(57)【要約】【課題】適切な材料の樹脂層を選定し、樹脂層の劣化による短寿命化を抑制できるＬＥＤモジュールを提供する。【解決手段】ＬＥＤモジュール10は、基板11と、基板11上に実装された複数のＬＥＤチップ12と、複数のＬＥＤチップ12を封止する樹脂層14とを備える。樹脂層14は、光透過性を有するとともに蛍光体27を含有している。樹脂層14は、電力の投入によって基板11の表面温度と樹脂層14の表面温度との温度差Δｔが４５℃以上となる点灯状態で、（ＬＥＤモジュールの光束維持率が７０％に至るまでの点灯時間）／（２(温度差Δｔ／１０)）の点灯時間の経過時に、初期の光透過率を維持する。【選択図】図１
2019062061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と；
前記基板上に実装された複数のＬＥＤチップと；
光透過性を有するとともに蛍光体を含有しており、前記ＬＥＤチップを封止する樹脂層と；
を具備するＬＥＤモジュールであって、
前記樹脂層は、電力の投入によって前記基板の表面温度と前記樹脂層の表面温度との温度差Δｔが４５℃以上となる点灯状態で、（ＬＥＤモジュールの光束維持率が７０％に至るまでの点灯時間）／（２(温度差Δｔ／１０)）の点灯時間の経過時に、初期の光透過率を維持する
ことを特徴とするＬＥＤモジュール。
【請求項２】
請求項１記載のＬＥＤモジュールと；
前記ＬＥＤモジュールに電力を投入する電源部と；
を具備することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＬＥＤチップを樹脂層で封止したＬＥＤモジュール、およびこのＬＥＤモジュールを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤモジュールとしては、基板上に複数のＬＥＤチップを実装し、これらＬＥＤチップを光透過性を有するとともに蛍光体を含有した樹脂層で封止するＣＯＢモジールがある。
【０００３】
このようなＬＥＤモジュールでは、高出力化のために投入する電力が大きくなってきており、それに伴って、ＬＥＤチップからの発熱を含めた発熱量が増加し、樹脂層などの温度が高くなる傾向にある。
【０００４】
樹脂層の劣化が進行しやすく、樹脂層の光透過率の低下やクラックによる配光変化などが生じ、ＬＥＤモジュールの短寿命化につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−６６６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、適切な材料の樹脂層を選定し、樹脂層の劣化による短寿命化を抑制できるＬＥＤモジュールおよび照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態のＬＥＤモジュールは、基板と、基板上に実装された複数のＬＥＤチップと、複数のＬＥＤチップを封止する樹脂層とを備える。樹脂層は、光透過性を有するとともに蛍光体を含有している。樹脂層は、電力の投入によって基板の表面温度と樹脂層の表面温度との温度差Δｔが４５℃以上となる点灯状態で、（ＬＥＤモジュールの光束維持率が７０％に至るまでの点灯時間）／（２(温度差Δｔ／１０)）の点灯時間の経過時に、初期の光透過率を維持する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、適切な材料の樹脂層を選定し、樹脂層の劣化による短寿命化を抑制することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態を示すＬＥＤモジュールの概略断面図である。
【図２】同上ＬＥＤモジュールの正面図である。
【図３】同上ＬＥＤモジュールの熱加速試験による基板の表面温度と樹脂層の表面温度との温度差毎の点灯時間を示す表である。
【図４】同上ＬＥＤモジュールを用いた照明装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１および図２にＬＥＤモジュール10を示す。
【００１２】
ＬＥＤモジュール10は、基板11、この基板11の表面に実装された複数のＬＥＤチップ（ＬＥＤベアチップ）12、基板11の表面に複数のＬＥＤチップ12を囲むように設けられた枠部13、およびこの枠部の内側で複数のＬＥＤチップ12を封止する樹脂層14などを備えている。ＬＥＤモジュール10は、ＣＯＢ（Chip On Board）モジュールである。
【００１３】
基板11は、例えばアルミニウムなどの金属材料によって四角形状に形成されている。基板11の表面には、絶縁層を介して配線パターンが形成されているとともに、この配線パターンの電極部分などを除いてレジストが形成されている。そして、基板11の表面の中央域にＬＥＤチップ12の実装領域が設けられ、基板11の表面の周辺領域には配線パターンによって給電用の電極17，18が設けられているとともに基板温度測定用の測定ポイント19が設けられている。これら電極17，18および測定ポイント19は、レジストで覆われずに露出されている。
【００１４】
ＬＥＤチップ12は、直方体に形成されたサファイア21の表面に発光層22が形成され、この発光層22の表面に電極が設けられている。サファイア21は、ダイボンド材23によって基板11の実装領域の表面に接着されている。ＬＥＤチップ12の電極は、隣接する所定のＬＥＤチップ12の電極にそれぞれワイヤ24により電気的に接続されている。そして、複数のＬＥＤチップ12は、ワイヤ24を用いたワイヤボンディングによって、一対の電極17，18間に直列または直並列に接続されている。また、ＬＥＤチップ12は、例えば青色光を放射する。
【００１５】
枠部13は、基板11の表面の実装領域を囲むように円環状に形成されている。枠部13は、電気絶縁性および光透過性を有する例えばシリコーン樹脂などの合成樹脂によって形成されている。
【００１６】
樹脂層14は、電気絶縁性および光透過性を有する例えばシリコーン樹脂などの合成樹脂によって形成されている。枠部13の内側で、ＬＥＤチップ12およびワイヤ24を封止する高さまで充填されている。樹脂層14の表面は、平面状で、発光面26として構成されている。
【００１７】
樹脂層14は、蛍光体27を含有している。蛍光体27は、ＬＥＤチップ12から放射された青色光が入射すると、その青色光を黄色光に波長変換する。この波長変換された黄色光とＬＥＤチップ12から放射された青色光とが混合し、樹脂層14の表面の発光面26から白色光が放射される。
【００１８】
また、図４にＬＥＤモジュール10を用いた照明装置30を示す。
【００１９】
照明装置30は、スタジオや舞台などで使用されるスポットライトである。照明装置30は、前面側に投光開口31を有する筐体32、この筐体32内に配設されたＬＥＤモジュール10、このＬＥＤモジュール10に電力を供給する電源部33、投光開口31などに配置されたレンズ34、配光を調整するバンドア35、および筐体32を吊下げ支持する吊下げ具36などを備えている。
【００２０】
そして、このような照明装置30では、高光出力が要求され、この要求に対応してＬＥＤモジュール10の定格電力についても大電力化が進んでいる。
【００２１】
ＬＥＤモジュール10の仕様書では最大定格温度としてジャンクション温度（例えば１５０℃）、基板表面温度（例えば１０５℃）のように設定されている。このようなＬＥＤモジュール10に大電力（２００Ｗ）を投入して点灯させると、点灯時間１０００時間程度の短時間において樹脂層14の劣化が発生し、樹脂層14の光透過率の低下によって光束が低下したり、樹脂層14にクラックが入って配光が変化することが確認された。これは、大電力の投入によって、ＬＥＤチップ12からの発熱量が増加するとともに、蛍光体27が波長変換する際の発熱量が増加することにより、樹脂層14の温度が高くなることが原因となっている。このように、樹脂層14の劣化が、ＬＥＤモジュール10の短寿命化につながっている。
【００２２】
そのため、適切な材料の樹脂層14を選定し、樹脂層14の劣化によるＬＥＤモジュール10の短寿命化を抑制する。
【００２３】
この場合、ＬＥＤモジュール10では、光束維持率が例えば７０％などの所定値に至るまでの点灯時間を寿命として設定しており、例えば４００００時間としている。例えば４００００時間点灯させて樹脂層14の状態を確認し、劣化の影響が少ない適切な材料の樹脂層14を選定することは難しい。
【００２４】
そこで、ＬＥＤモジュール10の熱加速試験を行い、適切な材料の樹脂層14を選定する。図３に示すように、樹脂層14は、電力の投入によって基板11の表面温度Tsと樹脂層14の表面温度Tsiとの温度差Δｔが４５℃以上となる点灯状態で、（ＬＥＤモジュール10の光束維持率が７０％に至るまでの点灯時間Ｔ）／（２(温度差Δｔ／１０)）の点灯時間の経過時に、初期の光透過率を維持する、材料を選定する。
【００２５】
基板11の表面温度Tsは、測定ポイント19の温度を熱電対によって測定する。
【００２６】
樹脂層14の表面温度Tsiは、樹脂層14の表面中央の温度をサーモグラフィによって測定する。
【００２７】
基板11の表面温度Tsと樹脂層14の表面温度Tsiとの温度差Δｔが４５℃以上となる点灯状態では、大電力（定格電力よりも大きい熱加速試験電力）を投入している点灯状態である。そのため、小電力を投入している点灯状態では、基板11の表面温度Tsと樹脂層14の表面温度Tsiとの温度差Δｔが小さく、４５℃以上とはならない。
【００２８】
定格電力で点灯させた場合のＬＥＤモジュール10の光束維持率が７０％に至るまでの点灯時間は、寿命時間とは限らない。例えば、寿命時間をＬＥＤモジュール10の光束維持率が８０％や６０％の場合であっても、これら寿命時間にかかわらず、ＬＥＤモジュール10の光束維持率が７０％に至るまでの点灯時間としている。
【００２９】
熱加速試験は、アレニウスの式を基にした１０℃２倍速（または１０℃半減則）の経験則が用いられる。この１０℃２倍則は、温度が１０℃上昇または下降すると、材料の劣化のスピードや寿命が２倍（半減）するというものである。そのため、熱加速試験では、基板11の表面温度Tsと樹脂層14の表面温度Tsiとの温度差Δｔが１０℃離れる毎に、樹脂層14の劣化が２倍速となり、つまり１／２の点灯時間の試験が可能となると定義される。そのため、例えば、温度差Δｔが５０℃であれば、２５倍速となり、つまり１／３２の点灯時間での樹脂層14の劣化の試験が可能となる。
【００３０】
初期の透過率を維持するとは、初期の透過率の値に対して測定誤差±２％の範囲を含むものである。
【００３１】
そして、具体例として、実施例１を説明する。
【００３２】
基板11は、高反射アルミニウムを材料とし、基板11の表面には銀メッキが施された反射面が形成されている。ＬＥＤチップ12は、１ベアチップ内に複数のジャンクションを有するマルチジャンクションＬＥＤが用いられる。蛍光体27は、黄色、緑色および赤色が用いられる。黄色、緑色の蛍光体はＹＡＧ、ＬｕＡＧ系が用いられ、赤色の蛍光体はＣＡＳＮ、ＳＣＡＮＳ系が用いられる。
【００３３】
基板11の表面温度Tsと樹脂層14の表面温度Tsiとの温度差Δｔが４５℃となる大電力（熱加速試験電力）を投入して熱加速試験を行う。定格電力で点灯させた場合のＬＥＤモジュール10の光束維持率が７０％に至るまでの点灯時間Ｔを４００００時間とする。
【００３４】
この場合、４００００／２(４５／１０)＝４００００／２２．６＝１７６９時間の点灯時間での試験が可能となる。
【００３５】
そして、温度差Δｔが４５℃となる大電力（熱加速試験電力）を投入して１７６９時間経過時、樹脂層14が初期の光透過率を維持していれば、定格電力で点灯させた場合の４００００時間経過時にも樹脂層14の劣化の影響は無いか少ないことを確認できる。
【００３６】
また、実施例２を説明する。
【００３７】
温度差Δｔが５０℃となる大電力（熱加速試験電力）を投入して熱加速試験を行う。定格電力で点灯させた場合のＬＥＤモジュール10の光束維持率が７０％に至るまでの点灯時間Ｔを４００００時間とする。
【００３８】
この場合、４００００／２(５０／１０)＝４００００／３２＝１２５０時間の点灯時間での試験が可能となる。
【００３９】
そして、温度差Δｔが５０℃となる大電力（熱加速試験電力）を投入して１２５０時間経過時、樹脂層14が初期の光透過率を維持していれば、定格電力で点灯させた場合の４００００時間経過時にも樹脂層14の劣化の影響は無いか少ないことを確認できる。
【００４０】
このように、本実施形態のＬＥＤモジュール10は、適切な材料の樹脂層14を選定し、樹脂層14の劣化による短寿命化を抑制できる。
【００４１】
そして、このＬＥＤモジュール10を高光出力が要求される照明装置30に用いた場合、ＬＥＤモジュール10の定格電力を大きくしても、ＬＥＤモジュール10の樹脂層14の劣化による早期の光束低下や配光の変化が発生するのを防止できる。
【００４２】
なお、ＬＥＤモジュール10は、スポットライトなどの照明装置30に限らず、他の器具形態の照明装置や、ランプ形態の照明装置などにも適用することができる。
【００４３】
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】
【００４４】
10    ＬＥＤモジュール
11    基板
12    ＬＥＤチップ
14    樹脂層
27    蛍光体
30    照明装置
33    電源部
【図１】
2019062061.tif 000003
【図２】
2019062061.tif 000004
【図３】
2019062061.tif 000005
【図４】
2019062061.tif 000006