樹脂レンズ、レンズ付ＬＥＤ装置及びレンズ付ＬＥＤ装置の製造方法
【課題】ＬＥＤ装置の封止体に対して接着することにより、レンズ付ＬＥＤ装置の樹脂部分の劣化を抑制できる樹脂レンズを提供することを目的とする。
【解決手段】ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂封止体を備えたＬＥＤ装置の透明樹脂封止体に接着されるシリコーンレンズであって、レンズ部と透明樹脂封止体に接着される被接着面とを有するシリコーン樹脂成形体からなるレンズ本体と、被接着面に形成されたガスバリア層とを備え、ガスバリア層がレンズ本体を形成するシリコーン樹脂よりもガスバリア性の高い層であることを特徴とする樹脂レンズ等である。
【解決手段】ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂封止体を備えたＬＥＤ装置の透明樹脂封止体に接着されるシリコーンレンズであって、レンズ部と透明樹脂封止体に接着される被接着面とを有するシリコーン樹脂成形体からなるレンズ本体と、被接着面に形成されたガスバリア層とを備え、ガスバリア層がレンズ本体を形成するシリコーン樹脂よりもガスバリア性の高い層であることを特徴とする樹脂レンズ等である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ装置に集光機構を付与するための樹脂レンズ、そのレンズを備えたレンズ付ＬＥＤ装置及びレンズ付ＬＥＤ装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた発光装置であるＬＥＤ装置の用途が広がっている。具体的には、例えば、一般室内照明器具、車内灯等のスポットライト、薄型テレビや情報端末機器のバックライト、自動車のテールランプ等で採用されている。
【０００３】
ＬＥＤからの発光は直進性を有するが、それ以外の方向へも多少分散する。ＬＥＤ装置の発光に求められる指向性は用途に応じて異なる。例えば、一般室内照明器具、スポットライト、自動車のテールランプ等の用途においては、比較的狭い範囲をより明るく照らすことが求められるために、狭い指向角が求められる。一方、薄型テレビや情報端末機器のバックライトの用途においては、広い指向角が求められる。
【０００４】
一般的なＬＥＤ装置は、外気や機械的な衝撃からＬＥＤチップを保護するための透明樹脂からなる封止体を備える。ＬＥＤチップから発光された光を集光または拡散する手段として、ＬＥＤチップを封止する封止体の形状をレンズ形状に成形した光学レンズ機構が知られている（例えば、特許文献１）。しかしながら、ＬＥＤ装置の工業的生産においては、封止体の形状を用途に応じたレンズ形状に成形することはコスト的に困難であるという問題があった。このような問題を解決する方法として、ＬＥＤチップを封止するための未硬化の封止樹脂の表面に、予め成形されたレンズを載置した後、封止樹脂を硬化させることにより封止体とレンズとを一体化する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。また、ＬＥＤ素子を封止する樹脂層に接着性を有するプライマー層を形成し、そのプライマー層によってレンズを接着する方法も知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
ところで、ＬＥＤ装置の封止体としては、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂が広く用いられている。エポキシ樹脂は熱を受けることにより黄変するという問題があった。とくに、近年、ＬＥＤ装置の高出力化及び長時間の連続使用により、封止体の黄変がしばしば実用上の問題になっている。封止体に黄変が生じた場合、光の取出し率が低下するという問題があった。このような問題を解決するために、シリコーン樹脂からなる封止体も用いられ始めている。シリコーン樹脂からなる封止体は耐熱性に優れるために、高出力のＬＥＤ装置に用いて長期使用しても黄変しにくい。しかしながら、シリコーン樹脂はエポキシ樹脂に比べてガス透過性が高いために、次のような問題を生じさせる。
【０００６】
ＬＥＤ装置のＬＥＤチップが実装される基板の表面は、通常、反射層として銀メッキ層が形成されている。シリコーン樹脂からなる封止体を用いた場合、ガスバリア性が低いために、窒素酸化物や硫黄酸化物のような腐食性ガスが透過して銀メッキ層に接触することにより、銀メッキ層が黒く変色して光の取り出し効率が低下する。また、封止体を通過した腐食性ガスや水分と電極等に接触することにより、電極等を劣化させるという問題もあった。このような問題を解決する技術として、下記特許文献４は、ＬＥＤ装置の製造時に封止体の表面にガスバリア性に優れたフィルムを貼り合わせて、硬化させる方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２０３２０１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１０８９４号公報
【特許文献３】特開２０１０−２０６２０６号公報
【特許文献４】特開２０００−１７４３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、ＬＥＤ装置の発光面に設けられるレンズ部材はエポキシ樹脂レンズが広く用いられていた。シリコーン樹脂を封止体として用いたＬＥＤ装置にエポキシ樹脂レンズを接着した場合、ガスバリア性が比較的高いエポキシ樹脂レンズがシリコーン樹脂からなる封止体を覆うために封止体にガスが透過することを抑制していた。そのために、ＬＥＤ装置の銀メッキ層の黒化等が起こりにくかった。しかし、エポキシ樹脂レンズを備える高出力のＬＥＤ装置においては、長期使用した場合にＬＥＤ装置が発光する際発生する熱によってエポキシ樹脂レンズが黄変して、光の取り出し効率が低下するという問題が生じる。
【０００９】
そこで、シリコーン樹脂を封止体として用いたＬＥＤ装置にシリコーンレンズを接着することが試みられたが、シリコーンレンズはガスバリア性が低いために、エポキシ樹脂レンズのようなガスバリア効果を発揮できず、レンズの黄変は抑制できるものの、シリコーン樹脂からなる封止体にガスが透過することによる、ＬＥＤ装置の銀メッキ層の黒化が抑制されないという問題があった。
【００１０】
また、引用文献４に開示されたように、ＬＥＤ装置の製造時に封止体表面にガスバリア性に優れたフィルムを貼り合わせて硬化させる方法によれば、確かに、封止体内部へのガスの透過が封止体表面のフィルムにより抑制されると思われる。しかしながら、汎用的なＬＥＤ装置は外形寸法が数ｍｍ程度であり、このような小さな装置の表面に薄いフィルムを貼り合わせることは工業的生産性に乏しいと思われる。
【００１１】
本発明は、上述した問題を解決すべく、ＬＥＤ装置の封止体に対して接着することにより、レンズ付ＬＥＤ装置の光量の低下を抑制できる樹脂レンズを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一局面は、ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂封止体を備えたＬＥＤ装置の透明樹脂封止体に接着される樹脂レンズであって、レンズ部と透明樹脂封止体に接着される被接着面とを有するシリコーン樹脂成形体からなるレンズ本体と、被接着面に形成されたガスバリア層とを備え、ガスバリア層がレンズ本体を形成するシリコーン樹脂よりもガスバリア性の高い層であることを特徴とする樹脂レンズである。このような樹脂レンズは、高出力のＬＥＤ装置に用いて長期使用しても黄変しにくく、また、レンズを接着するだけでＬＥＤ装置の封止体にガスバリア性を付与することができる。
【００１３】
ガスバリア層としては、透明無機化合物を含む蒸着膜、具体的には、例えば、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム等の化合物を含む蒸着膜であることが好ましい。また、ガスバリア層としては、ガラス層を含有することも好ましい。ガラス層は封止体に対してとくに高いガスバリア効果を有する。
【００１４】
また、ガスバリア層の別の例としては、レンズ本体を形成するシリコーン樹脂よりもガスバリア性の高い透明樹脂層が挙げられ、特に、接着性または粘着性を有する透明樹脂層である透明粘接着剤層である場合には、硬化した透明樹脂封止体の表面に接着剤を塗布することなく樹脂レンズを接着することができる点から好ましい。
【００１５】
また、被接着面は中央部が隆起していることが好ましい。被接着面の中央部が隆起している場合には、ＬＥＤ装置の封止体と接着する場合において、空気の巻き込みが起こりにくくなり、界面にボイドを残しにくくなる。
【００１６】
また、被接着面は表面改質処理されていることが、ガスバリア層との接着性が高くなる点から好ましい。表面改質処理としては、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、イトロ処理、プライマー処理等が挙げられる。
【００１７】
また、本発明の他の一局面は、ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂封止体を備えたＬＥＤ装置の透明樹脂封止体に接着される樹脂レンズであって、レンズ部と透明樹脂封止体に接着される被接着面とを有するエポキシ樹脂成形体からなるレンズ本体と、被接着面に形成されたシリコーン樹脂層とを備えることを特徴とする樹脂レンズである。このような樹脂レンズによれば、封止体とエポキシ樹脂レンズとの間に、耐熱性の高いシリコーン樹脂層を介在させるために、エポキシ樹脂レンズの発光素子の発熱による変色を抑制できる。
【００１８】
また、本発明の他の一局面は、平面状に配列された複数個の樹脂レンズを備えたレンズアレイである。このようなレンズアレイを用いることにより、一度に複数個のＬＥＤ装置にレンズ構造を付与することができる。
【００１９】
また、本発明の他の一局面は、ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂封止体を備えたＬＥＤ装置と、透明樹脂封止体に接着された上記何れかの樹脂レンズと、を備えたことを特徴とするレンズ付ＬＥＤ装置である。
【００２０】
また、本発明の他の一局面は、基板上に配列された複数個のＬＥＤ装置に上記レンズアレイを接着する工程を備えたレンズ付ＬＥＤ装置の製造方法である。このような製造方法を用いることにより、一度に複数個のＬＥＤ装置にレンズ構造を付与することができるために、レンズ付ＬＥＤ装置の量産性が向上する。また、このような製造方法においては、接着されて形成された複数のレンズ付ＬＥＤ装置を切断して個別化する工程をさらに備えることが、多数個のレンズ付ＬＥＤ装置を効率的に生産できる点から好ましい。
【００２１】
また、回路基板に１つ以上のＬＥＤ装置を形成した後、シリコーンレンズを後付してなるレンズ付きＬＥＤ装置の製造方法である。近年のチップ・オン・ボード（COB）の製造方法に伴って、予め回路基板にＬＥＤ装置が配置されその配光特性に応じて、レンズを選択して後から接着する手法が要請されており、本発明のレンズによれば、より効率的な生産が出来る。本発明を用いれば用途に合わせたレンズを強固に接着することが出来る。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ＬＥＤ装置の封止体に対してレンズを接着することにより、レンズ付ＬＥＤ装置の光量の低下を抑制できる樹脂レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態のレンズ付ＬＥＤ装置２０の断面模式図を示す。
【図２】シリコーンレンズ１１の斜視模式図を示す。
【図３】被接着面の中央部が隆起しているシリコーンレンズ２１の断面模式図を示す。
【図４】ＬＥＤ装置１０にシリコーンレンズ１１を接着する方法の一例を説明する説明図である。
【図５】ＬＥＤ装置１０に大型のシリコーンレンズ６１を接着した様子を説明する説明図である。
【図６】ＬＥＤ装置１０にシリコーンレンズ１１を接着する方法の一例を説明する説明図である。
【図７】ＬＥＤ装置１０にシリコーンレンズ１１を接着する方法の一例を説明する説明図である。
【図８】ＬＥＤ装置１０にシリコーンレンズ１１を接着する方法の一例を説明する説明図である。
【図９】レンズアレイ３０とＬＥＤアレイ４０とを接着する方法を説明する斜視模式図である。
【図１０】複数のレンズ付ＬＥＤを備えた基板を切断する方法を説明する斜視模式図である。
【図１１】複数のレンズ付ＬＥＤ装置の製造方法を説明する模式断面図である。
【図１２】本実施形態のレンズ付ＬＥＤ装置１２０の断面模式図を示す。
【図１３】エポキシ樹脂レンズ１１１の斜視模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第１実施形態］
本実施形態のシリコーンレンズ１１を備えたレンズ付ＬＥＤ装置２０について詳しく説明する。
【００２５】
図１はシリコーンレンズ１１を備えたレンズ付ＬＥＤ装置２０の模式断面図である。図１中、１０は表面実装型のＬＥＤ装置である。
【００２６】
ＬＥＤ装置１０は、上面が開口した凹部を有する発光体収容部材３を備える。凹部の表面には、ＬＥＤ素子１から発光される光の取り出し効率を高めるために、内面反射膜８が形成されている。内面反射膜８の具体例としては、メッキや蒸着により形成される銀薄膜が挙げられる。そして、凹部の底部からは一対のリード５ａ,５ｂが発光体収容部材３の外部へ延出されている。ＬＥＤ素子１の一方の電極は凹部底面のリード５ｂにダイボンディングされており、また他方の電極はリード５ａに金線５ｃによりワイヤーボンディングされている。そして、ＬＥＤ素子１を収容する凹部は、ディスペンサ等を用いて凹部にポッティングされたシリコーン樹脂等からなる封止剤の硬化物である透明樹脂封止体２により封止されている。そして、透明樹脂封止体２の表面にシリコーンレンズ１１が接着されている。
【００２７】
図２に示すように、シリコーンレンズ１１は、レンズ部１１ａと被接着面１１ｂとを含むシリコーンレンズ本体と、被接着面１１ｂに形成されたガスバリア層１１ｃとを備える。レンズ部１１ａは、用途に応じて光学設計されたレンズ形状を有する。シリコーンレンズ本体は、光透過率が高く、シリコーン樹脂は９０％以上、さらには、９２％以上であるものが好ましい。また、シリコーン樹脂から形成されるために耐熱性が高く、ＬＥＤ素子１から発せられる熱により変色しにくい。
【００２８】
シリコーンレンズ１１のレンズ部１１ａの形状は用途に応じて光学設計された形状に成形される。具体的には、光の集光、拡散、屈折、または反射等、用途に応じて入射した光を透過させて出射するときの光路を変更するような形状が選ばれる。このようなレンズ形状の例としては、例えば、凸レンズ、凹レンズ、シリンドリカルレンズ、フレネルレンズ等が挙げられる。
【００２９】
また、シリコーンレンズ１１の被接着面１１ｂにはレンズ本体を形成するシリコーン樹脂よりもガスバリア性の高い層であるガスバリア層１１ｃが形成されている。ガスバリア層の詳細については後述する。
【００３０】
シリコーンレンズ１１の被接着面１１ｂの形状は平面に限らず、例えば、ドーム状に成形されたＬＥＤ装置の封止体のドーム形状に沿った凹状形状であっても、図３に示すような中央部が隆起した凸形状であってもよい。また、中央部が窪んだ凹形状であってもよい。被接着面の中央部が隆起しているシリコーンレンズ２１には、凸形状の被接着面にガスバリア層２１ｃが形成されている。このようなシリコーンレンズ２１を用いた場合には、接着剤や封止剤と貼り合わせる際に、空気を巻き込みにくくなる。隆起の高さは、例えば平面の被接着面に比べてレンズ直径に対して１〜１０％程度中央部がなだらかに隆起していることが好ましい。窪みの深さは、ＬＥＤ装置の封止体形状に合わせた形であればよく、例えば直径３ｍｍの半球状の封止体の表面形状であれば、それよりもやや大きい窪みを有していればよい。
【００３１】
次に、シリコーンレンズの製造方法について詳しく説明する。シリコーンレンズは、シリコーン樹脂を成形して得られたシリコーンレンズ本体の被接着面にガスバリア層を形成することにより得られる。
【００３２】
シリコーンレンズ本体の成形はシリコーン樹脂の成形に用いられている公知の方法、具体的には、例えば、注型成形、圧縮成形、射出成形等が用いられる。低温で精密な成形が可能である点から、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂組成物を用いた注型成形がとくに好ましい。
【００３３】
シリコーンレンズ本体を成形するためのシリコーン樹脂は、光透過率に優れたシリコーン樹脂であれば、特に限定なく用いられ、硬質のシリコーン樹脂の他、シリコーンゴムまたはシリコーンエラストマーであってもよい。
【００３４】
付加反応硬化型のシリコーン樹脂組成物としては、硬化することにより透明なシリコーン樹脂を形成する未硬化シリコーン樹脂組成物であれば特に限定されない。具体的には、例えば、オルガノポリシロキサンをベースポリマーとし、オルガノハイドロジェンポリシロキサンおよび白金系触媒等の重金属系触媒を含む組成物が挙げられる。
【００３５】
オルガノポリシロキサンの具体例としては、例えば、下記一般式（１）：
ＲaＳｉＯ(4-a)/2 …（１）
（式中、Ｒは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい炭素数１〜１０の非置換または置換一価炭化水素基であり、ａは０．８〜２の正数である。）で示されるものが挙げられる。
【００３６】
非置換または置換一価炭化水素基であるＲの具体例としては、メチル基，エチル基，プロピル基，ブチル基等のアルキル基；ビニル基，アリル基，ブテニル基等のアルケニル基；フェニル基，トリル基等のアリール基；ベンジル基等のアラルキル基；これらの炭素原子に結合した水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換されたクロロメチル基、クロロプロピル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換炭化水素基；あるいは、シアノ基で置換された２−シアノエチル基等のシアノ基置換炭化水素基；等が挙げられる。これらの中では、全Ｒのうち５〜８０モル％がフェニル基であるものが、光学レンズの耐熱性および透明性に優れる点からとくに好ましい。
【００３７】
また、Ｒとしてビニル基等のアルケニル基を含むもの、特に全Ｒのうちの１〜２０モル％がアルケニル基であるものが好ましく、中でもアルケニル基を１分子中に２個以上有するものが好ましく用いられる。このようなオルガノポリシロキサンとしては、例えば末端にビニル基等のアルケニル基を有するジメチルポリシロキサンやジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体等の末端アルケニル基含有ジオルガノポリシロキサンが挙げられ、特に常温で液状のものが好ましく用いられる。
【００３８】
オルガノハイドロジェンポリシロキサンの具体例としては、例えば、メチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルフェニルハイドロジェンポリシロキサン等が挙げられる。また、触媒としては、白金、白金化合物、ジブチル錫ジアセテートやジブチル錫ジラウリレート等の有機金属化合物、またはオクテン酸錫のような金属脂肪酸塩などが挙げられる。これらオルガノハイドロジェンポリシロキサンや触媒の種類や量は、架橋度や硬化速度を考慮して適宜選択される。
【００３９】
シリコーン樹脂組成物の市販品としては、例えば、信越化学工業（株）製の「ＫＪＲ６３２」等が挙げられる。
【００４０】
また、シリコーン樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、ＬＥＤ素子から発光させる光の波長を変換することにより、発光色を変換するための蛍光体や、光を拡散させるための光拡散剤等を含んでもよい。また、シリコーンレンズ１１の内部または表面には、さらに蛍光体層、カラーフィルター層や光拡散層を設けてもよい。また、シリコーンレンズ１１は、被接着面側にシリコーンゲルやシリコーンエラストマーなどの緩衝層を設けたレンズであると、ＬＥＤ装置の封止体とシリコーンレンズ１１との熱膨張の差による内部応力を緩和させることができ好ましい。
【００４１】
シリコーン樹脂組成物中に必要に応じて配合される蛍光体の具体例としては、例えば、発光色が青色の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+、ＺｎＳ：Ａｇ、ＣａＳ：Ｂｉ等、発光色が緑色のＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ、ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+、Ｚｎ2Ｓｉ（Ｇｅ）Ｏ4：Ｅｕ2+等、発光色が赤色のＹ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ2・ＧｅＯ2：Ｍｎ、ＬｉＥｕＷ2Ｏ8、ＢａＯ・Ｇｄ2Ｏ3・Ｔａ2Ｏ5：Ｍｎ、Ｋ5Ｅｕ2.5（ＷＯ4）6.25等が挙げられる。
【００４２】
また、光拡散剤の具体例としては、例えば、ガラスパウダーや、炭酸カルシウム，酸化チタン，酸化亜鉛等の無機フィラーが挙げられる。
【００４３】
次に、シリコーンレンズ本体の被接着面１１ｂに形成されるガスバリア層１１ｃについて詳しく説明する。
【００４４】
ガスバリア層としては、シリコーンレンズ本体を形成するシリコーン樹脂よりもガスバリア性の高い材料から形成された層であれば特に限定無く選ぶことができる。このような層の具体例としては、例えば、透明無機化合物を含む蒸着膜、ガラス層、シリコーンレンズ本体を形成するシリコーン樹脂よりもガスバリア性の高い透明樹脂層等が挙げられる。
【００４５】
蒸着膜の具体例としては、ガスバリア性が高い、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、または、フッ化マグネシウム等の透明無機化合物を含む蒸着膜が挙げられる。
【００４６】
蒸着膜は、公知の気相薄膜形成法を用いてシリコーンレンズの被接着面に形成される。なお、蒸着時においては、シリコーンレンズの被接着面のみが露出するように、その他の表面をマスキングして蒸着することにより、シリコーンレンズの被接着面のみに蒸着膜を形成することもできる。なお、本発明の効果を阻害しない範囲の厚みであれば、レンズ部にも蒸着膜が形成されてもよい。このような、蒸着膜の膜厚としては、数ｎｍ〜数百ｎｍ程度であることが好ましい。蒸着膜の膜厚が厚すぎる場合には、光透過率が低下したり、大きな乱反射を発生させる原因になる傾向がある。また、蒸着膜の膜厚が薄すぎる場合には、ガスバリア性が充分に向上しない傾向がある。
【００４７】
ガラス層の具体例としては、例えば、低温でガラス膜の形成が可能なゾルゲル法を用いたガラス薄膜形成法により形成されるガラス層や、極薄板ガラス（松浪硝子工業（株）製）等が用いられる。
【００４８】
ゾルゲル法で形成されるガラス組成としては、SiO2やSiO2とPBO,ZnO,Al2O3等を混合した組成等が挙げられる。このようなゾルゲル法を用いて得られるガラス薄膜の膜厚としては、０．１〜５００μm、更には１０〜２００μm程度であることが好ましい。
【００４９】
また、極薄板ガラスの膜厚としては、１０〜５００μｍ、さらには５０〜３００μｍ程度であることが好ましい。
【００５０】
透明樹脂層の具体例としては、レンズ本体を形成するシリコーン樹脂よりもガスバリア性の高い、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂，アクリル樹脂，及びウレタン樹脂等からなる透明樹脂層が挙げられる。これらの中では、エポキシ樹脂がガスバリア性と接着性とのバランスに優れる点から好ましい。
【００５１】
また、透明樹脂層として、シリコーン樹脂，エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ウレタン樹脂及びこれらのシリコーン変性樹脂等からなる粘接着作用を有する透明粘接着剤層、具体的には、例えば、未硬化の透明接着剤層や半硬化透明接着剤層、粘着性シリコーン樹脂層などを設けた場合、ＬＥＤ装置１０の硬化した封止体２の表面に接着剤を塗布することなくシリコーンレンズを強固に接着することができるために製造工程の省力化の点から好ましい。透明粘接着剤層としては、エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ウレタン樹脂及びこれらのシリコーン変性樹脂から形成された粘着剤層または接着剤層や、シリコーンゲル，シリコーンゴム，又はシリコーンエラストマーから形成された粘着性シリコーン樹脂層等が挙げられる。なお、粘着性シリコーン樹脂層は応力緩和性に優れているため封止体とシリコーンレンズとの材質の線膨張係数の違いによる内部応力を緩和し、デラミネーションを抑制する効果が特に高い点から好ましい。また、シリコーン樹脂系の透明粘接着剤層は耐熱性に優れ、アクリル、ウレタン、エポキシ系の透明粘接着剤層は粘着強度に優れている。
【００５２】
透明樹脂層の厚みとしては、適宜用途に応じて選択できるが、３〜２０００μｍ、さらには２０〜５００μｍの範囲であることが好ましい。透明樹脂層の厚みが薄すぎる場合には、封止樹脂の凹凸に追従できなくなり十分な接着が出来ず、生産性が低下する傾向があり、厚すぎる場合には、配光特性を損なう傾向がある。
【００５３】
また、被接着面に形成された透明樹脂層が透明粘接着剤層である場合には、その表面に離形シートが貼り合わされていることが好ましい。このような、未硬化の透明接着剤層や粘着性シリコーン層などの透明粘着剤層の表面に離形シートを貼り合わせておくことにより、シリコーンレンズの保管や移送等の取り扱い性が向上する。また、レンズ付ＬＥＤ装置の製造時においては、硬化した透明樹脂封止体の表面に接着剤を塗布することなく、離形紙を剥がして露出する透明接着剤層や粘着性シリコーン層などの透明粘着剤層を、封止体の表面に圧接させて貼り合わせることにより、透明樹脂封止体の表面にシリコーンレンズを固定することができる点から好ましい。また、特に好ましくは、一面を離形紙で覆った未硬化透明樹脂や粘着性シリコーンなどの透明粘着剤を粘着層とする両面粘着テープを、シリコーンレンズの被接着面に貼り合わせることが特に好ましい。両面粘着テープを用いて被接着面に透明樹脂層を形成することは生産性に優れており、また、離形紙を剥がすことにより透明樹脂層が露出するために、ＬＥＤ装置の封止体の表面に接着することが容易になる。
【００５４】
上述したようなガスバリア層を形成するに際しては、レンズ本体の被接着面に表面改質処理を施すことが好ましい。ここで、表面改質処理とは、被接着面の表面を活性化させる処理であり、具体的には、例えば、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、フレーム処理、イトロ処理、プライマー処理等のように、被接着面の表面に極性基を生成させること等によりガスバリア層に対する接着性を改良する処理である。ガスバリア層が形成される被接着面にこのような表面改質処理を施すことにより、被接着面とガスバリア層との接着力が向上する。
【００５５】
プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、フレーム処理、又はイトロ処理による表面改質処理の方法は、従来から知られたプラズマ処理装置、コロナ処理装置、ＵＶ処理装置、フレーム処理装置、イトロ処理装置等を用いた処理方法が特に限定なく用いられる。
【００５６】
また、プライマー処理に用いられるプライマー剤としては、シランカップリング剤又はその部分加水分解縮合物等を含む処理液が挙げられる。シランカップリング剤の具体例としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、γ−（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、β−シアノエチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等が挙げられる。
【００５７】
表面改質処理としては、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、フレーム処理、又はイトロ処理の後、プライマー処理をすることがとくに好ましい。具体的には、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、フレーム処理、又はイトロ処理された被接着面に、プライマー処理液を薄く塗った後、室温〜１７０℃程度の雰囲気で乾燥することが好ましい。
【００５８】
なお、上述のプラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、フレーム処理、又はイトロ処理の表面改質処理された被接着面は、水に対する接触角が９０度以下であることが好ましく、効率上の下限値を考慮すると１〜９０度、さらには１〜５０度の範囲であることが好ましい。被接着面の水に対する接触角がこのような範囲であることにより、接着剤や封止剤等との濡れ性が良好になることにより封止体との接着性が向上する。なお、表面改質処理される前の被接着面は、通常、１００〜１２０度程度である。表面処理により、１〜９０度程度被接着面の水に対する接触角が低下することが好ましい。表面処理がプライマー処理の場合は水に対する接触角が９０度より大きくて、例えば１００〜１２０であっても十分な接着強度を有する。このような接触角は、ＪＩＳ Ｋ３２５７「基板ガラス表面のぬれ製試験方法」により測定される。
【００５９】
次に、上述したようなシリコーンレンズをＬＥＤ装置に接着する方法について説明する。シリコーンレンズをＬＥＤ装置に接着する方法の具体例としては、例えば、（Ｉ）表面実装型ＬＥＤ装置の製造の際に、硬化前の封止剤にシリコーンレンズを載せた後、封止剤を硬化させることにより、硬化した封止体にシリコーンレンズを接着する方法、（ＩＩ）表面実装型ＬＥＤ装置の硬化した封止体の表面に接着剤を介してシリコーンレンズを接着する方法、（ＩＩＩ）表面実装型ＬＥＤ装置の硬化した封止体の表面に透明接着剤層を用いて接着させる方法、（ＩＶ）表面実装型ＬＥＤ装置の硬化した封止体の表面に透明粘着剤層を用いて粘着させる方法等が挙げられる。
【００６０】
図４は、方法（Ｉ）を模式的に説明する図である。図４に示すように、ＬＥＤ装置１０の製造時に発光体収容部材３の凹部にポッティングされた未硬化の封止剤２ａの表面にシリコーンレンズ１１の被接着面に形成されたガスバリア層１１ｃの表面を密着させるようにして載置し、加熱又は光照射等により封止剤を硬化させる。このような方法によれば、ＬＥＤ装置１０の製造時にシリコーンレンズを接着して一体化することができるために、レンズの接着が容易である点から好ましい。しかしながらこのような方法によれば、次のような問題も生じる。ＬＥＤ装置の工業的生産においては、多数個取りの取り数を増やすために支持基板上で隣接するＬＥＤ装置のピッチ間隔を狭くしている。このように支持基板上で隣接するＬＥＤ装置のピッチ間隔が狭いために、工業的生産においては、例えば、図５に示すような、指向特性を大幅に変化させるような大きなシリコーンレンズ６１をＬＥＤ装置に付与することは困難であった。大きなシリコーンレンズ６１を接着するためには、ＬＥＤ装置のピッチ間隔を広くする必要があり、このような場合には量産性に不利になるという問題がある。
【００６１】
図６は、方法（ＩＩ）を模式的に説明する図である。図６に示すように、ＬＥＤ装置１０の硬化した封止体２の表面に接着剤１４を塗布し、封止体２とシリコーンレンズ１１の被接着面に形成されたガスバリア層１１ｃとを接着剤１４を介して密着させた後、接着剤１４を硬化させる。このような方法によれば、個別のＬＥＤ装置にシリコーンレンズを接着することができるために、図５に示すような大きなレンズ６１を付与することができる等、レンズ形状の選択に幅が広がる。
【００６２】
図７は、方法（ＩＩＩ）を模式的に説明する図である。図７に示すように、ＬＥＤ装置１０の硬化した封止体２の表面に、シリコーンレンズ１１の被接着面に形成されたガスバリア層でもある未硬化の樹脂層２１ｃを密着させた後、硬化させる。このような方法によれば、レンズを接着する際に封止体の表面に接着剤を塗布する必要がないために、製造工程を大幅に省略できる点から好ましい。
【００６３】
図８は、方法（ＩＶ）を模式的に説明する図である。図８に示すように、ＬＥＤ装置１０の硬化した封止体２の表面に、シリコーンレンズ１１の被接着面に形成されたガスバリア層でもある粘着性シリコーン層３１ｃを密着させて粘着力または分子間吸着力により固体間接着させる。このような方法によれば、レンズを接着する際に界面を硬化させる必要がないために、製造工程を大幅に省略できる点から好ましい。
【００６４】
以上説明したような本実施形態の、ＬＥＤ装置の透明樹脂封止体に接着される被接着面にガスバリア層が形成されたシリコーンレンズによれば、ＬＥＤ装置の封止体に対してガスの透過を抑制することができる。
【００６５】
［第２実施形態］
ＬＥＤ装置にシリコーンレンズを接着する方法としては、別個独立したＬＥＤ装置にそれぞれ一つずつシリコーンレンズを接着する方法の他、複数のＬＥＤ装置に複数個のシリコーンレンズを備えたレンズアレイを接着してもよい。本実施形態においては、複数個のシリコーンレンズが配置されたレンズアレイ用いることにより、基板上に配列された複数個のＬＥＤ装置のそれぞれに一度に複数個のシリコーンレンズを接着する方法について図９を参照して説明する。
【００６６】
図９において、３０は平面状に複数個のシリコーンレンズが配列された一枚のレンズアレイを示す。レンズアレイ３０はシリコーンレンズ領域２１を複数個備えたシリコーン樹脂の一体成形体である。レンズアレイ３０の裏面になる被接着面には第１実施形態で説明したのと同様にガスバリア層が形成されている。また、４０は一枚の回路基板上に複数個のＬＥＤ装置１０を配列して実装したＬＥＤアレイである。
【００６７】
レンズアレイ３０の裏面のシリコーンレンズ領域２１の被接着面には第１実施形態で説明したのと同様にガスバリア層が形成されている。また、第１実施形態で説明したのと同様にガスバリア層が形成される被接着面には予め表面改質処理が施されていてもよい。
【００６８】
図９（ａ）に示すように、ＬＥＤアレイ４０の各ＬＥＤ装置１０とレンズアレイ３０の各シリコーンレンズ領域２１とが対向するように、ＬＥＤアレイ４０にレンズアレイ３０を配置し、図９（ｂ）に示すように重ねあわせる。そして、重ね合わせた状態で、必要に応じて接着面の接着剤または封止剤を硬化させる。このような方法によれば、一度に複数個のＬＥＤ装置にレンズ構造を付与することができるために、レンズ付ＬＥＤ装置の量産性が向上する。
【００６９】
回路基板上の回路が複数個のＬＥＤ装置１０を繋ぐものである場合には、このようにして形成されたＬＥＤアレイ４０とレンズアレイ３０との接着構成体は、そのままで、複数のレンズ付ＬＥＤ装置アレイとして、例えば、自動車のヘッドランプや、ＬＥＤ照明装置や、ＬＥＤディスプレイのバックライト照明等の用途に用いることができる。また、回路基板上の回路が各ＬＥＤ装置１０毎に独立したものである場合には、図１０に示すように、形成された各レンズ付ＬＥＤ装置をレーザー装置１００による切断加工や、ダイシングソー等により個別に切断することにより、複数個のレンズ付ＬＥＤ装置が得られる。
【００７０】
また、図１１を参照して別の製造方法を説明する。図１１中、５０は平面状に複数個のシリコーンレンズ領域５１が配列された一枚のレンズアレイであって、シリコーン樹脂の一体成形体である。各シリコーンレンズ領域５１は、それぞれＬＥＤ装置１０を収容できる凹状のＬＥＤ装置収容部５２を備える。なお、ＬＥＤ装置収容部５２の表面になる、レンズ本体の被接着面には第１実施形態で説明したのと同様にガスバリア層が形成されている。本製造方法では、図１１に示すように、レンズアレイ５０の各ＬＥＤ装置収容部５２に、発光面をレンズ側に配置してＬＥＤ装置１０を挿入して、接着剤等を介して接着させる。このような方法によれば、一度に複数個のＬＥＤ装置にレンズ構造を付与することができるために、レンズ付ＬＥＤ装置の量産性が向上する。また、レンズ同士の間隔を自由に広げることができる。なお、このような方法により得られた複数のレンズ付ＬＥＤ装置も、図１１に示すように、破線で示した部分でレーザー装置やダイシングソー等により個別に切断することにより、複数個のレンズ付ＬＥＤ装置に分けることもできる。
【００７１】
［第３実施形態］
エポキシ樹脂は、ガスバリア性が高いので、銀薄膜の反射層の劣化を防止する観点から封止体として広く用いられている。しかし、ＬＥＤ素子から発せられる熱や短波長の光により劣化して変色しやすいという欠点がある。一方、シリコーン樹脂は、ＬＥＤ素子から発せられる短波長の光や熱に対しては変色しにくいが、ガスバリア性が低いために銀薄膜の反射層の黒化が起こりやすいという欠点がある。このように、封止体としてエポキシ樹脂を用いた場合には樹脂の変色等により光量が低下する傾向があり、封止体としてシリコーン樹脂を用いた場合には、銀薄膜の黒化により量が低下する傾向があった。このような場合において、封止体としてシリコーン樹脂を用い、その封止体にガスバリア性の高いエポキシ樹脂レンズを接着させることによりシリコーン樹脂の封止体に対してガスの透過を抑制することができる。しかし、シリコーン樹脂からなる封止体に対するエポキシ樹脂レンズの接着性は低いという問題があった。また、エポキシ樹脂レンズが、ＬＥＤ素子から発せられる熱が伝わることにより変色するという問題もあった。
【００７２】
シリコーン樹脂からなる封止体に対するエポキシ樹脂レンズの接着性は低いという問題は、エポキシ樹脂レンズの被接着面に、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、フレーム処理、イトロ処理、又はプライマー処理等の表面改質処理、好ましくは、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、フレーム処理、又はイトロ処理の後にプライマー処理を施すことにより、著しく接着性が改善することができる。また、エポキシ樹脂レンズが、ＬＥＤ素子から発せられる熱が伝わることによりＬＥＤ発光素子の選択や光学設計上選択されるエポキシ樹脂の種類によっては変色するという問題は、エポキシ樹脂レンズの被接着面に以下に説明するシリコーン樹脂層を形成することにより解決できる。
【００７３】
本実施形態においては、レンズ部と透明樹脂封止体に接着される被接着面とを有するエポキシ樹脂成形体からなるレンズ本体と、被接着面に形成されたシリコーン粘着剤やシリコーン接着剤などのシリコーン樹脂層とを備える樹脂レンズについて詳しく説明する。このような構成によれば、透明樹脂封止体からエポキシ樹脂レンズに伝わる熱を抑制することにより、エポキシ樹脂レンズの変色を抑制することができ、それにより、レンズの変色による光の取り出し効率の低下を抑制することができる。なお、第１実施形態及び第２実施形態と共通する部分については説明を省略する。
【００７４】
本実施形態のエポキシ樹脂レンズ１１１を備えたレンズ付ＬＥＤ装置１２０について詳しく説明する。
【００７５】
図１２はエポキシ樹脂レンズ１１１を備えたレンズ付ＬＥＤ装置１２０の模式断面図である。透明樹脂封止体２の表面にエポキシ樹脂レンズ１１１が接着されている。
【００７６】
図１２に示すように、エポキシ樹脂レンズ１１１は、レンズ部１１１ａと被接着面１１１ｂとを含むエポキシ樹脂レンズ本体と、被接着面１１１ｂに形成されたシリコーン樹脂層１１１ｃとを備える。レンズ部１１１ａは、用途に応じて光学設計されたレンズ形状を有する。エポキシ樹脂レンズ１１１のエポキシ樹脂成形体からなるレンズ本体は、耐熱性の高いシリコーン樹脂層１１１ｃを介してＬＥＤ素子１から遠く位置するように接着されるために、熱や光に対して劣化しにくくまる。また、エポキシ樹脂レンズ１１１はエポキシ樹脂を主体としているために、シリコーン樹脂封止体の表面のガスバリア層として機能するために、銀薄膜の反射層の黒化を抑制することができる。なお、エポキシ樹脂レンズの被接着面を、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、フレーム処理、又はイトロ処理の後、プライマー処理など表面改質処理をすることにより強固な接着性を得る。また、好ましくは、被接着面１１１ｂに耐熱性の高いシリコーン粘着剤やシリコーン接着剤などのシリコーン樹脂層１１１ｃを形成することで強固に接着したレンズ付ＬＥＤ装置となる。シリコーン樹脂層１１１ｃをＬＥＤ装置１０の透明樹脂封止体２の表面とエポキシ樹脂レンズ本体との間に介在させることにより、発熱により温度が高くなるＬＥＤ素子１の近傍からエポキシ樹脂レンズ本体を遠ざけることにより、エポキシ樹脂レンズの変色を抑制することができる。シリコーン樹脂層１１１ｃの厚みとしては、熱伝導の観点から６〜４０００μｍ、好ましくは２５〜６００μｍ程度であることが好ましい。
【実施例】
【００７７】
以下に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。
【００７８】
［実施例１］
シリコーン樹脂からなる封止体でＬＥＤ素子を封止したチップ型ＬＥＤ装置を用いた。なお、このＬＥＤ装置のＬＥＤ素子が配置された発光体収容部材の表面には、銀薄膜からなる反射膜が形成されていた。なお、以下の実施例及び比較例で用いたＬＥＤ装置においても、全て反射膜が形成されているものを用いた。
【００７９】
ケイ素原子にフェニル基が結合したオルガノポリシロキサンをベースポリマーとするシリコーン樹脂原料組成物であるＫＪＲ６３２（信越化学工業（株）製）をレンズ形状をキャビティとする金型に流し込み、１５０℃で熱硬化させることにより平凸レンズ形状を有するシリコーンレンズＸ１を得た。シリコーンレンズＸ１は、直径５ｍｍの略円状の外周を有し、レンズ部は中央部が高さ４．２ｍｍの凸に隆起しており、被接着面の中央部は０・２ｍｍ程度凸に隆起していた。
【００８０】
シリコーンレンズＸ１の被接着面をプラズマ処理した。プラズマ処理は大気圧プラズマ装置を用いてシリコーンレンズＸ１を回転させながら全体に３分間処理を行った。同様にして、ＬＥＤ装置の封止体表面もプラズマ処理した。なお、プラズマ処理前のシリコーンレンズＸ１の被接着面の水に対する接触角は１１０度であり、プラズマ処理後のシリコーンレンズＸ１の被接着面の水に対する接触角は５度であった。
【００８１】
プラズマ処理したシリコーンレンズＸ１の被接着面以外の部分をマスキングテープを貼ることによりマスクした。そして、シリコーンレンズＸ１を蒸着装置の真空チャンバー内に導入し、シリコンをターゲットとして、真空チャンバー内に酸素ガスを流しながら、シリコーンレンズＸ１に酸化ケイ素膜を蒸着することによりシリコーンレンズＸ２を得た。得られた酸化ケイ素膜の厚みは１０ｎｍであった。
【００８２】
そして、シリコーンレンズＸ２の被接着面に未硬化シリコーン系樹脂（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製 ＴＳＥ３２２１Ｓ 一液型熱硬化タイプシリコーン接着剤）を塗布することにより接着層を形成した。そして、シリコーンレンズＸ２の裏面の接着層をＬＥＤ装置の封止体に圧接して押し付けることにより、封止体とシリコーンレンズＸ２とが一体化された。そして、１５０℃×４時間の条件でシリコーン系接着層を熱硬化させることにより、封止体の表面にシリコーンレンズＸ２が接着された。このようにして、レンズ付ＬＥＤ装置Ａを得た。
【００８３】
そして、レンズ付ＬＥＤ装置Ａを亜硫酸ガス雰囲気中に２４時間放置したところ、ＬＥＤ封止内の銀薄膜が部分的に黒化した銀汚染は認められなかった。また、ＬＥＤ装置の封止体とシリコーンレンズＸ２との接着性を微小加重測定器にて評価した。その結果、接着強度は１０Ｎ以上であった。また、接着界面を１０倍の拡大鏡を用いて観察したところボイドは全く見つからなかった。そして、レンズ付ＬＥＤ装置Ａを５分間点灯の後２分間消灯のサイクルを繰り返して５０００時間発光させた後の光量を測定したところ変化は見られなかった。また、封止体とシリコーンレンズＸ２の接着面には、デラミネーションは発生していなかった。
【００８４】
［実施例２］
プラズマ処理されたシリコーンレンズＸ１の被接着面にゾルゲルガラス溶液である液体ガラスを塗布した。そして、室温にて１時間乾燥することにより、厚み５μｍのガラス薄膜を形成した。このようにして、シリコーンレンズＸ３が得られた。そして、実施例１と同様にしてガラス薄膜が形成されたシリコーンレンズＸ３の被接着面を封止体の表面にシリコーン樹脂系接着剤で接着した。このようにして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｂを得た。そして実施例１と同様にしてレンズ付ＬＥＤ装置Ｂを評価した。レンズ付ＬＥＤ装置Ｂを亜硫酸ガス雰囲気中に２４時間放置したところ、ＬＥＤ封止内の銀薄膜が部分的に黒化した銀汚染は認められなかった。また、ＬＥＤ装置の封止体とシリコーンレンズＸ３との接着性を微小加重測定器にて評価した。その結果、接着強度は１０Ｎ以上であった。また、接着界面を１０倍の拡大鏡を用いて観察したところボイドは全く見つからなかった。そして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｂを５分間点灯の後２分間消灯のサイクルを繰り返して５０００時間発光させた後の光量を測定したところ変化は見られなかった。また、封止体とシリコーンレンズＸ３の接着面には、デラミネーションは発生していなかった。
【００８５】
［実施例３］
プラズマ処理したシリコーンレンズＸ１の被接着面に、未硬化エポキシ系樹脂（稲畑産業（株）、商品名：ＥＨ１６００−Ｇ２）を塗布して、厚さ５０μmの未硬化のエポキシ系接着剤層を形成した。このようにして、シリコーンレンズＸ４が得られた。そして、実施例１と同様に、シリコーンレンズＸ４の裏面のエポキシ系接着剤層をＬＥＤ装置の封止体に圧接して押し付けることより、封止体とシリコーンレンズＸ４とが一体化された。そして、１５０℃×４時間の条件でエポキシ系接着剤層を熱硬化させることにより、封止体の表面にシリコーンレンズＸ４が接着された。このようにして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｃを得た。そして実施例１と同様にしてレンズ付ＬＥＤ装置Ｃを評価した。レンズ付ＬＥＤ装置Ｃを亜硫酸ガス雰囲気中に２４時間放置したところ、ＬＥＤ封止内の銀薄膜が部分的に黒化した銀汚染は認められなかった。また、ＬＥＤ装置の封止体とシリコーンレンズＸ４との接着性を微小加重測定器にて評価した。その結果、接着強度は１０Ｎであった。また、接着界面を１０倍の拡大鏡を用いて観察したところボイドは全く見つからなかった。そして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｃを５分間点灯の後２分間消灯のサイクルを繰り返して５０００時間発光させた後の光量を測定したところ殆ど変化は見られなかった。また、封止体とシリコーンレンズＸ４の接着面には、デラミネーションは発生していなかった。
【００８６】
［実施例４］
ＬＥＤ装置の製造工程において、封止体を形成する樹脂として未硬化エポキシ系樹脂（稲畑産業（株）、商品名：ＥＨ１６００−Ｇ２）を充填し、この上にさらに厚さ５０μmの未硬化のエポキシ系接着剤層が形成された実施例３のシリコーンレンズＸ４を載置して１５０℃×４時間で加熱硬化させ、レンズ付ＬＥＤ装置Ｄを得た。
【００８７】
そして実施例１と同様にして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｄを評価した。レンズ付ＬＥＤ装置Ｄを亜硫酸ガス雰囲気中に２４時間放置したところ、ＬＥＤ封止内の銀薄膜が部分的に黒化した銀汚染は認められなかった。また、ＬＥＤ装置の封止体とシリコーンレンズＸ４との接着性を微小加重測定器にて評価した。その結果、接着強度は１０Ｎ以上であった。また、接着界面を１０倍の拡大鏡を用いて観察したところボイドは全く見つからなかった。そして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｄを５分間点灯の後２分間消灯のサイクルを繰り返して５０００時間発光させた後の光量を測定したところ変化は見られなかった。また、封止体とシリコーンレンズＸ４の接着面には、デラミネーションは発生していなかった。
【００８８】
［実施例５］
エポキシ樹脂レンズの被接着面をプラズマ処理した。そして、エポキシ樹脂レンズの被接着面に厚さ５０μmの未硬化のシリコーン系樹脂を塗布することによりシリコーン系樹脂接着層を形成した。そして、ＬＥＤ装置の製造工程において、封止体を形成する樹脂として同じ未硬化のシリコーン系樹脂を充填し、この上に前記の厚さ５０μmのシリコーン系樹脂接着層が形成されたエポキシ樹脂レンズを圧接して押し付けて載置した後、１５０℃×４時間で加熱硬化させ、レンズ付ＬＥＤ装置Ｅを得た。
【００８９】
レンズ付ＬＥＤ装置Ｅを亜硫酸ガス雰囲気中に２４時間放置したときＬＥＤ封止内の銀汚染は認められなかった。また、レンズ付ＬＥＤ装置Ｅの封止体とエポキシ樹脂レンズとの接着性を微小加重測定器にして評価した。その結果、接着強度は１０Ｎ以上であり問題なかった。また、接着界面に残るボイドを１０倍の拡大鏡を用いて観察したところ、全く見つからなかった。また、レンズ付ＬＥＤ装置Ｅを５分間点灯、２分間消灯を繰り返し５，０００時間発光させた後の光量を測定したところ変化は見られなかった。デラミネーションもしなかった。なお、発熱により温度が高くなるＬＥＤ素子の近傍にシリコーン樹脂層を設けているために、エポキシ樹脂レンズの変色は抑制されていた。
【００９０】
［実施例６］
サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍシート内に１０個×１０個の１００個取りの半球レンズを備えたシリコーンレンズアレイの被接着面である裏面をプラズマ処理した。そして、被接着面に厚さ５０μmの未硬化のエポキシ系接着剤層を形成し、その上に離形紙を設けて接着層付きシリコーンレンズアレイとした。そして、離形紙を剥離して、１０個×１０個に整列されたＬＥＤ装置のシリコーン封止体の表面に圧着した。このようにして１００個のレンズ付ＬＥＤ装置Ｆを形成した。そして、これらを個別化した。
【００９１】
レンズ付ＬＥＤ装置Ｆを亜硫酸ガス雰囲気中に２４時間放置したときＬＥＤ封止内の銀汚染は認められなかった。また、ＬＥＤ装置の封止体とシリコーンレンズとの接着性を微小加重測定器にて評価した。その結果、接着強度は１０Ｎ以上であった。また、接着界面を１０倍の拡大鏡を用いて観察したところボイドは全く見つからなかった。そして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｆを５分間点灯の後２分間消灯のサイクルを繰り返して５０００時間発光させた後の光量を測定したところ変化は見られなかった。また、封止体とシリコーンレンズの接着面には、デラミネーションは発生していなかった。
【００９２】
［比較例１］
シリコーン樹脂からなる封止体でＬＥＤ素子を封止したチップ型ＬＥＤ装置を用いた。なお、このＬＥＤ装置のＬＥＤ素子が配置された発光体収容部材の表面には、銀薄膜からなる反射膜が形成されている。
【００９３】
プラズマ処理されたシリコーンレンズＸ１の被接着面にプラズマ処理を終えてから１時間後に透明接着剤である未硬化シリコーン系樹脂を塗布することにより接着層を形成した。そして、シリコーンレンズＸ１の裏面の接着層をＬＥＤ装置の封止体に圧接して押し付けることより、封止体とシリコーンレンズＸ１とが一体化された。そして、１５０℃×４時間の条件でシリコーン系接着層を熱硬化させることにより、封止体の表面にシリコーンレンズＸ１が接着された。このようにして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｇを得た。
【００９４】
そして実施例１と同様にして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｇを評価した。レンズ付ＬＥＤ装置Ｇを亜硫酸ガス雰囲気中に２４時間放置したところ、ＬＥＤ封止内の銀薄膜が黒化した銀汚染が認められた。また、ＬＥＤ装置の封止体とシリコーンレンズＸ１との接着性を微小加重測定器にて評価した。その結果、接着強度は１０Ｎ以上であった。また、接着界面を１０倍の拡大鏡を用いて観察したところボイドは全く見つからなかった。そして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｇを５分間点灯の後２分間消灯のサイクルを繰り返して５０００時間発光させた後の光量を測定したところ、光量が低下していることがわかった。また、封止体とシリコーンレンズＸ１の接着面には、デラミネーションは発生していなかった。
【符号の説明】
【００９５】
１ ＬＥＤ素子
２ 透明樹脂封止体
３ 発光体収容部材
５a、５ｂ リード
５ｃ 金線
１１ｃ ガスバリア層
８ 内面反射膜
１０ 表面実装型ＬＥＤ装置
１１、２１、６１ シリコーンレンズ
１１ａ レンズ部
１１ｂ 被接着面
１４ 接着剤層
２０ レンズ付ＬＥＤ装置
２１ シリコーンレンズ領域
２１Ｃ 未硬化樹脂層
３０ レンズアレイ
３１ｃ 粘着性シリコーン層
４０，５０ ＬＥＤアレイ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ装置に集光機構を付与するための樹脂レンズ、そのレンズを備えたレンズ付ＬＥＤ装置及びレンズ付ＬＥＤ装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた発光装置であるＬＥＤ装置の用途が広がっている。具体的には、例えば、一般室内照明器具、車内灯等のスポットライト、薄型テレビや情報端末機器のバックライト、自動車のテールランプ等で採用されている。
【０００３】
ＬＥＤからの発光は直進性を有するが、それ以外の方向へも多少分散する。ＬＥＤ装置の発光に求められる指向性は用途に応じて異なる。例えば、一般室内照明器具、スポットライト、自動車のテールランプ等の用途においては、比較的狭い範囲をより明るく照らすことが求められるために、狭い指向角が求められる。一方、薄型テレビや情報端末機器のバックライトの用途においては、広い指向角が求められる。
【０００４】
一般的なＬＥＤ装置は、外気や機械的な衝撃からＬＥＤチップを保護するための透明樹脂からなる封止体を備える。ＬＥＤチップから発光された光を集光または拡散する手段として、ＬＥＤチップを封止する封止体の形状をレンズ形状に成形した光学レンズ機構が知られている（例えば、特許文献１）。しかしながら、ＬＥＤ装置の工業的生産においては、封止体の形状を用途に応じたレンズ形状に成形することはコスト的に困難であるという問題があった。このような問題を解決する方法として、ＬＥＤチップを封止するための未硬化の封止樹脂の表面に、予め成形されたレンズを載置した後、封止樹脂を硬化させることにより封止体とレンズとを一体化する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。また、ＬＥＤ素子を封止する樹脂層に接着性を有するプライマー層を形成し、そのプライマー層によってレンズを接着する方法も知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
ところで、ＬＥＤ装置の封止体としては、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂が広く用いられている。エポキシ樹脂は熱を受けることにより黄変するという問題があった。とくに、近年、ＬＥＤ装置の高出力化及び長時間の連続使用により、封止体の黄変がしばしば実用上の問題になっている。封止体に黄変が生じた場合、光の取出し率が低下するという問題があった。このような問題を解決するために、シリコーン樹脂からなる封止体も用いられ始めている。シリコーン樹脂からなる封止体は耐熱性に優れるために、高出力のＬＥＤ装置に用いて長期使用しても黄変しにくい。しかしながら、シリコーン樹脂はエポキシ樹脂に比べてガス透過性が高いために、次のような問題を生じさせる。
【０００６】
ＬＥＤ装置のＬＥＤチップが実装される基板の表面は、通常、反射層として銀メッキ層が形成されている。シリコーン樹脂からなる封止体を用いた場合、ガスバリア性が低いために、窒素酸化物や硫黄酸化物のような腐食性ガスが透過して銀メッキ層に接触することにより、銀メッキ層が黒く変色して光の取り出し効率が低下する。また、封止体を通過した腐食性ガスや水分と電極等に接触することにより、電極等を劣化させるという問題もあった。このような問題を解決する技術として、下記特許文献４は、ＬＥＤ装置の製造時に封止体の表面にガスバリア性に優れたフィルムを貼り合わせて、硬化させる方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２０３２０１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１０８９４号公報
【特許文献３】特開２０１０−２０６２０６号公報
【特許文献４】特開２０００−１７４３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、ＬＥＤ装置の発光面に設けられるレンズ部材はエポキシ樹脂レンズが広く用いられていた。シリコーン樹脂を封止体として用いたＬＥＤ装置にエポキシ樹脂レンズを接着した場合、ガスバリア性が比較的高いエポキシ樹脂レンズがシリコーン樹脂からなる封止体を覆うために封止体にガスが透過することを抑制していた。そのために、ＬＥＤ装置の銀メッキ層の黒化等が起こりにくかった。しかし、エポキシ樹脂レンズを備える高出力のＬＥＤ装置においては、長期使用した場合にＬＥＤ装置が発光する際発生する熱によってエポキシ樹脂レンズが黄変して、光の取り出し効率が低下するという問題が生じる。
【０００９】
そこで、シリコーン樹脂を封止体として用いたＬＥＤ装置にシリコーンレンズを接着することが試みられたが、シリコーンレンズはガスバリア性が低いために、エポキシ樹脂レンズのようなガスバリア効果を発揮できず、レンズの黄変は抑制できるものの、シリコーン樹脂からなる封止体にガスが透過することによる、ＬＥＤ装置の銀メッキ層の黒化が抑制されないという問題があった。
【００１０】
また、引用文献４に開示されたように、ＬＥＤ装置の製造時に封止体表面にガスバリア性に優れたフィルムを貼り合わせて硬化させる方法によれば、確かに、封止体内部へのガスの透過が封止体表面のフィルムにより抑制されると思われる。しかしながら、汎用的なＬＥＤ装置は外形寸法が数ｍｍ程度であり、このような小さな装置の表面に薄いフィルムを貼り合わせることは工業的生産性に乏しいと思われる。
【００１１】
本発明は、上述した問題を解決すべく、ＬＥＤ装置の封止体に対して接着することにより、レンズ付ＬＥＤ装置の光量の低下を抑制できる樹脂レンズを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一局面は、ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂封止体を備えたＬＥＤ装置の透明樹脂封止体に接着される樹脂レンズであって、レンズ部と透明樹脂封止体に接着される被接着面とを有するシリコーン樹脂成形体からなるレンズ本体と、被接着面に形成されたガスバリア層とを備え、ガスバリア層がレンズ本体を形成するシリコーン樹脂よりもガスバリア性の高い層であることを特徴とする樹脂レンズである。このような樹脂レンズは、高出力のＬＥＤ装置に用いて長期使用しても黄変しにくく、また、レンズを接着するだけでＬＥＤ装置の封止体にガスバリア性を付与することができる。
【００１３】
ガスバリア層としては、透明無機化合物を含む蒸着膜、具体的には、例えば、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム等の化合物を含む蒸着膜であることが好ましい。また、ガスバリア層としては、ガラス層を含有することも好ましい。ガラス層は封止体に対してとくに高いガスバリア効果を有する。
【００１４】
また、ガスバリア層の別の例としては、レンズ本体を形成するシリコーン樹脂よりもガスバリア性の高い透明樹脂層が挙げられ、特に、接着性または粘着性を有する透明樹脂層である透明粘接着剤層である場合には、硬化した透明樹脂封止体の表面に接着剤を塗布することなく樹脂レンズを接着することができる点から好ましい。
【００１５】
また、被接着面は中央部が隆起していることが好ましい。被接着面の中央部が隆起している場合には、ＬＥＤ装置の封止体と接着する場合において、空気の巻き込みが起こりにくくなり、界面にボイドを残しにくくなる。
【００１６】
また、被接着面は表面改質処理されていることが、ガスバリア層との接着性が高くなる点から好ましい。表面改質処理としては、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、イトロ処理、プライマー処理等が挙げられる。
【００１７】
また、本発明の他の一局面は、ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂封止体を備えたＬＥＤ装置の透明樹脂封止体に接着される樹脂レンズであって、レンズ部と透明樹脂封止体に接着される被接着面とを有するエポキシ樹脂成形体からなるレンズ本体と、被接着面に形成されたシリコーン樹脂層とを備えることを特徴とする樹脂レンズである。このような樹脂レンズによれば、封止体とエポキシ樹脂レンズとの間に、耐熱性の高いシリコーン樹脂層を介在させるために、エポキシ樹脂レンズの発光素子の発熱による変色を抑制できる。
【００１８】
また、本発明の他の一局面は、平面状に配列された複数個の樹脂レンズを備えたレンズアレイである。このようなレンズアレイを用いることにより、一度に複数個のＬＥＤ装置にレンズ構造を付与することができる。
【００１９】
また、本発明の他の一局面は、ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂封止体を備えたＬＥＤ装置と、透明樹脂封止体に接着された上記何れかの樹脂レンズと、を備えたことを特徴とするレンズ付ＬＥＤ装置である。
【００２０】
また、本発明の他の一局面は、基板上に配列された複数個のＬＥＤ装置に上記レンズアレイを接着する工程を備えたレンズ付ＬＥＤ装置の製造方法である。このような製造方法を用いることにより、一度に複数個のＬＥＤ装置にレンズ構造を付与することができるために、レンズ付ＬＥＤ装置の量産性が向上する。また、このような製造方法においては、接着されて形成された複数のレンズ付ＬＥＤ装置を切断して個別化する工程をさらに備えることが、多数個のレンズ付ＬＥＤ装置を効率的に生産できる点から好ましい。
【００２１】
また、回路基板に１つ以上のＬＥＤ装置を形成した後、シリコーンレンズを後付してなるレンズ付きＬＥＤ装置の製造方法である。近年のチップ・オン・ボード（COB）の製造方法に伴って、予め回路基板にＬＥＤ装置が配置されその配光特性に応じて、レンズを選択して後から接着する手法が要請されており、本発明のレンズによれば、より効率的な生産が出来る。本発明を用いれば用途に合わせたレンズを強固に接着することが出来る。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ＬＥＤ装置の封止体に対してレンズを接着することにより、レンズ付ＬＥＤ装置の光量の低下を抑制できる樹脂レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態のレンズ付ＬＥＤ装置２０の断面模式図を示す。
【図２】シリコーンレンズ１１の斜視模式図を示す。
【図３】被接着面の中央部が隆起しているシリコーンレンズ２１の断面模式図を示す。
【図４】ＬＥＤ装置１０にシリコーンレンズ１１を接着する方法の一例を説明する説明図である。
【図５】ＬＥＤ装置１０に大型のシリコーンレンズ６１を接着した様子を説明する説明図である。
【図６】ＬＥＤ装置１０にシリコーンレンズ１１を接着する方法の一例を説明する説明図である。
【図７】ＬＥＤ装置１０にシリコーンレンズ１１を接着する方法の一例を説明する説明図である。
【図８】ＬＥＤ装置１０にシリコーンレンズ１１を接着する方法の一例を説明する説明図である。
【図９】レンズアレイ３０とＬＥＤアレイ４０とを接着する方法を説明する斜視模式図である。
【図１０】複数のレンズ付ＬＥＤを備えた基板を切断する方法を説明する斜視模式図である。
【図１１】複数のレンズ付ＬＥＤ装置の製造方法を説明する模式断面図である。
【図１２】本実施形態のレンズ付ＬＥＤ装置１２０の断面模式図を示す。
【図１３】エポキシ樹脂レンズ１１１の斜視模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第１実施形態］
本実施形態のシリコーンレンズ１１を備えたレンズ付ＬＥＤ装置２０について詳しく説明する。
【００２５】
図１はシリコーンレンズ１１を備えたレンズ付ＬＥＤ装置２０の模式断面図である。図１中、１０は表面実装型のＬＥＤ装置である。
【００２６】
ＬＥＤ装置１０は、上面が開口した凹部を有する発光体収容部材３を備える。凹部の表面には、ＬＥＤ素子１から発光される光の取り出し効率を高めるために、内面反射膜８が形成されている。内面反射膜８の具体例としては、メッキや蒸着により形成される銀薄膜が挙げられる。そして、凹部の底部からは一対のリード５ａ,５ｂが発光体収容部材３の外部へ延出されている。ＬＥＤ素子１の一方の電極は凹部底面のリード５ｂにダイボンディングされており、また他方の電極はリード５ａに金線５ｃによりワイヤーボンディングされている。そして、ＬＥＤ素子１を収容する凹部は、ディスペンサ等を用いて凹部にポッティングされたシリコーン樹脂等からなる封止剤の硬化物である透明樹脂封止体２により封止されている。そして、透明樹脂封止体２の表面にシリコーンレンズ１１が接着されている。
【００２７】
図２に示すように、シリコーンレンズ１１は、レンズ部１１ａと被接着面１１ｂとを含むシリコーンレンズ本体と、被接着面１１ｂに形成されたガスバリア層１１ｃとを備える。レンズ部１１ａは、用途に応じて光学設計されたレンズ形状を有する。シリコーンレンズ本体は、光透過率が高く、シリコーン樹脂は９０％以上、さらには、９２％以上であるものが好ましい。また、シリコーン樹脂から形成されるために耐熱性が高く、ＬＥＤ素子１から発せられる熱により変色しにくい。
【００２８】
シリコーンレンズ１１のレンズ部１１ａの形状は用途に応じて光学設計された形状に成形される。具体的には、光の集光、拡散、屈折、または反射等、用途に応じて入射した光を透過させて出射するときの光路を変更するような形状が選ばれる。このようなレンズ形状の例としては、例えば、凸レンズ、凹レンズ、シリンドリカルレンズ、フレネルレンズ等が挙げられる。
【００２９】
また、シリコーンレンズ１１の被接着面１１ｂにはレンズ本体を形成するシリコーン樹脂よりもガスバリア性の高い層であるガスバリア層１１ｃが形成されている。ガスバリア層の詳細については後述する。
【００３０】
シリコーンレンズ１１の被接着面１１ｂの形状は平面に限らず、例えば、ドーム状に成形されたＬＥＤ装置の封止体のドーム形状に沿った凹状形状であっても、図３に示すような中央部が隆起した凸形状であってもよい。また、中央部が窪んだ凹形状であってもよい。被接着面の中央部が隆起しているシリコーンレンズ２１には、凸形状の被接着面にガスバリア層２１ｃが形成されている。このようなシリコーンレンズ２１を用いた場合には、接着剤や封止剤と貼り合わせる際に、空気を巻き込みにくくなる。隆起の高さは、例えば平面の被接着面に比べてレンズ直径に対して１〜１０％程度中央部がなだらかに隆起していることが好ましい。窪みの深さは、ＬＥＤ装置の封止体形状に合わせた形であればよく、例えば直径３ｍｍの半球状の封止体の表面形状であれば、それよりもやや大きい窪みを有していればよい。
【００３１】
次に、シリコーンレンズの製造方法について詳しく説明する。シリコーンレンズは、シリコーン樹脂を成形して得られたシリコーンレンズ本体の被接着面にガスバリア層を形成することにより得られる。
【００３２】
シリコーンレンズ本体の成形はシリコーン樹脂の成形に用いられている公知の方法、具体的には、例えば、注型成形、圧縮成形、射出成形等が用いられる。低温で精密な成形が可能である点から、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂組成物を用いた注型成形がとくに好ましい。
【００３３】
シリコーンレンズ本体を成形するためのシリコーン樹脂は、光透過率に優れたシリコーン樹脂であれば、特に限定なく用いられ、硬質のシリコーン樹脂の他、シリコーンゴムまたはシリコーンエラストマーであってもよい。
【００３４】
付加反応硬化型のシリコーン樹脂組成物としては、硬化することにより透明なシリコーン樹脂を形成する未硬化シリコーン樹脂組成物であれば特に限定されない。具体的には、例えば、オルガノポリシロキサンをベースポリマーとし、オルガノハイドロジェンポリシロキサンおよび白金系触媒等の重金属系触媒を含む組成物が挙げられる。
【００３５】
オルガノポリシロキサンの具体例としては、例えば、下記一般式（１）：
ＲaＳｉＯ(4-a)/2 …（１）
（式中、Ｒは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい炭素数１〜１０の非置換または置換一価炭化水素基であり、ａは０．８〜２の正数である。）で示されるものが挙げられる。
【００３６】
非置換または置換一価炭化水素基であるＲの具体例としては、メチル基，エチル基，プロピル基，ブチル基等のアルキル基；ビニル基，アリル基，ブテニル基等のアルケニル基；フェニル基，トリル基等のアリール基；ベンジル基等のアラルキル基；これらの炭素原子に結合した水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換されたクロロメチル基、クロロプロピル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換炭化水素基；あるいは、シアノ基で置換された２−シアノエチル基等のシアノ基置換炭化水素基；等が挙げられる。これらの中では、全Ｒのうち５〜８０モル％がフェニル基であるものが、光学レンズの耐熱性および透明性に優れる点からとくに好ましい。
【００３７】
また、Ｒとしてビニル基等のアルケニル基を含むもの、特に全Ｒのうちの１〜２０モル％がアルケニル基であるものが好ましく、中でもアルケニル基を１分子中に２個以上有するものが好ましく用いられる。このようなオルガノポリシロキサンとしては、例えば末端にビニル基等のアルケニル基を有するジメチルポリシロキサンやジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体等の末端アルケニル基含有ジオルガノポリシロキサンが挙げられ、特に常温で液状のものが好ましく用いられる。
【００３８】
オルガノハイドロジェンポリシロキサンの具体例としては、例えば、メチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルフェニルハイドロジェンポリシロキサン等が挙げられる。また、触媒としては、白金、白金化合物、ジブチル錫ジアセテートやジブチル錫ジラウリレート等の有機金属化合物、またはオクテン酸錫のような金属脂肪酸塩などが挙げられる。これらオルガノハイドロジェンポリシロキサンや触媒の種類や量は、架橋度や硬化速度を考慮して適宜選択される。
【００３９】
シリコーン樹脂組成物の市販品としては、例えば、信越化学工業（株）製の「ＫＪＲ６３２」等が挙げられる。
【００４０】
また、シリコーン樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、ＬＥＤ素子から発光させる光の波長を変換することにより、発光色を変換するための蛍光体や、光を拡散させるための光拡散剤等を含んでもよい。また、シリコーンレンズ１１の内部または表面には、さらに蛍光体層、カラーフィルター層や光拡散層を設けてもよい。また、シリコーンレンズ１１は、被接着面側にシリコーンゲルやシリコーンエラストマーなどの緩衝層を設けたレンズであると、ＬＥＤ装置の封止体とシリコーンレンズ１１との熱膨張の差による内部応力を緩和させることができ好ましい。
【００４１】
シリコーン樹脂組成物中に必要に応じて配合される蛍光体の具体例としては、例えば、発光色が青色の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+、ＺｎＳ：Ａｇ、ＣａＳ：Ｂｉ等、発光色が緑色のＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ、ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+、Ｚｎ2Ｓｉ（Ｇｅ）Ｏ4：Ｅｕ2+等、発光色が赤色のＹ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ2・ＧｅＯ2：Ｍｎ、ＬｉＥｕＷ2Ｏ8、ＢａＯ・Ｇｄ2Ｏ3・Ｔａ2Ｏ5：Ｍｎ、Ｋ5Ｅｕ2.5（ＷＯ4）6.25等が挙げられる。
【００４２】
また、光拡散剤の具体例としては、例えば、ガラスパウダーや、炭酸カルシウム，酸化チタン，酸化亜鉛等の無機フィラーが挙げられる。
【００４３】
次に、シリコーンレンズ本体の被接着面１１ｂに形成されるガスバリア層１１ｃについて詳しく説明する。
【００４４】
ガスバリア層としては、シリコーンレンズ本体を形成するシリコーン樹脂よりもガスバリア性の高い材料から形成された層であれば特に限定無く選ぶことができる。このような層の具体例としては、例えば、透明無機化合物を含む蒸着膜、ガラス層、シリコーンレンズ本体を形成するシリコーン樹脂よりもガスバリア性の高い透明樹脂層等が挙げられる。
【００４５】
蒸着膜の具体例としては、ガスバリア性が高い、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、または、フッ化マグネシウム等の透明無機化合物を含む蒸着膜が挙げられる。
【００４６】
蒸着膜は、公知の気相薄膜形成法を用いてシリコーンレンズの被接着面に形成される。なお、蒸着時においては、シリコーンレンズの被接着面のみが露出するように、その他の表面をマスキングして蒸着することにより、シリコーンレンズの被接着面のみに蒸着膜を形成することもできる。なお、本発明の効果を阻害しない範囲の厚みであれば、レンズ部にも蒸着膜が形成されてもよい。このような、蒸着膜の膜厚としては、数ｎｍ〜数百ｎｍ程度であることが好ましい。蒸着膜の膜厚が厚すぎる場合には、光透過率が低下したり、大きな乱反射を発生させる原因になる傾向がある。また、蒸着膜の膜厚が薄すぎる場合には、ガスバリア性が充分に向上しない傾向がある。
【００４７】
ガラス層の具体例としては、例えば、低温でガラス膜の形成が可能なゾルゲル法を用いたガラス薄膜形成法により形成されるガラス層や、極薄板ガラス（松浪硝子工業（株）製）等が用いられる。
【００４８】
ゾルゲル法で形成されるガラス組成としては、SiO2やSiO2とPBO,ZnO,Al2O3等を混合した組成等が挙げられる。このようなゾルゲル法を用いて得られるガラス薄膜の膜厚としては、０．１〜５００μm、更には１０〜２００μm程度であることが好ましい。
【００４９】
また、極薄板ガラスの膜厚としては、１０〜５００μｍ、さらには５０〜３００μｍ程度であることが好ましい。
【００５０】
透明樹脂層の具体例としては、レンズ本体を形成するシリコーン樹脂よりもガスバリア性の高い、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂，アクリル樹脂，及びウレタン樹脂等からなる透明樹脂層が挙げられる。これらの中では、エポキシ樹脂がガスバリア性と接着性とのバランスに優れる点から好ましい。
【００５１】
また、透明樹脂層として、シリコーン樹脂，エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ウレタン樹脂及びこれらのシリコーン変性樹脂等からなる粘接着作用を有する透明粘接着剤層、具体的には、例えば、未硬化の透明接着剤層や半硬化透明接着剤層、粘着性シリコーン樹脂層などを設けた場合、ＬＥＤ装置１０の硬化した封止体２の表面に接着剤を塗布することなくシリコーンレンズを強固に接着することができるために製造工程の省力化の点から好ましい。透明粘接着剤層としては、エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ウレタン樹脂及びこれらのシリコーン変性樹脂から形成された粘着剤層または接着剤層や、シリコーンゲル，シリコーンゴム，又はシリコーンエラストマーから形成された粘着性シリコーン樹脂層等が挙げられる。なお、粘着性シリコーン樹脂層は応力緩和性に優れているため封止体とシリコーンレンズとの材質の線膨張係数の違いによる内部応力を緩和し、デラミネーションを抑制する効果が特に高い点から好ましい。また、シリコーン樹脂系の透明粘接着剤層は耐熱性に優れ、アクリル、ウレタン、エポキシ系の透明粘接着剤層は粘着強度に優れている。
【００５２】
透明樹脂層の厚みとしては、適宜用途に応じて選択できるが、３〜２０００μｍ、さらには２０〜５００μｍの範囲であることが好ましい。透明樹脂層の厚みが薄すぎる場合には、封止樹脂の凹凸に追従できなくなり十分な接着が出来ず、生産性が低下する傾向があり、厚すぎる場合には、配光特性を損なう傾向がある。
【００５３】
また、被接着面に形成された透明樹脂層が透明粘接着剤層である場合には、その表面に離形シートが貼り合わされていることが好ましい。このような、未硬化の透明接着剤層や粘着性シリコーン層などの透明粘着剤層の表面に離形シートを貼り合わせておくことにより、シリコーンレンズの保管や移送等の取り扱い性が向上する。また、レンズ付ＬＥＤ装置の製造時においては、硬化した透明樹脂封止体の表面に接着剤を塗布することなく、離形紙を剥がして露出する透明接着剤層や粘着性シリコーン層などの透明粘着剤層を、封止体の表面に圧接させて貼り合わせることにより、透明樹脂封止体の表面にシリコーンレンズを固定することができる点から好ましい。また、特に好ましくは、一面を離形紙で覆った未硬化透明樹脂や粘着性シリコーンなどの透明粘着剤を粘着層とする両面粘着テープを、シリコーンレンズの被接着面に貼り合わせることが特に好ましい。両面粘着テープを用いて被接着面に透明樹脂層を形成することは生産性に優れており、また、離形紙を剥がすことにより透明樹脂層が露出するために、ＬＥＤ装置の封止体の表面に接着することが容易になる。
【００５４】
上述したようなガスバリア層を形成するに際しては、レンズ本体の被接着面に表面改質処理を施すことが好ましい。ここで、表面改質処理とは、被接着面の表面を活性化させる処理であり、具体的には、例えば、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、フレーム処理、イトロ処理、プライマー処理等のように、被接着面の表面に極性基を生成させること等によりガスバリア層に対する接着性を改良する処理である。ガスバリア層が形成される被接着面にこのような表面改質処理を施すことにより、被接着面とガスバリア層との接着力が向上する。
【００５５】
プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、フレーム処理、又はイトロ処理による表面改質処理の方法は、従来から知られたプラズマ処理装置、コロナ処理装置、ＵＶ処理装置、フレーム処理装置、イトロ処理装置等を用いた処理方法が特に限定なく用いられる。
【００５６】
また、プライマー処理に用いられるプライマー剤としては、シランカップリング剤又はその部分加水分解縮合物等を含む処理液が挙げられる。シランカップリング剤の具体例としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、γ−（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、β−シアノエチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等が挙げられる。
【００５７】
表面改質処理としては、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、フレーム処理、又はイトロ処理の後、プライマー処理をすることがとくに好ましい。具体的には、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、フレーム処理、又はイトロ処理された被接着面に、プライマー処理液を薄く塗った後、室温〜１７０℃程度の雰囲気で乾燥することが好ましい。
【００５８】
なお、上述のプラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、フレーム処理、又はイトロ処理の表面改質処理された被接着面は、水に対する接触角が９０度以下であることが好ましく、効率上の下限値を考慮すると１〜９０度、さらには１〜５０度の範囲であることが好ましい。被接着面の水に対する接触角がこのような範囲であることにより、接着剤や封止剤等との濡れ性が良好になることにより封止体との接着性が向上する。なお、表面改質処理される前の被接着面は、通常、１００〜１２０度程度である。表面処理により、１〜９０度程度被接着面の水に対する接触角が低下することが好ましい。表面処理がプライマー処理の場合は水に対する接触角が９０度より大きくて、例えば１００〜１２０であっても十分な接着強度を有する。このような接触角は、ＪＩＳ Ｋ３２５７「基板ガラス表面のぬれ製試験方法」により測定される。
【００５９】
次に、上述したようなシリコーンレンズをＬＥＤ装置に接着する方法について説明する。シリコーンレンズをＬＥＤ装置に接着する方法の具体例としては、例えば、（Ｉ）表面実装型ＬＥＤ装置の製造の際に、硬化前の封止剤にシリコーンレンズを載せた後、封止剤を硬化させることにより、硬化した封止体にシリコーンレンズを接着する方法、（ＩＩ）表面実装型ＬＥＤ装置の硬化した封止体の表面に接着剤を介してシリコーンレンズを接着する方法、（ＩＩＩ）表面実装型ＬＥＤ装置の硬化した封止体の表面に透明接着剤層を用いて接着させる方法、（ＩＶ）表面実装型ＬＥＤ装置の硬化した封止体の表面に透明粘着剤層を用いて粘着させる方法等が挙げられる。
【００６０】
図４は、方法（Ｉ）を模式的に説明する図である。図４に示すように、ＬＥＤ装置１０の製造時に発光体収容部材３の凹部にポッティングされた未硬化の封止剤２ａの表面にシリコーンレンズ１１の被接着面に形成されたガスバリア層１１ｃの表面を密着させるようにして載置し、加熱又は光照射等により封止剤を硬化させる。このような方法によれば、ＬＥＤ装置１０の製造時にシリコーンレンズを接着して一体化することができるために、レンズの接着が容易である点から好ましい。しかしながらこのような方法によれば、次のような問題も生じる。ＬＥＤ装置の工業的生産においては、多数個取りの取り数を増やすために支持基板上で隣接するＬＥＤ装置のピッチ間隔を狭くしている。このように支持基板上で隣接するＬＥＤ装置のピッチ間隔が狭いために、工業的生産においては、例えば、図５に示すような、指向特性を大幅に変化させるような大きなシリコーンレンズ６１をＬＥＤ装置に付与することは困難であった。大きなシリコーンレンズ６１を接着するためには、ＬＥＤ装置のピッチ間隔を広くする必要があり、このような場合には量産性に不利になるという問題がある。
【００６１】
図６は、方法（ＩＩ）を模式的に説明する図である。図６に示すように、ＬＥＤ装置１０の硬化した封止体２の表面に接着剤１４を塗布し、封止体２とシリコーンレンズ１１の被接着面に形成されたガスバリア層１１ｃとを接着剤１４を介して密着させた後、接着剤１４を硬化させる。このような方法によれば、個別のＬＥＤ装置にシリコーンレンズを接着することができるために、図５に示すような大きなレンズ６１を付与することができる等、レンズ形状の選択に幅が広がる。
【００６２】
図７は、方法（ＩＩＩ）を模式的に説明する図である。図７に示すように、ＬＥＤ装置１０の硬化した封止体２の表面に、シリコーンレンズ１１の被接着面に形成されたガスバリア層でもある未硬化の樹脂層２１ｃを密着させた後、硬化させる。このような方法によれば、レンズを接着する際に封止体の表面に接着剤を塗布する必要がないために、製造工程を大幅に省略できる点から好ましい。
【００６３】
図８は、方法（ＩＶ）を模式的に説明する図である。図８に示すように、ＬＥＤ装置１０の硬化した封止体２の表面に、シリコーンレンズ１１の被接着面に形成されたガスバリア層でもある粘着性シリコーン層３１ｃを密着させて粘着力または分子間吸着力により固体間接着させる。このような方法によれば、レンズを接着する際に界面を硬化させる必要がないために、製造工程を大幅に省略できる点から好ましい。
【００６４】
以上説明したような本実施形態の、ＬＥＤ装置の透明樹脂封止体に接着される被接着面にガスバリア層が形成されたシリコーンレンズによれば、ＬＥＤ装置の封止体に対してガスの透過を抑制することができる。
【００６５】
［第２実施形態］
ＬＥＤ装置にシリコーンレンズを接着する方法としては、別個独立したＬＥＤ装置にそれぞれ一つずつシリコーンレンズを接着する方法の他、複数のＬＥＤ装置に複数個のシリコーンレンズを備えたレンズアレイを接着してもよい。本実施形態においては、複数個のシリコーンレンズが配置されたレンズアレイ用いることにより、基板上に配列された複数個のＬＥＤ装置のそれぞれに一度に複数個のシリコーンレンズを接着する方法について図９を参照して説明する。
【００６６】
図９において、３０は平面状に複数個のシリコーンレンズが配列された一枚のレンズアレイを示す。レンズアレイ３０はシリコーンレンズ領域２１を複数個備えたシリコーン樹脂の一体成形体である。レンズアレイ３０の裏面になる被接着面には第１実施形態で説明したのと同様にガスバリア層が形成されている。また、４０は一枚の回路基板上に複数個のＬＥＤ装置１０を配列して実装したＬＥＤアレイである。
【００６７】
レンズアレイ３０の裏面のシリコーンレンズ領域２１の被接着面には第１実施形態で説明したのと同様にガスバリア層が形成されている。また、第１実施形態で説明したのと同様にガスバリア層が形成される被接着面には予め表面改質処理が施されていてもよい。
【００６８】
図９（ａ）に示すように、ＬＥＤアレイ４０の各ＬＥＤ装置１０とレンズアレイ３０の各シリコーンレンズ領域２１とが対向するように、ＬＥＤアレイ４０にレンズアレイ３０を配置し、図９（ｂ）に示すように重ねあわせる。そして、重ね合わせた状態で、必要に応じて接着面の接着剤または封止剤を硬化させる。このような方法によれば、一度に複数個のＬＥＤ装置にレンズ構造を付与することができるために、レンズ付ＬＥＤ装置の量産性が向上する。
【００６９】
回路基板上の回路が複数個のＬＥＤ装置１０を繋ぐものである場合には、このようにして形成されたＬＥＤアレイ４０とレンズアレイ３０との接着構成体は、そのままで、複数のレンズ付ＬＥＤ装置アレイとして、例えば、自動車のヘッドランプや、ＬＥＤ照明装置や、ＬＥＤディスプレイのバックライト照明等の用途に用いることができる。また、回路基板上の回路が各ＬＥＤ装置１０毎に独立したものである場合には、図１０に示すように、形成された各レンズ付ＬＥＤ装置をレーザー装置１００による切断加工や、ダイシングソー等により個別に切断することにより、複数個のレンズ付ＬＥＤ装置が得られる。
【００７０】
また、図１１を参照して別の製造方法を説明する。図１１中、５０は平面状に複数個のシリコーンレンズ領域５１が配列された一枚のレンズアレイであって、シリコーン樹脂の一体成形体である。各シリコーンレンズ領域５１は、それぞれＬＥＤ装置１０を収容できる凹状のＬＥＤ装置収容部５２を備える。なお、ＬＥＤ装置収容部５２の表面になる、レンズ本体の被接着面には第１実施形態で説明したのと同様にガスバリア層が形成されている。本製造方法では、図１１に示すように、レンズアレイ５０の各ＬＥＤ装置収容部５２に、発光面をレンズ側に配置してＬＥＤ装置１０を挿入して、接着剤等を介して接着させる。このような方法によれば、一度に複数個のＬＥＤ装置にレンズ構造を付与することができるために、レンズ付ＬＥＤ装置の量産性が向上する。また、レンズ同士の間隔を自由に広げることができる。なお、このような方法により得られた複数のレンズ付ＬＥＤ装置も、図１１に示すように、破線で示した部分でレーザー装置やダイシングソー等により個別に切断することにより、複数個のレンズ付ＬＥＤ装置に分けることもできる。
【００７１】
［第３実施形態］
エポキシ樹脂は、ガスバリア性が高いので、銀薄膜の反射層の劣化を防止する観点から封止体として広く用いられている。しかし、ＬＥＤ素子から発せられる熱や短波長の光により劣化して変色しやすいという欠点がある。一方、シリコーン樹脂は、ＬＥＤ素子から発せられる短波長の光や熱に対しては変色しにくいが、ガスバリア性が低いために銀薄膜の反射層の黒化が起こりやすいという欠点がある。このように、封止体としてエポキシ樹脂を用いた場合には樹脂の変色等により光量が低下する傾向があり、封止体としてシリコーン樹脂を用いた場合には、銀薄膜の黒化により量が低下する傾向があった。このような場合において、封止体としてシリコーン樹脂を用い、その封止体にガスバリア性の高いエポキシ樹脂レンズを接着させることによりシリコーン樹脂の封止体に対してガスの透過を抑制することができる。しかし、シリコーン樹脂からなる封止体に対するエポキシ樹脂レンズの接着性は低いという問題があった。また、エポキシ樹脂レンズが、ＬＥＤ素子から発せられる熱が伝わることにより変色するという問題もあった。
【００７２】
シリコーン樹脂からなる封止体に対するエポキシ樹脂レンズの接着性は低いという問題は、エポキシ樹脂レンズの被接着面に、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、フレーム処理、イトロ処理、又はプライマー処理等の表面改質処理、好ましくは、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、フレーム処理、又はイトロ処理の後にプライマー処理を施すことにより、著しく接着性が改善することができる。また、エポキシ樹脂レンズが、ＬＥＤ素子から発せられる熱が伝わることによりＬＥＤ発光素子の選択や光学設計上選択されるエポキシ樹脂の種類によっては変色するという問題は、エポキシ樹脂レンズの被接着面に以下に説明するシリコーン樹脂層を形成することにより解決できる。
【００７３】
本実施形態においては、レンズ部と透明樹脂封止体に接着される被接着面とを有するエポキシ樹脂成形体からなるレンズ本体と、被接着面に形成されたシリコーン粘着剤やシリコーン接着剤などのシリコーン樹脂層とを備える樹脂レンズについて詳しく説明する。このような構成によれば、透明樹脂封止体からエポキシ樹脂レンズに伝わる熱を抑制することにより、エポキシ樹脂レンズの変色を抑制することができ、それにより、レンズの変色による光の取り出し効率の低下を抑制することができる。なお、第１実施形態及び第２実施形態と共通する部分については説明を省略する。
【００７４】
本実施形態のエポキシ樹脂レンズ１１１を備えたレンズ付ＬＥＤ装置１２０について詳しく説明する。
【００７５】
図１２はエポキシ樹脂レンズ１１１を備えたレンズ付ＬＥＤ装置１２０の模式断面図である。透明樹脂封止体２の表面にエポキシ樹脂レンズ１１１が接着されている。
【００７６】
図１２に示すように、エポキシ樹脂レンズ１１１は、レンズ部１１１ａと被接着面１１１ｂとを含むエポキシ樹脂レンズ本体と、被接着面１１１ｂに形成されたシリコーン樹脂層１１１ｃとを備える。レンズ部１１１ａは、用途に応じて光学設計されたレンズ形状を有する。エポキシ樹脂レンズ１１１のエポキシ樹脂成形体からなるレンズ本体は、耐熱性の高いシリコーン樹脂層１１１ｃを介してＬＥＤ素子１から遠く位置するように接着されるために、熱や光に対して劣化しにくくまる。また、エポキシ樹脂レンズ１１１はエポキシ樹脂を主体としているために、シリコーン樹脂封止体の表面のガスバリア層として機能するために、銀薄膜の反射層の黒化を抑制することができる。なお、エポキシ樹脂レンズの被接着面を、プラズマ処理、コロナ処理、ＵＶ処理、フレーム処理、又はイトロ処理の後、プライマー処理など表面改質処理をすることにより強固な接着性を得る。また、好ましくは、被接着面１１１ｂに耐熱性の高いシリコーン粘着剤やシリコーン接着剤などのシリコーン樹脂層１１１ｃを形成することで強固に接着したレンズ付ＬＥＤ装置となる。シリコーン樹脂層１１１ｃをＬＥＤ装置１０の透明樹脂封止体２の表面とエポキシ樹脂レンズ本体との間に介在させることにより、発熱により温度が高くなるＬＥＤ素子１の近傍からエポキシ樹脂レンズ本体を遠ざけることにより、エポキシ樹脂レンズの変色を抑制することができる。シリコーン樹脂層１１１ｃの厚みとしては、熱伝導の観点から６〜４０００μｍ、好ましくは２５〜６００μｍ程度であることが好ましい。
【実施例】
【００７７】
以下に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。
【００７８】
［実施例１］
シリコーン樹脂からなる封止体でＬＥＤ素子を封止したチップ型ＬＥＤ装置を用いた。なお、このＬＥＤ装置のＬＥＤ素子が配置された発光体収容部材の表面には、銀薄膜からなる反射膜が形成されていた。なお、以下の実施例及び比較例で用いたＬＥＤ装置においても、全て反射膜が形成されているものを用いた。
【００７９】
ケイ素原子にフェニル基が結合したオルガノポリシロキサンをベースポリマーとするシリコーン樹脂原料組成物であるＫＪＲ６３２（信越化学工業（株）製）をレンズ形状をキャビティとする金型に流し込み、１５０℃で熱硬化させることにより平凸レンズ形状を有するシリコーンレンズＸ１を得た。シリコーンレンズＸ１は、直径５ｍｍの略円状の外周を有し、レンズ部は中央部が高さ４．２ｍｍの凸に隆起しており、被接着面の中央部は０・２ｍｍ程度凸に隆起していた。
【００８０】
シリコーンレンズＸ１の被接着面をプラズマ処理した。プラズマ処理は大気圧プラズマ装置を用いてシリコーンレンズＸ１を回転させながら全体に３分間処理を行った。同様にして、ＬＥＤ装置の封止体表面もプラズマ処理した。なお、プラズマ処理前のシリコーンレンズＸ１の被接着面の水に対する接触角は１１０度であり、プラズマ処理後のシリコーンレンズＸ１の被接着面の水に対する接触角は５度であった。
【００８１】
プラズマ処理したシリコーンレンズＸ１の被接着面以外の部分をマスキングテープを貼ることによりマスクした。そして、シリコーンレンズＸ１を蒸着装置の真空チャンバー内に導入し、シリコンをターゲットとして、真空チャンバー内に酸素ガスを流しながら、シリコーンレンズＸ１に酸化ケイ素膜を蒸着することによりシリコーンレンズＸ２を得た。得られた酸化ケイ素膜の厚みは１０ｎｍであった。
【００８２】
そして、シリコーンレンズＸ２の被接着面に未硬化シリコーン系樹脂（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製 ＴＳＥ３２２１Ｓ 一液型熱硬化タイプシリコーン接着剤）を塗布することにより接着層を形成した。そして、シリコーンレンズＸ２の裏面の接着層をＬＥＤ装置の封止体に圧接して押し付けることにより、封止体とシリコーンレンズＸ２とが一体化された。そして、１５０℃×４時間の条件でシリコーン系接着層を熱硬化させることにより、封止体の表面にシリコーンレンズＸ２が接着された。このようにして、レンズ付ＬＥＤ装置Ａを得た。
【００８３】
そして、レンズ付ＬＥＤ装置Ａを亜硫酸ガス雰囲気中に２４時間放置したところ、ＬＥＤ封止内の銀薄膜が部分的に黒化した銀汚染は認められなかった。また、ＬＥＤ装置の封止体とシリコーンレンズＸ２との接着性を微小加重測定器にて評価した。その結果、接着強度は１０Ｎ以上であった。また、接着界面を１０倍の拡大鏡を用いて観察したところボイドは全く見つからなかった。そして、レンズ付ＬＥＤ装置Ａを５分間点灯の後２分間消灯のサイクルを繰り返して５０００時間発光させた後の光量を測定したところ変化は見られなかった。また、封止体とシリコーンレンズＸ２の接着面には、デラミネーションは発生していなかった。
【００８４】
［実施例２］
プラズマ処理されたシリコーンレンズＸ１の被接着面にゾルゲルガラス溶液である液体ガラスを塗布した。そして、室温にて１時間乾燥することにより、厚み５μｍのガラス薄膜を形成した。このようにして、シリコーンレンズＸ３が得られた。そして、実施例１と同様にしてガラス薄膜が形成されたシリコーンレンズＸ３の被接着面を封止体の表面にシリコーン樹脂系接着剤で接着した。このようにして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｂを得た。そして実施例１と同様にしてレンズ付ＬＥＤ装置Ｂを評価した。レンズ付ＬＥＤ装置Ｂを亜硫酸ガス雰囲気中に２４時間放置したところ、ＬＥＤ封止内の銀薄膜が部分的に黒化した銀汚染は認められなかった。また、ＬＥＤ装置の封止体とシリコーンレンズＸ３との接着性を微小加重測定器にて評価した。その結果、接着強度は１０Ｎ以上であった。また、接着界面を１０倍の拡大鏡を用いて観察したところボイドは全く見つからなかった。そして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｂを５分間点灯の後２分間消灯のサイクルを繰り返して５０００時間発光させた後の光量を測定したところ変化は見られなかった。また、封止体とシリコーンレンズＸ３の接着面には、デラミネーションは発生していなかった。
【００８５】
［実施例３］
プラズマ処理したシリコーンレンズＸ１の被接着面に、未硬化エポキシ系樹脂（稲畑産業（株）、商品名：ＥＨ１６００−Ｇ２）を塗布して、厚さ５０μmの未硬化のエポキシ系接着剤層を形成した。このようにして、シリコーンレンズＸ４が得られた。そして、実施例１と同様に、シリコーンレンズＸ４の裏面のエポキシ系接着剤層をＬＥＤ装置の封止体に圧接して押し付けることより、封止体とシリコーンレンズＸ４とが一体化された。そして、１５０℃×４時間の条件でエポキシ系接着剤層を熱硬化させることにより、封止体の表面にシリコーンレンズＸ４が接着された。このようにして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｃを得た。そして実施例１と同様にしてレンズ付ＬＥＤ装置Ｃを評価した。レンズ付ＬＥＤ装置Ｃを亜硫酸ガス雰囲気中に２４時間放置したところ、ＬＥＤ封止内の銀薄膜が部分的に黒化した銀汚染は認められなかった。また、ＬＥＤ装置の封止体とシリコーンレンズＸ４との接着性を微小加重測定器にて評価した。その結果、接着強度は１０Ｎであった。また、接着界面を１０倍の拡大鏡を用いて観察したところボイドは全く見つからなかった。そして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｃを５分間点灯の後２分間消灯のサイクルを繰り返して５０００時間発光させた後の光量を測定したところ殆ど変化は見られなかった。また、封止体とシリコーンレンズＸ４の接着面には、デラミネーションは発生していなかった。
【００８６】
［実施例４］
ＬＥＤ装置の製造工程において、封止体を形成する樹脂として未硬化エポキシ系樹脂（稲畑産業（株）、商品名：ＥＨ１６００−Ｇ２）を充填し、この上にさらに厚さ５０μmの未硬化のエポキシ系接着剤層が形成された実施例３のシリコーンレンズＸ４を載置して１５０℃×４時間で加熱硬化させ、レンズ付ＬＥＤ装置Ｄを得た。
【００８７】
そして実施例１と同様にして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｄを評価した。レンズ付ＬＥＤ装置Ｄを亜硫酸ガス雰囲気中に２４時間放置したところ、ＬＥＤ封止内の銀薄膜が部分的に黒化した銀汚染は認められなかった。また、ＬＥＤ装置の封止体とシリコーンレンズＸ４との接着性を微小加重測定器にて評価した。その結果、接着強度は１０Ｎ以上であった。また、接着界面を１０倍の拡大鏡を用いて観察したところボイドは全く見つからなかった。そして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｄを５分間点灯の後２分間消灯のサイクルを繰り返して５０００時間発光させた後の光量を測定したところ変化は見られなかった。また、封止体とシリコーンレンズＸ４の接着面には、デラミネーションは発生していなかった。
【００８８】
［実施例５］
エポキシ樹脂レンズの被接着面をプラズマ処理した。そして、エポキシ樹脂レンズの被接着面に厚さ５０μmの未硬化のシリコーン系樹脂を塗布することによりシリコーン系樹脂接着層を形成した。そして、ＬＥＤ装置の製造工程において、封止体を形成する樹脂として同じ未硬化のシリコーン系樹脂を充填し、この上に前記の厚さ５０μmのシリコーン系樹脂接着層が形成されたエポキシ樹脂レンズを圧接して押し付けて載置した後、１５０℃×４時間で加熱硬化させ、レンズ付ＬＥＤ装置Ｅを得た。
【００８９】
レンズ付ＬＥＤ装置Ｅを亜硫酸ガス雰囲気中に２４時間放置したときＬＥＤ封止内の銀汚染は認められなかった。また、レンズ付ＬＥＤ装置Ｅの封止体とエポキシ樹脂レンズとの接着性を微小加重測定器にして評価した。その結果、接着強度は１０Ｎ以上であり問題なかった。また、接着界面に残るボイドを１０倍の拡大鏡を用いて観察したところ、全く見つからなかった。また、レンズ付ＬＥＤ装置Ｅを５分間点灯、２分間消灯を繰り返し５，０００時間発光させた後の光量を測定したところ変化は見られなかった。デラミネーションもしなかった。なお、発熱により温度が高くなるＬＥＤ素子の近傍にシリコーン樹脂層を設けているために、エポキシ樹脂レンズの変色は抑制されていた。
【００９０】
［実施例６］
サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍシート内に１０個×１０個の１００個取りの半球レンズを備えたシリコーンレンズアレイの被接着面である裏面をプラズマ処理した。そして、被接着面に厚さ５０μmの未硬化のエポキシ系接着剤層を形成し、その上に離形紙を設けて接着層付きシリコーンレンズアレイとした。そして、離形紙を剥離して、１０個×１０個に整列されたＬＥＤ装置のシリコーン封止体の表面に圧着した。このようにして１００個のレンズ付ＬＥＤ装置Ｆを形成した。そして、これらを個別化した。
【００９１】
レンズ付ＬＥＤ装置Ｆを亜硫酸ガス雰囲気中に２４時間放置したときＬＥＤ封止内の銀汚染は認められなかった。また、ＬＥＤ装置の封止体とシリコーンレンズとの接着性を微小加重測定器にて評価した。その結果、接着強度は１０Ｎ以上であった。また、接着界面を１０倍の拡大鏡を用いて観察したところボイドは全く見つからなかった。そして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｆを５分間点灯の後２分間消灯のサイクルを繰り返して５０００時間発光させた後の光量を測定したところ変化は見られなかった。また、封止体とシリコーンレンズの接着面には、デラミネーションは発生していなかった。
【００９２】
［比較例１］
シリコーン樹脂からなる封止体でＬＥＤ素子を封止したチップ型ＬＥＤ装置を用いた。なお、このＬＥＤ装置のＬＥＤ素子が配置された発光体収容部材の表面には、銀薄膜からなる反射膜が形成されている。
【００９３】
プラズマ処理されたシリコーンレンズＸ１の被接着面にプラズマ処理を終えてから１時間後に透明接着剤である未硬化シリコーン系樹脂を塗布することにより接着層を形成した。そして、シリコーンレンズＸ１の裏面の接着層をＬＥＤ装置の封止体に圧接して押し付けることより、封止体とシリコーンレンズＸ１とが一体化された。そして、１５０℃×４時間の条件でシリコーン系接着層を熱硬化させることにより、封止体の表面にシリコーンレンズＸ１が接着された。このようにして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｇを得た。
【００９４】
そして実施例１と同様にして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｇを評価した。レンズ付ＬＥＤ装置Ｇを亜硫酸ガス雰囲気中に２４時間放置したところ、ＬＥＤ封止内の銀薄膜が黒化した銀汚染が認められた。また、ＬＥＤ装置の封止体とシリコーンレンズＸ１との接着性を微小加重測定器にて評価した。その結果、接着強度は１０Ｎ以上であった。また、接着界面を１０倍の拡大鏡を用いて観察したところボイドは全く見つからなかった。そして、レンズ付ＬＥＤ装置Ｇを５分間点灯の後２分間消灯のサイクルを繰り返して５０００時間発光させた後の光量を測定したところ、光量が低下していることがわかった。また、封止体とシリコーンレンズＸ１の接着面には、デラミネーションは発生していなかった。
【符号の説明】
【００９５】
１ ＬＥＤ素子
２ 透明樹脂封止体
３ 発光体収容部材
５a、５ｂ リード
５ｃ 金線
１１ｃ ガスバリア層
８ 内面反射膜
１０ 表面実装型ＬＥＤ装置
１１、２１、６１ シリコーンレンズ
１１ａ レンズ部
１１ｂ 被接着面
１４ 接着剤層
２０ レンズ付ＬＥＤ装置
２１ シリコーンレンズ領域
２１Ｃ 未硬化樹脂層
３０ レンズアレイ
３１ｃ 粘着性シリコーン層
４０，５０ ＬＥＤアレイ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂封止体を備えたＬＥＤ装置の該透明樹脂封止体に接着される樹脂レンズであって、
レンズ部と前記透明樹脂封止体に接着される被接着面とを有するシリコーン樹脂成形体からなるレンズ本体と、前記被接着面に形成されたガスバリア層とを備え、
前記ガスバリア層がレンズ本体を形成するシリコーン樹脂よりもガスバリア性の高い層であることを特徴とする樹脂レンズ。
【請求項２】
前記ガスバリア層が透明無機化合物を含む蒸着膜である請求項１に記載の樹脂レンズ。
【請求項３】
前記ガスバリア層がガラス層を含む請求項１または２に記載の樹脂レンズ。
【請求項４】
前記ガスバリア層が透明樹脂層を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂レンズ。
【請求項５】
前記透明樹脂層が透明粘接着剤層を含む請求項４に記載の樹脂レンズ。
【請求項６】
前記被接着面は中央部が隆起している請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂レンズ。
【請求項７】
前記被接着面が表面改質処理されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の樹脂レンズ。
【請求項８】
ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂封止体を備えたＬＥＤ装置の該透明樹脂封止体に接着される樹脂レンズであって、
レンズ部と前記透明樹脂封止体に接着される被接着面とを有するエポキシ樹脂成形体からなるレンズ本体と、前記被接着面に形成されたシリコーン樹脂層とを備えることを特徴とする樹脂レンズ。
【請求項９】
平面状に配列された複数個の請求項１〜８の何れか１項に記載の樹脂レンズを備えたことを特徴とするレンズアレイ。
【請求項１０】
ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂封止体を備えたＬＥＤ装置と、該透明樹脂封止体に接着された請求項１〜８の何れか１項に記載の樹脂レンズと、を備えたことを特徴とするレンズ付ＬＥＤ装置。
【請求項１１】
基板上に配列された複数個の前記ＬＥＤ装置に、前記樹脂レンズが前記各ＬＥＤ装置に対向するように配置された請求項９に記載のレンズアレイを接着する工程を備えたことを特徴とするレンズ付ＬＥＤ装置の製造方法。
【請求項１２】
接着されて形成された複数の前記レンズ付ＬＥＤ装置を切断して個別化する工程をさらに備える請求項１１に記載のレンズ付ＬＥＤ装置の製造方法。
【請求項１３】
回路基板に１つ以上のＬＥＤ装置を形成した後、請求項１〜８の樹脂レンズを後付してなるレンズ付きＬＥＤ装置の製造方法。
【請求項１】
ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂封止体を備えたＬＥＤ装置の該透明樹脂封止体に接着される樹脂レンズであって、
レンズ部と前記透明樹脂封止体に接着される被接着面とを有するシリコーン樹脂成形体からなるレンズ本体と、前記被接着面に形成されたガスバリア層とを備え、
前記ガスバリア層がレンズ本体を形成するシリコーン樹脂よりもガスバリア性の高い層であることを特徴とする樹脂レンズ。
【請求項２】
前記ガスバリア層が透明無機化合物を含む蒸着膜である請求項１に記載の樹脂レンズ。
【請求項３】
前記ガスバリア層がガラス層を含む請求項１または２に記載の樹脂レンズ。
【請求項４】
前記ガスバリア層が透明樹脂層を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂レンズ。
【請求項５】
前記透明樹脂層が透明粘接着剤層を含む請求項４に記載の樹脂レンズ。
【請求項６】
前記被接着面は中央部が隆起している請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂レンズ。
【請求項７】
前記被接着面が表面改質処理されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の樹脂レンズ。
【請求項８】
ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂封止体を備えたＬＥＤ装置の該透明樹脂封止体に接着される樹脂レンズであって、
レンズ部と前記透明樹脂封止体に接着される被接着面とを有するエポキシ樹脂成形体からなるレンズ本体と、前記被接着面に形成されたシリコーン樹脂層とを備えることを特徴とする樹脂レンズ。
【請求項９】
平面状に配列された複数個の請求項１〜８の何れか１項に記載の樹脂レンズを備えたことを特徴とするレンズアレイ。
【請求項１０】
ＬＥＤ素子を封止する透明樹脂封止体を備えたＬＥＤ装置と、該透明樹脂封止体に接着された請求項１〜８の何れか１項に記載の樹脂レンズと、を備えたことを特徴とするレンズ付ＬＥＤ装置。
【請求項１１】
基板上に配列された複数個の前記ＬＥＤ装置に、前記樹脂レンズが前記各ＬＥＤ装置に対向するように配置された請求項９に記載のレンズアレイを接着する工程を備えたことを特徴とするレンズ付ＬＥＤ装置の製造方法。
【請求項１２】
接着されて形成された複数の前記レンズ付ＬＥＤ装置を切断して個別化する工程をさらに備える請求項１１に記載のレンズ付ＬＥＤ装置の製造方法。
【請求項１３】
回路基板に１つ以上のＬＥＤ装置を形成した後、請求項１〜８の樹脂レンズを後付してなるレンズ付きＬＥＤ装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１３８４２５（Ｐ２０１２−１３８４２５Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８８６８６（Ｐ２０１０−２８８６８６）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（５９７０９６１６１）株式会社朝日ラバー (74)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（５９７０９６１６１）株式会社朝日ラバー (74)
【Ｆターム（参考）】
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