(57)【要約】【課題】硫黄成分に対する耐性を向上させることができる発光ユニットおよび照明装置を提供する。【解決手段】発光ユニット２００ａは、発光素子１００と；発光素子１００および銀を含有する部材が配設される第２基板２０２と；第２基板２０２が配設される基体２０１と；第２基板２０２を包囲するように基体２０１上に配設される包囲部材２０６と；硫黄成分を吸着する吸着部２０８を備え、基体２０１と包囲部材２０６との間に設けられる密封部材２０５と；を具備している。【選択図】図３
2016134529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と；
前記発光素子および銀を含有する部材が配設される基板と；
前記基板が配設される基体と；
前記基板を包囲するように前記基体上に配設される包囲部材と；
硫黄成分を吸着する吸着部を備え、前記基体と前記包囲部材との間に設けられる密封部材と；
を具備していることを特徴とする発光ユニット。
【請求項２】
前記密封部材は硫黄成分を含む部材を有し、この硫黄成分を含む密封部材の外側に、少なくとも一部の前記吸着部が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の発光ユニット。
【請求項３】
前記硫黄成分を吸着する前記吸着部は、前記基体または前記包囲部材の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の発光ユニット。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載の前記発光ユニットを具備してい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、発光素子を用いた発光ユニットおよびこの発光ユニットを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を配設したＬＥＤパッケージおよび、このＬＥＤパッケージが配設されるＬＥＤユニットは、従来から使用されてきた白熱電球や蛍光灯などと比較して、消費電力を低減させることができる。また、フィラメントを使用しないため衝撃に強く、寿命が長いなど多くの利点がある。
【０００３】
ＬＥＤパッケージやＬＥＤユニットは、光反射率が大きい銀（Ａｇ）を含有する部材から構成される。
【０００４】
しかし、銀を含有する部材は、大気中などに含まれる硫黄成分と反応しやすいため、反射部材の銀成分が硫黄成分と反応した場合、表面が褐色または黒色に変化して光反射率が劣化し、照明装置の発光強度が低下するなどの問題がある。また、銀を含有する材料で構成される導体が硫黄成分と反応した場合、断線して電気的不良が発生するおそれがある。
【０００５】
そのため、硫黄成分に対する耐性を向上させた発光ユニットおよび照明装置の開発が検討されている。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１３／００８７６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態は、硫黄成分に対する耐性を向上させた、発光ユニットおよび照明装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発光素子と；前記発光素子および銀を含有する部材が配設される基板と；
前記基板が配設される基体と；前記基板を包囲するように前記基体上に配設される包囲部材と；硫黄成分を吸着する吸着部を備え、前記基体と前記包囲部材との間に設けられる密封部材と；を具備していることを特徴とする；を具備している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、硫黄成分に対する耐性を向上させた発光ユニットおよび照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る発光パッケージを示す概略断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る発光ユニットを示す概略断面図である。
【図３】第２の実施形態に係る発光ユニットを示す概略断面図である。
【図４】第３の実施形態に係る発光ユニットを示す概略断面図である。
【図５】本実施形態の発光ユニットの使用例である車載照明装置を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態に係る発明は、発光素子と；基板と；包囲部材と；吸着部と；密封部材と；を備えた発光ユニットである。    
【００１２】
発光素子は、例えば発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（Organic  Light  Emitting  Diode：ＯＬＥＤ）、レーザダイオード（Laser  Diode：ＬＤ）などで構成されている。
【００１３】
発光素子は、基板上に配設され、この基板には銀を含有する部材も配設されている。包囲部材は、発光素子が配設された基板を包囲するように基体上に配設される。
【００１４】
密封部材は、硫黄成分を吸着する吸着部を有し、基体と包囲部材との間に設けられる。また、密封部材が硫黄成分を含む部材を含む場合には、密封部材の外側に、少なくとも一部の吸着部が配設されている。
【００１５】
吸着部は、硫黄成分を吸着して再放出しにくいように安定的に固定するものである。もしくは吸着された硫黄成分が化合物を生成し、この化合物を化学的に吸着部に固定する。
【００１６】
この吸着部によれば、銀を含有する部材の硫黄成分に対する耐性を向上させることができる。
【００１７】
以下、第１の実施形態について、図１ないし図２を参照して説明する。
【００１８】
なお、各図面は模式的または概念的なものであり、各部分の寸法や比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、各図面において同一符号を付した構成要件は、同一の要素であるため、その説明は適宜省略あるいは簡略化する。
【００１９】
図１は、第１の実施形態の発光ユニット２００に設けられる発光パッケージ１００を示す概略断面図である。発光パッケージ１００は、発光素子１０３および銀を含有する部材としての導体である第１導体１０５と第２導体１０６を有している。この第１導体１０５と第２導体１０６は光反射機能を有している。
【００２０】
第１基板１０１上に形成される、銀を含有する第１導体１０５上に、発光素子１０３がダイアタッチ材料１０７で接着され固定されている。ダイアタッチ材料１０７は、例えば、銀フィラーを高い濃度で含有する銀ペーストで構成されている。ダイアタッチ材料１０７は、発光素子１０３を第１導体１０５上に接着、固定するとともに、第１導体１０５側に設けられた、発光素子１０３の図示しない電極を、第１導体１０５と電気的に接続している。ダイアタッチ材料１０７は、銀フィラーを高い濃度で含有していることにより、第１導体１０５、第２導体１０６と同様に、導体としての機能とともに、反射部材としての機能も持つ。
【００２１】
発光素子１０３のもう一方に設けられる図示した電極は、例えば銀、銅、金などで構成されるボンディングワイヤ１０４により、銀を含有する第２導体１０６と、電気的に接続されている。発光素子１０３は、例えば、光反射率の高い合成樹脂、または銀を含有する物質で形成される、第１リフレクタ１０２で包囲されている。第１リフレクタ１０２の内部は、封止樹脂１０８が充填されている。
【００２２】
図２は、本実施形態の発光ユニット２００ａを示す概略断面図である。発光ユニット２００ａは、基体２０１と、包囲部材２０６と、密封部材２０５を有している。基体２０１上に第２基板２０２が配設されており、第２基板２０２上に第３導体２０３が形成されている。第３導体２０３上に発光パッケージ１００が配設されており、その周囲は、発光パッケージ１００から照射される光を所望の方向に反射する、白色ソルダレジスト層２０４で覆われている。
【００２３】
基体２０１上に配設される発光パッケージ１００は、包囲部材２０６によって、全体を覆い囲まれる形状となっている。包囲部材２０６の上にはカバー２０７が設けられている。カバー２０７は、発光パッケージ１００からの照射光を透過させ、外部に放射する。包囲部材２０６とカバー２０７は熱溶着されていてもよく、あるいは包囲部材２０６とカバー２０７を、発光パッケージ１００からの照射光を透過させ、外部に放射する部材を用いて一体形に形成してもよい。
【００２４】
包囲部材２０６と、基体２０１との間には密封部材２０５が挿入されている。密封部材２０５は、例えば樹脂等の材料から形成され、発光ユニット２００ａの気密性を高くする効果を有する。例えば温泉地の近傍や、車両の排気ガスが存在する屋外などで照明装置を使用する際は、大気中に硫黄成分が多く含まれる。しかし、密封部材２０５を使用することで、発光ユニット２００ａの外部の水分や気体が発光ユニット２００ａへ内部侵入することを抑制する効果がある。
【００２５】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００２６】
密封部材２０５は、発光ユニット２００ａの気密性を高くする機能を有するが、樹脂等から形成されている場合が多く、樹脂の硬度を調整するなどの目的で、硫黄成分が添加されているものが多い。密封部材２０５に添加された硫黄成分は、常温下においても硫黄系ガスを発生し、発光ユニット２００ａ内にも放出される。
【００２７】
通常、ＬＥＤ素子を用いる場合、導体あるいは反射部材には、銀、銅、金などをはじめとする金属材料を使用する場合が多い。特に銀は、光沢度が高く、光反射率も９０％以上であるため、発光ユニットの出射効率を向上させることから反射部材として適している。また、高い光反射率に加え、基板との相性やコストの面から、導体やダイアタッチ材料等にも銀を含む物質を使用することが多い。
【００２８】
しかし、銀を含む物質は、大気中に含まれる硫黄成分や、照明装置の構成部材から発生する硫黄成分と反応しやすい。銀を含有する物質が硫黄成分と反応した場合、硫化され、導体が断線したり、反射部材の光反射率が低下したりする問題がある。
【００２９】
例えば、発光パッケージ１００の内部は封止樹脂１０８で充填されているが、長期間の使用により、硫黄成分が徐々に封止樹脂１０８に浸透する。また、封止樹脂１０８と第１リフレクタ１０２の内壁との界面が徐々に剥離し、硫黄成分が発光パッケージ１００内に侵入する。その結果、ボンディングワイヤ１０４、第１導体１０５や第２導体１０６、ダイアタッチ材料１０７が硫黄成分により腐食され、電気的な接続不良を起こす可能性がある。
【００３０】
発光パッケージ１００内に配設される発光素子１０３は、内部に銀を含有する部材を使用している場合があり、発光パッケージ１００の内部に侵入した硫黄成分が、発光素子１０３の内部に設けられた銀を含有する部材を腐食する可能性もある。
【００３１】
発光パッケージ１００が配設されていない第３導体２０３上は、光反射率の高い白色ソルダレジスト層２０４で覆われている。しかし、白色ソルダレジスト層２０４と第２基板２０２との間、また白色ソルダレジスト層２０４と発光パッケージ１００との間には微小な空隙部があるため、硫黄成分が侵入し、第３導体２０３を腐食して、電気的な接続不良を発生させることがある。
【００３２】
また、発光パッケージ１００内に硫黄成分が侵入すると、銀を含む物質で形成される第１リフレクタ１０２や、銀フィラーを高い濃度で含有する銀ペーストで形成されるダイアタッチ材料１０７の光反射率が低下する。
【００３３】
硫黄による、光反射率の低下を抑制する目的で、例えば、反射部材の表面を、腐食抑制剤を含有した溶液中で処理する方法がある。しかしこの方法は、一定の腐食防止効果は認められるが、十分とは言えず、使用環境によっては、反射部材の表面が継時的に劣化し、部分的な変色が生じてくる場合がある。
【００３４】
また、反射部材の表面に、ＵＶ硬化樹脂やアクリル系樹脂等をスパッタリングし、保護膜を形成する方法もある。しかしこの方法は、コストアップにつながる。しかもスパッタリングによる保護膜の形成時には、ピンホールという、部分的に製膜できない箇所が生じてしまう。ピンホールの発生を完全になくすことは困難であり、このピンホールから硫黄成分が反射部材に侵入し、反射部材の表面を劣化させ、変色が発生する。
【００３５】
また、封止樹脂１０８に、ガス透過率が低い合成樹脂等を用いる方法もあるが、特注部品となる場合があり、コストアップの要因となる。
【００３６】
導体として、銀の代わりに銅（Ｃｕ）や金（Ａｕ）を用いる場合もある。しかし銅や金は銀と比較して硫黄成分に対する耐性は強いが、コストアップにつながる。
【００３７】
そこで本発明者は、発光ユニット２００で使用される部材のうち、最も硫黄成分の発生量が多い密封部材２０５に、比較的安価な材料を用いた吸着物質を設けることを考案した。
【００３８】
発光ユニット２００に用いる硫黄成分を吸着する物質としては、例えば、ＺｎＯ基化合物がある。また、ＭｇＯ基化合物、ＣａＯ基化合物、ＢａＯ基化合物、ＳｒＯ基化合物、ＳｉＯ基化合物などのアルカリ土類酸化物等や、Ｌａ２Ｏ３基化合物、またステアリン酸亜鉛等を挙げることができ、これらのうち少なくとも１種類、あるいはそれ以上の種類を使用することが可能である。
【００３９】
ここで、「ＺｎＯ基化合物」とは、ＺｎおよびＯを含有する化合物をさすものであり、その具体的な組成を限定するものではない。例えば、ＺｎＯ、Ｚｎ（ＯＨ）２などを挙げることができる。また、ＺｎＯを主成分相とし、これにＡｌなどの異種元素を添加した、ＺｎＡｌ２Ｏ４やＺｎＧａ２Ｏ４などを使用してもよい。その他の各酸化金属基化合物についても同様である。
【００４０】
これらを用いた吸着部２０８は、硫黄成分を吸着して再放出しにくいように安定的に固定するものである。もしくは吸着された硫黄成分が化合物を生成し、この化合物を化学的に吸着部２０８に固定する。吸着部２０８に用いる吸着物質としては、発光パッケージ１００から照射される光を吸収せず、また照射される発光色に、着色等の影響を与えないものが望ましい。
【００４１】
このなかでもＺｎＯ基化合物は、吸着効果が高く、白色であるため光反射率への影響が少なく、コストも抑えられ、硫黄成分の吸着物質として望ましい。
【００４２】
吸着部２０８は、図２の斜線部に示すように、発光ユニット２００を構成する部品の中で、硫黄成分の発生源である密封部材２０５と一体的に形成することが特に効果的である。
【００４３】
本実施形態の密封部材２０５は、例えば、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｌａ２Ｏ３、ステアリン酸亜鉛などのうち、少なくとも１種類類あるいはそれ以上の種類を含有する樹脂等を用いて、形成されている。
【００４４】
この場合、吸着部２０８の硫黄成分を吸着する物質は、少なくともその一部が密封部材２０５の外側に露出するように、配設される。従って、密封部材２０５から放出される硫黄成分は、密封部材２０５の内部の吸着部２０８で吸着されるとともに、密封部材２０５の外側に配設された吸着部２０８によっても吸着され、発光ユニット２００ａ内に放出されることが抑制される。
【００４５】
発光パッケージ１００に配設する発光素子１０３は、例えば、発光ダイオード以外に、有機発光ダイオード、レーザダイオードなどとすることができる。
【００４６】
また、発光素子１０３の構造、大きさ、電極位置、実装方法などは、例示したものに限定されるわけではなく、照明装置の種類や用途、大きさなどに応じて、適宜変更することができる。
【００４７】
また、発光ユニット２００ａ内における発光パッケージ１００の数量、大きさ、配置、実装方法などは、例示したものに限定されるわけではなく、照明装置の種類や用途、大きさなどに応じて、適宜変更することができる。
【００４８】
また、本実施例では、ダイアタッチ材料１０７について、銀を含む材料で構成され、導体と反射部材と両方の機能を持つとした。しかし本発明において、ダイアタッチ材料１０７は、銀を含む材料に限定されるものではない。
【００４９】
例えばダイアタッチ材料１０７は、発光素子１０３の電極位置や実装方法などによって、金属を含有しない材料で、高接着強度、高光反射率、高耐変色性を備えた樹脂等からなる物質で構成されていてもよい。
【００５０】
次に、第２の実施形態について、図３を参照して説明する。
【００５１】
図３は、第２の実施形態の発光ユニット２００ｂを示す概略断面図である。
【００５２】
第２の実施形態では、密封部材２０５とともに、基体２０１と包囲部材２０６にも吸着部２０８が設けられている。
【００５３】
吸着部２０８は、第１の実施形態と同様に、密封部材２０５と、基体２０１と、包囲部材２０６を構成する樹脂等に、硫黄成分の吸着物質を含有させ、構成している。
【００５４】
発光ユニット２００ｂにおいて、硫黄成分の発生源である密封部材２０５に
着接する、基体２０１と包囲部材２０６にも吸着部を設けることにより、密封部材２０５から発生する硫黄成分をさらに確実に吸着することが可能となる。
【００５５】
次に、第３の実施形態について、図４を参照して説明する。
【００５６】
図４は、第３の実施形態の発光ユニット２００ｃを示す概略断面図である。
【００５７】
第３の実施形態では、密封部材２０５と、基体２０１と、包囲部材２０６の表面に吸着部２０８が設けられている。
【００５８】
吸着部２０８は、例えば、ＺｎＯ２、ＢａＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｌａ２Ｏ３、ステアリン酸亜鉛などのうち、少なくとも１種類類あるいはそれ以上の種類を含む粒子が混合される樹脂で構成することができる。この樹脂を、密封部材２０５と、密封部材２０５に着接する、基体２０１と包囲部材２０６の表面にコーティングして設けることができる。
【００５９】
また、例えば、ＺｎＯ２、ＢａＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｌａ２Ｏ３、ステアリン酸亜鉛などのうち、少なくとも１種類類あるいはそれ以上の種類を含む粒子を、密封部材２０５と、基体２０１と、包囲部材２０６の表面に付着させることができる。この場合、発光パッケージ１００から照射される光が、部材の表面に付着させた、粒子状の吸着物質に衝突することにより、散乱し、拡散する。照明装置の用途によって、配光や防眩等を考慮する場合、吸着物質の塗布方法を選択することができる。
【００６０】
また、吸着物質を他の材料と混合し、シート状にして、密封部材２０５と、基体２０１と、包囲部材２０６の表面に張り付けてもよい。
【００６１】
ただし、発光ユニット２００ｃの組立時などにおいて、密封部材２０５に圧力がかかった場合、密封部材２０５は弾性変形等を起こし、表面に塗布あるいは付着させた吸着物質が、部分的に剥離する可能性がある。
【００６２】
密封部材２０５から放出される硫黄成分を、確実に吸着するという点からは、図２に例示するように、吸着物質を含有する物質を用いて、密封部材２０５を構成することが望ましい。さらに発光ユニット２００内の銀を含有する部材を硫化から確実に保護するためには、密封部材２０５と、包囲部材２０６と、基体２０１とを、吸着物質を含有する物質を用いて構成することが望ましい。
【００６３】
この構成であれば、ある部材に設けられる吸着部の吸着機能が低下した場合でも、他の部材に設けられる吸着部が、吸着機能を補うことができる。
【００６４】
本実施形態に係る発光ユニット２００および発光ユニット２００を用いた照明装置は、例えば、二輪車や四輪車など車載用の照明装置に用いることができる。
【００６５】
車載用としてのＬＥＤ照明は、例えばエクステリアあるいはインテリアにおいて用いられている。エクステリア用であれば、ストップランプ、テールランプ、ターンシグナルランプ、サイドマーカーなどがある、また、インテリア用であれば、カーナビゲーションやカーオーディオ、エアコンパネル等のキーバックライトとして採用されている。
【００６６】
図５は、本実施形態に係る発光ユニット２００を備えた車載用の照明装置３００を例示するための模式図である。
【００６７】
車載用の照明装置３００は、発光ユニット２００と、レンズ３０２と、第２リフレクタ３０１とを有する。
【００６８】
第２リフレクタ３０１は、外径がほぼ円錐台状となっており、内部に空間を有している。第２リフレクタ３０１の内面は、傾斜面となっており、発光ユニット２００から照射される光を反射し、前方に向けて反射させる。
【００６９】
レンズ３０２は、第２リフレクタ３０１の断面積が大きな方の開口部を塞ぐように設けられている。
【００７０】
発光ユニット２００から照射される光は、レンズ３０２を介して、直接外部へ照射されるか、または第２リフレクタ３０１の内面で反射され、レンズ３０２を介して外部に照射される。
【００７１】
コネクタ３０４には、図示しない配線部や、図示しない複数の端子が設けられている。
【００７２】
本体部３０３は、樹脂などの絶縁性材料から形成され、内部に図示しない複数の端子が設けられている。コネクタ３０４を、本体部３０３内の図示しない端子に挿入することにより、発光ユニット２００が外部から給電され、発光する。
【００７３】
この照明装置３００によれば、硫黄成分に対する耐性を向上させることができるため、硫黄成分を含む部材が設けられた環境において用いることができる。
【００７４】
また、この照明装置３００は、硫黄成分を含む環境において用いることができる。  
【００７５】
なお、本実施形態に係る発光ユニットおよび照明装置は、硫黄成分を含まない環境においても用いられることができる。
【００７６】
なお、本実施例では、発光ユニット２００を車載用の照明装置３００として使用する例を説明した。しかし本発明は、この実施例に限定されるものではない。例えば、屋内用や屋外用の他の照明装置としても使用することができる。
【００７７】
本発明の実施形態は、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】
【００７８】
１０１  第１基板、  １０３  発光素子、  ２００  ＬＥＤユニット、  ２０１  基体、  ２０２  第２基板、  ２０５  密封部材、  ２０６  包囲部材、  ２０８  吸着部、  ３００  車載用照明装置
【図１】
2016134529.tif 000003
【図２】
2016134529.tif 000004
【図３】
2016134529.tif 000005
【図４】
2016134529.tif 000006
【図５】
2016134529.tif 000007