KR101363116B1 - 평면 발광 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 발광면의 색 얼룩 및 조도 얼룩이 적은 평면 발광 모듈을 실현하는 것을 목적으로 한다.
반사막(17)이 형성된 기판(12) 상에 복수 개의 발광 소자(18)가 실장된다. 제1 투명 수지층(24)은, 발광 소자(18)를 밀봉하도록 배치된다. 제2 투명 수지층(26)은, 제1 투명 수지층(24)과의 사이에 공기층(25)을 개재시켜 배치된다. 제1 및 제2 투명 수지층 내에는, 발광 소자(18)로부터의 방사광을 파장 변환하는 형광체가 분산 배치되어 있고, 제2 투명 수지층(26)을 외부에서 보았을 때에 의사 백색광이 관찰되도록 형광체가 선택된다.

Description

평면 발광 모듈{PLANAR LIGHT-EMITTING MODULE}
본 발명은 박형의 평면 발광 모듈에 관한 것이다.
종래, 조명용 등기구로서 형광등이나 전구가 자주 이용되어 왔다. 최근, 이러한 등기구의 대체물로서, 소비 전력이나 수명의 관점에서 발광 다이오드를 이용한 백색 발광 장치가 여러 가지 개발되고 있다.
발광 다이오드가 발생하는 광은 지향성이 강하고 발광 면적도 작다. 그 때문에, 단독 발광 다이오드에 의해 넓은 범위를 균일한 밝기로 비추는 것은 곤란하다. 그래서, 복수 개의 발광 다이오드를 배열한 등기구를 생각할 수 있지만, 발광 다이오드의 바로 위쪽과 주변부에서 큰 휘도 얼룩이 발생하고 있으면, 그것이 조도 얼룩을 일으키게 된다. 그래서, 조도 얼룩을 저감시키기 위해서, 발광 다이오드의 출사면의 위쪽에 확산 렌즈 또는 확산 시트를 설치하는 것이 행해지고 있다. 그러나, 이러한 확산 렌즈 또는 확산 시트는, 광량의 저하를 초래하는 데다가 등기구의 비용도 증가시킨다고 하는 문제가 있다.
이것에 대하여, 특허문헌 1에는, 광원으로부터의 광을 도광(道光)하기 위한 렌즈를 구비하고, 광원으로부터 방사된 광이 광원의 주광축선과 이루는 각도를 증가시키기 위한 공기층을, 렌즈의 입사면과 발광면으로서의 외측 표면 사이에 배치한 조명 장치가 개시되어 있다. 광원으로부터 방사된 광을 공기층에 의해 넓은 영역에 도달하게 할 수 있기 때문에, 발광면을 균일하게 발광시킬 수 있는 것으로 하고 있다.
특허문헌 1 : 일본국 특허 공개 제2007-287448호 공보
특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 광원으로부터 방사된 광은 렌즈를 투과할 뿐이기 때문에, 발광면의 조도 얼룩은 개선되지만 색 얼룩은 해소되지 않는다고 생각된다.
본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 발광 다이오드 등의 발광 소자를 사용하는 박형의 평면 발광 모듈에 있어서, 발광면의 색 얼룩 및 조도 얼룩을 저감시켜 의사(擬似) 백색광의 조명을 실현하는 기술을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 어떤 양태인 평면 발광 모듈은, 반사막이 형성된 평면형의 기판과, 기판의 반사막측에 실장된 발광 소자와, 적어도 발광 소자를 밀봉하도록 배치된 제1 투명 수지층과, 제1 투명 수지층과의 사이에 공기층을 개재시켜 배치된 제2 투명 수지층을 구비한다. 제1 및 제2 투명 수지층 내에, 발광 소자로부터의 방사광을 파장 변환하는 형광체가 분산 배치되어 있고, 제2 투명 수지층을 외부에서 보았을 때에 의사 백색광이 관찰되도록 형광체가 선택된다.
이 양태에 따르면, 제1 및 제2 투명 수지층 사이에 공기층을 개재시킴으로써 발광 소자로부터 방사된 광을 광범위하게 확산시켜 조도 얼룩이 적은 평면 발광 모듈을 실현할 수 있다. 또한, 형광체가 분산된 투명 수지층을 2층 마련함으로써, 색 얼룩이 적은 의사 백색광으로 조명할 수 있다.
제2 투명 수지층을 외부에서 보았을 때에 대략 균일한 휘도의 의사 백색광이 관찰되도록, 제1 및 제2 투명 수지층의 두께, 제1 투명 수지층과 제2 투명 수지층 사이에 배치된 공기층의 두께 및 형광체의 농도가 설정되어도 좋다.
발광 소자는 자외광 또는 단파장의 가시광을 방사하고, 형광체는, 발광 소자로부터의 방사광을 황색광으로 변환하는 제1 형광체와, 발광 소자로부터의 방사광을 청색광으로 변환하는 제2 형광체를 포함하여도 좋다.
가시광에 대하여 투명 또는 반투명인 커버를 더 포함하여도 좋다. 제2 투명 수지층이 커버의 기판측 표면에 설치되어 있어도 좋다.
본 발명에 따르면, 발광 다이오드 등의 발광 소자를 사용하는 박형의 평면 발광 모듈에 있어서, 발광면의 색 얼룩 및 조도 얼룩을 저감시켜 의사 백색광의 조명을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 평면 발광 모듈의 개략 단면도이다.
도 2의 (a), (b)는 기판 상의 발광 소자의 배치를 나타낸 도면이다.
도 3은 평면 발광 모듈의 발광 모델을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4의 (a), (b)는 발광 소자를 밀봉하는 제1 투명 수지층의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 평면 발광 모듈(10)의 개략 단면도이다. 평면 발광 모듈(10)은, 기판(12) 상에 복수 쌍의 전극(14)(양극) 및 전극(16)(음극)이 형성되어 있다. 각 전극(14) 상에는, 발광 소자(18)가 마운트 부재(20)에 의해 고정되어 있다. 발광 소자(18)와 전극(14)은 마운트 부재(20)에 의해 도통되어 있고, 발광 소자(18)와 전극(16)은 와이어(22)에 의해 도통되어 있다.
기판(12) 상에는 복수 개의 발광 소자(18)를 일체적으로 덮는 제1 투명 수지층(24)이 설치되어 있다. 제1 투명 수지층(24)은, 발광 소자(18)의 광출사면(18a)에 대한 수직 방향의 두께(L)가 균일하게 되도록 형성된다. 제1 투명 수지층(24) 내에는, 발광 소자(18)로부터 발생된 광에 의해 여기되고, 서로 보색 관계에 있는 광을 발생시키는 2 종류의 형광체가 분산되어 있다.
복수 개의 발광 소자(18)는, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 기판(12) 상에 격자형으로 배열되어도 좋고, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 기판(12) 상에 지그재그형으로 배열되어도 좋다. 발광 소자(18) 사이의 간격은 예컨대 2 ㎜∼15 ㎜이다.
도 1로 되돌아가, 기판(12) 상에 있어서, 전술한 전극(14, 16) 및 발광 소자(18)가 설치되어 있지 않은 영역에는, 반사막(17)이 형성되어 있다. 반사막(17)의 형성 방법으로는 이하의 방법이 있다. 우선, 기판(12) 상에 전극 부분을 형성하고, 그 전극 부분에 마스크를 배치한 상태에서 그 위에 백색의 아크릴계, 우레탄계, 실리콘계, 불소계 또는 아크릴·실리콘계의 반사 도장을 행한다. 그 후, 마스크를 벗겨 발광 소자(18)를 탑재한다. 이렇게 하면, 발광 소자(18)로부터 위쪽으로 발생된 광에 의해 여기된 형광체가 발생시키는 광이 기판(12)을 향했다고 해도, 반사막(17)에 의해 재차 위쪽으로 반사된다. 이에 따라, 형광체로부터 발생하는 광 중, 기판(12)측으로 향하는 광에 대해서도 조명으로 활용할 수 있기 때문에, 광 픽업 효율의 향상이 도모된다. 또한, 반사막(17)은 알루미늄, 은 등의 금속 막이어도 좋고, 증착, 스퍼터링, 도금 등의 수단에 의해 반사막(17)을 형성하여도 좋다.
기판(12)은, 도전성을 갖지 않지만 열전도성이 높은 재료에 의해 형성되는 것이 바람직하고, 예컨대, 세라믹 기판(질화알루미늄 기판, 알루미나 기판, 멀라이트 기판, 유리 세라믹 기판)이나 유리 에폭시 기판 등을 이용할 수 있다. 또한, 전극(14, 16) 밑에 절연층을 형성하면, 금속 기판(바람직하게는, 알루미늄, 구리, 놋쇠 등의 열전도율이 높은 재질), SiC 기판, 카본 기판, 금속과 카본의 복합 기판 등을 이용할 수 있다.
전극(14) 및 전극(16)은, 금이나 구리 등의 금속 재료에 의해 형성된 도전층이다.
발광 소자(18)로는, 예컨대, 자외선 또는 단파장 가시광을 발광하는 LED나 LD 등을 이용할 수 있다. 구체예로서, InGaN계의 화합물 반도체를 들 수 있다. InGaN계의 화합물 반도체는, In의 함유량에 따라 발광 파장 영역이 변화된다. In의 함유량이 많으면 발광 파장이 장파장이 되고, 적은 경우는 단파장이 되는 경향을 보이지만, 피크 파장이 400 ㎚ 부근이 되는 정도로 In이 함유된 InGaN계의 화합물 반도체가 발광에 있어서의 양자 효율이 가장 높은 것이 확인되고 있다. 본 실시형태에 따른 발광 소자(18)는, 380 ㎚∼420 ㎚의 파장 영역에 피크 파장을 갖는 자외선 또는 단파장 가시광을 발생시키는 것이 적합하다.
마운트 부재(20)는, 예컨대 은 페이스트 등의 도전성 접착제 또는 금 주석 공융 땜납 등이며, 발광 소자(18)의 하면을 전극(14)에 고정하고, 발광 소자(18)의 하면측 전극과 기판(12) 상의 전극(14)을 전기적으로 접속한다.
와이어(22)는, 금 와이어 등의 도전 부재로서, 예컨대 초음파 열압착 등에 의해 발광 소자(18)의 상면측 전극 및 전극(16)에 접합되며, 양자를 전기적으로 접속한다.
제1 투명 수지층(24)은, 후술하는 각 형광체가 분산된 바인더 부재에 의해 복수 개의 발광 소자(18)를 포함하는 기판(12)의 상면을 일체적으로 밀봉하고 있다.
제1 투명 수지층(24)은, 예컨대, 액상 또는 겔상의 바인더 부재에 형광체를 혼입한 형광체 페이스트를 제작한 후, 그 형광체 페이스트를 기판(12)의 상면에 판형상으로 도포하고, 그 후에 형광체 페이스트의 바인더 부재를 경화시킴으로써 형성된다. 바인더 부재로는, 예컨대, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 불소 수지, 졸-겔 실리카, 아크릴 수지, 비닐에스테르 수지, 폴리에스테르 수지, 노르보넨 수지, 염화비닐 수지 등을 사용할 수 있다. 본 실시형태의 평면 발광 모듈은, 여기 광원으로서 자외선 또는 단파장 가시광을 이용하기 때문에, 내광성이 우수한 실리콘 수지를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
제1 투명 수지층(24)의 기판(12)과 반대측의 영역에는, 공기층(25)을 개재시켜 가시광에 대하여 투명 또는 반투명인 수지제 또는 유리제의 판형 커버(28)가 배치된다. 공기층은, 예컨대, 1 ㎜∼5 ㎜ 사이에서 선택된다. 판형 커버(28)의 기판(12)측의 표면에는 제2 투명 수지층(26)이 도포 형성되어 있다.
제2 투명 수지층(26)에도, 제1 투명 수지층(24)과 마찬가지로, 발광 소자(18)로부터 발생된 광에 의해 여기되어 서로 보색 관계에 있는 광을 발생시키는 2종류의 형광체가 분산되어 있다. 단, 제2 투명 수지층(26)은 제1 투명 수지층(24)에 비하여 매우 얇은 막이며, 도 1에서는 과장되게 그려져 있다.
도 3은 본 실시형태에 따른 평면 발광 모듈(10)의 발광 모델을 모식적으로 나타낸 도면이다. 본 실시형태에서, 제1 형광체는 발광 소자(18)로부터 발생하는 자외선 또는 단파장 가시광에 의해 여기되어 황색광을 방사하고, 제2 형광체는 자외선 또는 단파장 가시광에 의해 여기되어 청색광을 방사하도록, 후술하는 소재가 선택된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 발광 소자(18)로부터 출사된 자외선 또는 단파장 가시광은, 대부분이 제1 투명 수지층(24) 내에 분산된 제1 형광체 또는 제2 형광체에 흡수되며, 각각에 있어서 램버시안(Lambertian)인 발광을 한다. 따라서, 발광 소자로부터의 지향성이 강한 광을 확산시키는 효과가 높다. 또한, 제1 형광체는 청색광을 거의 흡수하지 않기 때문에, 형광체를 함유하는 수지층의 두께가 변동하여도 발광색은 쉽게 변하지 않는다. 그 결과, 발광색의 색도 분포의 불균일이 억제된다.
제1 투명 수지층(24)과 제2 투명 수지층(26) 사이에 공기층(25)을 개재시키면, 투명 수지의 굴절률에 비하여 공기의 굴절률이 작기 때문에, 도 1에 화살표(R)로 나타낸 바와 같이, 발광 소자(18)로부터 방사되는 광을 주위로 확산시킬 수 있다. 따라서, 확산 렌즈나 확산 시트를 이용하지 않아도, 발광 소자와 발광 소자 사이에 있는 부분에도 광이 퍼져서 발광면(28a)에 있어서의 조도의 균일성을 높일 수 있다. 공기층(25)의 두께는, 기판(12) 상의 발광 소자(18)의 밀도에 기초하여, 각 발광 소자로부터 발생되는 광을 어느 정도의 범위로 확산시킬지를 고려하여 결정하면 된다.
제2 투명 수지층(26)에서도, 제1 투명 수지층(24)과 동일한 작용이 발생한다. 즉, 제1 투명 수지층(24) 내의 형광체에 흡수되지 않은 자외선 또는 단파장 가시광이, 제2 투명 수지층(26) 내의 형광체에 의해 황색광 또는 청색광으로 변환된다. 이와 같이, 발광면(28a)에 가까운 제2 투명 수지층(26) 내의 형광체에 의해서도 황색광 또는 청색광을 방사함으로써, 발광면(28a)에 있어서의 색도의 불균일, 즉 색 얼룩을 더욱 작게 할 수 있다.
본 실시형태에서는, 제2 투명 수지층(26)을 외측, 즉 발광면(28a)에서 관찰했을 때에, 대략 균일한 조도의 의사 백색광이 관찰되도록, 제1 투명 수지층(24) 및 제2 투명 수지층(26)의 두께, 공기층(25)의 두께 및 형광체의 농도가 조정되어 있다. 일례에서는, 제1 투명 수지층(24)의 두께는 1 ㎜∼5 ㎜, 제2 투명 수지층(26)의 두께는 40 ㎛∼200 ㎛이며, 형광체의 농도는 모두 0.5∼10.0 체적 퍼센트로 조정된다.
이하, 본 실시형태의 평면 발광 모듈에 이용되는 각 형광체에 대해서 상세히 설명한다.
[제1 형광체]
제1 형광체는, 자외 또는 단파장 가시광에 의해 여기되어 가시광을 발광하는 형광체로서, 일반식이 (M2 x, M3 y, M4 z)mM103X(2/n)(여기서, M1은 Si, Ge, Ti, Zr 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 Si를 함유하는 1종 이상의 원소, M2는 Ca, Mg, Ba 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 Ca을 함유하는 1종 이상의 원소, M3은 Sr, Mg, Ba 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 Sr을 함유하는 1종 이상의 원소, X는 적어도 1종의 할로겐 원소, M4는 희토류 원소 및 Mn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 Eu2+를 함유하는 1종 이상의 원소를 나타낸다. 또한, m은 1≤m≤4/3, n은 5≤n≤7의 범위여도 좋다. 또한, x, y, z는 x+y+z=1, 0<x<0.99, 0<y<0.99, 0.01≤z≤0.3을 만족하는 범위여도 좋음)로 표시되는 형광체이다. 또한, 제1 형광체는, 560 ㎚∼600 ㎚의 파장 영역에 피크 파장을 갖는 가시광을 발광하는 형광체이다.
제1 형광체는, 예컨대, 다음과 같이 하여 얻을 수 있다. 제1 형광체는, 원료로서 하기 조성식 (1)∼(4)로 표시되는 화합물을 이용할 수 있다.
(1) M'1O2(M'1은 Si, Ge, Ti, Zr, Sn 등의 4가의 원소를 나타냄)
(2) M'2O(M'2는 Mg, Ca, Ba, Zn 등의 2가의 원소를 나타냄)
(3) M'3X2(M'3은 Mg, Sr, Ba, Zn 등의 2가의 원소, X는 할로겐 원소를 나타냄)
(4) M'4(M'4는 Eu2+ 등의 희토류 원소 및/또는 Mn을 나타냄)
조성식 (1)의 원료로서, 예컨대, SiO2, GeO2, TiO2, ZrO2, SnO2 등을 이용할 수 있다. 조성식 (2)의 원료로서, 예컨대, 2가의 금속 이온의 탄산염, 산화물, 수산화물 등을 이용할 수 있다. 조성식 (3)의 원료로서, 예컨대, SrCl2, SrCl2·6H2O, MgCl2, MgCl2·6H2O, BaCl2, BaCl2·2H2O, ZnCl2, MgF2, SrF2, BaF2, ZnF2, MgBr2, SrBr2, BaBr2, ZnBr2, MgI2, SrI2, BaI2, ZnI2 등을 이용할 수 있다. 조성식 (4)의 원료로서, 예컨대, Eu2O3, Eu2(CO3)3, Eu(OH)3, EuCl3, MnO, Mn(OH)2, MnCO3, MnCl2·4H2O, Mn(NO3)2·6H2O 등을 이용할 수 있다.
조성식 (1)의 원료로는, M'1이 적어도 Si를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 또한, Si를, Ge, Ti, Zr 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소로 일부 치환한 것이어도 좋다. 이 경우, M'1에서 차지하는 Si의 비율이 80 mol% 이상인 화합물이 바람직하다. 조성식 (2)의 원료로는, M'2가 적어도 Ca을 함유하고 있는 것이 바람직하다. 또한, Ca을, Mg, Ba 및 Zn 등으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소로 일부 치환한 것이어도 좋다. 이 경우, M'2에서 차지하는 Ca의 비율이 60 mol% 이상인 화합물이 바람직하다. 조성식 (3)의 원료로는, M'3이 적어도 Sr을 함유하고 있는 것이 바람직하다. 또한, Sr을, Mg, Ba 및 Zn 등으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소로 일부 치환한 것이어도 좋다. 이 경우, Sr이 30 mol% 이상인 화합물이 바람직하다. 또한, 조성식 (3)의 원료로는, X가 적어도 Cl를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 또한, Cl를, 다른 할로겐 원소로 일부 치환한 것이어도 좋다. 이 경우, Cl의 비율이 50 mol% 이상인 화합물이 바람직하다. 조성식 (4)의 원료로는, M'4가 2가의 Eu를 필수로 하는 희토류 원소인 것이 바람직하고, Mn 또는 Eu 이외의 희토류 원소 등을 함유하여도 좋다.
조성식 (1)∼(4)의 원료의 몰비를, (1) : (2) = 1 : 0.1∼1.0, (2) : (3) = 1 : 0.2∼12.0, (2) : (4) = 1 : 0.05∼4.0, 바람직하게는, (1) : (2) = 1 : 0.25∼1.0, (2) : (3) = 1 : 0.3∼6.0, (2) : (4) = 1 : 0.05∼3.0, 보다 바람직하게는 (1) : (2) = 1 : 0.25∼1.0, (2) : (3) = 1 : 0.3∼4.0, (2) : (4) = 1 : 1.05∼3.0의 비율로 칭량하고, 칭량된 각 원료를 알루미나 유발에 넣어 약 30분간 분쇄 혼합하여 원료 혼합물을 얻는다. 이 원료 혼합물을 알루미나 도가니에 넣고, 환원 분위기의 전기로에 의해 정해진 분위기(H2 : N2 = 5 : 95), 온도 700℃ 이상 1100℃ 미만에서 3∼40시간 동안 소성하여 소성물을 얻는다. 이 소성물을 따뜻한 순수로 세밀하게 세정하여 남아 있는 염화물을 씻어냄으로써 제1 형광체를 얻을 수 있다. 제1 형광체는, 자외선 또는 단파장 가시광에 의해 여기되어 가시광을 발광한다.
또한, 조성식 (3)의 원료(2가의 금속 할로겐화물)에 대해서는, 화학 양론비 이상의 과잉량을 칭량하는 것이 바람직하다. 이것은, 소성 중에 할로겐 원소의 일부가 기화 증발해 버리는 것을 고려한 것으로서, 할로겐 원소의 부족에 기인한 형광체의 결정 결함의 발생을 방지하기 위함이다. 또한, 과잉으로 첨가된 조성식 (3)의 원료는, 소성 온도에서는 액화하여 고상(固相) 반응의 융제로서 작용하며, 고상 반응의 촉진 및 결정성을 향상시킨다.
또한, 전술한 원료 혼합물의 소성 후에 있어서는, 전술한 과잉 첨가된 조성식 (3)의 원료는, 제조된 형광체 내에서 불순물로서 존재한다. 그래서, 순도 및 발광 강도가 높은 형광체를 얻기 위해서는, 이들 불순물을 따뜻한 순수로 씻어내면 된다. 본 실시형태의 제1 형광체의 일반식에 표시된 조성비는, 불순물을 씻어낸 후의 조성비로서, 전술한 바와 같이 과잉 첨가되어 불순물이 된 조성식 (3)의 원료는 이 조성비에 있어서 가미되어 있지 않다.
[제2 형광체]
제2 형광체는, 그 발광색이 제1 형광체의 발광색과 보색 관계인 430 ㎚∼480 ㎚의 피크 파장을 갖는 형광체이다. 이러한 제2 형광체는, 근자외 또는 단파장 가시광을 효율적으로 흡수하고, 도미넌트 파장이 440 ㎚∼470 ㎚인 광을 방사한다. 제2 형광체로서 이용할 수 있는 형광체로서, 특별히 조성의 한정은 없지만, 예컨대 하기의 일반식으로 표시되는 형광체 (1)∼(4) 중에서 선택할 수 있다.
(1) 일반식이 M1 a(M204)bXc:Red(여기서, M1은 Ca, Sr, Ba, Mg, Zn, Cd, K, Ag 및 Tl로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 Ca, Sr, Ba 중 어느 하나를 함유하는 1종 이상의 원소, M2는 P, V, Si, As, Mn, Co, Cr, Mo, W 및 B로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 P를 함유하는 1종 이상의 원소, X는 적어도 1종의 할로겐 원소, Re는 희토류 원소 및 Mn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 Eu2+를 함유하는 1종 이상의 원소를 나타낸다. 또한, a는 4.2≤a≤5.8, b는 2.5≤b≤3.5, c는 0.8<c<1.4, d는 0.01<d<0.1의 범위임)로 표시되어 있는 형광체.
(2) 일반식이 M1 1-aMgAl10O17:Eu2+ a(여기서, M1은 Ca, Sr, Ba 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 나타낸다. 또한, a는 0.001≤a≤0.5의 범위임)로 표시되어 있는 형광체.
(3) 일반식이 M1 1-aMgSi208:Eu2+ a(여기서, M1은 Ca, Sr, Ba 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 원소를 나타낸다. 또한, a는 0.001≤a≤0.8의 범위임)로 표시되어 있는 형광체.
(4) 일반식이 M1 2 -a(B5O9)X:Rea(여기서, M1은 Ca, Sr, Ba 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 원소, X는 적어도 1종의 할로겐 원소를 나타낸다. 또한, a는 0.001≤a≤0.5의 범위임)로 표시되어 있는 형광체.
제2 형광체의 일례인 (Ca, Mg)5(PO4)3Cl:Eu2+는, 예컨대, 다음과 같이 하여 얻을 수 있다. 제2 형광체는, 원료로서 CaCO3, MgCO3, CaCl2, CaHPO4 및 Eu2O3를 이용하고, 이들의 원료를 몰비가 CaCO3:MgCO3:CaCl2:CaHPO4:Eu2O3=0.05∼0.35:0.01∼0.50:0.17∼2.50:1.00:0.005∼0.050이 되도록 정해진 비율로 칭량하고, 칭량된 각 원료를 알루미나 유발에 넣어 약 30분간 분쇄 혼합하여 원료 혼합물을 얻는다. 이 원료 혼합물을 알루미나 도가니에 넣고, 2%∼5%의 H2를 함유하는 N2 분위기 내에서 온도 800℃ 이상 1200℃ 미만으로 3시간 동안 소성하여 소성물을 얻는다. 이 소성물을 따뜻한 순수로 세밀하게 세정하여 남아 있는 염화물을 씻어냄으로써 제2 형광체를 얻을 수 있다. 제2 형광체는, 제1 형광체가 발광하는 가시광과 보색의 관계에 있는 가시광을 발광한다.
또한, 전술한 원료 혼합물을 얻을 때의 CaCl2의 칭량(몰비)에 대해서는, 제조되는 제2 형광체의 조성비에 대하여, 그 화학 양론비보다 0.5 mol 이상의 과잉량을 칭량하는 것이 바람직하다. 이에 따라, Cl의 부족에 기인한 제2 형광체의 결정 결함의 발생을 방지할 수 있다.
상기 제1 및 제2 형광체의 구체예에 대해서는, 동일 출원인에 의한 일본국 특허 출원 제2010-046130호, 일본국 특허 출원 제2010-113139호에 개시되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 평면 발광 모듈에서는, 제1 및 제2 투명 수지층 사이에 공기층을 개재시킴으로써, 발광 소자로부터 방사된 광을 광범위하게 확산시켜 조도 얼룩이 적은 평면 발광 모듈을 실현할 수 있다. 또한, 형광체가 분산된 투명 수지층을 2층으로 설치함으로써, 색 얼룩이 적은 의사 백색광으로 조명할 수 있다.
본 발명은, 전술한 각 실시형태에 한정되지 않고, 당업자의 지식에 기초하여 각종 설계 변경 등의 변형을 가하는 것도 가능하다. 각 도면에 도시된 구성은, 일례를 설명하기 위한 것으로서, 동일한 기능을 달성할 수 있는 구성이라면, 적절하게 변경 가능하며, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
제1 투명 수지층(24) 및 제2 투명 수지층(26)에는, 형광체 이외의 여러 가지 물성을 갖는 물질이 혼입되어 있어도 좋다. 바인더 부재보다 굴절률이 높은 물질, 예컨대, 금속 산화물, 불소 화합물, 황화물 등의 투명 수지층(24, 26)에 혼입됨으로써, 투명 수지층(24, 26)의 굴절률을 높일 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(18)로부터 발생하는 광이 투명 수지층(24, 26)에 입사될 때에 생기는 전반사가 저감되고, 투명 수지층(24, 26)으로의 여기광의 흡수 효율을 향상시킨다고 하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 혼입되는 물질의 입자 크기를 나노 사이즈로 함으로써, 투명 수지층(24, 26)의 투명도를 저하시키지 않고 굴절률을 높일 수 있다. 또한, 알루미나, 지르코니아, 산화티탄 등의 평균 입경 0.3 ㎛∼3 ㎛ 정도의 백색 분말을 광 산란제로서 투명 수지층(24, 26)에 혼입할 수 있다. 이에 따라, 발광면 내의 휘도, 색도 얼룩을 방지할 수 있다. 투명 수지층(24, 26)은, 발광 소자(18)를 덮는 광투과층으로서, 후술하는 제1 형광체나 제2 형광체가 분산되어 있는 광투과 부재로서 기능한다. 또한, 수 ㎚∼수백 ㎚ 사이즈의 SiO2를 혼합하여도 좋다. 이러한 투명 미립자를 혼합함으로써 형광체 페이스트의 요변성(thixotropy)이 높아져서, 도포한 형광체 페이스트의 형상 유지나 경화층에서의 형광체의 침강을 방지할 수 있다.
실시형태에서는, 기판(12)의 전체를 제1 투명 수지층에 의해 균일 두께로 밀봉하는 것을 설명하였지만, 기판(12) 상의 발광 소자 이외의 부분은 밀봉할 필요는 없다. 예컨대, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 기판 상의 발광 소자(18)를 1열씩 제1 투명 수지층(24')으로 밀봉하도록 하여도 좋고, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 기판 상의 발광 소자(18)를 1개씩 제1 투명 수지층(24")으로 밀봉하도록 하여도 좋다. 양쪽 경우 모두, 광범위에 걸쳐 조도 얼룩이 적은 조명을 얻을 수 있도록, 각 발광 소자(18)의 광출사면에서 제1 투명 수지층의 표면까지의 거리가, 실시형태에서 설명한 거리(L)와 같은 정도인 것이 바람직하다.
10 : 평면 발광 모듈 12 : 기판
17 : 반사막 18 : 발광 소자
24 : 제1 투명 수지층 25 : 공기층
26 : 제2 투명 수지층 28 : 판형 커버

Claims (5)

  1. 반사막이 형성된 평면형의 기판과,
    상기 기판의 반사막측에 실장된 발광 소자와,
    적어도 상기 발광 소자를 밀봉하도록 배치된 제1 투명 수지층과,
    상기 제1 투명 수지층과의 사이에 공기층을 개재시켜 배치된 제2 투명 수지층을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 투명 수지층 내에, 상기 발광 소자로부터의 방사광을 파장 변환하는 형광체가 분산 배치되어 있으며, 상기 제2 투명 수지층을 외부에서 보았을 때에 의사 백색광이 관찰되도록 상기 형광체가 선택되며,
    상기 제2 투명 수지층을 외부에서 보았을 때에 균일한 휘도의 의사 백색광이 관찰되도록, 상기 제1 및 제2 투명 수지층의 두께, 제1 투명 수지층과 제2 투명 수지층 사이에 배치된 공기층의 두께 및 상기 형광체의 농도가 설정되는 것을 특징으로 하는 평면 발광 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 발광 소자는 자외광 또는 단파장의 가시광을 방사하고,
    상기 형광체는, 상기 발광 소자로부터의 반사광을 황색광으로 변환하는 제1 형광체와, 상기 발광 소자로부터의 방사광을 청색광으로 변환하는 제2 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 발광 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 가시광에 대하여 투명 또는 반투명인 커버를 더 포함하고,
    상기 제2 투명 수지층이 상기 커버의 기판측 표면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 발광 모듈.
  5. 제3항에 있어서, 가시광에 대하여 투명 또는 반투명인 커버를 더 포함하고,
    상기 제2 투명 수지층이 상기 커버의 기판측 표면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 발광 모듈.
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