(57)【要約】【課題】  大光量及び高効率であり、放熱性及び耐熱性が優れているとともに、白熱電球のように全体として発光し、配光角の広い発光モジュール及び照明装置を提供すること。【解決手段】  透光性基板１１と、この透光性基板１１の一面側に配置されたＬＥＤチップ１２と、このＬＥＤチップを包囲する蛍光体層１３とを具備する発光モジュールを提供する。蛍光体層１３は、ＬＥＤチップの上面を覆う第１の蛍光体層１３ａと、透光性基板１１の他面側を覆い、第１の蛍光体層１３ａと連続している第２の蛍光体層１３ｂとを備える。【選択図】  図１
2012248687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板と；
この透光性基板の一面側に配置されたＬＥＤチップと；
前記ＬＥＤチップの上面を覆う第１の蛍光体層と、前記透光性基板の他面側を覆うとともに前記第１の蛍光体層と連続して設けられる第２の蛍光体層とを有する蛍光体層と；
を具備することを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記第１の蛍光体層は、前記第２の蛍光体層よりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記透光性基板の一部が前記蛍光体層から露出していることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項４】
側方への光量の低下を防止する手段を更に具備することを特徴とする請求項３に記載の発光モジュール。
【請求項５】
請求項１〜５のいずれかに記載の発光モジュール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等の発光素子を用いた発光モジュール及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体発光素子、特に、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ 」と称す）を用いた発光素子は、白熱電球に代替可能な電球形の白色ＬＥＤランプ等の光源、ダウンライト、スポットライト等の各種照明器具の光源として、また、薄型テレビ、液晶ディスプレイ、携帯電話、各種情報端末のバックライト、屋内外の看板広告等の光源として、多方面への展開が進んでいる。また、その長寿命、低消費電力、耐衝撃性、高速応答性、高純度表示色、軽薄短小化等を実現できることから、一般照明用のみならず、各種産業分野での応用が進んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３１１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
白色ＬＥＤを構成する代表的な方式として、（１）３ＬＥＤ方式、（２）青ＬＥＤ＋黄色蛍光体（ＹＡＧ等）＋(赤蛍光体)を組合せた方式、（３）紫外ＬＥＤ+ 青、緑、及び赤の蛍光体を組合せた方式がある。これらの方式の中では一般に（２）の方式が広く実用化されており、具体的には、ＬＥＤチップを装備した凹状フレ−ムやリフレクタ、枠状体の中に蛍光体含有樹脂を流し入れることにより構成される。
【０００５】
これ以外に、基板基準面から直接凸状に形成した樹脂含有蛍光体層を有する発光モジュ-ルもある。これらＬＥＤ素子は、大光量化、高効率化が進み、これらを得るための技術としてより放熱性が求められ、また使用環境としても誘導灯、非常灯などに使用される場合は耐熱性も必要とされる。
【０００６】
一方、ＬＥＤ電球、ＧＸ５３などのザガ（Zhaga）対応ユニットなどのＬＥＤ光源における課題は、効率に加え、配光角が挙げられる。配光角を広げる方策として、導光柱を用いる方法や、多面体モジュ-ルを用いることなどの策が講じられているが、いずれも、組み立てが簡易でなく、配光角も制限がある。
【０００７】
本発明は、以上のような事情の下になされ、大光量及び高効率であり、放熱性及び耐熱性が優れているとともに、白熱電球のように全体として発光し、配光角の広い発光モジュール及び照明装置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】
本発明に係る実施形態は、透光性基板と、この透光性基板の一面側に配置されたＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを包囲する蛍光体層とを具備する発光モジュールを提供する。前記蛍光体層は、前記ＬＥＤチップの上面を覆う第１の蛍光体層と、前記透光性基板の他面側を覆い、前記第１の蛍光体層と連続している第２の蛍光体層とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によると、大光量及び高効率であり、放熱性及び耐熱性が優れているとともに、白熱電球のように全体として発光し、配光角の広い発光モジュール及び照明装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光モジュールを示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はＬＥＤチップの部分断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る発光モジュールを備える照明装置の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
先ず、発光モジュールの構成について説明する。本実施形態に係る発光モジュールは、一般照明用の白熱電球に代替可能な口金付ランプからなる照明装置の光源として用いられるもので、図１（ａ）に示すように、発光モジュール１０は、透光性セラミックスからなる基板１１と、基板の一面側に配設され、上方、側方、及び下方の全体から光を放出し、即ち、基板の側方及び他面側からも透光性セラミックスを介して光を放射する発光素子１２と、この発光素子１２を包囲する蛍光体層１３により構成される。
【００１３】
基板１１は、例えば、厚さ約０．５ｍｍの薄い平板で略正方形をなすように構成している。基板１１を構成する透光性セラミックスとしては、多結晶アルミナ（ＰＣＡ）、サファイヤ、窒化アルミニウム等を用いることができる。
【００１４】
基板１１の一面側（表面側）には、銀、銀パラジウム、金、銅などの金属ペーストをスクリーン印刷して配線パターンを形成する。この際、基板１１はセラミックスからなるため電気絶縁性を有しているので、配線パターンとの間にはエポキシ系の有機材からなる電気絶縁処理を施す必要がない。そのため、ガスの放出がなく、長期ライフでの光束維持率が低下することがない。また、コスト的にも有利となる。
【００１５】
この基板１１には、ＣＯＢ技術を使用して配線パターンに対して、１つ又は複数の発光素子１２、本実施形態では発光ダイオード（以下「ＬＥＤ 」と称す）チップを略マトリックス状にボンディングして実装する。また、略マトリックス状に規則的に配置された各ＬＥＤチップ１２は、隣接する配線パターン（図示せず）とボンディングワイヤによって直列に接続される。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、配線パターンから基板１１の側縁部に、それぞれ延長して入力端子部を構成する一対の給電端子１５（一方のみ図示）が設けられる。この各給電端子１５は、透光性アルミナの上に銀（Ａｇ）層が形成される。一方が十側の給電端子、他方が一側の給電端子を構成する。
【００１７】
本実施形態のＬＥＤチップ１２は、高輝度、高出力の青色ＬＥＤチップにより構成される。その構成は、図１（ｂ）に示すように、透光性のサフアイア素子基板１２ａ上に発光層１２ｂが積層され、発光層はｎ型窒化物半導体層とＩｎＧａＮ発光層とｐ型窒化物半導体層とが順次積層されて略直方体をなすように形成されている。
【００１８】
なお、基板１１として透光性基板を採用しているため、図1（ｂ）に示すように、青色ＬＥＤ チップ１２における発光層１２ｂから、チップの他面側（裏面側）の透光性サファイア素子基板１２ａを透過して放射される光ｂ（図１（ｂ）中下方に向かう光）を、光軸に沿って他面側、すなわち、口金付ランプを構成した場合にはランプの背面側（口金側）の蛍光体層に導き、背面発光を加えて配光角を広くした両面発光機能を１枚の基板によって果たすことが可能になる。また、基板１１内に入射した光が屈折及び界面での反射により側方に導かれ、側方に存在する蛍光体層を透過して放射される側方発光をも加えて、配向角を更に広くすることができる。
【００１９】
以上のようにＬＥＤチップ１２が配置された基板１１には、一面側においてＬＥＤチップ１２を覆うとともに、他面側において基板１１の裏面を覆うように、上下で連続した蛍光体層１３が配設される。即ち、ＬＥＤチップ１２は、蛍光体層１３により包囲された領域の中心に配置され、蛍光体層１３により包囲された状態となる。その結果、発光モジュールは全方向において、即ち全体が発光することになる。また、ＬＥＤチップ１２は基板１１に搭載されるため、実装を容易に行うことができる。
【００２０】
蛍光体層１３は、ＬＥＤチップ１２から放射される青色光を透過させると共に、青色光によって黄色蛍光体を励起して黄色光に変換し、透過した青色光と黄色光が混光して白色の光を放射する。
【００２１】
蛍光体層１３は、透明樹脂例えばシリコーン樹脂に、例えば黄色蛍光体を分散・混合してなり、例えば、塗布により形成される。或いは、成型機による方法、ディッピングによる形成する方法もある。
【００２２】
蛍光体層１３は、基板１１の一面側においてＬＥＤチップ１２を覆う第１の蛍光体層１３ａと、他面（裏面）側において基板１１の裏面を覆う第２の蛍光体層１３ｂとからなり、第１の蛍光体層１３ａと第２の蛍光体層１３ｂとは、基板１１の側部において連続している。この場合、第１の蛍光体層１３ａと第２の蛍光体層１３ｂとは、すべての周縁部において連続していてもよいが、一部においてのみ連続していてもよい。例えば、基板１１の四隅においては、支持部として用いるため、図１（ａ）に示すように、第１の蛍光体層１３ａと第２の蛍光体層１３ｂとは断続していてもよい。即ち、図１（ａ）は、矩形の基板１１の対角線方向で切断した断面を示し、基板１１の四隅のみが蛍光体層により覆われておらず、露出している。
【００２３】
このように、蛍光体層１３を上下で連続したものとすることにより、基板１１の側部にも蛍光体層１３が存在することになり、横方向の光量が低下することが防止される。基板１１の側部に蛍光体層１３が全く存在しない場合には、ＬＥＤチップ１２からの青色光が蛍光体層１３を透過することなくそのまま放出されるため、横方向の光量が低下してしまうからである。
【００２４】
蛍光体層１３は、球状の形状、即ち第１の蛍光体層１３ａと第２の蛍光体層１３ｂとで厚さが同一であってもよいが、図１（ａ）に示すように、砲弾状とすることにより、第１の蛍光体層１３ａと第２の蛍光体層１３ｂとで、厚さを異ならせることができる。この場合、第１の蛍光体層１３ａの厚さを第２の蛍光体層１３ｂの厚さよりも厚くすることが望ましい。その理由は次の通りである。
【００２５】
ＬＥＤチップ１２から出た青色光は、基板１１を透過すると、その透過率により、上方に向かう光に比べ、光量が約１０％低下する。そのため、第１の蛍光体層１３ａと第２の蛍光体層１３ｂとが同じ厚み（光路長）では、上下で色温度がずれて、２００Ｋもの色温度差が生じてしまう。
【００２６】
これに対し、ＬＥＤチップ１２を包囲する蛍光体層１３を球形ではなく、例えば砲弾状とすることにより、第１の蛍光体層１３ａの厚さを第２の蛍光体層１３ｂの厚さよりも厚くすることで、上下で色温度差をなくすことができる。上下で色温度差を例えば５０Ｋ程度に下げるためには、第１の蛍光体層１３ａの厚さを第２の蛍光体層１３ｂの厚さの１０５〜１０８％程度とすることが望ましい。
【００２７】
また、基板１１の裏面に設けられている第２の蛍光体層１３ｂの一部に、例えば円形の開口を設け、基板１１の裏面の一部を露出させることができる。この露出部において、ヒートパイプ１４と固定することで、これら金属部材との良好な接触性、及び強固な固定を図ることができる。なお、ヒートパイプ１４の代わりに、筐体、ヒートシンク等に固定しても良い。このように、放熱経路を確保することにより、熱抵抗の低下、及び効率の向上を図ることができる。
【００２８】
上述したように、本実施形態に係る発光モジュールでは、ＬＥＤチップ１２を囲むように蛍光体層１３が設けられているため、横方向に向かう光も蛍光体層１３を透過して白色に発光する。そのため、横方向に向かう光を多くすることにより、全体が均一に発光することになる。横方向に向かう光を多くする手段として、基板１１の屈折率を蛍光体層１３を構成する透明樹脂の屈折率よりも大きくする方法が挙げられる。
【００２９】
透明樹脂としてシリコーン樹脂の屈折率が１．４であるのに対し、基板１１を構成する透光性セラミックスであるサファイアの屈折率は１．７であり、空気の屈折率は１．０である。これらの屈折率がいずれも同じである場合には、ＬＥＤチップ１２から放出された光は、まっすぐ進み、基板横方向の光は発生しない。しかし、屈折率に差がある場合には、屈折率の異なる界面に達する際、光は屈折する。特に、ＬＥＤチップ１２の構成部材であるサファイアを通過した光が包囲材料であるシリコーン樹脂に達する際、光は屈折し、シリコ-ン樹脂に蛍光体粒子を分散させてなる蛍光体層全体が光る。
【００３０】
また、ＬＥＤチップ１２を包囲するシリコーン樹脂から基板１１の透光性セラミックスであるサファイアを通過する際には、サファイアの屈折率がシリコーン樹脂の屈折率よりもかなり大きいことから、横方向にも光がわたり、全体が光ることになる。もし、屈折率の差が小さい場合には、基板の横方向では光らず、暗くなる。
【００３１】
基板１１を構成する透光性セラミックスの屈折率とＬＥＤチップ１２を包囲する透明樹脂の屈折率の差は、０．１〜０．４であるのが好ましい。０．１未満では屈折率の差を設けることによる効果が得にくく、横方向への光の量が少なく、０．４を超えると、横方向の光の量が多くなり過ぎて、上下方向の光の量が低下してしまう。なお、屈折率は、ナトリウムＤ線波長５８９．３ｎｍの光に対するものである。
【００３２】
上述したように、第１の蛍光体層１３ａと第２の蛍光体層１３ｂとは、基板１１の側部において連続しているが、すべての周縁部において連続しているのではなく、一部においてのみ連続していてもよい。この場合、断続している部分では、ＬＥＤチップ１２からの青色光が蛍光体層１３を透過することなくそのまま放出されるため、横方向の光量が低下するという問題がある。この場合、例えば、ＬＥＤチップ１２からの光が基板１１の表面で全反射し、横方向に光が逃げ、あるいは基板１１に入った光が基板１１の下面で全反射し、横方向に光が逃げ、横方向に向かう光が多くなるのである。
【００３３】
この問題を防止するための手段として、基板１１の表面を荒し、凹凸面を形成することが挙げられる。基板１１の表面を凹凸面とすることにより、横方に逃げる光が低減され、上方及び下方に向かう均一な光となり、それによって、優れた効率及び配光角が得られる。また、基板１１の表面を凹凸面とすることにより、基板１１とＬＥＤチップ１２との優れた密着性が得られ、信頼性が向上するという効果も得られる。
【００３４】
表面粗さＲａは、好ましくは０．５〜５．０である。表面粗さＲａが０．５未満では、その効果が得にくく、５．０を越えると、凹凸内で光が散乱して光取出し効率がさがってしまい効率が低下してしまい好適ではない。
【００３５】
基板１１の表面を荒らす方法としては、サンドブラッシング、化学的処理方法、凹凸面を有する型によりセラミックを成形する方法等が挙げられる。
【００３６】
以上説明した例では、蛍光体層１３は、ＬＥＤチップ１２に直接接触して覆うように形成されているが、このような形態に限られるものではなく、蛍光体層をＬＥＤチップ１２から離間させて包囲するように形成することも可能である。これによっても、ＬＥＤチップ１２に直接接触して覆うように形成することにより得られる効果と同様の効果を得ることが可能である。即ち、発光モジュールは全方向において、即ち全体が発光する。
【００３７】
なお、この場合、ＬＥＤチップ１２と蛍光体層との間に空間があると、空気によりＬＥＤチップ１２が劣化するため、透明封止樹脂により封止することが必要となる。
【００３８】
次に、以上のように構成された発光モジュール１０を光源として用いた照明装置の構成につき説明する。本実施形態の照明装置は、一般照明用の白熱電球に代替可能な口金付ランプ２０を構成するもので、図２に示すように、上述した発光モジュール１０と、この発光モジュール１０を支持し、発光モジュール１０に電源を供給する電気接続部２１と、発光モジュール１０を覆うように設けられる透光性のカバー部材２２と、発光モジュール１０を点灯する点灯装置２３により構成される。
【００３９】
電気接続部２１は、発光モジュール１０を支持し、発光モジュールに電源を供給するもので、本実施形態では、図２に示すように、エジソンタイプのＥ２６形を構成する口金部材で構成した。口金部材２１は、ねじ山を備えた銅板製の筒状のシェル部２１ａと、このシェル部の下端の頂部に電気絶縁部２１ｂを介して設けられた導電性のアイレット部２１ｃを備えている。
【００４０】
そして、シェル部２１ａの開口部に発光モジュール１０およびカバー部材２２が支持される。すなわち、発光モジュールの円筒状の支持部材１７が、シェル部２１ａの開口部に巌合され、支持部材１７の外周面とシェル部２１ａの内面との隙間に対して、熱伝導性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等からなる接着剤を充填して固着し、発光モジュール１０全体が電気接続部である口金部材２１に支持される。同時に、ＬＥＤチップ１２から発生する熱は、ヒートパイプ１４から支持部材１７を経由してシェル部２１ａすなわち口金部材２１に伝達され、外部に効果的に放熱させることが可能になる。なお、支持部材１７には、後述する点灯装置２３を収納するための凹部が内側に形成されている。
【００４１】
発光モジュール１０を覆うように設けられる透光性のカバー部材２２は、ランプのグローブを構成するもので、例えば、厚さが薄いガラスや合成樹脂などの材質で構成され、透明または光拡散性を有する乳白色などの半透明、本実施形態では乳白色のポリカーボネイト（ＰＣ）樹脂で構成した。そして、本実施形態のカバー部材２２は、発光モジュール１０の発光部Ａを主として覆う上側カバー部２２ａと、導光体１６を主として覆う下側カバー部２２ｂの２つに分割して発光面積を増やすように構成した。上側カバー部２２ａと下側カバー部２２ｂの分割線は、発光モジュール１０の発光部Ａを略通過する水平方向の線、換言すれば、グローブの略最大径部付近で光軸ｘ−ｘと略直交する線ｙ−ｙを境にして２分割する。
【００４２】
上側カバー部２２ａは、下方に開放した開口部２２ａ１を有する略半球面状をなし、その球面の形状は、一般白熱電球のボール部分のシルエットに近似させた滑らかな曲面状に形成する。下側カバー部２２ｂは、上方に上側カバー部２２ａの開口部２２ａ１に合致する開口部２２ｂ１を有し、下方に径の小きい開口部２２ｂ２を有し、その外側面が、下方に向けて緩やかに湾曲させることにより、外観が一般照明用の白熱電球におけるネック部のシルエットと同様の形状になるように形成する。なお、上側カバー部２２ａと下側カバー部２２ｂは、これらの開口部２２ａ１、２２ｂ１同士の突合せ面が超音波溶接等の手段により固着されて一体化され、一つのグローブとして構成される。そして、下側カバー部２２ｂの下方の径の小きい開口部２２ｂ２が口金部材２１のシェル部２１ａの開口部に巌合されて耐熱性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤によって固着され支持される。
【００４３】
点灯装置２３は、図２に示すように、発光モジュール１０におけるＬＥＤチップ１２の点灯回路を構成する回路部品２３ａと、回路部品を実装した回路基板２３ｂからなる。点灯回路は、交流電圧１００Ｖを３．１Ｖ程度の直流電圧に変換してＬＥＤチップ１２に定電流の直流電流を供給するように構成される。回路基板２３ｂは短冊状をなすガラスエポキシ材からなり、片面または両面に小形の電子部品が実装される。
【００４４】
そして、点灯装置２３は、口金部材２１のシェル部２１ａ内に収納されて支持される。すなわち、回路基板２３ｂを縦方向にし、上方部分がＰＢＴ樹脂等の合成樹脂からなるホルダ２４の空洞内に挿入され、中間から下方部分がシェル部２１ａ内に配置されて支持される。
【００４５】
回路基板を支持したホルダ２４は、円筒状をなす支持部材１７の凹部に巌合されて支持され、点灯装置２３が口金部材２１内に電気絶縁を図った状態で収納される。なお、回路基板２３ｂとホルダ２４、ホルダと支持部材の凹部さらにシェル部２１ａ内面と回路基板２３ｂとの間には、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の耐熱性で熱伝導性を有し、かつ電気絶縁性を有する接着剤を充填することによって固着するようにするとよい。
【００４６】
以上のように、一般照明用の白熱電球と同様に、頂部の前面側から側面周囲にわたって発光面積を増やすようにグローブが形成されたＰＳ形状のカバー部材２２を有し、他端側にＥ２６形の口金部材２１が設けられ、全体の外観形状が一般照明用の白熱電球全体のシルエットと同様の外観形状をなした電球形の口金付ランプが構成される。
【００４７】
次に、以上のように構成された口金付ランプ１０の作動につき説明する。図２に示すように、口金付ランプ１０に口金部材２１を介して電源を供給し、点灯させると、発光モジュール１０における青色ＬＥＤ チップ１２の発光層１２ｂから一面側に向かって光ａが放射される。この光ａは略正方形の面状をなす発光部Ａにおける第１の蛍光体層１３の黄色蛍光体を介して白色の光となり、上側カバー部２２ａの内面に向かって放射されて透過し、頂部の前面側を主として照射する。
【００４８】
また、青色ＬＥＤ チップ１２における発光層１２ｂから、チップの他面側（裏面側）の透光性サフアイア素子基板１２ａを透過して放射される光ｂ（図１(ｂ)、図２中下方に向かう光）は、透光性アルミナからなる基板１１を透過し、第２の蛍光体層１３ｂにおいて白色光となり、この白色光は導光体１６によって光軸x 一x 方向に沿って他面側、すなわち、口金付ランプ１０の背面側（口金部材２１側）に導かれ、円筒状の鼓形をなす導光体１６内で屈折されて拡散され、導光体１６の外周部から下側カバー部材２２ｂの内面に向かって放射されて透過し、側面周囲を主として照射する。
【００４９】
なお、青色ＬＥＤ チップ１２から横方向に向かう光もまた蛍光体層において白色光となり、横方向に放出される
これにより、一般照明用の白熱電球と同様に、前面側から側面周囲を経て裏面にわたって略全体が均等に光るように配光角θ１を広くした背面発光を行うことが可能になり、一般照明用の白熱電球と同様の所望の配光特性を有する照明を行うことができる。
【００５０】
この際、ヒートパイプ１４は、電球の中心軸である光軸ｘ−ｘに設けられているので、導光体１６の外周部から下側カバー部材２２ｂの内面に向かって放射される光ｂが、ヒートパイプ１４によって殆んど遮られることなく、光の取り出し効率を向上させることができる。同時に、一部が影となっても、その陰影は周囲に均等に分散されることから、色むらが生じ難くなる。
【００５１】
同時に、口金付ランプが点灯されると、ＬＥＤチップ１２の温度が上昇し、熱が発生する。その熱は、熱伝導率の高い透光性アルミナ製の基板１１から、熱伝導率の良好な銅またはアルミニウム製のヒートパイプ１４に伝達され、さらに熱伝導部材の下端部が固着された銅またはアルミニウム製の支持部材１７に伝達され、さらに熱伝導性の良好な銅板からなる口金部材２１に伝達され、同様に銅板で構成された器具側のソケットを介して外部に放熱される。ソケットから器具一の熱伝導率を上げるため、ソケット外器材は、熱伝導セラミックスまたは樹脂を用いる。そして、この放熱作用は、点灯中において常に継続して行われることにより、ＬＥＤチップ１２における発光効率の低下を抑制することが可能になる。
【００５２】
また、同時に点灯装置２３の回路基板２３ｂが口金部材２１内に熱伝導性の良好な接着剤を充填して支持されることにより、内蔵された回路基板２３ｂの熱も接着剤で拡散され、さらに銅板からなるシェル部２１ａを介して外部に放熱されることから、回路部品２３ａの温度上昇も抑制することができ、電子部品の信頼性を高めることも可能になる。上記作用によって、高純度で熱伝導率が高い透光性アルミナを用いて基板を構成することにより、発光効率を向上きせ、かつ所望の配光を得ることが可能な発光モジュールおよび照明装置を構成することが可能になる。
【００５３】
次に、具体的な種々の実施形態について、実施例と従来例及び参考例との比較試験を行った。
【００５４】
第１の実施形態
本実施形態は、ＬＥＤチップを支持する基板として透光性基板を用いるとともに、蛍光体粒子を透明樹脂中に分散させた蛍光体層をＬＥＤチップを包囲するように配置した発光モジュールを示す。
【００５５】
透光性基板として、規定サイズに切断した純度９９．６％の透光性アルミナ（ＰＣＡ）基板を用い、このＰＣＡ基板上に金属ペーストをスクリ−ン印刷し、焼成して固着することにより、配線層を形成した。次いで、配線層が形成されたＰＣＡ基板上に、１個または複数個、例えば１００個のＬＥＤチップを搭載し、２５ミクロンの金線により、配線層にボンディングした。高純度の透光性アルミナの表面は円滑であるが、チップボンディング性には悪影響は与えず、製造上の問題はなかった。
【００５６】
次に、蛍光体層の形成方法の異なる６種の試料を作成した。
【００５７】
（従来例１）：ＰＣＡ基板上にＬＥＤチップを囲むバンクを形成した後、蛍光体含有樹脂を流し入れ、硬化させ、ＬＥＤチップの上面を覆う蛍光体層を形成した。また、ＰＣＡ基板の裏面にもＬＥＤチップに対応する領域を囲むバンクを形成した後、蛍光体含有樹脂を流し入れ、硬化させ、ＬＥＤチップの下方を覆う蛍光体層を形成した。
【００５８】
（従来例２）：ＰＣＡ基板上にＬＥＤチップを囲むバンクを形成した後、蛍光体含有樹脂を流し入れ、硬化させ、ＬＥＤチップの上面を覆う蛍光体層を形成した。また、ＰＣＡ基板の裏面のＬＥＤチップに対応する領域に蛍光体シートを配置した。
【００５９】
（実施例１）：成形機によりＬＥＤチップの上面を覆うとともに、ＰＣＡ基板の裏面をも連続して覆う球形の蛍光体層を形成した。
【００６０】
（実施例２）：成形機によりＬＥＤチップの上面を覆うとともに、ＰＣＡ基板の裏面をも連続して覆う砲弾状の蛍光体層を形成した。
【００６１】
（実施例３，４）：成形機によりＬＥＤチップの上面を覆うとともに、ＰＣＡ基板の裏面をも連続して覆う砲弾状の蛍光体層を形成し、基板裏面中央の蛍光体層に円形の露出部を設けた。
【００６２】
以上の各試料について、電流を流して発光させ、側面の光量、配光角、効率、光色温度差を測定した。なお、実施例３，４の試料については、実施例２の試料に対する基板熱抵抗の割合を測定した。
【００６３】
それらの結果を下記表１及び表２に示す。
【表１】
2012248687.tif 000003
【００６４】
【表２】
2012248687.tif 000004
【００６５】
上記表１から、蛍光体層を、ＬＥＤチップの周囲を覆うように球形又は砲弾状に成形した実施例及び実施例２に係る発光モジュールは、側部が全く蛍光体層により覆われていない従来例１、２，３に係る発光モジュールに比べ、側面の光量が大幅に増加していることがわかる。また、配光角３００°から３４０°へと増加し、効率もやや増加した。なお、色温度差については、実施例１と球形の蛍光体層よりも砲弾状の蛍光体層のほうが少なかった。
【００６６】
また、上記表１及び表２から、基板の裏面を一部露出させた実施例３及び４では、筐体金属やヒートパイプ、ヒートシンクへ強固に固定することが可能となり、また、放熱経路が確保されることで熱抵抗が低下し、その結果、効率も向上した。
【００６７】
実施形態２
透光性基板及び蛍光体層の透明樹脂材料の屈折率を以下のように種々変えたことを除いて、実施形態１と同様の手法で、５種の試料を作成した。
【００６８】
（参考例１）：透光性基板としてシリコーンレジン、透明樹脂材料としてシリコーンゴムを用いた。
【００６９】
（参考例２）：透光性基板としてガラス、透明樹脂材料としてシリコーンゴムを用いた。
【００７０】
（実施例５）：透光性基板として透光性アルミナ、透明樹脂材料としてシリコーンゴムを用いた。
【００７１】
（実施例６）：透光性基板としてサファイヤ、透明樹脂材料としてシリコーンゴムを用いた。
【００７２】
（参考例３）：透光性基板として高屈折率ガラス、透明樹脂材料としてシリコーンゴムを用いた。
【００７３】
以上の各試料について、電流を流して発光させ、側面の光量、配光角、効率を測定した。
【００７４】
それらの結果を下記表３に示す。
【表３】
2012248687.tif 000005
【００７５】
上記表３から、透光性基板として、ＬＥＤチップの周囲を覆う透明樹脂材料よりも高い屈折率を有する材料、特にその屈折率差が０．１〜０．４である実施例５及び６に係る試料では、側面の光量、配光角、及び効率がいずれも増加していることがわかる。
【００７６】
これに対し、透光性基板と透明樹脂材料の屈折率差が０．１未満である参考例１及び２に係る試料では、側面の光量、配光角、及び効率がいずれも実施例５及び６に係る試料よりも低下している。また、透光性基板と透明樹脂材料の屈折率差が０．４を超える参考例３に係る試料では、側面の光量が多すぎるため、配光角及び効率が実施例５及び６に係る試料よりも低下している。
【００７７】
実施形態３
透光性基板の表面粗さを以下のように種々変えて、実施形態１と同様の手法で、５種の試料を作成した。
【００７８】
（参考例４）：透光性基板として表面粗さ０．４の透光性アルミナ、チップ包囲材料として蛍光体を含有するシリコーンゴムを用いた。
【００７９】
（実施例７）：表面粗さ０．５の透光性アルミナ、チップ包囲材料として蛍光体を含有しないシリコーンゴムを用いた。
【００８０】
（実施例８）：表面粗さ１．５の透光性アルミナ、チップ包囲材料として蛍光体を含有しないシリコーンゴムを用いた。
【００８１】
以上の各試料について、電流を流して発光させ、基板とＬＥＤチップとの密着性、側面の光量、配光角、及び効率を測定した。
【００８２】
それらの結果を下記表４に示す。
【表４】
2012248687.tif 000006
【００８３】
上記表４から、透光性基板として０．５〜５．０の表面粗さの透光性アルミナを用いた実施例７及び８に係る試料では、基板とＬＥＤチップとの密着性が良好であり、側面の光量、配光角、及び効率がいずれも増加していることがわかる。
【００８４】
これに対し、透光性基板として０．５未満の表面粗さの透光性アルミナを用いた参考例４に係る試料では、基板とＬＥＤチップとの密着性がやや劣り、側面の光量及び配光角がいずれも実施例７及び８に係る試料よりも低下している。
【００８５】
実施形態４
蛍光体を含む透明樹脂材料と含まない透明樹脂材料でＬＥＤチップを包囲し、蛍光体を含まない透明樹脂材料についてはその周囲に球形又は砲弾状の蛍光体層を成形し、実施形態１と同様の手法で、３種の試料を作成した。
【００８６】
（参考例５）：蛍光体を含む透明樹脂材料からなる砲弾状蛍光体層を成形し、ＬＥＤチップを包囲した。
【００８７】
（実施例９）：蛍光体を含まない透明樹脂材料でＬＥＤチップを包囲し、その周囲に球形の蛍光体層を成形した。
【００８８】
（実施例１０）：蛍光体を含まない透明樹脂材料でＬＥＤチップを包囲し、その周囲に弾状の蛍光体層を成形した。
【００８９】
以上の各試料について、電流を流して発光させ、側面の光量、配光角、及び効率を測定した。
【００９０】
それらの結果を下記表５に示す。
【表５】
2012248687.tif 000007
【００９１】
上記表５から、蛍光体層をＬＥＤチップから離間させて配置しても、接触させて配置した場合の同様の配光角及び効率が得られることがわかる。
【００９２】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述の各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００９３】
１０…発光モジュール、
１１…基板、
１２…発光素子、
１２ａ…素子基板、
１２ｂ…発光層、
１３…蛍光体層、
１３ａ…第１の蛍光体層、
１３ｂ…第２の蛍光体層、
１４…ヒートパイプ、
１５…給電端子、
１６…導光体
【図１】
2012248687.tif 000008
【図２】
2012248687.tif 000009