発光装置
【課題】配光角および光束の少なくとも一方が増加され、かつ生産性に優れる発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置は、発光素子３と、前記発光素子３を覆う蛍光体層４と、前記蛍光体層４上に配置された光トランスファー層６とを有する。前記蛍光体層４の屈折率をｎ１、前記光トランスファー層６の屈折率をｎ２としたとき、ｎ２／ｎ１≦１．０７、かつ前記蛍光体層４の中心軸を通る少なくとも１つの平面において、前記蛍光体層４の中心軸から側面部までの長さをｄ、前記発光素子３の厚みを除いた蛍光体層４と前記光トランスファー層６との合計した厚みをｔとしたとき、ｔ／ｄ＞０．４である。
【解決手段】発光装置は、発光素子３と、前記発光素子３を覆う蛍光体層４と、前記蛍光体層４上に配置された光トランスファー層６とを有する。前記蛍光体層４の屈折率をｎ１、前記光トランスファー層６の屈折率をｎ２としたとき、ｎ２／ｎ１≦１．０７、かつ前記蛍光体層４の中心軸を通る少なくとも１つの平面において、前記蛍光体層４の中心軸から側面部までの長さをｄ、前記発光素子３の厚みを除いた蛍光体層４と前記光トランスファー層６との合計した厚みをｔとしたとき、ｔ／ｄ＞０．４である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子および蛍光体層を有する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード素子の高輝度化、高効率化に伴い、一般照明等に発光ダイオード素子を有する発光装置、例えば電球形照明装置等が用いられている。しかしながら、該発光装置については、一般に白熱電球と比べて配光角が小さく、広範囲を照らすことができない。このため、該発光装置について、配光角を大きくすることが求められている。
【０００３】
配光角の大きい発光装置として、例えば、ブロック状の突出部を有するとともに、該突出部の外周面に複数の発光ダイオード素子を配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、器具に取り付けた後に配光を調整できる発光装置として、例えば、回転自在に構成された部分を有するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８２７５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８７５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、発光装置の配光角を大きくする方法として、複数の発光ダイオード素子を円周状等に立体的に配置する方法が知られている。しかし、上記方法によれば、複数の発光ダイオード素子を立体的に配置するためのブロック状の突出部が必要となるとともに、該突出部に複数の発光ダイオード素子を固定する作業が必要となり、生産性の点で問題がある。また、発光装置の用途によっては必ずしも大きな配光角を有する必要はなく、従来の発光装置よりも配光角が大きければ、白熱電球よりも配光角が小さくても簡易な構造であって生産性に優れるものが求められることもある。また、発光装置については、配光角の増加だけでなく、光束の増加も求められている。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、配光角および光束の少なくとも一方が増加され、かつ生産性に優れる発光装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光装置は、発光素子と、前記発光素子を覆う蛍光体層と、前記蛍光体層上に配置された光トランスファー層とを有することを特徴とする。本発明の発光装置は、特に、前記蛍光体層の屈折率をｎ１、前記光トランスファー層の屈折率をｎ２としたとき、ｎ２／ｎ１≦１．０７、かつ前記蛍光体層の中心軸を通る少なくとも１つの平面において、前記蛍光体層の中心軸から側面部までの長さをｄ、前記発光素子の厚みを除いた蛍光体層と前記光トランスファー層との合計した厚みをｔとしたとき、ｔ／ｄ＞０．４であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の発光装置によれば、蛍光体層上に所定の屈折率比および厚み比を満たす光トランスファー層を設けることで、生産性を良好としつつ、配光角および光束の少なくとも一方を増加できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の発光装置の一例を示す断面図および一部平面図。
【図２】従来の発光装置の発光状態を説明する説明図。
【図３】本発明の発光装置の発光状態を説明する説明図。
【図４】光トランスファー層の厚みが薄いときの発光状態の一例を示す断面図。
【図５】光トランスファー層の厚みの求め方を説明する説明図。
【図６】本発明の発光装置の変形例を示す断面図および一部平面図。
【図７】本発明の発光装置の他の変形例を示す断面図および一部平面図。
【図８】反射防止構造の一例を示す斜視図。
【図９】反射防止構造の他の例を示す斜視図。
【図１０】光トランスファー層の形成方法を説明する説明図。
【図１１】光トランスファー層の形成方法を説明する説明図。
【図１２】光トランスファー層の形成方法を説明する説明図。
【図１３】実施例における光トランスファー層の屈折率および厚みと配光角との関係を示す図。
【図１４】実施例における光トランスファー層の屈折率および厚みと光束との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の発光装置について詳細に説明する。
本発明の発光装置は、発光素子と、該発光素子を覆う蛍光体層と、該蛍光体層上に配置された光トランスファー層とを有することを特徴とする。本発明の発光装置は、特に、蛍光体層の屈折率をｎ１、光トランスファー層の屈折率をｎ２としたとき、ｎ２／ｎ１≦１．０７、かつ蛍光体層の中心軸を通る少なくとも１つの平面において、蛍光体層の中心軸から側面部までの長さをｄ、発光素子の厚みを除いた蛍光体層と光トランスファー層との合計した厚みをｔとしたとき、ｔ／ｄ＞０．４であることを特徴とする。なお、本発明における屈折率は、波長４６０ｎｍの光における屈折率である。
【００１１】
図１（ａ）は、本発明の発光装置の一例を示す断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す発光装置の発光素子と蛍光体層とを示す平面図である。
【００１２】
本発明の発光装置１は、例えば、平板状の基板２、該基板２の中央部に設けられる平面形状が四角形状の発光素子３、該発光素子３を覆うように設けられる平面形状が四角形状の蛍光体層４、および該蛍光体層４の側面部を囲むように設けられる筒状反射部５を有する。本発明の発光装置１は、さらに蛍光体層４の上部に、該蛍光体層４とほぼ同一の平面形状を有し、側面部が露出された光トランスファー層６を有する。
【００１３】
基板２としては、例えば、樹脂材料からなる電気絶縁板と配線パターンとからなるもの、熱伝導性の良好な金属材料、具体的にはアルミニウム板上にシリコーン樹脂等からなる電気絶縁層を介して配線パターンが形成されたものが挙げられる。また、基板２としては、公知のセラミックス基板、例えば、窒化ケイ素基板、窒化アルミニウム基板等が挙げられる。さらに、基板２としては、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物を焼成したガラスセラミックス基板、いわゆる低温同時焼成基板（ＬＴＣＣ基板）が挙げられる。筒状反射部５としては、樹脂材料、アルミニウム等の金属材料、窒化ケイ素基、窒化アルミニウム等のセラミックス材料、またはガラスセラミックス材料からなるものが挙げられる。
【００１４】
ここで、ガラスセラミックスは、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼成物である。ガラス粉末としては、例えば、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２を５７〜６５％、Ｂ２Ｏ３を１３〜１８％、ＣａＯを９〜２３％、Ａｌ２Ｏ３を３〜８％、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏから選ばれる少なくとも一方を合計で０．５〜６％含有するものが好ましい。
【００１５】
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマとなるものである。ＳｉＯ２の含有量を５７％以上とすることで、ガラスを安定化させ、また化学的耐久性を確保できる。一方、ＳｉＯ２の含有量を６５％以下とすることで、ガラス溶融温度やＴｇで表わされるガラス転移点の過度な上昇を抑制できる。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは５８％以上、より好ましくは５９％以上、特に好ましくは６０％以上である。また、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは６４％以下、より好ましくは６３％以下である。本明細書では以下ガラス転移点をＴｇという。
【００１６】
Ｂ２Ｏ３は、ガラスのネットワークフォーマとなる。Ｂ２Ｏ３の含有量を１３％以上とすることで、ガラス溶融温度やＴｇの過度な上昇を抑制できる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量を１８％以下とすることで、ガラスを安定化させ、また化学的耐久性を確保できる。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１４％以上、より好ましくは１５％以上である。また、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１７％以下、より好ましくは１６％以下である。
【００１７】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの安定性、化学的耐久性、および強度を向上させる。Ａｌ２Ｏ３の含有量を３％以上とすることで、ガラスを安定化させることができる。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量を８％以下とすることで、ガラス溶融温度やＴｇの過度な上昇を抑制できる。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは４％以上、より好ましくは５％以上である。また、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは７％以下、より好ましくは６％以下である。
【００１８】
ＣａＯは、ガラスの安定性や結晶の析出性を高めるとともに、ガラス溶融温度やＴｇを低下させる。ＣａＯの含有量を９％以上とすることで、ガラス溶融温度の過度な上昇を抑制できる。一方、ＣａＯの含有量を２３％以下とすることで、ガラスを安定化させることができる。ＣａＯの含有量は、好ましくは１２％以上、より好ましくは１３％以上、特に好ましくは１４％以上である。また、ＣａＯの含有量は、好ましくは２２％以下、より好ましくは２１％以下、特に好ましくは２０％以下である。
【００１９】
Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏは、Ｔｇを低下させる。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量を０．５％以上とすることで、ガラス溶融温度やＴｇの過度な上昇を抑制できる。一方、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量を６％以下とすることで、化学的耐久性、特に耐酸性を確保できるとともに、電気的絶縁性も確保できる。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量は、０．８％以上５％以下が好ましい。
【００２０】
セラミックス粉末は、ガラスセラミックスの反射率を向上させる。セラミックス粉末としては、従来からガラスセラミックスの製造に用いられるセラミックス粉末が挙げられ、アルミナ粉末、ジルコニア粉末、安定化ジルコニア粉末、チタニア粉末、これらから選ばれる２種以上の混合物が挙げられる。
【００２１】
ガラス粉末とセラミックス粉末とは、例えば、ガラス粉末３０〜５０質量％、セラミックス粉末７０〜５０質量％の割合で配合し、混合して、ガラスセラミックス組成物とする。このガラスセラミックス組成物を成形し、焼成を行うことでガラスセラミックスを得ることができる。
【００２２】
発光素子３としては、例えば青色光を発する青色発光ダイオード素子が挙げられる。発光素子３の大きさは必ずしも限定されないが、１辺の長さが０．２〜１ｍｍの正方形状または矩形状が好ましい。また、厚さについても必ずしも限定されないが、０．０５〜０．５ｍｍが好ましい。
【００２３】
蛍光体層４としては、例えばシリコーン樹脂等の樹脂材料中に青色光により励起されて黄色光を発する黄色蛍光体が分散されたものが挙げられる。蛍光体層４の屈折率ｎ１は、通常、１．４１前後である。蛍光体層４の大きさは必ずしも限定されないが、１辺の長さが１〜１５ｍｍの正方形状、矩形状、または円形状が好ましい。発光素子３の厚みを除いた蛍光体層４の厚みは、ｔ／ｄ＞０．４を満たす範囲内であれば必ずしも限定されないが、通常、０．３〜１．３ｍｍが好ましい。
【００２４】
光トランスファー層６は、蛍光体層４の屈折率をｎ１、光トランスファー層６の屈折率をｎ２としたとき、ｎ２／ｎ１≦１．０７を満たすものである。通常、蛍光体層４の屈折率ｎ１に応じて、上記屈折率比を満たすように光トランスファー層６の屈折率ｎ２が調整される。
【００２５】
また、光トランスファー層６は、蛍光体層４の中心軸を通る少なくとも１つの平面において、蛍光体層４の中心軸から側面部までの長さをｄ、発光素子３の厚みを除いた蛍光体層４と光トランスファー層６との合計した厚みをｔとしたとき、ｔ／ｄ＞０．４を満たすものである。通常、蛍光体層４の厚みに応じて、上記厚み比を満たすように光トランスファー層６の厚みが調整される。
【００２６】
上記平面としては、蛍光体層４の中心軸を通る平面であれば特に限定されないが、図１（ｂ）に示すように蛍光体層４の平面形状が正方形状の場合、１対の対向する辺、例えば図１（ｂ）における左右方向の１対の辺の各辺の中央部を通る平面が好ましい。この場合、長さｄは、蛍光体層４の中心軸から側面部の１辺に引いた垂線の長さとなる。
【００２７】
蛍光体層４の中心軸を通る少なくとも１つの平面において上記した屈折率比および厚み比を満たすように光トランスファー層６を設けることで、生産性を良好としつつ、配光角および光束の少なくとも一方を増加できる。図２は、従来の発光装置、すなわち光トランスファー層６を有しない発光装置の発光状態を説明する説明図である。なお、本発明の発光装置１と同様の部分には同一の符合を付している。従来の発光装置１１については、発光素子３から出射される光のうち出射角度の比較的大きい光が蛍光体層４の上面で全反射されるために、結果として蛍光体層４からの取出し光量の低下が起こる。従来の発光装置１１では、例えば発光素子３の光束に対して５４％程度の取出し光量となり、かつ１１５°程度の配光角しか得ることができない。
【００２８】
図３は、本発明の発光装置１の発光状態を説明する説明図である。本発明の発光装置１によれば、蛍光体層４の中心軸を通る少なくとも１つの平面において上記した屈折率比および厚み比を満たすように光トランスファー層６を設けることで、発光素子３から出射される光のうち出射角度の比較的大きい光について、蛍光体層４の上面における全反射を抑制し、光トランスファー層６を通してその側面部から出射させることができる。これにより、従来の発光装置１１に比べて、配光角および光束の少なくとも一方を増加できる。なお、発光素子３から出射される光のうち出射角度の比較的小さい光については、従来の発光装置１１と同様、光トランスファー層６を通してその上面から出射させることができる。また、本発明の発光装置１によれば、従来の発光装置１１に光トランスファー層６を設けるだけで済むため、生産性も良好にできる。
【００２９】
ここで、ｎ２／ｎ１＞１．０７の場合、またはｔ／ｄ≦０．４の場合、従来の発光装置１１に比べて配光角および光束のいずれも増加できない。例えば、ｔ／ｄ≦０．４の場合、すなわち光トランスファー層６の厚みが過度に小さい場合、図４に示すように、発光素子３から出射される光のうち出射角度の比較的大きい光が光トランスファー層６の上面で全反射されやすく、配光角および光束のいずれも増加できない。なお、光トランスファー層６の屈折率ｎ２は、空気の屈折率よりも大きければ必ずしも制限されないが、１．０５以上が好ましい。すなわち、光トランスファー層６の屈折率ｎ２は、０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０７を満たすことが好ましい。また、光トランスファー層６の厚みｔは、０．４＜ｔ／ｄ≦１．７を満たすことが好ましい。光トランスファー層６は、０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０３かつ０．５≦ｔ／ｄ≦１．７を満たすことがより好ましい。
【００３０】
従来の発光装置１１に比べて配光角を効果的に大きくする観点からは、以下に示すように、所定の屈折率比ｎ２／ｎ１の範囲内となるように屈折率ｎ２を調整するとともに、この屈折率比ｎ２／ｎ１の各範囲について所定の厚み比ｔ／ｄとなるように厚みｔを調整することが好ましい。
０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０７であって、
０．７４≦ｎ２／ｎ１＜０．９２の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．１、
０．９２≦ｎ２／ｎ１≦１．０７の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．７。
【００３１】
従来の発光装置１１に比べて配光角を１０°以上大きくする観点からは、以下に示すものが好ましい。
０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０３であって、
０．７４≦ｎ２／ｎ１＜０．７５の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦０．９、
０．７５≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦０．９、
０．８５≦ｎ２／ｎ１＜０．９２の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．１、
０．９２≦ｎ２／ｎ１＜０．９７の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．３、
０．９７≦ｎ２／ｎ１≦１．０３の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．５。
【００３２】
一方、配光角を考慮せず、従来の発光装置１１の光束を基準である１００％としたとき、１００％を超える光束を効果的に得る観点からは、以下に示すものが好ましい。
０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０７であって、
０．７４≦ｎ２／ｎ１＜０．７５の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．７、
０．７５≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．７、
０．８５≦ｎ２／ｎ１≦１．０７の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．７。
【００３３】
配光角を考慮せず、１０５％以上の光束を得る観点からは、以下に示すものが好ましい。
０．７５≦ｎ２／ｎ１≦１．０３であって、
０．７５≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．７、
０．８５≦ｎ２／ｎ１≦１．０３の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．７。
【００３４】
なお、配光角を考慮せず、単に９５％以上の光束が得られる範囲は以下に示す通りである。
０．７５≦ｎ２／ｎ１≦１．１であって、
０．７５≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．３≦ｔ／ｄ≦１．７、
０．８５≦ｎ２／ｎ１＜１．０７の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．７、
１．０７≦ｎ２／ｎ１≦１．１の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．７。
【００３５】
従来の発光装置１１に比べて配光角が１０°以上大きく、かつ９５％以上の光束を得る観点からは、以下に示すものが好ましい。
０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０３であって、
０．７４≦ｎ２／ｎ１＜０．７５の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦０．９、
０．７５≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦０．９、
０．８５≦ｎ２／ｎ１＜０．９２の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．１、
０．９２≦ｎ２／ｎ１＜０．９７の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．３、
０．９７≦ｎ２／ｎ１≦１．０３の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．５。
【００３６】
また、従来の発光装置１１に比べて配光角が１０°以上大きく、かつ１００％以上の光束を得る観点からは、以下に示すものが好ましい。
０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０３であって、
０．７４≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦０．９、
０．８５≦ｎ２／ｎ１＜０．９２の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．１、
０．９２≦ｎ２／ｎ１＜０．９７の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．３、
０．９７≦ｎ２／ｎ１≦１．０３の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．５。
【００３７】
さらに、従来の発光装置１１に比べて配光角が１０°以上大きく、かつ１０５％以上の光束を得る観点からは、以下に示すものが好ましい。
０．７５≦ｎ２／ｎ１≦１．０３であって、
０．７５≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦０．９、
０．８５≦ｎ２／ｎ１＜０．９２の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．１、
０．９２≦ｎ２／ｎ１＜０．９７の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．３、
０．９７≦ｎ２／ｎ１≦１．０３の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．５。
【００３８】
光トランスファー層６の平面方向の大きさは、蛍光体層４の平面方向の大きさとほぼ同様が好ましい。蛍光体層４に比べて光トランスファー層６が過度に小さい場合、蛍光体層４の上面のうち光トランスファー層６により覆われていない部分で全反射が起こり、配光角および光束のいずれも有効に増加できない。また、蛍光体層４に比べて光トランスファー層６が過度に大きい場合、光トランスファー層６の上面のうち側面部に近い部分で全反射が起こり、配光角および光束のいずれも有効に増加できない。
【００３９】
ここで、配光角とは、発光装置１について出射角度ごとに光度を測定したときに、出射角度が０度、つまり発光装置１の表面に対して垂直方向のときの光度に対して、光度が半分になるときの出射角度、つまり半値幅を意味する。配光角の測定は、例えば、受光ファイバーと分光器とを組み合わせた光学装置を用い、出射角度毎に光量を測定することにより行うことができる。
【００４０】
光トランスファー層６の好適な厚さ、すなわち光トランスファー層６の上面における全反射を抑制し、配光角および光束の少なくとも一方を増加できる厚さは、以下のような計算により求められる。すなわち、図５に示すように、光トランスファー層６の上面と下面は略平行として、蛍光体層４の屈折率ｎ１、光トランスファー層６の屈折率ｎ２、空気の屈折率ｎ３、光トランスファー層６の下面における入射角θ１、屈折角θ２、光トランスファー層６の上面における入射角θ２、屈折角θ３には、以下の関係が成立する。
ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２
ｎ２ｓｉｎθ２＝ｎ３ｓｉｎθ３
ここで、略平行とは面と面の平行からのずれが±３°であることを言う。
【００４１】
空気の屈折率ｎ３＝１であり、光トランスファー層６の上面で全反射が起きるときの条件はθ３＝９０°のときであることから、以下のようにθ１、θ２が求められる。
ｎ２ｓｉｎθ２＝１
θ２＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ２）
θ１＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ２ｓｉｎθ２／ｎ１）＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ１）
【００４２】
一方、蛍光体層４において光が水平方向に進む距離ｄ１、光トランスファー層６において光が水平方向に進む距離ｄ２、発光素子３を除いた蛍光体層４の厚みｔ１、光トランスファー層６の厚みｔ２には、以下の関係が成立する。
ｄ１＝ｔ１×ｔａｎθ１
ｄ２＝ｔ２×ｔａｎθ２
ｄ１＋ｄ２＝ｔ１×ｔａｎθ１＋ｔ２×ｔａｎθ２
【００４３】
光トランスファー層６の上面で全反射が起きず、該上面の外縁の角部で全反射が起きるときの条件は、距離ｄ１、距離ｄ２の合計が、蛍光体層４、つまり光トランスファー層６の中心軸から側面部までの長さｄに等しいときであることから、以下の関係が成立する。
ｔ２＝（ｄ−ｔ１×ｔａｎθ１）／ｔａｎθ２
【００４４】
従って、蛍光体層４における長さｄ、蛍光体層４の屈折率ｎ１、および光トランスファー層６の屈折率ｎ２から、光トランスファー層６の上面における全反射を抑制し、代わりに側面部から光を出射させ、配光角および光束の少なくとも一方を増加できる光トランスファー層６の好ましい厚さを求めることができる。なお、本発明における屈折率比ｎ２／ｎ１および厚み比ｔ／ｄは、このようにして求められる光トランスファー層６の厚さを元にし、従来の発光装置１１に比べて、配光角および光束の少なくとも一方を増加できる範囲を規定したものである。
【００４５】
表１は、上記計算により求められた光トランスファー層６の厚みｔ２を示すものである。なお、光トランスファー層６の厚みｔ２は、光トランスファー層６の屈折率ｎ２を１〜１．５３の範囲で変化させて求めた。また、蛍光体層４の構成は、以下に示すものとした。
蛍光体層４の大きさ：５ｍｍ×５ｍｍ（ｄ＝２．５ｍｍ）
蛍光体層４の厚みｔ１：０．５ｍｍ
蛍光体層４の屈折率ｎ１：１．４１
【００４６】
【表１】
【００４７】
光トランスファー層６の構成材料は、蛍光体層４の屈折率ｎ１に応じてｎ２／ｎ１≦１．０７を満たすものであれば必ずしも限定されないが、樹脂材料が好ましく、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、中空状シリカを含有するアクリル系樹脂等が好ましい。また、蛍光体層４の屈折率ｎ１に応じてｎ２／ｎ１≦１．０７を満たす範囲内で、蛍光体層４に含まれる蛍光体と同様の蛍光体を含有することもできる。すなわち、蛍光体層４と光トランスファー層６とは同一材料から構成することもできる。
【００４８】
フッ素樹脂としては、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ビニルエーテル−クロロトリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等が挙げられ、屈折率が低い点から、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体またはＥＴＦＥが好ましく、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体が特に好ましい。
【００４９】
主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体は、無定形または非結晶性の重合体である。主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有するとは、重合体における含フッ素脂肪族環の環を構成する炭素原子の１個以上が重合体の主鎖を構成する炭素原子であることをいう。含フッ素脂肪族環の環を構成する原子は、炭素原子以外に酸素原子、窒素原子等を含んでいてもよい。含フッ素脂肪族環としては、１〜２個の酸素原子を有する含フッ素脂肪族環が好ましい。含フッ素脂肪族環を構成する原子の数は、４〜７個が好ましい。
【００５０】
主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体は、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体を形成し得る含フッ素単量体を含む単量体成分を重合して得られる。該含フッ素単量体としては、炭素−炭素二重結合および含フッ素脂肪族環構造を有し、かつ炭素−炭素二重結合を構成する少なくとも１つの炭素原子が含フッ素脂肪族環構造の一部を構成する環状単量体、炭素−炭素二重結合を２つ有する線状のジエン系単量体が挙げられる。
【００５１】
主鎖を構成する炭素原子は、環状単量体を重合させて得た重合体である場合には炭素−炭素二重結合の炭素原子に由来し、ジエン系単量体を環化重合させて得た重合体である場合には２個の炭素−炭素二重結合の４個の炭素原子に由来する。
【００５２】
環状単量体およびジエン系単量体において、炭素原子に結合した水素原子および炭素原子に結合したフッ素原子の合計数に対する炭素原子に結合したフッ素原子の数の割合は、それぞれ、８０％以上が好ましく、１００％が特に好ましい。
【００５３】
環状単量体としては、化合物（１）または化合物（２）が好ましい
【００５４】
【化１】
【００５５】
ただし、Ｘ１は、フッ素原子または炭素原子数１〜３のペルフルオロアルコキシ基を示し、Ｒ１およびＲ２は、それぞれフッ素原子または炭素原子数１〜６のペルフルオロアルキル基を示し、Ｘ２およびＸ３は、それぞれフッ素原子または炭素原子数１〜９のペルフルオロアルキル基を示す。
【００５６】
化合物（１）の具体例としては、化合物（１−１）〜（１−３）が挙げられる。
【００５７】
【化２】
【００５８】
化合物（２）の具体例としては、化合物（２−１）〜（２−２）が挙げられる。
【００５９】
【化３】
【００６０】
ジエン系単量体としては、化合物（３）が好ましい。
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｑ−ＣＦ＝ＣＦ２ …（３）。
ただし、Ｑは、炭素原子数１〜３のペルフルオロアルキレン基（エーテル性酸素原子を有していてもよい。）を示す。エーテル性酸素原子を有するペルフルオロアルキレン基である場合、エーテル性酸素原子は該基の一方の末端に存在していてもよく、該基の両末端に存在していてもよく、該基の炭素原子の間に存在していてもよい。環化重合性の点からは、該基の一方の末端に存在しているのが好ましい。
【００６１】
化合物（３）の環化重合により、下式（Ｉ）〜（III）のうちの１種以上のモノマー単位を有する含フッ素重合体が得られる。
【００６２】
【化４】
【００６３】
化合物（３）の具体例としては、化合物（３−１）〜（３−９）が挙げられる。
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２ …（３−１）、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ＝ＣＦ２ …（３−２）、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２ …（３−３）、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２ …（３−４）、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ＝ＣＦ２ …（３−５）、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＯＣＦ＝ＣＦ２ …（３−６）、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣ（ＣＦ３）２ＯＣＦ＝ＣＦ２ …（３−７）、
ＣＦ２＝ＣＦＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２ …（３−８）、
ＣＦ２＝ＣＦＣＦ２ＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２ …（３−９）。
【００６４】
主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体において、全モノマー単位（１００モル％）に対する含フッ素脂肪族環構造を有するモノマー単位の割合は、２０モル％以上が好ましく、４０モル％以上がより好ましく、１００モル％が特に好ましい。含フッ素脂肪族環構造を有するモノマー単位とは、環状単量体の重合により形成されたモノマー単位、またはジエン系単量体の環化重合により形成されたモノマー単位である。
【００６５】
主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体としては、例えば旭硝子社製の商品名「サイトップ」が挙げられ、その屈折率は１．３４である。また、上記したエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）の屈折率は１．３６である。
【００６６】
フッ素樹脂からなる光トランスファー層６の形成は、例えば、該フッ素樹脂を形成し得る単量体を含有する活性エネルギー線硬化性組成物を調製し、該活性エネルギー線硬化性組成物を所定の形状に成形し、紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射して行う。また、フッ素樹脂を溶融させて所定の形状に成形し、冷却して形成してもよいし、またフッ素樹脂を溶媒に溶解させて塗布液を調製し、該塗布液を所定の形状に塗布し、該塗布液から溶媒を揮発させて形成してもよい。
【００６７】
中空状シリカを含有するアクリル系樹脂としては、（メタ）アクリロイル基を有する化合物および中空状シリカを少なくとも含有する活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物、例えば特開２０１０−２５７２号公報に記載されるような組成物中の固形分１００質量部中の中空状シリカの割合が３０〜４５質量部である活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物が挙げられる。
【００６８】
（メタ）アクリロイル基を有する化合物は、耐摩耗性に優れた硬化膜を形成できるという理由から、（メタ）アクリロイル基を、１分子中に２個以上有することが好ましく、２〜５０個有することがより好ましく、３〜３０個有することが特に好ましい。なお、本明細書において、（メタ）アクリロイル基とはアクリロイル基とメタクリロイル基の両者を意味する総称として使用する。（メタ）アクリロイル基を有する化合物としては以下の（１）〜（４）の化合物が一例として挙げられる。
【００６９】
（１）ペンタエリスリトールやその多量体であるポリペンタエリスリトールと、ポリイソシアネートと、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートと、の反応生成物であるアクリルウレタンであって、（メタ）アクリロイル基を２個以上、より好ましくは４〜２０個有する多官能性化合物。
【００７０】
（２）ペンタエリスリトールやポリペンタエリスリトールの水酸基含有ポリ（メタ）アクリレートと、ポリイソシアネートと、の反応生成物であるアクリルウレタンであり、好ましくは（メタ）アクリロイル基を２個以上、より好ましくは４〜２０個有する多官能性化合物。
【００７１】
（３）ペンタエリスリトール又はポリペンタエリスリトールと、（メタ）アクリル酸とのポリエステルであるペンタエリスリトール系ポリ（メタ）アクリレートであり、好ましくは（メタ）アクリロイル基を４〜２０個有する多官能性化合物。具体的には、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート。
【００７２】
（４）トリス（ヒドロキシアルキル）イソシアヌレート又はトリス（ヒドロキシアルキル）イソシアヌレートの１モルに、１〜６モルのカプロラクトン又はアルキレンオキシドを付加して得られる化合物と、（メタ）アクリル酸とのポリエステルであるイソシアヌレート系ポリ（メタ）アクリレートである、好ましくは（メタ）アクリロイル基を２〜３個有する多官能性化合物。
【００７３】
中空状シリカは、屈折率が１．２〜１．４のものが好ましく、さらに好ましくは１．２５〜１．３５である。なお、ここでの屈折率は、粒子全体としての屈折率を表しており、外殻のシリカのみの屈折率ではない。中空状シリカの屈折率は、中空状シリカの分散液をプラスチック基板上に、乾燥後の膜厚が１００ｎｍとなるように塗布・乾燥した後、片面反射スペクトルを測定することにより求める。
【００７４】
中空状シリカの平均粒径は、特に限定されないが、５〜１５０ｎｍの範囲が好ましい。平均粒径が５ｎｍ未満であると、外殻のシリカの厚さが薄くなり、粒子の物理強度が弱くなる傾向にある。平均粒径が１５０ｎｍを超えると、硬化膜の透明性が低下する傾向にある。
【００７５】
中空状シリカは、溶媒に分散させて、中空状シリカの分散液として、活性エネルギー線硬化性組成物の調製に用いてもよい。中空状シリカの分散に用いる溶媒としては、特に限定されないが、保存安定性の点から極性溶媒が好ましく、水、低級アルコール類、グリコールエーテル類が好ましく挙げられる。低級アルコール類としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール等が挙げられる。グリコールエーテル類としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングルコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル等が挙げられる。これらの極性溶媒は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００７６】
このような中空状シリカやその分散液は、例えば、特開２００１−２３３６１１号公報、特開２００２−７９６１６号公報、特開２００６−３３５８８１号公報などに記載されている方法により製造することができる。
【００７７】
中空状シリカは、その表面を、分子末端にパーフルオロアルキル基、またはパーフルオロポリエーテル基を有する加水分解性シラン化合物で表面処理したものを用いてもよい。このような表面処理を施すことによって、中空状シリカの表面張力を下げることができる。
【００７８】
中空状シリカの表面修飾に用いる上記加水分解性シラン化合物としては、例えば、Ｃ６Ｆ１３−Ｃ２Ｈ４−ＯＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ＣＦ３Ｏ−（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｘ−ＣＦ２ＣＨ２ＯＣＯＮＨ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＦ３Ｏ−（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｘ−ＣＦ２ＣＯＮＨ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３等の化合物が挙げられる。ただし、ｘは１〜１００の整数である。
【００７９】
中空状シリカの表面を、上記加水分解性シラン化合物で修飾する方法としては、特に限定されない。例えば、中空状シリカと加水分解性シラン化合物とを攪拌混合し、必要に応じて、酸やアルカリなどの触媒を加えて処理する方法などが挙げられる。
【００８０】
中空状シリカを表面修飾する際に用いる加水分解性シラン化合物の使用割合は、中空状シリカ１００質量部に対し、１〜５０質量部が好ましい。加水分解性シラン化合物の使用割合が１質量部未満であると、上記表面修飾による効果が十分得られないことがある。５０質量部を超えると、硬化膜の透明性が低下する傾向にある。
【００８１】
中空状シリカと加水分解性シラン化合物との反応温度は、特に限定されないが、５〜６０℃程度が好ましい。温度が低すぎると加水分解速度が遅くなり時間がかかる傾向にある。また、温度が高すぎると、中空状シリカの分散媒（水、低級アルコール類、グリコールエーテル類等）が揮発しやすくなり、中空状シリカの保存安定性や、取り扱い性が低下する傾向にある。
【００８２】
中空状シリカの含有量は、例えば、活性エネルギー線硬化性組成物中の固形分１００質量部に対し３０〜４５質量部であり、３２質量部以上が好ましく、３４質量部以上が特に好ましい。中空状シリカの含有量が前記比率で３０質量部未満であると、中空状シリカの含有量が少ないため、屈折率が十分に低下せず、また反射防止機能等が十分に得られないとともに、反射光に着色が付きやすくなる。一方、中空状シリカの含有量が前記比率で４５質量部を超えると、形成される硬化膜の透明性が低下する傾向にある。中空状シリカの含有量を上記範囲とすることで、屈折率が低く、透明性、物理強度、反射防止性等を兼ね備え、反射光による着色等のない硬化膜を生産性よく形成できる。
【００８３】
活性エネルギー線硬化性組成物は、上記した（メタ）アクリロイル基を有する化合物および中空状シリカ、その他に活性エネルギー線重合開始剤、溶媒等を混合して調製する。この活性エネルギー線硬化性組成物を所定の形状に成形し、活性エネルギー線を照射して硬化させることで、光トランスファー層６とする。
【００８４】
活性エネルギー線重合開始剤としては、特に限定されず、公知の光重合開始剤を使用できる。具体例としては、アリールケトン系光重合開始剤（例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、アルキルアミノベンゾフェノン類、ベンジル類、ベンゾイン類、ベンゾインエーテル類、ベンジルジメチルケタール類、ベンゾイルベンゾエート類、α−アシルオキシムエステル類等）、含硫黄系光重合開始剤（例えば、スルフィド類、チオキサントン類等）、アシルホスフィンオキシド類系光重合開始剤（例えば、アシルジアリールホスフィンオキシド等）が挙げられる。これらは、それぞれ単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。また、アミン類などの光増感剤と組み合わせて使用してもよい。
【００８５】
活性エネルギー線重合開始剤の含有量は、（メタ）アクリロイル基を有する化合物１００質量部に対して０．１〜２０質量部が好ましく、０．２〜１０質量部がより好ましい。活性エネルギー線重合開始剤の量が該範囲にあると、プラスチック被覆用組成物の硬化性が充分であり、硬化の際に全ての活性エネルギー線重合開始剤が分解するため好ましい。
【００８６】
溶媒は、特に限定はないが、水と、２５℃における水に対する溶解度が１０％以上の有機溶媒と、を少なくとも含むものが好ましい。溶媒の含有量は、活性エネルギー線硬化性組成物１００質量部に対し、７５〜９０質量部が好ましい。
【００８７】
水は、中空状シリカの保存安定性の観点から好ましく用いることができる。水の含有量は、活性エネルギー線硬化性組成物１００質量部に対し、５〜３０質量部が好ましい。水の含有量が５質量部未満であると、中空状シリカの保存安定性が低下するおそれがある。また、水の含有量が３０質量部を超えると、活性エネルギー線硬化性組成物を塗布する際に、被塗布表面ではじきが生じ、均一な硬化膜を形成できないことがある。
【００８８】
水に対する溶解度が１０％以上の有機溶媒（以下、「水溶性有機溶媒」と記す）は、（メタ）アクリロイル基を有する化合物を溶解させることができ、また、水とも分相するおそれも少ないので、均一な組成物が得られやすくなる。このような、水溶性有機溶媒としては、低級アルコール類、グリコールエーテル類、ケトン類が挙げられる。低級アルコール類としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール等が挙げられる。グリコールエーテル類としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングルコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル等が挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等が挙げられる。これらの水溶性有機溶媒は、それぞれ単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。水溶性有機溶媒の含有量は、活性エネルギー線硬化性組成物１００質量部に対し、４５〜８５質量部が好ましい。水溶性有機溶媒の含有量が、４５質量部未満であると、水の含有量が多くなりすぎて、活性エネルギー線硬化性組成物を塗布した際に、被塗布表面ではじきが生じ、均一な硬化膜を形成できないことがある。また、水溶性有機溶媒の含有量が、８５質量部を超えると、活性エネルギー線硬化性組成物中の水の含有量が少なくなりすぎて、中空状シリカの保存安定性が低下するおそれがある。
【００８９】
また、活性エネルギー線硬化性組成物には、必要に応じて、撥水撥油剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、熱重合防止剤、レベリング剤、消泡剤、増粘剤、沈降防止剤、顔料（有機着色顔料、無機顔料）、着色染料、赤外線吸収剤、蛍光増白剤、分散剤、防曇剤、カップリング剤からなる群から選ばれる１種以上の機能性配合剤を含めてもよい。
【００９０】
活性エネルギー線硬化性組成物の硬化に用いられる活性エネルギー線としては、紫外線、電子線、Ｘ線、放射線、および高周波線等が好ましく挙げられ、特に１８０〜５００ｎｍの波長を有する紫外線が経済的に好ましい。活性エネルギー線の光量としては、特に限定されないが、５０〜２０００ｍＪ／ｃｍ２が好ましい。活性エネルギー線の光量が５０ｍＪ/ｃｍ２未満であると、硬化膜の硬化が不充分となり、硬化膜の物理強度が低下する恐れがある。一方、活性エネルギー線の光量が２０００ｍＪ/ｃｍ２を超えると、光量が強すぎて、硬化膜等が加熱変形してしまう恐れがある。
【００９１】
図６（ａ）は、本発明の発光装置１の変形例を示す断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す発光装置１の発光素子３と蛍光体層４とを示す平面図である。
【００９２】
基板２に搭載される発光素子３は、図６に示すように複数でもよく、必ずしも図１に示すように１つに限られない。複数の発光素子３を有する場合、複数の発光素子３を覆うように設けられる蛍光体層４の全体における中心軸が上記した蛍光体層４の中心軸となる。
【００９３】
また、蛍光体層４の平面形状は、必ずしも正方形状に限られず、図７（ｂ）に示すような長方形状であってもよい。この場合についても、蛍光体層４の中心軸を通る少なくとも１つの平面においてｔ／ｄ＞０．４を満たせばよいが、１対の対向する短辺、例えば図７（ｂ）では左右方向の１対の短辺の各辺の中央部を通る平面についてｔ／ｄ＞０．４を満たすことが好ましい。蛍光体層４の平面形状が長方形状の場合についても、該蛍光体層４の中心軸を通る少なくとも１つの平面においてｔ／ｄ＞０．４を満たすことで、従来の発光装置１１に比べて、配光角および光束の少なくとも一方を増加できる。
【００９４】
光トランスファー層６には、その上面における反射を抑制して発光効率を向上させる観点から、蒸着法による反射防止層、特に低温蒸着法による反射防止層、または複数の凸部からなる反射防止構造を設けることが好ましい。通常、光トランスファー層６は樹脂材料から構成され、耐熱性が比較的に低いことから、これらの中でも形成時に光トランスファー層６を損傷させにくい低温蒸着法による反射防止層や複数の凸部からなる反射防止構造が好ましい。特に、複数の凸部からなる反射防止構造によれば、その形成時の光トランスファー層６の損傷を抑制しやすく、また光トランスファー層６の形成と同時に形成、具体的には光トランスファー層６の成形および硬化等と同時に成形および硬化等ができるために好ましい。以下、複数の凸部からなる反射防止構造を単に反射防止構造と記す。
【００９５】
反射防止構造としては、例えば、図８に示すような光トランスファー層６の上面に形成された複数の凸部７ａからなる反射防止構造７が挙げられる。なお、反射防止構造７は、図示しないが、光トランスファー層６とは別体の支持基材上に形成されたものであってもよい。このような反射防止構造７が形成された支持基材は、光トランスファー層６の上面に積層されて用いられる。
【００９６】
凸部７ａとしては、図示されるような長尺の凸条の他、点在する突起等が挙げられる。凸条は、反射防止の点から、複数が平行に存在して縞状をなすことが好ましい。凸条の形状としては、直線、曲線、折れ曲がり形状等が挙げられ、反射防止の点から直線が好ましい。凸条の長手方向に直交する断面の形状としては、三角形、台形、長方形、半円形等が挙げられ、反射防止の点から三角形、または台形が好ましい。また、突起の形状は、円錐形、角錐形、角錐台形、角柱形、円柱形、半球形等が挙げられ、反射防止の点から、円錐形、角錐形、または角錐台形が好ましい。図９に突起の一例として円錐形の凸部７ａを有する反射防止構造７を示す。
【００９７】
凸部７ａのピッチＰは、５００ｎｍ以下が好ましく、３００ｎｍ以下がより好ましい。凸部７ａのピッチＰは、成形性等の点から、５０ｎｍ以上が好ましい。なお、凸部７ａのピッチＰとは、凸部７ａの底部の幅Ｗと、凸部７ａ間に形成される溝の底部の幅との合計である。図８に示されるように凸部７ａが隙間なく配列される場合、凸部７ａのピッチＰは凸部７ａの底部の幅Ｗと同じになる。
【００９８】
凸部７ａのアスペクト比（凸部７ａの高さＨ／凸部７ａのピッチＰ）は、凸部７ａの成形性および耐擦傷性の点からは、２以下が好ましく、１．５以下がより好ましい。凸部７ａのアスペクト比は、反射率を低く抑える点からは、１以上が好ましく、２以上がより好ましい。
【００９９】
凸部７ａの底部の幅Ｗは、凸部７ａのピッチＰに対して、０．５〜１倍が好ましく、１倍が特に好ましい。既に説明したように、凸部７ａの底部の幅Ｗは凸部７ａが隙間なく配列している場合、凸部７ａのピッチＰと同じになる。凸部７ａの底部の幅Ｗとは、凸条の場合は、長手方向に直交する断面における底辺の長さであり、突起の場合は、突起の底面における最大長さである。
【０１００】
反射防止構造７の構成材料は樹脂材料が好ましく、該樹脂材料としては光トランスファー層６の構成材料である樹脂材料と同様のものが挙げられる。樹脂材料の中でも、フッ素系樹脂が好ましく、屈折率が低い点から、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体またはＥＴＦＥが好ましく、特に主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体が好ましい。また、反射防止構造７は、蛍光体層４に含まれる蛍光体と同様の蛍光体を含有することもできる。すなわち、蛍光体層４、光トランスファー層６、および反射防止構造７の全てを同一材料から構成することもできる。
【０１０１】
次に、光トランスファー層６、反射防止構造７の形成方法について説明する。
光トランスファー層６は、例えば、予め上記したような樹脂材料からなる所定形状の光トランスファー層用シートを製造しておき、これを図１０に示すように粘着剤層８を介して蛍光体層４に積層および粘着して形成する。
【０１０２】
粘着剤層８の構成材料としては、該粘着剤層８の屈折率をｎ４としたとき、ｎ２≦ｎ４≦ｎ１を満たすものが好ましく、例えば、光トランスファー層６の構成材料と同様のシリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂等が好ましい。なお、粘着剤層８の厚みは、配光角および光束の低下を抑制する観点から０．１ｍｍ以下が好ましい。
【０１０３】
反射防止構造７を設ける場合、蛍光体層４への積層前に予め光トランスファー層用シートに設けてもよいし、蛍光体層４に光トランスファー層用シートを積層してから反射防止構造７を形成してもよい。
【０１０４】
また、光トランスファー層６は、図１１に示すように、光トランスファー層６を形成し得る未硬化の樹脂組成物、例えば活性エネルギー線硬化性組成物、その他の光トランスファー層６を形成し得る溶融物または塗布液を蛍光体層４の上面に所定の形状および厚みとなるように直接塗布および成形し、硬化または固化させて形成してもよい。反射防止構造７を設ける場合、光トランスファー層６の形成、例えば成形および硬化または固化等と同時に反射防止構造７の形成、例えば成形および硬化または固化等を行ってもよいし、光トランスファー層６を形成してから反射防止構造７を形成してもよい。
【０１０５】
さらに、蛍光体層４の構成材料と光トランスファー層６の構成材料とが同一の場合、例えば図１２に示すように、蛍光体層４および光トランスファー層６を形成し得る未硬化の樹脂組成物、例えば蛍光体組成物を筒状反射部５に充填するとともに、所定の高さとなるように成形し、硬化させて、蛍光体層４と光トランスファー層６とを同時に形成してもよい。反射防止構造７を設ける場合、蛍光体層４および光トランスファー層６の形成、すなわち成形および硬化と同時に反射防止構造７の形成、すなわち成形および硬化を行ってもよいし、蛍光体層４および光トランスファー層６を形成してから反射防止構造７を形成してもよい。
【０１０６】
以下、反射防止構造７の形成方法について説明する。なお、以下では、反射防止構造７のみを形成する場合について説明するが、反射防止構造７は必ずしも単独で形成する必要はなく、光トランスファー層用シートや光トランスファー層６の形成、例えば成形および硬化と同時に成形および硬化を行って形成することもできる。
【０１０７】
（α）光インプリント法：凸部７ａの反転形状である凹部を有するモールドを用い、該凹部に凸部７ａを形成し得る未硬化の樹脂組成物、具体的には活性エネルギー線硬化性組成物を充填し、紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性組成物を硬化させて凸部７ａを形成する。
【０１０８】
（β）熱インプリント法：凸部７ａの構成材料、例えばフッ素樹脂からなる樹脂膜に、凸部７ａの反転形状である凹部を有するモールドを、該樹脂膜およびモールドの少なくとも一方を加熱しながら押し付けて凸部７ａを形成する。
【０１０９】
（γ）射出成形法：凸部７ａの反転形状である凹部を有するモールドを用い、該モールドのキャビティ内に、凸部７ａの構成材料、例えばフッ素樹脂の溶融物を射出し、冷却して、凸部７ａを形成する。
【０１１０】
（δ）キャスト法：凸部７ａの反転形状である凹部を有するモールドを用い、該凹部に凸部７ａの構成材料、例えばフッ素樹脂を溶媒に溶解させた塗布液を塗布し、溶媒を揮発させて凸部７ａを形成する。
【実施例】
【０１１１】
以下、実施例を参照して本発明を具体的に説明する。
図１に示す構成の発光装置１について、光トランスファー層６の厚みｔ２と屈折率ｎ２とを変化させて計算により配光角を求めた。なお、基板２および筒状反射部５はアルミニウムからなるものとし、発光素子３は、大きさ０．５ｍｍ×０．５ｍｍ、厚み＝０．１ｍｍの青色発光ダイオード素子、蛍光体層４は、シリコーン樹脂中に青色光により励起されて黄色光を発する黄色蛍光体が分散され、屈折率ｎ１＝１．４１、大きさ５ｍｍ×５ｍｍ、発光素子３を除いた厚みｔ１＝０．５ｍｍのものとした。また、配光角の計算は、図１（ｂ）に示すように正方形状の蛍光体層４の左右方向の１対の対向する辺の各辺の中央部を通る平面（ｄ＝２．５ｍｍ）について行った。結果を表２、図１１に示す。なお、光トランスファー層６を設けないときの配光角は１１５°である。
【０１１２】
【表２】
【０１１３】
表２、図１３から明らかなように、ｎ２／ｎ１≦１．０７かつｔ／ｄ＞０．４とすることで、光トランスファー層６を設けないときに比べて配光角を大きくできる。特に、０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０７であって、０．７４≦ｎ２／ｎ１＜０．９２の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．１、０．９２≦ｎ２／ｎ１≦１．０７の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．７とすることで、配光角を効果的に大きくできる。
【０１１４】
次に、同構成の発光装置１について、光トランスファー層６の厚みｔ２と屈折率ｎ２とを変化させて光束を計算により求めた。結果を表３、図１４に示す。なお、結果は、光トランスファー層６を設けないときの光束を１００％として表示した。
【０１１５】
【表３】
【０１１６】
表３、図１４から明らかなように、ｎ２／ｎ１≦１．０７かつｔ／ｄ＞０．４とすることで、光トランスファー層６を設けないときに比べて光束を大きくできる。特に、０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０７であって、０．７４≦ｎ２／ｎ１＜０．７５の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．７、０．７５≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．７０、０．８５≦ｎ２／ｎ１≦１．０７の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．７とすることで、効果的に光束を大きくできる。
【０１１７】
表４に、配光角が１２５°以上かつ光束が９５％以上を満たすものを示す。表中、「○」は、配光角が１２５°以上かつ光束が９５％以上を満たし、「×」は、配光角が１２５°未満または光束が９５％未満であることを示す。
【０１１８】
【表４】
【０１１９】
表４から明らかなように、０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０３であって、０．７４≦ｎ２／ｎ１＜０．７５の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦０．９、０．７５≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦０．９、０．８５≦ｎ２／ｎ１＜０．９２の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．１、０．９２≦ｎ２／ｎ１＜０．９７の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．３、０．９７≦ｎ２／ｎ１≦１．０３の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．５を満たすことで、１２５°以上の配光角かつ９５％以上の光束を得られる。
【符号の説明】
【０１２０】
１…発光装置、２…基板、３…発光素子、４…蛍光体層、５…筒状反射部、６…光トランスファー層、７…反射防止構造、７ｂ…凸部、８…粘着剤層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子および蛍光体層を有する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード素子の高輝度化、高効率化に伴い、一般照明等に発光ダイオード素子を有する発光装置、例えば電球形照明装置等が用いられている。しかしながら、該発光装置については、一般に白熱電球と比べて配光角が小さく、広範囲を照らすことができない。このため、該発光装置について、配光角を大きくすることが求められている。
【０００３】
配光角の大きい発光装置として、例えば、ブロック状の突出部を有するとともに、該突出部の外周面に複数の発光ダイオード素子を配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、器具に取り付けた後に配光を調整できる発光装置として、例えば、回転自在に構成された部分を有するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８２７５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８７５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、発光装置の配光角を大きくする方法として、複数の発光ダイオード素子を円周状等に立体的に配置する方法が知られている。しかし、上記方法によれば、複数の発光ダイオード素子を立体的に配置するためのブロック状の突出部が必要となるとともに、該突出部に複数の発光ダイオード素子を固定する作業が必要となり、生産性の点で問題がある。また、発光装置の用途によっては必ずしも大きな配光角を有する必要はなく、従来の発光装置よりも配光角が大きければ、白熱電球よりも配光角が小さくても簡易な構造であって生産性に優れるものが求められることもある。また、発光装置については、配光角の増加だけでなく、光束の増加も求められている。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、配光角および光束の少なくとも一方が増加され、かつ生産性に優れる発光装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光装置は、発光素子と、前記発光素子を覆う蛍光体層と、前記蛍光体層上に配置された光トランスファー層とを有することを特徴とする。本発明の発光装置は、特に、前記蛍光体層の屈折率をｎ１、前記光トランスファー層の屈折率をｎ２としたとき、ｎ２／ｎ１≦１．０７、かつ前記蛍光体層の中心軸を通る少なくとも１つの平面において、前記蛍光体層の中心軸から側面部までの長さをｄ、前記発光素子の厚みを除いた蛍光体層と前記光トランスファー層との合計した厚みをｔとしたとき、ｔ／ｄ＞０．４であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の発光装置によれば、蛍光体層上に所定の屈折率比および厚み比を満たす光トランスファー層を設けることで、生産性を良好としつつ、配光角および光束の少なくとも一方を増加できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の発光装置の一例を示す断面図および一部平面図。
【図２】従来の発光装置の発光状態を説明する説明図。
【図３】本発明の発光装置の発光状態を説明する説明図。
【図４】光トランスファー層の厚みが薄いときの発光状態の一例を示す断面図。
【図５】光トランスファー層の厚みの求め方を説明する説明図。
【図６】本発明の発光装置の変形例を示す断面図および一部平面図。
【図７】本発明の発光装置の他の変形例を示す断面図および一部平面図。
【図８】反射防止構造の一例を示す斜視図。
【図９】反射防止構造の他の例を示す斜視図。
【図１０】光トランスファー層の形成方法を説明する説明図。
【図１１】光トランスファー層の形成方法を説明する説明図。
【図１２】光トランスファー層の形成方法を説明する説明図。
【図１３】実施例における光トランスファー層の屈折率および厚みと配光角との関係を示す図。
【図１４】実施例における光トランスファー層の屈折率および厚みと光束との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の発光装置について詳細に説明する。
本発明の発光装置は、発光素子と、該発光素子を覆う蛍光体層と、該蛍光体層上に配置された光トランスファー層とを有することを特徴とする。本発明の発光装置は、特に、蛍光体層の屈折率をｎ１、光トランスファー層の屈折率をｎ２としたとき、ｎ２／ｎ１≦１．０７、かつ蛍光体層の中心軸を通る少なくとも１つの平面において、蛍光体層の中心軸から側面部までの長さをｄ、発光素子の厚みを除いた蛍光体層と光トランスファー層との合計した厚みをｔとしたとき、ｔ／ｄ＞０．４であることを特徴とする。なお、本発明における屈折率は、波長４６０ｎｍの光における屈折率である。
【００１１】
図１（ａ）は、本発明の発光装置の一例を示す断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す発光装置の発光素子と蛍光体層とを示す平面図である。
【００１２】
本発明の発光装置１は、例えば、平板状の基板２、該基板２の中央部に設けられる平面形状が四角形状の発光素子３、該発光素子３を覆うように設けられる平面形状が四角形状の蛍光体層４、および該蛍光体層４の側面部を囲むように設けられる筒状反射部５を有する。本発明の発光装置１は、さらに蛍光体層４の上部に、該蛍光体層４とほぼ同一の平面形状を有し、側面部が露出された光トランスファー層６を有する。
【００１３】
基板２としては、例えば、樹脂材料からなる電気絶縁板と配線パターンとからなるもの、熱伝導性の良好な金属材料、具体的にはアルミニウム板上にシリコーン樹脂等からなる電気絶縁層を介して配線パターンが形成されたものが挙げられる。また、基板２としては、公知のセラミックス基板、例えば、窒化ケイ素基板、窒化アルミニウム基板等が挙げられる。さらに、基板２としては、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物を焼成したガラスセラミックス基板、いわゆる低温同時焼成基板（ＬＴＣＣ基板）が挙げられる。筒状反射部５としては、樹脂材料、アルミニウム等の金属材料、窒化ケイ素基、窒化アルミニウム等のセラミックス材料、またはガラスセラミックス材料からなるものが挙げられる。
【００１４】
ここで、ガラスセラミックスは、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼成物である。ガラス粉末としては、例えば、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２を５７〜６５％、Ｂ２Ｏ３を１３〜１８％、ＣａＯを９〜２３％、Ａｌ２Ｏ３を３〜８％、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏから選ばれる少なくとも一方を合計で０．５〜６％含有するものが好ましい。
【００１５】
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマとなるものである。ＳｉＯ２の含有量を５７％以上とすることで、ガラスを安定化させ、また化学的耐久性を確保できる。一方、ＳｉＯ２の含有量を６５％以下とすることで、ガラス溶融温度やＴｇで表わされるガラス転移点の過度な上昇を抑制できる。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは５８％以上、より好ましくは５９％以上、特に好ましくは６０％以上である。また、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは６４％以下、より好ましくは６３％以下である。本明細書では以下ガラス転移点をＴｇという。
【００１６】
Ｂ２Ｏ３は、ガラスのネットワークフォーマとなる。Ｂ２Ｏ３の含有量を１３％以上とすることで、ガラス溶融温度やＴｇの過度な上昇を抑制できる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量を１８％以下とすることで、ガラスを安定化させ、また化学的耐久性を確保できる。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１４％以上、より好ましくは１５％以上である。また、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１７％以下、より好ましくは１６％以下である。
【００１７】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの安定性、化学的耐久性、および強度を向上させる。Ａｌ２Ｏ３の含有量を３％以上とすることで、ガラスを安定化させることができる。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量を８％以下とすることで、ガラス溶融温度やＴｇの過度な上昇を抑制できる。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは４％以上、より好ましくは５％以上である。また、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは７％以下、より好ましくは６％以下である。
【００１８】
ＣａＯは、ガラスの安定性や結晶の析出性を高めるとともに、ガラス溶融温度やＴｇを低下させる。ＣａＯの含有量を９％以上とすることで、ガラス溶融温度の過度な上昇を抑制できる。一方、ＣａＯの含有量を２３％以下とすることで、ガラスを安定化させることができる。ＣａＯの含有量は、好ましくは１２％以上、より好ましくは１３％以上、特に好ましくは１４％以上である。また、ＣａＯの含有量は、好ましくは２２％以下、より好ましくは２１％以下、特に好ましくは２０％以下である。
【００１９】
Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏは、Ｔｇを低下させる。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量を０．５％以上とすることで、ガラス溶融温度やＴｇの過度な上昇を抑制できる。一方、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量を６％以下とすることで、化学的耐久性、特に耐酸性を確保できるとともに、電気的絶縁性も確保できる。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量は、０．８％以上５％以下が好ましい。
【００２０】
セラミックス粉末は、ガラスセラミックスの反射率を向上させる。セラミックス粉末としては、従来からガラスセラミックスの製造に用いられるセラミックス粉末が挙げられ、アルミナ粉末、ジルコニア粉末、安定化ジルコニア粉末、チタニア粉末、これらから選ばれる２種以上の混合物が挙げられる。
【００２１】
ガラス粉末とセラミックス粉末とは、例えば、ガラス粉末３０〜５０質量％、セラミックス粉末７０〜５０質量％の割合で配合し、混合して、ガラスセラミックス組成物とする。このガラスセラミックス組成物を成形し、焼成を行うことでガラスセラミックスを得ることができる。
【００２２】
発光素子３としては、例えば青色光を発する青色発光ダイオード素子が挙げられる。発光素子３の大きさは必ずしも限定されないが、１辺の長さが０．２〜１ｍｍの正方形状または矩形状が好ましい。また、厚さについても必ずしも限定されないが、０．０５〜０．５ｍｍが好ましい。
【００２３】
蛍光体層４としては、例えばシリコーン樹脂等の樹脂材料中に青色光により励起されて黄色光を発する黄色蛍光体が分散されたものが挙げられる。蛍光体層４の屈折率ｎ１は、通常、１．４１前後である。蛍光体層４の大きさは必ずしも限定されないが、１辺の長さが１〜１５ｍｍの正方形状、矩形状、または円形状が好ましい。発光素子３の厚みを除いた蛍光体層４の厚みは、ｔ／ｄ＞０．４を満たす範囲内であれば必ずしも限定されないが、通常、０．３〜１．３ｍｍが好ましい。
【００２４】
光トランスファー層６は、蛍光体層４の屈折率をｎ１、光トランスファー層６の屈折率をｎ２としたとき、ｎ２／ｎ１≦１．０７を満たすものである。通常、蛍光体層４の屈折率ｎ１に応じて、上記屈折率比を満たすように光トランスファー層６の屈折率ｎ２が調整される。
【００２５】
また、光トランスファー層６は、蛍光体層４の中心軸を通る少なくとも１つの平面において、蛍光体層４の中心軸から側面部までの長さをｄ、発光素子３の厚みを除いた蛍光体層４と光トランスファー層６との合計した厚みをｔとしたとき、ｔ／ｄ＞０．４を満たすものである。通常、蛍光体層４の厚みに応じて、上記厚み比を満たすように光トランスファー層６の厚みが調整される。
【００２６】
上記平面としては、蛍光体層４の中心軸を通る平面であれば特に限定されないが、図１（ｂ）に示すように蛍光体層４の平面形状が正方形状の場合、１対の対向する辺、例えば図１（ｂ）における左右方向の１対の辺の各辺の中央部を通る平面が好ましい。この場合、長さｄは、蛍光体層４の中心軸から側面部の１辺に引いた垂線の長さとなる。
【００２７】
蛍光体層４の中心軸を通る少なくとも１つの平面において上記した屈折率比および厚み比を満たすように光トランスファー層６を設けることで、生産性を良好としつつ、配光角および光束の少なくとも一方を増加できる。図２は、従来の発光装置、すなわち光トランスファー層６を有しない発光装置の発光状態を説明する説明図である。なお、本発明の発光装置１と同様の部分には同一の符合を付している。従来の発光装置１１については、発光素子３から出射される光のうち出射角度の比較的大きい光が蛍光体層４の上面で全反射されるために、結果として蛍光体層４からの取出し光量の低下が起こる。従来の発光装置１１では、例えば発光素子３の光束に対して５４％程度の取出し光量となり、かつ１１５°程度の配光角しか得ることができない。
【００２８】
図３は、本発明の発光装置１の発光状態を説明する説明図である。本発明の発光装置１によれば、蛍光体層４の中心軸を通る少なくとも１つの平面において上記した屈折率比および厚み比を満たすように光トランスファー層６を設けることで、発光素子３から出射される光のうち出射角度の比較的大きい光について、蛍光体層４の上面における全反射を抑制し、光トランスファー層６を通してその側面部から出射させることができる。これにより、従来の発光装置１１に比べて、配光角および光束の少なくとも一方を増加できる。なお、発光素子３から出射される光のうち出射角度の比較的小さい光については、従来の発光装置１１と同様、光トランスファー層６を通してその上面から出射させることができる。また、本発明の発光装置１によれば、従来の発光装置１１に光トランスファー層６を設けるだけで済むため、生産性も良好にできる。
【００２９】
ここで、ｎ２／ｎ１＞１．０７の場合、またはｔ／ｄ≦０．４の場合、従来の発光装置１１に比べて配光角および光束のいずれも増加できない。例えば、ｔ／ｄ≦０．４の場合、すなわち光トランスファー層６の厚みが過度に小さい場合、図４に示すように、発光素子３から出射される光のうち出射角度の比較的大きい光が光トランスファー層６の上面で全反射されやすく、配光角および光束のいずれも増加できない。なお、光トランスファー層６の屈折率ｎ２は、空気の屈折率よりも大きければ必ずしも制限されないが、１．０５以上が好ましい。すなわち、光トランスファー層６の屈折率ｎ２は、０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０７を満たすことが好ましい。また、光トランスファー層６の厚みｔは、０．４＜ｔ／ｄ≦１．７を満たすことが好ましい。光トランスファー層６は、０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０３かつ０．５≦ｔ／ｄ≦１．７を満たすことがより好ましい。
【００３０】
従来の発光装置１１に比べて配光角を効果的に大きくする観点からは、以下に示すように、所定の屈折率比ｎ２／ｎ１の範囲内となるように屈折率ｎ２を調整するとともに、この屈折率比ｎ２／ｎ１の各範囲について所定の厚み比ｔ／ｄとなるように厚みｔを調整することが好ましい。
０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０７であって、
０．７４≦ｎ２／ｎ１＜０．９２の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．１、
０．９２≦ｎ２／ｎ１≦１．０７の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．７。
【００３１】
従来の発光装置１１に比べて配光角を１０°以上大きくする観点からは、以下に示すものが好ましい。
０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０３であって、
０．７４≦ｎ２／ｎ１＜０．７５の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦０．９、
０．７５≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦０．９、
０．８５≦ｎ２／ｎ１＜０．９２の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．１、
０．９２≦ｎ２／ｎ１＜０．９７の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．３、
０．９７≦ｎ２／ｎ１≦１．０３の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．５。
【００３２】
一方、配光角を考慮せず、従来の発光装置１１の光束を基準である１００％としたとき、１００％を超える光束を効果的に得る観点からは、以下に示すものが好ましい。
０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０７であって、
０．７４≦ｎ２／ｎ１＜０．７５の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．７、
０．７５≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．７、
０．８５≦ｎ２／ｎ１≦１．０７の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．７。
【００３３】
配光角を考慮せず、１０５％以上の光束を得る観点からは、以下に示すものが好ましい。
０．７５≦ｎ２／ｎ１≦１．０３であって、
０．７５≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．７、
０．８５≦ｎ２／ｎ１≦１．０３の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．７。
【００３４】
なお、配光角を考慮せず、単に９５％以上の光束が得られる範囲は以下に示す通りである。
０．７５≦ｎ２／ｎ１≦１．１であって、
０．７５≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．３≦ｔ／ｄ≦１．７、
０．８５≦ｎ２／ｎ１＜１．０７の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．７、
１．０７≦ｎ２／ｎ１≦１．１の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．７。
【００３５】
従来の発光装置１１に比べて配光角が１０°以上大きく、かつ９５％以上の光束を得る観点からは、以下に示すものが好ましい。
０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０３であって、
０．７４≦ｎ２／ｎ１＜０．７５の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦０．９、
０．７５≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦０．９、
０．８５≦ｎ２／ｎ１＜０．９２の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．１、
０．９２≦ｎ２／ｎ１＜０．９７の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．３、
０．９７≦ｎ２／ｎ１≦１．０３の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．５。
【００３６】
また、従来の発光装置１１に比べて配光角が１０°以上大きく、かつ１００％以上の光束を得る観点からは、以下に示すものが好ましい。
０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０３であって、
０．７４≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦０．９、
０．８５≦ｎ２／ｎ１＜０．９２の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．１、
０．９２≦ｎ２／ｎ１＜０．９７の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．３、
０．９７≦ｎ２／ｎ１≦１．０３の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．５。
【００３７】
さらに、従来の発光装置１１に比べて配光角が１０°以上大きく、かつ１０５％以上の光束を得る観点からは、以下に示すものが好ましい。
０．７５≦ｎ２／ｎ１≦１．０３であって、
０．７５≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦０．９、
０．８５≦ｎ２／ｎ１＜０．９２の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．１、
０．９２≦ｎ２／ｎ１＜０．９７の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．３、
０．９７≦ｎ２／ｎ１≦１．０３の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．５。
【００３８】
光トランスファー層６の平面方向の大きさは、蛍光体層４の平面方向の大きさとほぼ同様が好ましい。蛍光体層４に比べて光トランスファー層６が過度に小さい場合、蛍光体層４の上面のうち光トランスファー層６により覆われていない部分で全反射が起こり、配光角および光束のいずれも有効に増加できない。また、蛍光体層４に比べて光トランスファー層６が過度に大きい場合、光トランスファー層６の上面のうち側面部に近い部分で全反射が起こり、配光角および光束のいずれも有効に増加できない。
【００３９】
ここで、配光角とは、発光装置１について出射角度ごとに光度を測定したときに、出射角度が０度、つまり発光装置１の表面に対して垂直方向のときの光度に対して、光度が半分になるときの出射角度、つまり半値幅を意味する。配光角の測定は、例えば、受光ファイバーと分光器とを組み合わせた光学装置を用い、出射角度毎に光量を測定することにより行うことができる。
【００４０】
光トランスファー層６の好適な厚さ、すなわち光トランスファー層６の上面における全反射を抑制し、配光角および光束の少なくとも一方を増加できる厚さは、以下のような計算により求められる。すなわち、図５に示すように、光トランスファー層６の上面と下面は略平行として、蛍光体層４の屈折率ｎ１、光トランスファー層６の屈折率ｎ２、空気の屈折率ｎ３、光トランスファー層６の下面における入射角θ１、屈折角θ２、光トランスファー層６の上面における入射角θ２、屈折角θ３には、以下の関係が成立する。
ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２
ｎ２ｓｉｎθ２＝ｎ３ｓｉｎθ３
ここで、略平行とは面と面の平行からのずれが±３°であることを言う。
【００４１】
空気の屈折率ｎ３＝１であり、光トランスファー層６の上面で全反射が起きるときの条件はθ３＝９０°のときであることから、以下のようにθ１、θ２が求められる。
ｎ２ｓｉｎθ２＝１
θ２＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ２）
θ１＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ２ｓｉｎθ２／ｎ１）＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ１）
【００４２】
一方、蛍光体層４において光が水平方向に進む距離ｄ１、光トランスファー層６において光が水平方向に進む距離ｄ２、発光素子３を除いた蛍光体層４の厚みｔ１、光トランスファー層６の厚みｔ２には、以下の関係が成立する。
ｄ１＝ｔ１×ｔａｎθ１
ｄ２＝ｔ２×ｔａｎθ２
ｄ１＋ｄ２＝ｔ１×ｔａｎθ１＋ｔ２×ｔａｎθ２
【００４３】
光トランスファー層６の上面で全反射が起きず、該上面の外縁の角部で全反射が起きるときの条件は、距離ｄ１、距離ｄ２の合計が、蛍光体層４、つまり光トランスファー層６の中心軸から側面部までの長さｄに等しいときであることから、以下の関係が成立する。
ｔ２＝（ｄ−ｔ１×ｔａｎθ１）／ｔａｎθ２
【００４４】
従って、蛍光体層４における長さｄ、蛍光体層４の屈折率ｎ１、および光トランスファー層６の屈折率ｎ２から、光トランスファー層６の上面における全反射を抑制し、代わりに側面部から光を出射させ、配光角および光束の少なくとも一方を増加できる光トランスファー層６の好ましい厚さを求めることができる。なお、本発明における屈折率比ｎ２／ｎ１および厚み比ｔ／ｄは、このようにして求められる光トランスファー層６の厚さを元にし、従来の発光装置１１に比べて、配光角および光束の少なくとも一方を増加できる範囲を規定したものである。
【００４５】
表１は、上記計算により求められた光トランスファー層６の厚みｔ２を示すものである。なお、光トランスファー層６の厚みｔ２は、光トランスファー層６の屈折率ｎ２を１〜１．５３の範囲で変化させて求めた。また、蛍光体層４の構成は、以下に示すものとした。
蛍光体層４の大きさ：５ｍｍ×５ｍｍ（ｄ＝２．５ｍｍ）
蛍光体層４の厚みｔ１：０．５ｍｍ
蛍光体層４の屈折率ｎ１：１．４１
【００４６】
【表１】
【００４７】
光トランスファー層６の構成材料は、蛍光体層４の屈折率ｎ１に応じてｎ２／ｎ１≦１．０７を満たすものであれば必ずしも限定されないが、樹脂材料が好ましく、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、中空状シリカを含有するアクリル系樹脂等が好ましい。また、蛍光体層４の屈折率ｎ１に応じてｎ２／ｎ１≦１．０７を満たす範囲内で、蛍光体層４に含まれる蛍光体と同様の蛍光体を含有することもできる。すなわち、蛍光体層４と光トランスファー層６とは同一材料から構成することもできる。
【００４８】
フッ素樹脂としては、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ビニルエーテル−クロロトリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等が挙げられ、屈折率が低い点から、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体またはＥＴＦＥが好ましく、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体が特に好ましい。
【００４９】
主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体は、無定形または非結晶性の重合体である。主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有するとは、重合体における含フッ素脂肪族環の環を構成する炭素原子の１個以上が重合体の主鎖を構成する炭素原子であることをいう。含フッ素脂肪族環の環を構成する原子は、炭素原子以外に酸素原子、窒素原子等を含んでいてもよい。含フッ素脂肪族環としては、１〜２個の酸素原子を有する含フッ素脂肪族環が好ましい。含フッ素脂肪族環を構成する原子の数は、４〜７個が好ましい。
【００５０】
主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体は、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体を形成し得る含フッ素単量体を含む単量体成分を重合して得られる。該含フッ素単量体としては、炭素−炭素二重結合および含フッ素脂肪族環構造を有し、かつ炭素−炭素二重結合を構成する少なくとも１つの炭素原子が含フッ素脂肪族環構造の一部を構成する環状単量体、炭素−炭素二重結合を２つ有する線状のジエン系単量体が挙げられる。
【００５１】
主鎖を構成する炭素原子は、環状単量体を重合させて得た重合体である場合には炭素−炭素二重結合の炭素原子に由来し、ジエン系単量体を環化重合させて得た重合体である場合には２個の炭素−炭素二重結合の４個の炭素原子に由来する。
【００５２】
環状単量体およびジエン系単量体において、炭素原子に結合した水素原子および炭素原子に結合したフッ素原子の合計数に対する炭素原子に結合したフッ素原子の数の割合は、それぞれ、８０％以上が好ましく、１００％が特に好ましい。
【００５３】
環状単量体としては、化合物（１）または化合物（２）が好ましい
【００５４】
【化１】
【００５５】
ただし、Ｘ１は、フッ素原子または炭素原子数１〜３のペルフルオロアルコキシ基を示し、Ｒ１およびＲ２は、それぞれフッ素原子または炭素原子数１〜６のペルフルオロアルキル基を示し、Ｘ２およびＸ３は、それぞれフッ素原子または炭素原子数１〜９のペルフルオロアルキル基を示す。
【００５６】
化合物（１）の具体例としては、化合物（１−１）〜（１−３）が挙げられる。
【００５７】
【化２】
【００５８】
化合物（２）の具体例としては、化合物（２−１）〜（２−２）が挙げられる。
【００５９】
【化３】
【００６０】
ジエン系単量体としては、化合物（３）が好ましい。
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｑ−ＣＦ＝ＣＦ２ …（３）。
ただし、Ｑは、炭素原子数１〜３のペルフルオロアルキレン基（エーテル性酸素原子を有していてもよい。）を示す。エーテル性酸素原子を有するペルフルオロアルキレン基である場合、エーテル性酸素原子は該基の一方の末端に存在していてもよく、該基の両末端に存在していてもよく、該基の炭素原子の間に存在していてもよい。環化重合性の点からは、該基の一方の末端に存在しているのが好ましい。
【００６１】
化合物（３）の環化重合により、下式（Ｉ）〜（III）のうちの１種以上のモノマー単位を有する含フッ素重合体が得られる。
【００６２】
【化４】
【００６３】
化合物（３）の具体例としては、化合物（３−１）〜（３−９）が挙げられる。
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２ …（３−１）、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ＝ＣＦ２ …（３−２）、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２ …（３−３）、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２ …（３−４）、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ＝ＣＦ２ …（３−５）、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＯＣＦ＝ＣＦ２ …（３−６）、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣ（ＣＦ３）２ＯＣＦ＝ＣＦ２ …（３−７）、
ＣＦ２＝ＣＦＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２ …（３−８）、
ＣＦ２＝ＣＦＣＦ２ＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２ …（３−９）。
【００６４】
主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体において、全モノマー単位（１００モル％）に対する含フッ素脂肪族環構造を有するモノマー単位の割合は、２０モル％以上が好ましく、４０モル％以上がより好ましく、１００モル％が特に好ましい。含フッ素脂肪族環構造を有するモノマー単位とは、環状単量体の重合により形成されたモノマー単位、またはジエン系単量体の環化重合により形成されたモノマー単位である。
【００６５】
主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体としては、例えば旭硝子社製の商品名「サイトップ」が挙げられ、その屈折率は１．３４である。また、上記したエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）の屈折率は１．３６である。
【００６６】
フッ素樹脂からなる光トランスファー層６の形成は、例えば、該フッ素樹脂を形成し得る単量体を含有する活性エネルギー線硬化性組成物を調製し、該活性エネルギー線硬化性組成物を所定の形状に成形し、紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射して行う。また、フッ素樹脂を溶融させて所定の形状に成形し、冷却して形成してもよいし、またフッ素樹脂を溶媒に溶解させて塗布液を調製し、該塗布液を所定の形状に塗布し、該塗布液から溶媒を揮発させて形成してもよい。
【００６７】
中空状シリカを含有するアクリル系樹脂としては、（メタ）アクリロイル基を有する化合物および中空状シリカを少なくとも含有する活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物、例えば特開２０１０−２５７２号公報に記載されるような組成物中の固形分１００質量部中の中空状シリカの割合が３０〜４５質量部である活性エネルギー線硬化性組成物の硬化物が挙げられる。
【００６８】
（メタ）アクリロイル基を有する化合物は、耐摩耗性に優れた硬化膜を形成できるという理由から、（メタ）アクリロイル基を、１分子中に２個以上有することが好ましく、２〜５０個有することがより好ましく、３〜３０個有することが特に好ましい。なお、本明細書において、（メタ）アクリロイル基とはアクリロイル基とメタクリロイル基の両者を意味する総称として使用する。（メタ）アクリロイル基を有する化合物としては以下の（１）〜（４）の化合物が一例として挙げられる。
【００６９】
（１）ペンタエリスリトールやその多量体であるポリペンタエリスリトールと、ポリイソシアネートと、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートと、の反応生成物であるアクリルウレタンであって、（メタ）アクリロイル基を２個以上、より好ましくは４〜２０個有する多官能性化合物。
【００７０】
（２）ペンタエリスリトールやポリペンタエリスリトールの水酸基含有ポリ（メタ）アクリレートと、ポリイソシアネートと、の反応生成物であるアクリルウレタンであり、好ましくは（メタ）アクリロイル基を２個以上、より好ましくは４〜２０個有する多官能性化合物。
【００７１】
（３）ペンタエリスリトール又はポリペンタエリスリトールと、（メタ）アクリル酸とのポリエステルであるペンタエリスリトール系ポリ（メタ）アクリレートであり、好ましくは（メタ）アクリロイル基を４〜２０個有する多官能性化合物。具体的には、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート。
【００７２】
（４）トリス（ヒドロキシアルキル）イソシアヌレート又はトリス（ヒドロキシアルキル）イソシアヌレートの１モルに、１〜６モルのカプロラクトン又はアルキレンオキシドを付加して得られる化合物と、（メタ）アクリル酸とのポリエステルであるイソシアヌレート系ポリ（メタ）アクリレートである、好ましくは（メタ）アクリロイル基を２〜３個有する多官能性化合物。
【００７３】
中空状シリカは、屈折率が１．２〜１．４のものが好ましく、さらに好ましくは１．２５〜１．３５である。なお、ここでの屈折率は、粒子全体としての屈折率を表しており、外殻のシリカのみの屈折率ではない。中空状シリカの屈折率は、中空状シリカの分散液をプラスチック基板上に、乾燥後の膜厚が１００ｎｍとなるように塗布・乾燥した後、片面反射スペクトルを測定することにより求める。
【００７４】
中空状シリカの平均粒径は、特に限定されないが、５〜１５０ｎｍの範囲が好ましい。平均粒径が５ｎｍ未満であると、外殻のシリカの厚さが薄くなり、粒子の物理強度が弱くなる傾向にある。平均粒径が１５０ｎｍを超えると、硬化膜の透明性が低下する傾向にある。
【００７５】
中空状シリカは、溶媒に分散させて、中空状シリカの分散液として、活性エネルギー線硬化性組成物の調製に用いてもよい。中空状シリカの分散に用いる溶媒としては、特に限定されないが、保存安定性の点から極性溶媒が好ましく、水、低級アルコール類、グリコールエーテル類が好ましく挙げられる。低級アルコール類としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール等が挙げられる。グリコールエーテル類としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングルコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル等が挙げられる。これらの極性溶媒は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００７６】
このような中空状シリカやその分散液は、例えば、特開２００１−２３３６１１号公報、特開２００２−７９６１６号公報、特開２００６−３３５８８１号公報などに記載されている方法により製造することができる。
【００７７】
中空状シリカは、その表面を、分子末端にパーフルオロアルキル基、またはパーフルオロポリエーテル基を有する加水分解性シラン化合物で表面処理したものを用いてもよい。このような表面処理を施すことによって、中空状シリカの表面張力を下げることができる。
【００７８】
中空状シリカの表面修飾に用いる上記加水分解性シラン化合物としては、例えば、Ｃ６Ｆ１３−Ｃ２Ｈ４−ＯＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ＣＦ３Ｏ−（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｘ−ＣＦ２ＣＨ２ＯＣＯＮＨ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＦ３Ｏ−（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｘ−ＣＦ２ＣＯＮＨ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３等の化合物が挙げられる。ただし、ｘは１〜１００の整数である。
【００７９】
中空状シリカの表面を、上記加水分解性シラン化合物で修飾する方法としては、特に限定されない。例えば、中空状シリカと加水分解性シラン化合物とを攪拌混合し、必要に応じて、酸やアルカリなどの触媒を加えて処理する方法などが挙げられる。
【００８０】
中空状シリカを表面修飾する際に用いる加水分解性シラン化合物の使用割合は、中空状シリカ１００質量部に対し、１〜５０質量部が好ましい。加水分解性シラン化合物の使用割合が１質量部未満であると、上記表面修飾による効果が十分得られないことがある。５０質量部を超えると、硬化膜の透明性が低下する傾向にある。
【００８１】
中空状シリカと加水分解性シラン化合物との反応温度は、特に限定されないが、５〜６０℃程度が好ましい。温度が低すぎると加水分解速度が遅くなり時間がかかる傾向にある。また、温度が高すぎると、中空状シリカの分散媒（水、低級アルコール類、グリコールエーテル類等）が揮発しやすくなり、中空状シリカの保存安定性や、取り扱い性が低下する傾向にある。
【００８２】
中空状シリカの含有量は、例えば、活性エネルギー線硬化性組成物中の固形分１００質量部に対し３０〜４５質量部であり、３２質量部以上が好ましく、３４質量部以上が特に好ましい。中空状シリカの含有量が前記比率で３０質量部未満であると、中空状シリカの含有量が少ないため、屈折率が十分に低下せず、また反射防止機能等が十分に得られないとともに、反射光に着色が付きやすくなる。一方、中空状シリカの含有量が前記比率で４５質量部を超えると、形成される硬化膜の透明性が低下する傾向にある。中空状シリカの含有量を上記範囲とすることで、屈折率が低く、透明性、物理強度、反射防止性等を兼ね備え、反射光による着色等のない硬化膜を生産性よく形成できる。
【００８３】
活性エネルギー線硬化性組成物は、上記した（メタ）アクリロイル基を有する化合物および中空状シリカ、その他に活性エネルギー線重合開始剤、溶媒等を混合して調製する。この活性エネルギー線硬化性組成物を所定の形状に成形し、活性エネルギー線を照射して硬化させることで、光トランスファー層６とする。
【００８４】
活性エネルギー線重合開始剤としては、特に限定されず、公知の光重合開始剤を使用できる。具体例としては、アリールケトン系光重合開始剤（例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、アルキルアミノベンゾフェノン類、ベンジル類、ベンゾイン類、ベンゾインエーテル類、ベンジルジメチルケタール類、ベンゾイルベンゾエート類、α−アシルオキシムエステル類等）、含硫黄系光重合開始剤（例えば、スルフィド類、チオキサントン類等）、アシルホスフィンオキシド類系光重合開始剤（例えば、アシルジアリールホスフィンオキシド等）が挙げられる。これらは、それぞれ単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。また、アミン類などの光増感剤と組み合わせて使用してもよい。
【００８５】
活性エネルギー線重合開始剤の含有量は、（メタ）アクリロイル基を有する化合物１００質量部に対して０．１〜２０質量部が好ましく、０．２〜１０質量部がより好ましい。活性エネルギー線重合開始剤の量が該範囲にあると、プラスチック被覆用組成物の硬化性が充分であり、硬化の際に全ての活性エネルギー線重合開始剤が分解するため好ましい。
【００８６】
溶媒は、特に限定はないが、水と、２５℃における水に対する溶解度が１０％以上の有機溶媒と、を少なくとも含むものが好ましい。溶媒の含有量は、活性エネルギー線硬化性組成物１００質量部に対し、７５〜９０質量部が好ましい。
【００８７】
水は、中空状シリカの保存安定性の観点から好ましく用いることができる。水の含有量は、活性エネルギー線硬化性組成物１００質量部に対し、５〜３０質量部が好ましい。水の含有量が５質量部未満であると、中空状シリカの保存安定性が低下するおそれがある。また、水の含有量が３０質量部を超えると、活性エネルギー線硬化性組成物を塗布する際に、被塗布表面ではじきが生じ、均一な硬化膜を形成できないことがある。
【００８８】
水に対する溶解度が１０％以上の有機溶媒（以下、「水溶性有機溶媒」と記す）は、（メタ）アクリロイル基を有する化合物を溶解させることができ、また、水とも分相するおそれも少ないので、均一な組成物が得られやすくなる。このような、水溶性有機溶媒としては、低級アルコール類、グリコールエーテル類、ケトン類が挙げられる。低級アルコール類としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール等が挙げられる。グリコールエーテル類としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングルコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル等が挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等が挙げられる。これらの水溶性有機溶媒は、それぞれ単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。水溶性有機溶媒の含有量は、活性エネルギー線硬化性組成物１００質量部に対し、４５〜８５質量部が好ましい。水溶性有機溶媒の含有量が、４５質量部未満であると、水の含有量が多くなりすぎて、活性エネルギー線硬化性組成物を塗布した際に、被塗布表面ではじきが生じ、均一な硬化膜を形成できないことがある。また、水溶性有機溶媒の含有量が、８５質量部を超えると、活性エネルギー線硬化性組成物中の水の含有量が少なくなりすぎて、中空状シリカの保存安定性が低下するおそれがある。
【００８９】
また、活性エネルギー線硬化性組成物には、必要に応じて、撥水撥油剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、熱重合防止剤、レベリング剤、消泡剤、増粘剤、沈降防止剤、顔料（有機着色顔料、無機顔料）、着色染料、赤外線吸収剤、蛍光増白剤、分散剤、防曇剤、カップリング剤からなる群から選ばれる１種以上の機能性配合剤を含めてもよい。
【００９０】
活性エネルギー線硬化性組成物の硬化に用いられる活性エネルギー線としては、紫外線、電子線、Ｘ線、放射線、および高周波線等が好ましく挙げられ、特に１８０〜５００ｎｍの波長を有する紫外線が経済的に好ましい。活性エネルギー線の光量としては、特に限定されないが、５０〜２０００ｍＪ／ｃｍ２が好ましい。活性エネルギー線の光量が５０ｍＪ/ｃｍ２未満であると、硬化膜の硬化が不充分となり、硬化膜の物理強度が低下する恐れがある。一方、活性エネルギー線の光量が２０００ｍＪ/ｃｍ２を超えると、光量が強すぎて、硬化膜等が加熱変形してしまう恐れがある。
【００９１】
図６（ａ）は、本発明の発光装置１の変形例を示す断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す発光装置１の発光素子３と蛍光体層４とを示す平面図である。
【００９２】
基板２に搭載される発光素子３は、図６に示すように複数でもよく、必ずしも図１に示すように１つに限られない。複数の発光素子３を有する場合、複数の発光素子３を覆うように設けられる蛍光体層４の全体における中心軸が上記した蛍光体層４の中心軸となる。
【００９３】
また、蛍光体層４の平面形状は、必ずしも正方形状に限られず、図７（ｂ）に示すような長方形状であってもよい。この場合についても、蛍光体層４の中心軸を通る少なくとも１つの平面においてｔ／ｄ＞０．４を満たせばよいが、１対の対向する短辺、例えば図７（ｂ）では左右方向の１対の短辺の各辺の中央部を通る平面についてｔ／ｄ＞０．４を満たすことが好ましい。蛍光体層４の平面形状が長方形状の場合についても、該蛍光体層４の中心軸を通る少なくとも１つの平面においてｔ／ｄ＞０．４を満たすことで、従来の発光装置１１に比べて、配光角および光束の少なくとも一方を増加できる。
【００９４】
光トランスファー層６には、その上面における反射を抑制して発光効率を向上させる観点から、蒸着法による反射防止層、特に低温蒸着法による反射防止層、または複数の凸部からなる反射防止構造を設けることが好ましい。通常、光トランスファー層６は樹脂材料から構成され、耐熱性が比較的に低いことから、これらの中でも形成時に光トランスファー層６を損傷させにくい低温蒸着法による反射防止層や複数の凸部からなる反射防止構造が好ましい。特に、複数の凸部からなる反射防止構造によれば、その形成時の光トランスファー層６の損傷を抑制しやすく、また光トランスファー層６の形成と同時に形成、具体的には光トランスファー層６の成形および硬化等と同時に成形および硬化等ができるために好ましい。以下、複数の凸部からなる反射防止構造を単に反射防止構造と記す。
【００９５】
反射防止構造としては、例えば、図８に示すような光トランスファー層６の上面に形成された複数の凸部７ａからなる反射防止構造７が挙げられる。なお、反射防止構造７は、図示しないが、光トランスファー層６とは別体の支持基材上に形成されたものであってもよい。このような反射防止構造７が形成された支持基材は、光トランスファー層６の上面に積層されて用いられる。
【００９６】
凸部７ａとしては、図示されるような長尺の凸条の他、点在する突起等が挙げられる。凸条は、反射防止の点から、複数が平行に存在して縞状をなすことが好ましい。凸条の形状としては、直線、曲線、折れ曲がり形状等が挙げられ、反射防止の点から直線が好ましい。凸条の長手方向に直交する断面の形状としては、三角形、台形、長方形、半円形等が挙げられ、反射防止の点から三角形、または台形が好ましい。また、突起の形状は、円錐形、角錐形、角錐台形、角柱形、円柱形、半球形等が挙げられ、反射防止の点から、円錐形、角錐形、または角錐台形が好ましい。図９に突起の一例として円錐形の凸部７ａを有する反射防止構造７を示す。
【００９７】
凸部７ａのピッチＰは、５００ｎｍ以下が好ましく、３００ｎｍ以下がより好ましい。凸部７ａのピッチＰは、成形性等の点から、５０ｎｍ以上が好ましい。なお、凸部７ａのピッチＰとは、凸部７ａの底部の幅Ｗと、凸部７ａ間に形成される溝の底部の幅との合計である。図８に示されるように凸部７ａが隙間なく配列される場合、凸部７ａのピッチＰは凸部７ａの底部の幅Ｗと同じになる。
【００９８】
凸部７ａのアスペクト比（凸部７ａの高さＨ／凸部７ａのピッチＰ）は、凸部７ａの成形性および耐擦傷性の点からは、２以下が好ましく、１．５以下がより好ましい。凸部７ａのアスペクト比は、反射率を低く抑える点からは、１以上が好ましく、２以上がより好ましい。
【００９９】
凸部７ａの底部の幅Ｗは、凸部７ａのピッチＰに対して、０．５〜１倍が好ましく、１倍が特に好ましい。既に説明したように、凸部７ａの底部の幅Ｗは凸部７ａが隙間なく配列している場合、凸部７ａのピッチＰと同じになる。凸部７ａの底部の幅Ｗとは、凸条の場合は、長手方向に直交する断面における底辺の長さであり、突起の場合は、突起の底面における最大長さである。
【０１００】
反射防止構造７の構成材料は樹脂材料が好ましく、該樹脂材料としては光トランスファー層６の構成材料である樹脂材料と同様のものが挙げられる。樹脂材料の中でも、フッ素系樹脂が好ましく、屈折率が低い点から、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体またはＥＴＦＥが好ましく、特に主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体が好ましい。また、反射防止構造７は、蛍光体層４に含まれる蛍光体と同様の蛍光体を含有することもできる。すなわち、蛍光体層４、光トランスファー層６、および反射防止構造７の全てを同一材料から構成することもできる。
【０１０１】
次に、光トランスファー層６、反射防止構造７の形成方法について説明する。
光トランスファー層６は、例えば、予め上記したような樹脂材料からなる所定形状の光トランスファー層用シートを製造しておき、これを図１０に示すように粘着剤層８を介して蛍光体層４に積層および粘着して形成する。
【０１０２】
粘着剤層８の構成材料としては、該粘着剤層８の屈折率をｎ４としたとき、ｎ２≦ｎ４≦ｎ１を満たすものが好ましく、例えば、光トランスファー層６の構成材料と同様のシリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂等が好ましい。なお、粘着剤層８の厚みは、配光角および光束の低下を抑制する観点から０．１ｍｍ以下が好ましい。
【０１０３】
反射防止構造７を設ける場合、蛍光体層４への積層前に予め光トランスファー層用シートに設けてもよいし、蛍光体層４に光トランスファー層用シートを積層してから反射防止構造７を形成してもよい。
【０１０４】
また、光トランスファー層６は、図１１に示すように、光トランスファー層６を形成し得る未硬化の樹脂組成物、例えば活性エネルギー線硬化性組成物、その他の光トランスファー層６を形成し得る溶融物または塗布液を蛍光体層４の上面に所定の形状および厚みとなるように直接塗布および成形し、硬化または固化させて形成してもよい。反射防止構造７を設ける場合、光トランスファー層６の形成、例えば成形および硬化または固化等と同時に反射防止構造７の形成、例えば成形および硬化または固化等を行ってもよいし、光トランスファー層６を形成してから反射防止構造７を形成してもよい。
【０１０５】
さらに、蛍光体層４の構成材料と光トランスファー層６の構成材料とが同一の場合、例えば図１２に示すように、蛍光体層４および光トランスファー層６を形成し得る未硬化の樹脂組成物、例えば蛍光体組成物を筒状反射部５に充填するとともに、所定の高さとなるように成形し、硬化させて、蛍光体層４と光トランスファー層６とを同時に形成してもよい。反射防止構造７を設ける場合、蛍光体層４および光トランスファー層６の形成、すなわち成形および硬化と同時に反射防止構造７の形成、すなわち成形および硬化を行ってもよいし、蛍光体層４および光トランスファー層６を形成してから反射防止構造７を形成してもよい。
【０１０６】
以下、反射防止構造７の形成方法について説明する。なお、以下では、反射防止構造７のみを形成する場合について説明するが、反射防止構造７は必ずしも単独で形成する必要はなく、光トランスファー層用シートや光トランスファー層６の形成、例えば成形および硬化と同時に成形および硬化を行って形成することもできる。
【０１０７】
（α）光インプリント法：凸部７ａの反転形状である凹部を有するモールドを用い、該凹部に凸部７ａを形成し得る未硬化の樹脂組成物、具体的には活性エネルギー線硬化性組成物を充填し、紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化性組成物を硬化させて凸部７ａを形成する。
【０１０８】
（β）熱インプリント法：凸部７ａの構成材料、例えばフッ素樹脂からなる樹脂膜に、凸部７ａの反転形状である凹部を有するモールドを、該樹脂膜およびモールドの少なくとも一方を加熱しながら押し付けて凸部７ａを形成する。
【０１０９】
（γ）射出成形法：凸部７ａの反転形状である凹部を有するモールドを用い、該モールドのキャビティ内に、凸部７ａの構成材料、例えばフッ素樹脂の溶融物を射出し、冷却して、凸部７ａを形成する。
【０１１０】
（δ）キャスト法：凸部７ａの反転形状である凹部を有するモールドを用い、該凹部に凸部７ａの構成材料、例えばフッ素樹脂を溶媒に溶解させた塗布液を塗布し、溶媒を揮発させて凸部７ａを形成する。
【実施例】
【０１１１】
以下、実施例を参照して本発明を具体的に説明する。
図１に示す構成の発光装置１について、光トランスファー層６の厚みｔ２と屈折率ｎ２とを変化させて計算により配光角を求めた。なお、基板２および筒状反射部５はアルミニウムからなるものとし、発光素子３は、大きさ０．５ｍｍ×０．５ｍｍ、厚み＝０．１ｍｍの青色発光ダイオード素子、蛍光体層４は、シリコーン樹脂中に青色光により励起されて黄色光を発する黄色蛍光体が分散され、屈折率ｎ１＝１．４１、大きさ５ｍｍ×５ｍｍ、発光素子３を除いた厚みｔ１＝０．５ｍｍのものとした。また、配光角の計算は、図１（ｂ）に示すように正方形状の蛍光体層４の左右方向の１対の対向する辺の各辺の中央部を通る平面（ｄ＝２．５ｍｍ）について行った。結果を表２、図１１に示す。なお、光トランスファー層６を設けないときの配光角は１１５°である。
【０１１２】
【表２】
【０１１３】
表２、図１３から明らかなように、ｎ２／ｎ１≦１．０７かつｔ／ｄ＞０．４とすることで、光トランスファー層６を設けないときに比べて配光角を大きくできる。特に、０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０７であって、０．７４≦ｎ２／ｎ１＜０．９２の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．１、０．９２≦ｎ２／ｎ１≦１．０７の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．７とすることで、配光角を効果的に大きくできる。
【０１１４】
次に、同構成の発光装置１について、光トランスファー層６の厚みｔ２と屈折率ｎ２とを変化させて光束を計算により求めた。結果を表３、図１４に示す。なお、結果は、光トランスファー層６を設けないときの光束を１００％として表示した。
【０１１５】
【表３】
【０１１６】
表３、図１４から明らかなように、ｎ２／ｎ１≦１．０７かつｔ／ｄ＞０．４とすることで、光トランスファー層６を設けないときに比べて光束を大きくできる。特に、０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０７であって、０．７４≦ｎ２／ｎ１＜０．７５の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦１．７、０．７５≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．７０、０．８５≦ｎ２／ｎ１≦１．０７の範囲では０．９≦ｔ／ｄ≦１．７とすることで、効果的に光束を大きくできる。
【０１１７】
表４に、配光角が１２５°以上かつ光束が９５％以上を満たすものを示す。表中、「○」は、配光角が１２５°以上かつ光束が９５％以上を満たし、「×」は、配光角が１２５°未満または光束が９５％未満であることを示す。
【０１１８】
【表４】
【０１１９】
表４から明らかなように、０．７４≦ｎ２／ｎ１≦１．０３であって、０．７４≦ｎ２／ｎ１＜０．７５の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦０．９、０．７５≦ｎ２／ｎ１＜０．８５の範囲では０．５≦ｔ／ｄ≦０．９、０．８５≦ｎ２／ｎ１＜０．９２の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．１、０．９２≦ｎ２／ｎ１＜０．９７の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．３、０．９７≦ｎ２／ｎ１≦１．０３の範囲では０．７≦ｔ／ｄ≦１．５を満たすことで、１２５°以上の配光角かつ９５％以上の光束を得られる。
【符号の説明】
【０１２０】
１…発光装置、２…基板、３…発光素子、４…蛍光体層、５…筒状反射部、６…光トランスファー層、７…反射防止構造、７ｂ…凸部、８…粘着剤層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、前記発光素子を覆う蛍光体層と、前記蛍光体層上に配置された光トランスファー層とを有する発光装置であって、
前記蛍光体層の屈折率をｎ１、前記光トランスファー層の屈折率をｎ２としたとき、ｎ２／ｎ１≦１．０７、かつ前記蛍光体層の中心軸を通る少なくとも１つの平面において、前記蛍光体層の中心軸から側面部までの長さをｄ、前記発光素子の厚みを除いた蛍光体層と前記光トランスファー層との合計した厚みをｔとしたとき、ｔ／ｄ＞０．４であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記蛍光体層の側面部は筒状反射部により囲まれ、前記光トランスファー層の側面部は露出されている請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
ｎ２／ｎ１≦１．０３かつｔ／ｄ≧０．５を満たす請求項１または２記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光装置における配光角が１２５°以上である請求項１乃至３のいずれか１項記載の発光装置。
【請求項５】
前記光トランスファー層を有しない発光装置の光束を１００％としたとき、１０５％以上の光束を有する請求項１乃至４のいずれか１項記載の発光装置。
【請求項６】
前記光トランスファー層上に複数の凸部からなる反射防止構造を有する請求項１乃至５のいずれか１項記載の発光装置。
【請求項１】
発光素子と、前記発光素子を覆う蛍光体層と、前記蛍光体層上に配置された光トランスファー層とを有する発光装置であって、
前記蛍光体層の屈折率をｎ１、前記光トランスファー層の屈折率をｎ２としたとき、ｎ２／ｎ１≦１．０７、かつ前記蛍光体層の中心軸を通る少なくとも１つの平面において、前記蛍光体層の中心軸から側面部までの長さをｄ、前記発光素子の厚みを除いた蛍光体層と前記光トランスファー層との合計した厚みをｔとしたとき、ｔ／ｄ＞０．４であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記蛍光体層の側面部は筒状反射部により囲まれ、前記光トランスファー層の側面部は露出されている請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
ｎ２／ｎ１≦１．０３かつｔ／ｄ≧０．５を満たす請求項１または２記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光装置における配光角が１２５°以上である請求項１乃至３のいずれか１項記載の発光装置。
【請求項５】
前記光トランスファー層を有しない発光装置の光束を１００％としたとき、１０５％以上の光束を有する請求項１乃至４のいずれか１項記載の発光装置。
【請求項６】
前記光トランスファー層上に複数の凸部からなる反射防止構造を有する請求項１乃至５のいずれか１項記載の発光装置。
【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１４】
【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１４】
【公開番号】特開２０１３−４７３４（Ｐ２０１３−４７３４Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３４２６１（Ｐ２０１１−１３４２６１）
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]