平面発光モジュール
【課題】発光面の色むらおよび照度むらの少ない平面発光モジュールを実現する。
【解決手段】反射膜１７が施された基板１２上に複数の発光素子１８が実装される。第１透明樹脂層２４は、発光素子１８を封止するように配置される。第２透明樹脂層２６は、第１透明樹脂層２４との間に空気層２５を挟んで配置される。第１および第２透明樹脂層内には、発光素子１８からの放射光を波長変換する蛍光体が分散配置されており、第２透明樹脂層２６を外部から見たときに擬似白色光が観察されるように、蛍光体が選択される。
【解決手段】反射膜１７が施された基板１２上に複数の発光素子１８が実装される。第１透明樹脂層２４は、発光素子１８を封止するように配置される。第２透明樹脂層２６は、第１透明樹脂層２４との間に空気層２５を挟んで配置される。第１および第２透明樹脂層内には、発光素子１８からの放射光を波長変換する蛍光体が分散配置されており、第２透明樹脂層２６を外部から見たときに擬似白色光が観察されるように、蛍光体が選択される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型の平面発光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、照明用の灯具として蛍光灯や電球が多く用いられてきた。近年、このような灯具の代替として、消費電力や寿命の観点から発光ダイオードを用いた白色発光装置が種々開発されている。
【０００３】
発光ダイオードが発する光は指向性が強く発光面積も小さい。そのため、単独の発光ダイオードによって広範囲を均一な明るさで照らすことは困難である。そこで、複数の発光ダイオードを並べた灯具が考えられるが、発光ダイオードの直上と周辺部で大きな輝度むらが生じていると、そのことが照度むらを引き起こしてしまう。そこで、照度むらを低減するために、発光ダイオードの出射面の上方に拡散レンズまたは拡散シートを設けることが行われている。しかし、このような拡散レンズまたは拡散シートは、光量の低下を招く上に灯具のコストも増加させるという問題がある。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、光源からの光を導光するためのレンズを具備し、光源から放射された光が光源の主光軸線となす角度を増加させるための空気層を、レンズの入射面と発光面としての外側表面との間に配置した照明装置が開示されている。光源から放射された光を空気層によって広い領域に到達させることができるので、発光面を均一に発光させることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２８７４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、光源から放射された光はレンズを透過するだけなので、発光面の照度むらは改善されるものの色むらは解消されないと考えられる。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光ダイオード等の発光素子を使用する薄型の平面発光モジュールにおいて、発光面の色むらおよび照度むらを低減して擬似白色光の照明を実現する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様の平面発光モジュールは、反射膜が施された平面状の基板と、基板の反射膜側に実装された発光素子と、少なくとも発光素子を封止するように配置された第１透明樹脂層と、第１透明樹脂層との間に空気層を挟んで配置された第２透明樹脂層と、を備える。第１および第２透明樹脂層内に、発光素子からの放射光を波長変換する蛍光体が分散配置されており、第２透明樹脂層を外部から見たときに擬似白色光が観察されるように蛍光体が選択される。
【０００９】
この態様によると、第１および第２透明樹脂層の間に空気層を介在させることで、発光素子から放射された光を広範囲に拡散させて、照度むらの少ない平面発光モジュールを実現することができる。また、蛍光体の分散された透明樹脂層を２層設けることで、色むらの少ない擬似白色光で照明することができる。
【００１０】
第２透明樹脂層を外部から見たときに略均一な輝度の擬似白色光が観察されるように、第１および第２透明樹脂層の厚み、第１透明樹脂層と第２透明樹脂層との間に配置された空気層の厚み、ならびに蛍光体の濃度が設定されてもよい。
【００１１】
発光素子は紫外光または短波長の可視光を放射し、蛍光体は、発光素子からの放射光を黄色光に変換する第１蛍光体と、発光素子からの放射光を青色光に変換する第２蛍光体と、を含んでもよい。
【００１２】
可視光に対して透明または半透明であるカバーをさらに備えてもよい。第２透明樹脂層がカバーの基板側表面に設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、発光ダイオード等の発光素子を使用する薄型の平面発光モジュールにおいて、発光面の色むらおよび照度むらを低減して擬似白色光の照明を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る平面発光モジュールの概略断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、基板上の発光素子の配置を示す図である。
【図３】平面発光モジュールの発光モデルを模式的に示す図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、発光素子を封止する第１透明樹脂層の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る平面発光モジュール１０の概略断面図である。平面発光モジュール１０は、基板１２上に複数対の電極１４（陽極）および電極１６（陰極）が形成されている。各電極１４上には、発光素子１８がマウント部材２０により固定されている。発光素子１８と電極１４はマウント部材２０により導通されており、発光素子１８と電極１６はワイヤー２２により導通されている。
【００１６】
基板１２の上には、複数の発光素子１８を一体的に覆う第１透明樹脂層２４が設けられている。第１透明樹脂層２４は、発光素子１８の光出射面１８ａに対する垂直方向の厚みＬが均一になるように形成される。第１透明樹脂層２４内には、発光素子１８から発せられた光によって励起され、互いに補色関係にある光を発する二種類の蛍光体が分散されている。
【００１７】
複数の発光素子１８は、図２（ａ）に示すように基板１２上に格子状に配列されてもよいし、図２（ｂ）に示すように基板１２上に千鳥状に配列されてもよい。発光素子１８同士の間隔は、例えば２〜１５ｍｍである。
【００１８】
図１に戻り、基板１２上のうち、前述の電極１４、１６および発光素子１８が設けられていない領域には、反射膜１７が形成されている。反射膜１７の形成方法としては以下の方法がある。はじめに、基板１２上に電極部分を形成し、その電極部分にマスクをした状態でその上に白色のアクリル系、ウレタン系、シリコーン系、フッ素系またはアクリル・シリコーン系の反射塗装を施す。その後、マスクを外して発光素子１８をマウントする。こうすると、発光素子１８から上方に発せられた光によって励起された蛍光体が発する光が基板１２に向かったとしても、反射膜１７により再度上方に反射される。これにより、蛍光体から生ずる光のうち、基板１２側へと向かう光についても照明に活用できるため、光取り出し効率の向上が図られる。なお、反射膜１７はアルミニウム、銀などの金属膜であってもよく、蒸着、スパッタリング、めっき等の手段により反射膜１７を形成してもよい。
【００１９】
基板１２は、導電性を有しないが熱伝導性は高い材料によって形成されることが好ましく、例えば、セラミック基板（窒化アルミニウム基板、アルミナ基板、ムライト基板、ガラスセラミック基板）やガラスエポキシ基板等を用いることができる。なお、電極１４、１６の下に絶縁層を形成すれば、金属基板（好ましくは、アルミニウム、銅、真鍮等の熱伝導率の高い材質）、ＳｉＣ基板、カーボン基板、金属とカーボンの複合基板等を用いることができる。
【００２０】
電極１４および電極１６は、金や銅等の金属材料によって形成された導電層である。
【００２１】
発光素子１８としては、例えば、紫外線または短波長可視光を発光するＬＥＤやＬＤ等を用いることができる。具体例として、ＩｎＧａＮ系の化合物半導体を挙げることができる。ＩｎＧａＮ系の化合物半導体は、Ｉｎの含有量によって発光波長域が変化する。Ｉｎの含有量が多いと発光波長が長波長となり、少ない場合は短波長となる傾向を示すが、ピーク波長が４００ｎｍ付近となる程度にＩｎが含有されたＩｎＧａＮ系の化合物半導体が発光における量子効率が最も高いことが確認されている。本実施の形態に係る発光素子１８は、３８０〜４２０ｎｍの波長域にピーク波長を有する紫外線または短波長可視光を発するものが好適である。
【００２２】
マウント部材２０は、例えば銀ペースト等の導電性接着剤または金錫共晶はんだ等であり、発光素子１８の下面を電極１４に固定し、発光素子１８の下面側電極と基板１２上の電極１４を電気的に接続する。
【００２３】
ワイヤー２２は、金ワイヤー等の導電部材であり、例えば超音波熱圧着等により発光素子１８の上面側電極および電極１６に接合され、両者を電気的に接続する。
【００２４】
第１透明樹脂層２４は、後述する各蛍光体が分散されたバインダー部材によって複数の発光素子１８を含む基板１２の上面を一体的に封止している。
【００２５】
第１透明樹脂層２４は、例えば、液状またはゲル状のバインダー部材に蛍光体を混入した蛍光体ペーストを作製した後、その蛍光体ペーストを基板１２の上面に板状に塗布し、その後に蛍光体ペーストのバインダー部材を硬化することにより形成される。バインダー部材としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ゾル−ゲルシリカ、アクリル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリエステル樹脂、ノルボルネン樹脂、塩化ビニル樹脂等を使用することができる。本実施形態の平面発光モジュールは、励起光源として紫外線または短波長可視光を用いるので、耐光性に優れたシリコーン樹脂を使用することが最も望ましい。
【００２６】
第１透明樹脂層２４の基板１２と反対側の領域には、空気層２５を介在させて、可視光に対して透明または半透明である樹脂製またはガラス製の板状カバー２８が配置される。空気層は、例えば１〜５ｍｍの間で選択される。板状カバー２８の基板１２側の表面には、第２透明樹脂層２６が塗布形成されている。
【００２７】
第２透明樹脂層２６にも、第１透明樹脂層２４と同様に、発光素子１８から発せられた光によって励起され互いに補色関係にある光を発する二種類の蛍光体が分散されている。但し、第２透明樹脂層２６は第１透明樹脂層２４と比べて非常に薄い膜であり、図１では誇張して描かれている。
【００２８】
図３は、本実施形態に係る平面発光モジュール１０の発光モデルを模式的に示した図である。本実施形態では、第１の蛍光体は発光素子１８から発せられる紫外線または短波長可視光によって励起され黄色光を放射し、第２の蛍光体は紫外線または短波長可視光によって励起され青色光を放射するように、後述する素材が選択される。
【００２９】
図３に示すように、発光素子１８から出射された紫外線または短波長可視光は、ほとんどが第１透明樹脂層２４内に分散された第１の蛍光体または第２の蛍光体に吸収され、それぞれにおいてランバーシアンな発光をする。したがって、発光素子からの指向性の強い光を拡散する効果が高い。また、第１の蛍光体は青色光をほとんど吸収しないことから、蛍光体を含有する樹脂層の厚さが変動しても発光色は変わりにくい。その結果、発光色の色度分布のばらつきが抑制される。
【００３０】
第１透明樹脂層２４と第２透明樹脂層２６との間に空気層２５を介在させると、透明樹脂の屈折率に比べて空気の屈折率が小さいため、図１に矢印Ｒで示すように、発光素子１８から放射される光を周囲に拡散させることができる。したがって、拡散レンズや拡散シートを用いなくても、発光素子と発光素子の間にある部分にも光が広がり、発光面２８ａにおける照度の均一性を高めることができる。空気層２５の厚さは、基板１２上の発光素子１８の密度に基づき、各発光素子から発せられる光をどの程度の範囲に拡散させるかを考慮して決定すればよい。
【００３１】
第２透明樹脂層２６でも、第１透明樹脂層２４と同様の作用が発生する。すなわち、第１透明樹脂層２４内の蛍光体に吸収されなかった紫外線または短波長可視光が、第２透明樹脂層２６内の蛍光体によって黄色光または青色光に変換される。このように、発光面２８ａに近い第２透明樹脂層２６内の蛍光体によっても黄色光または青色光を放射することで、発光面２８ａにおける色度のばらつき、すなわち色むらをさらに小さくすることができる。
【００３２】
本実施形態では、第２透明樹脂層２６を外側、すなわち発光面２８ａから観察したときに、略均一な照度の擬似白色光が観察されるように、第１透明樹脂層２４および第２透明樹脂層２６の厚み、空気層２５の厚み、および蛍光体の濃度が調整されている。一例では、第１透明樹脂層２４の厚みは１〜５ｍｍ、第２透明樹脂層２６の厚みは４０〜２００μｍであり、蛍光体の濃度は共に０．５〜１０．０体積パーセントに調整される。
【００３３】
以下、本実施形態の平面発光モジュールに用いられる各蛍光体について詳述する。
【００３４】
〔第１の蛍光体〕
第１の蛍光体は、紫外または短波長可視光により励起され可視光を発光する蛍光体であり、一般式が（Ｍ２ｘ,Ｍ３ｙ,Ｍ４ｚ）ｍＭ１Ｏ３Ｘ（２／ｎ）（ここで、Ｍ１はＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、ＺｒおよびＳｎからなる群より選ばれる少なくともＳｉを含む１種以上の元素、Ｍ２はＣａ、Ｍｇ、ＢａおよびＺｎからなる群より選ばれる少なくともＣａを含む１種以上の元素、Ｍ３はＳｒ、Ｍｇ、ＢａおよびＺｎからなる群より選ばれる少なくともＳｒを含む１種以上の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、Ｍ４は希土類元素およびＭｎからなる群より選ばれる少なくともＥｕ２＋を含む１種以上の元素を示す。また、ｍは１≦ｍ≦４／３、ｎは５≦ｎ≦７の範囲であってもよい。また、ｘ、ｙ、ｚは、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ＜０．９９、０＜ｙ＜０．９９、０．０１≦ｚ≦０．３を満たす範囲であってもよい。）で表される蛍光体である。また、第１の蛍光体は、５６０〜６００ｎｍの波長域にピーク波長を有する可視光を発光する蛍光体である。
【００３５】
第１の蛍光体は、例えば、次のようにして得ることができる。第１の蛍光体は、原料として下記組成式（１）〜（４）で表される化合物を用いることができる。
（１）Ｍ’１Ｏ２（Ｍ’１はＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ等の４価の元素を示す。）
（２）Ｍ’２Ｏ（Ｍ’２はＭｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ等の２価の元素を示す。）
（３）Ｍ’３Ｘ２（Ｍ’３はＭｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ等の２価の元素、Ｘはハロゲン元素を示す。）
（４）Ｍ’４（Ｍ’４はＥｕ２＋等の希土類元素および／またはＭｎを示す。）
【００３６】
組成式（１）の原料として、例えば、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２等を用いることができる。組成式（２）の原料として、例えば、２価の金属イオンの炭酸塩、酸化物、水酸化物等を用いることができる。組成式（３）の原料として、例えば、ＳｒＣｌ２、ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＭｇＣｌ２、ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＢａＣｌ２、ＢａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ、ＺｎＣｌ２、ＭｇＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２、ＺｎＦ２、ＭｇＢｒ２、ＳｒＢｒ２、ＢａＢｒ２、ＺｎＢｒ２、ＭｇＩ２、ＳｒＩ２、ＢａＩ２、ＺｎＩ２等を用いることができる。組成式（４）の原料として、例えば、Ｅｕ２Ｏ３、Ｅｕ２（ＣＯ３）３、Ｅｕ（ＯＨ）３、ＥｕＣｌ３、ＭｎＯ、Ｍｎ（ＯＨ）２、ＭｎＣＯ３、ＭｎＣｌ２・４Ｈ２Ｏ、Ｍｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ等を用いることができる。
【００３７】
組成式（１）の原料としては、Ｍ’１が少なくともＳｉを含んでいることが好ましい。また、Ｓｉを、Ｇｅ、Ｔｉ、ＺｒおよびＳｎからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素で一部置き換えたものでもよい。この場合、Ｍ’１に占めるＳｉの割合が８０ｍｏｌ％以上である化合物が好ましい。組成式（２）の原料としては、Ｍ’２が少なくともＣａを含んでいることが好ましい。また、Ｃａを、Ｍｇ、ＢａおよびＺｎ等からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素で一部置き換えたものでもよい。この場合、Ｍ’２に占めるＣａの割合が６０ｍｏｌ％以上である化合物が好ましい。組成式（３）の原料としては、Ｍ’３が少なくともＳｒを含んでいることが好ましい。また、Ｓｒを、Ｍｇ、ＢａおよびＺｎ等からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素で一部置き換えたものでもよい。この場合、Ｓｒが３０ｍｏｌ％以上である化合物が好ましい。また、組成式（３）の原料としては、Ｘが少なくともＣｌを含んでいることが好ましい。また、Ｃｌを、他のハロゲン元素で一部置き換えたものでもよい。この場合、Ｃｌの割合が５０ｍｏｌ％以上である化合物が好ましい。組成式（４）の原料としては、Ｍ’４が２価のＥｕを必須とする希土類元素であることが好ましく、ＭｎまたはＥｕ以外の希土類元素等を含んでもよい。
【００３８】
組成式（１）〜（４）の原料のモル比を、（１）：（２）＝１：０．１〜１．０、（２）：（３）＝１：０．２〜１２．０、（２）：（４）＝１：０．０５〜４．０、好ましくは、（１）：（２）＝１：０．２５〜１．０、（２）：（３）＝１：０．３〜６．０、（２）：（４）＝１：０．０５〜３．０、より好ましくは（１）：（２）＝１：０．２５〜１．０、（２）：（３）＝１：０．３〜４．０、（２）：（４）＝１：０．０５〜３．０の割合で秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得る。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、還元雰囲気の電気炉で、所定の雰囲気（Ｈ２：Ｎ２＝５：９５）、温度７００℃以上１１００℃未満で３〜４０時間焼成し、焼成物を得る。この焼成物を温純水で丹念に洗浄し、余剰の塩化物を洗い流すことにより第１の蛍光体を得ることができる。第１の蛍光体は、紫外線または短波長可視光により励起され可視光を発光する。
【００３９】
なお、組成式（３）の原料（２価の金属ハロゲン化物）については、化学量論比以上の過剰量を秤量することが好ましい。これは、焼成中にハロゲン元素の一部が気化蒸発してしまうことを考慮したものであり、ハロゲン元素の不足に起因する蛍光体の結晶欠陥の発生を防止するためである。また、過剰に加えられた組成式（３）の原料は、焼成温度では液化し、固相反応の融剤として働き、固相反応の促進および結晶性を向上させる。
【００４０】
なお、前述した原料混合物の焼成後においては、前述の過剰添加された組成式（３）の原料は、製造された蛍光体の中で不純物として存在する。そこで、純度および発光強度が高い蛍光体を得るためには、これらの不純物を温純水で洗い流すとよい。本実施の形態の第１の蛍光体の一般式に示された組成比は、不純物を洗い流した後の組成比であり、上記のように過剰添加され不純物となった組成式（３）の原料はこの組成比において加味されていない。
【００４１】
〔第２の蛍光体〕
第２の蛍光体は、その発光色が第１の蛍光体の発光色と補色関係である４３０〜４８０ｎｍにピーク波長を有する蛍光体である。このような第２の蛍光体は、近紫外または短波長可視光を効率的に吸収し、ドミナント波長が４４０〜４７０ｎｍの光を放射する。第２の蛍光体として用いることができる蛍光体として、特に組成の限定はないが、例えば下記の一般式で表される蛍光体（１）〜（４）の中から選択できる。
【００４２】
（１）一般式がＭ１ａ（Ｍ２Ｏ４）ｂＸｃ：Ｒｅｄ（ここで、Ｍ１はＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｋ、ＡｇおよびＴｌからなる群より選ばれる少なくともＣａ、Ｓｒ、Ｂａのいずれかを含む１種以上の元素、Ｍ２はＰ、Ｖ、Ｓｉ、Ａｓ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＷおよびＢからなる群より選ばれる少なくともＰを含む１種以上の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、Ｒｅは希土類元素およびＭｎからなる群より選ばれる少なくともＥｕ２＋を含む１種以上の元素を示す。また、ａは４．２≦ａ≦５．８、ｂは２．５≦ｂ≦３．５、ｃは０．８＜ｃ＜１．４、ｄは０．０１＜ｄ＜０．１の範囲である）で表されている蛍光体。
【００４３】
（２）一般式がＭ１１−ａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋ａ（ここで、Ｍ１はＣａ、Ｓｒ、ＢａおよびＺｎからなる群より選ばれる少なくとも１種以上の元素を示す。また、ａは０．００１≦ａ≦０．５の範囲である）で表されている蛍光体。
【００４４】
（３）一般式がＭ１１−ａＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋ａ（ここで、Ｍ１はＣａ、Ｓｒ、ＢａおよびＺｎからなる群より選ばれる少なくとも１種以上の元素を示す。また、ａは０．００１≦ａ≦０．８の範囲である）で表されている蛍光体。
【００４５】
（４）一般式がＭ１２−ａ（Ｂ５Ｏ９）Ｘ：Ｒｅａ（ここで、Ｍ１はＣａ、Ｓｒ、ＢａおよびＺｎからなる群より選ばれる少なくとも１種以上の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素を示す。また、ａは０．００１≦ａ≦０．５の範囲である）で表されている蛍光体。
【００４６】
第２の蛍光体の一例である（Ｃａ，Ｍｇ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋は、例えば、次のようにして得ることができる。第２の蛍光体は、原料としてＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＣａＣｌ２、ＣａＨＰＯ４、およびＥｕ２Ｏ３を用い、これらの原料をモル比がＣａＣＯ３：ＭｇＣＯ３：ＣａＣｌ２：ＣａＨＰＯ４：Ｅｕ２Ｏ３＝０．０５〜０．３５：０．０１〜０．５０：０．１７〜２．５０：１．００：０．００５〜０．０５０となるよう所定の割合で秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得る。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、２〜５％のＨ２を含むＮ２雰囲気中で、温度８００℃以上１２００℃未満で３時間焼成し、焼成物を得る。この焼成物を温純水で丹念に洗浄し、余剰の塩化物を洗い流すことにより第２の蛍光体を得ることができる。第２の蛍光体は、第１の蛍光体が発光する可視光と補色の関係にある可視光を発光する。
【００４７】
なお、前述の原料混合物を得る際のＣａＣｌ２の秤量（モル比）については、製造される第２の蛍光体の組成比に対して、その化学量論比よりも０．５ｍｏｌ以上の過剰量を秤量することが好ましい。これにより、Ｃｌの不足に起因する第２の蛍光体の結晶欠陥の発生を防止することができる。
【００４８】
上記の第１および第２の蛍光体の具体例については、同一出願人による特願２０１０−０４６１３０号、特願２０１０−１１３１３９号に開示されている。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態に係る平面発光モジュールでは、第１および第２透明樹脂層の間に空気層を介在させることで、発光素子から放射された光を広範囲に拡散させて、照度むらの少ない平面発光モジュールを実現することができる。また、蛍光体の分散された透明樹脂層を２層設けることで、色むらの少ない擬似白色光で照明することができる。
【００５０】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。
【００５１】
第１透明樹脂層２４および第２透明樹脂層２６には、蛍光体以外の種々の物性を有する物質が混入されていてもよい。バインダー部材よりも屈折率の高い物質、例えば、金属酸化物、フッ素化合物、硫化物等が透明樹脂層２４、２６に混入されることにより、透明樹脂層２４、２６の屈折率を高めることができる。これにより、発光素子１８から発生する光が透明樹脂層２４、２６へ入射する際に生ずる全反射が低減され、透明樹脂層２４、２６への励起光の取り込み効率を向上させるという効果が得られる。さらに、混入する物質の粒子径をナノサイズにすることで、透明樹脂層２４、２６の透明度を低下させることなく屈折率を高めることができる。また、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン等の平均粒径０．３〜３μｍ程度の白色粉末を光散乱剤として透明樹脂層２４、２６に混入することができる。これにより、発光面内の輝度、色度むらを防止することができる。透明樹脂層２４、２６は、発光素子１８を覆う光透過層であって、後述する第１の蛍光体や第２の蛍光体が分散されている光透過部材として機能する。また、数ｎｍ〜数百ｎｍのサイズのＳｉＯ２を混合してもよい。このような透明微粒子を混合することで蛍光体ペーストのチクソ性が高くなり、塗布した蛍光体ペーストの形状維持や硬化層における蛍光体の沈降を防止することができる。
【００５２】
実施の形態では、基板１２の全体を第１透明樹脂層により均一厚みで封止することを述べたが、基板１２上の発光素子以外の部分は封止する必要はない。例えば、図４（ａ）に示すように、基板上の発光素子１８を一列ずつ第１透明樹脂層２４’で封止するようにしてもよいし、図４（ｂ）に示すように、基板上の発光素子１８を一つずつ第１透明樹脂層２４”で封止するようにしてもよい。いずれの場合も、広範囲にわたって照度むらの少ない照明が得られるように、各発光素子１８の光出射面から第１透明樹脂層の表面までの距離が、実施の形態で述べた距離Ｌと同程度であることが好ましい。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 平面発光モジュール、 １２ 基板、 １７ 反射膜、 １８ 発光素子、 ２４ 第１透明樹脂層、 ２５ 空気層、 ２６ 第２透明樹脂層、 ２８ 板状カバー。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型の平面発光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、照明用の灯具として蛍光灯や電球が多く用いられてきた。近年、このような灯具の代替として、消費電力や寿命の観点から発光ダイオードを用いた白色発光装置が種々開発されている。
【０００３】
発光ダイオードが発する光は指向性が強く発光面積も小さい。そのため、単独の発光ダイオードによって広範囲を均一な明るさで照らすことは困難である。そこで、複数の発光ダイオードを並べた灯具が考えられるが、発光ダイオードの直上と周辺部で大きな輝度むらが生じていると、そのことが照度むらを引き起こしてしまう。そこで、照度むらを低減するために、発光ダイオードの出射面の上方に拡散レンズまたは拡散シートを設けることが行われている。しかし、このような拡散レンズまたは拡散シートは、光量の低下を招く上に灯具のコストも増加させるという問題がある。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、光源からの光を導光するためのレンズを具備し、光源から放射された光が光源の主光軸線となす角度を増加させるための空気層を、レンズの入射面と発光面としての外側表面との間に配置した照明装置が開示されている。光源から放射された光を空気層によって広い領域に到達させることができるので、発光面を均一に発光させることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２８７４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、光源から放射された光はレンズを透過するだけなので、発光面の照度むらは改善されるものの色むらは解消されないと考えられる。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光ダイオード等の発光素子を使用する薄型の平面発光モジュールにおいて、発光面の色むらおよび照度むらを低減して擬似白色光の照明を実現する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様の平面発光モジュールは、反射膜が施された平面状の基板と、基板の反射膜側に実装された発光素子と、少なくとも発光素子を封止するように配置された第１透明樹脂層と、第１透明樹脂層との間に空気層を挟んで配置された第２透明樹脂層と、を備える。第１および第２透明樹脂層内に、発光素子からの放射光を波長変換する蛍光体が分散配置されており、第２透明樹脂層を外部から見たときに擬似白色光が観察されるように蛍光体が選択される。
【０００９】
この態様によると、第１および第２透明樹脂層の間に空気層を介在させることで、発光素子から放射された光を広範囲に拡散させて、照度むらの少ない平面発光モジュールを実現することができる。また、蛍光体の分散された透明樹脂層を２層設けることで、色むらの少ない擬似白色光で照明することができる。
【００１０】
第２透明樹脂層を外部から見たときに略均一な輝度の擬似白色光が観察されるように、第１および第２透明樹脂層の厚み、第１透明樹脂層と第２透明樹脂層との間に配置された空気層の厚み、ならびに蛍光体の濃度が設定されてもよい。
【００１１】
発光素子は紫外光または短波長の可視光を放射し、蛍光体は、発光素子からの放射光を黄色光に変換する第１蛍光体と、発光素子からの放射光を青色光に変換する第２蛍光体と、を含んでもよい。
【００１２】
可視光に対して透明または半透明であるカバーをさらに備えてもよい。第２透明樹脂層がカバーの基板側表面に設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、発光ダイオード等の発光素子を使用する薄型の平面発光モジュールにおいて、発光面の色むらおよび照度むらを低減して擬似白色光の照明を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る平面発光モジュールの概略断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、基板上の発光素子の配置を示す図である。
【図３】平面発光モジュールの発光モデルを模式的に示す図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、発光素子を封止する第１透明樹脂層の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る平面発光モジュール１０の概略断面図である。平面発光モジュール１０は、基板１２上に複数対の電極１４（陽極）および電極１６（陰極）が形成されている。各電極１４上には、発光素子１８がマウント部材２０により固定されている。発光素子１８と電極１４はマウント部材２０により導通されており、発光素子１８と電極１６はワイヤー２２により導通されている。
【００１６】
基板１２の上には、複数の発光素子１８を一体的に覆う第１透明樹脂層２４が設けられている。第１透明樹脂層２４は、発光素子１８の光出射面１８ａに対する垂直方向の厚みＬが均一になるように形成される。第１透明樹脂層２４内には、発光素子１８から発せられた光によって励起され、互いに補色関係にある光を発する二種類の蛍光体が分散されている。
【００１７】
複数の発光素子１８は、図２（ａ）に示すように基板１２上に格子状に配列されてもよいし、図２（ｂ）に示すように基板１２上に千鳥状に配列されてもよい。発光素子１８同士の間隔は、例えば２〜１５ｍｍである。
【００１８】
図１に戻り、基板１２上のうち、前述の電極１４、１６および発光素子１８が設けられていない領域には、反射膜１７が形成されている。反射膜１７の形成方法としては以下の方法がある。はじめに、基板１２上に電極部分を形成し、その電極部分にマスクをした状態でその上に白色のアクリル系、ウレタン系、シリコーン系、フッ素系またはアクリル・シリコーン系の反射塗装を施す。その後、マスクを外して発光素子１８をマウントする。こうすると、発光素子１８から上方に発せられた光によって励起された蛍光体が発する光が基板１２に向かったとしても、反射膜１７により再度上方に反射される。これにより、蛍光体から生ずる光のうち、基板１２側へと向かう光についても照明に活用できるため、光取り出し効率の向上が図られる。なお、反射膜１７はアルミニウム、銀などの金属膜であってもよく、蒸着、スパッタリング、めっき等の手段により反射膜１７を形成してもよい。
【００１９】
基板１２は、導電性を有しないが熱伝導性は高い材料によって形成されることが好ましく、例えば、セラミック基板（窒化アルミニウム基板、アルミナ基板、ムライト基板、ガラスセラミック基板）やガラスエポキシ基板等を用いることができる。なお、電極１４、１６の下に絶縁層を形成すれば、金属基板（好ましくは、アルミニウム、銅、真鍮等の熱伝導率の高い材質）、ＳｉＣ基板、カーボン基板、金属とカーボンの複合基板等を用いることができる。
【００２０】
電極１４および電極１６は、金や銅等の金属材料によって形成された導電層である。
【００２１】
発光素子１８としては、例えば、紫外線または短波長可視光を発光するＬＥＤやＬＤ等を用いることができる。具体例として、ＩｎＧａＮ系の化合物半導体を挙げることができる。ＩｎＧａＮ系の化合物半導体は、Ｉｎの含有量によって発光波長域が変化する。Ｉｎの含有量が多いと発光波長が長波長となり、少ない場合は短波長となる傾向を示すが、ピーク波長が４００ｎｍ付近となる程度にＩｎが含有されたＩｎＧａＮ系の化合物半導体が発光における量子効率が最も高いことが確認されている。本実施の形態に係る発光素子１８は、３８０〜４２０ｎｍの波長域にピーク波長を有する紫外線または短波長可視光を発するものが好適である。
【００２２】
マウント部材２０は、例えば銀ペースト等の導電性接着剤または金錫共晶はんだ等であり、発光素子１８の下面を電極１４に固定し、発光素子１８の下面側電極と基板１２上の電極１４を電気的に接続する。
【００２３】
ワイヤー２２は、金ワイヤー等の導電部材であり、例えば超音波熱圧着等により発光素子１８の上面側電極および電極１６に接合され、両者を電気的に接続する。
【００２４】
第１透明樹脂層２４は、後述する各蛍光体が分散されたバインダー部材によって複数の発光素子１８を含む基板１２の上面を一体的に封止している。
【００２５】
第１透明樹脂層２４は、例えば、液状またはゲル状のバインダー部材に蛍光体を混入した蛍光体ペーストを作製した後、その蛍光体ペーストを基板１２の上面に板状に塗布し、その後に蛍光体ペーストのバインダー部材を硬化することにより形成される。バインダー部材としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ゾル−ゲルシリカ、アクリル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリエステル樹脂、ノルボルネン樹脂、塩化ビニル樹脂等を使用することができる。本実施形態の平面発光モジュールは、励起光源として紫外線または短波長可視光を用いるので、耐光性に優れたシリコーン樹脂を使用することが最も望ましい。
【００２６】
第１透明樹脂層２４の基板１２と反対側の領域には、空気層２５を介在させて、可視光に対して透明または半透明である樹脂製またはガラス製の板状カバー２８が配置される。空気層は、例えば１〜５ｍｍの間で選択される。板状カバー２８の基板１２側の表面には、第２透明樹脂層２６が塗布形成されている。
【００２７】
第２透明樹脂層２６にも、第１透明樹脂層２４と同様に、発光素子１８から発せられた光によって励起され互いに補色関係にある光を発する二種類の蛍光体が分散されている。但し、第２透明樹脂層２６は第１透明樹脂層２４と比べて非常に薄い膜であり、図１では誇張して描かれている。
【００２８】
図３は、本実施形態に係る平面発光モジュール１０の発光モデルを模式的に示した図である。本実施形態では、第１の蛍光体は発光素子１８から発せられる紫外線または短波長可視光によって励起され黄色光を放射し、第２の蛍光体は紫外線または短波長可視光によって励起され青色光を放射するように、後述する素材が選択される。
【００２９】
図３に示すように、発光素子１８から出射された紫外線または短波長可視光は、ほとんどが第１透明樹脂層２４内に分散された第１の蛍光体または第２の蛍光体に吸収され、それぞれにおいてランバーシアンな発光をする。したがって、発光素子からの指向性の強い光を拡散する効果が高い。また、第１の蛍光体は青色光をほとんど吸収しないことから、蛍光体を含有する樹脂層の厚さが変動しても発光色は変わりにくい。その結果、発光色の色度分布のばらつきが抑制される。
【００３０】
第１透明樹脂層２４と第２透明樹脂層２６との間に空気層２５を介在させると、透明樹脂の屈折率に比べて空気の屈折率が小さいため、図１に矢印Ｒで示すように、発光素子１８から放射される光を周囲に拡散させることができる。したがって、拡散レンズや拡散シートを用いなくても、発光素子と発光素子の間にある部分にも光が広がり、発光面２８ａにおける照度の均一性を高めることができる。空気層２５の厚さは、基板１２上の発光素子１８の密度に基づき、各発光素子から発せられる光をどの程度の範囲に拡散させるかを考慮して決定すればよい。
【００３１】
第２透明樹脂層２６でも、第１透明樹脂層２４と同様の作用が発生する。すなわち、第１透明樹脂層２４内の蛍光体に吸収されなかった紫外線または短波長可視光が、第２透明樹脂層２６内の蛍光体によって黄色光または青色光に変換される。このように、発光面２８ａに近い第２透明樹脂層２６内の蛍光体によっても黄色光または青色光を放射することで、発光面２８ａにおける色度のばらつき、すなわち色むらをさらに小さくすることができる。
【００３２】
本実施形態では、第２透明樹脂層２６を外側、すなわち発光面２８ａから観察したときに、略均一な照度の擬似白色光が観察されるように、第１透明樹脂層２４および第２透明樹脂層２６の厚み、空気層２５の厚み、および蛍光体の濃度が調整されている。一例では、第１透明樹脂層２４の厚みは１〜５ｍｍ、第２透明樹脂層２６の厚みは４０〜２００μｍであり、蛍光体の濃度は共に０．５〜１０．０体積パーセントに調整される。
【００３３】
以下、本実施形態の平面発光モジュールに用いられる各蛍光体について詳述する。
【００３４】
〔第１の蛍光体〕
第１の蛍光体は、紫外または短波長可視光により励起され可視光を発光する蛍光体であり、一般式が（Ｍ２ｘ,Ｍ３ｙ,Ｍ４ｚ）ｍＭ１Ｏ３Ｘ（２／ｎ）（ここで、Ｍ１はＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、ＺｒおよびＳｎからなる群より選ばれる少なくともＳｉを含む１種以上の元素、Ｍ２はＣａ、Ｍｇ、ＢａおよびＺｎからなる群より選ばれる少なくともＣａを含む１種以上の元素、Ｍ３はＳｒ、Ｍｇ、ＢａおよびＺｎからなる群より選ばれる少なくともＳｒを含む１種以上の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、Ｍ４は希土類元素およびＭｎからなる群より選ばれる少なくともＥｕ２＋を含む１種以上の元素を示す。また、ｍは１≦ｍ≦４／３、ｎは５≦ｎ≦７の範囲であってもよい。また、ｘ、ｙ、ｚは、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ＜０．９９、０＜ｙ＜０．９９、０．０１≦ｚ≦０．３を満たす範囲であってもよい。）で表される蛍光体である。また、第１の蛍光体は、５６０〜６００ｎｍの波長域にピーク波長を有する可視光を発光する蛍光体である。
【００３５】
第１の蛍光体は、例えば、次のようにして得ることができる。第１の蛍光体は、原料として下記組成式（１）〜（４）で表される化合物を用いることができる。
（１）Ｍ’１Ｏ２（Ｍ’１はＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ等の４価の元素を示す。）
（２）Ｍ’２Ｏ（Ｍ’２はＭｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ等の２価の元素を示す。）
（３）Ｍ’３Ｘ２（Ｍ’３はＭｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ等の２価の元素、Ｘはハロゲン元素を示す。）
（４）Ｍ’４（Ｍ’４はＥｕ２＋等の希土類元素および／またはＭｎを示す。）
【００３６】
組成式（１）の原料として、例えば、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２等を用いることができる。組成式（２）の原料として、例えば、２価の金属イオンの炭酸塩、酸化物、水酸化物等を用いることができる。組成式（３）の原料として、例えば、ＳｒＣｌ２、ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＭｇＣｌ２、ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＢａＣｌ２、ＢａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ、ＺｎＣｌ２、ＭｇＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２、ＺｎＦ２、ＭｇＢｒ２、ＳｒＢｒ２、ＢａＢｒ２、ＺｎＢｒ２、ＭｇＩ２、ＳｒＩ２、ＢａＩ２、ＺｎＩ２等を用いることができる。組成式（４）の原料として、例えば、Ｅｕ２Ｏ３、Ｅｕ２（ＣＯ３）３、Ｅｕ（ＯＨ）３、ＥｕＣｌ３、ＭｎＯ、Ｍｎ（ＯＨ）２、ＭｎＣＯ３、ＭｎＣｌ２・４Ｈ２Ｏ、Ｍｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ等を用いることができる。
【００３７】
組成式（１）の原料としては、Ｍ’１が少なくともＳｉを含んでいることが好ましい。また、Ｓｉを、Ｇｅ、Ｔｉ、ＺｒおよびＳｎからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素で一部置き換えたものでもよい。この場合、Ｍ’１に占めるＳｉの割合が８０ｍｏｌ％以上である化合物が好ましい。組成式（２）の原料としては、Ｍ’２が少なくともＣａを含んでいることが好ましい。また、Ｃａを、Ｍｇ、ＢａおよびＺｎ等からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素で一部置き換えたものでもよい。この場合、Ｍ’２に占めるＣａの割合が６０ｍｏｌ％以上である化合物が好ましい。組成式（３）の原料としては、Ｍ’３が少なくともＳｒを含んでいることが好ましい。また、Ｓｒを、Ｍｇ、ＢａおよびＺｎ等からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素で一部置き換えたものでもよい。この場合、Ｓｒが３０ｍｏｌ％以上である化合物が好ましい。また、組成式（３）の原料としては、Ｘが少なくともＣｌを含んでいることが好ましい。また、Ｃｌを、他のハロゲン元素で一部置き換えたものでもよい。この場合、Ｃｌの割合が５０ｍｏｌ％以上である化合物が好ましい。組成式（４）の原料としては、Ｍ’４が２価のＥｕを必須とする希土類元素であることが好ましく、ＭｎまたはＥｕ以外の希土類元素等を含んでもよい。
【００３８】
組成式（１）〜（４）の原料のモル比を、（１）：（２）＝１：０．１〜１．０、（２）：（３）＝１：０．２〜１２．０、（２）：（４）＝１：０．０５〜４．０、好ましくは、（１）：（２）＝１：０．２５〜１．０、（２）：（３）＝１：０．３〜６．０、（２）：（４）＝１：０．０５〜３．０、より好ましくは（１）：（２）＝１：０．２５〜１．０、（２）：（３）＝１：０．３〜４．０、（２）：（４）＝１：０．０５〜３．０の割合で秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得る。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、還元雰囲気の電気炉で、所定の雰囲気（Ｈ２：Ｎ２＝５：９５）、温度７００℃以上１１００℃未満で３〜４０時間焼成し、焼成物を得る。この焼成物を温純水で丹念に洗浄し、余剰の塩化物を洗い流すことにより第１の蛍光体を得ることができる。第１の蛍光体は、紫外線または短波長可視光により励起され可視光を発光する。
【００３９】
なお、組成式（３）の原料（２価の金属ハロゲン化物）については、化学量論比以上の過剰量を秤量することが好ましい。これは、焼成中にハロゲン元素の一部が気化蒸発してしまうことを考慮したものであり、ハロゲン元素の不足に起因する蛍光体の結晶欠陥の発生を防止するためである。また、過剰に加えられた組成式（３）の原料は、焼成温度では液化し、固相反応の融剤として働き、固相反応の促進および結晶性を向上させる。
【００４０】
なお、前述した原料混合物の焼成後においては、前述の過剰添加された組成式（３）の原料は、製造された蛍光体の中で不純物として存在する。そこで、純度および発光強度が高い蛍光体を得るためには、これらの不純物を温純水で洗い流すとよい。本実施の形態の第１の蛍光体の一般式に示された組成比は、不純物を洗い流した後の組成比であり、上記のように過剰添加され不純物となった組成式（３）の原料はこの組成比において加味されていない。
【００４１】
〔第２の蛍光体〕
第２の蛍光体は、その発光色が第１の蛍光体の発光色と補色関係である４３０〜４８０ｎｍにピーク波長を有する蛍光体である。このような第２の蛍光体は、近紫外または短波長可視光を効率的に吸収し、ドミナント波長が４４０〜４７０ｎｍの光を放射する。第２の蛍光体として用いることができる蛍光体として、特に組成の限定はないが、例えば下記の一般式で表される蛍光体（１）〜（４）の中から選択できる。
【００４２】
（１）一般式がＭ１ａ（Ｍ２Ｏ４）ｂＸｃ：Ｒｅｄ（ここで、Ｍ１はＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｋ、ＡｇおよびＴｌからなる群より選ばれる少なくともＣａ、Ｓｒ、Ｂａのいずれかを含む１種以上の元素、Ｍ２はＰ、Ｖ、Ｓｉ、Ａｓ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、ＷおよびＢからなる群より選ばれる少なくともＰを含む１種以上の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、Ｒｅは希土類元素およびＭｎからなる群より選ばれる少なくともＥｕ２＋を含む１種以上の元素を示す。また、ａは４．２≦ａ≦５．８、ｂは２．５≦ｂ≦３．５、ｃは０．８＜ｃ＜１．４、ｄは０．０１＜ｄ＜０．１の範囲である）で表されている蛍光体。
【００４３】
（２）一般式がＭ１１−ａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋ａ（ここで、Ｍ１はＣａ、Ｓｒ、ＢａおよびＺｎからなる群より選ばれる少なくとも１種以上の元素を示す。また、ａは０．００１≦ａ≦０．５の範囲である）で表されている蛍光体。
【００４４】
（３）一般式がＭ１１−ａＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋ａ（ここで、Ｍ１はＣａ、Ｓｒ、ＢａおよびＺｎからなる群より選ばれる少なくとも１種以上の元素を示す。また、ａは０．００１≦ａ≦０．８の範囲である）で表されている蛍光体。
【００４５】
（４）一般式がＭ１２−ａ（Ｂ５Ｏ９）Ｘ：Ｒｅａ（ここで、Ｍ１はＣａ、Ｓｒ、ＢａおよびＺｎからなる群より選ばれる少なくとも１種以上の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素を示す。また、ａは０．００１≦ａ≦０．５の範囲である）で表されている蛍光体。
【００４６】
第２の蛍光体の一例である（Ｃａ，Ｍｇ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋は、例えば、次のようにして得ることができる。第２の蛍光体は、原料としてＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＣａＣｌ２、ＣａＨＰＯ４、およびＥｕ２Ｏ３を用い、これらの原料をモル比がＣａＣＯ３：ＭｇＣＯ３：ＣａＣｌ２：ＣａＨＰＯ４：Ｅｕ２Ｏ３＝０．０５〜０．３５：０．０１〜０．５０：０．１７〜２．５０：１．００：０．００５〜０．０５０となるよう所定の割合で秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得る。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、２〜５％のＨ２を含むＮ２雰囲気中で、温度８００℃以上１２００℃未満で３時間焼成し、焼成物を得る。この焼成物を温純水で丹念に洗浄し、余剰の塩化物を洗い流すことにより第２の蛍光体を得ることができる。第２の蛍光体は、第１の蛍光体が発光する可視光と補色の関係にある可視光を発光する。
【００４７】
なお、前述の原料混合物を得る際のＣａＣｌ２の秤量（モル比）については、製造される第２の蛍光体の組成比に対して、その化学量論比よりも０．５ｍｏｌ以上の過剰量を秤量することが好ましい。これにより、Ｃｌの不足に起因する第２の蛍光体の結晶欠陥の発生を防止することができる。
【００４８】
上記の第１および第２の蛍光体の具体例については、同一出願人による特願２０１０−０４６１３０号、特願２０１０−１１３１３９号に開示されている。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態に係る平面発光モジュールでは、第１および第２透明樹脂層の間に空気層を介在させることで、発光素子から放射された光を広範囲に拡散させて、照度むらの少ない平面発光モジュールを実現することができる。また、蛍光体の分散された透明樹脂層を２層設けることで、色むらの少ない擬似白色光で照明することができる。
【００５０】
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。
【００５１】
第１透明樹脂層２４および第２透明樹脂層２６には、蛍光体以外の種々の物性を有する物質が混入されていてもよい。バインダー部材よりも屈折率の高い物質、例えば、金属酸化物、フッ素化合物、硫化物等が透明樹脂層２４、２６に混入されることにより、透明樹脂層２４、２６の屈折率を高めることができる。これにより、発光素子１８から発生する光が透明樹脂層２４、２６へ入射する際に生ずる全反射が低減され、透明樹脂層２４、２６への励起光の取り込み効率を向上させるという効果が得られる。さらに、混入する物質の粒子径をナノサイズにすることで、透明樹脂層２４、２６の透明度を低下させることなく屈折率を高めることができる。また、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン等の平均粒径０．３〜３μｍ程度の白色粉末を光散乱剤として透明樹脂層２４、２６に混入することができる。これにより、発光面内の輝度、色度むらを防止することができる。透明樹脂層２４、２６は、発光素子１８を覆う光透過層であって、後述する第１の蛍光体や第２の蛍光体が分散されている光透過部材として機能する。また、数ｎｍ〜数百ｎｍのサイズのＳｉＯ２を混合してもよい。このような透明微粒子を混合することで蛍光体ペーストのチクソ性が高くなり、塗布した蛍光体ペーストの形状維持や硬化層における蛍光体の沈降を防止することができる。
【００５２】
実施の形態では、基板１２の全体を第１透明樹脂層により均一厚みで封止することを述べたが、基板１２上の発光素子以外の部分は封止する必要はない。例えば、図４（ａ）に示すように、基板上の発光素子１８を一列ずつ第１透明樹脂層２４’で封止するようにしてもよいし、図４（ｂ）に示すように、基板上の発光素子１８を一つずつ第１透明樹脂層２４”で封止するようにしてもよい。いずれの場合も、広範囲にわたって照度むらの少ない照明が得られるように、各発光素子１８の光出射面から第１透明樹脂層の表面までの距離が、実施の形態で述べた距離Ｌと同程度であることが好ましい。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 平面発光モジュール、 １２ 基板、 １７ 反射膜、 １８ 発光素子、 ２４ 第１透明樹脂層、 ２５ 空気層、 ２６ 第２透明樹脂層、 ２８ 板状カバー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射膜が施された平面状の基板と、
前記基板の反射膜側に実装された発光素子と、
少なくとも前記発光素子を封止するように配置された第１透明樹脂層と、
前記第１透明樹脂層との間に空気層を挟んで配置された第２透明樹脂層と、
を備え、
前記第１および第２透明樹脂層内に、前記発光素子からの放射光を波長変換する蛍光体が分散配置されており、前記第２透明樹脂層を外部から見たときに擬似白色光が観察されるように前記蛍光体が選択されることを特徴とする平面発光モジュール。
【請求項２】
前記第２透明樹脂層を外部から見たときに略均一な輝度の擬似白色光が観察されるように、前記第１および第２透明樹脂層の厚み、第１透明樹脂層と第２透明樹脂層との間に配置された空気層の厚み、ならびに前記蛍光体の濃度が設定されることを特徴とする請求項１に記載の平面発光モジュール。
【請求項３】
前記発光素子は紫外光または短波長の可視光を放射し、
前記蛍光体は、前記発光素子からの放射光を黄色光に変換する第１蛍光体と、前記発光素子からの放射光を青色光に変換する第２蛍光体と、を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の平面発光モジュール。
【請求項４】
可視光に対して透明または半透明であるカバーをさらに備え、
前記第２透明樹脂層が前記カバーの基板側表面に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の平面発光モジュール。
【請求項１】
反射膜が施された平面状の基板と、
前記基板の反射膜側に実装された発光素子と、
少なくとも前記発光素子を封止するように配置された第１透明樹脂層と、
前記第１透明樹脂層との間に空気層を挟んで配置された第２透明樹脂層と、
を備え、
前記第１および第２透明樹脂層内に、前記発光素子からの放射光を波長変換する蛍光体が分散配置されており、前記第２透明樹脂層を外部から見たときに擬似白色光が観察されるように前記蛍光体が選択されることを特徴とする平面発光モジュール。
【請求項２】
前記第２透明樹脂層を外部から見たときに略均一な輝度の擬似白色光が観察されるように、前記第１および第２透明樹脂層の厚み、第１透明樹脂層と第２透明樹脂層との間に配置された空気層の厚み、ならびに前記蛍光体の濃度が設定されることを特徴とする請求項１に記載の平面発光モジュール。
【請求項３】
前記発光素子は紫外光または短波長の可視光を放射し、
前記蛍光体は、前記発光素子からの放射光を黄色光に変換する第１蛍光体と、前記発光素子からの放射光を青色光に変換する第２蛍光体と、を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の平面発光モジュール。
【請求項４】
可視光に対して透明または半透明であるカバーをさらに備え、
前記第２透明樹脂層が前記カバーの基板側表面に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の平面発光モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１２５３６（Ｐ２０１３−１２５３６Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４３２６６（Ｐ２０１１−１４３２６６）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００００１１３３）株式会社小糸製作所 (1,575)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００００１１３３）株式会社小糸製作所 (1,575)
【Ｆターム（参考）】
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