(57)【要約】【課題】  波長変換部材である蛍光体層を発光素子から距離をおいて配置するリモートフォスファー技術を用いたＬＥＤモジュールにおいて、耐湿性が良好でかつ耐久性の高い波長変換部材を安価で提供することを目的とする。【解決手段】  蛍光体をエポキシ樹脂やシリコン樹脂に分散した蛍光体層の両面にガラス材が配置され、該ガラス材は、厚さが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍのポリカーボネイト樹脂からなるガラス材保護層を貼り合せた保護層付きガラス材を配置する構造とすることで、耐湿性が良好でかつ耐久性の高い波長変換部材を安価で提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ光源から発せられる光を蛍光体を介して波長を変換する波長変換部材であって、
前記蛍光体をエポキシ樹脂やシリコン樹脂に分散した蛍光体層の両面にガラス材が配置され、該ガラス材は、厚さが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍのポリカーボネイト樹脂からなるガラス材保護層を貼り合せた保護層付きガラス材であることを特徴とするＬＥＤ波長変換部材。
【請求項２】
前記蛍光体は、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４、（Ｃａ、Ｓｒ）Ｓ、ＳｒＧａ２Ｓ４、ＺｎＳから選ばれる一種であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ波長変換部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ光源、特に青色発光ＬＥＤや紫外発光ＬＥＤ素子から発せられる光の波長を変換するための波長変換部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高輝度ＬＥＤの開発に伴い高効率で長寿命な光源として注目され蛍光灯や電球などに置き換わりつつある。特に、白色ＬＥＤは、青色ＬＥＤ素子や近紫外ＬＥＤ素子を発光させ、蛍光体により波長変換して白色にしているものである。そして、波長変換した白色には、黄色発光蛍光体単独で擬似白色を得るものや赤色や緑色発色蛍光体を混合して演色性の高い白色を得ているＬＥＤが開発されている。
【０００３】
ＬＥＤ照明に用いられているＬＥＤは、発光素子がリードフレームやカップの中央にダイボンディングされ、電極から導電性ワイヤーにより接続されている。その上から蛍光体が均一に分散された透明樹脂によりモールドされたＬＥＤが一般的に用いられている。
そして、照明用では複数個のＬＥＤ素子を広い面積に並べて発光させてＸＸ照明や蛍光管の様な代替照明が作られている。
【０００４】
また、一方で発光素子を複数個配列して電極から導電性ワイヤーにより接続してその上から蛍光体が均一に分散された透明樹脂によりモールドされた大型ＬＥＤモジュールが照明用光源として用いられている。
【０００５】
また、特許文献１にある様にＬＥＤの発光素子を蛍光体分散樹脂でモールドせずに波長変換部材である蛍光体層を発光素子から離して配置したリモートフォスファー技術を用いた大型ＬＥＤモジュールも用いられている。しかし、変換部材である蛍光体層は蛍光体をシリコン樹脂やエポキシ樹脂に分散したものが用いられており耐湿性が悪く大気の湿気により変質し発光の色調変化や発光強度の低下を招くなどの問題がある。
【０００６】
さらに、非特許文献１では発光素子を複数配置した大型ＬＥＤモジュール用の波長変換部材として蛍光体を分散した樹脂層をポリカーボネイト板に付着させＬＥＤモジュールの大きさに合わせて円型や角型に加工して使用しているが蛍光体分散層に樹脂を使用しているため、耐湿性の問題や耐熱性の問題がある。そのため、高発光のＬＥＤモジュールでは、ＬＥＤ素子の発光面からある程度距離をとる必要があり、そのために変換発光強度が低下してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２４９７６８号公報
【非特許文献１】Intematix ChromaLitTM DATASHEET
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような課題を解決するため、本発明は波長変換部材である蛍光体層を発光素子から距離をおいて配置するリモートフォスファー技術を用いたＬＥＤモジュールにおいて、波長変換部材である蛍光体分散層の両面に、ポリカーボネイト樹脂をガラス材保護層として貼り合せたガラス材を配置することで、耐湿性が良好でかつ耐久性の高い波長変換部材を安価で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決すべく以下のように検討した。通常、蛍光体をエポキシ樹脂やシリコン樹脂に分散させて、得られた蛍光体分散樹脂を熱硬化させて蛍光体層を作製する。しかし、蛍光体の特性劣化は大気中の湿度によって大きく影響を受ける。そのため、蛍光体を分散する樹脂のガス透過性の低い樹脂の開発が行われている。しかしながら、これらの樹脂は、高価であり入手しにくい。そこで、波長変換部材である蛍光体分散層の両面にガラス材を配置して封止することで湿度を遮断することで、安価な材料で良好な耐湿性を有する波長変換部材を得ることができることを見出し、さらに、カーボネイト樹脂からなるガラス材保護層を設けることで耐久性の高い波長変換部材が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明の第１の発明は、ＬＥＤ光源から発せられる光を蛍光体を介して波長を変換する波長変換部材であって、前記蛍光体をエポキシ樹脂やシリコン樹脂に分散した蛍光体層の両面にガラス材が配置され、該ガラス材は、厚さが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍのポリカーボネイト樹脂からなるガラス材保護層を貼り合せた保護層付きガラス材であることを特徴とするＬＥＤ波長変換部材である。
【００１１】
本発明の第２の発明は、第１の発明において、蛍光体は、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４、（Ｃａ、Ｓｒ）Ｓ、ＳｒＧａ２Ｓ４、ＺｎＳから選ばれる一種であることを特徴とするＬＥＤ波長変換部材である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のＬＥＤ波長変換部材によれば、波長変換部材である蛍光体層を発光素子から距離をおいて配置したリモートフォスファー技術を用いたＬＥＤモジュールにおいて、波長変換部材である蛍光体分散層の両面に、ポリカーボネイト樹脂を貼り合せたガラス材を配置しているので、耐湿性が良好であり、かつ耐久性の高いため、蛍光体が分散された透明樹脂も大気から遮断されているので樹脂劣化も起きないので、発光強度の低下を抑えられる。また、特殊な材料を使用せず、シンプルな構造としているため、安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のＬＥＤ波長変換部材の断面図で、薄型透明ガラス材で蛍光体を挟み、ガラス硬化物で封止して大気から遮断されている様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明にかかるＬＥＤ波長変換部材は、波長変換部材である蛍光体層をＬＥＤ発光素子から離して配置したリモートフォスファー技術を用いたＬＥＤモジュールにおいて、波長変換部材である蛍光体分散層の両面に、保護層としてポリカーボネイト樹脂を貼り合せたガラス材を配置しているＬＥＤ波長変換部材である。
【００１５】
本発明のＬＥＤ波長変換部材の構造を図１に示す。エポキシ樹脂やシリコン樹脂に分散した蛍光体層の両面にポリカーボネイト樹脂をガラス材保護層として貼り合せたガラス材を配置する構造としている。また、蛍光体層の両面をガラス材で封止するが、ガラス材で封止できない蛍光体分散層の側面端部はＵＶ硬化樹脂により封止することで、大気から完全に遮断する。それぞれ部材の構成について詳細に説明する。
【００１６】
１．蛍光体分散層
具体的には、擬似白色光を得る場合は、青色発光ＬＥＤ素子を光源としＹＡＧ系蛍光体やシリケート系の黄色発光蛍光体を使用し、また演色性の良い白色光を得る場合は、緑蛍光体と赤色蛍光体あるいは橙色蛍光体などを色調調整し混合してエポキシ系樹脂や透明シリコン系樹脂に分散させた蛍光体分散樹脂をガラス材で所望の蛍光体層厚になるように挟み熱硬化させる。樹脂に分散する蛍光体粒子の量は、変換効率、発光強度、波長により変化するが、１０〜４０質量％とするのが好ましい。蛍光体粒子が少ないと変換する波長の発光強度が不足し、多すぎるとかえって発光強度が低下する。
【００１７】
ここで、用いる蛍光体は。特に耐湿性に優れたものでなくても良く、ＹＡＧなどの酸化物系、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４などのシリケート系、（Ｃａ、Ｓｒ）Ｓ、ＳｒＧａ２Ｓ４、ＺｎＳなどの硫化物系など比較的安価な材料のものを使用することができる。また、使用する樹脂はエポキシ樹脂、シリコン樹脂、耐硫化性シリコン樹脂などの透明樹脂を使用することができる。
【００１８】
２．ガラス材
蛍光体分散層の両面に配置するガラス材は、その厚みは、５０μｍ以上の厚みであれば、薄型ガラスの通常の取り扱い装置を用いて取り扱うことが可能である。また、ガラス材が果たす機能としては、大気や水分を遮断して蛍光体の劣化を防止することであり、効率よく蛍光体の発光を透過することである。したがって、モジュールの大きさに合わせて所望の厚みを選定すれば良いが、薄型透明のガラス材を用いて封止する場合は、その厚みは５０μｍ以上、２００μｍ以下が望ましい。
【００１９】
ガラス材の材質は特に限定しないが大型のものや特殊な用途であれば、強化ガラスや石英ガラスなどが好適に使用できる。また、その線膨張係数は、５０×１０−７［１／Ｋ］以下であることが望ましい。線膨張係数が５０×１０−７［１／Ｋ］より大きくなると蛍光体分散層を挟んで加熱処理をする時に割れたり、熱衝撃で割れる可能性がある。３０〜４０×１０−７［１／Ｋ］の範囲とするのがより好ましい。
【００２０】
３．ガラス材保護層
ガラス材保護層としてポリカーボネイト樹脂のフィルムや板をガラス材上に貼り合せる。ポリカーボネイト樹脂のフィルムおよび板は、厚さが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであることが好ましいが、ＬＥＤモジュールの大きさに合わせて設定できる。また、ガラス材と接着する接着剤については、エポキシ樹脂やシリコン樹脂など透明であれば特に限定しない。また、ガラス材にポリカーボネイト樹脂をコーティングや積層することもできる。ガラス材保護層は、ガラス材の両面ともに設けることが好ましいが、片側のみ必要であれば、片側だけに設けても良い。
【００２１】
４．波長変換部材の製造方法
上記したように、まず蛍光体粒子と樹脂とを混合分散して蛍光体分散層を得て、その両面にガラス材に保護層としてポリカーボネイト樹脂を張り合わせた保護層付きガラス材を挟み込んで、その周辺端部をＵＶ硬化樹脂にて封止し波長変換部材を得る。
【００２２】
そして、上記で得られた波長変換部材を、ＬＥＤ発光素子を搭載した所望とする大きさのモジュールの発光面の必要なサイズにレーザやダイヤモンドカッターなどで切断して接着し組み合わせて使用すれば良い。
【００２３】
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【実施例】
【００２４】
（実施例１）
蛍光体分散層として、シリケート系黄色蛍光体（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４:Ｅｕ）粒子を１０ｗｔ％シリコン樹脂（信越化学株式会社製）に分散させた蛍光体分散樹脂ａを得た。  さらに、ガラス材として、日本電気硝子社製  ＯＡ-１０Ｇ  板厚１００μｍ  低膨張ガラスに保護層として０．１ｍｍ厚ポリカーボネイト樹脂フィルムを透明のエポキシ系接着剤で接着した保護層付きガラス材ａとｂを得た。  
【００２５】
つぎに得られた蛍光体分散樹脂ａを保護付きガラス材ａのガラス面に塗布して保護付きガラス材ｂのガラス面で挟み１００μｍに蛍光体樹脂層ａを形成し、保護層付きガラス材ａとｂで挟まれた状態の蛍光体分散層ａの封止されていないガラス材周辺端部をＵＶ硬化樹脂で完全に封止し、１５０℃で１時間加熱硬化させて波長変換部材ａを得た。
【００２６】
この得られた波長変換部材ａを用いて、耐湿試験を行い、試験前後の発光分光特性を評価した。耐湿試験の条件は、温度８５℃×湿度８５％の環境下で、暴露時間は１０００時間まで行った。発光分光特性評価は、４５０ｎｍの発光強度で評価した。
【００２７】
その結果、波長変換部材ａの暴露前後での反射発光分光特性を比較した結果、ほとんど変化は見られず、発光強度を維持していた。
【００２８】
（実施例２）
使用する蛍光体に硫化物赤色蛍光体（ＣａＳ：Ｅｕ）粒子を使用し、硫化物蛍光体粒子を１０ｗｔ％シリコン樹脂（信越化学株式会社製）に分散させた蛍光体分散樹脂ｂを得た。次に実施例１で使用したシリケート系黄色蛍光体（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４:Ｅｕ）粒子を１０ｗｔ％シリコン樹脂（信越化学株式会社製）に分散させた蛍光体分散樹脂ｃを作製し、蛍光体分散樹脂ｂと蛍光体分散樹脂ｃとを容量比１：２に混合させ蛍光体樹脂層用の蛍光体分散樹脂ｄを得た。
【００２９】
つぎに得られた蛍光体分散樹脂ｄを実施例１と同様にして波長変換部材ｂを得た。得られた波長変換部材ｂを実施例１と同様に温度８５℃×湿度８５％の環境下で１０００時間暴露し、暴露前後での反射発光分光特性を比較した結果、ほとんど変化は見られず、発光強度を維持していた。
【００３０】
（比較例１）
実施例１と同じようにして得た蛍光体分散樹脂ａをガラス材ｄ片面に塗布し１５０℃１時間加熱硬化させて蛍光体樹脂層を露出させた波長変換部材ｃを得た。得られた波長変換部材ｂ実施例１と同様に温度８５℃×湿度８５％の環境下で１０００時間暴露し、暴露前後での反射発光分光特性を比較した結果、シリケート系黄色蛍光体（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４:Ｅｕ）反射発光ピーク強度は７０％まで低下した。
【００３１】
（比較例２）
実施例２と同じようにして得た蛍光体分散樹脂ｄをガラス材ｅ片面のみに塗布し１５０℃１時間加熱硬化させて蛍光体樹脂層の片面を露出させた波長変換部材ｄを得た。
上記で得られた波長変換部材ｄを実施例２と同様に温度８５℃×湿度８５％の環境下で１０００時間暴露し、暴露前後での反射発光分光特性を比較した結果、硫化物赤色蛍光体（ＣａＳ：Ｅｕ）の反射発光ピーク強度は６０％まで低下した。
【図１】
2016032065.tif 000003