(57)【要約】【課題】表面処理をしていないＡｇの変色や腐食を回避することができるＬＥＤモジュールが搭載された照明装置を提供することである。【解決手段】照明装置１０は、Ａｇを反射層として有するＬＥＤモジュール１２と、ＬＥＤモジュール１２の周囲に設けられた硫黄系成分を含むアクリル樹脂製の光学部材１３とを有する。そして、光学部材１３では、放出される硫黄ガスのうち樹脂１ｇあたりから放出されるＨ２Ｓガス量が０．１〜０．５ｐｐｍとなるアクリル樹脂を用いて形成されているものとする。【選択図】図１
2017062954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｇを反射層として有するＬＥＤモジュールと；
前記ＬＥＤモジュールの周囲に設けられた硫黄系成分を含むアクリル樹脂製の光学部材であって、前記光学部材から放出される硫黄ガスのうち樹脂１ｇあたりから放出されるＨ２Ｓガス量が０．１〜０．５ｐｐｍとなるアクリル樹脂を用いて形成された光学部材と；
を具備する照明装置。
【請求項２】
前記アクリル樹脂は、樹脂１ｇあたりに吸水する水分量が０．１〜１．０％である請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤモジュールは、シリコーン樹脂によってＬＥＤチップが封止され、前記シリコーン樹脂の酸素透過性が２０００〜６００００ｃｃ／ｍ＾２・ｄａｙである請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤモジュールおよび前記光学部材は、前記ＬＥＤモジュールと前記光学部材との距離が０．１〜１０ｍｍの範囲内で設置されている請求項１ないし３いずれか一に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シーリングライトや電球などの照明装置では、Ａｇ（銀）を反射層として有するＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）モジュールが搭載されている。このようなＬＥＤモジュールのＡｇは変色をしてしまう場合があるため、表面処理を行ってＡｇの変色や腐食を回避する手法が知られている。
【０００３】
例えば、Ａｇの変色を回避する手法として、ＬＥＤモジュール内のリードフレームにおいて、光を取り出す反射層にＡｇを用いる場合にＡｇの表面にＰｔ（白金）やＰｄ（パラジウム）といった貴金属薄膜を成膜することでＡｇの変色を抑制する。また、例えば、Ａｇの腐食を回避する手法として、Ａｇ表面にＧｅ（ゲルマニウム）やＢｉ（ビスマス）を微量に含むＡｇ合金の薄膜を形成し、合金成分の効果でハロゲンや硫黄などからの腐食を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１２８０７６号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、表面処理をしていないＡｇの変色や腐食を回避することができるＬＥＤモジュールが搭載された照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の照明装置は、Ａｇを反射層として有するＬＥＤモジュールと、前記ＬＥＤモジュールの周囲に設けられた硫黄系成分を含むアクリル樹脂製の光学部材であって、前記光学部材から放出される硫黄ガスのうち樹脂１ｇあたりから放出されるＨ２Ｓガス量が０．１〜０．５ｐｐｍとなるアクリル樹脂を用いて形成された光学部材とを具備する。
【発明の効果】
【０００７】
実施形態に係る照明装置によれば、表面処理をせずにＡｇの変色や腐食を回避することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る照明装置の分解状態の斜視図である。
【図２】図２は、実施形態に係る照明装置の断面図である。
【図３】図３は、ＬＥＤモジュールと光学部材との位置関係を説明する図である。
【図４】図４は、ＬＥＤモジュールの断面図である。
【図５】図５は、実施形態に係る照明装置の分解状態の斜視図である。
【図６】図６は、アクリル樹脂から放出される硫黄ガスを示す図である。
【図７】図７は、硫黄ガスの種類とＬＥＤの光束低下の関係を示す図である。
【図８】図８は、Ｈ２Ｓガス放出量、吸湿後の水分量とＬＥＤモジュール内のＡｇ腐食の関係を示す図である。
【図９】図９は、試験結果の一例を示す図である。
【０００９】
以下で説明する実施形態に係る照明装置は、Ａｇを反射層として有するＬＥＤモジュールと、ＬＥＤモジュールの周囲に設けられた硫黄系成分を含むアクリル樹脂製の光学部材であって、光学部材から放出される硫黄ガスのうち樹脂１ｇあたりから放出されるＨ２Ｓガス量が０．１〜０．５ｐｐｍとなるアクリル樹脂を用いて形成された光学部材とを具備する。
【００１０】
また、実施形態に係る照明装置のアクリル樹脂は、樹脂１ｇあたりに吸水する水分量が０．１〜１．０％である。
【００１１】
また、実施形態に係る照明装置のＬＥＤモジュールは、シリコーン樹脂によってＬＥＤチップが封止され、シリコーン樹脂の酸素透過性が２０００〜６００００ｃｃ／ｍ＾２・ｄａｙである。
【００１２】
また、実施形態に係る照明装置のＬＥＤモジュールおよび光学部材は、ＬＥＤモジュールと光学部材との距離が０．１〜１０ｍｍの範囲内で設置されている。
【００１３】
以下に、本発明にかかる照明装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
［照明装置の構成］
まず、実施形態に係る照明装置１０の構成について説明する。実施形態に係る照明装置１０は、Ａｇを反射層として有するＬＥＤモジュール１２と、ＬＥＤモジュール１２の周囲に設けられた硫黄系成分を含むアクリル樹脂製の光学部材１３とを有する。そして、光学部材１３では、放出される硫黄ガスのうち樹脂１ｇあたりから放出されるＨ２Ｓガス量が０．１〜０．５ｐｐｍとなるアクリル樹脂を用いて形成されているものとする。
【００１５】
ここで、図１および図２を用いて、照明装置１０の具体的な構成例について説明する。図１は、実施形態に係る照明装置の分解状態の斜視図である。図２は、実施形態に係る照明装置の断面図である。図１に例示するように、照明装置１０は、天井面に設置されている引掛シーリングボディにアダプタを介して取り付けられるシーリングライトである。
【００１６】
なお、本発明の照明装置は、Ａｇを反射層として有するＬＥＤモジュールと、ＬＥＤモジュールの周囲に設けられたアクリル樹脂製の光学部材とが搭載された照明装置であればよく、シーリングライトに限定されるものではない。例えば、本発明の照明装置は、アクリル製の光学部材を搭載した電球や屋外で用いられる防犯灯、バックライト等であってもよい。
【００１７】
図１に示すように、照明器具１０は、器具本体１１を備え、この器具本体１１の下面側に発光モジュールであるＬＥＤモジュール１２および透光カバーである光学部材１３が配置されているとともにセード１４が着脱可能に取り付けられている。また、器具本体１１の上面側に化粧枠１５等が取り付けられている。
【００１８】
ＬＥＤモジュール１２は、基板２９、およびこの基板２９に実装された複数の発光素子３０を備えている。基板２９は、半環状に形成されている。基板２９の前面である実装面には、配線パターンが形成され、この配線パターンに例えばＬＥＤ素子を含む複数の発光素子３０が同心円上に複数列実装されている。また、本実施形態では、発光素子３０として、面実装タイプのＳＭＤ（Surface  Mount  device）パッケージ式のＬＥＤ素子が用いられている。そして、複数の発光素子３０が基板２９に円周方向に沿って所定の間隔に配列されているとともに同心円上に２列配置されている。かかるＬＥＤモジュール１２の実装面には、配線パターンを覆って高反射率特性を有する反射層が形成されている。
【００１９】
ＬＥＤモジュール１２は、反射層がＡｇで構成され、かつ、シリコーン樹脂によってＬＥＤチップが封止され、シリコーン樹脂の酸素透過性が２０００〜６００００ｃｃ／ｍ＾２・ｄａｙであるものとする。
【００２０】
また、図１および図２に示すように、光学部材１３は、光透過性および導光性を有するものであり、透明な樹脂製で環状に形成されている。光学部材１３は、基板２９を器具本体１１との間に挟み込んで覆うことが可能な大きさに形成された環状で平板状の覆い部３６を有している。
【００２１】
覆い部３６には、基板２９に同心円上に２列に配列された発光素子３０にそれぞれ対向するように環状のレンズ部３９が同心円上に２列形成されている。図２に示すように、レンズ部３９は、覆い部３６の背面側に開口して発光素子３０を収容する凹部を有していて、覆い部３６の前面側に突出する断面略山型に形成されており、環状方向である周方向に同じ断面形状に形成されている。
【００２２】
また、セード１４は、透光性を有する樹脂製で、上面側が開口され、上面側の内周縁部に各セード取付金具に取り付けられる図示しない取付段部が形成されている。セード１４の下面部は、なだらかに湾曲突出するようにドーム状に形成されている。そして、器具本体１１に取り付けられるセード１４により、器具本体１１の下面、基板２９および光学部材１３などが覆われる。
【００２３】
そして、照明器具１０の点灯時には、点灯装置によって商用交流電源を所定の直流電力に変換して複数の発光素子３０に供給し、複数の発光素子３０が点灯する。点灯した複数の発光素子３０から出射する光は、光学部材１３のレンズ部３９に入射され、このレンズ部３９によって器具本体１１の中央側および周辺側に広がる配光に制御されてセード１４の内側空間に出射され、セード１４に入射するともとにセード１４を透過して照明空間に照射される。
【００２４】
ここで、図３を用いて、ＬＥＤモジュール１２と光学部材１３との位置関係を説明する。図３は、ＬＥＤモジュールと光学部材との位置関係を説明する図である。図３に示すように、ＬＥＤモジュール１２と光学部材１３との間の距離ｄは、０．１〜１０ｍｍの範囲内である。つまり、ＬＥＤモジュール１２とアクリル樹脂製の光学部材１３との間の距離が０．１〜１０ｍｍの範囲内で設置されている。このような環境で点灯する場合、光学部材１３のアクリル樹脂から発生するＨ２Ｓガスの影響でＬＥＤモジュール１２のＡｇを腐食するため、光学部材１３の選定にあたっては腐食をしない樹脂を選別する必要がある。
【００２５】
また、上述したように、本実施形態では、ＳＭＤ型のＬＥＤモジュール１２が用いられている。ＳＭＤ型のＬＥＤモジュール１２は、例えば一対の電極１２ｅ、１２ｆが取付けられた絶縁材製の発光部ベースの表面に、電極１２ｅ、１２ｆに電気的に接続されるＬＥＤチップ１２ａを実装すると共に、ＬＥＤチップ１２ａ等を封止する透光性樹脂である封止樹脂１２ｂが充填されて形成されている。
【００２６】
ここで、図４を用いて、ＬＥＤモジュール１２の構成について説明する。図４は、ＬＥＤモジュールの断面図である。図４に示すように、ＬＥＤチップ１２ａ、封止樹脂１２ｂ、ボンディングワイヤ１２ｃ、１２ｄおよび電極１２ｅ、１２ｆを有する。ＬＥＤチップ１２ａは、発光色が青色である窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体や、発光色が赤色である４元材料（Ａｌ／Ｉｎ／Ｇａ／Ｐ）化合物系半導体からなる発光ダイオードチップである。ＬＥＤモジュール１２では、電極１２ｅ、１２ｆとＬＥＤモジュール１２の下部に設けられた基板２９の配線パターンとが接続される。
【００２７】
なお、上述の例では、照明器具１０のＬＥＤモジュール１２を覆うように設けられた覆い部３６がレンズ部３９を形成しているものを説明したが、ＬＥＤモジュール１２を覆うように設けられた覆い部３６が平板状のアクリル板であってもよい。例えば、図５に例示するように、透光カバーである光学部材１３ａは、光透過性および導光性を有する透明な樹脂製で、中央に開口部が開口する環状に形成されている。光学部材１３ａは、基板２９を器具本体１１との間に覆うことが可能な大きさに形成された環状で平板状のカバー部４０を有しているものとする。
【００２８】
［アクリル樹脂から放出されるガス成分］
次に、図６を用いて、アクリル樹脂から放出される硫黄系ガスの成分について説明する。図６に示すように、アクリル樹脂からは、硫黄系ガスとして、Ｈ２Ｓ、ＣＯＳ、ＣＳ２およびＳＯ２が放出される。ここで、アクリル樹脂から放出されるガスのうち、Ｈ２ＳとＣＯＳが大部分を占めている。なお、通常アクリル樹脂を用いて導光又はカバー部材（レンズ、光源カバー又は導光板など）を形成する場合には、一般的に射出成型により製造され、この成型方法で使用するアクリル樹脂は製造上の理由から微量の硫黄添加剤を含むことが多い。そして、アクリル樹脂の使用限界温度（例えば７０〜８０℃）で長時間点灯した場合、この硫黄成分が原因となって微量の硫黄系ガスが放出され、Ａｇ反射層の腐食原因となる。
【００２９】
ここで、図７を用いて、硫黄ガスの種類とＬＥＤの光束低下の関係を説明する。図７は、硫黄ガスの種類とＬＥＤの光束低下の関係を示す図である。図７の例では、硫黄ガスとＬＥＤモジュール１２を共存加熱後、光束低下量からＡｇ腐食性能の差を示したものである。図７の例では、ＣＯＳについては、ガス量を５０ｐｐｍ、加熱温度を１００℃、試験時間を２０２ｈとし、Ｈ２Ｓについては、ガス量を１５ｐｐｍ、加熱温度を１００℃、試験時間を１６ｈとした場合における光束低下率をそれぞれ示している。図７に示すように、Ｈ２Ｓの方が、ＣＯＳよりも約１／３ほど低濃度にも関わらず、極めて短時間で光束低下を招いている。このため、本実施形態では、Ｈ２ＳをＬＥＤモジュール１２のＡｇ腐食性ガスとして考慮しており、ＣＯＳについてはＡｇ腐食性ガスとして考慮していない。
【００３０】
つまり、アクリル樹脂からは硫黄系ガスとして、Ｈ２ＳおよびＣＯＳが多く放出されているが、Ａｇ腐食性ガスとして両者を考慮することなく、Ｈ２Ｓのみに着目してアクリル樹脂を選定すればよい。このため、アクリル樹脂の選定の負担が軽減される。
【００３１】
本実施形態に係る照明装置１０における光学部材１３のアクリル樹脂では、樹脂１ｇあたりから放出されるＨ２Ｓガス量が０．１〜０．５ｐｐｍであるものとする。さらに、光学部材１３のアクリル樹脂では、樹脂１ｇあたりに吸水する水分量が０．１〜１．０％であるものとする。
【００３２】
ここでＨ２Ｓガス量は、例えばヘッドスペース法により材料を１００℃で２４ｈ加熱することで発生したガス成分をＧＣ−ＭＳにより定量分析することで測定することが可能である。また、樹脂の水分量に関しては、４０℃９５％ＲＨの恒温恒湿槽内で７２ｈ処理し、処理前後の重量変化から吸水量を求めることができる。この吸水処理を行わない場合、材料とＬＥＤモジュール１２の反応性が低く、Ａｇの腐食を効率よく再現することが困難となるため、本実施形態における樹脂の選別過程では必ず実施するものとする。
【００３３】
ここで、図８および図９を用いて、Ｈ２Ｓガス放出量および吸湿後の水分量と、ＬＥＤモジュール１２内のＡｇの腐食の関係について説明する。図８は、Ｈ２Ｓガス放出量、吸湿後の水分量とＬＥＤモジュール内のＡｇ腐食の関係を示す図である。図９は、試験結果の一例を示す図である。図８および図９に示すように、試験対象の光学部材１３のアクリル樹脂として、Ｈ２Ｓガス放出量および吸湿後の水分量が異なるアクリル１〜４が用いられており、それぞれのＬＥＤモジュール１２におけるＡｇの腐食を試験している。具体的には、アクリル１が、Ｈ２Ｓガス量が「０．２１６ｐｐｍ」、吸湿水分量（吸水量）が「０．５８％」であり、アクリル２が、Ｈ２Ｓガス量が「０．４９ｐｐｍ」、吸湿水分量（吸水量）が「０．９６％」であり、アクリル３が、Ｈ２Ｓガス量が「０．５４９ｐｐｍ」、吸湿水分量（吸水量）が「１．０９％」であり、アクリル４が、Ｈ２Ｓガス量が「１．８１４ｐｐｍ」、吸湿水分量（吸水量）が「１．３２％」であるものとする。
【００３４】
そして、ＬＥＤモジュール１２と光学部材１３のアクリル樹脂とを密閉した状態で、２４ｈの間１００℃で加熱し、ＬＥＤモジュール１２のＡｇが黒化（腐食）したか否かを試験した。この結果、アクリル１およびアクリル２は、黒化せず、アクリル３およびアクリル４は、黒化が確認された。目視によるＡｇ反射層の着色が確認できる、点灯時の光束が３〜１２％低下することで識別できる。
【００３５】
例えば、図８の例は、アクリル樹脂製の光学部材１ｇから放出されるＨ２Ｓガスと吸収水分の関係を示したものである。図８に示すように、Ｈ２Ｓガス量が０．１〜０．５ｐｐｍ、水分量が０．１〜１．０％である材質のアクリルはＡｇを腐食せずＬＥＤの光束低下を招くリスクが極めて低い。Ａｇの黒化が起こるのは、Ｈ２Ｓガス量が０．５ｐｐｍ以上、水分量が１．０％以上となる場合である。
【００３６】
このため、本実施形態の照明装置１０では、光学部材１３のアクリル樹脂が、樹脂１ｇあたりから放出されるＨ２Ｓガス量が０．１〜０．５ｐｐｍ、樹脂１ｇあたりに吸水する水分量が０．１〜１．０％である。このようなアクリル樹脂製の光学部材１３を使用することにより、表面処理をせずにＡｇの変色や腐食を回避することができる。
【００３７】
また、例えば、光学部材１３に使用されるアクリル樹脂におけるＨ２Ｓガス量と吸湿水分量を測定し、樹脂１ｇあたりから放出されるＨ２Ｓガス量が０．１〜０．５ｐｐｍ、樹脂１ｇあたりに吸水する水分量が０．１〜１．０％であるアクリル樹脂のみを選定することで、ＬＥＤモジュール１２のＡｇの変色や腐食を抑止することが可能である。
【００３８】
［実施形態の効果］
このように、実施形態に係る照明装置１０は、Ａｇを反射層として有するＬＥＤモジュール１２と、ＬＥＤモジュール１２の周囲に設けられた硫黄系成分を含むアクリル樹脂製の光学部材１３とを有する。そして、光学部材１３では、放出される硫黄ガスのうち樹脂１ｇあたりから放出されるＨ２Ｓガス量が０．１〜０．５ｐｐｍとなるアクリル樹脂を用いて形成されているものとする。光学部材１３は、放出される硫黄ガスでＡｇが黒化されることにより光束低下することを回避可能なアクリル樹脂が使用されている。このため、表面処理をしていないＡｇの変色や腐食を回避することが可能である。特に表面処理をしていないＡｇ反射層を有するＬＥＤモジュール１２の近傍でアクリル製の光学部材１３を使用した際に、アクリル樹脂から放出される微量Ｈ２Ｓガスと水分によるＡｇの腐食を回避することが可能となる。
【００３９】
また、特に、Ｈ２Ｓガス量と水分量の相互関係がＡｇの腐食に影響しているため、樹脂１ｇあたりから放出されるＨ２Ｓガス量が０．１〜０．５ｐｐｍ、樹脂１ｇあたりに吸水する水分量が０．１〜１．０％であるアクリル樹脂を選別することでＡｇの腐食回避に効果的である。
【００４０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４１】
１０  照明装置
１１  器具本体
１２  ＬＥＤモジュール
１２ａ  ＬＥＤチップ
１２ｂ  封止樹脂
１２ｃ、１２ｄ  ボンディングワイヤ
１２ｅ、１２ｆ  電極
１３、１３ａ  光学部材
１４  セード
２９  基板
３０  発行素子
３６  覆い部
３９  レンズ部
【図１】
2017062954.tif 000003
【図２】
2017062954.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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