(57)【要約】  本発明の実施例は光抽出効率および熱的安定性が優秀な発光パッケージに関するものであって、発光ユニット；前記発光ユニットの一面に配置される光変換基板；および前記発光ユニットと前記光変換基板との間に配置されてシリコン系樹脂に分散するナノ無機粒子を含む接着部材を含む。  【選択図】図１
2018534780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ユニット；
前記発光ユニットの一面に配置される光変換基板；および
前記発光ユニットと前記光変換基板との間に配置されてシリコン系樹脂に分散するナノ無機粒子を含む接着部材を含む、発光パッケージ。
【請求項２】
前記接着部材の屈折率は前記光変換基板の屈折率より大きい、請求項１に記載の発光パッケージ
【請求項３】
前記接着部材の屈折率は１．５８〜１．６２である、請求項２に記載の発光パッケージ。
【請求項４】
前記接着部材と前記光変換基板の屈折率の差は０．８以下である、請求項１に記載の発光パッケージ。
【請求項５】
前記ナノ無機粒子は、ＺｒＯ２−ＴｉＯ２系ゾルおよびＳｉＯ２−Ｆｅ２Ｏ３系化合物のうち選択された１種以上の材料またはＴｉＯ２（二酸化チタン）およびＺｒＯ２（ジルコニア、酸化ジルコニウム）のうち選択された１種以上の材料を含む、請求項１に記載の発光パッケージ。
【請求項６】
前記シリコン系樹脂はメチルシリコン樹脂である、請求項１に記載の発光パッケージ。
【請求項７】
前記シリコン系樹脂はフェニルシリコン樹脂である、請求項１に記載の発光パッケージ。
【請求項８】
前記ナノ無機粒子はＴｉＯ２である、請求項５に記載の発光パッケージ。
【請求項９】
前記ＴｉＯ２は粒径が５０〜２００ｎｍであり、
前記接着部材内に０．０４〜０．０６ｗｔ％含まれる、請求項８に記載の発光パッケージ。
【請求項１０】
前記接着部材は２９０ｌｍ以上の光束を有する、請求項９に記載の発光パッケージ。
【請求項１１】
前記ナノ無機粒子はＺｒＯ２である、請求項５に記載の発光パッケージ。
【請求項１２】
前記ＺｒＯ２は粒径が１０〜１５０ｎｍであり、
前記接着部材内に７〜１１．５ｗｔ％含まれる、請求項１１に記載の発光パッケージ。
【請求項１３】
前記接着部材は３００ｌｍ以上の光束を有する、請求項１２に記載の発光パッケージ。
【請求項１４】
発光ユニット、前記発光ユニットの一面に配置される光変換基板、そして前記発光ユニットと前記光変換基板との間に配置されてシリコン系樹脂に分散するナノ無機粒子を含む接着部材を含む発光パッケージ；および
前記発光パッケージから出射する変換光を反射するリフレクターを含む、車両用照明装置。
【請求項１５】
前記接着部材の屈折率は前記光変換基板の屈折率より大きい、請求項１４に記載の車両用照明装置。
【請求項１６】
前記接着部材と前記光変換基板の屈折率の差は０．８以下である、請求項１５に記載の車両用照明装置。
【請求項１７】
前記発光ユニットと前記接着部材との間に配置される透明基板をさらに含む、請求項１４に記載の車両用照明装置。
【請求項１８】
前記光変換基板の一面に接触して配置され、
前記光変換基板が配置される溝を有し、
前記リフレクターと接する支持基板を含む、請求項１４に記載の車両用照明装置。
【請求項１９】
発光ユニット、
前記発光ユニットの一面に配置される光変換基板；
前記発光ユニットと光変換基板との間に配置されてシリコン系樹脂に分散するナノ無機粒子を含む接着部材；
前記発光ユニットと前記接着部材との間に配置される透明基板；
前記発光ユニットと前記透明基板は離隔して配置され、
前記光変換基板が配置される溝を有し、前記リフレクターと接する支持基板を含む、車両用照明装置。
【請求項２０】
前記接着部材と前記光変換基板の屈折率の差は０．８以下である、請求項１９に記載の車両用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施例は光抽出効率を向上させた発光パッケージおよびこれを含む車両用照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近利用されるＬＥＤなどのような発光素子の場合、エネルギー効率の側面で光抽出効率が重要な研究事項として台頭している。
【０００３】
また、ＬＥＤチップの内部エネルギー転換比率は約１５％以下であって、残りの約８５％の電気エネルギーは熱エネルギーに転換されて消費されており、熱放出が非常に重要である。
【０００４】
このような問題を解決するために従来には蛍光体プレートの厚さが厚くなり、これによって光抽出効率が低下する問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施例は前述した問題を解決するために案出されたものであって、特に光抽出効率が優れている発光パッケージおよびこれを含む車両用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】
【０００６】
本発明の実施例では、発光ユニット；前記発光ユニットの一面に配置される光変換基板；および前記発光ユニットと前記光変換基板との間に配置されてシリコン系樹脂に分散するナノ無機粒子を含む接着部材を含む発光パッケージを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施例によると、本発明の発光パッケージおよびこれを含む車両用照明装置は、シリコン系樹脂に分散したナノ無機粒子を適用して接着部材の屈折率を向上させることによって、発光パッケージ全体の光束度を向上させるだけでなく、熱的安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例により製造された発光パッケージの断面図。
【図２】本発明の実施例でＴｉＯ２含量による発光パッケージの光束度変化を示したグラフ。
【図３】本発明の実施例でＺｒＯ２含量による発光パッケージの光束度変化を示したグラフ。
【図４】（ａ）本発明の実施例により製造された発光パッケージの概念図および（ｂ）本発明の実施例により製造された発光パッケージがＰＣＢに実装される前の概念図。
【図５】発光パッケージがＰＣＢに実装された状態を示す概念図。
【図６】本発明の実施例により製造された発光パッケージが適用された車両用照明装置の概念図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付された図面を参照して、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できる好ましい実施例を詳細に説明する。ただし、本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成は本発明の好ましい一実施例に過ぎず、本出願の出願時点においてこれらを代替できる多様な均等物と変形例が存在し得ることを理解しなければならない。また、本発明の好ましい実施例に対する動作原理の詳細な説明において、関連した公知の機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にする恐れがあると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。後述される用語は本発明での機能を考慮して定義された用語であって、各用語の意味は本明細書全般に亘る内容に基づいて解釈されるべきである。
【００１０】
図１に図示された通り、本発明の実施例に係る発光パッケージ１００は、発光ユニット２００、接着部材３００、光変換基板４００の順で積層された構造を有することができる。発光ユニット２００は、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＬＤ（ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ）、Ｌａｓｅｒ、ＶＣＳＥＬのうち選択されるいずれか一つであり得る。本発明の光抽出効率および熱的安定性の優秀な効果はＬＥＤにより適合している。
【００１１】
接着部材３００は発光ユニット２００および光変換基板４００の間に介在されて形成され得る。接着部材３００はシリコン系樹脂に分散したナノ無機粒子３０１を含むことができる。シリコン系樹脂は、エチル（Ｅｔｈｙｌ）系、ブチル（Ｂｕｔｙｌ）系、メチル（Ｍｅｔｈｙｌ）系樹脂またはフェニル（Ｐｈｅｎｙｌ）系のシリコン系樹脂を使うことができ、メタルシリコンの場合、高い屈折率を維持しつつ、熱安全性を維持することができる。
【００１２】
熱安全性を維持しつつ、高屈折率を有することができるナノ無機粒子３０１として、シリコン系樹脂、特にメチルシリコン樹脂に分散して熱安全性を維持しつつ、高屈折率を有することができるナノ無機粒子の適用が可能である。本発明の実施例に係るテスト結果、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２ナノ無機粒子、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２を含むナノ無機粒子が高い熱安全性を維持しつつ、優秀な光抽出効果を示すことを発見した。
【００１３】
接着部材３００は、シリコン系樹脂にＴｉＯ２やＺｒＯ２ナノ無機粒子３０１を分散させると１．６に近い高屈折率の接着部材３００が形成され得、このような高屈折率によって、接着部材３００の下部に配置される約２．４の屈折率を有する発光ユニット２００と接着部材の上部に積層される約１．６の屈折率を有する光変換基板４００との間で、光を損失することなく効果的に光抽出を向上させることができる。接着部材３００の屈折率は、１．６と２．４の中間程度である２．０程度が光抽出において理想的であるが、樹脂性接着部材を適用する場合には、このような高屈折を達成することは事実上不可能である。これは、現在知られている樹脂性接着剤のうち、高屈折率を有するものも約１．４程度の屈折率を有するためである。また、高屈折率を有するとしても熱的安定性を伴わなければならないため、これを同時に満足できる高分子樹脂は本発明の実施例であるシリコン系樹脂、特にメチルシリコン樹脂であり得る。
【００１４】
ただし、メチルシリコン樹脂も約１．４１程度の屈折率を有しているため、メチルシリコンそのものだけでは光抽出効率を向上させるのに限界がある。そこで、本発明の実施例によりナノ無機粒子３０１を一定量使用すると、接着部材３００の屈折率を上昇させることができ。熱的安定性と高屈折率を達成することができる。このために接着部材３００に含まれるナノ無機粒子は、例えばＴｉＯ２  ｓｏｌ（ゾル）、ＳｒＴｉＯ３  ｓｏｌ（ゾル）、ＺｎＳ（硫化亜鉛）、ＺｎＳｅ（硫化セレニウム）、ＫＢｒ（臭化カリウムポタシウムブロミド）、ＡｇＣｌ（塩化銀）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、ＣｅＩ（ヨウ素化セリウム）、ＣｓＢｒ（臭化セシウム）、ＣａＣＯ３（炭酸カルシウム）、ＰＢｒ３（フォスフォラストリブロミド）、Ｃ６Ｈ３Ｃｌ３（トリクロロベンゼン）、Ｃ１８Ｈ１５Ｃｌ（ナフタレン）、Ｔｒｉｏｃｈｒｏｍａｎ−４−ｏｎｅ、ＳＯＢｒ２（臭化チオニル、チオニルブロミド）、ＺｎＯ２（酸化亜鉛）、ＣｅＯ２（酸化セリウム）  ＩＴＯ  ｓｏｌ（ゾル）、Ｔａ２Ｏ５（酸化タンタリウム）、Ｔｉ２Ｏ５（過酸化チタン）、Ｔｉ２Ｏ３（亜酸化チタン）、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、Ｂｒ２、ＣＳ２、ＺｒＯ２−ＴｉＯ２系ゾルおよびＳｉＯ２−Ｆｅ２Ｏ３系化合物のうち選択された１種以上の材料を含むことができ、特にナノサイズのＴｉＯ２（二酸化チタン）とＺｒＯ２（酸化ジルコニウム、ジルコニア）を含んで構成され得る。
【００１５】
ＴｉＯ２の粒径は５０ｎｍ〜２００ｎｍが好ましく、ＺｒＯ２の粒径は１０ｎｍ〜１５０ｎｍが好ましい。前記言及された数値未満の場合には、無機粒子の凝集現象が激しいため分散が悪く、前記数値を超過する場合には、屈折率の上昇効果がわずかであった。下記の［表１］は、粒径が１００ｎｍであるＴｉＯ２を使って光抽出（光束）効果をテストしたものであって、下記の表の含量別にＴｉＯ２をメチルシリコン樹脂に分散させて接着部材を製作した後、これをＬＥＤ発光ユニットとＹＡＧ蛍光体が含まれた光変換基板の間に介在させた発光パッケージを製作してテストを進行した。
【００１６】
【表１】
2018534780.tif 000003
【００１７】
［表１］および図２を参照すると、ＴｉＯ２の含量が０．０５ｗｔ％のときに最も高い光束を示しており、他のテスト条件よりも１．３％〜２．６％光束が向上することが分かった。また、ＴｉＯ２含量が０．０５ｗ％を超過する時に光束が急激に低下することが分かる。このような結果を通じて、ナノ水準のＴｉＯ２の含量は極微量の水準で発光パッケージの光束に影響を及ぼすことが分かった。
【００１８】
［表２］は、粒径が５０ｎｍであるＺｒＯ２を使って光束をテストした結果であって、実験条件は前記ＴｉＯ２と同じである。
【００１９】
【表２】
2018534780.tif 000004
【００２０】
［表２］および図３を参照すると、ＺｒＯ２の含量が９ｗｔ％であるときに最も高い光束を示しており、他のテスト条件よりも２．１％〜５．２％光束が向上することが分かった。また、ＺｒＯ２含量が９ｗｔ％未満であるか超過する時に光束が急激に低下することが分かる。このような結果を通じて、ナノ水準のＺｒＯ２の含量は発光パッケージの光束に影響を及ぼすことが分かった。
【００２１】
［表２］の色温度を見ても、９ｗｔ％のときに５９３０Ｋであって、自然光（太陽光）である５７００Ｋに最も近接していることが分かった。自然光に近いとは、人の肉眼で認識することが楽であり、目の疲労度を減らすことができるということを意味する。
【００２２】
発光パッケージ１００の光束の上昇は、接着部材３００の屈折率の上昇に起因した結果と判断された。そこで、接着部材だけの屈折率を測定した結果、１．５８〜１．６２程度の屈折率を示したのであり、これは無機蛍光体を含む光変換基板と同じであるかより高い屈折率を示していることが分かった。
【００２３】
本発明の実施例に係る光変換基板４００は、内部に蛍光物質を含んで構成され得、多様な光透過性素材の基板が適用され得るが、本発明の好ましい実施例ではセラミック基板を適用することができる。
【００２４】
光変換基板４００に含まれる蛍光物質は、多様な発光ユニット２００の励起光を蛍光物質を媒介に変換光に変換させることができるようにするリン、蛍光物質を含んで構成され得る。具体的には、黄色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体のうち少なくとも一つ以上を含むことができ、黄色蛍光体は青色光（４３０ｎｍ〜４８０ｎｍ）に応答して５４０ｎｍ〜５８５ｎｍ範囲で主波長を有する光を放出し、前記緑色蛍光体は青色光（４３０ｎｍ〜４８０ｎｍ）に応答して５１０ｎｍ〜５３５ｎｍ範囲で主波長を有する光を放出する。赤色蛍光体は青色光（４３０ｎｍ〜４８０ｎｍ）に応答して６００ｎｍ〜６５０ｎｍ範囲で主波長を有する光を放出する。黄色蛍光体はシリケート系またはＹＡＧ系の蛍光体であり得、緑色蛍光体はシリケート系、ナイトライド系またはサルファイド系の蛍光体であり得、赤色蛍光体はナイトライド系またはサルファイド系の蛍光体であり得る。図４の（ａ）は本発明の実施例に係る発光パッケージ１００の概念図を示したものであり、（ｂ）は発光パッケージ１００がＰＣＢ（Ｐ）に実装される前の概念図を示したものであり、図５は発光パッケージが実装された状態を示したものである。
【００２５】
図４の（ａ）のように、発光パッケージ１００は発光ユニット２００と光変換基板４００との間に接着部材３００が配置された形態で構成され得る。光変換基板４００と接着部材３００は、ＰＣＢ（Ｐ）と発光ユニット２００を電気的に連結するワイヤーの通路となる溝部４０１が形成され得る。発光ユニット２００は、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＬＤ（ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ）、Ｌａｓｅｒ、ＶＣＳＥＬのうち選択されるいずれか一つであり得る。本発明によって製造された発光パッケージ１００は、特にＬＥＤ光源使用時に優れた熱安定性および光抽出効率を達成することができる。
【００２６】
図６は、本発明の実施例に係る発光パッケージ１００が適用された車両用照明装置に関する概念図を図示したものである。発光パッケージ１００の光変換基板で変換された光がリフレクター５００に進行してＸ方向に出射される。発光パッケージ１００の背面に反射部材（図示されず）を配置することによって、発光パッケージ１００側に変換されて進行していた変換光の一部を反射して再びリフレクター５００に回帰させて出射させることができる。
【００２７】
また、本発明において、発光ユニットは印刷回路基板上に配置され得る。発光ユニット上には光変換基板が配置され得る。発光ユニットと光変換基板との間には接着部材が配置され得る。本発明には図示されていないが、発光ユニットと接着部材との間には透明基板が配置され得、発光ユニットと透明基板は接するか離隔して配置され得る。透明基板は、金属酸化物、サファイアおよびプラスチックであり得る。本発明で発光ユニットは透明基板を含む概念で混用して使用され得る。
【００２８】
発光ユニットは複数であり得る。発光ユニットは基板上に実装された光源を含み、光源は複数であり得る。複数の光源上に配置される光変換基板は複数であってもよく、単数であってもよい。また、光変換基板と光変換基板との間には、発光ユニットと光変換基板との間に配置された接着部材が配置され得る。
【００２９】
光変換基板は発光ユニットと接して配置されるか、発光ユニットと離隔して配置され得る。
【００３０】
前記のような本発明の詳細な説明では、具体的な実施例に関して説明した。しかし、本発明の範疇から逸脱しない限度内では様々な変形が可能である。本発明の技術的思想は本発明の前述した実施例に限定して定まってはならず、特許請求の範囲だけでなくこの特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるべきである。
【符号の説明】
【００３１】
１００：発光パッケージ
２００：発光ユニット
３００：接着部材
３０１：ナノ無機粒子
４００：光変換基板
５００：リフレクター
【図１】
2018534780.tif 000005
【図２】
2018534780.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年5月7日(2018.5.7)
【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】
発光ユニット；
前記発光ユニットの一面に配置される光変換基板；および
前記発光ユニットと前記光変換基板との間に配置されてシリコン系樹脂に分散するナノ無機粒子を含む接着部材を含み、
前記接着部材の屈折率は前記光変換基板の屈折率より大きく、
前記接着部材と前記光変換基板の屈折率の差は０．８以下であり、
前記シリコン系樹脂はフェニルシリコン樹脂である、発光パッケージ。
【請求項２】
前記接着部材の屈折率は１．５８〜１．６２である、請求項１に記載の発光パッケージ。
【請求項３】
前記ナノ無機粒子は、ＺｒＯ２−ＴｉＯ２系ゾルおよびＳｉＯ２−Ｆｅ２Ｏ３系化合物のうち選択された１種以上の材料またはＴｉＯ２（二酸化チタン）およびＺｒＯ２（ジルコニア、酸化ジルコニウム）のうち選択された１種以上の材料を含む、請求項１に記載の発光パッケージ。
【請求項４】
前記ナノ無機粒子はＴｉＯ２であり、
前記ＴｉＯ２は粒径が５０〜２００ｎｍであり、
前記接着部材内に０．０４〜０．０６ｗｔ％含まれる、請求項３に記載の発光パッケージ。
【請求項５】
前記接着部材は２９０ｌｍ以上の光束を有する、請求項４に記載の発光パッケージ。
【請求項６】
前記ナノ無機粒子はＺｒＯ２であり、
前記ＺｒＯ２は粒径が１０〜１５０ｎｍであり、
前記接着部材内に７〜１１．５ｗｔ％含まれ、
前記接着部材は３００ｌｍ以上の光束を有する、請求項３に記載の発光パッケージ。
【請求項７】
発光ユニット、前記発光ユニットの一面に配置される光変換基板、そして前記発光ユニットと前記光変換基板との間に配置されてシリコン系樹脂に分散するナノ無機粒子を含む接着部材を含む発光パッケージ；および
前記発光パッケージから出射する変換光を反射するリフレクターを含み、
前記接着部材の屈折率は前記光変換基板の屈折率より大きく、
前記接着部材と前記光変換基板の屈折率の差は０．８以下である、車両用照明装置。
【請求項８】
前記発光ユニットと前記接着部材との間に配置される透明基板をさらに含む、請求項７に記載の車両用照明装置。
【請求項９】
発光ユニット、
前記発光ユニットの一面に配置される光変換基板；
前記発光ユニットと光変換基板との間に配置されてシリコン系樹脂に分散するナノ無機粒子を含む接着部材；
前記発光ユニットと前記接着部材との間に配置される透明基板；
前記発光ユニットと前記透明基板は離隔して配置され、
前記光変換基板が配置される溝を有し、前記リフレクターと接する支持基板を含む、車両用照明装置。
【請求項１０】
前記接着部材と前記光変換基板の屈折率の差は０．８以下である、請求項９に記載の車両用照明装置。
【国際調査報告】
2018534780.tif 000011
2018534780.tif 000012
2018534780.tif 000013
2018534780.tif 000014