(57)【要約】【課題】蛍光体の発光特性を安定化し、発光特性に優れ、また耐熱性にも優れ長寿命なＬＥＤ或いはＬＥＤ用部材を提供する【解決手段】樹脂に、蛍光体粒子と３００〜８００ｎｍの領域で光透過性の粒子、好ましくは３５０〜６００ｎｍの領域で光透過性の粒子とを含有させてなることを特徴とする樹脂組成物であり、好ましくは、光透過性の粒子が、比表面積値が３０ｍ２／ｇ以上４００ｍ２／ｇ以下であり、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化錫、及びＩＴＯからなる群から選ばれる１種以上であり、更に、蛍光体が酸窒化物からなることを特徴とする前記の樹脂組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂に、蛍光体粒子と３００〜８００ｎｍの領域で光透過性の粒子とを含有させてなることを特徴とする樹脂組成物。
【請求項２】
樹脂に、蛍光体粒子と３５０〜６００ｎｍの領域で光透過性の粒子とを含有させてなることを特徴とする樹脂組成物。
【請求項３】
前記光透過性の粒子が、比表面積値が３０ｍ２／ｇ以上４００ｍ２／ｇ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の樹脂組成物。
【請求項４】
前記光透過性粒子が、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化錫、及びＩＴＯからなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
【請求項５】
蛍光体が、酸窒化物からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
【請求項６】
樹脂がエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、及びフッ素を含む樹脂からなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の樹脂組成物を用いてなることを特徴とするＬＥＤ。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の樹脂組成物を用いてなることを特徴とするＬＥＤ用シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光強度が強く、耐熱性に高く、長寿命のＬＥＤとそれに用いて好適な樹脂組成物、それからなるＬＥＤ用シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光体として、母体材料に酸化物、珪酸塩、リン酸塩、アルミン酸塩、硫化物を用い、発光中心に遷移金属又は希土類元素を用いたものが広く知られている。
【０００３】
一方、白色ＬＥＤに関しては、紫外線又は青色光などの高いエネルギーを有した励起源により励起されて可視光を発する蛍光体が注目され、開発が進んでいる。しかしながら、前記した従来の蛍光体では、励起源に曝される結果として、蛍光体の輝度が低下するという問題がある。
【０００４】
このため、輝度低下が少ない蛍光体として、最近、結晶構造が安定で、励起光や発光を長波長側にシフトできる材料であることから、窒化物や酸窒化物蛍光体が注目されている。
【０００５】
窒化物、酸窒化物蛍光体として、特定の希土類元素が付活されたα型サイアロンは、有用な蛍光特性を有することが知られており、白色ＬＥＤ等への適用が検討されている（特許文献１〜５、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３６３５５４号公報
【特許文献２】特開２００３−３３６０５９号公報
【特許文献３】特開２００３−１２４５２７号公報
【特許文献４】特開２００３−２０６４８１号公報
【特許文献５】特開２００４−１８６２７８号公報
【非特許文献１】Ｊ．Ｗ．Ｈ．ｖａｎ  Ｋｒｅｂｅｌ“Ｏｎ  ｎｅｗ  ｒａｒｅ−ｅａｒｔｈ  ｄｏｐｅｄ  Ｍ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ”、ＴＵ  Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ，ｐ．１４５−１６１（１９９８）
【０００６】
α型サイアロンは、α型窒化ケイ素の固溶体であり、結晶格子内に特定の元素（Ｃａ、並びにＬｉ、Ｍｇ、Ｙ、又はＬａとＣｅを除くランタニド金属）が侵入固溶し、電気的中性を保つために、Ｓｉ−Ｎ結合が部分的にＡｌ−Ｎ結合とＡｌ−Ｏ結合で置換された構造を有している。侵入固溶する元素の一部を発光中心となる希土類元素とすることにより蛍光特性が発現する。
【０００７】
一般的にα型サイアロンは、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、必要に応じて酸化アルミニウム、及び侵入固溶する元素の酸化物等からなる混合粉末を窒素中の高温で焼成することにより得られる。窒化ケイ素とアルミニウム化合物との比率と、侵入固溶させる元素の種類、並びに発光中心となる元素の割合等により、多様な蛍光特性が得られる。
【０００８】
ところで、現在まで得られている白色ＬＥＤは、発光効率が蛍光ランプに及ばないという事情がある。蛍光ランプよりも発光効率に優れるＬＥＤ、特に白色ＬＥＤが産業上で省エネルギーや水銀フリーといった環境面から強く要求されている。
【０００９】
白色は、単色とは異なる複数の色の組み合わせが必要であり、一般的な白色ＬＥＤは、紫外ＬＥＤ又は青色ＬＥＤとそれらの光を励起源とし、可視光を発する蛍光体との組み合わせにより構成されている。従って、白色ＬＥＤの効率向上と共に、そこに用いられる蛍光体の効率向上、更には、発せられた光を外部に取り出す効率の向上が必要である。白色ＬＥＤの一般照明用まで含めた用途拡大のためには、これら全ての効率向上が必要である。
【００１０】
また、前記蛍光体は樹脂に粉末状に充填して使用されることが多いが、蛍光体粉末を樹脂に充填させるときに、特に粉末の充填率が低いときには、蛍光体粉末の沈降が生じ、その結果密度分布が生じ、発光特性が安定しない問題を生じることがある。これを防止するために、有機物系の沈降防止剤を用いることは広く知られている。
【００１１】
しかし、蛍光体粉末を樹脂に低充填するときには、従来から用いられている有機物系の沈降防止剤では励起光や発光に対して透明ではないため輝度が低下するという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、蛍光体粉末を樹脂に充填したときに、蛍光体粉末の沈降を防ぎ、蛍光体粉末が樹脂中に均一分散した樹脂組成物を得ることで、蛍光体の発光特性を安定化することを目的とし、惹いては、発光特性に優れ、また耐熱性にも優れ長寿命なＬＥＤ或いはＬＥＤ用部材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
即ち、本発明は、樹脂に、蛍光体粒子と３００〜８００ｎｍの領域で光透過性の粒子、好ましくは３５０〜６００ｎｍの領域で光透過性の粒子とを含有させてなることを特徴とする樹脂組成物である。
【００１４】
また、本発明は、光透過性の粒子が、比表面積値が３０ｍ２／ｇ以上４００ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、更により好ましい実施態様として、光透過性の粒子が、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化錫、及びＩＴＯ（チタン酸インジウム）からなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、蛍光体が酸窒化物からなることを特徴とする前記の樹脂組成物であり、好ましくは、前記樹脂がエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、及びフッ素を含む樹脂からなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする前記の樹脂組成物である。
【００１６】
更に、本発明は、前記の樹脂組成物を用いてなることを特徴とするＬＥＤである。加えて、本発明は、前記の樹脂組成物を用いてなることを特徴とするＬＥＤ用シートである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の樹脂組成物は、蛍光体粉末と特定波長領域で光透過性を有する粒子とを樹脂中に含有するので、蛍光体粉末が少量配合される場合であっても、樹脂中に蛍光体粉末が均一に分散した樹脂組成物が得られるので、その結果、蛍光体の励起光並びに発光時の輝度のばらつきを低減でき、その結果、発光特性が長期に渡って安定であり、ＬＥＤを初めとするいろいろな照明装置の蛍光体として好適である。
【００１８】
本発明のＬＥＤは、前記発光特性に優れる樹脂組成物を用いているので、その特徴が反映されて、発光特性が長期に渡って安定である特徴を有している。
【００１９】
本発明のＬＥＤ用シートは、前記発光特性に優れる樹脂組成物を用いているので、例えば、ＬＥＤの前面に用いられて、ＬＥＤの波長変更、ＬＥＤ表面に発生する傷や汚れ等からの保護の機能を果たすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に於いて、樹脂組成物からなる硬化体の中を通過する蛍光体粉末の励起光並びに発光光の波長領域で光透過性の粒子を前記蛍光体粉末と併用することで、蛍光体粉末が少量配合される場合においても、蛍光体粉末の樹脂中での均一分散が達成でき、その結果として、蛍光体の光学特性が極めて均質で安定なものにすることができる。
【００２１】
本発明に於いて、紫外光或いは青色光線を励起光として用い、前記励起光から黄色〜橙色に発光する蛍光体粉末と組み合わせて白色光を得ることを前提にすると、３００〜８００ｎｍの領域で光透過性の粒子を樹脂と蛍光体粉末とに組み合わせて用いることを特徴としている。光透過性の粒子として３５０〜６００ｎｍの領域で光透過性のものが好ましい。尚、本発明に於いて、光透過性であることは、前記波長領域においてある波長の光の透過率が９５％以上であることが好ましく、９９％以上であることが一層好ましい。
【００２２】
光透過性の粒子について、その大きさは蛍光体粉末と混合しやすく、樹脂とも混合しやすい大きさであることが好ましく、発明者の検討結果によれば、比表面積値が３０ｍ２／ｇ以上であれば良く、５０ｍ２／ｇ以上であることが一層好ましい。また、上限値については、格別技術的な意味合いは認められないが、通常入手しやすさから４００ｍ２／ｇ以下のものが一応の制限となる。
【００２３】
光透過性の粒子の樹脂組成物中での添加量については、光透過性の粒子の種類、比表面積、比重、蛍光体の粒子の比重、粒子径、粒子形状、充填率、更に樹脂の粘度により適宜調整すれば良いが、一般的には、０．０３〜１０体積％が選択される。
【００２４】
本発明に於いて、３５０〜６００ｎｍの領域で光透過性の粒子の具体的な例としては、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化錫、ＩＴＯ（チタン酸インジウム）が挙げられ、本発明ではこれらを単独で、或いは２種以上を混合して用いることができる。
【００２５】
また、前記光透過性の粒子うち、酸化珪素、酸化アルミニウムはいずれも、高純度でしかも球状の形状のものが入手しやすく、本発明の効果を達成しやすいので、好ましい。
【００２６】
本発明に用いる樹脂としては、透明で、紫外線或いは可視光線を受けても長期に渡り光学特性の変化のないものが用いられ、本発明者の検討に拠れば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素を含む樹脂が好ましく選択される。なお、これらの２種以上を混合した樹脂も勿論使用することができる。
【００２７】
尚、前記樹脂について、その硬化方法は、常温硬化、加熱硬化が知られているが、本発明の樹脂組成物の硬化に際しては、加熱硬化が蛍光体粉末の不均一化を防止する上で好ましい方法である。
【００２８】
本発明に用いる蛍光体粉末については、紫外光或いは青色光線を励起光として用い、前記励起光から黄色〜橙色に発光する蛍光体粉末と組み合わせて白色光を得ることを前提にすると、紫外光或いは青色光線を励起光とし前記励起光から黄色〜橙色に発光する蛍光体の粉末が選択され、このような蛍光体粉末としてα型サイアロン等の酸窒化物からなる蛍光体粉末が知られている。また、前記蛍光体粉末は、色調調整のために、やはり紫外光或いは青色光線を励起光とするが、黄色〜橙色とは異なる色調の発光を呈する他の蛍光体粉末を含有することもできる。
【００２９】
蛍光体粉末の樹脂組成物中での配合割合は、光源の種類、蛍光体粉末がどのように光源に曝されるかという環境条件や、目標とする色調等により一概に定めることができないが、前記酸窒化物からなる蛍光体粉末を用いる場合には、０．５〜３０体積％が一般的である。
【００３０】
尚、蛍光体粉末、並びに光透過性の粒子を樹脂に分散させる方法としては、自転、公転を利用した攪拌方法が好ましい。攪拌羽根を使用する方法は、攪拌中に不純物が混入したり、樹脂中に気泡が含有しやすいので避けたほうが良い。
【００３１】
本発明は、前記の樹脂組成物を用いてなることを特徴とするＬＥＤであり、紫外光或いは青色光線を発光するＬＥＤ等の光源の前方に、前記樹脂組成物の硬化体を配置する構造を有する。硬化体の厚みを適宜調整することにより、白色ＬＥＤを得ることができる。また、本発明のＬＥＤ用シートは、前記の樹脂組成物をシート状に成形し、硬化して得られるもので、前記の紫外光或いは青色光線を発光するＬＥＤ等の光源の前方に貼り付けることで容易にＬＥＤを得ることができる。又、予め蛍光体の配合量やシート厚みを調整しておくことで、容易に白色ＬＥＤを得ることができるし、得られたＬＥＤは表面が当該樹脂組成物硬化体で覆われるので、他部材と接触して傷が入り、その結果発光特性が劣化する等の問題発生を防止できる効果がある。
【実施例１】
【００３２】
（実施例１）
エポキシ樹脂エピコート８２８（ジャパンエポキシレジン社製）８３．３ｍｌ（１００ｇ）に、平均粒子径１５μｍ（ＣＯＵＬＴＥＲ社製、ＬＳ２３０）のα型サイアロン蛍光体（電気化学工業社製）を７．７５ｍｌ（２４．８ｇ）、比表面積８０ｍ２／ｇの酸化珪素（電気化学工業社製、ＵＦＰ−８０）を０．８６ｍｌ（１．９ｇ）配合し、エポキシ樹脂硬化剤として、ジェファーミンＤ−４００（ＨＵＮＴＳＭＡＮ社製）を３９．２ｍｌ（３８．０ｇ）、並びにジェファーミンＤ−２０００（ＨＵＮＴＳＭＡＮ社製）を２５ｍｌ（２５．０ｇ）配合して、スーパーミキサーＡＲ−２５０（シンキー社製）で攪拌して樹脂組成物を得た。
【００３３】
前記樹脂組成物をガラス製のサンプル管瓶に流し込み、８０℃２時間、１２５℃３時間の加熱をし、硬化させた。硬化後、サンプル管瓶に流し込んだ樹脂組成物の上端部からサイアロン蛍光体が沈降して透明になった部分の距離を測定した。その結果、沈降距離が０ｍｍであり、沈降は発生しなかった。
【００３４】
（実施例２）
ガラス板上に塗布し、硬化後の厚さが５０μｍとなるように実施例１の樹脂組成物を塗布し、８０℃２時間、１２５℃３時間の加熱をし、硬化させてシートを作製した。
【００３５】
これを青色ＬＥＤの発光面に貼り付けたところ、白色光が得られた。
【００３６】
（実施例３）青色ＬＥＤの発光面に実施例１の樹脂組成物を硬化後の厚さが５０μｍとなるように塗布し、８０℃２時間、１２５℃３時間の加熱をしてＬＥＤを得た。これを動作させたところ、白色に発光した。
【００３７】
（比較例）
エポキシ樹脂エピコート８２８（ジャパンエポキシレジン社製）８３．３ｍｌ（１００ｇ）に、平均粒子径１５μｍ（ＣＯＵＬＴＥＲ社製、ＬＳ２３０）のα型サイアロン蛍光体（電気化学工業社製）を８．５９ｍｌ（２７．５ｇ）配合し、エポキシ樹脂硬化剤として、ジェファーミンＤ−４００（ＨＵＮＴＳＭＡＮ社製）を３９．２ｍｌ（３８．０ｇ）、並びにジェファーミンＤ−２０００（ＨＵＮＴＳＭＡＮ社製）を２５ｍｌ（２５．０ｇ）配合して、スーパーミキサーＡＲ−２５０（シンキー社製）で攪拌して、ガラス製のサンプル管瓶に流し込み、８０℃２時間、１２５℃３時間加熱し、硬化させた。実施例１と同じように、サンプル管瓶に流し込んだ樹脂組成物の上端部からサイアロン蛍光体が沈降して透明になった部分の距離を測定した。その結果、沈降距離が５ｍｍであり、沈降が発生した。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の樹脂組成物は、樹脂中に蛍光体粉体が少量配合される場合であっても、均一に分散している特徴を有するので、当該樹脂組成物の硬化体は、発光特性が長期に渡って安定であり、ＬＥＤを初めとするいろいろな照明装置の蛍光体として好適であり、産業上極めて有用である。
【００３９】
本発明のＬＥＤは、前記発光特性に優れる樹脂組成物を用いているので、その特徴が反映されて、発光特性が長期に渡って安定である特徴を有しているので、産業上有用である。
【００４０】
本発明のＬＥＤ用シートは、前記発光特性に優れる樹脂組成物を用いているので、例えば、ＬＥＤの前面に用いられて、ＬＥＤの波長変更、ＬＥＤ表面に発生する傷や汚れ等からの保護の機能を果たすことができるので、産業上有用である。