JP2012004248A - 発光モジュールおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光反射面の上に黒味を帯びた汚れが生じ難くなり、光反射面の光反射性能を良好に維持できる発光モジュールを得ることにある。
【解決手段】発光モジュール(6)は、モジュール基板(25)、光反射層(28)、複数の発光素子(37)および封止材(46)を備えている。モジュール基板(25)は、グリシジルエステル系、線状脂肪族エポキサイド系または脂環族エポキサイド系のエポキシ樹脂を用いた樹脂製の絶縁層(27)を有する。光反射層(28)は、絶縁層(27)の上に積層されているとともに、銀の光反射面(32)を有する。発光素子(37)は、光反射面(32)に実装されている。封止材(46)は、透光性を有するとともに、光反射層(28)および発光素子(37)を覆うように絶縁層(27)の上に積層されている。
【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、例えば銀製の光反射面の上に発光ダイオードのような複数の発光素子を実装した発光モジュールおよび発光モジュールを搭載した照明装置に関する。

ＣＯＢ(chip on board)型の発光モジュールは、モジュール基板と、モジュール基板に実装された複数の発光ダイオードとを備えている。モジュール基板は、例えばグリシジルエーテル系のエポキシ樹脂で構成されている。

従来、発光ダイオードが発する光を発光モジュールの外に効率よく取り出すために、モジュール基板の上に銀製の光反射層を積層することが試されている。光反射層は、発光ダイオードからモジュール基板の方向に放射された光を、本来の光の取り出し方向に反射させるためのものであり、少なくとも発光ダイオードに対応する位置に設けられている。

特開２００８−２７７５６１号公報

発光ダイオードから放射された光を反射させる光反射層は、長期に亘って光の反射効率を良好に維持することが望まれる。しかしながら、従来の発光モジュールによると、光反射層の表面が点灯時間の経過と共に黒ずむように変色してしまい、光束の低下を招く原因となっている。

前記課題を解決するため、実施の形態に係る発光モジュールは、モジュール基板、光反射層、複数の発光素子および封止材を備えている。モジュール基板は、グリシジルエステル系、線状脂肪族エポキサイド系または脂環族エポキサイド系のエポキシ樹脂を用いた樹脂製の絶縁層を有する。光反射層は、前記絶縁層の上に積層されているとともに、前記絶縁層よりも光反射率が高い銀の光反射面を有する。発光素子は、前記光反射面に実装されている。透光性の封止材は、前記光反射層および前記発光素子を覆うように前記絶縁層の上に積層されている。

本発明によれば、光反射面の上に黒味を帯びた汚れが生じ難くなり、発光素子が発する光を効率よく取り出すことが可能となる。

実施の形態に係るＬＥＤ電球の斜視図。 実施の形態に係るＬＥＤ電球の断面図。 実施の形態に係る発光モジュールの平面図。 実施の形態に係る発光モジュールの断面図。 実施の形態に係る発光モジュールの点灯時間と光束維持率との関係を示す特性図。

第１の実施形態に係る発光モジュールは、樹脂製であって、グリシジルエステル系、線状脂肪族エポキサイド系または脂環族エポキサイド系のエポキシ樹脂を用いた絶縁層を有するモジュール基板と；前記絶縁層の上に積層され、前記絶縁層よりも光反射率が高い銀の光反射面を有する光反射層と；前記光反射面に実装された複数の発光素子と；前記光反射層および前記発光素子を覆うように前記絶縁層の上に積層された透光性を有する封止材と；を備えていることを特徴としている。

第１の実施形態の発光モジュールにおいて、発光素子とはベアチップからなる発光ダイオードのことを指している。この種の発光ダイオードは、一対の素子電極を有するとともに、透光性を有するダイボンド材を用いて光反射面の上に接着されている。

発光素子は、互いに間隔を存して並べられて一連の発光素子列を構成している。発光素子列は、直線状に配列されていることが好ましいが、発光素子列の一端と他端との間に、直角に折り曲げられた少なくとも一つの曲げ部を有する形状としてもよい。隣り合う発光素子の間は、複数のボンディングワイヤーを介して電気的に接続されている。ボンディングワイヤーは金属細線であればよく、銅(Ｃｕ)の細線を用いることが望ましい。

光反射層の光反射面とは、発光素子からモジュール基板の方向に放出された光を反射させて、光を発光モジュールの外に効率よく取り出すためのものである。光反射面は、複数の発光素子を実装できる大きさとするとよい。光反射層は、単層でもよいし多層でもよく、少なくとも表面が銀の層で形成されていればよい。さらに、封止材としては例えば透明なシリコーン樹脂を用いることが望ましい。封止材は、シリコーン樹脂に限らず、その他の透光性樹脂材料を用いることができる。

第１の実施形態の発光モジュールにおいて、青色の光を発する発光素子を用いて白色の光を得るためには、青色の光で励起されて黄色の光を放射する黄色蛍光体を封止材に混ぜるとよい。同様に、紫外線を発する発光素子を用いて白色の光を得るためには、紫外線で励起されて赤色の光を放射する赤色蛍光体、紫外線で励起されて緑色の光を放射する緑色蛍光体および紫外線で励起されて青色の光を放射する青色蛍光体を封止材に混ぜるとよい。

さらに、赤色、緑色および青色の光を発する三種類の発光素子を一組とする複数の発光素子集合体を光反射面の上に実装してもよい。この構成によると、三種類の発光素子が発する光が混じり合って、各発光素子集合体から白色の光が放射される。そのため、封止材に蛍光体を混ぜる必要はない。

第１の実施形態の発光モジュールでは、モジュール基板の絶縁層がグリシジルエステル系、線状脂肪族エポキサイド系または脂環族エポキサイド系のエポキシ樹脂で構成されている。この種のエポキシ樹脂は、発光素子が発する光や熱を受けた時に、エポキシ樹脂の骨格となる樹脂成分が光や熱により分解されてガス化する。

しかるに、前記エポキシ樹脂は、グリシジルエーテル系あるいはグリシジルアミン系のエポキシ樹脂に比べてガス化した分解物が光や熱に強く、分解物そのものが変質し難くなる。そのため、ガス化した分解物が光反射面に付着しても、この光反射面の上で分解物がカーボン化する可能性が低くなるとともに、たとえカーボン化したとしても、その量は微々たるものとなる。よって、光反射面の上に黒味を帯びた汚れが発生するのを抑制できる。

モジュール基板の絶縁層は、グリシジルエステル系、線状脂肪族エポキサイド系または／および脂環族エポキサイド系のいずれか一種のエポキシ樹脂であってもよいし、これら系を組み合わせて形成されたエポキシ樹脂であってもよい。

第２の実施形態の発光モジュールによると、絶縁層を構成するエポキシ樹脂は、硬化剤として酸無水物を用いている。酸無水物は、脂肪族、脂環族、芳香族およびハロゲン族に分類される。脂肪族の硬化剤としては、ドデセニル無水コハク酸（ＤＤＳＡ）、ポリアゼライン酸無水物（ＰＡＰＡ）が代表的である。脂環族の硬化剤としては、ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタ酸（ＭＴＨＰＡ）、無水メチルナジック酸（ＭＭＡ）が代表的である。芳香族の硬化剤としては、無水トリメット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）が代表的である。ハロゲン族の硬化剤としては、テトラブロモ無水フタル酸（ＴＢＰＡ）、無水ヘット酸（ＨＥＴ）が代表的である。

エポキシ樹脂は、用途に応じた硬化剤と組み合わせることで、様々な特性を得ることができる。例えばプリント配線板用のエポキシ樹脂としては、硬化剤にフェノール類を用いたエポキシ・フェノール系のエポキシ樹脂、硬化剤にアミン類を用いたエポキシ・アミン系のエポキシ樹脂、硬化剤に酸無水物を用いたエポキシ・酸無水物系のエポキシ樹脂が用いられている。現状では、エポキシ・フェノール系のエポキシ樹脂がプリント配線板用のエポキシ樹脂として多用されている。

本発明者は、青色発光ダイオードが発する光で各種のエポキシ樹脂が分解する現象および銀の光反射面の黒化現象について究明したところ、ある種の硬化剤が青色発光ダイオードからの光を受けて分解し、ガス化することを見出した。

具体的には、エポキシ・フェノール系のエポキシ樹脂およびエポキシ・アミン系のエポキシ樹脂では、その硬化剤であるフェノール系樹脂やアミノ系樹脂の分解成分により銀の光反射面に黒化現象が生じることを見出した。さらに、エポキシ・酸無水物系のエポキシ樹脂によると、硬化剤である酸無水物が分解しても銀の光反射面に黒化現象が生じないことを見出した。

したがって、エポキシ・酸無水物系のエポキシ樹脂では、硬化剤の樹脂成分が発光素子からの光により分解されてガス化するにも拘らず、分解物と銀の光反射面との反応が無いか、反応があっても無視できる程度のものとなる。よって、光反射面が黒味を帯びるように変色するのを防止できる。

第３の実施形態の発光モジュールによると、モジュール基板は、金属製のベースを含んでいる。ベースは絶縁層が積層された表面を有するとともに、この表面が粗面となっている。

この構成によれば、発光素子が発光した時に、発光素子が発する熱の多くは、絶縁層からベースに伝わるとともに、ベースに拡散される。このため、発光素子の熱をベースからモジュール基板の外に放出することができ、発光素子の放熱性が向上する。さらに、発光素子の熱がベースから放出されるので、絶縁層に対する発光素子の熱影響を緩和することができ、絶縁層が劣化し難くなる。よって、絶縁層が発するガス状の分解物の量そのものが少なくなり、分解物による光反射面の変色を抑制することが可能となる。

加えて、ベースの表面を粗面としたことで、絶縁層がベースの表面上に存在する微細な凹凸に食い込むような形態となる。そのため、絶縁層とベースとの接着強度を例えば１．０kgf／mm²程度まで確保することが可能となる。

第４の実施形態の発光モジュールでは、光反射層が光反射面の下地となる金属層を含んでいる。金属層は、絶縁層の上に積層された合面を有するとともに、この合面が粗面となっている。

この構成によれば、絶縁層が金属層の合面上に存在する微細な凹凸に食い込むような形態となる。そのため、絶縁層と金属層との接着強度を例えば１．０kgf／mm²程度まで確保することが可能となる。

第５の実施形態の照明装置は、第１の実施形態ないし第６の実施形態のいずれかに記載された発光モジュールと；発光モジュールを支持する本体と；本体に設けられ、前記発光モジュールを点灯させる点灯装置と；を備えている。

第５の実施形態において、照明装置とは例えば白熱電球と類似した形状を有するＬＥＤ電球あるいはスポットライトのような照明用構造体のことであり、発光モジュールを光源としている。

この照明装置によれば、発光モジュールの光反射面の黒化を防止して、光反射面の光反射性能を良好に維持できる。そのため、発光素子が発する光を長期に亘り効率よく取り出すことができ、照明装置の光束の低下を最小限に止めるといった優位性を期待できる。

［実施例１］
以下実施例１の照明装置について、図１ないし図５に基づいて説明する。

図１および図２は、照明装置の一例であるＬＥＤ電球１を開示している。ＬＥＤ電球１は、電球本体２、透光性カバー３、Ｅ２６型の口金４、点灯装置５およびＣＯＢ(chip on board)型の発光モジュール６を備えている。

電球本体２は、例えばアルミニウムのような金属材料で構成されている。電球本体２は、一端にフラットな支持面７を有する筒形である。リング状の支持壁８が支持面７の外周部に一体に形成されている。電球本体２は、支持面７とは反対側の他端に凹部９を有している。さらに、電球本体２の内部に軸方向に延びる貫通孔１１が形成されている。貫通孔１１の一端は、支持面７に開口されている。貫通孔１０の他端は、凹部９の底に開口されている。

電球本体２は、複数の放熱フィン１２を有している。放熱フィン１２は、電球本体２の外周面から放射状に突出されているとともに、電球本体２の他端から一端の方向に進むに従い電球本体２の径方向に沿う外側に向けて張り出している。

透光性カバー３は、例えば乳白色の合成樹脂材料を用いて略半球形に形成されている。透光性カバー３は、電球本体２の支持面７に向けて開口する開口縁部１３を有している。透光性カバー３は、開口縁部１３を支持壁８の内側に嵌め込むことで電球本体２に結合されて、電球本体２の支持面７を覆っている。

図２に示すように、電気絶縁性を有する口金支持体１５が電球本体２の凹部９に取り付けられている。口金支持体１５は、円筒状の周壁１５ａと、周壁１５ａの一端を閉塞する端壁１５ｂとを備えている。

周壁１５ａは、凹部９に嵌め込まれて、凹部９の内周面を覆っている。周壁１５ａは、凹部９から電球本体２の外に飛び出す突出部１６を有している。端壁１５ｂは、凹部９の底を覆うとともに、前記貫通孔１１と合致する通孔１７を有している。さらに、口金支持体１５の内側の空間は、通孔１７および貫通孔１１を介して電球本体２の支持面７に通じている。

口金４は、口金主部１９と、アイレット端子２０を有する絶縁ベース２１とで構成されている。口金主部１９は、口金支持体１５の突出部１６を外側から覆うように突出部１６に取り付けられている。絶縁ベース２１は、突出部１６の開口端部に突き当てられて、口金支持体１５の内側の空間を閉塞している。

点灯装置５は、口金支持体１５の内側の空間に収容されている。点灯装置５は、回路基板２２と、回路基板２２に実装されたトランス、コンデンサ、トランジスタのような複数の回路部品２３とを備えている。点灯装置５は、口金４に電気的に接続されている。

発光モジュール６は、ＬＥＤ電球１の光源として用いられる。発光モジュール６は、電球本体２の支持面７に取り付けられて、透光性カバー３により覆われている。

図３および図４に示すように、発光モジュール６は、モジュール基板２５を備えている。モジュール基板２５は、四つの角部を有する矩形状である。モジュール基板２５は、角部の付近に四つの切り欠き２５ａを有している。

図４に示すように、モジュール基板２５は、金属製のベース２６と絶縁層２７とで構成されている。ベース２６は、例えばアルミニウム又はその合金で形成されている。ベース２６は、第１の面２６ａと第２の面２６ｂとを有している。第２の面２６ｂは、第１の面２６ａの反対側に位置されて、ベース２６の表面を構成している。第２の面２６ｂは、例えば顕微鏡下で見た時に多数の微細な凹凸を有する粗面となっている。

絶縁層２７は、ベース２６の第２の面２６ｂの上に積層されて、第２の面２６ｂを全面的に覆っている。絶縁層２７は、グリシジルエステル系、線状脂肪族エポキサイド系または脂環族エポキサイド系のエポキシ樹脂で構成されている。この種のエポキシ樹脂は、光や熱を受けると、骨格となる樹脂成分が次第に劣化してガス状の分解物を発する。

本実施例では、エポキシ樹脂に組み合わされる硬化剤として、例えばヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタ酸、無水ピロメリット酸のような酸無水物を用いている。さらに、酸化アルミニウムのような無機系フィラーが前記エポキシ樹脂に添加されている。エポキシ樹脂に対するフィラーの添加割合は、３０ｗｔ％である。それとともに、絶縁層２７の厚さは、ガス状の分解物の絶対量を少なくすることを考慮すると、１３０μｍ以下、特に耐電圧を考慮して８０μｍとすることが望ましい。

絶縁層２７をベース２６の第２の面２６ｂの上に積層した状態では、絶縁層２７が第２の面２６ｂの上に存在する微細な凹凸に食い込むような形態となる。そのため、本実施例では、絶縁層２７とベース２６との間の接着強度が例えば１．０kgf／mm²程度まで確保されている。

モジュール基板２５は、電球本体２の支持面７の中央部に四本のねじ（図示せず）で固定されている。ねじは、モジュール基板２５の切り欠き２５ａを貫通して電球本体２にねじ込まれている。このねじ込みにより、ベース２６の第１の面２６ａが支持面７に密着されて、モジュール基板２５が電球本体２に熱的に接続されている。

図３および図４に示すように、光反射層２８、第１の給電導体２９および第２の給電導体３０がモジュール基板２５の絶縁層２７の上に積層されている。光反射層２８は、四つの辺を有する矩形状であり、絶縁層２７の中央部に位置されている。

光反射層２８は、例えば三種類の金属層を組み合わせた三層構造を採用している。具体的には、光反射層２８は、互いに積層された銅層Ｃ、ニッケル層Ｎおよび銀層Ａで構成されている。銅層Ｃは、絶縁層２７の上に積層された銅箔をエッチングすることにより形成されている。ニッケル層Ｎは、銅層Ｃの上に積層されている。ニッケル層Ｎは、銅層Ｃに無電解めっきを施すことにより形成されている。銀層Ａは、ニッケル層Ｎの上に積層されている。銀層Ａは、ニッケル層Ｎに無電解めっきを施すことにより形成されている。銀層Ａは、光反射層２８の表層を構成している。

そのため、光反射層２８の表面は、銀製の光反射面３２となっている。光反射面３２の光反射率は、絶縁層の光反射率よりも高い。光反射面３２の全光線反射率は、たとえば９０．０％である。

光反射面３２の下地となる銅層Ｃは、絶縁層２７に接する合面３３を有している。合面３３は、例えば顕微鏡下で見た時に多数の微細な凹凸を有する粗面となっている。そのため、銅層Ｃの基となる銅箔を絶縁層２７の上に積層した状態では、絶縁層２７が合面３３の上に存在する微細な凹凸に食い込むような形態となる。この結果、本実施例では、銅層Ｃと絶縁層２７との間の接着強度が例えば１．０kgf／mm²程度まで確保されている。

光反射層２８は、三層構造に限らない。例えば、光反射層２８は、銀の単層でもよいし、下地となる銅層の上に銀層を積層した二層構造としてもよい。

第１および第２の給電導体２９，３０は、夫々光反射層２８の一辺に沿って延びる細長い長方形状であるとともに、互いに同じ大きさを有している。第１および第２の給電導体２９，３０は、光反射層２８と同様に、銅層Ｃ、ニッケル層Ｎおよび銀層Ａを有する三層構造であり、夫々の表層が銀により構成されている。

さらに、第１および第２の給電導体２９，３０は、光反射層２８を挟むように互いに間隔を存して平行に配置されている。光反射層２８と第１および第２の給電導体２９，３０とは、夫々隙間３４ａ，３４ｂにより電気的に隔てられている。隙間３４ａ，３４ｂは、光反射層２８と第１および第２の給電導体２９，３０との間に位置されている。このため、絶縁層２７の一部は、隙間３４ａ，３４ｂから露出されている。

複数の発光ダイオード列３６が光反射層２８の光反射面３２の上に実装されている。発光ダイオード列３６は、第１および第２の給電導体２９，３０と直交する方向に直線状に延びているとともに、互いに間隔を存して平行に配列されている。

各発光ダイオード列３６は、複数の発光ダイオード３７と複数の第１のボンディングワイヤー３８とを備えている。発光ダイオード３７は、発光素子の一例である。発光ダイオード３７は、例えば青色の光を発する発光層３７ａを有するベアチップで構成されている。発光ダイオード３７は、平面的に見た時の形状が長方形であり、例えば長辺の長さが０．５ｍｍ、短辺の長さが０．２５ｍｍである。発光ダイオード３７は、発光層３７ａの上に一対の素子電極３７ｂを有している。素子電極３７ｂは、図４に一方のみが示されている。

発光ダイオード３７は、夫々透光性のダイボンド材３９を用いて光反射面３２の上に接着されている。さらに、発光ダイオード３７は、発光ダイオード列３６毎に第１および第２の給電導体２９，３０と直交する方向に間隔を存して一列に並んでいる。この結果、図３に示すように、数多くの発光ダイオード３７は、光反射面３２の広範囲に亘るようにマトリクス状に規則的に配列されている。

言い換えると、光反射面３２は、全ての発光ダイオード３７を一括して接着し得る大きさを有している。そのため、光反射面３２は、隣り合う発光ダイード３７の間で途切れることなく連続している。この結果、光反射面３２の下の絶縁層２７が隣り合う発光ダイード３７の間から露出することはない。

第１のボンディングワイヤー３８は、発光ダイオード列３６が延びる方向に隣り合う発光ダイオード３７の間を電気的に直列に接続している。具体的には、第１のボンディングワイヤー３８は、隣り合う発光ダイオード３７の互いに異なる極性の素子電極３７ｂの間を接続するように、隣り合う発光ダイオード３７の間に跨っている。

各発光ダイオード列３６の一端は、第２のボンディグワイヤー４０ａを介して第１の給電導体２９に電気的に接続されている。同様に、各発光ダイオード列３６の他端は、第３のボンディングワイヤー４０ｂを介して第２の給電導体３０に電気的に接続されている。そのため、複数の発光ダイオード列３６は、第１および第２の給電導体２９，３０に対し電気的に並列に接続されている。

図３に示すように、一対の給電端子４２ａ，４２ｂがモジュール基板２５の絶縁層２７の上に配置されている。給電端子４２ａ，４２ｂは、光反射面３２から外れた位置に設けられている。一方の給電端子４２ａは、図示しない導体パターンを介して第１の給電導体２９に電気的に接続されている。他方の給電端子４２ｂは、図示しない導体パターンを介して第２の給電導体３０に電気的に接続されている。

さらに、コネクタ４３が給電端子４２ａ，４２ｂにリフロー半田付けされている。コネクタ４３は、図２に示す被覆電線４４を介して点灯装置５に電気的に接続されている。被覆電線４４は、電球本体２の貫通孔１１および口金支持体１５の通孔１７を通して口金４の内側の空間に導かれている。

図３および図４に示すように、枠体４５が絶縁層２７の上に固定されている。枠体４５は、例えば合成樹脂のような絶縁材で構成されて、光反射層２８、第１および第２の給電導体２９，３０を一括して取り囲んでいる。言い換えると、発光素子３７、第１ないし第３のボンディングワイヤー３８，４０ａ，４０ｂは、枠体４５で囲まれた四角い領域に収容されている。

さらに、枠体４５は、光反射層２８の外周縁、第１の給電端子２９の外周縁および第２の給電端子３０の外周縁から僅かに離れている。このため、絶縁層２７の一部は、枠体４５で囲まれた領域に露出されている。

封止材４６が枠体４５で囲まれた領域に充填されている。封止材４６は、例えば透明なシリコーン樹脂のような光透過性を有する樹脂材料により構成されている。樹脂材料は、液状の状態で枠体４５が取り囲む領域に注入される。領域に注入された封止材４６は、加熱・乾燥させることで硬化される。

この結果、封止材４６は、光反射層２８、第１の給電端子２９、第２の給電端子３０、発光ダイオード３７、第１ないし第３のボンディングワイヤー３８，４０ａ，４０ｂを覆うように絶縁層２７の上に積層されている。このため、封止材４６は、枠体４５で囲まれた領域に露出された絶縁層２７の一部を連続して覆っている。

本実施例では、蛍光体が封止材４６に混ぜられている。蛍光体は、封止材４６の中に均等に分散されている。蛍光体としては、発光ダイオード３７が発する青色の光により励起されて黄色の光を放射する黄色蛍光体を用いている。

封止材４６に混ぜる蛍光体は、黄色蛍光体に限らない。例えば、発光ダイオード３７が発する光の演色性を改善するために、青色の光で励起されて赤色の光を発する赤色蛍光体あるいは緑色の光を発する緑色蛍光体を封止材４６に添加するようにしてもよい。

このようなＬＥＤ電球１では、点灯装置５を通じて発光モジュール６に電圧が印加される。この結果、光反射層２８の上の発光ダイオード３７が一斉に発光する。発光ダイオード３７が発する青色の光は、封止材４６に入射される。封止材４６に入射された青色の光の一部は黄色蛍光体に吸収される。残りの青色の光は、黄色蛍光体に当たることなく封止材４６を透過する。

青色の光を吸収した黄色蛍光体は、励起されて黄色の光を発する。黄色の光は、封止材４６を透過する。この結果、黄色の光と青色の光が封止材４６の内部で互いに混じり合って白色光となり、この白色光が封止材４６から透光性カバー３に向けて放射される。したがって、枠体４５で囲まれた領域に充填された封止材４６が面状に光る発光部として機能する。

発光ダイオード３７からモジュール基板２５に向かう光は、光反射層２８の光反射面３２、第１および第２の給電導体２９，３０の表面で反射されて透光性カバー３に向かう。この結果、発光ダイオード３７が発する光の多くが透光性カバー３を透過して照明用途に供される。

発光ダイオード３７の発光時に生じる熱は、三種の金属を組み合せた光反射層２８に伝わる。光反射層２８は、発光ダイオード３７の熱を広範囲に亘って拡散させるヒートスプレッダとしての機能を果たす。さらに、光反射層２８で拡散された発光ダイオード３７の熱は、絶縁層２７を介して金属製のベース２６に伝わるとともに、ベース２６から電球本体２の支持面７に伝わる。電球本体２に伝達された熱は、放熱フィン１２からＬＥＤ電球１の外に放出される。

この結果、発光ダイオード３７の熱をモジュール基板２５から積極的に電球本体２に逃がすことができる。よって、発光ダイオード３７の放熱性を高めて、発光ダイオード３７の発光効率を良好に維持することができる。

前記構成の発光モジュール６によると、エポキシ樹脂製の絶縁層２７の一部は、発光モジュール６の発光部を規定する枠体４５の内側の領域に露出されて、封止材４６で覆われている。このため、発光ダイオード３７から放出された光の一部が絶縁層２７に入射するとともに、発光ダイオード３７の熱が光反射層２８を介して絶縁層２７に伝わるのを否めない。

絶縁層２７を構成するエポキシ樹脂製は、光や熱を受けると、骨格となる樹脂成分が次第に劣化してガス状の分解物を発する。本実施例で用いているグリシジルエステル系、線状脂肪族エポキサイド系または脂環族エポキサイド系のエポキシ樹脂も例外ではなく、骨格となる樹脂成分が光や熱により分解されてガス状の分解物を発する。

しかるに、グリシジルエステル系、線状脂肪族エポキサイド系または脂環族エポキサイド系のエポキシ樹脂は、従来から多用されているグリシジルエーテル系あるいはグリシジルアミン系のエポキシ樹脂に比べてガス化した分解物が光や熱に強く、分解物そのものが変質し難い。

このため、ガス化した分解物が光反射面３２に付着しても、光反射面３２の上で分解物がカーボン化する可能性が低くなるとともに、たとえカーボン化したとしても、その量は微々たるものとなる。よって、光反射面３２の上に黒味を帯びた汚れが発生し難くなり、光反射面３２の光反射性能を良好に維持することができる。

特に本実施例のエポキシ樹脂では、硬化剤として酸無水物を使用している。本発明者の究明によれば、エポキシ・フェノール系のエポキシ樹脂およびエポキシ・アミン系のエポキシ樹脂では、その硬化剤であるフェノール系樹脂やアミノ系樹脂の分解成分により銀の光反射面に黒化現象が生じることが確認されている。これに対し、酸無水物を硬化剤として用いたエポキシ樹脂では、酸無水物が分解しても銀の光反射面に黒化現象が生じないことが確かめられた。

このため、酸無水物系の硬化剤を用いたエポキシ樹脂では、硬化剤の分解成分と銀の光反射面３２との反応が無いか、反応があったとしても無視できる程度のものとなる。よって、光反射面３２の黒化を防止する観点からすると、グリシジルエステル系、線状脂肪族エポキサイド系または脂環族エポキサイド系のエポキシ樹脂に酸無水物系の硬化剤を組み合わせることが望ましいものとなる。

さらに、絶縁層２７は金属製のベース２６の上に積層されているので、発光ダイオード３７の熱が絶縁層２７からベース２６に伝わり易くなる。このため、絶縁層２７に対する発光ダイオード３７の熱影響が少なく抑えられ、絶縁層２７が劣化し難くなる。よって、絶縁層２７が発するガス状の分解物の量そのものが減少し、分解物による光反射面３２の変色を抑制する上で好都合となる。

以上のことから、前記発光モジュール６を搭載したＬＥＤ電球１は、発光モジュール６が発する光を透光性カバー３の外に効率よく取り出すことができ、所期の光出力を長期間に亘って維持できるといった優位性を期待できる。

本発明者は、グリシジルエステル系、線状脂肪族エポキサイド系または脂環族エポキサイド系のエポキシ樹脂で構成された絶縁層２７を有する発光モジュール６の優位性を検証するため、以下のような試験を行なった。

この試験では、実施例１の構成を有する発光モジュールと、比較例としてフェノール系樹脂やアミノ系樹脂を硬化剤として用いた絶縁層を有する発光モジュールとを準備し、夫々１０００時間連続して発光(点灯)させた。

図５は、実施例１の発光モジュールおよび比較例の発光モジュールを１０００時間連続して発光させた時の光束維持率を示している。図５において、Ｘは実施例１の発光モジュール１から得られた光束維持率の推移を示し、Ｙは比較例の発光モジュールから得られた光束維持率の推移を示している。

ここで光束維持率とは、発光モジュールを初めて発光させた初期発光時の光束と、初期発光時から１０００時間経過した時の光束との比率のことを指している。図５から明らかなように、実施例１の構成を有する発光モジュールでは、点灯時間が１０００時間経過した時点でも光束維持率が９８％以上確保されている。

これに対し、比較例の発光モジュールでは、１０００時間経過した時点での光束維持率が略９４％まで低下している。このことから、実施例１の構成を有する発光モジュールでは、光束維持率が約４％改善されていることが分かる。

さらに、発光モジュールの寿命は、一般に適正に使用した状態で約４００００時間と定められている。そのため、初期発光時から１０００時間経過した時点での光束維持率の低下傾向からすると、比較例１の発光モジュールでは、初期発光時から４００００時間経過した時の光束維持率が、一般照明用として理想的な明るさが得られる値である８０％を大幅に下回ることが懸念される。

これに対し、実施例１の構成を有する発光モジュールでは、初期発光時から４００００時間を経過した時点でも光束維持率が依然として９８％以上の高い値を維持し得ることが明らかとなった。

この理由について考察すると、実施例１の発光モジュールでは、発光ダイオードが発する光および熱により絶縁層からガス状の分解物が発生したとしても、光反射面の黒化が抑えられているためと考えられる。

したがって、黒化が抑制されて汚れの少ない光反射面が、発光モジュールの光束維持率の低下を防止する上で有効に寄与していることが明らかとなる。

２…本体（電球本体）、５…点灯装置、６…発光モジュール、２５…モジュール基板、２７…絶縁層、２８…光反射層、３２…光反射面、３７…発光素子（発光ダイオード）、４６…封止材。

Claims (5)

1. 樹脂製であって、グリシジルエステル系、線状脂肪族エポキサイド系または脂環族エポキサイド系のエポキシ樹脂を用いた絶縁層を有するモジュール基板と；
   前記絶縁層の上に積層され、前記絶縁層よりも光反射率が高い銀の光反射面を有する光反射層と；
   前記光反射面に実装された複数の発光素子と；
   前記光反射層および前記発光素子を覆うように前記絶縁層の上に積層された透光性を有する封止材と；
   を具備したことを特徴とする発光モジュール。
2. 請求項１に記載の発光モジュールにおいて、前記エポキシ樹脂は、硬化剤として酸無水物を用いていることを特徴とする発光モジュール。
3. 請求項１又は請求項２に記載の発光モジュールにおいて、前記モジュール基板は、金属製のベースを含み、このベースは前記絶縁層が積層された表面を有するとともに、この表面が粗面であることを特徴とする発光モジュール。
4. 請求項３に記載の発光モジュールにおいて、前記光反射層は、前記光反射面の下地となる金属層を含み、この金属層は、前記絶縁層の上に積層された合面を有するとともに、この合面が粗面であることを特徴とする発光モジュール。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載された発光モジュールと；
   前記発光モジュールを支持する本体と；
   前記本体に設けられ、前記発光モジュールを点灯させる点灯装置と；を具備したことを特徴とする照明装置。

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