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技術 光拡散膜付LED発光装置、光拡散膜形成用インク及びLED発光装置用光拡散シート

出願人 株式会社朝日ラバー
発明者 橋本健志佐藤博英滝田充
出願日 2018年2月23日 (2年2ヶ月経過) 出願番号 2018-030683
公開日 2019年8月29日 (8ヶ月経過) 公開番号 2019-145739
状態 未査定
技術分野 LED素子のパッケージ
主要キーワード オーディオパネル 可塑物 シリコーンゴム成分 樹脂キャップ 規格範囲内 二重環状 配光測定 内側側
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

簡易な手段で光拡散性が調整できるLED発光装置を提供することを目的とする。

解決手段

発光面を有するLED発光装置5と、発光面の少なくとも一部を覆う領域に配置された光拡散膜9bとを備える光拡散膜付LED発光装置10を用いる。また、そのような光拡散膜付LED発光装置を製造するために、樹脂シート9と、樹脂シートに形成された光拡散膜9bとを備えるLED発光装置用光拡散シート、そのような光拡散膜を形成するためのインクを用いる。

概要

背景

近年LED発光装置の用途はますます増加している。具体的には、例えば、室内照明自動車車載用ヒータコントロールパネルオーディオパネル操作ボタン類等の用途にも採用が広がっている。

LED発光装置は、指向性の高い光を発光する光源であるために、多数個組み合わせて用いた場合には各LEDチップからの発光がドット状に観察され、発光領域と非発光領域との明暗の差が大きくなって眼に対する負担が大きくなったりする問題があった。このような問題を解決するために、LED発光装置においては、LEDの点状の光源を目立たせない発光表示照明効果を得るために様々な試みがなされている。

例えば、下記特許文献1は、有機樹脂粒子及び酸化チタン粒子を含有する光拡散熱収縮性チューブを用いることにより、直管LEDライトの光源を隠蔽する技術を開示する。

また、下記特許文献2は、LEDチップの光軸付近出射光光軸から離れるように、レンズを用いて、屈折全反射とを組み合わせて照射面に対する均質配光を得る技術を開示する。

また、下記特許文献3は、蛍光物質を含有する透光性被覆材をLED発光装置に装着することにより、LEDチップの発光色を変換するとともに拡散発光を得る技術を開示する。そして、この技術によれば、着色剤を使用することによって発光を所望の発光色にすることができることが開示されている。また、着色剤として、有色顔料酸化チタン炭酸バリウムなどの白色顔料が例示されており、着色剤を、被覆材又は被覆層中に蛍光物質と共に含有させてもよいし、着色剤を含有させた別の被覆材又は被覆層をその上にさらに装着・形成してもよいことを開示している。

概要

簡易な手段で光拡散性が調整できるLED発光装置を提供することを目的とする。発光面を有するLED発光装置5と、発光面の少なくとも一部を覆う領域に配置された光拡散膜9bとを備える光拡散膜付LED発光装置10を用いる。また、そのような光拡散膜付LED発光装置を製造するために、樹脂シート9と、樹脂シートに形成された光拡散膜9bとを備えるLED発光装置用光拡散シート、そのような光拡散膜を形成するためのインクを用いる。

目的

本発明は、簡易な手段で光拡散性が調整できるLED発光装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

発光面を有するLED発光装置と、前記発光面の少なくとも一部を覆う領域に配置された光拡散膜とを備えることを特徴とする光拡散膜付LED発光装置。

請求項2

前記光拡散膜は、線状,点状,面状,円状,間欠状,またはこれらを組み合わせて形成されている請求項1に記載の光拡散膜付LED発光装置。

請求項3

前記光拡散膜は光拡散材を含む請求項1または2に記載の光拡散膜付LED発光装置。

請求項4

前記光拡散材は、二酸化チタン粒子を含む請求項3に記載の光拡散膜付LED発光装置。

請求項5

前記光拡散膜は全可視光波長領域において、反射率が90%以上である波長領域を含む請求項1〜4の何れか1項に記載の光拡散膜付LED発光装置。

請求項6

光拡散膜は、反射率が異なる少なくとも2つの領域を有する1〜5の何れか1項に記載の光拡散膜付LED発光装置。

請求項7

前記LED発光装置の前記発光面を覆う樹脂シートを備え、前記樹脂シートの前記発光面の少なくとも一部を覆う領域に前記光拡散膜が配されている請求項1〜6の何れか1項に記載の光拡散膜付LED発光装置。

請求項8

前記樹脂シートは、キャップ状またはフラットシート状である請求項7に記載の光拡散膜付LED発光装置。

請求項9

前記樹脂シートは、蛍光体を含有する請求項7または8に記載の光拡散膜付LED発光装置。

請求項10

前記LED発光装置が表面実装型LED発光装置またはチップオンボード型LED発光装置である請求項1〜9の何れか1項に記載の光拡散膜付LED発光装置。

請求項11

発光面を有するLED発光装置の発光面または発光面を覆う樹脂シートに、前記発光面からの発光を拡散させるための光拡散膜を形成するために用いられ、透明樹脂100質量部に対して3〜400質量部の二酸化チタン粒子を含有することを特徴とする光拡散膜形成用インク

請求項12

樹脂シートと、前記樹脂シートに形成された光拡散膜とを備えることを特徴とするLED発光装置用光拡散シート

請求項13

前記樹脂シートは、蛍光体を含有する請求項12に記載のLED発光装置用光拡散シート。

請求項14

前記樹脂シートは、キャップ状またはフラットなシート状である請求項12または13に記載のLED発光装置用光拡散シート。

技術分野

0001

本発明は、光拡散性を改良したLED発光装置に関する。

背景技術

0002

近年LED発光装置の用途はますます増加している。具体的には、例えば、室内照明自動車車載用ヒータコントロールパネルオーディオパネル操作ボタン類等の用途にも採用が広がっている。

0003

LED発光装置は、指向性の高い光を発光する光源であるために、多数個組み合わせて用いた場合には各LEDチップからの発光がドット状に観察され、発光領域と非発光領域との明暗の差が大きくなって眼に対する負担が大きくなったりする問題があった。このような問題を解決するために、LED発光装置においては、LEDの点状の光源を目立たせない発光表示照明効果を得るために様々な試みがなされている。

0004

例えば、下記特許文献1は、有機樹脂粒子及び酸化チタン粒子を含有する光拡散熱収縮性チューブを用いることにより、直管LEDライトの光源を隠蔽する技術を開示する。

0005

また、下記特許文献2は、LEDチップの光軸付近出射光光軸から離れるように、レンズを用いて、屈折全反射とを組み合わせて照射面に対する均質配光を得る技術を開示する。

0006

また、下記特許文献3は、蛍光物質を含有する透光性被覆材をLED発光装置に装着することにより、LEDチップの発光色を変換するとともに拡散発光を得る技術を開示する。そして、この技術によれば、着色剤を使用することによって発光を所望の発光色にすることができることが開示されている。また、着色剤として、有色顔料酸化チタン炭酸バリウムなどの白色顔料が例示されており、着色剤を、被覆材又は被覆層中に蛍光物質と共に含有させてもよいし、着色剤を含有させた別の被覆材又は被覆層をその上にさらに装着・形成してもよいことを開示している。

先行技術

0007

特開2013−254105号公報
特開2014−22489号公報
特開平11−87784号公報

発明が解決しようとする課題

0008

従来のLED発光装置においては、指向性の高い光を発することにより、発光がドット状に観察されたり、眼に対する負担が大きくなったりする等の問題があった。また、別の問題として、LED発光装置がLEDチップの発光を一部波長変換してもとの光と混色して異なる色の発光を可能とする装置である場合、LEDチップが発する光と蛍光体が発する光とが照射角度によって色分離して均質に混色しないことにより色むらが生じるという問題もあった。また、特許文献2に記載されたように、配光レンズを用いて光の配光を調整する場合には、LED発光装置のサイズが大きくなったり、レンズを設計して成形のための型を作ってから成形する煩雑な工程が必要であったりするという欠点があった。

0009

本発明は、簡易な手段で光拡散性が調整できるLED発光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

0010

本発明の一局面は、発光面を有するLED発光装置と、発光面の少なくとも一部を覆う領域に配置された光拡散膜とを備える光拡散膜付LED発光装置である。このような光拡散膜付LED発光装置によれば、LED発光装置の発光面からの発光の少なくとも一部を光拡散膜によって反射させることにより、LED発光装置に光源隠蔽性を付与することができる。それにより、点光源をソフトな面光源イメージとしたり、色むらを抑制したりすることができる。光拡散膜の形状としては、例えば、線状,点状,面状,円状,間欠状,またはこれらを組み合わせた形状が挙げられる。

0011

また、光拡散膜としては、二酸化チタン粒子等の光拡散剤を含有する反射膜、さらには、全可視光波長領域において、反射率が90%以上である波長領域を含む反射膜が好ましく用いられる。

0012

また、光拡散膜は、反射率の異なる少なくとも2つの領域を有することが、各領域の反射、透過の特性を組み合わせることにより、光拡散性を多様に制御することができる点から好ましい。

0013

また、光拡散膜付LED発光装置は、LED発光装置の発光面を覆う樹脂シートを備え、樹脂シートの発光面の少なくとも一部を覆う領域に光拡散膜が配されていることが好ましい。このような形態によれば、例えば、LED発光装置の発光面の中心領域に光拡散膜が配置されると光拡散膜で反射された光が樹脂シートに戻り樹脂シートにより導光されて、光拡散膜が形成されていない領域から、その光を出射させることができる。それにより、LEDチップの中心付近の大きい強度の発光の一部を、発光強度の小さい部分から出射させることにより配光強度の均一化を実現できる。また、光拡散膜を備えた樹脂シートをLED発光装置と独立して製造することができるために、簡単かつ低コストで光拡散膜付LED発光装置を製造することができる。

0014

また、樹脂シートは、キャップ状またはフラットシート状であることが好ましい。また、樹脂シートがキャップ状であることが、キャップ状の樹脂シートを既存のLED発光装置に被せるという容易な工程で光拡散膜を付与することができる点から好ましい。また、樹脂シートがフラットなシート状であることが、シート状の樹脂シートを発光面に接着するという容易な工程で光拡散膜を付与することができる点から好ましい。

0015

また、樹脂シートが蛍光体を含有する場合には、光拡散膜で反射された光源の光が樹脂シート中の蛍光体により波長変換されたり、樹脂シートの中で反射、屈折されたりすることにより光が混ざり、色分離を抑制して色むらを抑制することができる。

0016

また、LED発光装置が表面実装型LED発光装置またはチップオンボード型(COBタイプ)LED発光装置であることが発光面が広いために本発明による効果が顕著になる点から好ましい。

0017

また、本発明の他の一局面は、発光面を有するLED発光装置の発光面または発光面を覆う樹脂シートに、発光面からの発光を拡散させるための光拡散膜を形成するために用いられ、透明樹脂100質量部に対して3〜400質量部の二酸化チタン粒子を含有する光拡散膜形成用インクである。

0018

また、本発明の他の一局面は、樹脂シートと、樹脂シートに形成された光拡散膜とを備えるLED発光装置用光拡散シートである。また、樹脂シートは、蛍光体を含有することが好ましい。また、樹脂シートは、キャップ状またはフラットなシート状であることが好ましい。

発明の効果

0019

LED発光装置の発光面の少なくとも一部を覆うように光拡散膜を形成することにより、LED発光装置の光拡散性を容易に調整することができる。

図面の簡単な説明

0020

図1は、実施形態の光拡散膜付LED発光装置10の模式図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のB−B’断面における断面図である。
図2は、光拡散膜付LED発光装置10の、(a)はLED発光装置5にキャップ状の光拡散膜付樹脂シート9を被せる前の斜視模式図、(b)はキャップ状の光拡散膜付樹脂シート9を被せた後の斜視模式図である。
図3の(a)〜(e)は、それぞれ光拡散膜9bの形状の変形例の平面模式図である。
図4は、図1の光拡散膜付LED発光装置10の変形例である、キャップ本体19aの厚さt1を厚くした光拡散膜付LED発光装置20の模式断面図である。
図5は、図1の光拡散膜付LED発光装置10の光拡散膜9bの断面形状の変形例である、光拡散膜付LED発光装置30の模式断面図である。
図6は、平面である、フラットなシート状の光拡散膜付樹脂シート39を設けた光拡散膜付LED発光装置40の模式断面図である。
図7は、LED発光装置5の発光面8に光拡散膜9bを形成した光拡散膜付LED発光装置50の模式断面図である。
図8は、他の実施形態の光拡散膜付LED発光装置60の模式断面図である。
図9は、実施例を示し、(a)は光拡散膜の塗布形状を示す表であり、(b)は(a)のキャップ状の光拡散膜付樹脂シートの平面写真である。
図10は、実施例の結果を示し、(a)は5種の塗布形状についての配光角と発光強度の関係である配光特性を示すグラフ1、(b)は3種の塗布形状について配光角とCIE色度のx座標の関係を示したグラフ2である。
図11は、実施例の結果を示し、(a)は、塗布面積比率最大光度の半分の光度になる角度である半値角(指向角2θ1/2)の関係を示すグラフ3、(b)は塗布面積比率と天面の強度及び算出全光束の強度の関係を示すグラフ4である。

0021

以下、本発明に係る光拡散膜付LED発光装置の実施形態を、図面を参照して説明する。

0022

図1は、一実施形態の光拡散膜付LED発光装置10の模式図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のB−B’断面における断面図である。また、図2は、図1の光拡散膜付LED発光装置10の、(a)はキャップ状の光拡散膜付樹脂シート9を被せる前の斜視図、(b)は光拡散膜付樹脂シート9を被せた後の斜視図である。

0023

図1(a)及び図1(b)に示すように、光拡散膜付LED発光装置10は、LED発光装置5をキャップ状の光拡散膜付樹脂シート9で覆うように形成された構成体である。

0024

図1(b)に示すように、LED発光装置5は、LEDチップ1と、LEDチップ1を収容する収容凹部2aを備えるパッケージ部材2と、収容凹部2aに収容されたLEDチップ1を封止する透明樹脂封止材4とを備える。なお、透明樹脂封止材は、LEDチップからの発光を波長変換するための蛍光体を含有してもよい。収容凹部2aの内側面には、銀メッキである反射膜7が形成されている。LEDチップ1の一方の電極リード2bに接続され、LEDチップ1の他方の電極は金線6によりワイヤーボンディングされてリード2cに接続されて、各リード2b,2cが外部へ延出されている。このようなLED発光装置5においては、透明樹脂封止材4の上面が発光面8になる。

0025

LEDチップ1としては、従来から知られた紫外光近紫外光、青色から赤色の領域の波長を示す可視光近赤外光赤外光等の波長領域の光を発するもの等が特に限定なく用いられる。これらの中では、420nm〜490nmの青色領域主波長ピーク波長)を有する光を発する、いわゆる青色LEDチップや紫外光や近紫外光のLEDチップがとくに好ましく用いられる。

0026

透明樹脂封止材4は、収容凹部2aに収容されたLEDチップ1を封止して密封する。透明樹脂封止材を形成する透明樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂エポキシ樹脂アクリル樹脂等が挙げられる。とくにはシリコーン樹脂が、光透過性及び熱による耐黄変性に優れるために、発光時間が長時間になっても劣化しにくい点から好ましい。また、ガス透過性熱膨張を抑え得る目的ではエポキシ樹脂が好ましい。

0027

本実施形態のキャップ状の光拡散膜付樹脂シート9は、例えば、シリコーンゴム樹脂成形体であるキャップ状に成形されたキャップ本体9aと光拡散膜9bとを備える。また、キャップ本体9aには、LEDチップ1から発せられた光の波長を変換するための蛍光体3が配合されている。キャップ本体9aは、LED発光装置5の透明樹脂封止材4の上面の発光面8を覆うように装着されている。また、光拡散膜9bは、キャップ本体9aの外表面に形成されている。また、光拡散膜9bは、LED発光装置5の発光面8の少なくとも一部を覆う領域に、例えば塗布により形成されている。

0028

樹脂シート9は光透過性を有する樹脂のキャップ状またはシート状の成形体である限り特に限定されない。このような樹脂の具体例としては、例えば、シリコーンゴム(シリコーンエラストマー)やシリコーンレジン等が挙げられる。これらの中では、シリコーンゴムが高出力のLED発光装置を用いた場合であっても、経時的な黄変が抑制されるとともに、装着したときの歪を緩和しやすい点から好ましい。

0029

また、キャップ本体9aには、蛍光体3の他、着色剤、光拡散材を配合してもよい。キャップ本体に含有される蛍光体や着色剤、光拡散材は任意成分である。キャップ本体に、蛍光体や着色剤を含有させることにより、キャップ本体によってLED発光装置5の発光色を目的とする発光色(例えば、昼光色、昼白色、白色、温白色、または電球色等)に波長変換させて調色することができ、また、蛍光体や着色剤自身も光を拡散するので光がミックスされる。さらに、光拡散膜によって反射した波長変換していない光も蛍光体に当り波長変換される。

0030

図1に示すように、光拡散膜9bは、キャップ本体9aの上面に、所定の径を有する円状の膜として形成されている。光拡散膜の形状は、照射面における所望の照度分布が得られるように調整して形成される。なお、光拡散膜9bは、キャップ本体9aの上面に形成されることが好ましいが、下面に形成しても上面と下面の両面に形成してもよい。また、キャップ本体の上面に設けた場合には、光拡散膜で反射した光をキャップ本体に戻した後、キャップ本体の別の部分から効率よく取り出すことができる点から好ましい。

0031

ここで、本実施形態における光拡散膜とは、LED発光装置の発光面からの発光を、反射、屈折、透過させて拡散させることにより、LED発光装置の光の配光角を拡大させたり、配光方向を変更したりすることができる膜である。このような光拡散膜としては、光反射性に優れた光拡散材を含有する白色反射膜が好ましい。

0032

光拡散材としては、光の吸収率が低く屈折率の高い粒子であれば特に限定なく用いられる。光拡散材の具体例としては、例えば、二酸化チタン硫化亜鉛酸化亜鉛アルミナ酸化マグネシウム炭酸カルシウム硫酸バリウム、等の白色無機粒子フッ素粒子等の白色有機粒子が挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、二酸化チタン粒子が光反射性に優れる点から好ましい。また、二酸化チタン粒子としては、ルチル型アナターゼ型の二酸化チタン粒子があげられる。これらの中では、ルチル型の二酸化チタン粒子が、屈折率が高いために反射性が高く、光触媒作用が低いために透明樹脂を劣化させにくい点から好ましい。また、短波長側の反射率を上げるためには、アナターゼ型二酸化チタンを用いることが好ましい。また、LED光源紫外線の場合は、アルミナを用いることにより紫外線を反射して、再度蛍光体に当てて可視光に波長変換することができる。また、二酸化チタン粒子は、透明樹脂との相溶性分散性を高めるために、また、樹脂に対する光劣化を抑制するために、表面処理されていてもよい。表面処理としては、Al2O3、Zr2O、SiO2などの無機化合物物単独またはこれらを組み合わせて、更にシランカップリンク剤を用いて行うことができる。

0033

光拡散材の粒子径は特に限定されないが、平均粒径0.05〜50μm、さらには0.05〜10μm程度であることが好ましい。なお、平均粒径は、レーザー光回折法による粒度分布測定における質量平均値D50(又はメジアン径)として求めることができる。

0034

光拡散膜中の光拡散材を分散させる樹脂成分としては、透明樹脂が好ましく用いられる。透明樹脂の例としては、シリコーンゴムやシリコーンレジン等のシリコーン樹脂が長時間の使用においても黄変しにくく、光透過性が低下しない点から特に好ましい。シリコーンの具体例としては、ポリ(ジメチルシロキサン)のようなポリ(ジアルキルシロキサン)や、ポリ(ジフェニルシロキサン)のようなポリ(ジアリールシロキサン)で例示されるポリシロキサン化合物が挙げられる。これらのシリコーンの中でも、低屈折率であるジメチルシリコーンが反射率が高くなる点から特に好ましい。また、シリコーンゴムであることが、熱膨張、熱収縮による寸法変化に対し追従することにより、光拡散膜が剥離しにくい点から好ましい。

0035

光拡散膜は、可視光全波長領域において、例えば、波長380〜780μmの範囲の波長の光の中で、反射率が90%以上、さらには95%以上、とくには98%以上の反射率を有する波長領域を含むことが光拡散性に優れる点から好ましい。

0036

光拡散膜は、例えば、樹脂シートの上面に、光拡散材として二酸化チタンを含有し、透明樹脂としてシリコーンを含有するような光拡散膜形成用インクを所定の形状や厚さで塗布することにより形成される。光拡散膜をインクを塗布することにより形成する場合には、光拡散膜の形状、厚み、領域等を自由に変更することができるために、光拡散性を容易に制御することができる。塗布の手段は特に限定されないが、面積、形状や厚さを精度よく制御しやすい点から、スクリーンメッシュや型貫きしたメタルマスクを用いて塗布する方法が挙げられる。なお、スクリーンメッシュを用いて塗布した場合には、表面にスクリーン痕が残ることがある。このような場合には、メタルマスクを用いることが好ましい。なお、これらの方法を用いる場合には、多数のキャップ本体またはシート本体が一枚のシート状に一体化されて成形された成形体の上面に、所定のパターンを有するメタルマスク、またはスクリーンを置いて、一度に多数個のキャップ本体またはシート本体に塗布することが生産性に優れる点から好ましい。その他、一定の面積になるようにインク量を調節してポッティングすることもできる。また、厚みが調整された一枚の光拡散膜のシートを形成したあと、所定の大きさに打ち抜きまたはレーザーカットした光拡散膜の細片を樹脂シートに貼ってもよい。さらに樹脂シートの原料組成物と光拡散膜形成用インクとを熱プレス成形して二色成形してもよい。

0037

なお、液状のインクとしては、粘度を0.5〜500Pa・s、より好ましくは10〜200Pa・sとすることが好ましい。また、熱プレス成形をする場合は、国際規格ISO 7323に基づく可塑度としては、100〜500mm/100のミラブルタイプ又は可塑物としての原材料組成物を用いることが好ましい。インクの中には、接着付与成分反応抑制成分などを含有させることができる。

0038

光拡散膜中の光拡散材の含有割合としては、透明樹脂100質量部に対し、3〜400質量部、さらには50〜200質量部、とくには100〜150質量部であることが、光拡散性や加工性の点から好ましい。

0039

光拡散膜の厚さとしては、10〜300μm、さらには50〜100μmであることが好ましい。光拡散膜が薄すぎる場合には、光拡散性を充分に発揮しなくなる傾向があり、わずかな厚さの誤差でも光透過性の誤差が大きく生じやすく好ましくはない。

0040

光拡散膜付LED発光装置10は、例えば、図2(a)のように、LED発光装置5に、予めLED発光装置5の外形に嵌合するような形状に成形されたキャップ状の光拡散膜付樹脂シート9を位置合わせし、図2(b)に示すようにLED発光装置5の外形に、光拡散膜付樹脂シート9を上方から嵌め込むことにより、LED発光装置のパッケージ側面とキャップ本体の内側側面とが密着する。また、光拡散膜付樹脂シート9はLED発光装置5に接着剤を用いて、嵌着とともに接着させてもよい。光拡散膜付樹脂シート9がシート状である場合は、接着による。

0041

このような光拡散膜付LED発光装置10によれば、LED発光装置5の発光面8からの発光の少なくとも一部を樹脂シート上の光拡散膜9bによって反射させることにより発光面8から出射した光を部分的に制限することにより光源隠蔽性が付与される。その結果、LEDチップ1の点光源をソフトな面光源イメージにすることができる。さらに詳しくは、図1(b)中の破線矢印で示すように、LED発光装置5の指向性の高いLEDチップ1からの発光を光拡散膜9bで反射させることにより、実質的に光源の全方位積分光量を大幅に減衰させることなく、光拡散膜9bが形成されていない領域から反射した光を出射させることができる。また、光拡散膜9bが光透過性を有する場合には、光拡散膜9bを透過した光は、その部分から発光する。このような手段によれば、例えば、LED発光装置の発光面の中心光軸近傍における強い出射光を拡散させることにより、広い指向角で均質な照度分布や、ソフトな面光源のイメージの発光を得ることができる。また、LEDチップからの発光を拡散させることにより光の色分離も抑制することができる。

0042

図1及び図2に示した光拡散膜付LED発光装置10の光拡散膜9bは円形の膜として形成されているが、光拡散膜9bの形状、厚さ、領域等は、目的に応じて、適宜、選択される。例えば、図3(a)に示すような二重環状図3(b)に示すようなドット状、または、図3(c)に示すような十字状、等のような間欠状であっても、また、図3(d)に示すような発光面の全面を覆う面状に形成してもよい。さらに、図3(e)に示すような光軸中心部分に所定の形状で光拡散膜9bを配置しない部分を設けて中心部分に強い発光を残し、その周囲の配光にグラデーションを形成させてもよい。

0043

図1(b)に示した、キャップ本体9aの厚さt1は特に限定されないが、100〜1000μm、さらには100〜500μm程度、とくには200〜400μmであることが好ましい。なお、図4はキャップ本体19aの厚さt1をより厚くした以外は光拡散膜付LED発光装置10と同様の構成である、光拡散膜9bを備えた光拡散膜付樹脂シート19をLED発光装置5に被せた光拡散膜付LED発光装置20を説明するための模式断面図である。図4に示すように、t1が厚いキャップ本体19aを用いた場合、破線矢印で示すように樹脂シートの内部で光の反射・散乱回数が増加して、混色性や光拡散性がより良好になるとともに、キャップ本体19aの側面へも配光させて出射させることができる。それにより、配光角をより大きくすることができる。このような側面からも配光させるような厚いキャップ本体19aの厚さt1としては、300〜700μm、さらには700〜1500μm程度であることが好ましい。t1が厚すぎる場合には、端面の均質性の精度や、厚さ方向のエッジ部と壁面とによる色分離の要素が大きくなり見る角度によって、配光色度が異なり色むらが発生しやすくなる傾向がある。

0044

光拡散膜付LED発光装置10の変形例としては、均質な厚さの光拡散膜9bを形成する代わりに、図5に示すような、LEDチップ1の光軸中心付近のみを厚くして光を全反射させる領域Sと、その周囲に広がるに従って薄くすることにより光透過性を有する領域Tを形成したような光拡散膜29bを有する拡散膜付LED発光装置30のような形態であってもよい。このような光拡散膜29bによれば、LEDチップ1の光軸中心付近の光量の多い部分の光を領域Sで全反射させ、樹脂シートの導光作用により他の部分から出射させ、同時に光軸中心から離れた、光量の少ない部分に光透過性を有する領域Tを形成することにより、光量の多い光軸付近と光軸から離れた光量の少ない部分との出射光を調節することができ、均質化することができる。このような厚みを変化させた光拡散膜においては、厚さを適宜調整することができ、中心を薄くすることも複数個所を適宜薄くすることも可能である。反射率または透過率が異なる少なくとも2つの領域を有することが、各領域の反射、透過、厚みが傾斜している場合は屈折の特性を組み合わせることにより、光拡散性を多様に制御することができる点から好ましい。

0045

また、図6に示すように、キャップ状の光拡散膜付樹脂シート9に代えて、樹脂シートとしてのフラットなシート本体39aに光拡散膜9bを形成した光拡散膜付樹脂シート39を用い、光拡散膜付樹脂シート39を透明樹脂封止材4の上面を覆うように接着した光拡散膜付LED発光装置40のような形態であってもよい。

0046

また、図7に示すように、LED発光装置5の透明樹脂封止材4の表面に、光拡散膜9bを直接形成した光拡散膜付LED発光装置50のような形態であってもよい。

0047

図7に示すように、光拡散膜付LED発光装置50においては、LED発光装置5の透明樹脂封止材4の上面、即ち、発光面8に、光拡散膜9bが直接形成されている。光拡散膜付LED発光装置50は、LED発光装置5の透明樹脂封止材4の表面に、光拡散膜形成用インクを塗布し、硬化させることにより得られる。このようにしてLED発光装置5の透明樹脂封止材4の表面に光拡散膜を直接形成するような方法によれば、LED発光装置の発光面に後工程で自由な形状に塗布するだけで光拡散膜を付与することができる。このような方法によれば、光拡散材の含有割合や、光拡散膜の形状、厚み等を簡単に変更することができ、光拡散性を簡便に調整することができる。また、光拡散反射膜用インクにより、一定の厚さの一枚のシートを形成し、これを一定の面積を持つ小片にカットして予め光拡散膜の小片を形成し、これをLED発光装置の発光面8に接着してもよい。この方法によれば、予め精選された規格範囲内の光拡散膜をLED発光装置に設けることができる。なお、この小片を樹脂シートに接着する場合も同様の効果が得られる。

0048

また、別の形態としては、例えば、図8に示すように、基板14の表面に図略の回路実装された多数個のLEDチップ11を封止する透明樹脂封止材12の発光面に光拡散膜付樹脂シート49を配置し、この光拡散膜付樹脂シート49の各LEDチップ11の発光面に対応する領域を覆うように光拡散膜9bが設けられているような光拡散膜付LED発光装置60のような形態であってもよい。

0049

本発明に用いられるLED発光装置としては、キャップ状の光拡散膜付樹脂シートを設ける場合は、表面実装型LED発光装置が好ましく、例えば、日亜化学工業(株)製の品番「NESB146A」や品番「NHSB046A」や品番「NSSB063A」等が挙げられる。シート状の光拡散膜付樹脂シートを設ける場合は、チップオンボード型LED発光装置が好ましく、例えば、日亜化学工業(株)製の品番「NFCWL072B」や品番「NTCWT012B」等が挙げられる。なお、フラットなシート状の光拡散膜付樹脂シートについては、表面実装型LED発光装置の発光面に接着することによっても用いることができる。

0050

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明の範囲は実施例により何ら限定されるものではない。

0051

本実施例においては、LED発光装置として、縦2.2mm×横1.4mmの大きさで出力105mWの表面実装型の青色LED発光装置(日亜化学工業(株)製,品番「NESB146A」)を準備した。また、キャップ本体として、縦2.4mm×横1.76mm、厚さ300μmである、蛍光体を含有するシリコーンゴム製樹脂キャップを準備した。また、光拡散膜を形成するためのインクとして、シリコーンゴム成分100質量部に対して二酸化チタン粒子150質量部を含む液状樹脂インクを準備した。

0052

上述のような、キャップ本体の上面に、スクリーン印刷の手法を用いて液状樹脂インクを塗布することにより、図9に示したような形状の光拡散膜を形成した。なお、図9(a)は塗布形状の一覧であり、図9(b)は、各塗布形状で形成された光拡散膜付き樹脂シートの平面の写真を示す。なお、図9(a)及び(b)中、塗布形状aの「青ブランク」は、青色LED発光装置そのものであることを意味する。また、塗布形状bの「capブランク」は、青色LED発光装置に光拡散膜を形成していないキャップ本体のみを被せたサンプルを意味する。また、塗布形状cの「1.8×1.8」は、キャップ本体の上面に1.8mm角で200μm厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色LED発光装置に被せたサンプルである。塗布形状dの「1.5×1.5」は、1.5mm角で200μm厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色LED発光装置に被せたサンプルである。塗布形状eの「1.0×1.0」は、1.0mm角で200μm厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色LED発光装置に被せたサンプルである。

0053

また、塗布形状fの「Φ1.5」は、キャップ本体の上面に直径1.5mmの円状で200μm厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色LED発光装置に被せたサンプルである。塗布形状gの「Φ1.0」は、キャップ本体の上面に直径1.0mmの円状で200μm厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色LED発光装置に被せたサンプルである。塗布形状hの「Φ0.5」は、直径0.5mmの円状で200μm厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色LED発光装置に被せたサンプルである。

0054

さらに、塗布形状iの「1.8×1.8」は、キャップ本体の上面に1.8mm角で50μm厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色LED発光装置に被せたサンプルである。塗布形状jの「1.5×1.5」は、キャップ本体の上面に1.5mm角で、50μm厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色LED発光装置に被せたサンプルである。塗布形状kの「1.0×1.0」は、キャップ本体の上面に1.0mm角で、50μm厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色LED発光装置に被せたサンプルである。そして、塗布形状mの「全面」とは、キャップ本体の全表面に200μm厚の光拡散膜を形成することを目標として作成した光拡散膜付き樹脂シートを青色LED発光装置に被せたサンプルである。表1には、各塗布形状a〜lの実測値と塗布面積と面積比とをそれぞれ示している。

0055

図10(a)のグラフ1は、塗布形状b,c,d,e,lの5種について配光特性を比較したグラフである。塗布厚さはいずれも200μmである。図9のLED発光装置の横方向(2.2mm)をX軸、縦方向(1.4mm)をY軸、X軸、Y軸の矢印方向を配光測定方向としたとき、グラフ1上のb,c,d,e,lの実線は、x座標方向の配光特性を示す。b′,c′,d′,e′,l′の実線は、y座標方向の配光特性を示す。

0056

グラフ1から、次の結果が分かった。塗布形状bの「capブランク」は、キャップ本体上に光拡散膜を塗布していないために、指向性の高い光を発光し、光拡散性が劣っていた。また、塗布面積が広くなる塗布形状b,e,d,c,lの順に、各配光角に対する発光強度の変化が小さくなっており、光拡散性が改良されていた。

0057

また、図10(b)のグラフ2は、塗布形状b,c,lの3種について、図9におけるLED発光装置の座標軸X方向における配光角とCIE色度xの関係を示すグラフである。グラフ2の結果から次のことが言える。bの「capブランク」では、キャップ本体上に光拡散膜を形成していないために、配光角0度の付近と配光角が大きい領域でのCIE色度xとの差が大きい。一方、塗布形状c,lでは、配光角0度の付近と配光角が大きい領域でのCIE色度xとの差が小さく、塗布面積が広くなればなるほどCIE色度xの差が抑制されていた。このことは色の均一性が高くなっていることを示す。

0058

また、図11(a)のグラフ3は、樹脂シート上面の面積に対する光拡散膜の塗布面積比率と最大光度の半分の光度になる角度である半値角(指向角2θ1/2)の指向角との関係を示すグラフである。グラフ3から、塗布面積比率と指向角2θ1/2には比例関係があって、塗布面積比率が増加するほど指向角2θ1/2が増加する傾向が見られた。この傾向は、LED発光装置から発せられる光の強度の均一性が高くなっていることを示している。

実施例

0059

さらに、図11(b)のグラフ4は、塗布面積比率と天面の強度及び算出全光束の強度との関係を示すグラフである。算出全光束強度は、キャップ本体の側面及び天面の発光強度を含む全光束を積分した強度である。グラフ4から、塗布面積比率が大きくなればなるほど、天面の発光強度及び算出全光束強度が小さくなっているが、算出全光束と天面の発光強度との差は大きくなっている。この事により、光拡散膜の反射によって天面強度の低下に比べ算出全光束の低下が少なく、LED発光装置から発せられる光軸中心にある光を有効に利用できていることが分かる。

0060

本発明の光拡散膜付LED発光装置は、LED発光装置の点光源をソフトな面光源イメージとすることができ、眼に対する負担が少ないことが望まれる店舗内、寝室居室内、自動車のインテリア用途等に好ましく用いられる。

0061

1,11LEDチップ
2パッケージ部材
2a収容凹部
2b,2cリード
3蛍光体
4、12 透明樹脂封止材
5,15LED発光装置
6金線
8 LED発光装置の発光面
7反射膜
9,19,29キャップ状の光拡散膜付樹脂シート
9a,19a,29a キャップ本体
39a,49aシート本体
9b,29b 光拡散膜
10,20,30,40,50 光拡散膜付LED発光装置
14基板
39,49 シート状の光拡散膜付樹脂シート

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