JP2012160664A - 青色ｌｅｄから得られた白色光及びこれに用いるシリコーンテープ - Google Patents

Abstract

【課題】使用者側で青色ＬＥＤから出る光を制御し、必要に応じて任意の白色光に変更できる技術を提供する。
【解決手段】青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを組み合わせた白色光であって、黄色蛍光体を均一に配合したシリコーン樹脂シート面にシリコーン樹脂粘着材層を形成したシリコーンテープを用い、当該シリコーンテープを青色ＬＥＤを覆うに足る大きさに切断し、粘着材層をもって前記青色ＬＥＤ上に粘着したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は青色ＬＥＤを基礎とする白色光に関するものであり、かかる白色光を容易に得ることを可能とした技術を提案するものである。

従来より、補色関係のある光を混ぜることによって白色光が得られることが知られており、本発明は青色ＬＥＤを励起光として黄色発光する蛍光体との組み合わせで白色光を得る新しい提案である。

白色光を得る構造としては、赤・緑・青の三原色のＬＥＤによる混合で白色を得る方式と、青色ＬＥＤと黄色蛍光体との混色で白色を得る方式がある。後者の場合、青色ＬＥＤは青色光としての色機能と、蛍光体の励起光としての機能を持つものである。本発明はこの後者の方式による白色光に関するもので、一般には青色ＬＥＤの周囲を黄色蛍光体粉末粒子が包囲する構造である。かかる黄色蛍光体は、青色光を吸収することで励起され、黄色光を発光する蛍光体が用いられる。前記したように、青色光と黄色光は補色関係にあるので、人目には青色と黄色との混色が白色に感じられるものである。黄色の蛍光体としては、主にセリウムで賦活したイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：Ｃe）蛍光体が用いられている。

特開平０７−０９９３４５号公報 実用新案登録第３０４８３６８号公報 実用新案登録第３１１７３０６号公報

青色ＬＥＤを基本とし、黄色蛍光体を利用する白色光にあって、黄色蛍光体をエポキシ樹脂やアクリル樹脂などに懸濁させ、これを青色ＬＥＤの周囲に塗布することによって得られている。例えば、特許文献１で提案されているものは、青色ＬＥＤのクリスタルチップ上に黄色の蛍光粉を塗りつけ、白色の光を得るものである。

しかしながら、蛍光粉の厚さの制御が難しいため、白色の光が均一ではなく、蛍光粉の層が厚すぎると黄色に偏り、薄すぎると、青色に偏ることとなってしまう。

更に、樹脂中に懸濁させた蛍光体は均一状態にしにくく、時間と共に蛍光体が沈降し、作業の初めと終わりでは樹脂中の蛍光体の濃度は異なり、このため同一色の白色光が得にくかったことも事実である。更には、青色ＬＥＤチップに直接黄色蛍光体を付けるタイプであると、微細な加工が必要であり、製造に手間がかかってしまう。又、樹脂として、或いは、粘着材層として、アクリル系樹脂のものがあるが、熱に弱く劣化しやすいという欠点があり、更に、これらの樹脂は比較的硬いため作業が難しいという欠点もある。

このため、このタイプの白色光にあって、ＬＥＤ製造会社から既に青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを組み合わせた既製品の白色ＬＥＤを購入することとなるが、使用者側で光を調整することは殆んどなく、必ずしも白色光として満足できるものが入手できるとは限らなかった。

本発明は、従来から指摘されていた欠点を簡単な手段で解決するものであって、使用者側で青色ＬＥＤから出る光を制御し、必要に応じて任意の白色光に変更できることを目的とするものである。

本発明の第１の要旨は、青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを組み合わせた白色光であって、黄色蛍光体を均一に配合したシリコーン樹脂シート面にシリコーン樹脂粘着材層を形成したシリコーンテープを用い、当該シリコーンテープを青色ＬＥＤを覆うに足る大きさに切断し、粘着材層をもって前記青色ＬＥＤ上に粘着したことを特徴とするものである。

本発明の第２の要旨は、青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを組み合わせた白色光であって、黄色蛍光体を均一に配合したシリコーン樹脂シート面にシリコーン樹脂粘着材層を形成したシリコーンテープを用い、当該シリコーンテープを青色ＬＥＤを覆うに足る大きさに切断し、粘着材層をもって前記青色ＬＥＤ照射面に粘着したことを特徴とするものである。

そして、シリコーンテープを青色ＬＥＤに対して直接或いは隙間を形成して粘着するものであり、用いられる黄色蛍光体は、青色ＬＥＤにより励起光を発する蛍光体であって、一般にはＹＡＧ系蛍光体が好ましく、シリコーン樹脂に対して１０〜３０重量％配合したものである。

本発明の第３の要旨は、第１及び第２の要旨の白色光に用いられるシリコーンテープであって、黄色蛍光体を均一に配合したシリコーン樹脂シート面に、当該シリコーン樹脂シート面に粘着性を付与するシリコーン樹脂粘着材層を形成した全体をシリコーンにて構成したことを特徴とする青色ＬＥＤから白色光を得るシリコーンテープである。

かかるシリコーンテープは、好ましくは、−４０℃〜２００℃でシリコーン樹脂による粘着性と、黄色蛍光体を配合したシリコーン樹脂からなるクッション性を維持し、全光線透過率が最大９２％（ＪＩＳ・Ｋ７３６１）を有すること、１８０℃・５００時間加熱後の引っ張り強度が初期強度の７０％の耐熱性を有すること、を特徴とするシリコーンテープである。

本発明は以上のような構成を有するため、従来では白色光を青色ＬＥＤから得るためにＬＥＤメーカーから既製品を購入する必要があったが、本発明にあっては、シリコーンベースのテープを使用することにより、簡便に求める白色光を顧客側で作ることができることとなったものである。

は本発明の第１の白色光を得るためのＬＥＤシステムの概要図である。 は本発明の第３のシリコーンテープの概要図である。 はシリコーンテープの製造工程の一例を示す概要図である。

本発明の第１及び第２は、上記したように青色ＬＥＤと黄色蛍光体との組み合わせによって白色光を得る方式であって、青色ＬＥＤ上に配置する黄色蛍光体をシリコーン樹脂中に均一に配合し、かつ、この一面にシリコーン樹脂による粘着材層を形成したシリコーンテープを使用するものである。そして、第３の発明は、かかる第１及び第２の発明に使用するために好適なシリコーンテープを提供するものである。

白色光を得る方式として青色ＬＥＤと黄色蛍光体が用いられる理由としては、単一の黄色蛍光体のみで白色光を構成できるために光学特性の調整が容易で、かつ変換効率が高いこと、紫外線からの色変換に比べ、ストークスシフトが小さく本質的なエネルギー変換を改善できること、青色ＬＥＤの透過光を利用できるため発光効率が高いこと、などの理由によるものである。なお、青色ＬＥＤとは、波長４３０nm〜５００nm領域の青色又は青紫などの青色系の可視光を発するもので、例えば、窒化ガリウム系半導体（結晶体）がある。

そして、用いられる黄色蛍光体の特性として、可視光又は近紫外線で光ること（青色ＬＥＤの発光に適合した励起スペクトルを有すること）、高い発光効率（例えば高温でも光ること）、化学的に安定した（特に温度や湿度に対する耐久性）を有することが求められる。

黄色蛍光体としては、前記したイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：Ｃe）蛍光体が一般に用いられる。これは、青色ＬＥＤが発する波長４６０nm〜４７０nm領域の青色光をよく吸収し、波長５６０nm〜５９０nm程度の黄色系可視光に変換するからである。この他、αサイアロン、βサイアロンなどの硫化物系蛍光体、シリケート系蛍光体も使用可能である。そして、これら黄色蛍光体粉末を均一に配合したシリコーンテープを青色ＬＥＤに対して直接或いは隙間を形成して粘着するものであり、一般には、シリコーン樹脂に対して１０〜３０重量％配合するものである。

第３発明において、黄色蛍光体を担持・配合される樹脂として、シリコーン樹脂が特に用いられる。かかるシリコーン樹脂は、取り扱いやすく、耐久性、耐熱性、耐候性、透明性などに優れた材料であり、本発明はこれを高度に利用したもので、更に、青色ＬＥＤに対して優れた粘着性能を引き出したものである。

即ち、青色ＬＥＤに対して使用される黄色蛍光体をシリコーン樹脂中に均一に配合したもので、好ましくは、柔軟性・クッション性を維持すること、全光線透過率が最大９２％（ＪＩＳ・Ｋ７３６１）を有すること、１８０℃・５００時間加熱後の引っ張り強度が初期強度の７０％の耐熱性を有すること、更にいえば、−４０℃〜２００℃の温度範囲で、安定したクッション性と粘着性を備えたシリコーンテープを採用することにより、その目的が達成されるものである。

第３発明にあっては、未硬化状態のシリコーン樹脂中に黄色蛍光体を所定量配合した後、これを延伸・硬化させ、その後所定の幅・長さに切断することによって、黄色蛍光体が練りこまれたシリコーン樹脂シートを得るものであり、有機樹脂として、波長４００ｎｍ〜１０００nｍ光をほとんど吸収しないシリコーン樹脂を用いるのが好適である。

そして、この樹脂シートの一面に同効のシリコーン樹脂よりなる粘着材層を形成するものであり、これを使用者が適当な大きさに裁断して青色ＬＥＤ上に、或いは青色ＬＥＤ照射面に粘着することとなる。このように、粘着材層をも同効のシリコーン材を選択し、テープ全体をシリコーン樹脂としたことにより、耐久性、耐熱性、耐候性、透明性などに優れた材料となったものである。又、テープ状とすることにより取り扱いやすさと共に、光の均一性、更には生産コストの削減が達成されたものである。

即ち、使用者は青色ＬＥＤを準備し、黄色蛍光体入りのシリコーンテープを任意の大きさに裁断し、これを青色ＬＥＤに対して貼り合わせるだけでほしい白色光を得ることができることとなったもので、必要とする白色光を顧客側で作ることができることとなった。

図１は本発明の第１の白色光を得るためのＬＥＤシステムの概要図であり、基盤１に複数の窪み２を形成し、ここに青色ＬＥＤ３をセットしたものである。これら青色ＬＥＤには、図示しないリード線が結線されており、これに電圧を印加することによって青色の光を放つこととなる。そして、この青色ＬＥＤ３を覆ってシリコーンテープ５が粘着材をもって粘着される。このシリコーンテープ５はシリコーン樹脂部６とシリコーン粘着材層７によって構成され、シリコーン樹脂部６には黄色蛍光体が均一に配合されており、青色の光によって黄色の光を発する構造となっている。
図にあって、青色ＬＥＤ３の全てにシリコーンテープ５が粘着した例を示したが、これは任意であり、例えば、青色ＬＥＤに対し、ひとつ置きにシリコーンテープ５を粘着することによって、青色の光と白色の光が交互に得られることになる。

図２は本発明の第３のシリコーンテープ５の概要図である。さて、シリコーンテープ５は、シリコーン樹脂部６とシリコーン粘着材層７とからなっていて、シリコーン樹脂部６には上記したように黄色蛍光体が均一に配合されている。

即ち、段落００２１に記載し、図３に示すように、第１ステップとして、未硬化状態のシリコーン樹脂６a中に黄色蛍光体８を懸濁配合した後、第２ステップでこれを延伸・硬化させ、シリコーンシート６bを形成する。次いで、第３ステップとしてこのシリコーンシート６b面に粘着材層７となるシリコーン薄層７aを積層し、その後、これを所定の幅・長さに切断することによって、シリコーンテープ５を得るものである。

図３にあって、粘着材層７の表面には通常は剥離紙９が貼り付けられており、青色ＬＥＤ３に貼り付ける際にはシリコーンテープ５を所望の大きさに更に切断し、剥離紙９を剥がして青色ＬＥＤ３への粘着作業が行われ、白色ＬＥＤが得られることとなる。
尚、シリコーンシート６b面に粘着材層７となるシリコーン樹脂を薄く塗り、この上に剥離紙９を貼り付けてシリコーンテープとすることも出来ることは言うまでもない。

本発明の最大の特徴は、青色ＬＥＤ３に対して、黄色蛍光体側をシリコーン樹脂（６と７）にて構成したものであり、粘着材層７までもシリコーン樹脂７aを採用したことにより白色光を得るに好適な種々の要件をクリアしたものである。しかも、本発明のかかるシリコーンテープ５は、柔軟性に富み、青色ＬＥＤ３の表面形状（又は基盤１の表面形状）に容易に追従できることとなったもので、このテープ５を使用者が適当に裁断して用いることにより所望の白色光を簡単に得ることとなったものである。

本発明の青色ＬＥＤを利用する白色光は、シリコーンテープを用いることにより、容易に所望の白色光が得られるため、その利用範囲は広く、各種照明、店舗照明、ショーケース照明、液晶ディスプレイのバックライトなどに広く採用可能である。

１・基盤
２・窪み
３・青色ＬＥＤ
５・シリコーンテープ
６・シリコーン樹脂部
７・シリコーン粘着材層
６a・シリコーンシート
７a・シリコーン薄層(粘着材層)
８・黄色蛍光体
９・剥離紙

Claims (8)

1. 青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを組み合わせた白色光であって、黄色蛍光体を均一に配合したシリコーン樹脂シート面にシリコーン樹脂粘着材層を形成したシリコーンテープを用い、当該シリコーンテープを青色ＬＥＤを覆うに足る大きさに切断し、粘着材層をもって前記青色ＬＥＤ上に粘着したことを特徴とする白色光。
2. 青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを組み合わせた白色光であって、黄色蛍光体を均一に配合したシリコーン樹脂シート面にシリコーン樹脂粘着材層を形成したシリコーンテープを用い、当該シリコーンテープを青色ＬＥＤを覆うに足る大きさに切断し、粘着材層をもって前記青色ＬＥＤ照射面に粘着したことを特徴とする白色光。
3. 前記シリコーンテープを青色ＬＥＤに対して直接或いは隙間を形成して粘着した請求項1又は２記載の白色光。
4. 前記黄色蛍光体は、青色ＬＥＤにより励起光を発する蛍光体である請求項1又は２記載の白色光。
5. 請求項1乃至３記載の白色光に用いられるシリコーンテープであって、黄色蛍光体を均一に配合したシリコーン樹脂シート面に、当該シリコーン樹脂シート面に粘着性を付与するシリコーン樹脂粘着材層を形成したことを特徴とする青色ＬＥＤから白色光を得るシリコーンテープ。
6. 前記シリコーンテープが、−４０℃〜２００℃で安定した粘着性とクッション性を維持した請求項５記載のシリコーンテープ。
7. 前記シリコーンテープが、全光線透過率が最大９２％（ＪＩＳ・Ｋ７３６１）を有するテープである請求項５又は６記載のシリコーンテープ。
8. 前記シリコーンテープが、１８０℃・５００時間加熱後の引っ張り強度が初期強度の７０％の耐熱性を有するテープである請求項５乃至７いずれか１記載のシリコーンテープ。