JP2019125683A - LED module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、ＬＥＤモジュールに関する。 Embodiments of the present invention relate to LED modules.
ＬＥＤモジュール用の基板材料は、優れた絶縁耐性や機械強度を有すると共に、孔あけ等の加工が容易にできる加工容易性などの性質が求められる。そして、明るく発光するＬＥＤモジュールを得るには、高い光反射率性能を有することも重要である。この様な基板材料として、従来からセラミックス、金属、ガラス、樹脂等の材料が使用されてきているが、いずれの材料も性能面では一長一短である。例えば、金属基板の場合、加工の容易性に優れ、かつ一定の機械強度を有するが、導電性材料であるため耐電圧性能に問題があり、光反射率の性能も不十分であった。特に後者の性能については、短波長域の光の反射率が低く、例えば、紫外乃至紫色発光ＬＥＤを使用した場合、ＬＥＤ出射光の相当量が金属基板に吸収されるとの問題があった。 The substrate material for the LED module is required to have excellent insulation resistance and mechanical strength, as well as properties such as ease of processing that can be easily processed such as drilling. And, in order to obtain a brightly emitting LED module, it is also important to have high light reflectance performance. Conventionally, materials such as ceramics, metals, glasses, resins, etc. have been used as such substrate materials, but all materials have advantages and disadvantages in terms of performance. For example, in the case of a metal substrate, although it is excellent in easiness of processing and has a certain mechanical strength, it is a conductive material and there is a problem in voltage resistance performance, and the light reflectance performance is also insufficient. In particular, regarding the latter performance, when the reflectance of light in a short wavelength range is low, for example, when an ultraviolet or violet light emitting LED is used, there is a problem that a considerable amount of LED emitted light is absorbed by the metal substrate.
ＬＥＤ発光素子を含むＬＥＤモジュールであって、発光性能が高いＬＥＤモジュールを提供することを目的とする。 It is an LED module including an LED light emitting element, and it is an object of the present invention to provide an LED module having high light emission performance.
実施形態によれば、基板と、反射層と、１以上のＬＥＤ発光素子とを具備するＬＥＤモジュールが提供される。反射層は、基板の表面の少なくとも一部を被覆している。また、反射層の少なくとも一部の光反射率が９０％以上である。ＬＥＤ発光素子は、基板の上、又は反射層の上に載置されている。 According to an embodiment, there is provided an LED module comprising a substrate, a reflective layer, and one or more LED light emitters. The reflective layer covers at least a part of the surface of the substrate. In addition, the light reflectance of at least a part of the reflective layer is 90% or more. The LED light emitting element is mounted on the substrate or on the reflective layer.
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
実施形態に係るＬＥＤモジュールは、基板と、反射層と、１以上のＬＥＤ発光素子とを具備する。反射層は、基板の表面の少なくとも一部を被覆している。また、反射層の少なくとも一部の光反射率が９０％以上である。ＬＥＤ発光素子は、基板の上、又は反射層の上に載置されている。 The LED module according to the embodiment includes a substrate, a reflective layer, and one or more LED light emitting elements. The reflective layer covers at least a part of the surface of the substrate. In addition, the light reflectance of at least a part of the reflective layer is 90% or more. The LED light emitting element is mounted on the substrate or on the reflective layer.
以下、ＬＥＤモジュール、並びにＬＥＤモジュールの製造方法について説明する。 Hereinafter, an LED module and a method of manufacturing the LED module will be described.
［ＬＥＤモジュール］
ＬＥＤモジュールは、基板と反射層とＬＥＤ発光素子とを含む。反射層が基板表面の少なくとも一部を被覆していることにより、モジュール基板が構成されている。反射層は、単一の層であってもよく、或いは複数の層を含んでいてもよい。例えば、複数の反射層が基板表面に島状に配置され得る。または、反射層は積層された複数の層を含み得る。
[LED module]
The LED module includes a substrate, a reflective layer, and an LED light emitting element. The module substrate is configured by the reflective layer covering at least a part of the substrate surface. The reflective layer may be a single layer or may include multiple layers. For example, a plurality of reflective layers may be disposed in an island on the substrate surface. Alternatively, the reflective layer may include a plurality of stacked layers.
ＬＥＤ発光素子（例えば、ＬＥＤチップ）は、モジュール基板の上に載置されている。ＬＥＤ発光素子が載置されている部分は、反射層が基板を被覆している部分であり得る。或いは、ＬＥＤ発光素子は、基板の表面上に直接に載置され得る。また、ＬＥＤ発光素子の数は１つであってもよく、或いは２つ以上であってもよい。 The LED light emitting element (for example, an LED chip) is mounted on the module substrate. The portion where the LED light emitting element is mounted may be a portion where the reflective layer covers the substrate. Alternatively, the LED light emitting elements can be mounted directly on the surface of the substrate. Also, the number of LED light emitting elements may be one, or two or more.
この様なＬＥＤモジュールでは、光学的な性能と同時に基板の耐電圧性能も改善される。そのため、例えば、金属基板の優れた性質を活かすと共に、欠点を補って優れた総合性能を発揮することができる。また、セラミックス等の他の基板材料にも適用することが可能で、下地を自由に選択することができる。具体例として、セラミックス基板の表面に実施形態の反射層を形成することで、例えば、窒化珪素等の白色ではない体色を有する材料を基板材料として用いた場合も、高輝度性能を確保できる。このように、上記の反射層を採用することにより、基板の材料選択の幅を拡げることが可能である。 Such an LED module improves not only the optical performance but also the withstand voltage performance of the substrate. Therefore, for example, while making use of the excellent properties of the metal substrate, it is possible to compensate for the defects and to exhibit excellent overall performance. Moreover, it is possible to apply also to other board | substrate materials, such as ceramics, and can select an underlayer freely. As a specific example, by forming the reflective layer of the embodiment on the surface of the ceramic substrate, high luminance performance can be ensured even when a material having a non-white body color such as silicon nitride is used as a substrate material, for example. Thus, by adopting the above-described reflective layer, it is possible to expand the range of material selection of the substrate.
これに対し、例えば、アルミニウム製の基板上に金属酸化物の蒸着膜を形成して反射膜とする場合、金属酸化物の膜の下地として高純度のアルミニウムが用いられる。アルミニウムの純度が高くないと、良好な膜が得られず、高い反射率が得られない。このように、蒸着膜を用いた場合は、下地の自由度がない。 On the other hand, for example, when a deposited film of metal oxide is formed on a substrate made of aluminum to form a reflective film, aluminum of high purity is used as a base of the film of metal oxide. If the purity of aluminum is not high, a good film can not be obtained and a high reflectance can not be obtained. Thus, when a vapor deposition film is used, there is no freedom in the base.
モジュール基板は、ＣＯＢ（Chip On Board）用の基板であり得る。この場合、ＬＥＤモジュールは、ＣＯＢモジュールであり得る。 The module substrate may be a substrate for COB (Chip On Board). In this case, the LED module may be a COB module.
基板として、金属、セラミックス、及び樹脂からなる群より選択される少なくとも１種からなる基板を用いることができる。基板に用いることができる金属の材料の具体例として、アルミニウム、銅、ステンレス、マグネシウム合金、鉄が挙げられる。基板に用いることができるセラミックスの材料の具体例として、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、ジルコニアが挙げられる。基板に用いることができる樹脂の材料の具体例として、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）が挙げられる。 As the substrate, a substrate formed of at least one selected from the group consisting of metals, ceramics, and resins can be used. Specific examples of metal materials that can be used for the substrate include aluminum, copper, stainless steel, magnesium alloy, and iron. Specific examples of the ceramic material that can be used for the substrate include silicon nitride, aluminum nitride, alumina, and zirconia. Specific examples of resin materials that can be used for the substrate include polyetherimide (PEI), polyimide (PI), and liquid crystal polymer (LCP).
基板表面のうち、ＬＥＤ発光素子が載置されている部分およびＬＥＤ発光素子の周囲の領域が反射層により被覆されていることが望ましい。基板においてＬＥＤ発光素子が載置されている面の全領域が反射層により被覆されていることがさらに望ましい。 It is desirable that a portion of the substrate surface on which the LED light emitting element is mounted and a region around the LED light emitting element be covered with a reflective layer. It is further desirable that the entire area of the surface on which the LED light emitting element is mounted on the substrate be covered with a reflective layer.
反射層の少なくとも一部が３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長を有する光を反射することが望ましい。３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長を有する光は、近紫外乃至紫色の光を含む。この近紫外乃至紫色の光を含めた可視光波長域の光に対する反射層による全反射率が９０％以上であることがより望ましい。全反射率には、正反射率と拡散反射率との両方が含まれる。反射層の体色は、例えば白色であり得る。 It is desirable that at least a portion of the reflective layer reflect light having a peak wavelength in the range of 380 nm to 420 nm. The light having a peak wavelength in the range of 380 nm to 420 nm includes near ultraviolet to purple light. It is more preferable that the total reflectance by the reflective layer for light in the visible light wavelength range including this near ultraviolet to purple light is 90% or more. Total reflectance includes both regular reflectance and diffuse reflectance. The body color of the reflective layer may be, for example, white.
また、この反射層の表面に適度の凹凸が形成されていることが望ましい。サブミクロンレベルの微細粒子が緻密に反射層を形成していることがより好ましい。これにより、反射層が優れた拡散反射率を示し得る。反射層が５％以上の拡散反射率を有することが望ましい。反射層による拡散反射率は５％以上であれば所期の性能を満足できるが、１０％以上であれば好ましく、８５％以上であればさらに好ましい。 In addition, it is desirable that appropriate irregularities be formed on the surface of the reflective layer. It is more preferable that fine particles at the submicron level form the reflective layer precisely. This allows the reflective layer to exhibit excellent diffuse reflectance. It is desirable that the reflective layer have a diffuse reflectance of 5% or more. If the diffuse reflectance by the reflective layer is 5% or more, the desired performance can be satisfied, but 10% or more is preferable, and 85% or more is more preferable.
反射層の表面粗さＲａが０．２μｍ以上０．８μｍ以下の範囲にあることが好ましい。反射層の表面がこれ以上粗いと、例えば、ＬＥＤ発光素子を基板に接着した際に用いたダイボンド剤（シリコーン系接着剤）などが表面の凹凸に入り込んでいる可能性が高くなる。入り込んだ接着剤により、モジュール基板の熱伝導が阻害される不都合がある。 The surface roughness Ra of the reflective layer is preferably in the range of 0.2 μm to 0.8 μm. When the surface of the reflective layer is rougher than this, for example, the possibility of the die bonding agent (silicone adhesive) used when bonding the LED light emitting element to the substrate, or the like is intruding into the surface irregularities becomes high. The intruding adhesive has a disadvantage that the heat conduction of the module substrate is hindered.
反射層の拡散反射率が高いことで、ＬＥＤ発光素子のモジュール基板面に対する接着面、つまりＬＥＤ発光素子の底面から出射される１次光についても、効率良く利用することができる。ＬＥＤ発光素子の底面から出射された１次光のうちモジュール基板面で正反射した光の殆どは、ＬＥＤ発光素子に遮られる。これに対し、ＬＥＤ発光素子の底面から出射された１次光のうちモジュール基板面で拡散反射した光は、ＬＥＤ発光素子に遮られない。拡散反射した光は、例えば、後述するようにＬＥＤモジュールが含むことのできる蛍光膜に吸収された後、２次光に変換されてＬＥＤモジュールの外部へ取り出される。こうして、高輝度な性能を示すＬＥＤモジュールを得ることができる。 Since the diffuse reflectance of the reflective layer is high, primary light emitted from the bonding surface of the LED light emitting element to the module substrate surface, that is, the bottom surface of the LED light emitting element can be efficiently used. Of the primary light emitted from the bottom surface of the LED light emitting element, most of the light specularly reflected on the module substrate surface is blocked by the LED light emitting element. On the other hand, among the primary light emitted from the bottom of the LED light emitting element, the light diffused and reflected on the module substrate surface is not blocked by the LED light emitting element. The diffusely reflected light is absorbed by, for example, a fluorescent film that can be included in the LED module as described later, and then converted to secondary light and extracted outside the LED module. Thus, an LED module exhibiting high luminance performance can be obtained.
反射層の膜厚は、２０μｍ以上２００μｍ以下であることが望ましい。２０μｍ以上の反射層にすることで、光反射率（正反射率と拡散反射率との両方を含む）を９０％以上にできる。反射層の総合的な膜厚が２０μｍ以上であれば、複数の積層された無機粒子の層を含み得る。反射層の膜厚が増加するに伴って、光反射率が更に向上する。一方で、反射層の膜厚が２００μｍを超える範囲では、膜厚の増加に対して光反射率が向上する割合が少ない。例えば、４００ｎｍ波長の光など、特定の波長の光ごとに膜厚の増加に対する光反射率が極大値を示す厚さがあり得る。反射層の膜厚が８０μｍ以上１２０μｍ以下であることがより好ましい。 The film thickness of the reflective layer is desirably 20 μm or more and 200 μm or less. By setting the reflection layer to 20 μm or more, the light reflectance (including both the regular reflectance and the diffuse reflectance) can be made 90% or more. If the total film thickness of the reflective layer is 20 μm or more, a plurality of layers of laminated inorganic particles may be included. As the film thickness of the reflective layer increases, the light reflectance further improves. On the other hand, in the range in which the film thickness of the reflective layer exceeds 200 μm, the rate at which the light reflectance improves with respect to the increase in the film thickness is small. For example, there may be a thickness at which the light reflectance with respect to an increase in film thickness exhibits a maximum value for each light of a specific wavelength, such as light of 400 nm wavelength. More preferably, the thickness of the reflective layer is 80 μm or more and 120 μm or less.
反射層の熱伝導率（温度拡散率）が０．３ｍｍ２／ｓ以上であることが望ましい。 It is desirable that the thermal conductivity (thermal diffusivity) of the reflective layer be 0.3 mm 2 / s or more.
反射層は、バインダーマトリクスと、バインダーマトリクス内に分散されている無機粒子とを含み得る。 The reflective layer may comprise a binder matrix and inorganic particles dispersed in the binder matrix.
反射層に用いるバインダーマトリクスは、オルガノアルコキシシラン（例えば、メチルトリエトキシシラン）などのアルコキシドを加水分解及び脱水重合させて得られる無機バインダー、水ガラス、シリコーンなどからなるものが挙げられる。 Examples of the binder matrix used for the reflective layer include inorganic binders obtained by hydrolysis and dehydration polymerization of alkoxides such as organoalkoxysilane (for example, methyltriethoxysilane), water glass, silicone and the like.
反射層に用いる無機粒子の例として、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）、酸化バリウム（ＢａＯ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、酸化ジルコニア（ＺｒＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＳｉＯ２、ダイヤモンドなどの白色系の材料を用いることが望ましい。中でも、酸化アルミニウム、酸化ジルコニア、酸化チタン、及び酸化バリウムからなる群より選択される少なくとも１種を無機粒子として用いることがより望ましい。 Aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), cubic boron nitride (cBN), hexagonal boron nitride (hBN), barium sulfate (BaSO 4) as examples of inorganic particles used for the reflective layer 4 ), barium oxide (BaO), calcium carbonate (CaCO 3 ), magnesium oxide (MgO), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), zirconia oxide (ZrO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (zinc oxide (TiO 2 ) It is desirable to use a white-based material such as ZnO), SiO 2 or diamond. Among them, it is more preferable to use at least one selected from the group consisting of aluminum oxide, zirconia oxide, titanium oxide, and barium oxide as the inorganic particles.
無機粒子の平均粒径は、０．０１μｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。この範囲の平均粒径を有する無機粒子を含むことで、反射層による拡散反射が促進される。平均粒子径が０．１μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましく、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることがさらに好ましい。 The average particle diameter of the inorganic particles is desirably 0.01 μm or more and 50 μm or less. By including inorganic particles having an average particle diameter in this range, diffuse reflection by the reflective layer is promoted. The average particle size is more preferably 0.1 μm or more and 50 μm or less, and still more preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less.
反射層に含む無機粒子の含有量（例えば、加熱形成した後に得られた反射層における含有量）は、１０体積％以上８５体積％以下であることが望ましい。無機粒子の含有量が１０体積％以上であることで、反射層による光の反射率が促進される。含有量が８５体積％以下であると、反射層のマトリックスにおける隙間の発生を抑制できる。反射層における無機粒子の含有量が２０体積％以上７５体積％以下であることがより望ましい。 The content of the inorganic particles contained in the reflective layer (for example, the content in the reflective layer obtained after heat formation) is preferably 10% by volume or more and 85% by volume or less. When the content of the inorganic particles is 10% by volume or more, the reflectance of light by the reflective layer is promoted. When the content is 85% by volume or less, the generation of a gap in the matrix of the reflective layer can be suppressed. It is more preferable that the content of the inorganic particles in the reflective layer be 20% by volume or more and 75% by volume or less.
反射層がへき開面を持つ結晶粒子を更に含有することが望ましい。へき開面を持つ結晶粒子を反射層に含むことで、反射層の柔軟性を確保することができる。こうすることで反射層が応力に対して変形しやすくなり、ひび割れなどの物理的な破損が生じにくくなる。上記した白色系の無機粒子に加え、他のへき開面を持つ結晶粒子が反射層に含まれていてもよい。或いは、上記した白色系の材料のうち、へき開面を持つ結晶粒子である無機粒子が反射層に含まれていてもよい。例えば、六方晶窒化ホウ素の結晶面の一つは、へき開面を有する。他にも、へき開面を持つ結晶粒子の具体例として、グラファイト、石膏、及び雲母を挙げることができる。 It is desirable that the reflective layer further contain crystal grains having a cleavage plane. By including crystal particles having a cleavage plane in the reflective layer, flexibility of the reflective layer can be secured. In this way, the reflective layer is easily deformed by stress, and physical damage such as cracking is less likely to occur. In addition to the white-based inorganic particles described above, crystal particles having other cleavage planes may be included in the reflective layer. Alternatively, among the white-based materials described above, inorganic particles that are crystal particles having a cleavage plane may be included in the reflective layer. For example, one of the crystal planes of hexagonal boron nitride has a cleavage plane. Other examples of crystal particles having a cleavage plane include graphite, gypsum, and mica.
ＬＥＤモジュールにおいて層間耐電圧性能は５００Ｖ以上であることが望ましい。上記の反射層を含むモジュール基板を用いることで、ＬＥＤモジュールにおける層間耐電圧性能が２０００Ｖ以上になり得る。そのため、電力、信号の伝達が阻害されることが無い。 In the LED module, the interlayer withstand voltage performance is preferably 500 V or more. The interlayer withstand voltage performance in the LED module can be 2000 V or more by using the module substrate including the above-described reflective layer. Therefore, transmission of power and signals is not hindered.
モジュール基板は、基板の上に設けられた電極部をさらに備え得る。電極部が設けられている部分は、反射層が基板を被覆している部分であり得る。或いは、電極部は、基板の表面上に直接に設けられ得る。 The module substrate may further include an electrode unit provided on the substrate. The portion where the electrode portion is provided may be a portion where the reflective layer covers the substrate. Alternatively, the electrode portion may be provided directly on the surface of the substrate.
電極部は、基材層と、導電層と、レジスト層とを含み得る。基材層と導電層とレジスト層とは積層され得る。例えば、基板、又は基板を被覆する反射層と基材層とが接着層を介して接着されることで、電極部が設けられる。 The electrode unit can include a base material layer, a conductive layer, and a resist layer. The base layer, the conductive layer and the resist layer can be laminated. For example, the electrode portion is provided by bonding the substrate or the reflective layer covering the substrate and the base material layer through the adhesive layer.
基材層として、例えば、Flame Retardant Type 4に分類されるガラス−エポキシ複合材料（通称ＦＲ−４）、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴレジン）などの材料からなる絶縁板を用いることができる。 For example, an insulating plate made of a material such as glass-epoxy composite material (commonly called FR-4) classified as Flame Retardant Type 4, polyimide, polyethylene terephthalate (PET), bismaleimide triazine resin (BT resin) as a base material layer Can be used.
導電層は、導電性の材料を含む。導電層の形態としては、例えば、金属箔、導電性材料の印刷物、導電性のメッキ層を挙げることができる。金属箔の例として、銅箔および金箔などを挙げることができる。導電性材料の印刷物は、例えば、銅または金を含む導電ペーストを基材層に塗布したものであり得る。メッキ層は、例えば、銅、金、及び錫などを含み得る。 The conductive layer contains a conductive material. Examples of the form of the conductive layer include metal foil, printed matter of conductive material, and conductive plated layer. Examples of metal foils include copper foil and gold foil. The printed matter of the conductive material may be, for example, a conductive paste containing copper or gold applied to the substrate layer. The plated layer may include, for example, copper, gold, and tin.
レジスト層は、配線パターンなどのパターン形成に用いられる汎用のレジスト材料を含む。レジスト層がパターニングされることによって、導電層が部分的に露出し得る。導電層の露出している部分は、電気的接続用のランドや配線として働くことができる。 The resist layer contains a general-purpose resist material used for pattern formation such as a wiring pattern. The conductive layer can be partially exposed by patterning the resist layer. The exposed portion of the conductive layer can serve as a land or wiring for electrical connection.
接着層は、硬化させた接着剤およびボンディングシートなどを含む。接着層の材料として、発光装置における部材の接着に汎用されている材料を用いることができる。 The adhesive layer includes a cured adhesive, a bonding sheet, and the like. As a material of the adhesive layer, materials generally used for adhesion of members in a light emitting device can be used.
また、電極部は、プリプレグと金属箔との積層体を含み得る。ここで、プリプレグは基材層に対応し、金属箔は導電層に対応する。プリプレグとして、例えば、ガラス繊維布とエポキシ樹脂との複合体を挙げることができる。プリプレグに含まれる樹脂によって、プリプレグと金属箔とが接着され得る。また、プリプレグに含まれる樹脂によって電極部が反射層の表面に接着され得る。この場合、接着層を省略することができる。 Moreover, an electrode part may contain the laminated body of a prepreg and metal foil. Here, the prepreg corresponds to the base layer, and the metal foil corresponds to the conductive layer. As a prepreg, the composite of a glass fiber cloth and an epoxy resin can be mentioned, for example. The prepreg and the metal foil can be bonded by the resin contained in the prepreg. In addition, the electrode portion may be adhered to the surface of the reflective layer by the resin contained in the prepreg. In this case, the adhesive layer can be omitted.
上記のモジュール基板を用いることで、発光性能が高いＬＥＤモジュールを得ることができる。 By using the above module substrate, an LED module with high light emission performance can be obtained.
ＬＥＤモジュールにおいて、例えば、導電性のワイヤなどからなる配線によってＬＥＤ発光素子と電極部における導電層とが電気的に接続される。また、２つ以上のＬＥＤ発光素子を含む場合、配線によりＬＥＤ発光素子が互いに電気的に接続される。ＬＥＤ発光素子は、電気的に直列、電気的に並列、又は直列接続と並列接続とを組み合わせて電気的に接続され得る。 In the LED module, for example, the LED light emitting element and the conductive layer in the electrode portion are electrically connected by a wire made of a conductive wire or the like. In addition, when two or more LED light emitting elements are included, the LED light emitting elements are electrically connected to each other by the wiring. The LED light emitting elements can be electrically connected in series, electrically in parallel, or a combination of series connection and parallel connection.
ＬＥＤモジュールは、蛍光体と樹脂とを含む蛍光膜をさらに備えることができる。 The LED module can further include a phosphor film including a phosphor and a resin.
蛍光体は、ＬＥＤ発光素子が発する１次光を吸収して２次光に変換するものであれば、どの様な材料を用いてもよい。可視光域において様々な発光色を示す蛍光体を適宜組み合わせることにより、様々な色温度の白色光を得ることができる。 Any material may be used as the phosphor as long as it absorbs primary light emitted by the LED light emitting element and converts it into secondary light. White light of various color temperatures can be obtained by appropriately combining phosphors that exhibit various emission colors in the visible light range.
ＬＥＤ発光素子は、発光ピーク波長が紫外領域から紫色領域にあるものを使用することが望ましい。具体的には、ＬＥＤ発光素子が、波長３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内に発光ピークを有する光を出射する紫外乃至紫色発光ＬＥＤであることが好ましい。発光ピーク波長が４２０ｎｍを超えるＬＥＤ発光素子を使用した場合、ＬＥＤ発光素子の発光は、可視光領域の特定波長でシャープな発光を示すため、一般的にブロードなスペクトル形状を持つ蛍光体の発光とのバランスが悪くなる。その上、ＬＥＤ発光素子が青色発光ＬＥＤであった場合には、青色光が過剰に含まれることになり、人体への影響等の面でも好ましくない。 As the LED light emitting element, it is desirable to use one having an emission peak wavelength in the ultraviolet region to the purple region. Specifically, it is preferable that the LED light emitting element is an ultraviolet or violet light emitting LED which emits light having a light emission peak in the range of wavelength 380 nm or more and 420 nm or less. When an LED light emitting element having a light emission peak wavelength exceeding 420 nm is used, since the light emission of the LED light emitting element exhibits sharp light emission at a specific wavelength in the visible light region, the light emission of a phosphor having a broad spectral shape generally The balance of In addition, when the LED light emitting element is a blue light emitting LED, blue light is excessively contained, which is not preferable in terms of influence on the human body and the like.
ＬＥＤ発光素子からの発光色が紫外乃至紫色であれば、視感度が低いため、白色光に与える影響を少なくすることができる。また、ＬＥＤ発光素子からの１次光（紫外又は紫色の発光）がＬＥＤモジュールから放出されない様に１次光をカットすることで、モジュールの外部へ出射される紫外光を無くすことも可能である。なおＬＥＤの種類について、発光ピーク波長以外では特に制限される条件はなく、レーザー発光のＬＥＤ発光素子であっても、またＬＥＤ発光素子の材料がどの様なものであっても構わない。 If the color of light emitted from the LED light emitting element is ultraviolet or purple, the visual sensitivity is low, so the influence on white light can be reduced. It is also possible to eliminate the ultraviolet light emitted to the outside of the module by cutting off the primary light so that the primary light (ultraviolet or violet light emission) from the LED light emitting element is not emitted from the LED module . The type of LED is not particularly limited except for the light emission peak wavelength, and it may be a laser light emitting LED light emitting element or any material of the LED light emitting element.
好適な白色発光を得るためには、ＬＥＤ発光素子と組み合わせる蛍光体として、青色発光蛍光体、青緑色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、黄色発光蛍光体、及び赤色発光蛍光体からなる群より選択される３種以上を用いることが好ましい。これらの中から５種以上を用いることがさらに好ましい。これらの蛍光体を、対応する黒体輻射のスペクトルに合わせ任意に混合することにより、任意の色温度もしくは、任意の偏差を持つ白色発光を得ることができる。蛍光体は、発光ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍのＬＥＤに励起され、４２０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲に発光ピークを示す蛍光体を使用することが好ましい。また、各蛍光体のピーク波長は、１５０ｎｍ以下、さらには１０ｎｍ〜１００ｎｍ、さらには１０ｎｍ〜５０ｎｍずれていることが好ましい。すなわち、あるピーク波長と隣り合うピーク波長との距離が１５０ｎｍ以下、さらには１０ｎｍ〜１００ｎｍ、さらには１０ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましい。このような関係を、蛍光体の混合物を構成する少なくとも２種類の蛍光体の発光スペクトルが満足していることが望ましい。そして、蛍光体の混合物を構成する少なくとも１種類の蛍光体の発光スペクトルの半値幅は５０ｎｍ以上、さらには５０ｎｍ〜１００ｎｍと広いものが好ましい。これらの条件を満足する蛍光体を使用することで、各蛍光体の発光スペクトルが他の蛍光体の発光スペクトルと重なり易くなる。各発光スペクトル間で重なる面積が増大するにつれ、得られる混合白色光のスペクトル曲線において、凹凸の少ない、より平滑で、黒体輻射のスペクトルにより近似した性質を得ることができる。 In order to obtain a suitable white light emission, as a phosphor to be combined with the LED light emitting element, it is selected from the group consisting of a blue light emitting phosphor, a blue green light emitting phosphor, a green light emitting phosphor, a yellow light emitting phosphor and a red light emitting phosphor It is preferable to use three or more of them. It is further preferable to use five or more of these. By mixing these phosphors with the corresponding spectrum of black body radiation and arbitrarily mixing, it is possible to obtain white light emission having any color temperature or any deviation. As the phosphor, it is preferable to use a phosphor which is excited by an LED having an emission peak wavelength of 380 nm to 420 nm and shows an emission peak in the range of 420 nm to 700 nm. The peak wavelength of each phosphor is preferably 150 nm or less, more preferably 10 nm to 100 nm, and further preferably 10 nm to 50 nm. That is, the distance between a certain peak wavelength and the adjacent peak wavelength is preferably 150 nm or less, more preferably 10 nm to 100 nm, and still more preferably 10 nm to 50 nm. It is desirable that such a relationship be satisfied by the emission spectra of at least two types of phosphors constituting the mixture of phosphors. The half-width of the emission spectrum of at least one kind of phosphors constituting the mixture of phosphors is preferably 50 nm or more, and more preferably 50 nm to 100 nm. By using phosphors satisfying these conditions, the emission spectrum of each phosphor easily overlaps the emission spectrum of the other phosphors. As the area of overlap between the emission spectra increases, it is possible to obtain a smoother, less-smooth, more similar property of the black-body radiation spectrum in the resulting mixed white light spectral curve.
また、発光スペクトルが重なり合う複数の蛍光体を使用することにより、長時間連続点灯時の発光色変化を抑制することができる。用いることのできる蛍光体の中には、幅広い吸収帯を持つ蛍光体が存在する。この様な蛍光体は、紫外光や紫色光で励起されるだけでなく、青色光や緑色光にも同時励起され、緑色光や赤色光に発光することができる。この様な蛍光体で、発光スペクトルが重なり合う複数の蛍光体を使用すると、蛍光体間の再吸収や二重励起が起こり易くなり、発光色変化を抑えることができる。例えば緑色蛍光体を例にとると、ＬＥＤ発光素子から出射される紫外乃至紫色光に励起されて緑色光に発光するだけでなく、ＬＥＤ発光素子により励起され青色光を発する青色蛍光体の発光をも吸収して、緑色に発光することができる。つまり緑色蛍光体は、ＬＥＤ発光素子と青色蛍光体の二重励起により、発光できることになる。 In addition, by using a plurality of phosphors with overlapping emission spectra, it is possible to suppress the change in emission color when continuously lit for a long time. Among the usable phosphors are phosphors having a broad absorption band. Such a phosphor can be excited not only by ultraviolet light and violet light but also simultaneously by blue light and green light to emit green light and red light. With such phosphors, if a plurality of phosphors having overlapping emission spectra are used, re-absorption and double excitation between the phosphors are likely to occur, and emission color change can be suppressed. For example, when a green phosphor is taken as an example, not only is it excited by ultraviolet or violet light emitted from the LED light emitting element to emit green light, but also light emission of the blue phosphor which emits blue light by being excited by the LED light emitting element Can also absorb and emit green light. That is, the green phosphor can emit light by double excitation of the LED light emitting element and the blue phosphor.
一般に人工の白色光源では、赤緑青等の複数の蛍光体の発光を装置内部で混合することにより、白色光を得ている。この様な白色光源を連続点灯した場合、蛍光体の明るさは、時間の経過と共に低下してゆくのが通常である。この時、各蛍光体の明るさが、同じ程度に経時変化するのであれば、得られる白色光の色度は変化しないことになる。しかし、複数種の蛍光体のうち、特定種の蛍光体の輝度劣化速度が、他の幾つかの蛍光体の輝度劣化速度と異なっていると、得られた白色光には特定成分の発光に過不足が生じ、得られる発光色に変化が生じるものである。これに対し、相互吸収や二重励起が発生していると、蛍光体間の劣化速度が平均化され、特定の蛍光体のみが劣化するのを抑制することができるため、結果として得られる白色光の色度変化が少なくなる。 In general, in an artificial white light source, white light is obtained by mixing the light emissions of a plurality of phosphors such as red, green and blue within the device. When such a white light source is continuously turned on, the brightness of the phosphor usually decreases with the passage of time. At this time, if the brightness of each phosphor changes with time to the same extent, the chromaticity of the obtained white light will not change. However, when the luminance degradation rate of a specific type of phosphor among multiple types of phosphors is different from the luminance degradation rate of some other phosphors, the obtained white light is caused to emit light of a specific component. Excess or deficiency occurs, and a change occurs in the obtained luminescent color. On the other hand, when mutual absorption or double excitation occurs, the degradation rates among the phosphors are averaged, and it is possible to suppress degradation of only a specific phosphor, so the resulting white color can be obtained. The change in chromaticity of light is reduced.
ＬＥＤモジュールにおいて用いることのできる具体的な蛍光体は以下の通りである。 Specific phosphors that can be used in the LED module are as follows.
青色発光蛍光体の例には、発光ピーク波長４４０ｎｍ〜４５５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類リン酸塩蛍光体（例えば、Ｍ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ、式中ＭはＳｒ，Ｂａ，Ｃａ,及びＭｇからなる群より選択される少なくとも１種の元素）、発光ピーク波長が４５０ｎｍ〜４６０ｎｍであるユーロピウム付活マグネシウムアルミン酸塩蛍光体（例えば、ＮＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、式中ＮはＳｒ及びＢａからなる群より選択される少なくとも１種の元素）、発光ピーク波長が４５０ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類アルミン酸塩青色蛍光体、発光ピーク波長が４５２ｎｍであるユーロピウム付活アルミン酸塩青色蛍光体などが含まれる。 An example of a blue light emitting phosphor is a europium activated alkaline earth phosphate phosphor having a light emission peak wavelength of 440 nm to 455 nm (for example, M 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu, wherein M is Sr, Ba) , Ca, and at least one element selected from the group consisting of Mg), europium-activated magnesium aluminate phosphor emission peak wavelength of 450Nm～460nm (e.g., NMgAl 10 O 17: Eu, wherein N Is at least one element selected from the group consisting of Sr and Ba), europium activated alkaline earth aluminate blue phosphor having an emission peak wavelength of 450 nm, europium activated aluminate having an emission peak wavelength of 452 nm Salt blue phosphors and the like are included.
青緑色発光蛍光体の例には、発光ピーク波長が４８０ｎｍ〜５００ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩蛍光体や、発光ピーク波長が５１０ｎｍ〜５２０ｎｍであるユーロピウム、マンガン付活バリウムマグネシウムアルミン酸塩蛍光体などが含まれる。 As an example of a blue-green light emitting phosphor, europium activated strontium aluminate phosphor having an emission peak wavelength of 480 nm to 500 nm, europium having an emission peak wavelength of 510 nm to 520 nm, manganese activated barium magnesium aluminate fluorescent light Body etc. are included.
緑色発光蛍光体の例には、発光ピーク波長が５２０ｎｍ〜５５０ｎｍであるユーロピウム、マンガン付活オルソ珪酸塩蛍光体（例えば、Ｍ１２ＳｉＯ４：Ｍ２、式中Ｍ１はＳｒ，Ｂａ，及びＭｇからなる群より選択される少なくとも１種の元素、Ｍ２はＥｕ又はＥｕ，Ｍｎ）、発光ピーク波長が５３５ｎｍ〜５４５ｎｍであるユーロピウム付活βサイアロン蛍光体（例えば、Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚ：Ｅｕ、式中Ｚは０以上６未満である；具体例として、Ｓｉ４Ａｌ２Ｏ２Ｎ６：Ｅｕ）、発光ピーク波長が５２０ｎｍ〜５４０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン蛍光体（例えば、Ｓr３−ＸＥｕＸＳｉ１３Ａｌ３Ｏ２Ｎ２１、式中ｘは０．０３以上０．３０以下であり、特にｘ＝０．２が望ましい）、発光ピーク波長が５２０ｎｍ〜５５０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体、ユーロピウム、マンガン共付活アルカリ土類マグネシウム珪酸塩緑色蛍光体などが含まれる。 As an example of a green light emitting phosphor, europium having a light emission peak wavelength of 520 nm to 550 nm, a manganese-activated orthosilicate phosphor (for example, M1 2 SiO 4 : M2, where M1 is composed of Sr, Ba, and Mg) At least one element selected from the group consisting of M 2 is Eu or Eu, Mn), and a europium-activated β-sialon phosphor having an emission peak wavelength of 535 nm to 545 nm (eg, Si 6 -Z Al Z O Z N 8-) Z : Eu, wherein Z is 0 or more and less than 6; as a specific example, europium activated strontium sialon phosphor having a light emission peak wavelength of 520 nm to 540 nm (for example, Si 4 Al 2 O 2 N 6 : Eu) sr 3-X Eu X Si 13 Al 3 O 2 N 21, wherein x is 0.03 to 0.30, especially x = 0.2 is desirable There), emission peak wavelength europium-activated orthosilicate green phosphor is 520Nm～550nm, europium, and the like manganese co-activated alkaline earth magnesium silicate green phosphor.
黄色発光蛍光体の例には、発光ピーク波長５５０ｎｍ〜５８０ｎｍであるユーロピウム、マンガン付活オルソ珪酸塩蛍光体（例えば、Ｍ１２ＳｉＯ４：Ｍ２、式中Ｍ１はＳｒ，Ｂａ，及びＭｇからなる群より選択される少なくとも１種の元素、Ｍ２はＥｕ又はＥｕ，Ｍｎ）、発光ピーク波長が５５０ｎｍ〜５８０ｎｍであるセリウム付活希土類アルミニウムガーネット蛍光体（例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）、発光ピーク波長が５５０ｎｍ〜５８０ｎｍであるセリウム付活希土類マグネシウムシリコン含有ガーネット蛍光体（例えば、Ｙ３Ｍ３５Ｏ１２：Ｃｅ、式中Ｍ３はＡｌ，Ｍｇ，及びＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素）、発光ピーク波長が５５０ｎｍ〜５８０ｎｍであるセリウム付活ストロンチウムサイアロン蛍光体（例えば、Ｓｒ２−ＸＣｅＸＳｉ７Ａｌ３ＯＮ１３、式中ｘは０．０４以上０．１０以下であり、特にｘ＝０．０５が望ましい。）、発光ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体、ユーロピウム、マンガン共付活アルカリ土類マグネシウム珪酸塩黄色蛍光体などが含まれる。 An example of a yellow light emitting phosphor is europium having a light emission peak wavelength of 550 nm to 580 nm, a manganese-activated orthosilicate phosphor (for example, M12 2 SiO 4 : M 2, wherein M 1 is Sr, Ba, and Mg) M2 is Eu or Eu, Mn), cerium-activated rare earth aluminum garnet phosphor (for example, Y 3 Al 5 O 12 : Ce) having an emission peak wavelength of 550 nm to 580 nm, and at least one element selected from A cerium-activated rare earth magnesium silicon-containing garnet phosphor having a peak wavelength of 550 nm to 580 nm (eg, Y 3 M 3 5 O 12 : Ce, wherein M 3 is at least one selected from the group consisting of Al, Mg, and Si) Elements), cerium-activated strontium having an emission peak wavelength of 550 nm to 580 nm Sialon phosphor (for example, Sr 2-x Ce x Si 7 Al 3 ON 13 , wherein x is 0.04 or more and 0.10 or less, and particularly preferably x = 0.05), emission peak wavelength is 555 nm And europium activated orthosilicate yellow phosphor, europium, manganese coactivated alkaline earth magnesium silicate yellow phosphor and the like.
赤色発光蛍光体の例には、発光ピーク波長が６００ｎｍ〜６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン蛍光体（例えば、Ｓｒ２−ＸＥｕＸＳｉ７Ａｌ３ＯＮ１３、式中ｘは０．０２以上０．１０以下であり、特にｘ＝０．０５が望ましい）、発光ピーク波長が６２０ｎｍ〜６６０ｎｍであるユーロピウム付活カルシウムニトリドアルミノシリケート蛍光体（例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）、発光ピーク波長が６２０ｎｍ〜６６０ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類ニトリドアルミノシリケート蛍光体（例えば、Ｍ４ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、式中Ｍ４はＣａ，Ｓｒ及びＢａよりなる群から選択される少なくとも１種の元素）、発光ピーク波長が６４０ｎｍ〜６６０ｎｍであるマンガン付活マグネシウムフロロジャーマネート蛍光体などが含まれる。 As an example of the red light emitting phosphor, europium activated strontium sialon phosphor having a light emission peak wavelength of 600 nm to 630 nm (for example, Sr 2-X Eu X Si 7 Al 3 ON 13 , in the formula, x is 0.02 or more) .10 europium-activated calcium nitride aluminosilicate phosphor (e.g., CaAlSiN 3 : Eu) having an emission peak wavelength of 620 nm to 660 nm, and an emission peak wavelength of 620 nm to Europium activated alkaline earth nitride aluminosilicate phosphor (for example, M4AlSiN 3 : Eu, wherein M 4 is at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, and Ba) having a wavelength of 660 nm; Manganese-activated magnesium flow is 640 nm to 660 nm Etc. jar money bet phosphor.
蛍光体は樹脂材料と混ぜ合わされ、蛍光膜（蛍光体層）の形で使用されることが望ましい。ＬＥＤ発光素子の周囲を直接または間接的に蛍光膜で被覆することにより、ＬＥＤ発光素子から出射された１次光が、蛍光膜で２次光（白色光）に変換され、光源の外部に放射されることになる。使用する樹脂材料としては、透明な材料であれば特に制限されることは無いが、ＬＥＤとして紫外または紫色の領域で発光するＬＥＤを用いる場合は、紫外線に対する耐劣化性能の良好な、シリコーン樹脂等を用いることが望ましい。 The phosphor is preferably mixed with a resin material and used in the form of a phosphor film (phosphor layer). By covering the periphery of the LED light emitting element directly or indirectly with a fluorescent film, the primary light emitted from the LED light emitting element is converted to secondary light (white light) by the fluorescent film and emitted to the outside of the light source It will be done. The resin material to be used is not particularly limited as long as it is a transparent material, but when an LED that emits light in the ultraviolet or violet region is used as the LED, a silicone resin or the like that is excellent in resistance to deterioration by ultraviolet light It is desirable to use
ＬＥＤモジュールは、蛍光体発光の組み合わせにより白色発光を得るものであることが望ましい。ＬＥＤ発光素子からの１次光は、なるべく多くのエネルギーが蛍光体に吸収されることが望ましく、同時に、ＬＥＤ光が光源外部に漏出することを避ける必要がある。特にＬＥＤ光に紫外線が含まれる場合には、人体の皮膚や眼を損傷する恐れがあり、極力除外されることが望ましい。 It is desirable that the LED module obtain white light emission by a combination of phosphor light emission. It is desirable that the primary light from the LED light emitting element be absorbed by the phosphor as much energy as possible, and at the same time, it is necessary to prevent the LED light from leaking out of the light source. In particular, when the LED light contains ultraviolet light, there is a risk of damaging the skin and eyes of the human body, and it is desirable to be excluded as much as possible.
蛍光膜は、ＬＥＤ発光素子を覆うものであり得る。また、蛍光膜は、反射層の少なくとも一部を被覆し得る。少なくとも反射層のうち、光反射率が９０％以上である部分が蛍光膜に被覆されていることが望ましい。蛍光膜がＬＥＤ発光素子の底面を除く全面と、反射層の表面のうちＬＥＤ発光素子の底面に面する部分を除く全表面とを被覆していることがさらに望ましい。ここでいうＬＥＤ発光素子の底面とは、反射層の上に載置されているＬＥＤ発光素子における反射層に対する設置面であり得る。 The fluorescent film may cover the LED light emitting element. Also, the fluorescent film can cover at least a part of the reflective layer. It is desirable that at least a portion of the reflective layer having a light reflectance of 90% or more be covered with a fluorescent film. More preferably, the fluorescent film covers the entire surface excluding the bottom of the LED light emitting device and the entire surface of the surface of the reflective layer excluding the portion facing the bottom of the LED light emitting device. The bottom surface of the LED light emitting element referred to herein may be an installation surface with respect to the reflecting layer in the LED light emitting element mounted on the reflecting layer.
ＬＥＤ発光素子に紫外光を発するものを使用した場合の紫外線の漏出を防止するために、蛍光膜の厚さを十分な厚膜に形成することが望ましい。蛍光膜を厚膜化すると、個々の蛍光体粒子表面で反射されたＬＥＤ光が、蛍光膜を透過して光源の外部に漏出さないようにすることができる。この時、蛍光膜の厚さが極端に厚すぎると、蛍光体の発光自身も蛍光膜の外に出ることができず、蛍光膜の発光強度が低下してしまう。一般的に、蛍光体の粒子径と最適膜厚は比例関係にあることが知られている。蛍光膜は実用上できるだけ大粒子となる蛍光体を用い、蛍光膜をできるだけ厚膜化することが望ましい。この様な目的のため、蛍光体の平均粒子径が５μｍ以上５０μｍ以下の範囲にあることが望ましい。より望ましい範囲は平均粒子径が１０μｍ以上４０μｍ以下の範囲である。そして、この平均粒子径を持つ蛍光体の粒子を含む蛍光膜の厚さは、０．０７ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲にすることが望ましい。より好ましい範囲は、１００μｍ以上１０００μｍ以下である。この様にして、蛍光膜の発光は極力低下させず、かつ紫外線の漏出を極力抑制したＬＥＤモジュールを得ることができる。 In order to prevent the leakage of ultraviolet light when using a device that emits ultraviolet light as the LED light emitting element, it is desirable to form the phosphor film to a sufficiently thick film. By thickening the phosphor film, it is possible to prevent the LED light reflected on the surface of each phosphor particle from transmitting through the phosphor film and leaking out of the light source. At this time, if the thickness of the fluorescent film is too thick, the light emission itself of the fluorescent material can not come out of the fluorescent film, and the light emission intensity of the fluorescent film is lowered. In general, it is known that the particle size of the phosphor and the optimum film thickness are in a proportional relationship. It is desirable that the fluorescent film be made as thick as possible by using a fluorescent material that makes the particles as large as possible in practical use. For such purpose, it is desirable that the average particle size of the phosphor be in the range of 5 μm to 50 μm. A more desirable range is an average particle diameter in the range of 10 μm to 40 μm. And it is desirable to make the thickness of the fluorescent film containing the particle | grains of fluorescent substance which has this average particle diameter into the range of 0.07 mm or more and 1.5 mm or less. A more preferable range is 100 μm or more and 1000 μm or less. In this manner, it is possible to obtain an LED module in which the light emission of the fluorescent film is not reduced as much as possible and the leakage of the ultraviolet light is minimized.
蛍光膜中の蛍光体の含有量としては、蛍光膜中の蛍光体の質量比が２５質量％以上９０質量%以下となることが望ましい。蛍光体含有量が２５質量％未満である場合には、蛍光膜を厚くしても、蛍光膜中の蛍光体含量が不足する可能性がある。蛍光体含量が不足すると、蛍光体粒子間の隙間をＬＥＤ光の一部が突き抜けて、白色光源の外部に漏出することになる。一方、蛍光体含有量が多すぎる場合は、ＬＥＤ光の漏出に関しては問題ないが、蛍光体粒子同士を結びつけるバインダー量が少なすぎるため、蛍光膜の物理的強度が問題となる。以上の様にして、蛍光膜の発光は極力低下させず、かつ紫外線の漏出を０．４ｍＷ／ｌｍ以下に抑制したＬＥＤモジュールを得ることができる。このようにして、紫外線の影響の小さい人工太陽光を得ることができる。 As content of the fluorescent substance in a fluorescent film, it is desirable for mass ratio of the fluorescent substance in a fluorescent film to be 25 mass% or more and 90 mass% or less. If the phosphor content is less than 25% by mass, the phosphor content in the phosphor film may be insufficient even if the phosphor film is thickened. When the phosphor content is insufficient, a part of the LED light penetrates through the gaps between the phosphor particles and leaks out of the white light source. On the other hand, when the content of the phosphor is too large, there is no problem regarding leakage of the LED light, but the amount of binder for linking the phosphor particles is too small, so the physical strength of the phosphor film becomes a problem. As described above, it is possible to obtain an LED module in which the light emission of the fluorescent film is not reduced as much as possible and the leakage of the ultraviolet light is suppressed to 0.4 mW / lm or less. In this way, it is possible to obtain artificial sunlight which is less affected by ultraviolet light.
また紫外線漏出防止を更に徹底するために、蛍光膜の外側に紫外線吸収膜を形成しても良い。この場合、紫外線の吸収・反射材料として酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム等の微粒子白色顔料を使用することができる。これらの微粒子顔料を蛍光膜中の蛍光体と同様に樹脂中に分散させ、これを用いて蛍光膜の外側に直接的もしくは間接的に紫外線吸収膜を形成することができる。このような紫外線吸収膜が形成されているＬＥＤモジュールでは、モジュール外部に漏出される紫外光の量を０．４ｍＷ／ｌｍ以下に低減することが可能である。 Further, in order to further thoroughly prevent the leakage of the ultraviolet light, an ultraviolet absorbing film may be formed on the outside of the fluorescent film. In this case, fine particle white pigments such as zinc oxide, titanium oxide and aluminum oxide can be used as a material for absorbing and reflecting ultraviolet light. These fine particle pigments can be dispersed in a resin in the same manner as the phosphor in the fluorescent film, and this can be used to form an ultraviolet absorbing film directly or indirectly on the outside of the fluorescent film. In an LED module in which such an ultraviolet absorbing film is formed, it is possible to reduce the amount of ultraviolet light leaked to the outside of the module to 0.4 mW / lm or less.
［測定方法］
反射層の反射率は、例えば、次のようにして測定することができる。
[Measuring method]
The reflectance of the reflective layer can be measured, for example, as follows.
積分球を用いて、３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの範囲の光の反射率を測定し、その平均を算出して光反射率を求める。Specular Component Include（ＳＣＩ）方式により全反射光の反射率を測定する。ＳＣＩ方式で測定される全反射光には、正反射光と拡散反射光との両方が含まれている。Specular Component Exclude（ＳＣＥ）方式により拡散反射率を測定する。ＳＣＥ方式で測定される光は、正反射光を除く。ＳＣＩ方式で得られた反射率とＳＣＥ方式で得られた反射率との差から、正反射率を算出する。 Using an integrating sphere, the reflectance of light in the range of 360 nm to 740 nm is measured, and the average is calculated to determine the light reflectance. The reflectance of total reflection light is measured by the Specular Component Include (SCI) method. Total reflection light measured by the SCI method includes both regular reflection light and diffuse reflection light. Diffuse reflectance is measured by the Specular Component Exclude (SCE) method. The light measured by the SCE method excludes specular reflection light. The regular reflectance is calculated from the difference between the reflectance obtained by the SCI method and the reflectance obtained by the SCE method.
反射率を測定する装置としては、例えば、コニカミノルタ社製の分光測色計 CM-2600dを用いることができる。 As an apparatus for measuring the reflectance, for example, a spectrophotometer CM-2600d manufactured by Konica Minolta can be used.
反射層の表面粗さＲａは、例えば、東京精密社製の表面粗さ・輪郭形状統合測定機サーフコム２０００ＤＸを用いて測定することができる。 The surface roughness Ra of the reflective layer can be measured, for example, using a surface roughness / contour shape integrated measuring device Surfcom 2000 DX manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.
反射層の膜厚は、例えば、次のようにして測定できる。マイクロメーターを用いて、モジュール基板において、基板が反射層に被覆されている部分と、基板が被覆されていない部分とのそれぞれの膜厚を測定する。これらの測定値の差から、反射層の膜厚を算出する。 The film thickness of the reflective layer can be measured, for example, as follows. Using a micrometer, in the module substrate, the film thickness of each of the portion where the substrate is covered with the reflective layer and the portion where the substrate is not covered is measured. The film thickness of the reflective layer is calculated from the difference between these measured values.
反射層の熱伝導率（温度拡散率）は、例えば、NETZSCH社製のフラッシュアナライザーLFA 467 HyperFlash（登録商標）を用いて測定できる。 The thermal conductivity (thermal diffusivity) of the reflective layer can be measured, for example, using a flash analyzer LFA 467 HyperFlash (registered trademark) manufactured by NETZSCH.
反射層に含まれている無機粒子の平均粒径は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察を行うことで求めることができる。 The average particle size of the inorganic particles contained in the reflective layer can be determined, for example, by observation using a scanning electron microscope (SEM).
ＬＥＤモジュールにおける耐電圧性能は、例えば、JIS-C5012 (1993)に準拠した測定方法により求めることができる。 The withstand voltage performance of the LED module can be determined, for example, by a measurement method in accordance with JIS-C5012 (1993).
［ＬＥＤモジュールの製造方法］
以下に、実施形態に係るＬＥＤモジュールを製造する方法を説明する。
[Method of manufacturing LED module]
Below, the method to manufacture the LED module which concerns on embodiment is demonstrated.
ＬＥＤモジュールの製造方法は、基板を準備することと、基板の表面の少なくとも一部に１以上の反射層を形成することと、基板の上または前記反射層の上に１以上のＬＥＤ発光素子を載置することとを含む。反射層は、上述した反射層であり、その少なくとも一部の光反射率が９０％以上である。 The method for manufacturing an LED module comprises preparing a substrate, forming one or more reflective layers on at least a part of the surface of the substrate, and one or more LED light emitting elements on the substrate or on the reflective layer. And placing. The reflective layer is the above-described reflective layer, and the light reflectance of at least a part of the reflective layer is 90% or more.
ＬＥＤモジュールを製造するにあたって、例えば、先ずモジュール基板を製造し、得られたモジュール基板を用いてＬＥＤモジュールを製造することができる。 In manufacturing an LED module, for example, a module substrate can be manufactured first, and an LED module can be manufactured using the obtained module substrate.
モジュール基板の製造方法の詳細、並びにＬＥＤモジュールの製造方法の詳細を以下に説明する。 The details of the method of manufacturing the module substrate and the details of the method of manufacturing the LED module will be described below.
（モジュール基板の製造方法）
モジュール基板の製造方法は、基板を準備することと、基板の表面に反射層を形成することとを含む。反射層を形成することは、例えば、バインダーとバインダー内に分散されている無機粒子とを含むペーストを基板の表面に塗布することと、このペーストを加熱することとを含み得る。
(Method of manufacturing module substrate)
The method of manufacturing the module substrate includes preparing the substrate and forming a reflective layer on the surface of the substrate. Forming the reflective layer may include, for example, applying a paste including a binder and inorganic particles dispersed in the binder to the surface of the substrate, and heating the paste.
先ず、基板を準備する。上述したような金属、セラミックス、又は樹脂からなる基板を準備することが望ましい。 First, the substrate is prepared. It is desirable to prepare a substrate made of metal, ceramic or resin as described above.
バインダーに無機粒子を分散させることで、反射層の前駆体としてのペーストを調製する。 By dispersing inorganic particles in a binder, a paste as a precursor of a reflective layer is prepared.
バインダーとしては、オルガノアルコキシシラン（例えば、メチルトリエトキシシラン）などのアルコキシド、水ガラス、シリコーンなどが挙げられる。 Examples of the binder include alkoxides such as organoalkoxysilane (for example, methyltriethoxysilane), water glass, silicone and the like.
バインダー内に分散させる無機粒子としては、上述した１以上の白色系の無機粒子を用いることができる。 As the inorganic particles to be dispersed in the binder, the above-mentioned one or more white inorganic particles can be used.
反射層の前駆体ペーストに用いるバインダーの種類、無機粒子の種類、無機粒子の粒子径、及び無機粒子の含有量などを適宜調整して、粘度などといったペーストの性質を制御することが望ましい。 It is desirable to control the properties of the paste such as viscosity by appropriately adjusting the type of binder used for the precursor paste of the reflective layer, the type of inorganic particles, the particle diameter of the inorganic particles, and the content of the inorganic particles.
例えば、無機粒子の平均粒径は、０．０１μｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。平均粒子径が０．１μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましく、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることがさらに好ましい。 For example, the average particle diameter of the inorganic particles is desirably 0.01 μm or more and 50 μm or less. The average particle size is more preferably 0.1 μm or more and 50 μm or less, and still more preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less.
また、分散させる無機粒子の量は、形成した反射層において、反射層の体積を１００％として、１０体積％以上８５体積％以下になるように調整することが望ましい。形成後の反射層における無機粒子の含有量が２０体積％以上７５体積％以下であることがより望ましい。反射層を形成する工程に応じて、前駆体ペーストの体積と、形成後の反射層の体積とが異なり得る。そのため、無機分子を分散させる際、体積変化に留意して無機粒子の量を適宜調整する。 Further, the amount of the inorganic particles to be dispersed is desirably adjusted to be 10% by volume or more and 85% by volume or less, where the volume of the reflective layer in the formed reflective layer is 100%. It is more desirable that the content of the inorganic particles in the reflective layer after formation be 20% by volume or more and 75% by volume or less. Depending on the step of forming the reflective layer, the volume of the precursor paste and the volume of the formed reflective layer may be different. Therefore, when the inorganic molecules are dispersed, the amount of the inorganic particles is appropriately adjusted in consideration of the volume change.
また、ペーストにへき開面を持つ結晶粒子を更に含ませることができる。上記した白色系の無機粒子に加え、他のへき開面を持つ結晶粒子をペーストに含んでもよい。或いは、上記した白色系の材料のうち、へき開面を持つ結晶粒子である無機粒子を用いてもよい。 In addition, crystal particles having a cleavage plane can be further included in the paste. In addition to the white-based inorganic particles described above, crystal particles having other cleavage planes may be included in the paste. Alternatively, among the above-described white-based materials, inorganic particles that are crystal particles having a cleavage plane may be used.
反射層の前駆体ペーストを用いて、基板の表面の少なくとも一部に反射層を形成する。反射層として、単一の層を形成してもよく、或いは、複数の層を形成してもよい。例えば、基板の上に複数の島状の反射層を形成することができる。基板の一つの主面全体が被覆されるように反射層を形成することが望ましい。 A reflective layer precursor paste is used to form a reflective layer on at least a portion of the surface of the substrate. As a reflective layer, a single layer may be formed, or a plurality of layers may be formed. For example, a plurality of island-shaped reflective layers can be formed on the substrate. It is desirable to form the reflective layer so that the entire one main surface of the substrate is covered.
具体例として、次のようにして反射層を形成し、基板表面を被覆することができる。 As a specific example, a reflective layer can be formed as follows to cover the substrate surface.
基板を、例えば、スクリーン印刷機にセットし、ステンレスメッシュ版などのスクリーン印刷版を用いて無機粒子を含むペーストを印刷する。印刷後、印刷したペーストの塗膜の中の泡を除去するために、真空脱気を実施しても良い。その後、例えば、乾燥設備により、大気中雰囲気で１００℃以上３５０℃以下の温度で数時間加熱して反射層を形成する。 The substrate is set, for example, in a screen printer, and a paste containing inorganic particles is printed using a screen printing plate such as a stainless steel mesh plate. After printing, vacuum degassing may be performed to remove bubbles in the coating of the printed paste. After that, for example, the reflective layer is formed by heating for several hours at a temperature of 100 ° C. or more and 350 ° C. or less in the atmosphere using a drying facility.
ペーストを印刷する際、例えば、目の大きさが異なるスクリーン印刷版を用いることで、基板上に印刷されるペーストの塗膜の厚さを制御することができる。具体的には、例えば、ステンレスメッシュ版の番手が大きくなるほどメッシュ版の単位面積当たりの織りの本数が増加し、開口部の面積と高さが小さくなる。より番手が大きいメッシュ版を用いることで、ペーストの塗膜をより薄くできる。 When printing the paste, for example, by using screen printing plates having different eye sizes, it is possible to control the thickness of the coating film of the paste to be printed on the substrate. Specifically, for example, as the number of the stainless steel mesh plate increases, the number of weaves per unit area of the mesh plate increases, and the area and height of the opening decrease. By using a mesh plate with a larger count, the paste coating can be made thinner.
また、ペーストの粘度などの性質を制御することによって、基板上に塗布されるペーストの量を調整できる。 Also, by controlling the properties such as viscosity of the paste, the amount of paste applied onto the substrate can be adjusted.
前駆体ペーストを基板上に塗布した後の加熱条件によって、得られる反射層の厚さが変化する。例えば、加熱前のペーストの塗膜の厚さと比較して、加熱後に得られる反射層の厚さが減少し得る。加熱温度、加熱時間、及び加熱する環境を制御することによって、加熱前のペースト塗膜の厚さから加熱後の反射層の厚さへの変化率を調製できる。 The thickness of the obtained reflective layer changes depending on the heating conditions after applying the precursor paste on the substrate. For example, the thickness of the reflective layer obtained after heating may be reduced compared to the thickness of the coating of the paste before heating. By controlling the heating temperature, the heating time, and the heating environment, the rate of change from the thickness of the paste coating before heating to the thickness of the reflecting layer after heating can be adjusted.
前駆体ペーストの塗膜の厚さ、ペーストの塗布量、及び加熱前後の厚さの変化率を適宜調整することで、得られた反射層における無機粒子の緻密さを制御できる。例えば、同量のペーストの場合、加熱前の塗膜の密度を高くして厚さを薄くしたり、厚さの減少が多くなる加熱条件にしたりする方が、無機粒子がより緻密である反射層を形成するうえで好ましい。 The density of the inorganic particles in the obtained reflective layer can be controlled by appropriately adjusting the thickness of the coating film of the precursor paste, the application amount of the paste, and the rate of change in thickness before and after heating. For example, in the case of the same amount of paste, the inorganic particles are denser when the density of the coating before heating is increased to reduce the thickness or when the heating condition is such that the thickness decrease is increased. It is preferable in forming a layer.
モジュール基板の製造方法は、電極部を設けることをさらに含み得る。電極部を設けることは、例えば、電極部を作製することと、基板の上又は反射層の上に電極部を接着することとを含み得る。 The method of manufacturing the module substrate may further include providing an electrode portion. Providing the electrode portion may include, for example, fabricating the electrode portion and bonding the electrode portion on the substrate or on the reflective layer.
電極部は、例えば、次のようにして作製することができる。 The electrode portion can be produced, for example, as follows.
先ず、基材層とする材料を準備する。例えば、上述したような絶縁板を準備する。 First, a material to be a base layer is prepared. For example, the insulating plate as described above is prepared.
続いて、絶縁板上に導電層を形成する。導電層は、例えば、金属箔の設置、導電ペーストの塗布または印刷、及び金属メッキ処理によって形成できる。メッキ処理としては、例えば、銅メッキ、金メッキ、及び錫メッキなどを挙げることができる。その他の金属メッキ処理を用いてもよい。また、何れについても、電解メッキ処理および無電解メッキ処理の何れを適用してもよい。 Subsequently, a conductive layer is formed on the insulating plate. The conductive layer can be formed, for example, by applying a metal foil, applying or printing a conductive paste, and metal plating. Examples of plating treatment include copper plating, gold plating, and tin plating. Other metal plating processes may be used. In addition, any of electrolytic plating and electroless plating may be applied to any of them.
また、導電層にパターニングを施して、所望の配線パターンを形成してもよい。例えば、導電層に対してエッチング処理を実施してパターン形成することができる。又は、絶縁板（基材層）の上に導電層を形成する際、例えば、パターン状に導電ペーストを塗布または印刷したり、パターン状の金属メッキが形成されるようにメッキ処理を行ったりすることができる。 Alternatively, the conductive layer may be patterned to form a desired wiring pattern. For example, the conductive layer can be etched and patterned. Alternatively, when forming the conductive layer on the insulating plate (base material layer), for example, a conductive paste is applied or printed in a pattern, or a plating process is performed so that a pattern of metal plating is formed. be able to.
或いは、レジストを用いたエッチングを行うことで、電極部にて配線パターンを形成したり、電極部に電気的接続用のランドを設けたりすることができる。例えば、導電層の上にレジスト層を形成した後、パターニング及びエッチングによりレジスト層の一部を除去する。このようにレジスト層に開口が形成されることで露出した導電層の部分を配線や接続ランドとして利用できる。 Alternatively, by performing etching using a resist, a wiring pattern can be formed in the electrode portion, or a land for electrical connection can be provided in the electrode portion. For example, after a resist layer is formed on the conductive layer, part of the resist layer is removed by patterning and etching. Thus, the part of the conductive layer exposed by forming the opening in the resist layer can be used as a wiring or a connection land.
電極部を作製する際、導電層において、互いに電気的に絶縁されている部分を設けることが望ましい。例えば、互いに電気的に接続されていない部分が含まれるように導電層をパターニングすることができる。 When manufacturing an electrode part, it is desirable to provide the part electrically insulated mutually in a conductive layer. For example, the conductive layer can be patterned to include portions which are not electrically connected to each other.
作製した電極部は、例えば、次のようにして反射層で被覆された基板の上に設置することができる。 The produced electrode part can be installed, for example, on the substrate coated with the reflective layer as follows.
電極層を反射層付きの基板に張り合わせるため、基材層の裏面（導電層に対し裏側の面）に接着剤を塗布する、又はボンディングシートを仮張りする。次いで、金型パンチ加工またはルーター切削加工などにより窓加工を実施して、開口窓を設ける。 In order to bond the electrode layer to the substrate with the reflective layer, an adhesive is applied to the back surface (surface on the back side of the conductive layer) of the base layer, or a bonding sheet is temporarily applied. Next, window processing is carried out by die punching processing or router cutting processing to provide an opening window.
その後、例えば、電極部を反射層付基板と積層させ、ホットプレスにより張り合わせることで、電極部を有するモジュール基板を作製する。 Thereafter, for example, the electrode portion is laminated on the reflective layer-provided substrate, and the module substrate having the electrode portion is manufactured by laminating by hot pressing.
或いは、プリプレグと金属箔との積層体を作製し、得られた積層体を電極部としてもよい。具体的には、例えば、ガラス繊維布にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させて得られたプリプレグを準備し、樹脂が完全に硬化していない状態（Ｂステージ）のプリプレグに金属箔を重ねる。こうして得られた積層体を反射層で被覆された基板の上に設置した後、高温高圧のプレス処理を行うことで、この積層体を電極部として設けることができる。なお、プリプレグと金属箔との積層体を電極部として用いる場合、プリプレグに含まれている樹脂が完全に硬化した状態（Ｃステージ）になることで、接着作用を示すことができるため、接着層を省略してもよい。 Alternatively, a laminate of a prepreg and a metal foil may be produced, and the resulting laminate may be used as an electrode portion. Specifically, for example, a prepreg obtained by impregnating a glass fiber cloth with a thermosetting resin such as an epoxy resin is prepared, and metal foil is applied to the prepreg in a state in which the resin is not completely cured (B stage). Pile up. After the laminate thus obtained is placed on the substrate covered with the reflective layer, the laminate can be provided as an electrode portion by performing high-temperature and high-pressure press treatment. In addition, when using the laminated body of a prepreg and metal foil as an electrode part, since it is in the state (C stage) which the resin contained in the prepreg hardened completely, since an adhesive action can be shown, it is an adhesive layer. May be omitted.
（ＬＥＤモジュールの製造方法）
ＬＥＤモジュールは、例えば、上記方法により製造したモジュール基板を用いて製造することができる。
(Method of manufacturing LED module)
The LED module can be manufactured, for example, using a module substrate manufactured by the above method.
ＬＥＤ発光素子をモジュール基板の上に載置する。ＬＥＤ発光素子は、反射層の上に設置することが望ましい。また、モジュール基板が電極部を有する場合は、反射層または基板のうち開口窓にて露出している部分に設置する。 The LED light emitting element is mounted on the module substrate. It is desirable that the LED light emitting element be disposed on the reflective layer. In addition, when the module substrate has an electrode portion, the module substrate is installed at a portion of the reflection layer or the substrate exposed at the opening window.
ＬＥＤ発光素子の設置には、例えば、ダイボンド剤などの接着剤を用いる。ダイボンド剤の具体例には、シリコーン系ダイボンドなどが含まれる。ＬＥＤ発光素子を反射層または基板の上に接着する際、ＬＥＤ発光素子からの出射光に対し透光性を示す接着剤を用いることが望ましい。必要に応じて加熱処理を行うことで、接着剤を硬化させる。 For the installation of the LED light emitting element, for example, an adhesive such as a die bonding agent is used. Specific examples of the die bonding agent include silicone die bonding and the like. When bonding the LED light emitting element on the reflective layer or the substrate, it is desirable to use an adhesive that exhibits transparency to the light emitted from the LED light emitting element. The adhesive is cured by performing heat treatment as necessary.
続いて、金属ワイヤなどの導線を用いて配線を施すことで、ＬＥＤ発光素子と導電層とを電気的に接続する。複数のＬＥＤ発光素子を設置した場合は、ＬＥＤ発光素子同士を電気的に接続することができる。ＬＥＤ発光素子は、電気的に直列に接続してもよく、電気的に並列に接続してもよく、或いは、直列接続および並列接続を組合せて電気的に接続してもよい。 Subsequently, the LED light emitting element and the conductive layer are electrically connected by wiring using a conductive wire such as a metal wire. When a plurality of LED light emitting elements are provided, the LED light emitting elements can be electrically connected to each other. The LED light emitting elements may be electrically connected in series, electrically connected in parallel, or a combination of series connection and parallel connection may be electrically connected.
以上のようにして得られたＬＥＤモジュールに、例えば、次のとおりＬＥＤ発光素子を覆う封止樹脂膜をさらに設けることができる。 In the LED module obtained as described above, for example, a sealing resin film covering the LED light emitting element can be further provided as follows.
例えば、シリコーン樹脂のような熱硬化性樹脂などを用いて、ＬＥＤ発光素子が載置されている領域を囲むようにダム部を形成する。ダム部は、電極部の開口窓を囲むように電極部の上部に形成され得る。 For example, using a thermosetting resin such as silicone resin, a dam portion is formed so as to surround a region on which the LED light emitting element is mounted. The dam portion may be formed on the upper portion of the electrode portion so as to surround the opening window of the electrode portion.
次に、封止樹脂膜の前駆体としての樹脂材料を調製する。例えば、シリコーン樹脂のような熱硬化性樹脂を用いることができる。封止樹脂膜として蛍光膜を形成する場合は、例えば、樹脂材料中に蛍光体を分散させて前駆体とする。 Next, a resin material as a precursor of the sealing resin film is prepared. For example, a thermosetting resin such as a silicone resin can be used. In the case of forming a fluorescent film as a sealing resin film, for example, a fluorescent material is dispersed in a resin material to form a precursor.
調製した前駆体樹脂材料を、ダム部に囲まれた空間に充填する。このとき、ダム部内の空間を隙間なく充填することが望ましい。充填した樹脂を硬化させて封止樹脂膜を形成することで、ＬＥＤ発光素子および配線を封止する。 The prepared precursor resin material is filled in the space surrounded by the dam portion. At this time, it is desirable to fill the space in the dam portion without gaps. The filled resin is cured to form a sealing resin film, thereby sealing the LED light emitting element and the wiring.
上記のとおり、ＬＥＤモジュールを製造することができる。 As described above, LED modules can be manufactured.
以下、実施形態に係るＬＥＤモジュールの具体例について、図面を参照して説明する。実施形態に係るＬＥＤモジュールの構造は、図示するものに限られない。 Hereinafter, specific examples of the LED module according to the embodiment will be described with reference to the drawings. The structure of the LED module according to the embodiment is not limited to that illustrated.
図１に、一例のモジュール基板の概略断面図を示す。 FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of an example module substrate.
図１に示すモジュール基板１０は、基板１１と、基板１１の片方の主面を被覆する反射層１２とを含む。モジュール基板１０は、基材層１４と、導電層１５と、レジスト層１６とがこの順番で積層されている電極部１８をさらに含む。基材層１４が接着層１３を介して反射層１２に接着されることで、反射層１２の上に電極部１８が設けられている。電極部１８の面内には開口窓１７が設けられており、この開口窓１７にて反射層１２が露出している。 The module substrate 10 shown in FIG. 1 includes a substrate 11 and a reflective layer 12 covering one of the main surfaces of the substrate 11. The module substrate 10 further includes an electrode portion 18 in which a base layer 14, a conductive layer 15, and a resist layer 16 are stacked in this order. An electrode portion 18 is provided on the reflective layer 12 by bonding the base layer 14 to the reflective layer 12 via the adhesive layer 13. An opening window 17 is provided in the surface of the electrode portion 18, and the reflection layer 12 is exposed at the opening window 17.
導電層１５は、互いに電気的に絶縁されている部分を含む。例えば、基材層１４上の導電層１５がパターニングされていることによって、互いに電気的に絶縁されている部分を含み得る。図１に示す例では、導電層１５のうち開口窓１７の一方の端に位置する部分と、開口窓１７の他方の端に位置する部分とが電気的に絶縁されている。 Conductive layer 15 includes portions electrically isolated from one another. For example, the conductive layer 15 on the base layer 14 may be patterned to include portions electrically isolated from each other. In the example shown in FIG. 1, a portion of the conductive layer 15 located at one end of the opening window 17 and a portion located at the other end of the opening window 17 are electrically insulated.
図２に、一例のＬＥＤモジュールの概略断面図を示す。 FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of an example LED module.
図２に示すＬＥＤモジュール２０は、基板１１と、基板１１の片方の主面を被覆する反射層１２と、反射層１２の上に載置された複数のＬＥＤ発光素子２１とを含む。また、ＬＥＤモジュール２０は、基材層１４と、導電層１５と、レジスト層１６とがこの順番で積層されている電極部１８をさらに含む。基材層１４が接着層１３を介して反射層１２に接着されることで、反射層１２の上に電極部１８が設けられている。電極部１８の面内には開口窓１７が設けられている。ＬＥＤ発光素子２１は、反射層１２の表面のうち開口窓１７に対応する面領域内の表面上に載置されている。レジスト層１６に開口２５が設けられており、この開口２５にて導電層１５が露出している。この部分は、例えば、電気的接続用のランドとして働く。開口２５は、例えば、配線パターンのエッチング処理によって設けられたものであり得る。 The LED module 20 shown in FIG. 2 includes a substrate 11, a reflective layer 12 covering one main surface of the substrate 11, and a plurality of LED light emitting elements 21 mounted on the reflective layer 12. In addition, the LED module 20 further includes an electrode portion 18 in which the base material layer 14, the conductive layer 15, and the resist layer 16 are stacked in this order. An electrode portion 18 is provided on the reflective layer 12 by bonding the base layer 14 to the reflective layer 12 via the adhesive layer 13. An opening window 17 is provided in the plane of the electrode portion 18. The LED light emitting element 21 is mounted on the surface of the reflective layer 12 in the surface area corresponding to the opening window 17. An opening 25 is provided in the resist layer 16, and the conductive layer 15 is exposed at the opening 25. This portion serves, for example, as a land for electrical connection. The openings 25 may be provided, for example, by etching a wiring pattern.
上記に加え、ＬＥＤモジュール２０は、配線２２と、ダム部２３と、封止樹脂膜２４とを含む。 In addition to the above, the LED module 20 includes the wiring 22, the dam portion 23, and the sealing resin film 24.
ＬＥＤモジュール２０は、図１のモジュール基板１０を用いて得られたＬＥＤモジュールであり得る。 The LED module 20 may be an LED module obtained using the module substrate 10 of FIG.
ダム部２３は、レジスト層１６の上に設けられている。ダム部２３は、ＬＥＤ発光素子２１が載置されている平面を囲むように設置されている。ダム部２３は、例えば、シリコーン樹脂などで形成されたものであり得る。 The dam portion 23 is provided on the resist layer 16. The dam part 23 is installed so as to surround the plane on which the LED light emitting element 21 is mounted. The dam portion 23 may be formed of, for example, a silicone resin or the like.
封止樹脂膜２４は、ＬＥＤ発光素子２１と配線２２とを覆っている。封止樹脂膜２４は、ダム部２３に囲まれている領域内に充填されている状態のものであり得る。封止樹脂膜２４は、可視光領域の光に対し透光性を示す樹脂を含むことが望ましい。封止樹脂膜２４は、蛍光体をさらに含むことができる。即ち、封止樹脂膜２４は、上述した蛍光膜であり得る。 The sealing resin film 24 covers the LED light emitting element 21 and the wiring 22. The sealing resin film 24 may be in a state of being filled in the region surrounded by the dam portion 23. It is desirable that the sealing resin film 24 contain a resin that shows translucency to light in the visible light region. The sealing resin film 24 can further include a phosphor. That is, the sealing resin film 24 may be the above-described fluorescent film.
導電層１５は、互いに電気的に絶縁されている部分を含む。図２に示す例では、導電層１５が封止樹脂膜２４により隔てられているように図示されている２つの部分が、互いに電気的に絶縁されている。 Conductive layer 15 includes portions electrically isolated from one another. In the example shown in FIG. 2, the two parts illustrated so that the conductive layer 15 is separated by the sealing resin film 24 are electrically insulated from each other.
複数のＬＥＤ発光素子２１は、配線２２により互いに電気的に接続されている。また、複数のＬＥＤ発光素子２１の一部と、その近傍にある導電層１５の部分とが配線２２により電気的に接続されている。 The plurality of LED light emitting elements 21 are electrically connected to each other by the wiring 22. Further, a part of the plurality of LED light emitting elements 21 and a part of the conductive layer 15 in the vicinity thereof are electrically connected by the wiring 22.
以上説明した実施形態に係るＬＥＤモジュールは、基板と、この基板の表面の少なくとも一部を被覆しており、その少なくとも一部の光反射率が９０％以上である反射層と、上記基板の上または上記反射層の上に載置されたＬＥＤ発光素子とを具備する。このＬＥＤモジュールは、発光性能が高い。 The LED module according to the embodiment described above covers a substrate, a reflective layer covering at least a part of the surface of the substrate, and a light reflectance of at least a part of which is 90% or more; Or an LED light emitting element mounted on the reflective layer. This LED module has high light emission performance.
［実施例］
以下において、実施形態に係るＬＥＤモジュールについて、実施例を用いて具体的に説明する。
[Example]
Below, the LED module which concerns on embodiment is concretely demonstrated using an Example.
（試験例Ａ）
＜ＬＥＤモジュールの作製＞
（実施例Ａ−１）
次にようにして、ＬＥＤモジュールを作製した。
(Test example A)
<Production of LED module>
Example A-1
The LED module was produced as follows.
先ず、アルミニウム合金（JIS規格：A5052）からなる厚さ１．０ｍｍの基板を準備した。また、メチルトリエトキシシランを加水分解および脱水重合して得られた無機バインダーに、ＺｒＯ２粒子と、結晶面の一つがへき開面を有する六方晶窒化ホウ素粒子とを分散させることで、反射層の前駆体ペーストとしての無機塗料を調製した。用いたＺｒＯ２粒子の平均粒径は２．０μｍだった。用いた六方晶窒化ホウ素粒子の平均粒径は１．２μｍだった。無機塗料中のＺｒＯ２粒子と六方晶窒化ホウ素粒子の含有割合は、得られる反射層の体積を１００％として、ＺｒＯ２粒子が６４体積％、六方晶窒化ホウ素粒子が１体積％となるよう調整した。 First, a substrate having a thickness of 1.0 mm made of an aluminum alloy (JIS standard: A5052) was prepared. Further, by dispersing ZrO 2 particles and hexagonal boron nitride particles having a cleavage plane at one of crystal planes in an inorganic binder obtained by hydrolyzing and dehydrating methyltriethoxysilane, it is possible to form a reflective layer. An inorganic paint was prepared as a precursor paste. The average particle diameter of the used ZrO 2 particles was 2.0 μm. The average particle diameter of the hexagonal boron nitride particles used was 1.2 μm. The content ratio of the ZrO 2 particles and the hexagonal boron nitride particles in the inorganic paint is adjusted so that the volume of the obtained reflective layer is 100%, the ZrO 2 particles are 64 volume%, and the hexagonal boron nitride particles are 1 volume%. did.
基板をスクリーン印刷機にセットし、ステンレスメッシュ版（90メッシュ）を用いて無機ペーストを印刷した。印刷により得られたペースト塗膜の膜厚は１２５μｍだった。印刷後、乾燥設備により大気中雰囲気で300℃、4時間加熱し反射層付アルミニウム基板を形成した。上述した方法により測定したところ、反射層の膜厚は８０μｍだった。 The substrate was set on a screen printing machine, and an inorganic paste was printed using a stainless mesh plate (90 mesh). The film thickness of the paste coating film obtained by printing was 125 μm. After printing, the substrate was heated at 300 ° C. for 4 hours in the atmosphere using a drying facility to form an aluminum substrate with a reflective layer. When measured by the above-mentioned method, the film thickness of the reflective layer was 80 μm.
電極部の基材としてBTレジンの絶縁板を用いた。絶縁板にパターンをエッチングし、Auメッキを実施した。こうして、Auの配線パターンが形成されている電極部を作製した。 The insulating plate of BT resin was used as a base material of an electrode part. The pattern was etched on the insulating plate and Au plating was performed. Thus, an electrode portion on which a wiring pattern of Au was formed was produced.
次に、得られた電極部を反射層付アルミニウム基板に張り合わせるため、絶縁板の裏面（Au配線に対し裏側の面）にボンディングシートを仮張りした。続いて、開口部の窓加工をルーター切削加工により実施した。 Next, in order to bond the obtained electrode portion to the reflective layer-provided aluminum substrate, a bonding sheet was temporarily applied to the back surface (surface on the back side of the Au wiring) of the insulating plate. Subsequently, window processing of the opening was carried out by router cutting.
その後、電極部をホットプレスにより反射層付アルミニウム基板上に積層して張り合わせ、モジュール基板を作製した。 Thereafter, the electrode portion was laminated by hot pressing on the aluminum substrate with a reflective layer and laminated, and a module substrate was produced.
上記方法にて作製したモジュール基板において、紫色ＬＥＤチップ（発光波長：４０５ｎｍ〜４０７ｎｍ）を、シリコーン系ダイボンド剤を用いて電極部の開口部内の反射層上に９９個搭載した。100℃で1時間加熱した後、160℃で3時間さらに加熱して、ＬＥＤチップをモジュール基板上に接着した。プラズマ洗浄装置により接合部を洗浄し、金ワイヤにより配線を実施した。次に、ＬＥＤチップを設けた領域の外周を囲むように、シリコーン樹脂によりダム部を作製した。ダム部を形成する際、100℃で1時間加熱することで樹脂を硬化させた。その後、蛍光体を分散させたシリコーン樹脂をダム部の内側に充填した。蛍光体には青色発光のユーロピウム付活アルカリ土類リン酸塩蛍光体、緑色発光のユーロピウム、マンガン付活オルソ珪酸塩蛍光体、黄色発光のユーロピウム、マンガン付活オルソ珪酸塩蛍光体、および赤色発光のユーロピウム付活カルシウムニトリドアルミノシリケート蛍光体を、それぞれ７２．３重量部、３．３重量部、１７．２重量部、７．２重量部の割合で混合したものを用いた。150℃で4時間加熱することで樹脂を硬化させることで、紫色ＬＥＤチップおよび金ワイヤを封止した。 In the module substrate manufactured by the above method, 99 purple LED chips (emission wavelength: 405 nm to 407 nm) were mounted on the reflective layer in the opening of the electrode portion using a silicone-based die bonding agent. After heating at 100 ° C. for 1 hour, the LED chip was bonded onto the module substrate by further heating at 160 ° C. for 3 hours. The bonding portion was cleaned with a plasma cleaning apparatus, and wiring was performed with a gold wire. Next, the dam part was produced with silicone resin so that the outer periphery of the area | region in which the LED chip was provided might be surrounded. When forming the dam portion, the resin was cured by heating at 100 ° C. for 1 hour. Thereafter, a silicone resin in which a phosphor is dispersed is filled inside the dam portion. The phosphors include blue-emitting europium activated alkaline earth phosphate phosphor, green emitting europium, manganese activated orthosilicate phosphor, yellow emitting europium, manganese activated orthosilicate phosphor, and red light A mixture of 72.3 parts by weight, 3.3 parts by weight, 17.2 parts by weight and 7.2 parts by weight of the europium-activated calcium nitride aluminosilicate phosphors of The purple LED chip and the gold wire were sealed by curing the resin by heating at 150 ° C. for 4 hours.
このように樹脂により封止することで、反射層の上に載置したＬＥＤ発光素子と、該ＬＥＤ発光素子の底面を除く全面と反射層の表面のうちＬＥＤ発光素子の底面に面する部分を除く全表面とを、蛍光膜（封止樹脂膜）により被覆した。 By sealing with the resin in this manner, the LED light emitting element mounted on the reflective layer, the entire surface excluding the bottom surface of the LED light emitting element, and the portion of the surface of the reflective layer facing the bottom surface of the LED light emitting element The entire surface except for the above was covered with a fluorescent film (sealing resin film).
以上のようにして、図２に示すと同様の構造のＬＥＤモジュールを作製した。 As described above, an LED module having the same structure as that shown in FIG. 2 was produced.
（比較例Ａ−１）
反射層付アルミニウム基板の代わりに、アラノッド社製蒸着膜付アルミニウム基板（MIRO２；登録商標）を用いたことを除き、実施例Ａ−１と同様の方法でＬＥＤモジュールを作製した。
(Comparative Example A-1)
The LED module was produced by the method similar to Example A-1 except having used the aluminum substrate (MIRO2 (trademark) by Alanod Co., Ltd.) vapor deposition film, instead of the aluminum substrate with a reflection layer.
＜ＳＥＭ観察＞
実施例Ａ−１で作製したモジュール基板に対し、断面ＳＥＭ観察を行った。その際の断面ＳＥＭ写真を図３−図６に示す。具体的には、図３は、モジュール基板の断面を倍率１０００で観察した二次電子像（ＳＥ２）を示す。図４は、図３の二次電子像のうち、反射層１２の断面に対応する部分の一部を倍率２００００で観察した拡大像を示す。図５は、モジュール基板の断面を倍率１０００で観察した反射電子像（ＥＳＢ）を示す。図６は、図５の反射電子像のうち、反射層１２の断面に対応する部分の一部を倍率２００００で観察した拡大像を示す。
<SEM observation>
Cross-sectional SEM observation was performed on the module substrate manufactured in Example A-1. The cross-sectional SEM photograph in that case is shown in FIGS. Specifically, FIG. 3 shows a secondary electron image (SE2) obtained by observing the cross section of the module substrate at a magnification of 1000. FIG. 4 shows a magnified image obtained by observing a part of a portion corresponding to the cross section of the reflective layer 12 in the secondary electron image of FIG. 3 at a magnification of 20000. FIG. 5 shows a backscattered electron image (ESB) obtained by observing the cross section of the module substrate at a magnification of 1000. FIG. 6 shows an enlarged image obtained by observing a part of a portion corresponding to the cross section of the reflective layer 12 in the reflected electron image of FIG. 5 at a magnification of 20000.
図３−図６に示す断面ＳＥＭ観察像から、実施例Ａ−１で得られたモジュール基板では、サブミクロンレベルの微細粒子により緻密な反射層１２が基板１１上に形成されていることが分かる。これに対し、比較例Ａ−１で用いた基板（MIRO２；登録商標）には、粒子を含む層がなかった。 From the cross-sectional SEM observation image shown in FIG. 3 to FIG. 6, it can be seen that in the module substrate obtained in Example A-1, the fine reflective layer 12 is formed on the substrate 11 by fine particles of submicron level. . On the other hand, the substrate (MIRO2; registered trademark) used in Comparative Example A-1 had no layer containing particles.
＜表面粗さの測定＞
実施例Ａ−１及び比較例Ａ−１にて得られた各々のモジュール基板について、上述した方法により表面粗さＲａを測定した。
<Measurement of surface roughness>
The surface roughness Ra of each of the module substrates obtained in Example A-1 and Comparative Example A-1 was measured by the method described above.
実施例Ａ−１では、表面粗さＲａの値が０．２９だった。比較例Ａ−１では、表面粗さＲａの値が０．０５だった。比較例Ａ−１での表面粗さは、超精密仕上げ面と同等のレベル（０．０５〜０．１）に区分できる。 In Example A-1, the value of surface roughness Ra was 0.29. In Comparative Example A-1, the value of the surface roughness Ra was 0.05. The surface roughness in Comparative Example A-1 can be classified into the level (0.05 to 0.1) equivalent to that of the ultra-precision finished surface.
＜光反射率の測定＞
実施例Ａ−１及び比較例Ａ−１にて得られた各々のモジュール基板について、上述した方法により３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの光に対する反射率を測定した。３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの波長範囲の光に対する平均反射率は、実施例Ａ−１では95.63 %、比較例Ａ−１では92.54 %だった。また、光の波長ごとの反射率を表すグラフを図７に示す。
<Measurement of light reflectance>
The reflectance to light of 360 nm to 740 nm was measured for each of the module substrates obtained in Example A-1 and Comparative Example A-1 by the method described above. The average reflectance to light in the wavelength range of 360 nm to 740 nm was 95.63% in Example A-1 and 92.54% in Comparative Example A-1. Further, a graph showing the reflectance for each wavelength of light is shown in FIG.
図７に示す分光反射率のグラフでは、実線で示す曲線Ｒ１０１は実施例Ａ−１についての波長ごとの反射率を表し、破線で示す曲線Ｒ２０１は、比較例Ａ−１についての波長ごとの反射率を表す。このグラフから、実施例Ａ−１では、近紫外乃至紫色の光がピーク波長を有する３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長領域を含め、測定した波長領域の全域に亘ってモジュール基板の光反射率が９０％を超えていた。これに対し、比較例Ａ−１では、４００ｎｍ以上の大部分の波長領域の光に対する反射率が９０％以上であったものの、４００ｎｍ未満の波長領域では光反射率が著しく低かった。 In the graph of the spectral reflectance shown in FIG. 7, a curve R101 indicated by a solid line represents the reflectance for each wavelength for Example A-1, and a curve R201 indicated by a broken line is a reflection for each wavelength for Comparative Example A-1. Represents a rate. From this graph, in Example A-1, the light reflectance of the module substrate is 90% over the entire measured wavelength range including the wavelength range of 380 nm to 420 nm where near ultraviolet to violet light has a peak wavelength. It was over. On the other hand, in Comparative Example A-1, although the reflectance for light in most of the wavelength regions of 400 nm or more was 90% or more, the light reflectance was extremely low in the wavelength region of less than 400 nm.
また、各々のモジュール基板について、上述した方法により３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの光に対する正反射率および拡散反射率をそれぞれ測定した。実施例Ａ−１では、３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの波長領域における正反射率の平均が０．３６％、拡散反射率の平均が９１．６８％だった。比較例Ａ−１では、この波長領域における正反射率の平均が８６．６３％、拡散反射率の平均が９２．９％だった。 Further, for each module substrate, the regular reflectance and the diffuse reflectance for light of 360 nm to 740 nm were measured by the above-described method. In Example A-1, the average specular reflectance in the wavelength region of 360 nm to 740 nm was 0.36%, and the average diffuse reflectance was 91.68%. In Comparative Example A-1, the average specular reflectance in this wavelength range was 86.63%, and the average diffuse reflectance was 92.9%.
下記表１に、光の波長ごとの正反射率および拡散反射率を示す。また、実施例Ａ−１における光の波長ごとの正反射率および拡散反射率を表すグラフを図８に示す。比較例Ａ−１における光の波長ごとの正反射率および拡散反射率を表すグラフを図９に示す。図８に示すグラフでは、正反射率を実線の曲線Ｓ１０１で表し、拡散反射率を破線の曲線Ｄ１０１で表す。図９に示すグラフでは、正反射率を実線の曲線Ｓ２０１で表し、拡散反射率を破線の曲線Ｄ２０１で表す。 Table 1 below shows the specular reflectance and the diffuse reflectance for each wavelength of light. A graph showing the regular reflectance and the diffuse reflectance for each wavelength of light in Example A-1 is shown in FIG. A graph showing the regular reflectance and the diffuse reflectance for each wavelength of light in Comparative Example A-1 is shown in FIG. In the graph shown in FIG. 8, the regular reflectance is represented by a solid curve S101, and the diffuse reflectance is represented by a dashed curve D101. In the graph shown in FIG. 9, the regular reflectance is represented by a solid curve S201, and the diffuse reflectance is represented by a dashed curve D201.
表１の内容および図８から明らかなとおり、実施例Ａ−１で作製したモジュール基板では、３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの光の反射のほとんどが拡散反射に該当し、正反射率が皆無であることが分かる。微粒子による緻密な反射膜が基板表面に形成されていることにより、拡散反射が多いと考えられる。 As is clear from the contents of Table 1 and FIG. 8, in the module substrate produced in Example A-1, it is understood that most of the reflection of light of 360 nm to 740 nm corresponds to diffuse reflection and there is no regular reflectance. . It is considered that there are many diffuse reflections due to the dense reflection film of the fine particles being formed on the substrate surface.
表１および図９が示すとおり、比較例Ａ−１では光反射は主に正反射率からなり、拡散反射が少なかった。粒子を含む層がなく表面粗さが低いため、拡散反射が少ないと考えられる。 As Table 1 and FIG. 9 show, in Comparative Example A-1, light reflection mainly consisted of regular reflectance, and there were few diffuse reflections. Since there is no layer containing particles and the surface roughness is low, it is considered that the diffuse reflection is low.
＜ＬＥＤモジュール評価方法＞
作製したＬＥＤモジュールの発光性能を、Labsphere社製全光束測定システムＳＬＭＳ−１０２１Ｌを用いて測定した。点灯条件は順電流230ｍAにて実施した。
<LED module evaluation method>
The light emission performance of the produced LED module was measured using Labsphere's total luminous flux measurement system SLMS-1021L. The lighting conditions were implemented at a forward current of 230 mA.
実施例Ａ−１のモジュールでは、色温度5025K、偏差0.002、平均演色指数Ra98、明るさ75ルーメンであった。 In the module of Example A-1, the color temperature was 5025 K, the deviation was 0.002, the general color rendering index Ra 98, and the brightness was 75 lumens.
比較例Ａ−１のモジュールでは、色温度5020K、偏差0.002、平均演色指数Ra98、明るさ70ルーメンであった。 In the module of Comparative Example A-1, the color temperature was 5020 K, the deviation was 0.002, the general color rendering index Ra 98, and the brightness was 70 lumens.
また、作製したＬＥＤモジュールの層間耐電圧性能を上述した方法で測定した。 Moreover, the interlayer withstand voltage performance of the produced LED module was measured by the method mentioned above.
実施例Ａ−１のモジュールでは、耐電圧が2300Vであった。比較例Ａ−１のモジュールでは、耐電圧が300Vであった。 In the module of Example A-1, the withstand voltage was 2300 V. In the module of Comparative Example A-1, the withstand voltage was 300V.
このとおり、実施例Ａ−１のＬＥＤモジュールは、比較例Ａ−１のＬＥＤモジュールと比較してより高い明るさを示し、且つ、耐電圧性能が高かった。 Thus, the LED module of Example A-1 exhibited higher brightness and higher withstand voltage performance as compared to the LED module of Comparative Example A-1.
（試験例Ｂ）
＜試験基材の作製方法＞
（実施例Ｂ−１）
基板として、50ｍｍ角および厚さ1ｍｍのアルミニウム合金製（JIS規格：A5052）の板を複数準備した。各々の基板の一方の主面における両端にポリイミド粘着テープを貼りつけた。テープの間の領域に反射層の前駆体ペーストを滴下し、スキージでペーストを引き伸ばして塗布した。このときに粘着テープの総厚を変更することによりペーストの塗膜の厚さを様々な値に調整した。なお、テープ厚が35μｍ、40μｍ、50μｍ、55μｍ、60μｍ、70μｍ、80μｍ、85μｍ、125μｍ、145μｍの粘着テープを用いた。これらのテープを単独で用いる、又は重ねることで様々なテープ総厚を得た。前駆体ペーストには、実施例Ａ−１で用いたものと同様の前駆体ペーストを用いた。
(Test example B)
<Method of preparing test substrate>
Example B-1
A plurality of aluminum alloy (JIS standard: A5052) plates of 50 mm square and 1 mm thickness were prepared as substrates. The polyimide adhesive tape was stuck on the both ends in one main surface of each board | substrate. The precursor paste for the reflective layer was dropped onto the area between the tapes, and the paste was stretched and applied with a squeegee. At this time, the thickness of the paste coating was adjusted to various values by changing the total thickness of the adhesive tape. In addition, adhesive tape of 35 micrometers, 40 micrometers, 50 micrometers, 55 micrometers, 60 micrometers, 70 micrometers, 80 micrometers, 85 micrometers, 125 micrometers, and 145 micrometers of tape thickness was used. These tapes were used alone or overlapped to obtain various total tape thicknesses. The precursor paste similar to that used in Example A-1 was used as the precursor paste.
次に、基板からポリイミド粘着テープを剥がし、100℃〜350℃の温度で大気中の環境で数時間加熱して白色系の反射層を得た。得られた反射層の膜厚を上記方法により測定した。加熱前の前駆体ペーストの塗膜の厚さと比較して、加熱後の反射層の厚さが減少していた。詳細には、下記表２に示す粘着テープの総厚（つまり、前駆体ペーストの塗膜の厚さ）から、同じく表２に示す反射層の厚さへ加熱前後で変化した。 Next, the polyimide pressure-sensitive adhesive tape was peeled off from the substrate, and heated at a temperature of 100 ° C. to 350 ° C. in an atmosphere environment for several hours to obtain a white-based reflective layer. The film thickness of the obtained reflective layer was measured by the above method. The thickness of the reflective layer after heating was reduced compared to the thickness of the coating of the precursor paste before heating. Specifically, the total thickness of the pressure-sensitive adhesive tape shown in Table 2 below (that is, the thickness of the coating film of the precursor paste) changed to the thickness of the reflective layer also shown in Table 2 before and after heating.
下記表２に、基板に貼り付けたポリイミド粘着テープの総厚、得られた反射層の厚さ、加熱温度、加熱時間、及び加熱前後の厚さの変化率をまとめる。 Table 2 below summarizes the total thickness of the polyimide adhesive tape attached to the substrate, the thickness of the obtained reflective layer, the heating temperature, the heating time, and the rate of change in thickness before and after heating.
上記のようにして、反射層の厚さが異なる複数の試験基材を得た。 As described above, a plurality of test substrates having different reflective layer thicknesses were obtained.
（比較例Ｂ−１）
以下に説明する粉末ガス化デポジション法（ＧＤ法）により、基板上に反射層を形成した。
(Comparative Example B-1)
A reflective layer was formed on the substrate by the powder gasification deposition method (GD method) described below.
実施例Ｂ−１と同様の基板を準備した。キャリアガスとしての窒素ガスにＺｒＯ２粒子と六方晶窒化ホウ素粒子とを分散させた。６０Ｐａに減圧した常温の成膜チャンバー内で、基板の一方の主面に向かって各種粒子を分散させたガスを噴射することで、基板表面に反射層を形成した。 A substrate similar to that of Example B-1 was prepared. ZrO 2 particles and hexagonal boron nitride particles were dispersed in nitrogen gas as a carrier gas. A reflective layer was formed on the surface of the substrate by injecting a gas in which various particles are dispersed toward one main surface of the substrate in a film formation chamber at normal temperature decompressed to 60 Pa.
得られた反射層の厚さを上述した方法により測定した。反射層の厚さは、２０μｍだった。 The thickness of the obtained reflective layer was measured by the method described above. The thickness of the reflective layer was 20 μm.
上記ＧＤ法により反射層を形成し、試験基材を得た。 A reflective layer was formed by the above-mentioned GD method to obtain a test substrate.
＜光反射率の測定＞
実施例Ｂ−１で作製した試験基材の各々について、３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの波長領域における分光反射率を測定し、反射層の厚みに対する平均反射率を表すグラフを得た。ここでいう平均反射率とは、３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの範囲における光の波長ごとの全反射率の平均を指す。得られたグラフを図１０に示す。また、反射層の厚みに対する波長４００ｎｍの光の反射率を表すグラフを図１１に示す。
<Measurement of light reflectance>
The spectral reflectance in the wavelength region of 360 nm to 740 nm was measured for each of the test substrates produced in Example B-1, and a graph showing the average reflectance with respect to the thickness of the reflective layer was obtained. The average reflectance as used herein refers to the average of the total reflectance for each wavelength of light in the range of 360 nm to 740 nm. The obtained graph is shown in FIG. Further, a graph showing the reflectance of light of wavelength 400 nm with respect to the thickness of the reflective layer is shown in FIG.
図１０から明らかなとおり、実施例Ｂ−１では、反射層の厚さが２０μｍ程度でも８５％以上の平均反射率が得られた。また、反射層の厚さが増加すると共に平均反射率が向上することが分かる。 As is clear from FIG. 10, in Example B-1, an average reflectance of 85% or more was obtained even when the thickness of the reflective layer was about 20 μm. It can also be seen that as the thickness of the reflective layer increases, the average reflectance improves.
４００ｎｍ波長の光に対する反射率については、図１１から明らかなとおり、反射層の厚さが２０μｍ程度でも９０％以上の反射率が得られた。４００ｎｍ波長の光についても、反射層の厚さが８０μｍ程度になるまでは反射層の膜厚の増加に伴って反射率が向上する。一方で、この膜厚を境に反射率が若干減少する傾向が見られる。つまり、実施例Ｂ−１では、４００ｎｍ波長の光に対する反射率に、反射層の膜厚が約８０μｍのときに極大値が見られる。 With regard to the reflectance for light of 400 nm wavelength, as apparent from FIG. 11, a reflectance of 90% or more was obtained even when the thickness of the reflective layer was about 20 μm. The reflectance of the light having a wavelength of 400 nm increases as the thickness of the reflective layer increases until the thickness of the reflective layer becomes about 80 μm. On the other hand, there is a tendency for the reflectance to decrease slightly at the film thickness. That is, in Example B-1, the maximum value is observed when the film thickness of the reflective layer is about 80 μm in the reflectance for light of 400 nm wavelength.
比較例Ｂ−１で作製した試験基材に対し同様に分光反射率測定を行ったところ、何れの波長の光についても反射率が７０％に満たなかった。比較例Ｂ−１では、粒子により緻密に形成された反射層が得られず、反射率が低かったと考えられる。 When the spectral reflectance measurement was similarly performed with respect to the test base material produced by Comparative Example B-1, the reflectance was less than 70% for light of any wavelength. In Comparative Example B-1, the reflective layer formed densely by the particles was not obtained, and it is considered that the reflectance was low.
また、比較例Ｂ−１で用いたＧＤ法では、基板サイズが大きくなると、圧力チャンバーを用いるため装置が大型化したり、ガスの噴出ノズルによるスキャン領域が広範囲になったりすることからコストが高くなりやすい。また、キャリアガスを用いる必要があることも、コストを上げる要因になっている。他にも、製造速度を高くすることと形成される反射層の表面の均一性を保つこととの両方を充足させることが難しいという制約がある。 Further, in the GD method used in Comparative Example B-1, when the substrate size is increased, the cost is increased because the apparatus is enlarged because the pressure chamber is used, and the scan area by the gas jet nozzle becomes wide. Cheap. The need to use a carrier gas is also a factor to increase the cost. Another limitation is that it is difficult to satisfy both of increasing the manufacturing speed and maintaining the uniformity of the surface of the formed reflective layer.
（試験例Ｃ）
＜ＬＥＤモジュールの作製＞
（実施例Ｃ−１）
実施例Ａ−１と同様の手順によりＬＥＤモジュールを作製した。
(Test example C)
<Production of LED module>
Example C-1
An LED module was produced in the same manner as in Example A-1.
（実施例Ｃ−２乃至実施例Ｃ−１０）
実施例Ｃ−２から実施例Ｃ−１０のそれぞれにおいて、反射層の膜厚および表面粗さＲａを異なる値に変更したことを除き、実施例Ｃ−１と同様のＬＥＤモジュールを作製した。各々のＬＥＤモジュールは、反射層の膜厚および表面粗さＲａを次のとおり制御したことを除き、実施例Ｃ−１と同様の手順により作製した。
(Example C-2 to Example C-10)
In each of Example C-2 to Example C-10, the LED module similar to Example C-1 was produced except having changed the film thickness and surface roughness Ra of a reflecting layer into a different value. Each LED module was produced by the procedure similar to Example C-1 except having controlled film thickness and surface roughness Ra of a reflection layer as follows.
反射層の膜厚は、反射層の前駆体としてのペーストを塗布した後の加熱条件を変更することで制御した。例えば、２００℃以下の温度で長時間加熱すると加熱前のペーストの膜厚から加熱後の反射層の膜厚への変化が多く、より薄く緻密な反射層が得られやすい傾向がある。一方で、２００℃を超える高い温度で短時間加熱すると加熱前後で膜厚の変化が少なく、より厚い反射層が得られやすい傾向がある。 The film thickness of the reflective layer was controlled by changing the heating condition after applying the paste as the precursor of the reflective layer. For example, when heating is performed at a temperature of 200 ° C. or less for a long time, the film thickness of the paste before heating changes a lot from the film thickness of the reflective layer after heating, and a thinner and denser reflective layer tends to be easily obtained. On the other hand, when heating for a short time at a high temperature exceeding 200 ° C., the change in film thickness is small before and after heating, and a thicker reflective layer tends to be obtained.
表面粗さＲａは、前駆体ペーストに含ませたＺｒＯ２粒子や六方晶窒化ホウ素粒子の平均粒径や混合割合を調整することで制御した。一般的には、平均粒径が大きくなるほどＲａは大きくなる傾向が見られた。また２種以上を混合する場合、お互いの粒径差が大きくなるほど、Ｒａも大きくなる傾向があった。ただし、粒径差に一定以上の差が開く場合、例えば大粒子と微粒子の組合せの場合、Ｒａは逆に小さくなる傾向にあった。また混合割合については、同量ずつ混合した場合（１：１）にＲａが大きくなる傾向にあり、どちらかへの偏りが強くなるに従い、Ｒａが小さくなる傾向にあった。 The surface roughness Ra was controlled by adjusting the average particle diameter and the mixing ratio of ZrO 2 particles and hexagonal boron nitride particles contained in the precursor paste. In general, Ra tends to increase as the average particle diameter increases. Moreover, when mixing 2 or more types, there existed a tendency for Ra to also become large, so that a particle size difference of each other becomes large. However, in the case where the difference in particle diameter difference exceeds a certain value, for example, in the case of a combination of large particles and fine particles, Ra tends to be small. Further, with respect to the mixing ratio, Ra tends to increase when mixed in the same amount (1: 1), and Ra tends to decrease as the bias to one of them becomes stronger.
実施例Ｃ−１と同様の手順によりＬＥＤモジュールを作製した。 An LED module was produced in the same manner as in Example C-1.
（比較例Ｃ−１）
比較例Ａ−１と同様の手順によりＬＥＤモジュールを作製した。
(Comparative Example C-1)
An LED module was produced in the same manner as in Comparative Example A-1.
（比較例Ｃ−２及び比較例Ｃ−３）
実施例Ｃ−２から実施例Ｃ−１０と同様の手段により反射層の膜厚および表面粗さＲａを異なる値に変更したことを除き、実施例Ｃ−１と同様のＬＥＤモジュールを作製した。
(Comparative Example C-2 and Comparative Example C-3)
The LED module similar to Example C-1 was produced except having changed the film thickness and surface roughness Ra of a reflection layer into a different value by the means similar to Example C-2 to Example C-10.
＜反射層の測定＞
各々のモジュール基板について、上述した方法により反射層の膜厚を測定した。また、各々について、上述した方法により反射層の表面粗さＲａを測定した。実施例Ａ−１で作製したモジュール基板と同様の方法により、各々について反射層の光反射率を測定した。ただし、比較例Ｃ−１においては、反射層が形成されていなかったため、反射層の膜厚を測定できなかった。また、比較例Ｃ−１では、表面粗さＲａ及び光反射率は、製品（MIRO２；登録商標）にて基板表面に予め形成されていた蒸着膜について求めた。測定結果を下記表３に示す。
<Measurement of reflective layer>
For each module substrate, the film thickness of the reflective layer was measured by the method described above. Moreover, surface roughness Ra of the reflection layer was measured by the method mentioned above about each. The light reflectance of the reflective layer was measured for each of the module substrates produced in Example A-1 in the same manner. However, in Comparative Example C-1, since the reflective layer was not formed, the film thickness of the reflective layer could not be measured. Moreover, in Comparative Example C-1, the surface roughness Ra and the light reflectance were determined for the vapor deposition film previously formed on the substrate surface by the product (MIRO2; registered trademark). The measurement results are shown in Table 3 below.
＜発光強度の評価＞
実施例Ｃ−１から実施例Ｃ−１０、並びに比較例Ｃ−１から比較例Ｃ−３において作製した各々のＬＥＤモジュールの発光強度を評価した。
<Evaluation of luminescence intensity>
The light emission intensity of each LED module produced in Example C-1 to Example C-10 and Comparative Example C-1 to Comparative Example C-3 was evaluated.
具体的には、Labsphere社製全光束測定システムSLMS-1021L装置を用いて順電流２３０ｍＡの条件で測定し、発光効率（ｌｍ／Ｗ）の値を得た。比較例Ｃ−１において作製したＬＥＤモジュールについて得られた発光効率を１００％とし、他の実施例および比較例における発光効率を相対的に評価した。 Specifically, measurement was performed under conditions of a forward current of 230 mA using a total luminous flux measurement system SLMS-1021L manufactured by Labsphere, and a value of luminous efficiency (lm / W) was obtained. The luminous efficiency obtained for the LED module produced in Comparative Example C-1 was 100%, and the luminous efficiencies in the other examples and comparative examples were relatively evaluated.
表３に、実施例Ｃ−１から実施例Ｃ−１０、並びに比較例Ｃ−１から比較例Ｃ−３において作製した各々のＬＥＤモジュールにおける反射層の膜厚、表面粗さＲａ、及び光反射率をまとめる。また、比較例Ｃ−１での発光効率を１００％として、これを基準とする相対発光効率を示す。反射層の光反射率として、３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの波長領域における全反射率の平均を示す。 In Table 3, the film thickness of the reflection layer in each LED module produced in Example C-1 to Example C-10, and Comparative Example C-1 to Comparative Example C-3, surface roughness Ra, and light reflection Summarize the rates. Moreover, the relative luminous efficiency on the basis of this in the luminous efficiency in Comparative Example C-1 is set to 100%. The light reflectivity of the reflective layer is the average of the total reflectivity in the wavelength range of 360 nm to 740 nm.
表３に示すとおり、実施例Ｃ−１から実施例Ｃ−１０では、反射層の光反射率が高く、９０％以上だった。また、実施例Ｃ−１から実施例Ｃ−１０では、蒸着膜を有する比較例Ｃ−１の蒸着膜と同等またはそれ以上の光反射率の反射層を有し、且つ比較例Ｃ−１のＬＥＤモジュールと比較して発光効率が相対的に高いＬＥＤモジュールが得られたことが分かる。特に、反射層の表面粗さＲａが０．２μｍ以上であった実施例Ｃ−１から実施例Ｃ９のＬＥＤモジュールでは、より高い発光効率が得られた。 As shown in Table 3, in Example C-1 to Example C-10, the light reflectance of the reflective layer was high, and was 90% or more. In addition, in Example C-1 to Example C-10, a reflective layer having a light reflectance equal to or higher than that of the vapor-deposited film of Comparative Example C-1 having a vapor-deposited film is provided, and Comparative Example C-1 It can be seen that an LED module with relatively high luminous efficiency was obtained as compared to the LED module. In particular, in the LED modules of Example C-1 to Example C9 in which the surface roughness Ra of the reflective layer was 0.2 μm or more, higher luminous efficiency was obtained.
対して、比較例Ｃ−２及び比較例Ｃ−３で作製したＬＥＤモジュールでは、反射層が形成されていたにも関わらず、反射層を持たない比較例Ｃ−１のＬＥＤモジュールと比較して発光効率が低かった。比較例Ｃ−２及び比較例Ｃ−３では、反射層の光反射率が９０％未満であったため、高い発光効率が得られなかったと推察される。なお、比較例Ｃ−２及び比較例Ｃ−３では、光反射率が９０％に満たなかった一因として、反射層の膜厚が薄かったことが寄与していると考えられる。 In contrast, in the LED modules manufactured in Comparative Example C-2 and Comparative Example C-3, the LED module of Comparative Example C-1 having no reflective layer in comparison with the LED module of Comparative Example C1 although the reflective layer was formed. The luminous efficiency was low. In Comparative Example C-2 and Comparative Example C-3, since the light reflectance of the reflective layer was less than 90%, it is presumed that high luminous efficiency was not obtained. In addition, in Comparative Example C-2 and Comparative Example C-3, it is considered that the thin film thickness of the reflective layer contributes as a cause of the light reflectance of less than 90%.
以上説明した１以上の実施形態および実施例によれば、基板と、反射層と、１以上のＬＥＤ発光素子とを具備するＬＥＤモジュールが提供される。ＬＥＤモジュールでは、反射層は基板の表面の少なくとも一部を被覆しており、その少なくとも一部の光反射率が９０％以上であり、ＬＥＤ発光素子は基板の上または反射層の上に載置されている。この構成によれば、発光性能が高いＬＥＤモジュールを提供することができる。 According to one or more embodiments and examples described above, an LED module is provided that includes a substrate, a reflective layer, and one or more LED light emitting devices. In the LED module, the reflective layer covers at least a portion of the surface of the substrate, the light reflectance of at least a portion is 90% or more, and the LED light emitting element is mounted on the substrate or on the reflective layer It is done. According to this configuration, it is possible to provide an LED module with high light emission performance.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While certain embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and the gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
１０…モジュール基板、１１…基板、１２…反射層、１３…接着層、１４…基材層、１５…導電層、１６…レジスト層、１７…開口窓、１８…電極部、２０…ＬＥＤモジュール、２１…ＬＥＤ発光素子、２２…配線、２３…ダム部、２４…封止樹脂膜、２５…開口。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Module substrate, 11 ... Substrate, 12 ... Reflection layer, 13 ... Adhesive layer, 14 ... Base material layer, 15 ... Conductive layer, 16 ... Resist layer, 17 ... Opening window, 18 ... Electrode part, 20 ... LED module, DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... LED light emitting element, 22 ... Wiring, 23 ... Dam part, 24 ... Sealing resin film, 25 ... Opening.
Claims (20)
前記基板の表面の少なくとも一部を被覆しており、その少なくとも一部の光反射率が９０％以上である反射層と、
前記基板の上または前記反射層の上に載置された１以上のＬＥＤ発光素子と
を具備するＬＥＤモジュール。 A substrate,
A reflective layer covering at least a part of the surface of the substrate and having a light reflectance of 90% or more of at least a part of the surface;
An LED module comprising: at least one LED light emitting element mounted on the substrate or on the reflective layer.
前記蛍光膜は、前記ＬＥＤ発光素子の底面を除く全面と前記反射層の表面のうち前記底面に面する部分を除く全表面とを被覆している請求項７に記載のＬＥＤモジュール。 The LED light emitting element is mounted on the reflective layer,
The LED module according to claim 7, wherein the fluorescent film covers the entire surface except the bottom surface of the LED light emitting element and the entire surface of the surface of the reflective layer excluding the portion facing the bottom surface.
前記蛍光体は前記紫外乃至紫色発光ＬＥＤから出射される１次光を吸収して２次光に変換する、青色発光蛍光体、青緑色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、黄色発光蛍光体、及び赤色発光蛍光体からなる群より選択される３種以上を含む請求項７乃至９の何れか１項に記載のＬＥＤモジュール。 The LED light emitting element is an ultraviolet to purple light emitting LED which emits light having a light emission peak in a range of wavelengths of 380 nm to 420 nm.
The phosphor absorbs primary light emitted from the ultraviolet to violet light emitting LED and converts it into secondary light, blue light emitting phosphor, blue green light emitting phosphor, green light emitting phosphor, yellow light emitting phosphor, The LED module according to any one of claims 7 to 9, comprising three or more selected from the group consisting of red light emitting phosphors.
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