選択することによって、樹脂中の蛍光体の分散状態が適切となり、色ムラが少なく効率の高い光源を得ることが出来る。これら３種をシリコーン樹脂５０ｗｔ％、蛍光体１０ｗｔ％、シリカ微粒子４０ｗｔ％の割合で混合してある。次に、２０３は反射板であり、反射率の高いアルミニウムや銀メッキなどで形成されている（本実施の形態はアルミニウム製の反射板を用いた）。２０４は透光性の樹脂であり、本実施の形態では、シリコーン樹脂（屈折率１．４）を用いた。また、図に示すように蛍光体層２０２は反射板と接触していない。
【００１４】
（従来の構成）
これに対して、従来のＬＥＤ光源の例として、蛍光体樹脂中の微粒子種と量のみが異なるものを試作し比較した。シリカ微粉子の代わりに１．６μｍ径の酸化マグネシウム微粉子を使用したことと混合比がシリコーン樹脂７５ｗｔ％、蛍光体１０ｗｔ％、酸化マグネシウム１５ｗｔ％であることのみ異なっている。
【００１５】
（比較）
そこで、上記のＬＥＤ光源を電圧３．６Ｖ、電流４００ｍＡで点灯させて光出力特性を測定した。図３に示すようにＬＥＤ光源の直上１０ｃｍ上でのＬＥＤ発光色の色温度変化を測定した。その結果を図４に示す。図４に示すように、中心部の色温度が高く、周辺部の色温度が低くなる傾向になる。比較すると、本実施の形態のＬＥＤ光源のほうが色ムラが小さく出来ることがわかる。具体的には、従来のＬＥＤ光源では、色温度差は５８００−３４００＝２４００Ｋ程度であるのに対し、本実施の形態のＬＥＤ光源では４８００−４２００＝６００Ｋ程度と大幅に色ムラが改善されている。
【００１６】
（微粒子量）
また、蛍光体樹脂中に混入する微粒子量は、蛍光体樹脂中の２５〜５０ｗｔ％が好ましい。微粒子量が２５ｗｔ％以下であると色ムラが大きくなり、色温度差が１０００Ｋを超えてしまう。ここで１０００Ｋを超えると通常はっきりと認識できるため、１０００Ｋ以下にすることが必要である。また、微粒子量が５０ｗｔ％以上となると光度が低下する。なお、３０〜４５ｗｔ％にすれば、色ムラが少なく、かつ光度の低下も抑制されより好ましい。
【００１７】
（蛍光体樹脂層の厚み）
また、上記効果を有する範囲は、蛍光体層厚が１０〜１０００μｍのときに有効なものである。なぜならば、蛍光体粒子は一般的に数〜数十μｍ程度であるため、１０μｍ以下となると蛍光体樹脂層中に蛍光体が均一に分散できなくなるためである。また、１０００μｍ以上となると、ＬＥＤからの発光が微粒子によって分散されすぎ、樹脂での光吸収が大きくなってしまい効率低下を引き起こすからである。
【００１８】
（蛍光体樹脂と反射板との位置関係）
また、本実施の形態のＬＥＤ光源は狭指向性の配光特性をもっている。これは、蛍光体樹脂２０２が反射鏡２０３と離れていることによるものである。なぜならば、蛍光体樹脂表面を光源と考えることが出来るので、反射鏡から蛍光体樹脂を離すことによって、反射鏡に対する蛍光体樹脂の大きさを小さくすることが出来る。このように狭指向性で光度が高く、かつ色ムラを抑えたＬＥＤを得るためには、蛍光体樹脂を反射鏡から離すことが好ましい。また、ＬＥＤ光源自体も小型化が望まれており、蛍光体層、反射板などの周辺部材も小型化することが好ましい。このような用途においても、蛍光体層は厚みが１０〜１０００μｍとすることが好ましい。
【００１９】
（樹脂種）
また、本実施の形態では、蛍光体樹脂にシリコーン樹脂を使用したが、透光性の樹脂であればよい。ただし、エポキシ樹脂を使用する場合は、１０ｗｔ％以下であることが好ましい。なぜならば、１０ｗｔ％以上となるとライフ中のエポキシ樹脂の着色劣化により、早期にＬＥＤ光源からの光出力が低下するためである。
【００２０】
（微粒子種）
また、本実施の形態では微粒子として、シリカ微粒子を用いたが、他の材料でもよい。例えば、チッ化ボロンやアルミナの微粒子でもよい。ただし、以下のことを考慮するとシリカなどの透光性微粒子のほうが好ましい。ここで、透光性とは、光の透過率が１％以上のものを指す。なぜならば、透光性微粒子の場合は、非透光性樹脂の場合と比べて乱反射による光のロスが少なくなるためである。
【００２１】
また、光劣化の点からシリカ微粒子とすることがさらに好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明のＬＥＤ光源は、効率が高く色ムラを改善したＬＥＤ光源を得られるので、薄型のＬＥＤ一般照明装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＬＥＤ光源の概略を示す図
【図２】本発明の実施の形態１におけるＬＥＤ光源の断面を示す図
【図３】本発明の実施の形態１におけるＬＥＤ光源の色ムラの測定方法を示す図
【図４】本発明の実施の形態１におけるＬＥＤ光源の色ムラの測定結果を示す図
【図５】従来のＬＥＤ光源の概略を示す図
【符号の説明】
【００２４】
１０１    ＬＥＤ光源
１０２    基板
２０１    ＬＥＤチップ
２０２    蛍光体樹脂層
２０３    反射板
２０４    封止樹脂
２０５    電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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