(57)【要約】【課題】配光角により、色度ばらつき（色むら）が生じることを抑制した疑似白色系ＬＥＤ発光装置及びシリコーンゴムキャップを提供する。【解決手段】青色ＬＥＤ素子と青色ＬＥＤ素子を収容する凹部を備えるパッケージ部材と前記凹部に収容された青色ＬＥＤ素子を封止して発光面を形成する透明樹脂封止材とを備える青色ＬＥＤ装置と、青色ＬＥＤ装置に発光面を覆うように被せられたシリコーンキャップとを備え、シリコーンキャップは、ＹＡＧ系蛍光体と光拡散材とシリコーンポリマーとを含み、配光角−９０〜９０°の全範囲において、ＸＹＺ表色系の色度座標（ｘ,ｙ）のｘ値及びｙ値の色度差がＸ軸の方向とＹ軸の方向との何れにおいても０．０６以下になる方向を有する疑似白色系ＬＥＤ装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色ＬＥＤ素子と前記青色ＬＥＤ素子を収容する凹部を備えるパッケージ部材と前記凹部に収容された青色ＬＥＤ素子を封止して発光面を形成する透明樹脂封止材とを備える青色ＬＥＤ装置と、前記青色ＬＥＤ装置に前記発光面を覆うように被せられたシリコーンキャップとを備え、
前記シリコーンキャップは、ＹＡＧ系蛍光体と光拡散材とシリコーンポリマーとを含み、
配光角−９０〜９０°の全範囲において、ＸＹＺ表色系の色度座標（ｘ,ｙ）のｘ値及びｙ値の色度差がＸ軸の方向とＹ軸の方向との何れにおいても０．０６以下になる方向を有することを特徴とする疑似白色系ＬＥＤ装置。
【請求項２】
出射光の半値角がＸ軸の方向とＹ軸の方向との何れも１３５°以上になる方向を有する請求項１に記載の疑似白色系ＬＥＤ装置。
【請求項３】
前記シリコーンキャップは、前記発光面から発せられる光を透過させて出射する出射面を含み、
前記出射面が、平面、凸面、凹面またはそれらの組み合わせによる立体曲面を含む請求項１または２に記載の疑似白色系ＬＥＤ装置。
【請求項４】
前記Ｘ軸は前記青色ＬＥＤ装置の長軸方向にあり、前記Ｙ軸は前記Ｘ軸に直交する軸であり、さらに、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸に垂直なＺ軸とを含み、
前記出射面が前記Ｚ軸を含む断面において、前記Ｘ軸上に凹曲線を有し、前記Ｙ軸上に凸曲線を有するような立体曲面を含み、出射光の半値角が前記Ｘ軸の方向で１５５°以上、前記Ｙ軸の方向で１８５°以上である請求項３に記載の疑似白色系ＬＥＤ装置。
【請求項５】
前記Ｘ軸は前記青色ＬＥＤ装置の長軸の方向にあり、前記Ｙ軸は前記Ｘ軸に直交する軸であり、
前記出射面が前記凸面を含み、出射光の半値角が前記Ｘ軸の方向で１３５°以上で、前記Ｙ軸の方向で１６５°以上である請求項３に記載の疑似白色系ＬＥＤ装置。
【請求項６】
前記Ｘ軸は前記青色ＬＥＤ装置の長軸の方向にあり、前記Ｙ軸は前記Ｘ軸に直交する軸であり、
前記出射面が平面を含み、出射光の半値角が前記Ｘ軸の方向で１４５°以上、前記Ｙ軸の方向で１８５°以上である請求項３に記載の疑似白色系ＬＥＤ装置。
【請求項７】
前記Ｘ軸は前記青色ＬＥＤ装置の長軸の方向にあり、前記Ｙ軸は前記Ｘ軸に直交する軸であり、さらに、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸に垂直なＺ軸とを含み、
前記シリコーンキャップは、前記発光面に対面する面が平面であり、前記Ｚ軸上の中央肉厚が０．７〜１．５ｍｍである請求項３または請求項６に記載の疑似白色系ＬＥＤ装置。
【請求項８】
前記シリコーンポリマー１００質量部に対して２〜２０質量部の光拡散材を含有する請求項１〜７の何れか１項に記載の疑似白色系ＬＥＤ装置。
【請求項９】
青色ＬＥＤ素子と前記青色ＬＥＤ素子を収容する凹部を備えるパッケージ部材と前記凹部に収容されたＬＥＤ素子を封止して発光面を形成する透明樹脂封止材とを備える青色ＬＥＤ装置にその発光面を覆うように被せられる、ＹＡＧ系蛍光体と光拡散材とシリコーンポリマーとを少なくとも含むシリコーンキャップであって、
前記発光面から発せられる光を透過させて出射する出射面を含み、
前記出射面が、平面，凸面，凹面，またはそれらの組み合わせによる立体曲面を含むことを特徴とするシリコーンキャップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、疑似白色系ＬＥＤ装置及びシリコーンキャップに関する。
【背景技術】
【０００２】
青色発光ダイオード（青色ＬＥＤ素子）の青色光をＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体等のＹＡＧ系蛍光体で黄色に変換し、青色光と黄色光を混色することにより調色した疑似白色系ＬＥＤ装置が知られている。疑似白色系ＬＥＤ装置においては、青色ＬＥＤを封止する透明封止材中にＹＡＧ系蛍光体を分散させたり、青色ＬＥＤ素子の発光面を覆うようにＹＡＧ系蛍光体を分散させた蛍光体含有シートを配置したりすることによって、青色光の一部を黄色光に変換するような構成が採用されている。
【０００３】
青色ＬＥＤ装置に含まれる青色ＬＥＤ素子の発光は指向性の高い光であるために、光源が目立ったり、目に対する負担が大きくなったりする等の問題があった。
【０００４】
青色ＬＥＤ装置にその発光面を覆うようにＹＡＧ系蛍光体を含有するシリコーンゴムキャップを被せた疑似白色系ＬＥＤ装置は、既に知られている。例えば、下記特許文献１は、青色ＬＥＤ装置にＹＡＧ系蛍光体を含有するシリコーンゴムの成形体であるシリコーンキャップを装着した疑似白色系ＬＥＤ装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２５２１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の青色ＬＥＤ装置にＹＡＧ系蛍光体を含有するシリコーンゴムやシリコーン樹脂のようなシリコーンポリマーの成形体であるキャップを装着した疑似白色系ＬＥＤ装置においては、未だ発光の指向性が高いという問題に加えて、青色ＬＥＤ素子の青色光とＹＡＧ系蛍光体の黄色の蛍光が色分離して配光角によって色度がばらつく色むらが生じるという問題があった。
【０００７】
本発明は、配光角による色度がばらつく色むらを抑制した疑似白色系ＬＥＤ装置及びシリコーンキャップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一局面は、青色ＬＥＤ素子と青色ＬＥＤ素子を収容する凹部を備えるパッケージ部材と凹部に収容された青色ＬＥＤ素子を封止して発光面を形成する透明樹脂封止材とを備える青色ＬＥＤ装置と、青色ＬＥＤ装置に発光面を覆うように被せられたシリコーンキャップとを備え、シリコーンキャップは、ＹＡＧ系蛍光体と光拡散材とシリコーンポリマーとを含み、配光角−９０〜９０°の全範囲において、ＸＹＺ表色系の色度座標（ｘ,ｙ）のｘ値及びｙ値の色度差がＸ軸方向とＹ軸方向との何れも０．０６以下になる方向を有する疑似白色系ＬＥＤ装置である。このような疑似白色系ＬＥＤ装置によれば、配光角によって色度差が生じることを抑制した疑似白色系ＬＥＤ装置を得ることができる。
【０００９】
また、疑似白色系ＬＥＤ装置は、出射光の半値角がＸ軸方向とＹ軸方向との何れも１３５°以上になる方向を有することが光拡散性に優れる点から好ましい。
【００１０】
また、シリコーンキャップは、発光面から発せられる光を透過させて出射する出射面を含み、出射面が、平面、凸面、凹面またはそれらの組み合わせによる立体曲面を含むことが、シリコーンキャップの形状によって光拡散性を向上させたり、色むらを抑制したりできる点から好ましい。
【００１１】
また、Ｘ軸は青色ＬＥＤ装置の長軸方向にあり、Ｙ軸はＸ軸に直交する軸であり、さらに、Ｘ軸とＹ軸に垂直なＺ軸とを含み、出射面がＺ軸を含む断面において、Ｘ軸上に凹曲線を有し、Ｙ軸上に凸曲線を有するような立体曲面を含み、出射光の半値角がＸ軸の方向で１５５°以上、Ｙ軸の方向で１８５°以上であることが好ましい。
【００１２】
また、Ｘ軸は青色ＬＥＤ装置の長軸の方向にあり、Ｙ軸はＸ軸に直交する軸であり、さらに、出射面が凸面を含み、出射光の半値角がＸ軸の方向に１３５°以上で、Ｙ軸の方向に１６５°以上であることが好ましい。
【００１３】
また、Ｘ軸は青色ＬＥＤ装置の長軸の方向にあり、Ｙ軸はＸ軸の方向に直交する軸であり、出射面が平面を含む場合、出射光の半値角がＸ軸の方向で１４５°以上、Ｙ軸の方向で１８５°以上であることが好ましい。
【００１４】
また、Ｘ軸は青色ＬＥＤ装置の長軸の方向にあり、Ｙ軸はＸ軸に直交する軸であり、さらに、Ｘ軸とＹ軸に垂直なＺ軸とを含み、シリコーンキャップは、発光面に対面する面が平面であり、Ｚ軸上の中央肉厚が０．７〜１．５ｍｍであることが、シリコーンキャップのシート内で光を乱反射させて色を充分に混色させることにより、出射光の色むらを抑制することができる点から好ましい。なお、出射面が平面を含む場合においては平面部の肉厚は中央部と同じである。
【００１５】
また、シリコーンポリマー１００質量部に対して２〜２０質量部の光拡散材を含有することが、光拡散材で充分に光拡散性を向上させることができる点から好ましい。
【００１６】
また、本発明の他の一局面は、青色ＬＥＤ素子と青色ＬＥＤ素子を収容する凹部を備えるパッケージ部材と凹部に収容されたＬＥＤ素子を封止して発光面を形成する透明樹脂封止材とを備える青色ＬＥＤ装置にその発光面を覆うように被せられる、ＹＡＧ系蛍光体と光拡散材とシリコーンポリマーとを少なくとも含むシリコーンキャップであって、発光面から発せられる光を透過させて出射する出射面を含み、出射面が、平面，凸面，凹面，またはそれらの組み合わせによる立体曲面を含むシリコーンキャップである。このようなシリコーンキャップを青色ＬＥＤ装置の発光面に被せることにより、配光角によって色度がばらつくような色むらが生じることを抑制した疑似白色系ＬＥＤ装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、配光角によって色度差が生じることを抑制した疑似白色系ＬＥＤ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、第１の実施形態の疑似白色系ＬＥＤ装置１０を説明する模式断面図である。
【図２】図２は、疑似白色系ＬＥＤ装置１０のシリコーンキャップ９の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は前面図、（ｄ）は右面図である。
【図３】図３は、第２の実施形態の疑似白色系ＬＥＤ装置２０を説明する模式断面図である。
【図４】図４は、疑似白色系ＬＥＤ装置２０のシリコーンキャップ１９の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は前面図、（ｄ）は右面図である。
【図５】図５は、第３の実施形態の疑似白色系ＬＥＤ装置３０を説明する模式断面図である。
【図６】図６は、疑似白色系ＬＥＤ装置３０のシリコーンキャップ２９の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は前面図、（ｄ）は右面図である。
【図７】図７は、実施例１の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図８】図８は、実施例２の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図９】図９は、実施例３の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図１０】図１０は、実施例４の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図１１】図１１は、実施例５の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図１２】図１２は、実施例６の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図１３】図１３は、比較例１の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図１４】図１４は、比較例２の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図１５】図１５は、比較例３の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図１６】図１６は、比較例４の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図１７】図１７は、比較例５の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る疑似白色系ＬＥＤ装置の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、第１の実施形態の疑似白色系ＬＥＤ装置１０を説明する模式断面図である。疑似白色系ＬＥＤ装置１０は、青色ＬＥＤ装置５の発光面Ｌをシリコーンキャップ９で覆うように形成された構成体である。青色ＬＥＤ装置５は、青色ＬＥＤ素子２と青色ＬＥＤ素子２を収容する凹部Ｃを備えるパッケージ部材１と凹部Ｃに収容された青色ＬＥＤ素子２を封止して発光面Ｌを形成する透明樹脂封止材４とを備える青色ＬＥＤ装置５とを備える。シリコーンキャップ９は、発光面Ｌから発せられる光を透過させて出射する出射面Ｐを含む。
【００２１】
図２は、疑似白色系ＬＥＤ装置１０のシリコーンキャップ９の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は前面図、（ｄ）は右面図である。
【００２２】
図２に示すように、本実施形態のシリコーンキャップ９は、例えば矩形のパッケージ形状の青色ＬＥＤ装置に被せられるための形状を有し、上面から見た場合にＸ軸方向に相当する長軸方向とＸ軸方向に直交するＹ軸方向に相当する短軸方向とを有する。ここで、説明の便宜上、上面から見たパッケージ部材の中心をＸ軸とＹ軸の交点を原点とし、原点からＸ軸とＹ軸に垂直な方向の軸をＺ軸とする。シリコーンキャップがパッケージ部材と接する面に原点を置くことにより、シリコーンキャップのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定めることができる。そして、シリコーンキャップ９の上面にあたる出射面Ｐは、Ｚ軸を含む断面において、Ｘ軸上に凹曲線を含み、Ｙ軸上に凸曲線を含む立体曲面を含む。このように、立体曲面を含むように形成することにより、光拡散性が向上し、また、配光角によって色度差が生じることが抑制される。
【００２３】
青色ＬＥＤ装置５は、青色ＬＥＤ素子２と、青色ＬＥＤ素子２を収容する凹部Ｃを備えるパッケージ部材１と、凹部Ｃに収容された青色ＬＥＤ素子２を封止する透明樹脂封止材４とを備える。凹部Ｃの内側面には、銀メッキ等の反射膜が形成されていてもよい。青色ＬＥＤ素子２の一方の電極はリード１ａに接続され、青色ＬＥＤ素子２の他方の電極は金線３によりワイヤーボンディングされてリード１ｂに接続されて、各リード１ａ,１ｂが外部へ延出されている。このような青色ＬＥＤ装置５においては、透明樹脂封止材４の上面が発光面Ｌになる。上面から見たパッケージ部材１の形状は、正方形状や長方形状等の矩形状であるが、他の形状であってもよい。青色ＬＥＤ装置５は、青色ＬＥＤ素子の発光の一部を波長変換した光を出射するＬＥＤ装置を含む。
【００２４】
青色ＬＥＤ素子２は、４２０ｎｍ〜４７０ｎｍの青色領域にピーク波長を有する光を発する。そして、透明樹脂封止材４は、凹部Ｃに収容された青色ＬＥＤ素子２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点から好ましい。
【００２５】
疑似白色系ＬＥＤ装置１０においては、ＹＡＧ系蛍光体７と光拡散材８とをシリコーンゴムやシリコーン樹脂のようなシリコーンポリマー６に分散させてキャップ状に成形したシリコーンキャップ９により、青色の発光を、疑似白色光を発するように波長変換するように調色されている。シリコーンポリマーは高出力のＬＥＤ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点から好ましい。
【００２６】
シリコーンキャップ９は、蛍光体として、ＹＡＧ系蛍光体７を含み、さらに、ＹＡＧ系蛍光体７の他、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）に併せて、さらに他の蛍光体を含有してもよい。
【００２７】
ＹＡＧ系蛍光体の具体例としては、例えば、Ｙ3−XＧｄXＡｌ5Ｏ12：Ｃｅ（０≦ｘ≦３）（ＹＡＧ：Ｃａ）で表されるようなアルミン酸イットリウム系蛍光物質（ＹＡＧ系蛍光体）が挙げられる。また、その他の蛍光体としては、例えば、シリケート系緑色蛍光体，アルミネート系緑色蛍光体，β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ等のサイアロン系緑色蛍光体等の緑色蛍光体や、窒化物系赤色蛍光体，シリケート系赤色蛍光体，ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ等のカズン系赤色蛍光体，サイアロン系赤色蛍光体、等が挙げられる。
【００２８】
光拡散材８は光を乱反射させる粒子である。光拡散材の具体例としては、例えば、炭酸カルシウム，シリカ，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、硫酸バリウム、等の粒子が挙げられる。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、炭酸カルシウムの粒子が光反射性に優れる点から好ましい。光拡散材の粒子径は特に限定されないが、平均粒子径４．０〜６．０μｍ程度であることが好ましい。なお、平均粒子径は、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。
【００２９】
シリコーンキャップ９中の光拡散材の含有割合としては、シリコーンポリマー１００質量部に対して２〜２０質量部、さらには５〜１０質量部であることが配光角によって色度差が生じることが抑制される点から好ましい。
【００３０】
疑似白色系ＬＥＤ装置１０のように、シリコーンキャップの出射面がＺ軸を含む断面において、Ｘ軸上に凹曲線を有し、Ｙ軸上に凸曲線を有するような立体曲面を含む場合には、出射光の半値角がＸ軸方向に１５５°以上、さらには１６０°以上、その方向と直交するＹ軸方向に１８５°以上、さらには、１９０°以上有するような光拡散性に優れた、配光角によって色度差が生じることが抑制された疑似白色系ＬＥＤ装置が得られる。
【００３１】
図３は、第２の実施形態の疑似白色系ＬＥＤ装置２０を説明する模式断面図である。疑似白色系ＬＥＤ装置２０は、青色ＬＥＤ装置５の発光面をシリコーンキャップ１９で覆うように形成された構成体である。青色ＬＥＤ装置５は、疑似白色系ＬＥＤ装置１０で用いたものと同様のものである。シリコーンキャップ１９は、発光面から発せられる光を透過させて出射する出射面Ｒを含む。出射面Ｒは、ドーム状のような凸面を持つ立体曲面を含む。
【００３２】
図４は、シリコーンキャップ１９の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は前面図、（ｄ）は右面図である。このように、出射面をドーム状のような凸面の立体曲面に形成することによっても、光拡散性を向上させ、また、配光角によって色度差が生じることを抑制することができる。本実施形態のシリコーンキャップ１９は、例えば矩形のパッケージ形状の青色ＬＥＤ装置に被せられるための形状を有し、Ｚ軸を含む断面において、Ｘ軸上の凸曲線はＹ軸上の凸曲線より曲率が小さい曲線を有することが好ましい。
【００３３】
疑似白色系ＬＥＤ装置２０のように、シリコーンキャップ１９の出射面Ｒがドーム状のような凸面の立体曲面を含む場合には、出射光の半値角がＸ軸の方向で１３５°以上、さらには１４０°以上、その方向と直交するＹ軸の方向で１６５°以上、さらには１７０°以上になることが好ましい。このような出射光の半値角を有すると、光拡散性に優れ、出射角による色度差の小さい疑似白色系ＬＥＤ装置が得られる。
【００３４】
図５は、第３の実施形態の疑似白色系ＬＥＤ装置３０を説明する模式断面図である。疑似白色系ＬＥＤ装置３０は、青色ＬＥＤ装置５の発光面をシリコーンキャップ２９で覆うように形成された構成体である。青色ＬＥＤ装置５は、疑似白色系ＬＥＤ装置１０で用いたものと同様のものである。シリコーンキャップ２９は、発光面から発せられる光を透過させて出射する出射面Ｑを含む。出射面Ｑは、従来のシリコーンキャップより大幅に厚く形成されている肉厚シート上の平面である。
【００３５】
図６は、シリコーンキャップ２９の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は前面図、（ｄ）は右面図である。このように、発光面に対面する出射面のあるシリコーンキャップ部分の厚さが大幅に厚く形成されている肉厚のキャップ状とし、その上を平面にすることによっても、光拡散性を向上し、また、色むらを抑制することができる。
【００３６】
図５に示すように、シリコーンキャップ２９の出射面Ｑにおける肉厚ｔ1(即ち、シリコーンキャップ２９のＺ軸を含む中央部の入射面(裏面)と出射面間の厚さに同じ)は、ＬＥＤ装置を嵌入する凹部を形成するとともにＬＥＤ装置の側壁を把持する役目を有する周囲耳部の肉厚ｔ２よりも大幅に厚く形成されている。また、従来の出射面が平面状である平面タイプのシリコーンキャップにおける、出射面を形成する部分の厚さに比べても大幅に厚く形成されている。このように、出射面になる部分の厚みを他の部分の厚みに比べて極めて厚くすることによって、光拡散性が向上し、配光角も広がる。また、配光角によって色度差が生じることも抑制される。図５に示すように、ｔ２に比べてｔ１が厚いシリコーンキャップ２９を用いた場合、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、側面からも拡散された光を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。このように極めて厚く形成した出射面Ｑを含む部分の厚さｔ１としては０．７〜１．５ｍｍ、さらには０．７〜０．９ｍｍであることが好ましい。また、ＬＥＤ装置の側壁を把持する役目を有する周囲耳部の肉厚ｔ２の厚さに比べて、２〜５倍、さらには、２〜３倍であることが好ましい。ｔ１が厚すぎる場合には、配光角によって色度差が生じやすくなる傾向がある。配光角による色度差は、シリコーンキャップ２９の表面及び裏面による反射により、各波長の光に光路長に差が生じて、分光することによると思われる。そのために厚すぎる場合には配光角による色度差が大きくなる傾向がある。なお、従来の出射面が平面タイプのシリコーンキャップは出射面が平面であり、その厚さは、通常、０．２５〜０．３５ｍｍ程度で全体的にほぼ均一な厚さである。また、このタイプの従来のシリコーンキャップの周囲耳部の肉厚ｔ２は０．２〜０．３ｍｍ程度である。(尚、図５で用いたＺ軸を含む中央部の肉厚ｔ１及び周囲耳部の肉厚ｔ２については、他の形状のシリコーンキャップにおいても相当する位置の寸法として異なる値のｔ１及びｔ２が用いられ得る。)
【００３７】
疑似白色系ＬＥＤ装置３０のように、シリコーンキャップの出射面が極めて厚く形成されている平面を含む場合には、出射光の半値角がＸ軸方向で１４５°以上、さらには１５０°以上、その方向に直交するＹ軸方向で１８５°以上、さらには、１９０°以上有することが好ましく、光拡散性に優れ出射角による色度差の小さい疑似白色系ＬＥＤ装置が得られる。
【００３８】
本実施形態の疑似白色系ＬＥＤ装置１０，２０，３０は、それぞれシリコーンキャップ９，１９，２９のようにシリコーンキャップの発光面の形状を制御すること、及び、各シリコーンキャップに含まれる光拡散材の含有量の制御の組み合わせにより、後述のように、配光角−９０〜９０°の全範囲において、ＸＹＺ表色系の色度座標（ｘ,ｙ）のｘ値及びｙ値の色度差がＸ軸方向とＹ軸方向との何れもが０．０６以下、好ましく０．０５以下になる方向を有するような、広い範囲の配光角の範囲で色度差の小さい、疑似白色系ＬＥＤ装置を実現することができる。
【００３９】
本実施形態の疑似白色系ＬＥＤ装置における発光色は、ＹＡＧ系蛍光体で調色される例えば、昼光色、昼白色、白色、温白色、または電球色等の色が挙げられる。さらに具体的には、ＸＹＺ表色系の色度座標（ｘ,ｙ）において、配光角−９０〜９０°の全範囲において、ｘ値が０．１３〜０．６５の範囲、ｙ値が０．０７〜０．６５の範囲に含まれるものが好ましい。このような疑似白色系ＬＥＤ装置によれば、配光角によって色度差の小さい、色むらが生じることを抑制した疑似白色系ＬＥＤ装置を実現することができる。
【実施例】
【００４０】
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。
【００４１】
［製造例１］
熱硬化性シリコーンゴム１００質量部に対して、５５０ｎｍに蛍光ピーク波長を有するＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体２質量部と光拡散材として平均粒子径５．０μｍの炭酸カルシウム２０質量部とを混合し、混練機を用いて混練することにより蛍光体含有樹脂組成物を得た。得られた蛍光体含有樹脂組成物を金型内に充填し、１６５〜１７０℃で加熱処理して熱硬化させることにより蛍光体含有シートを得た。蛍光体シートには、図２に示したような形状のシリコーンゴムキャップが形成されていた。そして、蛍光体シート中の各シリコーンゴムキャップを切断して個片化することによりシリコーンゴムキャップＡ２を製造した。シリコーンゴムキャップＡ２は、上面が縦２．４ｍｍ×横１．７６ｍｍであり、裏面は平面であり、Ｚ軸を含む中央部の肉厚ｔ１は０．８ｍｍ、Ｚ軸及びＸ軸を含む断面における出射面の曲線の高低差は、０．１３ｍｍ、周囲耳部の厚さｔ２は約０．２ｍｍであった。
【００４２】
［製造例２］
図４に示したような形状のシリコーンゴムキャップの形状を有する蛍光体含有シートを製造した以外は、製造例１と同様の方法により、シリコーンゴムキャップＢ２を製造した。シリコーンゴムキャップＢ２は、上面が縦２．６ｍｍ×横１．８６ｍｍであり、凸面の裏面は平面であり、Ｚ軸を含む凸面の中央部の肉厚ｔ１は０．８ｍｍ、周囲耳部の厚さｔ２は約０．２ｍｍであった。
【００４３】
［製造例３］
図６に示したような形状のシリコーンゴムキャップを有する蛍光体含有シートを製造した以外は、製造例１と同様の方法により、シリコーンゴムキャップＣ２を製造した。シリコーンゴムキャップＣ２は、上面が縦２．４ｍｍ×横１．７６ｍｍであり、平面形状の出射面を有し、Ｚ軸を含む中央部の肉厚ｔ１は０．８ｍｍであり、周囲耳部の厚さｔ２は約０．２ｍｍであった。
【００４４】
［製造例４〜６］
製造例１〜３において、炭酸カルシウム２０質量部を混合した代わりに、炭酸カルシウム１０質量部を混合した以外は同様にして、それぞれ、シリコーンゴムキャップＡ１、シリコーンゴムキャップＢ１、及びシリコーンゴムキャップＣ１を製造した。
【００４５】
［製造例７〜９］
製造例１〜３において、  炭酸カルシウム２０質量部を混合した代わりに、炭酸カルシウムを配合しなかった以外は同様にして、それぞれ、シリコーンゴムキャップＡ０、シリコーンゴムキャップＢ０、及びシリコーンゴムキャップＣ０を製造した。
【００４６】
［製造例１０］
シリコーンゴムキャップＣ０の出射面のＺ軸を含む中央部の肉厚０．８ｍｍを、肉厚０．３ｍｍに変更した以外は同様の形状のシリコーンゴムキャップの形状を含む、炭酸カルシウム０質量部である蛍光体含有キャップシートを製造した以外は、製造例１と同様の方法により、出射面が平面である従来の平面タイプに相当するシリコーンゴムキャップＤ０を製造した。
【００４７】
［製造例１１］
シリコーンゴムキャップＣ２のＺ軸を含む中央部の肉厚０．８ｍｍを肉厚０．３ｍｍに変更した以外は同様の形状のシリコーンゴムキャップの形状を含む、炭酸カルシウム２０質量部である蛍光体含有シートを製造した以外は、製造例１と同様の方法により、出射面が平面である従来の平面タイプに相当するシリコーンゴムキャップＤ２を製造した。
【００４８】
［実施例１〜６、比較例１〜５］
２．２×１．４×０．７（ｍｍ）の上面長方形のパッケージ寸法で、色度座標ｘｙ（０．１３３,０．０７５）の表面実装型の青色ＬＥＤ装置（日亜化学工業（株）製のＮＥＳＢ１４６Ａ）を準備した。そして、製造例１〜１１で得られた各シリコーンゴムキャップＡ２〜Ｃ２、Ａ１〜Ｃ１、Ａ０〜Ｃ０、Ｄ０、Ｄ２のそれぞれを、青色ＬＥＤ装置にその発光面を覆うように被せ、シリコーン系接着剤を介して接着することにより、疑似白色系ＬＥＤ装置を製造した。そして、各疑似白色系ＬＥＤ装置について、以下の方法により、配光角、配光色度を測定した。なお、シリコーンゴムキャップＡ２，Ａ１，Ｂ２，Ｂ１，Ｃ２及びＣ１を用いたものがそれぞれ実施例１〜６であり、シリコーンゴムキャップＤ０、Ｄ２、Ａ０、Ｂ０、及びＣ０を用いたものがそれぞれ比較例１〜６である。結果を表１及び図７〜図１７に示す。
【００４９】
［配光角による色度差の測定］
各疑似白色系ＬＥＤ装置に２０ｍＡに設定した電流を流し、暗箱内で発光させ、分光器に接続された受光ファイバーを用いて測定した。そして、ｘ値、ｙ値のそれぞれについて、−９０〜９０°の範囲の配光角における色度を測定した。そして、ｘ値、ｙ値のそれぞれについて最大値から最小値を引いた値を色度差とした。なお、色度は長方形のパッケージの中心に対してＸ軸とＹ軸のそれぞれの方向について測定し、Ｘ軸色度差、Ｙ軸の色度差を求め、Ｘ軸とＹ軸の色度差をｘ値、ｙ値のそれぞれについて算出した。Ｘ軸とＹ軸のそれぞれの方向における測定は、極性であるカソード側を右側とし点灯治具にセットを行い、図２、図４及び図６に示されるＸ軸及びＹ軸の表記において、Ｘ軸においては「Ｘ軸」と記載されていない側から「Ｘ軸」と記載されている側に向けて(−９０°から９０°に向けて)測定を行い、Ｙ軸においては「Ｙ軸」と記載されていない側から「Ｙ軸」と記載されている側に向けて(９０°から−９０°に向けて)測定を行った。
【００５０】
［半値角の測定］
各疑似白色系ＬＥＤ装置に２０ｍＡに設定した電流を流し、暗箱内で発光させ、分光器に接続された受光ファイバーを用いて測定した。そして、−１００〜１００°の範囲において発光強度を測定した。なお、発光強度の測定は、上面長方形のパッケージの中心にＺ軸を合わせ、長辺に平行にＸ軸、短辺に平行にＹ軸を取り、この三軸は互いに直交するとともにＸＹ軸をシリコーンゴムキャップの裏面に合わせ、その交点に対するＸ軸とＹ軸のそれぞれの方向について測定した。Ｘ軸とＹ軸のそれぞれの方向における測定は、極性であるカソード側を右側とし点灯治具にセットを行い、図２、図４及び図６に示されるＸ軸及びＹ軸の表記において、Ｘ軸においては「Ｘ軸」と記載されていない側から「Ｘ軸」と記載されている側に向けて(−９０°から９０°に向けて)測定を行い、Ｙ軸においては「Ｙ軸」と記載されていない側から「Ｙ軸」と記載されている側に向けて(９０°から−９０°に向けて)測定を行った。
【００５１】
【表１】
2018166199.tif 000003
【００５２】
表１の結果から、実施例１〜２のようにシリコーンゴムキャップの出射面をＺ軸を含む断面において、Ｘ軸上に凹曲線を有し、Ｙ軸上に凸曲線を有する立体曲面にしたり、実施例３〜４のように出射面をドーム状の立体曲面にしたり、実施例５〜６のように出射面を肉厚にし、光拡散材を所定量配合することにより、配光角−９０〜９０°の全範囲において、ＸＹＺ表色系の色度座標（ｘ,ｙ）のｘ値及びｙ値の色度差が何れも０．０６以下であり、配光角による色度差が抑制された疑似白色系ＬＥＤ装置が得られた。一方、出射面が比較例１、２で得られた疑似白色系ＬＥＤ装置は、ｘ値及びｙ値の色度差が実施例１〜６より大きい値であり、配光角による色度差が大きい疑似白色系ＬＥＤ発光となった。また、比較例３、４，５のようにＺ軸を含む断面において、Ｘ軸に凹曲線を有し、Ｙ軸に凸曲線を有する立体曲面にしたり、ドーム状の立体曲面にしたり、平面肉厚にしたりしても、光拡散材を配合しなかった場合には、配光角による色度差が抑制されなかった。
【符号の説明】
【００５３】
１                      パッケージ部材
１ａ，１ｂ              リード
２                      青色ＬＥＤ素子
３                      金線
４                      透明樹脂封止材
５                      青色ＬＥＤ装置
６                      シリコーン
７                      ＹＡＧ系蛍光体
８                      光拡散材
９，１９，２９          シリコーンキャップ
１０，２０，３０        疑似白色系ＬＥＤ装置
Ｃ                      凹部
Ｐ，Ｒ，Ｑ              出射面
Ｌ                      発光面
【図１】
2018166199.tif 000004
【図２】
2018166199.tif 000005
【図３】
2018166199.tif 000006
【図４】
2018166199.tif 000007
【図５】
2018166199.tif 000008
【図６】
2018166199.tif 000009
【図７】
2018166199.tif 000010
【図８】
2018166199.tif 000011
【図９】
2018166199.tif 000012
【図１０】
2018166199.tif 000013
【図１１】
2018166199.tif 000014
【図１２】
2018166199.tif 000015
【図１３】
2018166199.tif 000016
【図１４】
2018166199.tif 000017
【図１５】
2018166199.tif 000018
【図１６】
2018166199.tif 000019
【図１７】
2018166199.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月26日(2018.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色ＬＥＤ素子と、前記青色ＬＥＤ素子を収容する凹部を備える上面視したときに矩形のパッケージ部材と、前記凹部に収容された青色ＬＥＤ素子を封止して発光面を形成する透明樹脂封止材と、を備える青色ＬＥＤ装置、及び、前記青色ＬＥＤ装置に前記発光面を覆うように被せられたシリコーンキャップを備え、
前記シリコーンキャップは、前記発光面を覆う出射面領域を有し、前記出射面領域は厚さ０．７〜１．５ｍｍの厚肉部を少なくとも含み、
前記シリコーンキャップは、ＹＡＧ系蛍光体と光拡散材とシリコーンポリマーとを含み、前記シリコーンポリマー１００質量部に対して２〜２０質量部の前記光拡散材を含有し、
前記発光面上で前記矩形の中心を原点とし、前記矩形の長径方向にＸ軸、短径方向に前記Ｘ軸と直交するＹ軸を設定し、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸に直交する軸をＺ軸とした場合、
前記Ｚ軸の正方向を配光角０°とした場合、前記Ｘ軸の方向と前記Ｙ軸の方向の何れにおいても配光角−９０〜９０°の全範囲において、ＸＹＺ表色系の色度座標（ｘ,ｙ）のｘ値の最大値と最小値との差及びｙ値の最大値と最小値との差が、何れも０．０６以下であり、
出射光が前記Ｘ軸の方向と前記Ｙ軸の方向の何れにおいても１３５°以上の半値角を有することを特徴とする疑似白色系ＬＥＤ装置。
【請求項２】
前記シリコーンキャップは、前記出射面領域の周囲に前記パッケージ部材の側面に当接する周辺領域を有し、前記周辺領域の厚さt２が前記出射面領域の前記Ｚ軸上の厚さt１の１／５〜１／２である請求項１に記載の疑似白色系ＬＥＤ装置。
【請求項３】
前記出射面領域が、平面、凸面、凹面またはそれらの組み合わせによる立体曲面を含む請求項１または２に記載の疑似白色系ＬＥＤ装置。
【請求項４】
前記出射面領域が、前記Ｚ軸を含む断面において、前記Ｘ軸上に凹曲線を有し、前記Ｙ軸上に凸曲線を有するような立体曲面を含み、出射光が前記Ｘ軸方向で１５５°以上、前記Ｙ軸方向で１８５°以上である半値角を有する請求項３に記載の疑似白色系ＬＥＤ装置。
【請求項５】
前記出射面領域が前記凸面を含み、出射光が前記Ｘ軸方向で１３５°以上で、前記Ｙ軸方向で１６５°以上である半値角を有する請求項３に記載の疑似白色系ＬＥＤ装置。
【請求項６】
前記出射面領域が平面を含み、出射光が前記Ｘ軸方向で１４５°以上、前記Ｙ軸方向で１８５°以上である半値角を有する請求項３に記載の疑似白色系ＬＥＤ装置。
【請求項７】
前記シリコーンキャップは、前記発光面に対面する面が平面である請求項１〜６の何れか１項に記載の疑似白色系ＬＥＤ装置。
【請求項８】
青色ＬＥＤ素子と前記青色ＬＥＤ素子を収容する凹部を備える上面視したときに矩形のパッケージ部材と前記凹部に収容されたＬＥＤ素子を封止して発光面を形成する透明樹脂封止材とを備える青色ＬＥＤ装置の、発光面を覆うように被せられる、ＹＡＧ系蛍光体と光拡散材とシリコーンポリマーとを少なくとも含むシリコーンキャップであって、
前記発光面から発せられる光を透過させて出射する出射面領域を含み、前記出射面領域は厚さ０．７〜１．５ｍｍの厚肉部を少なくとも含み、
前記シリコーンポリマー１００質量部に対して２〜２０質量部の前記光拡散材を含有し、
前記出射面領域が、平面，凸面，凹面，またはそれらの組み合わせによる立体曲面を含むことを特徴とするシリコーンキャップ。
【請求項９】
前記発光面上で前記矩形の中心を原点とし、前記矩形の長径方向にＸ軸、短径方向に前記Ｘ軸と直交するＹ軸を設定し、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸に直交する軸をＺ軸とした場合、
前記出射面領域の周囲に前記パッケージ部材の側面に当接する周辺領域を有し、前記周辺領域の厚さt２が前記出射面領域の前記Ｚ軸上の厚さt１の１／５〜１／２である請求項８に記載のシリコーンキャップ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、疑似白色系ＬＥＤ装置及びシリコーンキャップに関する。
【背景技術】
【０００２】
青色発光ダイオード（青色ＬＥＤ素子）の青色光をＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体等のＹＡＧ系蛍光体で黄色に変換し、青色光と黄色光を混色することにより調色した疑似白色系ＬＥＤ装置が知られている。疑似白色系ＬＥＤ装置においては、青色ＬＥＤを封止する透明封止材中にＹＡＧ系蛍光体を分散させたり、青色ＬＥＤ素子の発光面を覆うようにＹＡＧ系蛍光体を分散させた蛍光体含有シートを配置したりすることによって、青色光の一部を黄色光に変換するような構成が採用されている。
【０００３】
青色ＬＥＤ装置に含まれる青色ＬＥＤ素子の発光は指向性の高い光であるために、光源が目立ったり、目に対する負担が大きくなったりする等の問題があった。
【０００４】
青色ＬＥＤ装置にその発光面を覆うようにＹＡＧ系蛍光体を含有するシリコーンゴムキャップを被せた疑似白色系ＬＥＤ装置は、既に知られている。例えば、下記特許文献１は、青色ＬＥＤ装置にＹＡＧ系蛍光体を含有するシリコーンゴムの成形体であるシリコーンキャップを装着した疑似白色系ＬＥＤ装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２５２１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の青色ＬＥＤ装置にＹＡＧ系蛍光体を含有するシリコーンゴムやシリコーン樹脂のようなシリコーンポリマーの成形体であるキャップを装着した疑似白色系ＬＥＤ装置においては、未だ発光の指向性が高いという問題に加えて、青色ＬＥＤ素子の青色光とＹＡＧ系蛍光体の黄色の蛍光が色分離して配光角によって色度がばらつく色むらが生じるという問題があった。
【０００７】
本発明は、配光角による色度がばらつく色むらを抑制した疑似白色系ＬＥＤ装置及びシリコーンキャップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一局面は、青色ＬＥＤ素子と、青色ＬＥＤ素子を収容する凹部を備える上面視したときに矩形のパッケージ部材と、凹部に収容された青色ＬＥＤ素子を封止して発光面を形成する透明樹脂封止材と、を備える青色ＬＥＤ装置、及び、青色ＬＥＤ装置に発光面を覆うように被せられたシリコーンキャップを備え、シリコーンキャップは、発光面を覆う出射面領域を有し、出射面領域は厚さ０．７〜１．５ｍｍの厚肉部を少なくとも含み、シリコーンキャップは、ＹＡＧ系蛍光体と光拡散材とシリコーンポリマーとを含み、シリコーンポリマー１００質量部に対して２〜２０質量部の前記光拡散材を含有し、発光面上で矩形の中心を原点とし、矩形の長径方向にＸ軸、短径方向にＸ軸と直交するＹ軸を設定し、Ｘ軸とＹ軸に直交する方向を軸をＺ軸とした場合、Ｚ軸の正方向を配光角０°とした場合、Ｘ軸の方向とＹ軸の方向の何れにおいても配光角−９０〜９０°の全範囲において、ＸＹＺ表色系の色度座標（ｘ,ｙ）のｘ値の最大値と最小値との差及びｙ値の最大値と最小値との差が、何れも０．０６以下であり、出射光がＸ軸の方向とＹ軸の方向の何れにおいても１３５°以上である半値角を有する疑似白色系ＬＥＤ装置である。このような疑似白色系ＬＥＤ装置によれば、配光角によって色度差が生じることを抑制した疑似白色系ＬＥＤ装置を得ることができる。肉厚が０．７〜１．５ｍｍの厚肉部を有することにより、シリコーンキャップのシート内で光を乱反射させて色を充分に混色させることにより、出射光の色むらを抑制することができる。なお、出射面が平面を含む場合においては肉厚は均一である。また、シリコーンポリマー１００質量部に対して２〜２０質量部の光拡散材を含有することが、光拡散材で充分に光拡散性を向上させることができる。
【０００９】
また、シリコーンキャップは、出射面領域の周囲にパッケージ部材の側面に当接する周辺領域を有し、周辺領域の厚さt２が出射面領域のＺ軸上の厚さt１の１／５〜１／２であることが好ましい。
【００１０】
また、出射面領域が、平面、凸面、凹面またはそれらの組み合わせによる立体曲面を含むことが、シリコーンキャップの形状によって光拡散性を向上させたり、色むらを抑制したりできる点から好ましい。
【００１１】
また、出射面領域が、Ｚ軸を含む断面において、Ｘ軸上に凹曲線を有し、Ｙ軸上に凸曲線を有するような立体曲面を含み、出射光がＸ軸の方向で１５５°以上、Ｙ軸の方向で１８５°以上である半値角を有することが好ましい。
【００１２】
また、出射面領域が凸面を含み、出射光がＸ軸の方向で１３５°以上で、Ｙ軸方向で１６５°以上である半値角を有することが好ましい。
【００１３】
また、出射面領域が平面を含み、出射光がＸ軸方向で１４５°以上、Ｙ軸方向で１８５°以上である半値角を有することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の他の一局面は、青色ＬＥＤ素子と青色ＬＥＤ素子を収容する凹部を備える上面視したときに矩形のパッケージ部材と凹部に収容されたＬＥＤ素子を封止して発光面を形成する透明樹脂封止材とを備える青色ＬＥＤ装置の、発光面を覆うように被せられる、ＹＡＧ系蛍光体と光拡散材とシリコーンポリマーとを少なくとも含むシリコーンキャップであって、発光面から発せられる光を透過させて出射する出射面領域を含み、出射面領域は厚さ０．７〜１．５ｍｍの厚肉部を少なくとも含み、シリコーンポリマー１００質量部に対して２〜２０質量部の前記光拡散材を含有し、出射面領域が、平面，凸面，凹面，またはそれらの組み合わせによる立体曲面を含むシリコーンキャップである。このようなシリコーンキャップを青色ＬＥＤ装置の発光面に被せることにより、配光角によって色度がばらつくような色むらが生じることを抑制した疑似白色系ＬＥＤ装置を得ることができる。
【００１５】
また、発光面上で矩形の中心を原点とし、矩形の長径方向にＸ軸、短径方向にＸ軸と直交するＹ軸を設定し、Ｘ軸とＹ軸に直交する軸をＺ軸とした場合、出射面領域の周囲にパッケージ部材の側面に当接する周辺領域を有し、周辺領域の厚さt２が出射面領域のＺ軸上の厚さt１の１／５〜１／２であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、配光角によって色度差が生じることを抑制した疑似白色系ＬＥＤ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、第１の実施形態の疑似白色系ＬＥＤ装置１０を説明する模式断面図である。
【図２】図２は、疑似白色系ＬＥＤ装置１０のシリコーンキャップ９の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は前面図、（ｄ）は右面図である。
【図３】図３は、第２の実施形態の疑似白色系ＬＥＤ装置２０を説明する模式断面図である。
【図４】図４は、疑似白色系ＬＥＤ装置２０のシリコーンキャップ１９の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は前面図、（ｄ）は右面図である。
【図５】図５は、第３の実施形態の疑似白色系ＬＥＤ装置３０を説明する模式断面図である。
【図６】図６は、疑似白色系ＬＥＤ装置３０のシリコーンキャップ２９の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は前面図、（ｄ）は右面図である。
【図７】図７は、実施例１の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図８】図８は、実施例２の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図９】図９は、実施例３の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図１０】図１０は、実施例４の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図１１】図１１は、実施例５の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図１２】図１２は、実施例６の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図１３】図１３は、比較例１の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図１４】図１４は、比較例２の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図１５】図１５は、比較例３の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図１６】図１６は、比較例４の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【図１７】図１７は、比較例５の疑似白色系ＬＥＤ装置の光学特性を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る疑似白色系ＬＥＤ装置の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、第１の実施形態の疑似白色系ＬＥＤ装置１０を説明する模式断面図である。疑似白色系ＬＥＤ装置１０は、青色ＬＥＤ装置５の発光面Ｌをシリコーンキャップ９で覆うように形成された構成体である。青色ＬＥＤ装置５は、青色ＬＥＤ素子２と青色ＬＥＤ素子２を収容する凹部Ｃを備えるパッケージ部材１と凹部Ｃに収容された青色ＬＥＤ素子２を封止して発光面Ｌを形成する透明樹脂封止材４とを備える青色ＬＥＤ装置５とを備える。シリコーンキャップ９は、発光面Ｌから発せられる光を透過させて出射する出射面Ｐを含む。
【００２０】
図２は、疑似白色系ＬＥＤ装置１０のシリコーンキャップ９の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は前面図、（ｄ）は右面図である。
【００２１】
図２に示すように、本実施形態のシリコーンキャップ９は、上面視したときに矩形のパッケージ形状の青色ＬＥＤ装置に被せられるための形状を有し、上面から見た場合に矩形の中心を原点とし、Ｘ軸方向に相当する長径方向とＸ軸方向に直交するＹ軸方向に相当する短径方向とを有する。ここで、説明の便宜上、上面から見たパッケージ部材の中心をＸ軸とＹ軸の交点を原点とし、原点からＸ軸とＹ軸に垂直な方向の軸をＺ軸とする。シリコーンキャップがパッケージ部材と接する面に原点を置くことにより、シリコーンキャップのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定めることができる。そして、シリコーンキャップ９の上面にあたる出射面Ｐは、Ｚ軸を含む断面において、Ｘ軸上に凹曲線を含み、Ｙ軸上に凸曲線を含む立体曲面を含む。このように、立体曲面を含むように形成することにより、光拡散性が向上し、また、配光角によって色度差が生じることが抑制される。
【００２２】
青色ＬＥＤ装置５は、青色ＬＥＤ素子２と、青色ＬＥＤ素子２を収容する凹部Ｃを備えるパッケージ部材１と、凹部Ｃに収容された青色ＬＥＤ素子２を封止する透明樹脂封止材４とを備える。凹部Ｃの内側面には、銀メッキ等の反射膜が形成されていてもよい。青色ＬＥＤ素子２の一方の電極はリード１ａに接続され、青色ＬＥＤ素子２の他方の電極は金線３によりワイヤーボンディングされてリード１ｂに接続されて、各リード１ａ,１ｂが外部へ延出されている。このような青色ＬＥＤ装置５においては、透明樹脂封止材４の上面が発光面Ｌになる。上面から見たパッケージ部材１の形状は、正方形状や長方形状等の矩形状である。青色ＬＥＤ装置５は、青色ＬＥＤ素子の発光の一部を波長変換した光を出射するＬＥＤ装置を含む。
【００２３】
青色ＬＥＤ素子２は、４２０ｎｍ〜４７０ｎｍの青色領域にピーク波長を有する光を発する。そして、透明樹脂封止材４は、凹部Ｃに収容された青色ＬＥＤ素子２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点から好ましい。
【００２４】
疑似白色系ＬＥＤ装置１０においては、ＹＡＧ系蛍光体７と光拡散材８とをシリコーンゴムやシリコーン樹脂のようなシリコーンポリマー６に分散させてキャップ状に成形したシリコーンキャップ９により、青色の発光を、疑似白色光を発するように波長変換するように調色されている。シリコーンポリマーは高出力のＬＥＤ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点から好ましい。
【００２５】
シリコーンキャップ９は、蛍光体として、ＹＡＧ系蛍光体７を含み、さらに、ＹＡＧ系蛍光体７の他、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）に併せて、さらに他の蛍光体を含有してもよい。
【００２６】
ＹＡＧ系蛍光体の具体例としては、例えば、Ｙ3−XＧｄXＡｌ5Ｏ12：Ｃｅ（０≦ｘ≦３）（ＹＡＧ：Ｃｅ）で表されるようなアルミン酸イットリウム系蛍光物質（ＹＡＧ系蛍光体）が挙げられる。また、その他の蛍光体としては、例えば、シリケート系緑色蛍光体，アルミネート系緑色蛍光体，β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ等のサイアロン系緑色蛍光体等の緑色蛍光体や、窒化物系赤色蛍光体，シリケート系赤色蛍光体，ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ等のカズン系赤色蛍光体，サイアロン系赤色蛍光体、等が挙げられる。
【００２７】
光拡散材８は光を乱反射させる粒子である。光拡散材の具体例としては、例えば、炭酸カルシウム，シリカ，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、硫酸バリウム、等の粒子が挙げられる。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、炭酸カルシウムの粒子が光反射性に優れる点から好ましい。光拡散材の粒子径は特に限定されないが、平均粒子径４．０〜６．０μｍ程度であることが好ましい。なお、平均粒子径は、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。
【００２８】
シリコーンキャップ９中の光拡散材の含有割合としては、シリコーンポリマー１００質量部に対して２〜２０質量部、さらには５〜１０質量部であることが配光角によって色度差が生じることが抑制される点から好ましい。
【００２９】
疑似白色系ＬＥＤ装置１０のように、シリコーンキャップの出射面がＺ軸を含む断面において、Ｘ軸上に凹曲線を有し、Ｙ軸上に凸曲線を有するような立体曲面を含む場合には、出射光の半値角がＸ軸方向に１５５°以上、さらには１６０°以上、その方向と直交するＹ軸方向に１８５°以上、さらには、１９０°以上有するような光拡散性に優れた、配光角によって色度差が生じることが抑制された疑似白色系ＬＥＤ装置が得られる。
【００３０】
図３は、第２の実施形態の疑似白色系ＬＥＤ装置２０を説明する模式断面図である。疑似白色系ＬＥＤ装置２０は、青色ＬＥＤ装置５の発光面をシリコーンキャップ１９で覆うように形成された構成体である。青色ＬＥＤ装置５は、疑似白色系ＬＥＤ装置１０で用いたものと同様のものである。シリコーンキャップ１９は、発光面から発せられる光を透過させて出射する出射面Ｒを含む。出射面Ｒは、ドーム状のような凸面を持つ立体曲面を含む。
【００３１】
図４は、シリコーンキャップ１９の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は前面図、（ｄ）は右面図である。このように、出射面をドーム状のような凸面の立体曲面に形成することによっても、光拡散性を向上させ、また、配光角によって色度差が生じることを抑制することができる。本実施形態のシリコーンキャップ１９は、例えば矩形のパッケージ形状の青色ＬＥＤ装置に被せられるための形状を有し、Ｚ軸を含む断面において、Ｘ軸上の凸曲線はＹ軸上の凸曲線より曲率が小さい曲線を有することが好ましい。
【００３２】
疑似白色系ＬＥＤ装置２０のように、シリコーンキャップ１９の出射面Ｒがドーム状のような凸面の立体曲面を含む場合には、出射光の半値角がＸ軸の方向で１３５°以上、さらには１４０°以上、その方向と直交するＹ軸の方向で１６５°以上、さらには１７０°以上になることが好ましい。このような出射光の半値角を有すると、光拡散性に優れ、出射角による色度差の小さい疑似白色系ＬＥＤ装置が得られる。
【００３３】
図５は、第３の実施形態の疑似白色系ＬＥＤ装置３０を説明する模式断面図である。疑似白色系ＬＥＤ装置３０は、青色ＬＥＤ装置５の発光面をシリコーンキャップ２９で覆うように形成された構成体である。青色ＬＥＤ装置５は、疑似白色系ＬＥＤ装置１０で用いたものと同様のものである。シリコーンキャップ２９は、発光面から発せられる光を透過させて出射する出射面Ｑを含む。出射面Ｑは、従来のシリコーンキャップより大幅に厚く形成されている肉厚シート上の平面である。
【００３４】
図６は、シリコーンキャップ２９の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は前面図、（ｄ）は右面図である。このように、発光面に対面する出射面のあるシリコーンキャップ部分の厚さが大幅に厚く形成されている肉厚のキャップ状とし、その上を平面にすることによっても、光拡散性を向上し、また、色むらを抑制することができる。
【００３５】
図５に示すように、シリコーンキャップ２９の出射面Ｑにおける肉厚ｔ1(即ち、シリコーンキャップ２９のＺ軸を含む中央部の入射面(裏面)と出射面間の厚さに同じ)は、ＬＥＤ装置を嵌入する凹部を形成するとともにＬＥＤ装置の側壁を把持する役目を有する周囲耳部の肉厚ｔ２よりも大幅に厚く形成されている。また、従来の出射面が平面状である平面タイプのシリコーンキャップにおける、出射面を形成する部分の厚さに比べても大幅に厚く形成されている。このように、出射面になる部分の厚みを他の部分の厚みに比べて極めて厚くすることによって、光拡散性が向上し、配光角も広がる。また、配光角によって色度差が生じることも抑制される。図５に示すように、ｔ２に比べてｔ１が厚いシリコーンキャップ２９を用いた場合、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、側面からも拡散された光を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。このように極めて厚く形成した出射面Ｑを含む部分の厚さｔ１としては０．７〜１．５ｍｍであり、０．７〜０．９ｍｍであることが好ましい。また、ＬＥＤ装置の側壁を把持する役目を有する周囲耳部の肉厚ｔ２の厚さに比べて、２〜５倍、さらには、２〜３倍であることが好ましい。ｔ１が厚すぎる場合には、配光角によって色度差が生じやすくなる傾向がある。配光角による色度差は、シリコーンキャップ２９の表面及び裏面による反射により、各波長の光に光路長に差が生じて、分光することによると思われる。そのために厚すぎる場合には配光角による色度差が大きくなる傾向がある。なお、従来の出射面が平面タイプのシリコーンキャップは出射面が平面であり、その厚さは、通常、０．２５〜０．３５ｍｍ程度で全体的にほぼ均一な厚さである。また、このタイプの従来のシリコーンキャップの周囲耳部の肉厚ｔ２は０．２〜０．３ｍｍ程度である。(尚、図５で用いたＺ軸を含む中央部の肉厚ｔ１及び周囲耳部の肉厚ｔ２については、他の形状のシリコーンキャップにおいても相当する位置の寸法として異なる値のｔ１及びｔ２が用いられ得る。)
【００３６】
疑似白色系ＬＥＤ装置３０のように、シリコーンキャップの出射面である出射面領域が極めて厚く形成されている平面を含む場合には、出射光の半値角がＸ軸方向で１４５°以上、さらには１５０°以上、その方向に直交するＹ軸方向で１８５°以上、さらには、１９０°以上有することが好ましく、光拡散性に優れ出射角による色度差の小さい疑似白色系ＬＥＤ装置が得られる。
【００３７】
本実施形態の疑似白色系ＬＥＤ装置１０，２０，３０は、それぞれシリコーンキャップ９，１９，２９のようにシリコーンキャップの発光面の形状を制御すること、及び、各シリコーンキャップに含まれる光拡散材の含有量の制御の組み合わせにより、後述のように、配光角−９０〜９０°の全範囲において、ＸＹＺ表色系の色度座標（ｘ,ｙ）のｘ値の最大値と最小値との差及びｙ値の最大値と最小値との差がＸ軸方向とＹ軸方向との両方で０．０６以下、好ましく０．０５以下になる、広い範囲の配光角の範囲で色度差の小さい、疑似白色系ＬＥＤ装置を実現することができる。
【００３８】
本実施形態の疑似白色系ＬＥＤ装置における発光色は、ＹＡＧ系蛍光体で調色される例えば、昼光色、昼白色、白色、温白色、または電球色等の色が挙げられる。さらに具体的には、ＸＹＺ表色系の色度座標（ｘ,ｙ）において、配光角−９０〜９０°の全範囲において、ｘ値が０．１３〜０．６５の範囲、ｙ値が０．０７〜０．６５の範囲に含まれるものが好ましい。このような疑似白色系ＬＥＤ装置によれば、配光角によって色度差の小さい、色むらが生じることを抑制した疑似白色系ＬＥＤ装置を実現することができる。
【実施例】
【００３９】
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。
【００４０】
［製造例１］
熱硬化性シリコーンゴム１００質量部に対して、５５０ｎｍに蛍光ピーク波長を有するＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体２質量部と光拡散材として平均粒子径５．０μｍの炭酸カルシウム２０質量部とを混合し、混練機を用いて混練することにより蛍光体含有樹脂組成物を得た。得られた蛍光体含有樹脂組成物を金型内に充填し、１６５〜１７０℃で加熱処理して熱硬化させることにより蛍光体含有シートを得た。蛍光体シートには、図２に示したような形状のシリコーンゴムキャップが形成されていた。そして、蛍光体シート中の各シリコーンゴムキャップを切断して個片化することによりシリコーンゴムキャップＡ２を製造した。シリコーンゴムキャップＡ２は、上面が縦２．４ｍｍ×横１．７６ｍｍであり、裏面は平面であり、Ｚ軸を含む中央部の肉厚ｔ１は０．８ｍｍ、Ｚ軸及びＸ軸を含む断面における出射面の曲線の高低差は、０．１３ｍｍ、周囲耳部の厚さｔ２は約０．２ｍｍであった。
【００４１】
［製造例２］
図４に示したような形状のシリコーンゴムキャップの形状を有する蛍光体含有シートを製造した以外は、製造例１と同様の方法により、シリコーンゴムキャップＢ２を製造した。シリコーンゴムキャップＢ２は、上面が縦２．６ｍｍ×横１．８６ｍｍであり、凸面の裏面は平面であり、Ｚ軸を含む凸面の中央部の肉厚ｔ１は０．８ｍｍ、周囲耳部の厚さｔ２は約０．２ｍｍであった。
【００４２】
［製造例３］
図６に示したような形状のシリコーンゴムキャップを有する蛍光体含有シートを製造した以外は、製造例１と同様の方法により、シリコーンゴムキャップＣ２を製造した。シリコーンゴムキャップＣ２は、上面が縦２．４ｍｍ×横１．７６ｍｍであり、平面形状の出射面を有し、Ｚ軸を含む中央部の肉厚ｔ１は０．８ｍｍであり、周囲耳部の厚さｔ２は約０．２ｍｍであった。
【００４３】
［製造例４〜６］
製造例１〜３において、炭酸カルシウム２０質量部を混合した代わりに、炭酸カルシウム１０質量部を混合した以外は同様にして、それぞれ、シリコーンゴムキャップＡ１、シリコーンゴムキャップＢ１、及びシリコーンゴムキャップＣ１を製造した。
【００４４】
［製造例７〜９］
製造例１〜３において、炭酸カルシウム２０質量部を混合した代わりに、炭酸カルシウムを配合しなかった以外は同様にして、それぞれ、シリコーンゴムキャップＡ０、シリコーンゴムキャップＢ０、及びシリコーンゴムキャップＣ０を製造した。
【００４５】
［製造例１０］
シリコーンゴムキャップＣ０の出射面のＺ軸を含む中央部の肉厚０．８ｍｍを、肉厚０．３ｍｍに変更した以外は同様の形状のシリコーンゴムキャップの形状を含む、炭酸カルシウム０質量部である蛍光体含有キャップシートを製造した以外は、製造例１と同様の方法により、出射面が平面である従来の平面タイプに相当するシリコーンゴムキャップＤ０を製造した。
【００４６】
［製造例１１］
シリコーンゴムキャップＣ２のＺ軸を含む中央部の肉厚０．８ｍｍを肉厚０．３ｍｍに変更した以外は同様の形状のシリコーンゴムキャップの形状を含む、炭酸カルシウム２０質量部である蛍光体含有シートを製造した以外は、製造例１と同様の方法により、出射面が平面である従来の平面タイプに相当するシリコーンゴムキャップＤ２を製造した。
【００４７】
［実施例１〜６、比較例１〜５］
２．２×１．４×０．７（ｍｍ）の上面長方形のパッケージ寸法で、色度座標ｘｙ（０．１３３,０．０７５）の表面実装型の青色ＬＥＤ装置（日亜化学工業（株）製のＮＥＳＢ１４６Ａ）を準備した。そして、製造例１〜１１で得られた各シリコーンゴムキャップＡ２〜Ｃ２、Ａ１〜Ｃ１、Ａ０〜Ｃ０、Ｄ０、Ｄ２のそれぞれを、青色ＬＥＤ装置にその発光面を覆うように被せ、シリコーン系接着剤を介して接着することにより、疑似白色系ＬＥＤ装置を製造した。そして、各疑似白色系ＬＥＤ装置について、以下の方法により、配光角、配光色度を測定した。なお、シリコーンゴムキャップＡ２，Ａ１，Ｂ２，Ｂ１，Ｃ２及びＣ１を用いたものがそれぞれ実施例１〜６であり、シリコーンゴムキャップＤ０、Ｄ２、Ａ０、Ｂ０、及びＣ０を用いたものがそれぞれ比較例１〜６である。結果を表１及び図７〜図１７に示す。
【００４８】
［配光角による色度差の測定］
各疑似白色系ＬＥＤ装置に２０ｍＡに設定した電流を流し、暗箱内で発光させ、分光器に接続された受光ファイバーを用いて測定した。そして、ｘ値、ｙ値のそれぞれについて、−９０〜９０°の範囲の配光角における色度を測定した。そして、ｘ値、ｙ値のそれぞれについて最大値から最小値を引いた値を色度差とした。なお、色度は長方形のパッケージの中心に対してＸ軸とＹ軸のそれぞれの方向について測定し、Ｘ軸色度差、Ｙ軸の色度差を求め、Ｘ軸とＹ軸の色度差をｘ値、ｙ値のそれぞれについて算出した。Ｘ軸とＹ軸のそれぞれの方向における測定は、極性であるカソード側を右側とし点灯治具にセットを行い、図２、図４及び図６に示されるＸ軸及びＹ軸の表記において、Ｘ軸においては「Ｘ軸」と記載されていない側から「Ｘ軸」と記載されている側に向けて(−９０°から９０°に向けて)測定を行い、Ｙ軸においては「Ｙ軸」と記載されていない側から「Ｙ軸」と記載されている側に向けて(９０°から−９０°に向けて)測定を行った。
【００４９】
［半値角の測定］
各疑似白色系ＬＥＤ装置に２０ｍＡに設定した電流を流し、暗箱内で発光させ、分光器に接続された受光ファイバーを用いて測定した。そして、−１００〜１００°の範囲において発光強度を測定した。なお、発光強度の測定は、上面長方形のパッケージの中心にＺ軸を合わせ、長辺に平行にＸ軸、短辺に平行にＹ軸を取り、この三軸は互いに直交するとともにＸＹ軸をシリコーンゴムキャップの裏面に合わせ、その交点に対するＸ軸とＹ軸のそれぞれの方向について測定した。Ｘ軸とＹ軸のそれぞれの方向における測定は、極性であるカソード側を右側とし点灯治具にセットを行い、図２、図４及び図６に示されるＸ軸及びＹ軸の表記において、Ｘ軸においては「Ｘ軸」と記載されていない側から「Ｘ軸」と記載されている側に向けて(−９０°から９０°に向けて)測定を行い、Ｙ軸においては「Ｙ軸」と記載されていない側から「Ｙ軸」と記載されている側に向けて(９０°から−９０°に向けて)測定を行った。
【００５０】
【表１】
2018166199.tif 000021
【００５１】
表１の結果から、実施例１〜２のようにシリコーンゴムキャップの出射面領域をＺ軸を含む断面において、Ｘ軸上に凹曲線を有し、Ｙ軸上に凸曲線を有する立体曲面にしたり、実施例３〜４のように出射面をドーム状の立体曲面にしたり、実施例５〜６のように出射面領域を肉厚にし、光拡散材を所定量配合することにより、配光角−９０〜９０°の全範囲において、ＸＹＺ表色系の色度座標（ｘ,ｙ）のｘ値及びｙ値の色度差が何れも０．０６以下であり、配光角による色度差が抑制された疑似白色系ＬＥＤ装置が得られた。一方、出射面領域が通常の厚さの比較例１、２で得られた疑似白色系ＬＥＤ装置は、ｘ値及びｙ値の色度差が実施例１〜６より大きい値であり、配光角による色度差が大きい疑似白色系ＬＥＤ発光となった。また、比較例３、４，５のようにＺ軸を含む断面において、Ｘ軸に凹曲線を有し、Ｙ軸に凸曲線を有する立体曲面にしたり、ドーム状の立体曲面にしたり、平面肉厚にしたりしても、光拡散材を配合しなかった場合には、配光角による色度差が抑制されなかった。
【符号の説明】
【００５２】
１                      パッケージ部材
１ａ，１ｂ              リード
２                      青色ＬＥＤ素子
３                      金線
４                      透明樹脂封止材
５                      青色ＬＥＤ装置
６                      シリコーン
７                      ＹＡＧ系蛍光体
８                      光拡散材
９，１９，２９          シリコーンキャップ
１０，２０，３０        疑似白色系ＬＥＤ装置
Ｃ                      凹部
Ｐ，Ｒ，Ｑ              出射面（出射面領域）
Ｌ                      発光面