(57)【要約】【課題】発光ダイオード（ＬＥＤ）の発光効率を低下させる原因物質が発光ダイオードに取り込まれるおそれがなく、吸湿性が従来よりも低減され、さらには輝度ムラ、色ムラの発生が抑制される発光モジュールを提供すること。【解決手段】発光モジュールは、基板と、基板上に実装され光出射面を有する複数の発光ダイオードと、基板上に積層され隣接する発光ダイオード間の隙間を埋める第１封止層と、第１封止層上に積層されガスバリア性および透光性を有する劣化防止膜と、劣化防止膜上に積層され透光性を有する第２封止層とを備え、各発光ダイオードの光出射面は第１封止層の表面から所定の高さだけ突出し劣化防止膜と隙間なく接触している。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、基板上に実装され光出射面を有する複数の発光ダイオードと、基板上に積層され隣接する発光ダイオード間の隙間を埋める第１封止層と、第１封止層上に積層されガスバリア性および透光性を有する劣化防止膜と、劣化防止膜上に積層され透光性を有する第２封止層とを備え、各発光ダイオードの光出射面は第１封止層の表面から所定の高さだけ突出し劣化防止膜と隙間なく接触していることを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
劣化防止膜は透光性を有するフィルムにＳｉＯｘがコーティングされてなる請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
第１および第２封止層はエチレンビニルアセテートからなる請求項１又は２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
各発光ダイオードは、窪んだ凹部を有する基体と、凹部の底面に実装された発光素子と、凹部に充填され発光素子を封止する透光性樹脂からなる封止部とを備え、光出射面は封止部の表面によって形成される請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光モジュール。
【請求項５】
各発光ダイオードの光出射面が平坦であるか、或いは凸状に盛り上がっている請求項４に記載の発光モジュール。
【請求項６】
封止部は凹部の底面側に配され発光素子を覆う第１樹脂層と第１樹脂層上に積層された第２樹脂層との積層構造を有し、第２樹脂層は第１樹脂層よりも硬度が高い請求項５に記載の発光モジュール。
【請求項７】
発光素子が青色光を発する青色発光素子であり、第１樹脂層が前記青色光によって励起され黄色光を発する黄色蛍光体を含有する請求項４〜６のいずれか１つに記載の発光モジュール。
【請求項８】
太陽電池をさらに備える請求項１〜７のいずれか１つに記載の発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光モジュールに関し、詳しくは、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備え、太陽電池やその他の電池と組み合わせて例えば照明装置や案内標識などに使用できる発光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤを用いる発光モジュールは、低消費電力、長寿命などの観点からその市場が急速に拡大している。このような発光モジュールの１つの例としては、互いに対向する上面と底面にそれぞれ電極が形成された複数のＬＥＤを、透明電極を有する透光性の表基板と裏電極を有する裏基板で挟むと共に、表基板および裏基板の間を透光性樹脂からなる封止層で封止した発光モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１８１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光源に複数のＬＥＤを用いた発光モジュールは、通常、基板上に実装された複数のＬＥＤを、例えば、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）等の透光性樹脂からなる封止層で封止して構成されている。
しかし、封止層は、ＬＥＤの出射光の中に含まれる紫外線や熱によって一部分解されることがある。分解により生じた物質は、低分子のガス状態にあってＬＥＤの発光効率を低下させる原因物質になる。
【０００５】
また、一般にＬＥＤは、長寿命(長期信頼性)を確保するため、半導体からなる発光素子を、例えば、透明なシリコーン樹脂等の透光性樹脂からなる封止部で封止して構成されている。
しかしながら、このような封止部の多くはガス透過性を有し、ＬＥＤの発光効率を低下させるガス状の前記原因物質を透過させてしまう。
ガス状の原因物質が透過すると、該原因物質がＬＥＤ内で発光素子の周囲を囲む光反射面に付着して反射率が低下し、ＬＥＤの発光効率を低下させてしまう。
【０００６】
また、複数のＬＥＤを封止する上述の封止層は、その厚さが厚いほど吸湿し易くなる性質を有している。そして、吸湿した場合には、白濁することにより発光モジュールの発光特性を低下させるとともに、ＬＥＤおよびＬＥＤを実装している基板の配線部の腐食を招くおそれがある。さらに、発光モジュールの中に発電用として太陽電池を封入した場合には、吸湿したＥＶＡによって、太陽電池における電極部の変色や発電性能の低下が起きることがある。
【０００７】
また、ＬＥＤから出射された光はその全てが封止層の表面から均一に外部に放出されるわけではなく、その一部は封止層の表面で反射して発光モジュールの内部に戻ってくる。このような、戻り光が増加すると発光モジュールの発光効率が低下するばかりでなく発光モジュールに輝度ムラ、色ムラが生じる。
戻り光が増加する要因としては、発光モジュールの内部でＬＥＤの光出射面と封止層との間に生じる空間が挙げられる。光出射面と封止層との間に空間が生じると、該空間に放出された光が封止層に入射する際に空気との屈折率差により屈折し、封止層の表面へ向けて光が集光させられる。ＬＥＤから発せられた光が集光されて封止層の表面に到達すると、集光された光は封止層の表面で反射し易くなり、発光モジュールの内部へ戻る戻り光の成分が増え、発光モジュールの輝度ムラ、色ムラを引き起こす。
【０００８】
この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、発光ダイオード（ＬＥＤ）の発光効率を低下させる原因物質が発光ダイオードに取り込まれるおそれがなく、吸湿性が従来よりも低減され、さらには輝度ムラ、色ムラの発生が抑制される発光モジュールを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、基板と、基板上に実装され光出射面を有する複数の発光ダイオードと、基板上に積層され隣接する発光ダイオード間の隙間を埋める第１封止層と、第１封止層上に積層されガスバリア性および透光性を有する劣化防止膜と、劣化防止膜上に積層され透光性を有する第２封止層とを備え、各発光ダイオードの光出射面は第１封止層の表面から所定の高さだけ突出し劣化防止膜と隙間なく接触していることを特徴とする発光モジュールを提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明による発光モジュールによれば、各発光ダイオードの光出射面が第１樹脂層上に積層されるガスバリア性を有する劣化防止膜によって覆われるので、発光ダイオードの発光と熱により第２封止層が分解され、発光ダイオードの発光効率を低下させるガス状の原因物質が発生したとしても、前記原因物質が光出射面を介して発光ダイオードに取り込まれることが防止され、発光ダイオードの発光効率の低下が防止される。
【００１１】
さらには、各発光ダイオードは光出射面が第１樹脂層の表面よりも所定の高さだけ突出するように基板上に設けられるので、発光ダイオードの実装時の寸法ズレにより光出射面が第１樹脂層の表面よりも下に位置することが防止され、各発光ダイオードの光出射面は必然的に劣化防止膜と隙間なく接触するようになる。
仮に、光出射面と劣化防止膜との間に隙間（空間）があると、前記原因物質が第１封止層を介して前記隙間に侵入し、光出射面から取り込まれる恐れがあるが、この発明によれば、上述の通り、劣化防止膜が光出射面に隙間なく接触するので、ガス状の原因物質が発光ダイオードに取り込まれることは確実に防止される。
【００１２】
また、第１封止層と第２封止層の間に劣化防止膜が介在することにより、劣化防止膜を設けることなく第１および第２封止層に相当する層を単一の封止層として形成した場合よりも自ずと各層の厚みは薄くなり、これによって封止層の吸湿性が低減される。
【００１３】
さらには、劣化防止膜が各発光ダイオードの光出射面に隙間なく接触するので、光出射面上に空間が形成されず、光出射面から出射された光は集光されることなく拡散しながら第２封止層の表面に到達する。これにより、第２封止層の表面で反射して発光モジュールの内部に戻る戻り光が増大せず、輝度ムラ、色ムラの発生が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明による発光モジュールは、基板と、基板上に実装され光出射面を有する複数の発光ダイオードと、基板上に積層され隣接する発光ダイオード間の隙間を埋める第１封止層と、第１封止層上に積層されガスバリア性および透光性を有する劣化防止膜と、劣化防止膜上に積層され透光性を有する第２封止層とを備え、各発光ダイオードの光出射面は第１封止層の表面から所定の高さだけ突出し劣化防止膜と隙間なく接触していることを特徴とする。
【００１５】
この発明による発光モジュールにおいて、「ガスバリア性」とは、ガス状の物質を透過させない機能を意味する。
【００１６】
この発明による発光モジュールにおいて、劣化防止膜は、透光性を有するフィルムにＳｉＯｘがコーティングされていてもよい。
このような構成によればフィルム上に緻密なＳｉＯｘ（シリカ）膜が形成され、発光効率の低下をもたらすガス状の原因物質の透過を防ぐことができる。
なお、ここで透光性を有するフィルムとしては、例えば、ＰＶＡ（ポリ酢酸ビニル）フィルム、またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどが好適に使用される。
【００１７】
劣化防止膜は、例えば、基板上に実装された複数の発光ダイオードの光出射面を一括して覆うように発光モジュールの外形に対応して作製された１枚のフィルム、又は、前記複数の発光ダイオードの光出射面を複数の領域に分割して覆うように作製された複数枚の短冊状フィルムなど、様々な形態で使用される。
【００１８】
劣化防止膜は、その厚さが約０．０１〜０．０５ｍｍの範囲内であることが好ましい。
というのは、厚さが約０．０１ｍｍに満たないと劣化防止膜の取り扱いが容易ではなく、一方、約０．０５ｍｍを超えると発光ダイオードから出射された光の透過が不充分になるおそれがあるからである。
【００１９】
この発明による発光モジュールにおいて、第１および第２封止層はエチレンビニルアセテートからなっていてもよい。
エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）は、柔軟性、弾力性、誘電シールド性、親和性などに優れ割れ難いため、外部の衝撃から発光ダイオードを保護するのに適しており、封止層の材料として好適に使用される。
【００２０】
但し、第１および第２封止層の材料はＥＶＡに限られるものではなく、ＥＶＡの他にも、ポリオレフィン系の感熱型接着剤、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）やエチレンアクリル酸（ＥＡＡ）などの感熱型接着剤、またはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを用いることもできる。
【００２１】
この発明による発光モジュールにおいて、各発光ダイオードは、窪んだ凹部を有する基体と、凹部の底面に実装された発光素子と、凹部に充填され発光素子を封止する透光性樹脂からなる封止部とを備え、光出射面は封止部の表面によって形成されてもよい。
つまり、このような構成によれば、各発光ダイオードを薄型化し易い表面実装型の発光ダイオードで構成でき、構造上、高さが高くなりがちな砲弾型のものを用いる場合よりも発光モジュールの薄型化が図り易くなる。
【００２２】
各発光ダイオードが、凹部を有する基体と、凹部の底面上に実装された発光素子と、発光素子を封止する封止部とからなる上記構成において、各発光ダイオードの光出射面は平坦であるか、或いは凸状に盛り上がっていてもよい。
このような構成によれば、各発光ダイオードの光出射面が劣化防止膜と隙間なく接触し易くなり、光出射面と劣化防止膜との間に隙間（空間）が生じることをより確実に防止できるようになる。
【００２３】
各発光ダイオードの光出射面が平坦であるか、或いは凸状に盛り上がっている上記構成において、封止部は、凹部の底面側に配され発光素子を覆う第１樹脂層と第１樹脂層上に積層された第２樹脂層との積層構造を有し、第２樹脂層は第１樹脂層よりも硬度が高くてもよい。
【００２４】
というのは、各発光ダイオードの光出射面が平坦であるか、或いは凸状に盛り上がっている場合、発光素子に加わる熱応力の緩和を図るために、硬度の低い透光性樹脂で封止部を形成すると、封止部の表面が粘弾性を有することにより、発光ダイオードの取り扱い時に発光ダイオードの光出射面どうしが付着したり、光出射面に異物が付着したりする問題が生ずるからである。また、発光ダイオードを吸着して搬送するコレットと呼ばれる真空吸着部に発光ダイオードの光出射面が付着したまま外れなくなるなどの問題も生ずる。
【００２５】
しかし、上記のように、封止部を、凹部の底面側に配され発光素子を覆う第１樹脂層と、第１樹脂層上に積層された第２樹脂層で構成すると、発光素子を覆う第１樹脂層には硬度の低い弾性に富んだ透光性樹脂を用いて発光素子に加わる熱応力の緩和を図りつつ、第２樹脂層には硬度の高い透光性樹脂を用いてその表面から粘弾性を排除することができ、上述のような問題を解消できる。
【００２６】
各発光ダイオードが、凹部を有する基体と、凹部の底面上に実装された発光素子と、発光素子を封止する封止部とからなる上記構成において、発光素子は青色光を発する青色発光素子であり、第１樹脂層は前記青色光によって励起され黄色光を発する黄色蛍光体を含有していてもよい。
このような構成によれば、各発光ダイオードから青色光と黄色光との混合による擬似的な白色光を発することができ、照明用の発光モジュールとすることができる。
【００２７】
この発明による発光モジュールは、太陽電池をさらに備えていてもよい。
このような構成によれば、昼間は太陽光を受けて発電しつつ、夜間には昼間に発電した電力を利用して発光させることができ、環境に優しい発光モジュールとなる。
【００２８】
以下、図面に基づいてこの発明の実施形態に係る発光モジュールについて説明する。以下に説明する複数の実施形態において、同じ部材には同じ符号を用いて説明する。なお、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。
【００２９】
実施形態１
この発明の実施形態１に係る発光モジュールについて図１〜６に基づいて説明する。図１は、この発明の実施形態１に係る発光モジュールの構成を示す説明図、図２は図１に示される発光モジュールの製造工程を示す工程図、図３は実施形態１で用いられる発光ダイオードを単体で示す説明図、図４は図２（ｂ）の要部拡大図、図５は図１に示される発光モジュールの要部拡大図、図６は発光ダイオードの実装高さと第１樹脂層の厚さとの好ましくない例を示す説明図、図７は発光ダイオードの光出射面と劣化防止膜との間に空間が生じた好ましくない例を示す説明図、図８は発光ダイオードの実装高さと第１樹脂層の厚さとの好ましくない例を示す説明図、図９は実施形態１で用いた発光ダイオードの発光スペクトルを示すグラフ図である。
【００３０】
図１に示されるように、実施形態１に係る発光モジュール１は、基板６と、基板６上に積層され隣接する発光ダイオード（ＬＥＤ）４間の隙間を埋める第１封止層５と、第１封止層５上に積層されガスバリア性および透光性を有する劣化防止膜３と、劣化防止膜３上に積層され透光性を有する第２封止層２とを備え、各ＬＥＤ４の光出射面４６は第１封止層５の表面から所定の高さＨ２（図４参照）だけ突出し、劣化防止膜３と隙間なく接触している。
【００３１】
以下、図１に示される発光モジュール１の製造工程について図２に基づいて説明しつつ、各部の構成について図３〜９に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
まず、図２（ａ）に示されるように、厚さ５．０ｍｍの透明ガラス板８に、封止材である厚さ０．６ｍｍのエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）シートを２枚積層しベース封止層７を設けた。次いで、ベース封止層７に多数のＬＥＤ４を実装した基板６を積層し、ＬＥＤ４へ電力を供給するための配線を施した。
【００３３】
ここで、図３に示されるように、実施形態１で使用したＬＥＤ４は、すり鉢状の凹部４３を有する基体４４と、凹部４３の底面に実装され青色の発光スペクトルを有する発光素子４０と、凹部４３に充填され発光素子４０を封止する封止部４５とから主に構成されている。封止部４５は凹部４３の底面側に配され発光素子を覆う第１樹脂層４１と、第１樹脂層４１上に積層された第２樹脂層４２との積層構造を有し、第１樹脂層４１には青色光によって励起され黄色光を発する黄色蛍光体が含有されている。これにより、発光素子４０が発する青色光と励起された黄色蛍光体が発する黄色光との混合による擬似的な白色光が得られる。
【００３４】
ＬＥＤ４の封止部４５の表面、すなわち光出射面４６は、劣化防止膜３と隙間なく接触し易くなるように平坦もしくは凸状に盛り上がっている。しかしながら、ＬＥＤ４の光出射面４６の表面を平坦もしくは凸状に盛り上がる形状とした場合、ＬＥＤ４の製造・検査時に、ＬＥＤ４の光出射面４５どうしが付着したり、光出射面４６に異物が付着するなどの問題が発生する。また、ＬＥＤ４を基板６へ実装する際、一般的に使用されるＬＥＤピックアップ用治具であるコレット（図示せず）と称する真空吸着部に、ＬＥＤ４の光出射面４６が付着して外れなくなる問題が生じてしまう。
【００３５】
これらの問題を解決するため、発光素子４０を覆う第１樹脂層４１には硬度が低い、例えば、ジメチル系のシリコーン樹脂に黄色蛍光体を混合したものを使用し、第１樹脂層４１上に積層される第２樹脂層４２には硬度が高い、例えば、レジン系のシリコーン樹脂を使用した。このような硬度の異なる２種類のシリコーン樹脂を使用する目的は、発光素子４０に加わる応力を緩和しつつ、光出射面４６から粘弾性を排除し、異物の付着やＬＥＤ４どうしの付着を防ぐことである。
【００３６】
次いで、図２（ｂ）に示されるように、基板６の上に、ＬＥＤ４の光出射面４６を露出させるためのφ１０．０ｍｍの孔１０が複数箇所に形成された厚さ０．６ｍｍのＥＶＡシートを３枚積層して、隣接するＬＥＤ４間の隙間を埋める第１封止層５を設けた。ここで、図４に示されるように、厚さ０．６ｍｍのＥＶＡシートを３枚積層して形成された第１封止層５の厚さＴ１は１．８ｍｍとなる。これに対し、実装後のＬＥＤ４の平均高さＨ１は２．０ｍｍであるため、第１封止層５の表面はＬＥＤ４の光出射面４６よりも０．２ｍｍだけ低くなる。つまり、ＬＥＤ４の光出射面４６は第１封止層５の表面から所定の高さＨ２として０．２ｍｍだけ突出した状態になる。
【００３７】
次いで、図２（ｃ）に示されるように、第１封止層５の上に、厚さ０．０１２ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム基材に蒸着によってＳｉＯｘ（シリカ）蒸着膜がコーティングされてなる劣化防止膜３を積層した。この実施形態では、劣化防止膜層３として、三菱樹脂株式会社製の商品名「テックバリアＴＣＢ-ＨＩ３」を使用し、ＳｉＯｘ非蒸着面がＬＥＤ４の上面である光出射面４６に接するように配置した。
【００３８】
その後、図２（ｄ）に示されるように、劣化防止膜３の上に、封止材である厚さ０．６ｍｍのＥＶＡシートを３枚積層して第２封止層２を設け、さらに、第２封止層２の上に厚さ５．０ｍｍの透明ガラス板１１を積層した。
【００３９】
以上の工程を経て得られた積層体を熱圧着装置に投入して、約１５０度で１時間の熱圧着処理を行い、封止材であるＥＶＡを架橋させることにより図１に示される発光モジュール１を完成させた。
【００４０】
この熱圧着による封止・接着作用により、各ＬＥＤ４の周囲に存在していた空間が軟化したＥＶＡの流入により塞がれて封止・接着され、図５に示されるようにＬＥＤ４の光出射面４６は劣化防止膜３で隙間なく被覆され、劣化防止膜３の上面からはさらにＥＶＡからなる第２封止層２で封止される。
【００４１】
ここで、図４に示された実装後のＬＥＤ４の高さＨ１と第１封止層５の厚さＴ１との上記のような関係は、次のような理由によるものである。
【００４２】
すなわち、実装後のＬＥＤ４の平均高さＨ１と第１封止層５の厚さＴ１との差である所定の高さ（第１封止層５の表面に対するＬＥＤ４の突出高さ）Ｈ２が０．２ｍｍより小さいと、製造時のバラツキ（例えばＬＥＤ４の実装高さバラツキ）により、例えば、図６に示されるようにＬＥＤ４の光出射面４６が第１封止層５よりも低い位置になることが生じ得る。この場合、図７に示されるように劣化防止膜層３がＬＥＤ４の光出射面４６の形状に倣うことなく両者が接しない状態でＥＶＡの架橋が進んでしまい、光出射面４６と劣化防止膜３との間に空間Ｓが生じてしまう。
【００４３】
仮に、図７に示されるように、ＬＥＤ４の光出射面４６と劣化防止膜３との間に空間Ｓが生じると、ＬＥＤ４の発光の中に含まれる紫外線と熱により第２封止層２が分解されて生じたＬＥＤ４の発光効率を低下させるガス状の原因物質が、第１封止層５を介して空間Ｓ内に侵入し、光出射面４６からＬＥＤ４内に取り込まれてＬＥＤ４の発光効率が低下する恐れがある。つまり、光出射面４６と劣化防止膜３との間に空間Ｓが形成されると、たとえ劣化防止膜３を設けても充分なガスバリア機能が果たされないことがある。
【００４４】
一方、図８に示されるように、実装後のＬＥＤ４の平均高さＨ１と第１封止層５の厚さＴ１との差である所定の高さＨ２が０．５ｍｍより大きいと、積層された劣化防止膜３が大きく変形して、第２封止層２の中に気泡やシワが発生するため、接着不良・外観不良が発生してしまうおそれがある。さらに、この実施形態で使用したＰＥＴ基材にＳｉＯｘ蒸着を施した劣化防止膜３の場合には、劣化防止膜３の変形が大きくなると、表面の蒸着膜にクラックが発生して、充分なガスバリア機能を果たさなくなってしまうことがある。
【００４５】
従って、実装後のＬＥＤ４の平均高さＨ１と、隣接するＬＥＤ４間の隙間を埋める第１封止層５の厚さＴ１との差である所定の高さＨ２は、０．２〜０．５ｍｍであることが好ましく、０．２〜０．３ｍｍであればよりいっそう好ましい。
【００４６】
また、ＬＥＤ４の光出射面４６と劣化防止膜３との間に隙間（空間Ｓ）が生じないように、光出射面４６を劣化防止膜３でぴったりと被覆することは、ＬＥＤ４の発光効率を低下させるガス状の原因物質がＬＥＤ４に取り込まれることを防止するうえで重要なだけでなく、発光モジュール１の輝度ムラと色ムラを抑えるうえでも重要である。
【００４７】
つまり、図７に示すように、ＬＥＤ４の光出射面４６と劣化防止膜３との間に空間Ｓが生じると、光出射面４６に対向する劣化防止膜３の表面が下方に向って凸状に湾曲し、光出射面４６から出射された光は空間Ｓに放出された後、劣化防止膜３の湾曲面に入射する際に空気との屈折率差により大きく屈折し、拡散せずに第２封止層２の表面へ向って集光されてしまう。
【００４８】
ＬＥＤ４から出射された光が空間Ｓの存在により第２封止層２の表面へ集光されると、図５に示されるように光出射面４６と劣化防止膜３との間に空間が存在しない場合よりも、第２封止層２の表面で反射されＬＥＤ４の内部へ戻る戻り光５２の成分が増加し、発光モジュール１の表面全体から均一な発光が得られず輝度ムラが引き起こされる。
【００４９】
また、上述の通り、ＬＥＤ４は青色光と黄色蛍光体が発する黄色光との混合による擬似的な白色光を発するものであり、その発光スペクトルは図９に示される通りである。しかし、このような蛍光体を利用するＬＥＤ４では、戻り光５２が増えると上述の輝度ムラばかりでなく、色ムラも引き起こされる。
すなわち、上記のような発光スペクトルを有する白色光が、図７に示されるように、空間Ｓの存在により集光され、第２封止層２の表面で反射されてＬＥＤ４内に戻ると、戻り光５２のうち青色の発光スペクトルを有する成分がＬＥＤ４内で黄色蛍光体を再び励起し、青色光よりも黄色光の成分が増えることにより、ＬＥＤ４の発光波長が長波長へ増幅され、黄色の光となる。
これにより、白色であるべき発光モジュール１の発光が部分的に黄色になり、色ムラが引き起こされる。
【００５０】
これに対し、図５に示されるように、ＬＥＤ４の光出射面４６と劣化防止膜３とが隙間なく接触していると、空間Ｓ（図７参照）が存在しないためＬＥＤ４から発せられた光は略屈折することなく劣化防止膜３および第２封止層２に入射し、拡散しながら進行して第２封止層２の表面に到達する。このとき、第２封止層２の表面により反射される光は、空間Ｓの存在により光が集光される場合よりも少なく、拡散しながらガラス板１１内を進んで外部に放出される。
このため、図５に示されるように、ＬＥＤ４の光出射面４６と劣化防止膜３とが隙間なく接触していると、発光モジュール１の輝度ムラと色ムラの発生が抑えられる。
【００５１】
ガス状の原因物質によるＬＥＤ４の発光効率低下、並びに、発光モジュール１の輝度ムラおよび色ムラの原因となるＬＥＤ４の光出射面４６と劣化防止膜３との間の空間Ｓ（図７参照）は、積層体の加熱時に封止材であるＥＶＡが均一に流動しないことが原因の１つである。しかしながら、封止材をモジュール内で均一に流動させることは極めて困難であるため、ＬＥＤ４の光出射面４６（図３参照）を平坦もしくは凸状に盛り上がった形状にすることと、ＬＥＤ４の光出射面４６を第１封止層５の表面から所定の高さＨ２（図４参照）だけ突出させることは、光出射面４６と劣化防止膜３とを隙間なく接触させ、空間の発生を防止するうえで非常に重要である。
【００５２】
この実施形態では、劣化防止膜３としてＰＥＴ基材にＳｉＯｘ蒸着を施したものを用いたが、ガスバリア性を有するフィルムであれば他のものであってもよく、例えば、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）フィルムにＳｉＯｘ膜をコーティングしたものを用いても同様の効果が得られる。
【００５３】
また、劣化防止膜３の平面寸法は、この実施形態においては発光モジュール１の平面寸法と同寸法としたが、ＬＥＤ４の光出射面４６を確実に隙間なく被覆することができれば、いかなる寸法であってもよい。例えば、複数枚の短冊状の劣化防止膜３をＬＥＤ４の配列に従って配置してもよい。
【００５４】
さらに、この実施形態で用いた封止材はＥＶＡであるが、ＥＶＡ以外の封止材、例えば、ポリオレフィン系の熱圧着性樹脂、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）やエチレンアクリル酸（ＥＡＡ）などの熱圧着性樹脂、またはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）を用いても同様の効果を得ることができる。
【００５５】
なお、この実施形態において、封止材であるＥＶＡシートは０．６ｍｍの厚さのものを使用したが、その他の厚さのＥＶＡシートや例えばポリオレフィン系封止材、ＰＶＢを用いても同様の効果を得ることができる。
【００５６】
また、この実施形態では、発光モジュール１の表裏に透明ガラス板８，１１を使用したが、例えばポリカーボーネート板やアクリル板のようなプラスチック製透明基板を用いてもよい。さらに、透明ガラス板８，１１に代えて、不透明あるいは半透明のガラス板、プラスチック板、フィルムまたはシートを用いてもよい。
【００５７】
実施形態２
この発明の実施形態２に係る発光モジュールについて図１０および図１１に基づいて説明する。図１０は実施形態２に係る発光モジュールの構成を示す説明図、図１１は図１０に示される発光モジュールの製造工程を示す工程図である。
【００５８】
図１０に示されるように、実施形態２に係る発光モジュール２１は、実施形態１に係る発光モジュール１の構成を基本とし、基板６と透明ガラス板１１の間に光透過型太陽電池９をさらに設けて発電機能を付加したものである。以下、実施形態２に係る発光モジュールの製造工程について図１１に基づいて説明する。
【００５９】
図１１（ａ）に示されるように、実施形態１と同様に、透明ガラス板８、ベース封止層７、複数のＬＥＤ４が実装された基板６、第１封止層５および劣化防止膜３を積層した。
【００６０】
次いで、図１１（ｂ）に示されるように、劣化防止膜３の上に、封止材である厚さ０．６ｍｍのＥＶＡシートを３枚積層して第２封止層２を設け、さらに第２封止層２の上に、光透過型太陽電池９をその受光面が上になるように配置した。
その後、図１１（ｃ）に示されるように、光透過型太陽電池９の上に、封止材である厚さ０．６ｍｍのＥＶＡシートを２枚積層して第３封止層１２を設け、さらに第３封止層１２の上に厚さ５．０ｍｍの透明ガラス板１１を積層した。
【００６１】
以上の工程を経て得られた積層体を熱圧着装置に投入して、約１５０度で１時間の熱圧着処理を行い、封止材であるＥＶＡを架橋させることにより、発光機能と発電機能を併せ持つ図１０に示される発光モジュールを作製した。
【００６２】
この実施形態で作製した発電機能を併せ持つ発光モジュール２１は、光透過型太陽電池９の受光面を所定方向へ向けて、主に建物の壁面などに設置して利用される。すなわち、昼間には太陽光によって光透過型太陽電池９で発電が行われ、その発電された電気が蓄電池システム（図示せず）で蓄電されるか、または系統と連携して電力会社などへ売電される。夜間は、前記蓄電池システムに蓄えられた電力により、あるいは系統からの商用電力を受けて、ＬＥＤ４が発光する。ＬＥＤ４からの光は、光透過型太陽電池９の光透過部から透明ガラス板１１を経て外部へ出るので、照明（イルミネーション）として使用される。
【００６３】
実施形態３
この発明の実施形態３に係る発光モジュールについて、図１２および図１３に基づいて説明する。図１２はこの発明の実施形態３に係る発光モジュールの構成を説明する説明図、図１３は図１２に示される発光モジュールの製造工程を示す工程図である。
【００６４】
図１２に示されるように、実施形態３に係る発光モジュール３１は、実施形態１に係る発光モジュール１の構成を基本とし、基板６と透明ガラス板８の間に光透過型太陽電池９をさらに設けて発電機能を付加したものである。以下、実施形態３に係る発光モジュールの製造工程について図１３に基づいて説明する。
【００６５】
図１３（ａ）に示されるように、厚さ５．０ｍｍの透明ガラス板８の上に、封止材である厚さ０．６ｍｍのＥＶＡシートを２枚積層して第１のベース封止層７ａを設け、さらに第１のベース封止層７ａの上に光透過型太陽電池９をその受光面が下になるように配置した。
【００６６】
次いで、図１３（ｂ）に示されるように、光透過型太陽電池９の上に、第２のベース封止層７ｂ、複数のＬＥＤ４が実装された基板６、第１封止層５および劣化防止膜３を積層した。
【００６７】
その後、図１３（ｃ）に示されるように、劣化防止膜層３の上に、封止材である厚さ０．６ｍｍのＥＶＡシートを３枚積層して第２封止層２を設け、さらに、この第２封止層２の上に、厚さ５．０ｍｍの透明ガラス板１１を積層した。
【００６８】
以上の工程を経て得られた積層体を熱圧着装置に投入して、約１５０度で１時間の熱圧着処理を行い、封止材であるＥＶＡを架橋させることで、発電機能を併せ持つ図１２に示される発光モジュール３１を作製した。
【００６９】
この実施形態で作製した発電機能を併せ持つ発光モジュール３１は、太陽電池９の受光面とＬＥＤ４からの発光が出射される発光面とが互いに逆方向となっている。昼間には透明ガラス板８から入射する太陽光を受けて発電し、夜間にはＬＥＤ４からの発光が透明ガラス板１１から外部に放出される。実施形態３に係る発光モジュールは、太陽光の受光面とＬＥＤ光の発光面が逆なので、主に建物の庇などに設置して利用される。
【００７０】
以上、詳細に説明したように、実施形態１〜３に係る発光モジュール１，２１，３１は、ＬＥＤ４の光出射面４６とガスバリア性を有する劣化防止膜３とが隙間なく接触するので、光出射面４６と劣化防止膜３との間に空間が形成されない。
このため、ＬＥＤ４の発光効率を低下させるガス状の有害物質が光出射面４６からＬＥＤ４に取り込まれることが確実に防止される。また、空間Ｓの存在によりＬＥＤ４から出射された光が集光されることも防止され、戻り光の成分も減少するので、発光モジュールの輝度ムラと色ムラの発生が抑えられる。
【００７１】
さらには、劣化防止膜３の存在により、封止層はその厚み方向において第１封止層５と第２封止層２に分断されるので、劣化防止膜３が存在せず第１および第２封止層５，２に相当する層が連続した単一の層として形成される場合よりも各層の厚みが薄くなり、封止層の吸湿性が低減される。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明による発光モジュールは、照明や表示などの用途に幅広く利用でき、例えば、建築物の壁面や庇、自動車のＴＯＰライト部などに利用できる。また、発電機能を併せ持つ発光モジュールは、昼間には太陽光を受光して発電しつつ、夜間には発光ダイオードにより発光することが可能になり、環境に優しい発光モジュールとなる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態１に係る発光モジュールの構成を示す説明図である。
【図２】図１に示される発光モジュールの製造工程を示す工程図である。
【図３】実施形態１で用いられる発光ダイオードを単体で示す説明図である。
【図４】図２（ｂ）の要部拡大図である。
【図５】図１に示される発光モジュールの要部拡大図である。
【図６】発光ダイオードの実装高さと第１樹脂層の厚さとの好ましくない例を示す説明図。
【図７】発光ダイオードの光出射面と劣化防止膜との間に空間が生じた好ましくない例を示す説明図である。
【図８】発光ダイオードの実装高さと第１樹脂層の厚さとの好ましくない例を示す説明図である。
【図９】実施形態１で用いた発光ダイオードの発光スペクトルを示すグラフ図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係る発光モジュールの構成を示す説明図である。
【図１１】図１０に示される発光モジュールの製造工程を示す工程図である。
【図１２】本発明の実施形態３に係る発光モジュールの構成を示す説明図である。
【図１３】図１２に示される発光モジュールの製造工程を示す工程図である。
【符号の説明】
【００７４】
１，２１，３１・・・発光モジュール
２・・・第２封止層
３・・・劣化防止膜
４・・・発光ダイオード（ＬＥＤ）
５・・・第１封止層
６・・・基板
７・・・ベース封止層
７ａ・・・第１のベース封止層
７ｂ・・・第２のベース封止層
８，１１・・・透明ガラス板
９・・・光透過型太陽電池
１２・・・第３封止層
４０・・・発光素子
４１・・・第１樹脂層
４２・・・第２樹脂層
４３・・・凹部
４４・・・基体
４５・・・封止部
４６・・・光出射面
Ｈ１・・・実装後のＬＥＤの平均高さ
Ｈ２・・・所定の高さ
Ｓ・・・空間
Ｔ１・・・第１封止層の厚さ
【図１】
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【図２】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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