(57)【要約】【課題】ＬＥＤ発光素子を含むＬＥＤモジュールであって、発光性能が高いＬＥＤモジュールを提供すること。【解決手段】実施形態によれば、基板と、反射層と、１以上のＬＥＤ発光素子とを具備するＬＥＤモジュールが提供される。反射層は、基板の表面の少なくとも一部を被覆している。反射層の少なくとも一部の光反射率が９０％以上である。ＬＥＤ発光素子は、基板の上、又は反射層の上に載置されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面の少なくとも一部を被覆しており、その少なくとも一部の光反射率が９０％以上である反射層と、
前記基板の上または前記反射層の上に載置された１以上のＬＥＤ発光素子と
を具備するＬＥＤモジュール。
【請求項２】
前記反射層は３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長を有する光を反射する請求項１に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項３】
前記反射層の表面粗さＲａが０．２μｍ以上０．８μｍ以下の範囲にある請求項１又は２に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項４】
前記反射層が５％以上の拡散反射率を有する請求項１乃至３の何れか１項に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項５】
層間耐電圧性能が５００Ｖ以上である請求項１乃至４の何れか１項に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項６】
前記反射層の膜厚が２０μｍ以上２００μｍ以下である請求項１乃至５の何れか１項に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項７】
前記反射層の少なくとも一部と前記ＬＥＤ発光素子とを被覆し、蛍光体と樹脂とを含む蛍光膜をさらに具備する請求項１乃至６の何れか１項に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項８】
前記蛍光膜は、前記反射層のうち光反射率が９０％以上である部分を被覆している請求項７に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項９】
前記ＬＥＤ発光素子は前記反射層の上に載置されており、
前記蛍光膜は、前記ＬＥＤ発光素子の底面を除く全面と前記反射層の表面のうち前記底面に面する部分を除く全表面とを被覆している請求項７に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１０】
前記ＬＥＤ発光素子は波長３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内に発光ピークを有する光を出射する紫外乃至紫色発光ＬＥＤであり、
前記蛍光体は前記紫外乃至紫色発光ＬＥＤから出射される１次光を吸収して２次光に変換する、青色発光蛍光体、青緑色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、黄色発光蛍光体、及び赤色発光蛍光体からなる群より選択される３種以上を含む請求項７乃至９の何れか１項に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１１】
前記基板は金属、セラミックス、及び樹脂からなる群より選択される少なくとも１種からなる請求項１乃至１０の何れか１項に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１２】
前記基板は、アルミニウム、銅、ステンレス、マグネシウム合金、鉄の何れかの金属、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、ジルコニアの何れかのセラミックス、及びポリエーテルイミド、ポリイミド、液晶ポリマーの何れかの樹脂からなる群より選択される少なくとも１種からなる請求項１乃至１０の何れか１項に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１３】
前記反射層は、バインダーマトリクスと、前記バインダーマトリクス内に分散されている無機粒子とを含む請求項１乃至１２の何れか１項に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１４】
前記無機粒子は酸化アルミニウム、酸化ジルコニア、酸化チタン、及び酸化バリウムからなる群より選択される少なくとも１種からなる請求項１３に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１５】
前記無機粒子の平均粒径が０．０１μｍ以上５０μｍ以下である請求項１３又は１４に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１６】
前記反射層がへき開面を持つ結晶粒子を更に含有する請求項１３乃至１５の何れか１項に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１７】
前記基板の上に設けられている電極部をさらに具備する請求項１乃至１６の何れか１項に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１８】
前記電極部がプリプレグと金属箔との積層体を含む請求項１７に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項１９】
前記電極部が導電性材料の印刷物を含む請求項１７に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項２０】
前記電極部は導電性のメッキ層を含む請求項１７に記載のＬＥＤモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＬＥＤモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤモジュール用の基板材料は、優れた絶縁耐性や機械強度を有すると共に、孔あけ等の加工が容易にできる加工容易性などの性質が求められる。そして、明るく発光するＬＥＤモジュールを得るには、高い光反射率性能を有することも重要である。この様な基板材料として、従来からセラミックス、金属、ガラス、樹脂等の材料が使用されてきているが、いずれの材料も性能面では一長一短である。例えば、金属基板の場合、加工の容易性に優れ、かつ一定の機械強度を有するが、導電性材料であるため耐電圧性能に問題があり、光反射率の性能も不十分であった。特に後者の性能については、短波長域の光の反射率が低く、例えば、紫外乃至紫色発光ＬＥＤを使用した場合、ＬＥＤ出射光の相当量が金属基板に吸収されるとの問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０９７０１号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／１１９４６１号公報
【特許文献３】特開２００９−２９０２３８号公報
【特許文献４】特開２０１６−１７０４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＥＤ発光素子を含むＬＥＤモジュールであって、発光性能が高いＬＥＤモジュール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】
【０００５】
実施形態によれば、基板と、反射層と、１以上のＬＥＤ発光素子とを具備するＬＥＤモジュールが提供される。反射層は、基板の表面の少なくとも一部を被覆している。また、反射層の少なくとも一部の光反射率が９０％以上である。ＬＥＤ発光素子は、基板の上、又は反射層の上に載置されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態に係る一例のモジュール基板の概略断面図。
【図２】実施形態に係る一例のＬＥＤモジュールの概略断面図。
【図３】１０００倍率での走査型電子顕微鏡による、実施例Ａ−１にて作製したモジュール基板の断面の二次電子像を示す写真。
【図４】図３に示す二次電子像の一部の２００００倍率への拡大像を示す写真。
【図５】１０００倍率での走査型電子顕微鏡による、実施例Ａ−１にて作製したモジュール基板の断面の反射電子像を示す写真。
【図６】図５に示す反射電子像の一部の２００００倍率への拡大像を示す写真。
【図７】実施例Ａ−１および比較例Ａ−１にて作製したモジュール基板について、光の波長に対する光反射率を示すグラフ。
【図８】実施例Ａ−１にて作製したモジュール基板について、光の波長に対する正反射率および拡散反射率を示すグラフ。
【図９】比較例Ａ−１にて作製したモジュール基板について、光の波長に対する正反射率および拡散反射率を示すグラフ。
【図１０】実施例Ｂ−１にて作製した試験基材について、反射層の厚みに対する平均反射率を示すグラフ。
【図１１】実施例Ｂ−１にて作製した試験基材について、反射層の厚みに対する４００ｎｍ光の反射率を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【０００８】
実施形態に係るＬＥＤモジュールは、基板と、反射層と、１以上のＬＥＤ発光素子とを具備する。反射層は、基板の表面の少なくとも一部を被覆している。また、反射層の少なくとも一部の光反射率が９０％以上である。ＬＥＤ発光素子は、基板の上、又は反射層の上に載置されている。
【０００９】
以下、ＬＥＤモジュール、並びにＬＥＤモジュールの製造方法について説明する。
【００１０】
［ＬＥＤモジュール］
ＬＥＤモジュールは、基板と反射層とＬＥＤ発光素子とを含む。反射層が基板表面の少なくとも一部を被覆していることにより、モジュール基板が構成されている。反射層は、単一の層であってもよく、或いは複数の層を含んでいてもよい。例えば、複数の反射層が基板表面に島状に配置され得る。または、反射層は積層された複数の層を含み得る。
【００１１】
ＬＥＤ発光素子（例えば、ＬＥＤチップ）は、モジュール基板の上に載置されている。ＬＥＤ発光素子が載置されている部分は、反射層が基板を被覆している部分であり得る。或いは、ＬＥＤ発光素子は、基板の表面上に直接に載置され得る。また、ＬＥＤ発光素子の数は１つであってもよく、或いは２つ以上であってもよい。
【００１２】
この様なＬＥＤモジュールでは、光学的な性能と同時に基板の耐電圧性能も改善される。そのため、例えば、金属基板の優れた性質を活かすと共に、欠点を補って優れた総合性能を発揮することができる。また、セラミックス等の他の基板材料にも適用することが可能で、下地を自由に選択することができる。具体例として、セラミックス基板の表面に実施形態の反射層を形成することで、例えば、窒化珪素等の白色ではない体色を有する材料を基板材料として用いた場合も、高輝度性能を確保できる。このように、上記の反射層を採用することにより、基板の材料選択の幅を拡げることが可能である。
【００１３】
これに対し、例えば、アルミニウム製の基板上に金属酸化物の蒸着膜を形成して反射膜とする場合、金属酸化物の膜の下地として高純度のアルミニウムが用いられる。アルミニウムの純度が高くないと、良好な膜が得られず、高い反射率が得られない。このように、蒸着膜を用いた場合は、下地の自由度がない。
【００１４】
モジュール基板は、ＣＯＢ（Chip On Board）用の基板であり得る。この場合、ＬＥＤモジュールは、ＣＯＢモジュールであり得る。
【００１５】
基板として、金属、セラミックス、及び樹脂からなる群より選択される少なくとも１種からなる基板を用いることができる。基板に用いることができる金属の材料の具体例として、アルミニウム、銅、ステンレス、マグネシウム合金、鉄が挙げられる。基板に用いることができるセラミックスの材料の具体例として、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、ジルコニアが挙げられる。基板に用いることができる樹脂の材料の具体例として、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）が挙げられる。
【００１６】
基板表面のうち、ＬＥＤ発光素子が載置されている部分およびＬＥＤ発光素子の周囲の領域が反射層により被覆されていることが望ましい。基板においてＬＥＤ発光素子が載置されている面の全領域が反射層により被覆されていることがさらに望ましい。
【００１７】
反射層の少なくとも一部が３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長を有する光を反射することが望ましい。３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長を有する光は、近紫外乃至紫色の光を含む。この近紫外乃至紫色の光を含めた可視光波長域の光に対する反射層による全反射率が９０％以上であることがより望ましい。全反射率には、正反射率と拡散反射率との両方が含まれる。反射層の体色は、例えば白色であり得る。
【００１８】
また、この反射層の表面に適度の凹凸が形成されていることが望ましい。サブミクロンレベルの微細粒子が緻密に反射層を形成していることがより好ましい。これにより、反射層が優れた拡散反射率を示し得る。反射層が５％以上の拡散反射率を有することが望ましい。反射層による拡散反射率は５％以上であれば所期の性能を満足できるが、１０％以上であれば好ましく、８５％以上であればさらに好ましい。
【００１９】
反射層の表面粗さＲａが０．２μｍ以上０．８μｍ以下の範囲にあることが好ましい。反射層の表面がこれ以上粗いと、例えば、ＬＥＤ発光素子を基板に接着した際に用いたダイボンド剤（シリコーン系接着剤）などが表面の凹凸に入り込んでいる可能性が高くなる。入り込んだ接着剤により、モジュール基板の熱伝導が阻害される不都合がある。
【００２０】
反射層の拡散反射率が高いことで、ＬＥＤ発光素子のモジュール基板面に対する接着面、つまりＬＥＤ発光素子の底面から出射される１次光についても、効率良く利用することができる。ＬＥＤ発光素子の底面から出射された１次光のうちモジュール基板面で正反射した光の殆どは、ＬＥＤ発光素子に遮られる。これに対し、ＬＥＤ発光素子の底面から出射された１次光のうちモジュール基板面で拡散反射した光は、ＬＥＤ発光素子に遮られない。拡散反射した光は、例えば、後述するようにＬＥＤモジュールが含むことのできる蛍光膜に吸収された後、２次光に変換されてＬＥＤモジュールの外部へ取り出される。こうして、高輝度な性能を示すＬＥＤモジュールを得ることができる。
【００２１】
反射層の膜厚は、２０μｍ以上２００μｍ以下であることが望ましい。２０μｍ以上の反射層にすることで、光反射率（正反射率と拡散反射率との両方を含む）を９０％以上にできる。反射層の総合的な膜厚が２０μｍ以上であれば、複数の積層された無機粒子の層を含み得る。反射層の膜厚が増加するに伴って、光反射率が更に向上する。一方で、反射層の膜厚が２００μｍを超える範囲では、膜厚の増加に対して光反射率が向上する割合が少ない。例えば、４００ｎｍ波長の光など、特定の波長の光ごとに膜厚の増加に対する光反射率が極大値を示す厚さがあり得る。反射層の膜厚が８０μｍ以上１２０μｍ以下であることがより好ましい。
【００２２】
反射層の熱伝導率（温度拡散率）が０．３ｍｍ２／ｓ以上であることが望ましい。
【００２３】
反射層は、バインダーマトリクスと、バインダーマトリクス内に分散されている無機粒子とを含み得る。
【００２４】
反射層に用いるバインダーマトリクスは、オルガノアルコキシシラン（例えば、メチルトリエトキシシラン）などのアルコキシドを加水分解及び脱水重合させて得られる無機バインダー、水ガラス、シリコーンなどからなるものが挙げられる。
【００２５】
反射層に用いる無機粒子の例として、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）、酸化バリウム（ＢａＯ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、酸化ジルコニア（ＺｒＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＳｉＯ２、ダイヤモンドなどの白色系の材料を用いることが望ましい。中でも、酸化アルミニウム、酸化ジルコニア、酸化チタン、及び酸化バリウムからなる群より選択される少なくとも１種を無機粒子として用いることがより望ましい。
【００２６】
無機粒子の平均粒径は、０．０１μｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。この範囲の平均粒径を有する無機粒子を含むことで、反射層による拡散反射が促進される。平均粒子径が０．１μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましく、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２７】
反射層に含む無機粒子の含有量（例えば、加熱形成した後に得られた反射層における含有量）は、１０体積％以上８５体積％以下であることが望ましい。無機粒子の含有量が１０体積％以上であることで、反射層による光の反射率が促進される。含有量が８５体積％以下であると、反射層のマトリックスにおける隙間の発生を抑制できる。反射層における無機粒子の含有量が２０体積％以上７５体積％以下であることがより望ましい。
【００２８】
反射層がへき開面を持つ結晶粒子を更に含有することが望ましい。へき開面を持つ結晶粒子を反射層に含むことで、反射層の柔軟性を確保することができる。こうすることで反射層が応力に対して変形しやすくなり、ひび割れなどの物理的な破損が生じにくくなる。上記した白色系の無機粒子に加え、他のへき開面を持つ結晶粒子が反射層に含まれていてもよい。或いは、上記した白色系の材料のうち、へき開面を持つ結晶粒子である無機粒子が反射層に含まれていてもよい。例えば、六方晶窒化ホウ素の結晶面の一つは、へき開面を有する。他にも、へき開面を持つ結晶粒子の具体例として、グラファイト、石膏、及び雲母を挙げることができる。
【００２９】
ＬＥＤモジュールにおいて層間耐電圧性能は５００Ｖ以上であることが望ましい。上記の反射層を含むモジュール基板を用いることで、ＬＥＤモジュールにおける層間耐電圧性能が２０００Ｖ以上になり得る。そのため、電力、信号の伝達が阻害されることが無い。
【００３０】
モジュール基板は、基板の上に設けられた電極部をさらに備え得る。電極部が設けられている部分は、反射層が基板を被覆している部分であり得る。或いは、電極部は、基板の表面上に直接に設けられ得る。
【００３１】
電極部は、基材層と、導電層と、レジスト層とを含み得る。基材層と導電層とレジスト層とは積層され得る。例えば、基板、又は基板を被覆する反射層と基材層とが接着層を介して接着されることで、電極部が設けられる。
【００３２】
基材層として、例えば、Flame Retardant Type 4に分類されるガラス−エポキシ複合材料（通称ＦＲ−４）、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴレジン）などの材料からなる絶縁板を用いることができる。
【００３３】
導電層は、導電性の材料を含む。導電層の形態としては、例えば、金属箔、導電性材料の印刷物、導電性のメッキ層を挙げることができる。金属箔の例として、銅箔および金箔などを挙げることができる。導電性材料の印刷物は、例えば、銅または金を含む導電ペーストを基材層に塗布したものであり得る。メッキ層は、例えば、銅、金、及び錫などを含み得る。
【００３４】
レジスト層は、配線パターンなどのパターン形成に用いられる汎用のレジスト材料を含む。レジスト層がパターニングされることによって、導電層が部分的に露出し得る。導電層の露出している部分は、電気的接続用のランドや配線として働くことができる。
【００３５】
接着層は、硬化させた接着剤およびボンディングシートなどを含む。接着層の材料として、発光装置における部材の接着に汎用されている材料を用いることができる。
【００３６】
また、電極部は、プリプレグと金属箔との積層体を含み得る。ここで、プリプレグは基材層に対応し、金属箔は導電層に対応する。プリプレグとして、例えば、ガラス繊維布とエポキシ樹脂との複合体を挙げることができる。プリプレグに含まれる樹脂によって、プリプレグと金属箔とが接着され得る。また、プリプレグに含まれる樹脂によって電極部が反射層の表面に接着され得る。この場合、接着層を省略することができる。
【００３７】
上記のモジュール基板を用いることで、発光性能が高いＬＥＤモジュールを得ることができる。
【００３８】
ＬＥＤモジュールにおいて、例えば、導電性のワイヤなどからなる配線によってＬＥＤ発光素子と電極部における導電層とが電気的に接続される。また、２つ以上のＬＥＤ発光素子を含む場合、配線によりＬＥＤ発光素子が互いに電気的に接続される。ＬＥＤ発光素子は、電気的に直列、電気的に並列、又は直列接続と並列接続とを組み合わせて電気的に接続され得る。
【００３９】
ＬＥＤモジュールは、蛍光体と樹脂とを含む蛍光膜をさらに備えることができる。
【００４０】
蛍光体は、ＬＥＤ発光素子が発する１次光を吸収して２次光に変換するものであれば、どの様な材料を用いてもよい。可視光域において様々な発光色を示す蛍光体を適宜組み合わせることにより、様々な色温度の白色光を得ることができる。
【００４１】
ＬＥＤ発光素子は、発光ピーク波長が紫外領域から紫色領域にあるものを使用することが望ましい。具体的には、ＬＥＤ発光素子が、波長３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内に発光ピークを有する光を出射する紫外乃至紫色発光ＬＥＤであることが好ましい。発光ピーク波長が４２０ｎｍを超えるＬＥＤ発光素子を使用した場合、ＬＥＤ発光素子の発光は、可視光領域の特定波長でシャープな発光を示すため、一般的にブロードなスペクトル形状を持つ蛍光体の発光とのバランスが悪くなる。その上、ＬＥＤ発光素子が青色発光ＬＥＤであった場合には、青色光が過剰に含まれることになり、人体への影響等の面でも好ましくない。
【００４２】
ＬＥＤ発光素子からの発光色が紫外乃至紫色であれば、視感度が低いため、白色光に与える影響を少なくすることができる。また、ＬＥＤ発光素子からの１次光（紫外又は紫色の発光）がＬＥＤモジュールから放出されない様に１次光をカットすることで、モジュールの外部へ出射される紫外光を無くすことも可能である。なおＬＥＤの種類について、発光ピーク波長以外では特に制限される条件はなく、レーザー発光のＬＥＤ発光素子であっても、またＬＥＤ発光素子の材料がどの様なものであっても構わない。
【００４３】
好適な白色発光を得るためには、ＬＥＤ発光素子と組み合わせる蛍光体として、青色発光蛍光体、青緑色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、黄色発光蛍光体、及び赤色発光蛍光体からなる群より選択される３種以上を用いることが好ましい。これらの中から５種以上を用いることがさらに好ましい。これらの蛍光体を、対応する黒体輻射のスペクトルに合わせ任意に混合することにより、任意の色温度もしくは、任意の偏差を持つ白色発光を得ることができる。蛍光体は、発光ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍのＬＥＤに励起され、４２０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲に発光ピークを示す蛍光体を使用することが好ましい。また、各蛍光体のピーク波長は、１５０ｎｍ以下、さらには１０ｎｍ〜１００ｎｍ、さらには１０ｎｍ〜５０ｎｍずれていることが好ましい。すなわち、あるピーク波長と隣り合うピーク波長との距離が１５０ｎｍ以下、さらには１０ｎｍ〜１００ｎｍ、さらには１０ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましい。このような関係を、蛍光体の混合物を構成する少なくとも２種類の蛍光体の発光スペクトルが満足していることが望ましい。そして、蛍光体の混合物を構成する少なくとも１種類の蛍光体の発光スペクトルの半値幅は５０ｎｍ以上、さらには５０ｎｍ〜１００ｎｍと広いものが好ましい。これらの条件を満足する蛍光体を使用することで、各蛍光体の発光スペクトルが他の蛍光体の発光スペクトルと重なり易くなる。各発光スペクトル間で重なる面積が増大するにつれ、得られる混合白色光のスペクトル曲線において、凹凸の少ない、より平滑で、黒体輻射のスペクトルにより近似した性質を得ることができる。
【００４４】
また、発光スペクトルが重なり合う複数の蛍光体を使用することにより、長時間連続点灯時の発光色変化を抑制することができる。用いることのできる蛍光体の中には、幅広い吸収帯を持つ蛍光体が存在する。この様な蛍光体は、紫外光や紫色光で励起されるだけでなく、青色光や緑色光にも同時励起され、緑色光や赤色光に発光することができる。この様な蛍光体で、発光スペクトルが重なり合う複数の蛍光体を使用すると、蛍光体間の再吸収や二重励起が起こり易くなり、発光色変化を抑えることができる。例えば緑色蛍光体を例にとると、ＬＥＤ発光素子から出射される紫外乃至紫色光に励起されて緑色光に発光するだけでなく、ＬＥＤ発光素子により励起され青色光を発する青色蛍光体の発光をも吸収して、緑色に発光することができる。つまり緑色蛍光体は、ＬＥＤ発光素子と青色蛍光体の二重励起により、発光できることになる。
【００４５】
一般に人工の白色光源では、赤緑青等の複数の蛍光体の発光を装置内部で混合することにより、白色光を得ている。この様な白色光源を連続点灯した場合、蛍光体の明るさは、時間の経過と共に低下してゆくのが通常である。この時、各蛍光体の明るさが、同じ程度に経時変化するのであれば、得られる白色光の色度は変化しないことになる。しかし、複数種の蛍光体のうち、特定種の蛍光体の輝度劣化速度が、他の幾つかの蛍光体の輝度劣化速度と異なっていると、得られた白色光には特定成分の発光に過不足が生じ、得られる発光色に変化が生じるものである。これに対し、相互吸収や二重励起が発生していると、蛍光体間の劣化速度が平均化され、特定の蛍光体のみが劣化するのを抑制することができるため、結果として得られる白色光の色度変化が少なくなる。
【００４６】
ＬＥＤモジュールにおいて用いることのできる具体的な蛍光体は以下の通りである。
【００４７】
青色発光蛍光体の例には、発光ピーク波長４４０ｎｍ〜４５５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類リン酸塩蛍光体（例えば、Ｍ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ、式中ＭはＳｒ，Ｂａ，Ｃａ,及びＭｇからなる群より選択される少なくとも１種の元素）、発光ピーク波長が４５０ｎｍ〜４６０ｎｍであるユーロピウム付活マグネシウムアルミン酸塩蛍光体（例えば、ＮＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、式中ＮはＳｒ及びＢａからなる群より選択される少なくとも１種の元素）、発光ピーク波長が４５０ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類アルミン酸塩青色蛍光体、発光ピーク波長が４５２ｎｍであるユーロピウム付活アルミン酸塩青色蛍光体などが含まれる。
【００４８】
青緑色発光蛍光体の例には、発光ピーク波長が４８０ｎｍ〜５００ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩蛍光体や、発光ピーク波長が５１０ｎｍ〜５２０ｎｍであるユーロピウム、マンガン付活バリウムマグネシウムアルミン酸塩蛍光体などが含まれる。
【００４９】
緑色発光蛍光体の例には、発光ピーク波長が５２０ｎｍ〜５５０ｎｍであるユーロピウム、マンガン付活オルソ珪酸塩蛍光体（例えば、Ｍ１２ＳｉＯ４：Ｍ２、式中Ｍ１はＳｒ，Ｂａ，及びＭｇからなる群より選択される少なくとも１種の元素、Ｍ２はＥｕ又はＥｕ，Ｍｎ）、発光ピーク波長が５３５ｎｍ〜５４５ｎｍであるユーロピウム付活βサイアロン蛍光体（例えば、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚ：Ｅｕ、式中Ｚは０以上６未満である；具体例として、Ｓｉ４Ａｌ２Ｏ２Ｎ６：Ｅｕ）、発光ピーク波長が５２０ｎｍ〜５４０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン蛍光体（例えば、Ｓr３−ＸＥｕＸＳｉ１３Ａｌ３Ｏ２Ｎ２１、式中ｘは０．０３以上０．３０以下であり、特にｘ＝０．２が望ましい）、発光ピーク波長が５２０ｎｍ〜５５０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体、ユーロピウム、マンガン共付活アルカリ土類マグネシウム珪酸塩緑色蛍光体などが含まれる。
【００５０】
黄色発光蛍光体の例には、発光ピーク波長５５０ｎｍ〜５８０ｎｍであるユーロピウム、マンガン付活オルソ珪酸塩蛍光体（例えば、Ｍ１２ＳｉＯ４：Ｍ２、式中Ｍ１はＳｒ，Ｂａ，及びＭｇからなる群より選択される少なくとも１種の元素、Ｍ２はＥｕ又はＥｕ，Ｍｎ）、発光ピーク波長が５５０ｎｍ〜５８０ｎｍであるセリウム付活希土類アルミニウムガーネット蛍光体（例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）、発光ピーク波長が５５０ｎｍ〜５８０ｎｍであるセリウム付活希土類マグネシウムシリコン含有ガーネット蛍光体（例えば、Ｙ３Ｍ３５Ｏ１２：Ｃｅ、式中Ｍ３はＡｌ，Ｍｇ，及びＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素）、発光ピーク波長が５５０ｎｍ〜５８０ｎｍであるセリウム付活ストロンチウムサイアロン蛍光体（例えば、Ｓｒ２−ＸＣｅＸＳｉ７Ａｌ３ＯＮ１３、式中ｘは０．０４以上０．１０以下であり、特にｘ＝０．０５が望ましい。）、発光ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体、ユーロピウム、マンガン共付活アルカリ土類マグネシウム珪酸塩黄色蛍光体などが含まれる。
【００５１】
赤色発光蛍光体の例には、発光ピーク波長が６００ｎｍ〜６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン蛍光体（例えば、Ｓｒ２−ＸＥｕＸＳｉ７Ａｌ３ＯＮ１３、式中ｘは０．０２以上０．１０以下であり、特にｘ＝０．０５が望ましい）、発光ピーク波長が６２０ｎｍ〜６６０ｎｍであるユーロピウム付活カルシウムニトリドアルミノシリケート蛍光体（例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）、発光ピーク波長が６２０ｎｍ〜６６０ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類ニトリドアルミノシリケート蛍光体（例えば、Ｍ４ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、式中Ｍ４はＣａ，Ｓｒ及びＢａよりなる群から選択される少なくとも１種の元素）、発光ピーク波長が６４０ｎｍ〜６６０ｎｍであるマンガン付活マグネシウムフロロジャーマネート蛍光体などが含まれる。
【００５２】
蛍光体は樹脂材料と混ぜ合わされ、蛍光膜（蛍光体層）の形で使用されることが望ましい。ＬＥＤ発光素子の周囲を直接または間接的に蛍光膜で被覆することにより、ＬＥＤ発光素子から出射された１次光が、蛍光膜で２次光（白色光）に変換され、光源の外部に放射されることになる。使用する樹脂材料としては、透明な材料であれば特に制限されることは無いが、ＬＥＤとして紫外または紫色の領域で発光するＬＥＤを用いる場合は、紫外線に対する耐劣化性能の良好な、シリコーン樹脂等を用いることが望ましい。
【００５３】
ＬＥＤモジュールは、蛍光体発光の組み合わせにより白色発光を得るものであることが望ましい。ＬＥＤ発光素子からの１次光は、なるべく多くのエネルギーが蛍光体に吸収されることが望ましく、同時に、ＬＥＤ光が光源外部に漏出することを避ける必要がある。特にＬＥＤ光に紫外線が含まれる場合には、人体の皮膚や眼を損傷する恐れがあり、極力除外されることが望ましい。
【００５４】
蛍光膜は、ＬＥＤ発光素子を覆うものであり得る。また、蛍光膜は、反射層の少なくとも一部を被覆し得る。少なくとも反射層のうち、光反射率が９０％以上である部分が蛍光膜に被覆されていることが望ましい。蛍光膜がＬＥＤ発光素子の底面を除く全面と、反射層の表面のうちＬＥＤ発光素子の底面に面する部分を除く全表面とを被覆していることがさらに望ましい。ここでいうＬＥＤ発光素子の底面とは、反射層の上に載置されているＬＥＤ発光素子における反射層に対する設置面であり得る。
【００５５】
ＬＥＤ発光素子に紫外光を発するものを使用した場合の紫外線の漏出を防止するために、蛍光膜の厚さを十分な厚膜に形成することが望ましい。蛍光膜を厚膜化すると、個々の蛍光体粒子表面で反射されたＬＥＤ光が、蛍光膜を透過して光源の外部に漏出さないようにすることができる。この時、蛍光膜の厚さが極端に厚すぎると、蛍光体の発光自身も蛍光膜の外に出ることができず、蛍光膜の発光強度が低下してしまう。一般的に、蛍光体の粒子径と最適膜厚は比例関係にあることが知られている。蛍光膜は実用上できるだけ大粒子となる蛍光体を用い、蛍光膜をできるだけ厚膜化することが望ましい。この様な目的のため、蛍光体の平均粒子径が５μｍ以上５０μｍ以下の範囲にあることが望ましい。より望ましい範囲は平均粒子径が１０μｍ以上４０μｍ以下の範囲である。そして、この平均粒子径を持つ蛍光体の粒子を含む蛍光膜の厚さは、０．０７ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲にすることが望ましい。より好ましい範囲は、１００μｍ以上１０００μｍ以下である。この様にして、蛍光膜の発光は極力低下させず、かつ紫外線の漏出を極力抑制したＬＥＤモジュールを得ることができる。
【００５６】
蛍光膜中の蛍光体の含有量としては、蛍光膜中の蛍光体の質量比が２５質量％以上９０質量%以下となることが望ましい。蛍光体含有量が２５質量％未満である場合には、蛍光膜を厚くしても、蛍光膜中の蛍光体含量が不足する可能性がある。蛍光体含量が不足すると、蛍光体粒子間の隙間をＬＥＤ光の一部が突き抜けて、白色光源の外部に漏出することになる。一方、蛍光体含有量が多すぎる場合は、ＬＥＤ光の漏出に関しては問題ないが、蛍光体粒子同士を結びつけるバインダー量が少なすぎるため、蛍光膜の物理的強度が問題となる。以上の様にして、蛍光膜の発光は極力低下させず、かつ紫外線の漏出を０．４ｍＷ／ｌｍ以下に抑制したＬＥＤモジュールを得ることができる。このようにして、紫外線の影響の小さい人工太陽光を得ることができる。
【００５７】
また紫外線漏出防止を更に徹底するために、蛍光膜の外側に紫外線吸収膜を形成しても良い。この場合、紫外線の吸収・反射材料として酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム等の微粒子白色顔料を使用することができる。これらの微粒子顔料を蛍光膜中の蛍光体と同様に樹脂中に分散させ、これを用いて蛍光膜の外側に直接的もしくは間接的に紫外線吸収膜を形成することができる。このような紫外線吸収膜が形成されているＬＥＤモジュールでは、モジュール外部に漏出される紫外光の量を０．４ｍＷ／ｌｍ以下に低減することが可能である。
【００５８】
［測定方法］
反射層の反射率は、例えば、次のようにして測定することができる。
【００５９】
積分球を用いて、３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの範囲の光の反射率を測定し、その平均を算出して光反射率を求める。Specular Component Include（ＳＣＩ）方式により全反射光の反射率を測定する。ＳＣＩ方式で測定される全反射光には、正反射光と拡散反射光との両方が含まれている。Specular Component Exclude（ＳＣＥ）方式により拡散反射率を測定する。ＳＣＥ方式で測定される光は、正反射光を除く。ＳＣＩ方式で得られた反射率とＳＣＥ方式で得られた反射率との差から、正反射率を算出する。
【００６０】
反射率を測定する装置としては、例えば、コニカミノルタ社製の分光測色計 CM-2600dを用いることができる。
【００６１】
反射層の表面粗さＲａは、例えば、東京精密社製の表面粗さ・輪郭形状統合測定機サーフコム２０００ＤＸを用いて測定することができる。
【００６２】
反射層の膜厚は、例えば、次のようにして測定できる。マイクロメーターを用いて、モジュール基板において、基板が反射層に被覆されている部分と、基板が被覆されていない部分とのそれぞれの膜厚を測定する。これらの測定値の差から、反射層の膜厚を算出する。
【００６３】
反射層の熱伝導率（温度拡散率）は、例えば、NETZSCH社製のフラッシュアナライザーLFA 467 HyperFlash（登録商標）を用いて測定できる。
【００６４】
反射層に含まれている無機粒子の平均粒径は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察を行うことで求めることができる。
【００６５】
ＬＥＤモジュールにおける耐電圧性能は、例えば、JIS-C5012 (1993)に準拠した測定方法により求めることができる。
【００６６】
［ＬＥＤモジュールの製造方法］
以下に、実施形態に係るＬＥＤモジュールを製造する方法を説明する。
【００６７】
ＬＥＤモジュールの製造方法は、基板を準備することと、基板の表面の少なくとも一部に１以上の反射層を形成することと、基板の上または前記反射層の上に１以上のＬＥＤ発光素子を載置することとを含む。反射層は、上述した反射層であり、その少なくとも一部の光反射率が９０％以上である。
【００６８】
ＬＥＤモジュールを製造するにあたって、例えば、先ずモジュール基板を製造し、得られたモジュール基板を用いてＬＥＤモジュールを製造することができる。
【００６９】
モジュール基板の製造方法の詳細、並びにＬＥＤモジュールの製造方法の詳細を以下に説明する。
【００７０】
（モジュール基板の製造方法）
モジュール基板の製造方法は、基板を準備することと、基板の表面に反射層を形成することとを含む。反射層を形成することは、例えば、バインダーとバインダー内に分散されている無機粒子とを含むペーストを基板の表面に塗布することと、このペーストを加熱することとを含み得る。
【００７１】
先ず、基板を準備する。上述したような金属、セラミックス、又は樹脂からなる基板を準備することが望ましい。
【００７２】
バインダーに無機粒子を分散させることで、反射層の前駆体としてのペーストを調製する。
【００７３】
バインダーとしては、オルガノアルコキシシラン（例えば、メチルトリエトキシシラン）などのアルコキシド、水ガラス、シリコーンなどが挙げられる。
【００７４】
バインダー内に分散させる無機粒子としては、上述した１以上の白色系の無機粒子を用いることができる。
【００７５】
反射層の前駆体ペーストに用いるバインダーの種類、無機粒子の種類、無機粒子の粒子径、及び無機粒子の含有量などを適宜調整して、粘度などといったペーストの性質を制御することが望ましい。
【００７６】
例えば、無機粒子の平均粒径は、０．０１μｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。平均粒子径が０．１μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましく、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００７７】
また、分散させる無機粒子の量は、形成した反射層において、反射層の体積を１００％として、１０体積％以上８５体積％以下になるように調整することが望ましい。形成後の反射層における無機粒子の含有量が２０体積％以上７５体積％以下であることがより望ましい。反射層を形成する工程に応じて、前駆体ペーストの体積と、形成後の反射層の体積とが異なり得る。そのため、無機分子を分散させる際、体積変化に留意して無機粒子の量を適宜調整する。
【００７８】
また、ペーストにへき開面を持つ結晶粒子を更に含ませることができる。上記した白色系の無機粒子に加え、他のへき開面を持つ結晶粒子をペーストに含んでもよい。或いは、上記した白色系の材料のうち、へき開面を持つ結晶粒子である無機粒子を用いてもよい。
【００７９】
反射層の前駆体ペーストを用いて、基板の表面の少なくとも一部に反射層を形成する。反射層として、単一の層を形成してもよく、或いは、複数の層を形成してもよい。例えば、基板の上に複数の島状の反射層を形成することができる。基板の一つの主面全体が被覆されるように反射層を形成することが望ましい。
【００８０】
具体例として、次のようにして反射層を形成し、基板表面を被覆することができる。
【００８１】
基板を、例えば、スクリーン印刷機にセットし、ステンレスメッシュ版などのスクリーン印刷版を用いて無機粒子を含むペーストを印刷する。印刷後、印刷したペーストの塗膜の中の泡を除去するために、真空脱気を実施しても良い。その後、例えば、乾燥設備により、大気中雰囲気で１００℃以上３５０℃以下の温度で数時間加熱して反射層を形成する。
【００８２】
ペーストを印刷する際、例えば、目の大きさが異なるスクリーン印刷版を用いることで、基板上に印刷されるペーストの塗膜の厚さを制御することができる。具体的には、例えば、ステンレスメッシュ版の番手が大きくなるほどメッシュ版の単位面積当たりの織りの本数が増加し、開口部の面積と高さが小さくなる。より番手が大きいメッシュ版を用いることで、ペーストの塗膜をより薄くできる。
【００８３】
また、ペーストの粘度などの性質を制御することによって、基板上に塗布されるペーストの量を調整できる。
【００８４】
前駆体ペーストを基板上に塗布した後の加熱条件によって、得られる反射層の厚さが変化する。例えば、加熱前のペーストの塗膜の厚さと比較して、加熱後に得られる反射層の厚さが減少し得る。加熱温度、加熱時間、及び加熱する環境を制御することによって、加熱前のペースト塗膜の厚さから加熱後の反射層の厚さへの変化率を調製できる。
【００８５】
前駆体ペーストの塗膜の厚さ、ペーストの塗布量、及び加熱前後の厚さの変化率を適宜調整することで、得られた反射層における無機粒子の緻密さを制御できる。例えば、同量のペーストの場合、加熱前の塗膜の密度を高くして厚さを薄くしたり、厚さの減少が多くなる加熱条件にしたりする方が、無機粒子がより緻密である反射層を形成するうえで好ましい。
【００８６】
モジュール基板の製造方法は、電極部を設けることをさらに含み得る。電極部を設けることは、例えば、電極部を作製することと、基板の上又は反射層の上に電極部を接着することとを含み得る。
【００８７】
電極部は、例えば、次のようにして作製することができる。
【００８８】
先ず、基材層とする材料を準備する。例えば、上述したような絶縁板を準備する。
【００８９】
続いて、絶縁板上に導電層を形成する。導電層は、例えば、金属箔の設置、導電ペーストの塗布または印刷、及び金属メッキ処理によって形成できる。メッキ処理としては、例えば、銅メッキ、金メッキ、及び錫メッキなどを挙げることができる。その他の金属メッキ処理を用いてもよい。また、何れについても、電解メッキ処理および無電解メッキ処理の何れを適用してもよい。
【００９０】
また、導電層にパターニングを施して、所望の配線パターンを形成してもよい。例えば、導電層に対してエッチング処理を実施してパターン形成することができる。又は、絶縁板（基材層）の上に導電層を形成する際、例えば、パターン状に導電ペーストを塗布または印刷したり、パターン状の金属メッキが形成されるようにメッキ処理を行ったりすることができる。
【００９１】
或いは、レジストを用いたエッチングを行うことで、電極部にて配線パターンを形成したり、電極部に電気的接続用のランドを設けたりすることができる。例えば、導電層の上にレジスト層を形成した後、パターニング及びエッチングによりレジスト層の一部を除去する。このようにレジスト層に開口が形成されることで露出した導電層の部分を配線や接続ランドとして利用できる。
【００９２】
電極部を作製する際、導電層において、互いに電気的に絶縁されている部分を設けることが望ましい。例えば、互いに電気的に接続されていない部分が含まれるように導電層をパターニングすることができる。
【００９３】
作製した電極部は、例えば、次のようにして反射層で被覆された基板の上に設置することができる。
【００９４】
電極層を反射層付きの基板に張り合わせるため、基材層の裏面（導電層に対し裏側の面）に接着剤を塗布する、又はボンディングシートを仮張りする。次いで、金型パンチ加工またはルーター切削加工などにより窓加工を実施して、開口窓を設ける。
【００９５】
その後、例えば、電極部を反射層付基板と積層させ、ホットプレスにより張り合わせることで、電極部を有するモジュール基板を作製する。
【００９６】
或いは、プリプレグと金属箔との積層体を作製し、得られた積層体を電極部としてもよい。具体的には、例えば、ガラス繊維布にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させて得られたプリプレグを準備し、樹脂が完全に硬化していない状態（Ｂステージ）のプリプレグに金属箔を重ねる。こうして得られた積層体を反射層で被覆された基板の上に設置した後、高温高圧のプレス処理を行うことで、この積層体を電極部として設けることができる。なお、プリプレグと金属箔との積層体を電極部として用いる場合、プリプレグに含まれている樹脂が完全に硬化した状態（Ｃステージ）になることで、接着作用を示すことができるため、接着層を省略してもよい。
【００９７】
（ＬＥＤモジュールの製造方法）
ＬＥＤモジュールは、例えば、上記方法により製造したモジュール基板を用いて製造することができる。
【００９８】
ＬＥＤ発光素子をモジュール基板の上に載置する。ＬＥＤ発光素子は、反射層の上に設置することが望ましい。また、モジュール基板が電極部を有する場合は、反射層または基板のうち開口窓にて露出している部分に設置する。
【００９９】
ＬＥＤ発光素子の設置には、例えば、ダイボンド剤などの接着剤を用いる。ダイボンド剤の具体例には、シリコーン系ダイボンドなどが含まれる。ＬＥＤ発光素子を反射層または基板の上に接着する際、ＬＥＤ発光素子からの出射光に対し透光性を示す接着剤を用いることが望ましい。必要に応じて加熱処理を行うことで、接着剤を硬化させる。
【０１００】
続いて、金属ワイヤなどの導線を用いて配線を施すことで、ＬＥＤ発光素子と導電層とを電気的に接続する。複数のＬＥＤ発光素子を設置した場合は、ＬＥＤ発光素子同士を電気的に接続することができる。ＬＥＤ発光素子は、電気的に直列に接続してもよく、電気的に並列に接続してもよく、或いは、直列接続および並列接続を組合せて電気的に接続してもよい。
【０１０１】
以上のようにして得られたＬＥＤモジュールに、例えば、次のとおりＬＥＤ発光素子を覆う封止樹脂膜をさらに設けることができる。
【０１０２】
例えば、シリコーン樹脂のような熱硬化性樹脂などを用いて、ＬＥＤ発光素子が載置されている領域を囲むようにダム部を形成する。ダム部は、電極部の開口窓を囲むように電極部の上部に形成され得る。
【０１０３】
次に、封止樹脂膜の前駆体としての樹脂材料を調製する。例えば、シリコーン樹脂のような熱硬化性樹脂を用いることができる。封止樹脂膜として蛍光膜を形成する場合は、例えば、樹脂材料中に蛍光体を分散させて前駆体とする。
【０１０４】
調製した前駆体樹脂材料を、ダム部に囲まれた空間に充填する。このとき、ダム部内の空間を隙間なく充填することが望ましい。充填した樹脂を硬化させて封止樹脂膜を形成することで、ＬＥＤ発光素子および配線を封止する。
【０１０５】
上記のとおり、ＬＥＤモジュールを製造することができる。
【０１０６】
以下、実施形態に係るＬＥＤモジュールの具体例について、図面を参照して説明する。実施形態に係るＬＥＤモジュールの構造は、図示するものに限られない。
【０１０７】
図１に、一例のモジュール基板の概略断面図を示す。
【０１０８】
図１に示すモジュール基板１０は、基板１１と、基板１１の片方の主面を被覆する反射層１２とを含む。モジュール基板１０は、基材層１４と、導電層１５と、レジスト層１６とがこの順番で積層されている電極部１８をさらに含む。基材層１４が接着層１３を介して反射層１２に接着されることで、反射層１２の上に電極部１８が設けられている。電極部１８の面内には開口窓１７が設けられており、この開口窓１７にて反射層１２が露出している。
【０１０９】
導電層１５は、互いに電気的に絶縁されている部分を含む。例えば、基材層１４上の導電層１５がパターニングされていることによって、互いに電気的に絶縁されている部分を含み得る。図１に示す例では、導電層１５のうち開口窓１７の一方の端に位置する部分と、開口窓１７の他方の端に位置する部分とが電気的に絶縁されている。
【０１１０】
図２に、一例のＬＥＤモジュールの概略断面図を示す。
【０１１１】
図２に示すＬＥＤモジュール２０は、基板１１と、基板１１の片方の主面を被覆する反射層１２と、反射層１２の上に載置された複数のＬＥＤ発光素子２１とを含む。また、ＬＥＤモジュール２０は、基材層１４と、導電層１５と、レジスト層１６とがこの順番で積層されている電極部１８をさらに含む。基材層１４が接着層１３を介して反射層１２に接着されることで、反射層１２の上に電極部１８が設けられている。電極部１８の面内には開口窓１７が設けられている。ＬＥＤ発光素子２１は、反射層１２の表面のうち開口窓１７に対応する面領域内の表面上に載置されている。レジスト層１６に開口２５が設けられており、この開口２５にて導電層１５が露出している。この部分は、例えば、電気的接続用のランドとして働く。開口２５は、例えば、配線パターンのエッチング処理によって設けられたものであり得る。
【０１１２】
上記に加え、ＬＥＤモジュール２０は、配線２２と、ダム部２３と、封止樹脂膜２４とを含む。
【０１１３】
ＬＥＤモジュール２０は、図１のモジュール基板１０を用いて得られたＬＥＤモジュールであり得る。
【０１１４】
ダム部２３は、レジスト層１６の上に設けられている。ダム部２３は、ＬＥＤ発光素子２１が載置されている平面を囲むように設置されている。ダム部２３は、例えば、シリコーン樹脂などで形成されたものであり得る。
【０１１５】
封止樹脂膜２４は、ＬＥＤ発光素子２１と配線２２とを覆っている。封止樹脂膜２４は、ダム部２３に囲まれている領域内に充填されている状態のものであり得る。封止樹脂膜２４は、可視光領域の光に対し透光性を示す樹脂を含むことが望ましい。封止樹脂膜２４は、蛍光体をさらに含むことができる。即ち、封止樹脂膜２４は、上述した蛍光膜であり得る。
【０１１６】
導電層１５は、互いに電気的に絶縁されている部分を含む。図２に示す例では、導電層１５が封止樹脂膜２４により隔てられているように図示されている２つの部分が、互いに電気的に絶縁されている。
【０１１７】
複数のＬＥＤ発光素子２１は、配線２２により互いに電気的に接続されている。また、複数のＬＥＤ発光素子２１の一部と、その近傍にある導電層１５の部分とが配線２２により電気的に接続されている。
【０１１８】
以上説明した実施形態に係るＬＥＤモジュールは、基板と、この基板の表面の少なくとも一部を被覆しており、その少なくとも一部の光反射率が９０％以上である反射層と、上記基板の上または上記反射層の上に載置されたＬＥＤ発光素子とを具備する。このＬＥＤモジュールは、発光性能が高い。
【０１１９】
［実施例］
以下において、実施形態に係るＬＥＤモジュールについて、実施例を用いて具体的に説明する。
【０１２０】
（試験例Ａ）
＜ＬＥＤモジュールの作製＞
（実施例Ａ−１）
次にようにして、ＬＥＤモジュールを作製した。
【０１２１】
先ず、アルミニウム合金（JIS規格：A5052）からなる厚さ１．０ｍｍの基板を準備した。また、メチルトリエトキシシランを加水分解および脱水重合して得られた無機バインダーに、ＺｒＯ２粒子と、結晶面の一つがへき開面を有する六方晶窒化ホウ素粒子とを分散させることで、反射層の前駆体ペーストとしての無機塗料を調製した。用いたＺｒＯ２粒子の平均粒径は２．０μｍだった。用いた六方晶窒化ホウ素粒子の平均粒径は１．２μｍだった。無機塗料中のＺｒＯ２粒子と六方晶窒化ホウ素粒子の含有割合は、得られる反射層の体積を１００％として、ＺｒＯ２粒子が６４体積％、六方晶窒化ホウ素粒子が１体積％となるよう調整した。
【０１２２】
基板をスクリーン印刷機にセットし、ステンレスメッシュ版（90メッシュ）を用いて無機ペーストを印刷した。印刷により得られたペースト塗膜の膜厚は１２５μｍだった。印刷後、乾燥設備により大気中雰囲気で300℃、4時間加熱し反射層付アルミニウム基板を形成した。上述した方法により測定したところ、反射層の膜厚は８０μｍだった。
【０１２３】
電極部の基材としてBTレジンの絶縁板を用いた。絶縁板にパターンをエッチングし、Auメッキを実施した。こうして、Auの配線パターンが形成されている電極部を作製した。
【０１２４】
次に、得られた電極部を反射層付アルミニウム基板に張り合わせるため、絶縁板の裏面（Au配線に対し裏側の面）にボンディングシートを仮張りした。続いて、開口部の窓加工をルーター切削加工により実施した。
【０１２５】
その後、電極部をホットプレスにより反射層付アルミニウム基板上に積層して張り合わせ、モジュール基板を作製した。
【０１２６】
上記方法にて作製したモジュール基板において、紫色ＬＥＤチップ（発光波長：４０５ｎｍ〜４０７ｎｍ）を、シリコーン系ダイボンド剤を用いて電極部の開口部内の反射層上に９９個搭載した。100℃で1時間加熱した後、160℃で3時間さらに加熱して、ＬＥＤチップをモジュール基板上に接着した。プラズマ洗浄装置により接合部を洗浄し、金ワイヤにより配線を実施した。次に、ＬＥＤチップを設けた領域の外周を囲むように、シリコーン樹脂によりダム部を作製した。ダム部を形成する際、100℃で1時間加熱することで樹脂を硬化させた。その後、蛍光体を分散させたシリコーン樹脂をダム部の内側に充填した。蛍光体には青色発光のユーロピウム付活アルカリ土類リン酸塩蛍光体、緑色発光のユーロピウム、マンガン付活オルソ珪酸塩蛍光体、黄色発光のユーロピウム、マンガン付活オルソ珪酸塩蛍光体、および赤色発光のユーロピウム付活カルシウムニトリドアルミノシリケート蛍光体を、それぞれ７２．３重量部、３．３重量部、１７．２重量部、７．２重量部の割合で混合したものを用いた。150℃で4時間加熱することで樹脂を硬化させることで、紫色ＬＥＤチップおよび金ワイヤを封止した。
【０１２７】
このように樹脂により封止することで、反射層の上に載置したＬＥＤ発光素子と、該ＬＥＤ発光素子の底面を除く全面と反射層の表面のうちＬＥＤ発光素子の底面に面する部分を除く全表面とを、蛍光膜（封止樹脂膜）により被覆した。
【０１２８】
以上のようにして、図２に示すと同様の構造のＬＥＤモジュールを作製した。
【０１２９】
（比較例Ａ−１）
反射層付アルミニウム基板の代わりに、アラノッド社製蒸着膜付アルミニウム基板（MIRO２；登録商標）を用いたことを除き、実施例Ａ−１と同様の方法でＬＥＤモジュールを作製した。
【０１３０】
＜ＳＥＭ観察＞
実施例Ａ−１で作製したモジュール基板に対し、断面ＳＥＭ観察を行った。その際の断面ＳＥＭ写真を図３−図６に示す。具体的には、図３は、モジュール基板の断面を倍率１０００で観察した二次電子像（ＳＥ２）を示す。図４は、図３の二次電子像のうち、反射層１２の断面に対応する部分の一部を倍率２００００で観察した拡大像を示す。図５は、モジュール基板の断面を倍率１０００で観察した反射電子像（ＥＳＢ）を示す。図６は、図５の反射電子像のうち、反射層１２の断面に対応する部分の一部を倍率２００００で観察した拡大像を示す。
【０１３１】
図３−図６に示す断面ＳＥＭ観察像から、実施例Ａ−１で得られたモジュール基板では、サブミクロンレベルの微細粒子により緻密な反射層１２が基板１１上に形成されていることが分かる。これに対し、比較例Ａ−１で用いた基板（MIRO２；登録商標）には、粒子を含む層がなかった。
【０１３２】
＜表面粗さの測定＞
実施例Ａ−１及び比較例Ａ−１にて得られた各々のモジュール基板について、上述した方法により表面粗さＲａを測定した。
【０１３３】
実施例Ａ−１では、表面粗さＲａの値が０．２９だった。比較例Ａ−１では、表面粗さＲａの値が０．０５だった。比較例Ａ−１での表面粗さは、超精密仕上げ面と同等のレベル（０．０５〜０．１）に区分できる。
【０１３４】
＜光反射率の測定＞
実施例Ａ−１及び比較例Ａ−１にて得られた各々のモジュール基板について、上述した方法により３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの光に対する反射率を測定した。３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの波長範囲の光に対する平均反射率は、実施例Ａ−１では95.63 %、比較例Ａ−１では92.54 %だった。また、光の波長ごとの反射率を表すグラフを図７に示す。
【０１３５】
図７に示す分光反射率のグラフでは、実線で示す曲線Ｒ１０１は実施例Ａ−１についての波長ごとの反射率を表し、破線で示す曲線Ｒ２０１は、比較例Ａ−１についての波長ごとの反射率を表す。このグラフから、実施例Ａ−１では、近紫外乃至紫色の光がピーク波長を有する３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長領域を含め、測定した波長領域の全域に亘ってモジュール基板の光反射率が９０％を超えていた。これに対し、比較例Ａ−１では、４００ｎｍ以上の大部分の波長領域の光に対する反射率が９０％以上であったものの、４００ｎｍ未満の波長領域では光反射率が著しく低かった。
【０１３６】
また、各々のモジュール基板について、上述した方法により３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの光に対する正反射率および拡散反射率をそれぞれ測定した。実施例Ａ−１では、３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの波長領域における正反射率の平均が０．３６％、拡散反射率の平均が９１．６８％だった。比較例Ａ−１では、この波長領域における正反射率の平均が８６．６３％、拡散反射率の平均が９２．９％だった。
【０１３７】
下記表１に、光の波長ごとの正反射率および拡散反射率を示す。また、実施例Ａ−１における光の波長ごとの正反射率および拡散反射率を表すグラフを図８に示す。比較例Ａ−１における光の波長ごとの正反射率および拡散反射率を表すグラフを図９に示す。図８に示すグラフでは、正反射率を実線の曲線Ｓ１０１で表し、拡散反射率を破線の曲線Ｄ１０１で表す。図９に示すグラフでは、正反射率を実線の曲線Ｓ２０１で表し、拡散反射率を破線の曲線Ｄ２０１で表す。
【０１３８】
【表１】
2019125683.tif 000003
【０１３９】
表１の内容および図８から明らかなとおり、実施例Ａ−１で作製したモジュール基板では、３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの光の反射のほとんどが拡散反射に該当し、正反射率が皆無であることが分かる。微粒子による緻密な反射膜が基板表面に形成されていることにより、拡散反射が多いと考えられる。
【０１４０】
表１および図９が示すとおり、比較例Ａ−１では光反射は主に正反射率からなり、拡散反射が少なかった。粒子を含む層がなく表面粗さが低いため、拡散反射が少ないと考えられる。
【０１４１】
＜ＬＥＤモジュール評価方法＞
作製したＬＥＤモジュールの発光性能を、Labsphere社製全光束測定システムＳＬＭＳ−１０２１Ｌを用いて測定した。点灯条件は順電流230ｍAにて実施した。
【０１４２】
実施例Ａ−１のモジュールでは、色温度5025K、偏差0.002、平均演色指数Ra98、明るさ75ルーメンであった。
【０１４３】
比較例Ａ−１のモジュールでは、色温度5020K、偏差0.002、平均演色指数Ra98、明るさ70ルーメンであった。
【０１４４】
また、作製したＬＥＤモジュールの層間耐電圧性能を上述した方法で測定した。
【０１４５】
実施例Ａ−１のモジュールでは、耐電圧が2300Vであった。比較例Ａ−１のモジュールでは、耐電圧が300Vであった。
【０１４６】
このとおり、実施例Ａ−１のＬＥＤモジュールは、比較例Ａ−１のＬＥＤモジュールと比較してより高い明るさを示し、且つ、耐電圧性能が高かった。
【０１４７】
（試験例Ｂ）
＜試験基材の作製方法＞
（実施例Ｂ−１）
基板として、50ｍｍ角および厚さ1ｍｍのアルミニウム合金製（JIS規格：A5052）の板を複数準備した。各々の基板の一方の主面における両端にポリイミド粘着テープを貼りつけた。テープの間の領域に反射層の前駆体ペーストを滴下し、スキージでペーストを引き伸ばして塗布した。このときに粘着テープの総厚を変更することによりペーストの塗膜の厚さを様々な値に調整した。なお、テープ厚が35μｍ、40μｍ、50μｍ、55μｍ、60μｍ、70μｍ、80μｍ、85μｍ、125μｍ、145μｍの粘着テープを用いた。これらのテープを単独で用いる、又は重ねることで様々なテープ総厚を得た。前駆体ペーストには、実施例Ａ−１で用いたものと同様の前駆体ペーストを用いた。
【０１４８】
次に、基板からポリイミド粘着テープを剥がし、100℃〜350℃の温度で大気中の環境で数時間加熱して白色系の反射層を得た。得られた反射層の膜厚を上記方法により測定した。加熱前の前駆体ペーストの塗膜の厚さと比較して、加熱後の反射層の厚さが減少していた。詳細には、下記表２に示す粘着テープの総厚（つまり、前駆体ペーストの塗膜の厚さ）から、同じく表２に示す反射層の厚さへ加熱前後で変化した。
【０１４９】
下記表２に、基板に貼り付けたポリイミド粘着テープの総厚、得られた反射層の厚さ、加熱温度、加熱時間、及び加熱前後の厚さの変化率をまとめる。
【０１５０】
【表２】
2019125683.tif 000004
【０１５１】
上記のようにして、反射層の厚さが異なる複数の試験基材を得た。
【０１５２】
（比較例Ｂ−１）
以下に説明する粉末ガス化デポジション法（ＧＤ法）により、基板上に反射層を形成した。
【０１５３】
実施例Ｂ−１と同様の基板を準備した。キャリアガスとしての窒素ガスにＺｒＯ２粒子と六方晶窒化ホウ素粒子とを分散させた。６０Ｐａに減圧した常温の成膜チャンバー内で、基板の一方の主面に向かって各種粒子を分散させたガスを噴射することで、基板表面に反射層を形成した。
【０１５４】
得られた反射層の厚さを上述した方法により測定した。反射層の厚さは、２０μｍだった。
【０１５５】
上記ＧＤ法により反射層を形成し、試験基材を得た。
【０１５６】
＜光反射率の測定＞
実施例Ｂ−１で作製した試験基材の各々について、３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの波長領域における分光反射率を測定し、反射層の厚みに対する平均反射率を表すグラフを得た。ここでいう平均反射率とは、３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの範囲における光の波長ごとの全反射率の平均を指す。得られたグラフを図１０に示す。また、反射層の厚みに対する波長４００ｎｍの光の反射率を表すグラフを図１１に示す。
【０１５７】
図１０から明らかなとおり、実施例Ｂ−１では、反射層の厚さが２０μｍ程度でも８５％以上の平均反射率が得られた。また、反射層の厚さが増加すると共に平均反射率が向上することが分かる。
【０１５８】
４００ｎｍ波長の光に対する反射率については、図１１から明らかなとおり、反射層の厚さが２０μｍ程度でも９０％以上の反射率が得られた。４００ｎｍ波長の光についても、反射層の厚さが８０μｍ程度になるまでは反射層の膜厚の増加に伴って反射率が向上する。一方で、この膜厚を境に反射率が若干減少する傾向が見られる。つまり、実施例Ｂ−１では、４００ｎｍ波長の光に対する反射率に、反射層の膜厚が約８０μｍのときに極大値が見られる。
【０１５９】
比較例Ｂ−１で作製した試験基材に対し同様に分光反射率測定を行ったところ、何れの波長の光についても反射率が７０％に満たなかった。比較例Ｂ−１では、粒子により緻密に形成された反射層が得られず、反射率が低かったと考えられる。
【０１６０】
また、比較例Ｂ−１で用いたＧＤ法では、基板サイズが大きくなると、圧力チャンバーを用いるため装置が大型化したり、ガスの噴出ノズルによるスキャン領域が広範囲になったりすることからコストが高くなりやすい。また、キャリアガスを用いる必要があることも、コストを上げる要因になっている。他にも、製造速度を高くすることと形成される反射層の表面の均一性を保つこととの両方を充足させることが難しいという制約がある。
【０１６１】
（試験例Ｃ）
＜ＬＥＤモジュールの作製＞
（実施例Ｃ−１）
実施例Ａ−１と同様の手順によりＬＥＤモジュールを作製した。
【０１６２】
（実施例Ｃ−２乃至実施例Ｃ−１０）
実施例Ｃ−２から実施例Ｃ−１０のそれぞれにおいて、反射層の膜厚および表面粗さＲａを異なる値に変更したことを除き、実施例Ｃ−１と同様のＬＥＤモジュールを作製した。各々のＬＥＤモジュールは、反射層の膜厚および表面粗さＲａを次のとおり制御したことを除き、実施例Ｃ−１と同様の手順により作製した。
【０１６３】
反射層の膜厚は、反射層の前駆体としてのペーストを塗布した後の加熱条件を変更することで制御した。例えば、２００℃以下の温度で長時間加熱すると加熱前のペーストの膜厚から加熱後の反射層の膜厚への変化が多く、より薄く緻密な反射層が得られやすい傾向がある。一方で、２００℃を超える高い温度で短時間加熱すると加熱前後で膜厚の変化が少なく、より厚い反射層が得られやすい傾向がある。
【０１６４】
表面粗さＲａは、前駆体ペーストに含ませたＺｒＯ２粒子や六方晶窒化ホウ素粒子の平均粒径や混合割合を調整することで制御した。一般的には、平均粒径が大きくなるほどＲａは大きくなる傾向が見られた。また２種以上を混合する場合、お互いの粒径差が大きくなるほど、Ｒａも大きくなる傾向があった。ただし、粒径差に一定以上の差が開く場合、例えば大粒子と微粒子の組合せの場合、Ｒａは逆に小さくなる傾向にあった。また混合割合については、同量ずつ混合した場合（１：１）にＲａが大きくなる傾向にあり、どちらかへの偏りが強くなるに従い、Ｒａが小さくなる傾向にあった。
【０１６５】
実施例Ｃ−１と同様の手順によりＬＥＤモジュールを作製した。
【０１６６】
（比較例Ｃ−１）
比較例Ａ−１と同様の手順によりＬＥＤモジュールを作製した。
【０１６７】
（比較例Ｃ−２及び比較例Ｃ−３）
実施例Ｃ−２から実施例Ｃ−１０と同様の手段により反射層の膜厚および表面粗さＲａを異なる値に変更したことを除き、実施例Ｃ−１と同様のＬＥＤモジュールを作製した。
【０１６８】
＜反射層の測定＞
各々のモジュール基板について、上述した方法により反射層の膜厚を測定した。また、各々について、上述した方法により反射層の表面粗さＲａを測定した。実施例Ａ−１で作製したモジュール基板と同様の方法により、各々について反射層の光反射率を測定した。ただし、比較例Ｃ−１においては、反射層が形成されていなかったため、反射層の膜厚を測定できなかった。また、比較例Ｃ−１では、表面粗さＲａ及び光反射率は、製品（MIRO２；登録商標）にて基板表面に予め形成されていた蒸着膜について求めた。測定結果を下記表３に示す。
【０１６９】
＜発光強度の評価＞
実施例Ｃ−１から実施例Ｃ−１０、並びに比較例Ｃ−１から比較例Ｃ−３において作製した各々のＬＥＤモジュールの発光強度を評価した。
【０１７０】
具体的には、Labsphere社製全光束測定システムSLMS-1021L装置を用いて順電流２３０ｍＡの条件で測定し、発光効率（ｌｍ／Ｗ）の値を得た。比較例Ｃ−１において作製したＬＥＤモジュールについて得られた発光効率を１００％とし、他の実施例および比較例における発光効率を相対的に評価した。
【０１７１】
表３に、実施例Ｃ−１から実施例Ｃ−１０、並びに比較例Ｃ−１から比較例Ｃ−３において作製した各々のＬＥＤモジュールにおける反射層の膜厚、表面粗さＲａ、及び光反射率をまとめる。また、比較例Ｃ−１での発光効率を１００％として、これを基準とする相対発光効率を示す。反射層の光反射率として、３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの波長領域における全反射率の平均を示す。
【０１７２】
【表３】
2019125683.tif 000005
【０１７３】
表３に示すとおり、実施例Ｃ−１から実施例Ｃ−１０では、反射層の光反射率が高く、９０％以上だった。また、実施例Ｃ−１から実施例Ｃ−１０では、蒸着膜を有する比較例Ｃ−１の蒸着膜と同等またはそれ以上の光反射率の反射層を有し、且つ比較例Ｃ−１のＬＥＤモジュールと比較して発光効率が相対的に高いＬＥＤモジュールが得られたことが分かる。特に、反射層の表面粗さＲａが０．２μｍ以上であった実施例Ｃ−１から実施例Ｃ９のＬＥＤモジュールでは、より高い発光効率が得られた。
【０１７４】
対して、比較例Ｃ−２及び比較例Ｃ−３で作製したＬＥＤモジュールでは、反射層が形成されていたにも関わらず、反射層を持たない比較例Ｃ−１のＬＥＤモジュールと比較して発光効率が低かった。比較例Ｃ−２及び比較例Ｃ−３では、反射層の光反射率が９０％未満であったため、高い発光効率が得られなかったと推察される。なお、比較例Ｃ−２及び比較例Ｃ−３では、光反射率が９０％に満たなかった一因として、反射層の膜厚が薄かったことが寄与していると考えられる。
【０１７５】
以上説明した１以上の実施形態および実施例によれば、基板と、反射層と、１以上のＬＥＤ発光素子とを具備するＬＥＤモジュールが提供される。ＬＥＤモジュールでは、反射層は基板の表面の少なくとも一部を被覆しており、その少なくとも一部の光反射率が９０％以上であり、ＬＥＤ発光素子は基板の上または反射層の上に載置されている。この構成によれば、発光性能が高いＬＥＤモジュールを提供することができる。
【０１７６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１７７】
１０…モジュール基板、１１…基板、１２…反射層、１３…接着層、１４…基材層、１５…導電層、１６…レジスト層、１７…開口窓、１８…電極部、２０…ＬＥＤモジュール、２１…ＬＥＤ発光素子、２２…配線、２３…ダム部、２４…封止樹脂膜、２５…開口。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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