発光デバイス及びそれを用いた照明装置
【課題】発光ダイオードからの白色光を別な波長に変換させて、任意の色調の光を効率良く出射させることができ簡易な構造で歩留まりの良い発光デバイスを提供する。
【解決手段】発光デバイス１は、発光ダイオード６から出射される白色光の進行方向で覆うシリコーン樹脂製のカラーキャップ２又はカラーフィルターが、前記白色光を別な波長の光に変換して出射させる蛍光剤、顔料、染料、及び／又はりん光剤を含んでおり、前記白色光が前記カラーキャップ又はカラーフィルターにより色調調整されてなる。
【解決手段】発光デバイス１は、発光ダイオード６から出射される白色光の進行方向で覆うシリコーン樹脂製のカラーキャップ２又はカラーフィルターが、前記白色光を別な波長の光に変換して出射させる蛍光剤、顔料、染料、及び／又はりん光剤を含んでおり、前記白色光が前記カラーキャップ又はカラーフィルターにより色調調整されてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードから出射される白色光を別な波長に変換させて、任意の色調の光を出射させる発光デバイス、及びそれを電飾に用いる照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、ｐ−ｎ接合ダイオードへ、順方向に電圧を印加し正孔と電子とを注入しその再結合で生じるエネルギーを光として放出する半導体発光素子である。
【０００３】
このような発光ダイオードは、白熱電球、ハロゲンランプ、水銀灯、蛍光灯などの白色系単色照明装置よりも、消費電力が少ない。リビングや浴室でリラックスできる色調に照明したり、演出効果の高い照明をしたりするのに、その光が赤色、緑色又は青色である発光ダイオードが、汎用されている。また発光ダイオードによる赤色、緑色及び青色の光が三色混合されると、白色や中間色のような別な色調となる。
【０００４】
光を混合する装置として、例えば特許文献１には、赤色光を出射する赤色発光ダイオード、緑色光を出射する緑色発光ダイオード及び青色光を出射する青色発光ダイオードを含む複数個の点光源と、その光源上部に配置され、その赤色光、緑色光及び青色光が入射される光学シートと、この光学シートによって反射された光の印加を受け、反射部が形成された反射板とを含むバックライトアセンブリが開示されている。
【０００５】
また、発光ダイオードが発する赤色光、緑色光又は青色光により励起されて蛍光する蛍光物質を、発光ダイオードの内部の封止材に混入したり、発光ダイオードから離した位置に設置されるカラーフィルターに混入したりして、別な色調の光を出射させる照明装置も知られている。
【０００６】
しかし、照明装置を有する製品の多様化や、需要者の様々な嗜好に合わせ、所望の幾多の色調の光にするのに、発光ダイオードの赤色、緑色及び青色の光を異なる光度比で三色混合しても、コーポレートカラーのような微妙な色合いや多様な色合いに調整するのは、困難である。また、蛍光物質の種類や含有量の異なる封止材で封止されたりカラーフィルターを配置したりした多種類の発光ダイオードを色毎に個別に作製するのは、効率が悪い。しかも発光ダイオードと蛍光物質が含有されたカラーフィルターとの間の空気層の所為で、透過する光の損失を招いてしまう。
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２００８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、発光ダイオードからの白色光を別な波長に変換させて、任意の色調の光を効率良く出射させることができ簡易な構造で歩留まりの良い発光デバイス、及びそれを電飾に用いる照明装置を提供することを目的とする。特に、コーポレートカラーのような微妙な色合いや多様な色合いに調整することのできる発光デバイス及び発光装置を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するためになされた特許請求の範囲の請求項１に記載の発光デバイスは、発光ダイオードから出射される白色光の進行方向で覆うシリコーン製のカラーキャップ又はカラーフィルターが、前記白色光を別な波長の光に変換して出射させる蛍光剤、顔料、染料、及び／又はりん光剤を含んでおり、前記白色光が前記カラーキャップ又はカラーフィルターにより色調調整されてなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発光デバイスは、請求項１に記載されたもので、前記カラーキャップ又はカラーフィルターに、前記光を透過させるレンズが付されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の照明装置は、請求項１に記載の発光デバイスが複数並べられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の照明装置は、請求項３に記載されたもので、基板上に前記発光デバイスが複数並べられている電飾装置、看板、広告塔、又はエンブレムであることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の照明装置は、請求項３に記載されたもので、前記発光デバイスによりコーポレートカラーの前記別な波長の光を出射していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の発光デバイスは、発光ダイオードからの白色光をカラーキャップやカラーフィルターで別な波長に変換させた任意の色調の光が、効率良く調整して出射するというものである。
【００１５】
発光ダイオードは、青色発光ダイオードからの青色光を蛍光剤で波長変換し混色して白色光を出射させるものや、白色光を直接出射するものを用いることができるので、汎用性がある。
【００１６】
通常の発光デバイスは、青色発光ダイオードの光の波長をカラーコンバーターで変換したり、特定の波長をカラーフィルターでカットするものであるが、本発明の発光デバイスは、白色光を出射する発光ダイオードにカラーキャップやカラーフィルターを被せることにより、波長をカットしたり別な波長に変換したりして、色あわせを行い、所望の色に調整されたカラー光源とすることができる。
【００１７】
カラーキャップやカラーフィルターに含有させる蛍光剤や顔料や染料の種類や量を適宜選択することにより微妙な色合いの所望の光を出射させることができる。カラーキャップやカラーフィルターが、シリコーン製であるから、光透過性がよく、電力に対する発光効率が良く輝度が高い最近の発光ダイオードで照射されても、黄変したり劣化したりせず耐久性に優れる。
【００１８】
発光デバイスが、反射材を有していると発光ダイオードから発する白色光を有効に活用できる。カラーキャップやカラーフィルターに、レンズが付されていると、光の集光、拡散、屈折、反射等により光路を変更できる。
【００１９】
この発光デバイスは、簡易な構造であり、堅固で頑丈である。この発光デバイスは、白色光は出射する同一の発光ダイオードを用いカラーキャップやカラーフィルターを変えるだけで、高品質のものを均質に大量生産できるから、歩留まりが良い。
【００２０】
この発光デバイスを有する照明装置は、電飾に用いることができ、イルミネーションや宣伝広告の際に用いることができ、微妙な色合いの光を出射して、綺麗に見える。
【発明を実施するための好ましい形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための好ましい形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。
【００２２】
本発明の発光デバイス１の実施の態様について、図１を参照しながら説明する。
【００２３】
発光デバイス１は、白色光を出射する発光ダイオード６と、同図中に矢印で示しているその白色光の進行方向に配置されているシリコーン樹脂製のカラーキャップ２とを、有している。
【００２４】
カラーキャップ２は、発光ダイオード６から発した白色光（ａ）・（ｂ）を別な波長の光に変換して出射させる蛍光剤、顔料、染料、又はりん光剤を含有して、着色されている。
【００２５】
発光ダイオード６は、ホルダー８の窪みの底に配置されている。それの配線７がホルダー８から導出されている。その窪みの表面には金属被膜の反射材５が付されている。その窪みに透明な封止材４が、充填されており、発光ダイオード６とホルダー８とを一体化させている。その封止材４の出射側で、封止材４ごと、ホルダー８がカラーキャップ２で覆って被されている。カラーキャップ２は必要に応じて接着剤でそこに接着される。それによって、発光ダイオード６が、封止材４を介して、カラーキャップ２で覆われている。
【００２６】
発光デバイス１は、以下のように動作する。発光ダイオード６を、配線７で通電して発光させると、その光は、同図の実線矢印で代表して示すように、封止材４へ入射する。例えば、発光ダイオード６から発した光は、（ａ）で示すように、封止材４を透過してカラーキャップ２に当りそこで異なる波長に変換され任意の色調の光となって、カラーキャップ２から出射する。また（ｂ）で示すように、発光ダイオード６から、封止材４を透過し封反射材５へ向かって発した白色光は、反射材５で反射して進行方向を変えカラーキャップ２に当りそこで異なる波長に変換され任意の色調の光となって、僅かに屈折しながらカラーキャップ２から出射する。
【００２７】
発光デバイス１の別な実施の態様について、図２を参照しながら説明する。発光デバイス１は、図１のカラーキャップ２に代えて、発光ダイオード６から発した白色光を別な波長の光に変換して出射させる蛍光剤、顔料、染料を含有して着色されており封止材４に載置されたカラーフィルター３を用いたものであってもよい。発光デバイス１は、カラーキャップ２やカラーフィルター３に、レンズ９が載置され接着剤で接着されていてもよい。この発光デバイス１は、以下のように動作する。発光ダイオード６を、配線７で通電して発光させると、例えば、発光ダイオード６から発した白色光は、（ａ）で示すように、封止材４を透過してカラーフィルター３に当りそこで異なる波長に変換され任意の色調の光となって、カラーフィルター３から出射する。また（ｂ）で示すように、発光ダイオード６から、封止材４を透過し封反射材５へ向かって発した光は、反射材５で反射して進行方向を変えカラーフィルター３に当りそこで異なる波長に変換され任意の色調の光となって、屈折しながら集束されてカラーキャップ２から出射する。
【００２８】
本発明の照明装置１０の実施の態様について、図３を参照しながら説明する。
【００２９】
照明装置１０は、複数の発光デバイス１が、配線７で互いに接続されつつ、基板上に整然と並べられている。複数の発光デバイス１が並べられて、電飾装置、看板、広告塔、エンブレム等の文字や図形や模様を形作っている。各発光デバイス１毎に、カラーキャップ２やカラーフィルター３の蛍光剤や顔料や染料の種類や量を変えてもよい。照明装置１０を通電すると、白色以外の微妙な色合いの色調で電飾される。
【００３０】
なお、白色光を出射する発光ダイオードは、ＧａＮ系青色発色ダイオードのチップ表面にイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）蛍光剤が分散した樹脂を塗布し、チップから放出された青色光の一部をＹＡＧ蛍光剤に吸収させて黄色に変換し、直接外に向かった青色光と混合させて、混色したものであってもよい。ＺｎＳｅ系材料を用いた白色発色ダイオードであってもよい。これらの発光ダイオードは、市販のものであってもよい。
【００３１】
蛍光剤や顔料や染料は、発光ダイオードが発した白色光の波長を変換して別な色調の光にして出射させるものであれば、その種類や量は特に限定されない。
【００３２】
無機の赤色発光蛍光剤として、
下記組成式（１）
ＬｉｙＭ１（１−ｙ）ＥｕａＳｍｂＭ２ｃＭ３２Ｏ８ ・・・（１）
（式（１）中、Ｍ１はＮａ，Ｋ，Ｒｂ及びＣｓから選ばれる少なくとも１種類、Ｍ２はＹを含みＥｕ及びＳｍを除く希土類元素から選ばれる少なくとも１種類、Ｍ３はＭｏ及びＷから選ばれる少なくとも１種類、ａは０．４≦ａ≦１の数、ｂは０．８≦ｂ≦１の数、ｃは０≦ｃ≦０．２の数、ｄは０≦ｄ≦０．２の数、ｂ＋ｃ＋ｄ＝１である。）、
下記組成式（２）
ＬｉｚＭ４（１−ｅ）ＥｕＷ２Ｏ８ ・・・（２）
（式（２）中、Ｍ４はＮａ，Ｋ，Ｒｂ及びＣｓから選ばれる少なくとも１種類、ｅは０．７≦ｅ＜１の数である。）例えばＬｉＥｕＷ２Ｏ８、
下記組成式（３）
Ｍ５ＥｕｆＭ６（１−ｆ）Ｍ７２Ｏ８ ・・・（３）
（式（３）中、Ｍ５はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓから選ばれる少なくとも１種類、Ｍ６はＹを含む希土類元素（Ｅｕを除く）から選ばれる少なくとも１種類、Ｍ７はＷ及びＭｏから選ばれる少なくとも１種類、ｆは０＜ｆ≦１の数である。）
下記組成式（４）
Ｍ８０．５ＥｕｇＭ９（１−ｇ）Ｍ１０２Ｏ８ ・・・（４）
（式（４）中、Ｍ８はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれる少なくとも１種類、Ｍ９はＹを含む希土類元素（Ｅｕを除く）から選ばれる少なくとも１種類、Ｍ１０はＷ及びＭｏから選ばれる少なくとも１種類、ｇは０＜ｇ≦１の数である。）例えばＣａ0.5ＥｕＷ2Ｏ8、
Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、
Ｌａ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、
３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ2・ＧｅＯ2：Ｍｎが挙げられる。
【００３３】
無機の青色発光蛍光剤として、
ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ、
（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ
が挙げられる。
【００３４】
無機の緑色発光蛍光剤として、
ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｚｎ2ＧｅＯ4：Ｍｎ、
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、
下記組成式（５）
ＬｉＴｂｈＭ１１（１−ｈ）Ｗ２Ｏ８ ・・・（５）
（式（５）中、Ｍ１１はＹを含む希土類元素（Ｔｂを除く）から選ばれる少なくとも１種類、好ましくはＹ又はＤｙ、ｈは０．８≦ｈ≦１の数である。）が挙げられる。
【００３５】
無機の黄色発光蛍光剤として、
ＣｄＺｎＳ、
ＺｎＳＳｅにドナーとアクセプター不純物を添加したＩＩ-ＶＩ族混晶蛍光剤、
下記組成式（６）
Ｙ３−ｉＧａｉＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅ ・・・（６）
（式（６）中、ｉは０≦ｉ≦３の数である）のようなＹＡＧ：Ｃｅで例示されるＹＡＧ系蛍光剤が挙げられる。
【００３６】
顔料や染料としてはフタロシアニン系、アゾ系、イソインドリノン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ジケトピロロピロール系の顔料や染料、レーキ顔料などの有機顔料、コバルトブルー、群青、酸化鉄などの無機顔料、プラスチックの粉末を蛍光性のある染料で着色した蛍光顔料のような擬似顔料が挙げられる。より具体的には、黄色顔料として、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマンネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ；橙色顔料として、赤口黄鉛、モリブテンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブリリアントオレンジＧＫ；赤色顔料として、縮合アゾ顔料、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ；紫色顔料として、マンガン紫、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ；青色顔料として、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣ；緑色顔料として、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーンＧ；白色顔料として、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイトが挙げられる。
【００３７】
有機蛍光染料としてはペリレン系、ナフタルイミド系、クマリン系、シアニン系、フラビン系、ローダミン系が挙げられる。有機蛍光染料に、チオベンジルニッケル錯体で例示されるチオベンジル遷移金属錯体、水素化フラーレン、水酸化フラーレン、マロン酸付加フラーレン、マロン酸ジターシャリーブチル付加フラーレンで例示されるフラーレン化合物を共存させてもよい。
【００３８】
りん光を発光するりん光剤として、例えば、イリジウム錯体、プラチナ錯体で例示される公知の金属錯体、五重項のような多重項から発光するテルビウム錯体で例示される希土類金属錯体が挙げられる。
【００３９】
顔料、染料、蛍光剤、りん光剤を、適宜用いることにより広い範囲の発光色を得ることができる。これらを単独で用いてもよく、複数組合わせて用いてもよい。その使用量が多すぎても少なすぎても十分な発光強度が得られないため、適当量分散させることが好ましいが、特に、半導体発光素子チップから透光性蛍光部材を通過して発光素子ユニットの外部に漏洩する紫外光又は近紫外光の量が少なくなるように使用量を設定することが好ましい。より具体的には、カラーキャップ又はカラーフィルター中に、０．０００００１〜５重量％用いることが好ましい。蛍光剤、顔料、染料、りん光剤を適宜組合わせて混合することにより、微妙な色彩、例えば発光ダイオードから出射した白色光が、カラーキャップやカラーフィルターを通過して出射し、可視範囲の様々な色調に調整することができる。発光ダイオードを光源とする場合、顔料を用いてカラーキャップ又はカラーフィルターの色彩として、色あわせを行い、所望のカラー光源とする。必要に応じて蛍光体を用いてもよい。顔料、染料は微細なほど良く、例えば粒径０．８μｍ程度が好ましい。蛍光剤、りん光剤は、ある程度の大きさが必要で、例えば粒径１０μｍ程度が好ましい。
【００４０】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３の厚さは、０．１〜１ｍｍが好ましく、０．３〜０．３５ｍｍであると一層好ましい。
【００４１】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３は、例えば、蛍光剤、顔料、染料、りん光剤を含むシリコーン原料組成物を硬化させることにより得ることができる。シリコーン原料組成物としては、特に、液状の付加反応硬化型のシリコーン原料組成物が好ましい。液状の付加反応硬化型のシリコーン原料組成物は、無溶媒であるため発泡することなく表面も内部も均一に硬化させることができるので好適である。
【００４２】
上記付加反応硬化型のシリコーン原料組成物としては、熱硬化により透明なシリコーンを形成するものであれば特に制限されないが、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及び白金系触媒等の重金属系触媒を含むものが挙げられる。
【００４３】
上記オルガノポリシロキサンとしては、下記平均単位式
ＲａＳｉＯ（４−ａ）／２
（式中、Ｒは非置換又は置換一価炭化水素基で、好ましくは炭素数１〜１０、特に１〜８のものである。ａは０．８〜２、特に１〜１．８の正数である。）
で示されるものが挙げられる。ここで、Ｒ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や、これらの炭素原子に結合した水素原子の一部又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、或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などが挙げられ、Ｒは同一であっても異なっていてもよいが、Ｒとしてフェニル基を含むもの、特に、全Ｒのうち５〜８０モル％がフェニル基であるものが、カラーキャップ２又はカラーフィルター３の耐熱性及び透明性の点から好ましい。
【００４４】
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。
【００４５】
一方、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、３官能以上（即ち、１分子中にケイ素原子に結合する水素原子（Ｓｉ−Ｈ基）を３個以上有するもの）が好ましく、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、特に、常温で液状のものが好ましい。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、又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決定すればよい。
【００４６】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３に用いられるシリコーンは、その他の公知のもの、例えば特開2004-221308号公報、特開2006-328102号公報、特開2006-328103号公報、特開2006-324596号公報に記載されたものであってもよい。
【００４７】
また、シリコーン原料組成物は、上記成分以外に、得られるシリコーン樹脂の強度や透明度を損なわない程度に充填剤、耐熱材、可塑剤等を添加してもよい。
【００４８】
シリコーン原料組成物としては、信越化学工業株式会社製のＫＪＲ６３２等の市販品を用いることができる。
【００４９】
また、このシリコーンは、前記のシリコーン樹脂と同種で比較的低分子のオルガノポリシロキサンが架橋したシリコーンゴムであってもよい。蛍光剤、顔料、染料、及び／又はりん光剤の分散性、加工のし易さ、及び色のバラツキなどからシリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴム製のカラーキャップ２又はカラーフィルター３を、１−ブロモプロパンやトリクロロエチレンのような有機溶媒で洗浄し、減圧し、又は例えば１５０〜２００℃、好ましくは１５０〜１７０℃に加熱し、シリコーンゴム中の低分子シロキサンを揮発させる前処理が施されていることが好ましい。二次加硫処理や、溶媒抽出処理が施されていてもよい。
【００５０】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３は、上記シリコーン原料組成物を成形してシリコーン成形体とする従来公知の方法により得ることができ、例えば、射出成形、押出成形、注型成形等により成形することができる。なお、カラーキャップ２又はカラーフィルター３の硬度は、シリコーン樹脂の場合は、ＪＩＳ Ｋ ７２１５（プラスチックのデュロメータ硬さ試験方法）の方法により測定されるショアＤ硬度１５°〜９０°、特に５０°〜８０°、シリコーンゴムの場合は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３（ゴム硬度計のデュロメーターＡの硬さ試験方法）の方法により測定される硬度で、５０°〜８０°、特に７０°〜８０°であることが好ましい。
【００５１】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３の透過率は、９０％以上であることが好ましく、９２％以上であると一層好ましい。ポリジメチルシロキサンで成形したカラーキャップ２又はカラーフィルター３の透過率は約９４％、ポリジフェニルシロキサンで成形したカラーキャップ２又はカラーフィルター３の透過率は約９２％であり、長期に使用してもその透過率は維持される。カラーキャップ２又はカラーフィルター３は、ポリジメチルシロキサンのような硬いシリコーン樹脂で成形されていると、膨張し難いうえ、紫外線などの短波長側で劣化し難く、光学特性を維持するのに適切であるため、一層好ましい。
【００５２】
特に、カラーキャップ２又はカラーフィルター３がシリコーンゴム製であると、水分や低分子シロキサンのような揮発成分が残存し易いので、それらを揮発させることが好ましい。
【００５３】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３の表面に、ポリパラキシリレン類である「パリレンＣ」（日本パリレン株式会社製の商品名；「パリレン」は登録商標；-[(ＣＨ２)-Ｃ６Ｈ３Ｃｌ-(ＣＨ２)]ｎ- ）の被膜を設けてもよい。「パリレンＣ」の原料ダイマーである粉末状のモノクロロパラキシリレン類２量体を気化室に入れ減圧下で加熱して、蒸発したダイマーが熱分解室に誘導され反応性の高いパラキシリレンモノマーのラジカルとした後、光学部品１の天面部に蒸着させて０．５〜５ミクロン、好ましくは１〜２ミクロンのポリパラキシリレン類コーティング処理をして、被膜する。
【００５４】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３の表面を被覆するのに「パリレンＣ」に代えて、パラキシリレンダイマー（ＤＰＸ）から得られる「パリレンＮ」（日本パリレン株式会社製の商品名）、テトラクロロパラキシリレンダイマーから得られる「パリレンＤ」（日本パリレン株式会社製の商品名）を用いてもよい。この原料であるダイマーを低圧下で約６００℃に加熱して昇華させて、反応性の高いパラキシリレンラジカルガスを生成させ、蒸着させてポリパラキシリレン類の被膜を形成してもよい。中でも、「パリレンＣ」で、ポリパラキシリレン類の被膜が蒸着されていると一層好ましい。これらポリパラキシリレン類の屈折率ｎd23は、例えば「パリレンＮ」が１.６６１、「パリレンＣ」が１.６３９であり、シリコーン樹脂の屈折率１.４３より、高い。そのため、可視光例えば波長λの光を透過させるカラーキャップ２又はカラーフィルター３と、これらパリレンのような被膜の膜厚及びλの整数倍となる光学距離とを適宜選択することにより、表面反射防止等の光学特性を一層向上させることができる。
【００５５】
ポリパラキシリレン類の被膜は、原料のダイマーの量や蒸着時間を調節することにより、均一に所望の厚さに調製できる。
【００５６】
このようなポリパラキシリレン類の蒸着によれば、基材となるカラーキャップ２又はカラーフィルター３を加熱する必要がないので、カラーキャップ２又はカラーフィルター３を熱変形させてしまう恐れがない。また、ジパラキシリレンラジカルのカラーキャップ２又はカラーフィルター３への付着と重合とが同時に進行して蒸着されているため、製造工程が短く簡易である。
【００５７】
ポリパラキシリレン類は、蒸着によりレンズに付された例を示したが、ディッピング、スプレーコーティング、スピンコーティング、スパッタリング、塗布により付されていてもよい。
【００５８】
被膜は、カラーキャップ２又はカラーフィルター３のシリコーンとの屈折率の異なるシリコーン樹脂、好ましくは、その屈折率の差が少なくとも０．０５であるシリコーン樹脂、好ましくはその屈折率差が０．１〜０．５であるシリコーン樹脂、一層好ましくはカラーキャップ２又はカラーフィルター３のシリコーンよりも低屈折率の透明なシリコーン樹脂で、形成されていてもよい。また、被膜は、異なるシリコーン樹脂を複数用いることにより、カラーキャップ２又はカラーフィルター３よりも少しずつ低屈折率にしてもよい。
【００５９】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３を接着する接着剤は、光を透過する透明な接着剤であれば特に限定されないが、例えばシリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤が挙げられる。
【００６０】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３には、さらに発光デバイス１の前記効果を妨げない範囲で、添加剤、例えば、紫外線吸収剤やフェノール系酸化防止剤のような酸化防止剤、光を拡散させるための炭酸カルシウムのような拡散剤、分散剤、アミン系シランカップリング剤のようなシランカップリング剤、アミニウム化合物や酸化カルシウムや酸化バリウムのような乾燥剤、ヒンダードアミンのような光安定剤、ヒンダードフェノールのような熱ラジカル捕捉剤や熱安定剤が、添加されていてもよい。
【００６１】
発光ダイオードに用いられる封止材４は、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ガラス、シクロオレフィン共重合体（ＣＯＣ）樹脂またはシリコーン樹脂であると、耐熱性がありレンズ特性に優れるので、好ましい。
【００６２】
本発明の照明装置によれば、白色光を出射する発光ダイオードとカラーフィルターとを用いて、所望のカラー光源を得ることができる。その具体的な適用例としては、コーポレートカラーを発光する電飾看板やシンボルマークなどの広告塔の照明を挙げることができる。また、発光ダイオードをカラーフィルターで補正できるから、色むら、輝度むらを低減することが可能であり、発光ダイオードやそれを用いた発光デバイスの歩留まりを上げることができる。
【００６３】
特にコーポレートカラーなど企業イメージを象徴する色調については、その色調の再現と、色バラツキの低減が要求されることから、白色光を出射する発光ダイオードを、色度と光度とで分類してランク分けし、顔料と蛍光体を含んだカラーフィルターを用いて、コーポレートカラーを再現し尚且つ、色度むら、輝度ムラを低減したコーポレートカラーとすることができる。
【００６４】
照明装置１の一例である電飾看板の構造を、図４に示す。照明装置１は、ステンレス板製又は亜鉛鉄板製で形成された箱型で内面反射性のチャンネル文字（箱文字）の箱体１２の内側のくぼみに色調と明るさを合わせて配線した発光ダイオード６を有する発光デバイス１を、取り付けたものである。この照明装置１は、夜間の照明においてネオン管のようにチャンネル文字を映し出したり、同図のようにチャンネル文字のくぼみを壁１１側に向け壁１１に反射光として文字を浮き上がらせたりすることにより、電飾看板をコーポレートカラーやイメージカラーで照明することができるものである。
【００６５】
また、光の拡散度合いは、チャンネル文字と壁１１との隙間で調整することもできる。カラーフィルターに拡散剤を分散させたり、集光レンズ、拡散レンズと組み合わせることにより、デザイン性のある照明にしてもよい。
【００６６】
使用する発光ダイオードは、パワーＬＥＤなどの０．５Ｗ以上のＬＥＤが、明るいため望ましい。
【実施例】
【００６７】
本発明を適用する白色光を出射する発光ダイオード（白色光出射ＬＥＤ）を光源とする場合の発光デバイス及びそれを有する照明装置を作製した例を実施例に、本発明を適用外の青色発光ダイオード（青色ＬＥＤ）及びそれを有する照明装置を作製した例を比較例にしめす。
【００６８】
（実施例）
先ずカラーキャップを調製した。シリコーンゴムＫＥ９５１Ｕ（信越化学工業株式会社製；商品名）に、過酸化物架橋剤を０．５部添加した材料に、フタロシアニングリーン顔料を添加し、熱プレスと金型を用いて、１８０℃で１０分間の成型条件で、発色ダイオードの形状に合わせたグリーン色のシリコーンゴム製カラーキャップを得た。同様にブルーのキャップの場合は、フタロシアニングリーン顔料の代わりに、フタロシアニンブルー顔料を適宜添加して作製した。その濃度は、必要とする色調に合わせ、０．０００００１ｗ％から５ｗ％で行い、ブルー、ブルーグリーン、グリーンの適切な色調に調節した様々な色調のカラーキャップを得た。
【００６９】
使用する顔料は、耐熱性が２００℃以上の顔料であれば、他にもアゾ系、キナクリドン系、無機顔料、蛍光体など適宜使用でき、必要に応じこれらの顔料を混合して、イエロー、オレンジ、レッドブルーのような様々な色調のカラーキャップを得た。
【００７０】
白色光を出射する発光ダイオードとしてＮＳＰＷ３１０（日亜化学工業株式会社製；商品名）に、上記の顔料を用いてカラーフィルターとして、色あわせを行い、所望色調の８種類の発光デバイスを得た。それを用いて照明装置とした。
【００７１】
それらについて、色度を測定した。測定には、色度測定計ＯＬ７７０（Optronic Laboratories社製；商品名）を用い、その電源にはＲ６２４４（ADVANTEST社製；商品名）を用い、電流値ＩFを２０ｍＡに設定した。その結果を纏めて表１及び図４に示す。
【００７２】
【表１】
【００７３】
図４は、その照明装置の各サンプルのｘ値とｙ値とをプロットし実線で繫ぎ、調色可能な範囲を表わしたＣＩＥ色度座標の図である。なお、同図中の破線は、目視可能範囲である。
【００７４】
（比較例１）
青色発光ダイオードの青色光を励起光源とし、１種類以上の蛍光剤により変換された黄色光を用い、青色光と黄色光をブレンドして、色あわせを行ったものである。必要に応じ顔料を加えると、余計な光がカットされ、調色可能エリアを広げることができる。添加する蛍光剤量は、それの比重が重いため１〜５０重量％添加する。それにより、５種類の色調の発光デバイスを得た。それを用いて照明装置とした。それらについて、実施例と同様にして色度を測定した。その結果を纏めて表２及び図５に示す。
【００７５】
【表２】
【００７６】
図５は、その照明装置の各サンプルのｘ値とｙ値とをＣＩＥ色度座標にプロットし実線でつなぎ、調色可能な範囲を表わした図である。なお、同図中の破線は、目視可能範囲である。
【００７７】
図４及び図５から明らかな通り、本発明の発光デバイス及び照明装置は、簡便な構成で青色発光ダイオードを混色する場合と略同等の色調に調節することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の発光デバイスは、電飾用の照明装置に用いられる。この照明装置は、会社の営業を示す商標やそのコーポレートカラー、校章のスクールカラー、自動車等の製品に付す商標や記章のように、微妙な色合いを持つものを表示する電飾装置や看板や広告塔、エンブレムに用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明を適用する発光デバイスの一例を示す断面図である。
【図２】本発明を適用する発光デバイスの別な一例を示す断面図である。
【図３】本発明を適用する照明装置の一例を示す平面図である。
【図４】本発明を適用する照明装置の一例を示す概要図である。
【図５】本発明を適用する白色を出射する発光ダイオードを用いた発光デバイスによる調色可能範囲を示す図である。
【図６】本発明を適用外の青色発光ダイオードの発光デバイスによる調色可能範囲を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１は発光デバイス、２はカラーキャップ、３はカラーフィルター、４は封止材、５は反射材、６は発光ダイオード、７は配線、８はホルダー、９はレンズ、１０は照明装置、１１は壁、１２は箱体である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードから出射される白色光を別な波長に変換させて、任意の色調の光を出射させる発光デバイス、及びそれを電飾に用いる照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、ｐ−ｎ接合ダイオードへ、順方向に電圧を印加し正孔と電子とを注入しその再結合で生じるエネルギーを光として放出する半導体発光素子である。
【０００３】
このような発光ダイオードは、白熱電球、ハロゲンランプ、水銀灯、蛍光灯などの白色系単色照明装置よりも、消費電力が少ない。リビングや浴室でリラックスできる色調に照明したり、演出効果の高い照明をしたりするのに、その光が赤色、緑色又は青色である発光ダイオードが、汎用されている。また発光ダイオードによる赤色、緑色及び青色の光が三色混合されると、白色や中間色のような別な色調となる。
【０００４】
光を混合する装置として、例えば特許文献１には、赤色光を出射する赤色発光ダイオード、緑色光を出射する緑色発光ダイオード及び青色光を出射する青色発光ダイオードを含む複数個の点光源と、その光源上部に配置され、その赤色光、緑色光及び青色光が入射される光学シートと、この光学シートによって反射された光の印加を受け、反射部が形成された反射板とを含むバックライトアセンブリが開示されている。
【０００５】
また、発光ダイオードが発する赤色光、緑色光又は青色光により励起されて蛍光する蛍光物質を、発光ダイオードの内部の封止材に混入したり、発光ダイオードから離した位置に設置されるカラーフィルターに混入したりして、別な色調の光を出射させる照明装置も知られている。
【０００６】
しかし、照明装置を有する製品の多様化や、需要者の様々な嗜好に合わせ、所望の幾多の色調の光にするのに、発光ダイオードの赤色、緑色及び青色の光を異なる光度比で三色混合しても、コーポレートカラーのような微妙な色合いや多様な色合いに調整するのは、困難である。また、蛍光物質の種類や含有量の異なる封止材で封止されたりカラーフィルターを配置したりした多種類の発光ダイオードを色毎に個別に作製するのは、効率が悪い。しかも発光ダイオードと蛍光物質が含有されたカラーフィルターとの間の空気層の所為で、透過する光の損失を招いてしまう。
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２００８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、発光ダイオードからの白色光を別な波長に変換させて、任意の色調の光を効率良く出射させることができ簡易な構造で歩留まりの良い発光デバイス、及びそれを電飾に用いる照明装置を提供することを目的とする。特に、コーポレートカラーのような微妙な色合いや多様な色合いに調整することのできる発光デバイス及び発光装置を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するためになされた特許請求の範囲の請求項１に記載の発光デバイスは、発光ダイオードから出射される白色光の進行方向で覆うシリコーン製のカラーキャップ又はカラーフィルターが、前記白色光を別な波長の光に変換して出射させる蛍光剤、顔料、染料、及び／又はりん光剤を含んでおり、前記白色光が前記カラーキャップ又はカラーフィルターにより色調調整されてなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発光デバイスは、請求項１に記載されたもので、前記カラーキャップ又はカラーフィルターに、前記光を透過させるレンズが付されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の照明装置は、請求項１に記載の発光デバイスが複数並べられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の照明装置は、請求項３に記載されたもので、基板上に前記発光デバイスが複数並べられている電飾装置、看板、広告塔、又はエンブレムであることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の照明装置は、請求項３に記載されたもので、前記発光デバイスによりコーポレートカラーの前記別な波長の光を出射していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の発光デバイスは、発光ダイオードからの白色光をカラーキャップやカラーフィルターで別な波長に変換させた任意の色調の光が、効率良く調整して出射するというものである。
【００１５】
発光ダイオードは、青色発光ダイオードからの青色光を蛍光剤で波長変換し混色して白色光を出射させるものや、白色光を直接出射するものを用いることができるので、汎用性がある。
【００１６】
通常の発光デバイスは、青色発光ダイオードの光の波長をカラーコンバーターで変換したり、特定の波長をカラーフィルターでカットするものであるが、本発明の発光デバイスは、白色光を出射する発光ダイオードにカラーキャップやカラーフィルターを被せることにより、波長をカットしたり別な波長に変換したりして、色あわせを行い、所望の色に調整されたカラー光源とすることができる。
【００１７】
カラーキャップやカラーフィルターに含有させる蛍光剤や顔料や染料の種類や量を適宜選択することにより微妙な色合いの所望の光を出射させることができる。カラーキャップやカラーフィルターが、シリコーン製であるから、光透過性がよく、電力に対する発光効率が良く輝度が高い最近の発光ダイオードで照射されても、黄変したり劣化したりせず耐久性に優れる。
【００１８】
発光デバイスが、反射材を有していると発光ダイオードから発する白色光を有効に活用できる。カラーキャップやカラーフィルターに、レンズが付されていると、光の集光、拡散、屈折、反射等により光路を変更できる。
【００１９】
この発光デバイスは、簡易な構造であり、堅固で頑丈である。この発光デバイスは、白色光は出射する同一の発光ダイオードを用いカラーキャップやカラーフィルターを変えるだけで、高品質のものを均質に大量生産できるから、歩留まりが良い。
【００２０】
この発光デバイスを有する照明装置は、電飾に用いることができ、イルミネーションや宣伝広告の際に用いることができ、微妙な色合いの光を出射して、綺麗に見える。
【発明を実施するための好ましい形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための好ましい形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。
【００２２】
本発明の発光デバイス１の実施の態様について、図１を参照しながら説明する。
【００２３】
発光デバイス１は、白色光を出射する発光ダイオード６と、同図中に矢印で示しているその白色光の進行方向に配置されているシリコーン樹脂製のカラーキャップ２とを、有している。
【００２４】
カラーキャップ２は、発光ダイオード６から発した白色光（ａ）・（ｂ）を別な波長の光に変換して出射させる蛍光剤、顔料、染料、又はりん光剤を含有して、着色されている。
【００２５】
発光ダイオード６は、ホルダー８の窪みの底に配置されている。それの配線７がホルダー８から導出されている。その窪みの表面には金属被膜の反射材５が付されている。その窪みに透明な封止材４が、充填されており、発光ダイオード６とホルダー８とを一体化させている。その封止材４の出射側で、封止材４ごと、ホルダー８がカラーキャップ２で覆って被されている。カラーキャップ２は必要に応じて接着剤でそこに接着される。それによって、発光ダイオード６が、封止材４を介して、カラーキャップ２で覆われている。
【００２６】
発光デバイス１は、以下のように動作する。発光ダイオード６を、配線７で通電して発光させると、その光は、同図の実線矢印で代表して示すように、封止材４へ入射する。例えば、発光ダイオード６から発した光は、（ａ）で示すように、封止材４を透過してカラーキャップ２に当りそこで異なる波長に変換され任意の色調の光となって、カラーキャップ２から出射する。また（ｂ）で示すように、発光ダイオード６から、封止材４を透過し封反射材５へ向かって発した白色光は、反射材５で反射して進行方向を変えカラーキャップ２に当りそこで異なる波長に変換され任意の色調の光となって、僅かに屈折しながらカラーキャップ２から出射する。
【００２７】
発光デバイス１の別な実施の態様について、図２を参照しながら説明する。発光デバイス１は、図１のカラーキャップ２に代えて、発光ダイオード６から発した白色光を別な波長の光に変換して出射させる蛍光剤、顔料、染料を含有して着色されており封止材４に載置されたカラーフィルター３を用いたものであってもよい。発光デバイス１は、カラーキャップ２やカラーフィルター３に、レンズ９が載置され接着剤で接着されていてもよい。この発光デバイス１は、以下のように動作する。発光ダイオード６を、配線７で通電して発光させると、例えば、発光ダイオード６から発した白色光は、（ａ）で示すように、封止材４を透過してカラーフィルター３に当りそこで異なる波長に変換され任意の色調の光となって、カラーフィルター３から出射する。また（ｂ）で示すように、発光ダイオード６から、封止材４を透過し封反射材５へ向かって発した光は、反射材５で反射して進行方向を変えカラーフィルター３に当りそこで異なる波長に変換され任意の色調の光となって、屈折しながら集束されてカラーキャップ２から出射する。
【００２８】
本発明の照明装置１０の実施の態様について、図３を参照しながら説明する。
【００２９】
照明装置１０は、複数の発光デバイス１が、配線７で互いに接続されつつ、基板上に整然と並べられている。複数の発光デバイス１が並べられて、電飾装置、看板、広告塔、エンブレム等の文字や図形や模様を形作っている。各発光デバイス１毎に、カラーキャップ２やカラーフィルター３の蛍光剤や顔料や染料の種類や量を変えてもよい。照明装置１０を通電すると、白色以外の微妙な色合いの色調で電飾される。
【００３０】
なお、白色光を出射する発光ダイオードは、ＧａＮ系青色発色ダイオードのチップ表面にイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）蛍光剤が分散した樹脂を塗布し、チップから放出された青色光の一部をＹＡＧ蛍光剤に吸収させて黄色に変換し、直接外に向かった青色光と混合させて、混色したものであってもよい。ＺｎＳｅ系材料を用いた白色発色ダイオードであってもよい。これらの発光ダイオードは、市販のものであってもよい。
【００３１】
蛍光剤や顔料や染料は、発光ダイオードが発した白色光の波長を変換して別な色調の光にして出射させるものであれば、その種類や量は特に限定されない。
【００３２】
無機の赤色発光蛍光剤として、
下記組成式（１）
ＬｉｙＭ１（１−ｙ）ＥｕａＳｍｂＭ２ｃＭ３２Ｏ８ ・・・（１）
（式（１）中、Ｍ１はＮａ，Ｋ，Ｒｂ及びＣｓから選ばれる少なくとも１種類、Ｍ２はＹを含みＥｕ及びＳｍを除く希土類元素から選ばれる少なくとも１種類、Ｍ３はＭｏ及びＷから選ばれる少なくとも１種類、ａは０．４≦ａ≦１の数、ｂは０．８≦ｂ≦１の数、ｃは０≦ｃ≦０．２の数、ｄは０≦ｄ≦０．２の数、ｂ＋ｃ＋ｄ＝１である。）、
下記組成式（２）
ＬｉｚＭ４（１−ｅ）ＥｕＷ２Ｏ８ ・・・（２）
（式（２）中、Ｍ４はＮａ，Ｋ，Ｒｂ及びＣｓから選ばれる少なくとも１種類、ｅは０．７≦ｅ＜１の数である。）例えばＬｉＥｕＷ２Ｏ８、
下記組成式（３）
Ｍ５ＥｕｆＭ６（１−ｆ）Ｍ７２Ｏ８ ・・・（３）
（式（３）中、Ｍ５はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓから選ばれる少なくとも１種類、Ｍ６はＹを含む希土類元素（Ｅｕを除く）から選ばれる少なくとも１種類、Ｍ７はＷ及びＭｏから選ばれる少なくとも１種類、ｆは０＜ｆ≦１の数である。）
下記組成式（４）
Ｍ８０．５ＥｕｇＭ９（１−ｇ）Ｍ１０２Ｏ８ ・・・（４）
（式（４）中、Ｍ８はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれる少なくとも１種類、Ｍ９はＹを含む希土類元素（Ｅｕを除く）から選ばれる少なくとも１種類、Ｍ１０はＷ及びＭｏから選ばれる少なくとも１種類、ｇは０＜ｇ≦１の数である。）例えばＣａ0.5ＥｕＷ2Ｏ8、
Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、
Ｌａ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、
３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ2・ＧｅＯ2：Ｍｎが挙げられる。
【００３３】
無機の青色発光蛍光剤として、
ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ、
（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ
が挙げられる。
【００３４】
無機の緑色発光蛍光剤として、
ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｚｎ2ＧｅＯ4：Ｍｎ、
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、
下記組成式（５）
ＬｉＴｂｈＭ１１（１−ｈ）Ｗ２Ｏ８ ・・・（５）
（式（５）中、Ｍ１１はＹを含む希土類元素（Ｔｂを除く）から選ばれる少なくとも１種類、好ましくはＹ又はＤｙ、ｈは０．８≦ｈ≦１の数である。）が挙げられる。
【００３５】
無機の黄色発光蛍光剤として、
ＣｄＺｎＳ、
ＺｎＳＳｅにドナーとアクセプター不純物を添加したＩＩ-ＶＩ族混晶蛍光剤、
下記組成式（６）
Ｙ３−ｉＧａｉＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅ ・・・（６）
（式（６）中、ｉは０≦ｉ≦３の数である）のようなＹＡＧ：Ｃｅで例示されるＹＡＧ系蛍光剤が挙げられる。
【００３６】
顔料や染料としてはフタロシアニン系、アゾ系、イソインドリノン系、キナクリドン系、アントラキノン系、ジケトピロロピロール系の顔料や染料、レーキ顔料などの有機顔料、コバルトブルー、群青、酸化鉄などの無機顔料、プラスチックの粉末を蛍光性のある染料で着色した蛍光顔料のような擬似顔料が挙げられる。より具体的には、黄色顔料として、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマンネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ；橙色顔料として、赤口黄鉛、モリブテンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブリリアントオレンジＧＫ；赤色顔料として、縮合アゾ顔料、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ；紫色顔料として、マンガン紫、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ；青色顔料として、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣ；緑色顔料として、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーンＧ；白色顔料として、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイトが挙げられる。
【００３７】
有機蛍光染料としてはペリレン系、ナフタルイミド系、クマリン系、シアニン系、フラビン系、ローダミン系が挙げられる。有機蛍光染料に、チオベンジルニッケル錯体で例示されるチオベンジル遷移金属錯体、水素化フラーレン、水酸化フラーレン、マロン酸付加フラーレン、マロン酸ジターシャリーブチル付加フラーレンで例示されるフラーレン化合物を共存させてもよい。
【００３８】
りん光を発光するりん光剤として、例えば、イリジウム錯体、プラチナ錯体で例示される公知の金属錯体、五重項のような多重項から発光するテルビウム錯体で例示される希土類金属錯体が挙げられる。
【００３９】
顔料、染料、蛍光剤、りん光剤を、適宜用いることにより広い範囲の発光色を得ることができる。これらを単独で用いてもよく、複数組合わせて用いてもよい。その使用量が多すぎても少なすぎても十分な発光強度が得られないため、適当量分散させることが好ましいが、特に、半導体発光素子チップから透光性蛍光部材を通過して発光素子ユニットの外部に漏洩する紫外光又は近紫外光の量が少なくなるように使用量を設定することが好ましい。より具体的には、カラーキャップ又はカラーフィルター中に、０．０００００１〜５重量％用いることが好ましい。蛍光剤、顔料、染料、りん光剤を適宜組合わせて混合することにより、微妙な色彩、例えば発光ダイオードから出射した白色光が、カラーキャップやカラーフィルターを通過して出射し、可視範囲の様々な色調に調整することができる。発光ダイオードを光源とする場合、顔料を用いてカラーキャップ又はカラーフィルターの色彩として、色あわせを行い、所望のカラー光源とする。必要に応じて蛍光体を用いてもよい。顔料、染料は微細なほど良く、例えば粒径０．８μｍ程度が好ましい。蛍光剤、りん光剤は、ある程度の大きさが必要で、例えば粒径１０μｍ程度が好ましい。
【００４０】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３の厚さは、０．１〜１ｍｍが好ましく、０．３〜０．３５ｍｍであると一層好ましい。
【００４１】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３は、例えば、蛍光剤、顔料、染料、りん光剤を含むシリコーン原料組成物を硬化させることにより得ることができる。シリコーン原料組成物としては、特に、液状の付加反応硬化型のシリコーン原料組成物が好ましい。液状の付加反応硬化型のシリコーン原料組成物は、無溶媒であるため発泡することなく表面も内部も均一に硬化させることができるので好適である。
【００４２】
上記付加反応硬化型のシリコーン原料組成物としては、熱硬化により透明なシリコーンを形成するものであれば特に制限されないが、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及び白金系触媒等の重金属系触媒を含むものが挙げられる。
【００４３】
上記オルガノポリシロキサンとしては、下記平均単位式
ＲａＳｉＯ（４−ａ）／２
（式中、Ｒは非置換又は置換一価炭化水素基で、好ましくは炭素数１〜１０、特に１〜８のものである。ａは０．８〜２、特に１〜１．８の正数である。）
で示されるものが挙げられる。ここで、Ｒ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や、これらの炭素原子に結合した水素原子の一部又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、或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などが挙げられ、Ｒは同一であっても異なっていてもよいが、Ｒとしてフェニル基を含むもの、特に、全Ｒのうち５〜８０モル％がフェニル基であるものが、カラーキャップ２又はカラーフィルター３の耐熱性及び透明性の点から好ましい。
【００４４】
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。
【００４５】
一方、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、３官能以上（即ち、１分子中にケイ素原子に結合する水素原子（Ｓｉ−Ｈ基）を３個以上有するもの）が好ましく、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、特に、常温で液状のものが好ましい。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、又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決定すればよい。
【００４６】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３に用いられるシリコーンは、その他の公知のもの、例えば特開2004-221308号公報、特開2006-328102号公報、特開2006-328103号公報、特開2006-324596号公報に記載されたものであってもよい。
【００４７】
また、シリコーン原料組成物は、上記成分以外に、得られるシリコーン樹脂の強度や透明度を損なわない程度に充填剤、耐熱材、可塑剤等を添加してもよい。
【００４８】
シリコーン原料組成物としては、信越化学工業株式会社製のＫＪＲ６３２等の市販品を用いることができる。
【００４９】
また、このシリコーンは、前記のシリコーン樹脂と同種で比較的低分子のオルガノポリシロキサンが架橋したシリコーンゴムであってもよい。蛍光剤、顔料、染料、及び／又はりん光剤の分散性、加工のし易さ、及び色のバラツキなどからシリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴム製のカラーキャップ２又はカラーフィルター３を、１−ブロモプロパンやトリクロロエチレンのような有機溶媒で洗浄し、減圧し、又は例えば１５０〜２００℃、好ましくは１５０〜１７０℃に加熱し、シリコーンゴム中の低分子シロキサンを揮発させる前処理が施されていることが好ましい。二次加硫処理や、溶媒抽出処理が施されていてもよい。
【００５０】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３は、上記シリコーン原料組成物を成形してシリコーン成形体とする従来公知の方法により得ることができ、例えば、射出成形、押出成形、注型成形等により成形することができる。なお、カラーキャップ２又はカラーフィルター３の硬度は、シリコーン樹脂の場合は、ＪＩＳ Ｋ ７２１５（プラスチックのデュロメータ硬さ試験方法）の方法により測定されるショアＤ硬度１５°〜９０°、特に５０°〜８０°、シリコーンゴムの場合は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３（ゴム硬度計のデュロメーターＡの硬さ試験方法）の方法により測定される硬度で、５０°〜８０°、特に７０°〜８０°であることが好ましい。
【００５１】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３の透過率は、９０％以上であることが好ましく、９２％以上であると一層好ましい。ポリジメチルシロキサンで成形したカラーキャップ２又はカラーフィルター３の透過率は約９４％、ポリジフェニルシロキサンで成形したカラーキャップ２又はカラーフィルター３の透過率は約９２％であり、長期に使用してもその透過率は維持される。カラーキャップ２又はカラーフィルター３は、ポリジメチルシロキサンのような硬いシリコーン樹脂で成形されていると、膨張し難いうえ、紫外線などの短波長側で劣化し難く、光学特性を維持するのに適切であるため、一層好ましい。
【００５２】
特に、カラーキャップ２又はカラーフィルター３がシリコーンゴム製であると、水分や低分子シロキサンのような揮発成分が残存し易いので、それらを揮発させることが好ましい。
【００５３】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３の表面に、ポリパラキシリレン類である「パリレンＣ」（日本パリレン株式会社製の商品名；「パリレン」は登録商標；-[(ＣＨ２)-Ｃ６Ｈ３Ｃｌ-(ＣＨ２)]ｎ- ）の被膜を設けてもよい。「パリレンＣ」の原料ダイマーである粉末状のモノクロロパラキシリレン類２量体を気化室に入れ減圧下で加熱して、蒸発したダイマーが熱分解室に誘導され反応性の高いパラキシリレンモノマーのラジカルとした後、光学部品１の天面部に蒸着させて０．５〜５ミクロン、好ましくは１〜２ミクロンのポリパラキシリレン類コーティング処理をして、被膜する。
【００５４】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３の表面を被覆するのに「パリレンＣ」に代えて、パラキシリレンダイマー（ＤＰＸ）から得られる「パリレンＮ」（日本パリレン株式会社製の商品名）、テトラクロロパラキシリレンダイマーから得られる「パリレンＤ」（日本パリレン株式会社製の商品名）を用いてもよい。この原料であるダイマーを低圧下で約６００℃に加熱して昇華させて、反応性の高いパラキシリレンラジカルガスを生成させ、蒸着させてポリパラキシリレン類の被膜を形成してもよい。中でも、「パリレンＣ」で、ポリパラキシリレン類の被膜が蒸着されていると一層好ましい。これらポリパラキシリレン類の屈折率ｎd23は、例えば「パリレンＮ」が１.６６１、「パリレンＣ」が１.６３９であり、シリコーン樹脂の屈折率１.４３より、高い。そのため、可視光例えば波長λの光を透過させるカラーキャップ２又はカラーフィルター３と、これらパリレンのような被膜の膜厚及びλの整数倍となる光学距離とを適宜選択することにより、表面反射防止等の光学特性を一層向上させることができる。
【００５５】
ポリパラキシリレン類の被膜は、原料のダイマーの量や蒸着時間を調節することにより、均一に所望の厚さに調製できる。
【００５６】
このようなポリパラキシリレン類の蒸着によれば、基材となるカラーキャップ２又はカラーフィルター３を加熱する必要がないので、カラーキャップ２又はカラーフィルター３を熱変形させてしまう恐れがない。また、ジパラキシリレンラジカルのカラーキャップ２又はカラーフィルター３への付着と重合とが同時に進行して蒸着されているため、製造工程が短く簡易である。
【００５７】
ポリパラキシリレン類は、蒸着によりレンズに付された例を示したが、ディッピング、スプレーコーティング、スピンコーティング、スパッタリング、塗布により付されていてもよい。
【００５８】
被膜は、カラーキャップ２又はカラーフィルター３のシリコーンとの屈折率の異なるシリコーン樹脂、好ましくは、その屈折率の差が少なくとも０．０５であるシリコーン樹脂、好ましくはその屈折率差が０．１〜０．５であるシリコーン樹脂、一層好ましくはカラーキャップ２又はカラーフィルター３のシリコーンよりも低屈折率の透明なシリコーン樹脂で、形成されていてもよい。また、被膜は、異なるシリコーン樹脂を複数用いることにより、カラーキャップ２又はカラーフィルター３よりも少しずつ低屈折率にしてもよい。
【００５９】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３を接着する接着剤は、光を透過する透明な接着剤であれば特に限定されないが、例えばシリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤が挙げられる。
【００６０】
カラーキャップ２又はカラーフィルター３には、さらに発光デバイス１の前記効果を妨げない範囲で、添加剤、例えば、紫外線吸収剤やフェノール系酸化防止剤のような酸化防止剤、光を拡散させるための炭酸カルシウムのような拡散剤、分散剤、アミン系シランカップリング剤のようなシランカップリング剤、アミニウム化合物や酸化カルシウムや酸化バリウムのような乾燥剤、ヒンダードアミンのような光安定剤、ヒンダードフェノールのような熱ラジカル捕捉剤や熱安定剤が、添加されていてもよい。
【００６１】
発光ダイオードに用いられる封止材４は、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ガラス、シクロオレフィン共重合体（ＣＯＣ）樹脂またはシリコーン樹脂であると、耐熱性がありレンズ特性に優れるので、好ましい。
【００６２】
本発明の照明装置によれば、白色光を出射する発光ダイオードとカラーフィルターとを用いて、所望のカラー光源を得ることができる。その具体的な適用例としては、コーポレートカラーを発光する電飾看板やシンボルマークなどの広告塔の照明を挙げることができる。また、発光ダイオードをカラーフィルターで補正できるから、色むら、輝度むらを低減することが可能であり、発光ダイオードやそれを用いた発光デバイスの歩留まりを上げることができる。
【００６３】
特にコーポレートカラーなど企業イメージを象徴する色調については、その色調の再現と、色バラツキの低減が要求されることから、白色光を出射する発光ダイオードを、色度と光度とで分類してランク分けし、顔料と蛍光体を含んだカラーフィルターを用いて、コーポレートカラーを再現し尚且つ、色度むら、輝度ムラを低減したコーポレートカラーとすることができる。
【００６４】
照明装置１の一例である電飾看板の構造を、図４に示す。照明装置１は、ステンレス板製又は亜鉛鉄板製で形成された箱型で内面反射性のチャンネル文字（箱文字）の箱体１２の内側のくぼみに色調と明るさを合わせて配線した発光ダイオード６を有する発光デバイス１を、取り付けたものである。この照明装置１は、夜間の照明においてネオン管のようにチャンネル文字を映し出したり、同図のようにチャンネル文字のくぼみを壁１１側に向け壁１１に反射光として文字を浮き上がらせたりすることにより、電飾看板をコーポレートカラーやイメージカラーで照明することができるものである。
【００６５】
また、光の拡散度合いは、チャンネル文字と壁１１との隙間で調整することもできる。カラーフィルターに拡散剤を分散させたり、集光レンズ、拡散レンズと組み合わせることにより、デザイン性のある照明にしてもよい。
【００６６】
使用する発光ダイオードは、パワーＬＥＤなどの０．５Ｗ以上のＬＥＤが、明るいため望ましい。
【実施例】
【００６７】
本発明を適用する白色光を出射する発光ダイオード（白色光出射ＬＥＤ）を光源とする場合の発光デバイス及びそれを有する照明装置を作製した例を実施例に、本発明を適用外の青色発光ダイオード（青色ＬＥＤ）及びそれを有する照明装置を作製した例を比較例にしめす。
【００６８】
（実施例）
先ずカラーキャップを調製した。シリコーンゴムＫＥ９５１Ｕ（信越化学工業株式会社製；商品名）に、過酸化物架橋剤を０．５部添加した材料に、フタロシアニングリーン顔料を添加し、熱プレスと金型を用いて、１８０℃で１０分間の成型条件で、発色ダイオードの形状に合わせたグリーン色のシリコーンゴム製カラーキャップを得た。同様にブルーのキャップの場合は、フタロシアニングリーン顔料の代わりに、フタロシアニンブルー顔料を適宜添加して作製した。その濃度は、必要とする色調に合わせ、０．０００００１ｗ％から５ｗ％で行い、ブルー、ブルーグリーン、グリーンの適切な色調に調節した様々な色調のカラーキャップを得た。
【００６９】
使用する顔料は、耐熱性が２００℃以上の顔料であれば、他にもアゾ系、キナクリドン系、無機顔料、蛍光体など適宜使用でき、必要に応じこれらの顔料を混合して、イエロー、オレンジ、レッドブルーのような様々な色調のカラーキャップを得た。
【００７０】
白色光を出射する発光ダイオードとしてＮＳＰＷ３１０（日亜化学工業株式会社製；商品名）に、上記の顔料を用いてカラーフィルターとして、色あわせを行い、所望色調の８種類の発光デバイスを得た。それを用いて照明装置とした。
【００７１】
それらについて、色度を測定した。測定には、色度測定計ＯＬ７７０（Optronic Laboratories社製；商品名）を用い、その電源にはＲ６２４４（ADVANTEST社製；商品名）を用い、電流値ＩFを２０ｍＡに設定した。その結果を纏めて表１及び図４に示す。
【００７２】
【表１】
【００７３】
図４は、その照明装置の各サンプルのｘ値とｙ値とをプロットし実線で繫ぎ、調色可能な範囲を表わしたＣＩＥ色度座標の図である。なお、同図中の破線は、目視可能範囲である。
【００７４】
（比較例１）
青色発光ダイオードの青色光を励起光源とし、１種類以上の蛍光剤により変換された黄色光を用い、青色光と黄色光をブレンドして、色あわせを行ったものである。必要に応じ顔料を加えると、余計な光がカットされ、調色可能エリアを広げることができる。添加する蛍光剤量は、それの比重が重いため１〜５０重量％添加する。それにより、５種類の色調の発光デバイスを得た。それを用いて照明装置とした。それらについて、実施例と同様にして色度を測定した。その結果を纏めて表２及び図５に示す。
【００７５】
【表２】
【００７６】
図５は、その照明装置の各サンプルのｘ値とｙ値とをＣＩＥ色度座標にプロットし実線でつなぎ、調色可能な範囲を表わした図である。なお、同図中の破線は、目視可能範囲である。
【００７７】
図４及び図５から明らかな通り、本発明の発光デバイス及び照明装置は、簡便な構成で青色発光ダイオードを混色する場合と略同等の色調に調節することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の発光デバイスは、電飾用の照明装置に用いられる。この照明装置は、会社の営業を示す商標やそのコーポレートカラー、校章のスクールカラー、自動車等の製品に付す商標や記章のように、微妙な色合いを持つものを表示する電飾装置や看板や広告塔、エンブレムに用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明を適用する発光デバイスの一例を示す断面図である。
【図２】本発明を適用する発光デバイスの別な一例を示す断面図である。
【図３】本発明を適用する照明装置の一例を示す平面図である。
【図４】本発明を適用する照明装置の一例を示す概要図である。
【図５】本発明を適用する白色を出射する発光ダイオードを用いた発光デバイスによる調色可能範囲を示す図である。
【図６】本発明を適用外の青色発光ダイオードの発光デバイスによる調色可能範囲を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１は発光デバイス、２はカラーキャップ、３はカラーフィルター、４は封止材、５は反射材、６は発光ダイオード、７は配線、８はホルダー、９はレンズ、１０は照明装置、１１は壁、１２は箱体である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードから出射される白色光の進行方向で覆うシリコーン製のカラーキャップ又はカラーフィルターが、前記白色光を別な波長の光に変換して出射させる蛍光剤、顔料、染料、及び／又はりん光剤を含んでおり、前記白色光が前記カラーキャップ又はカラーフィルターにより色調調整されてなることを特徴とする発光デバイス。
【請求項２】
前記カラーキャップ又はカラーフィルターに、前記光を透過させるレンズが付されていることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の発光デバイスが複数並べられていることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
基板上に前記発光デバイスが複数並べられている電飾装置、看板、広告塔、又はエンブレムであることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記発光デバイスによりコーポレートカラーの前記別な波長の光を出射していることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項１】
発光ダイオードから出射される白色光の進行方向で覆うシリコーン製のカラーキャップ又はカラーフィルターが、前記白色光を別な波長の光に変換して出射させる蛍光剤、顔料、染料、及び／又はりん光剤を含んでおり、前記白色光が前記カラーキャップ又はカラーフィルターにより色調調整されてなることを特徴とする発光デバイス。
【請求項２】
前記カラーキャップ又はカラーフィルターに、前記光を透過させるレンズが付されていることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の発光デバイスが複数並べられていることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
基板上に前記発光デバイスが複数並べられている電飾装置、看板、広告塔、又はエンブレムであることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記発光デバイスによりコーポレートカラーの前記別な波長の光を出射していることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−８６４６８（Ｐ２００９−８６４６８Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５８１８０（Ｐ２００７−２５８１８０）
【出願日】平成１９年１０月１日（２００７．１０．１）
【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２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１日（２００７．１０．１）
【出願人】（５９７０９６１６１）株式会社朝日ラバー (74)
【Ｆターム（参考）】
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