JP2016157795A - 発光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】発光面の明るさの濃淡が少ない発光モジュールを提供する。
【解決手段】発光モジュール１０は、基板１２と、基板上に配列された複数の発光素子１４と、複数の発光素子を覆うように配置されている透明なカバー部材１６と、を備える。カバー部材１６は、発光素子から出射した素子光を散乱させる透明な単結晶粒子１８と、素子光により励起され可視光を発する蛍光体２０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の発光素子を備えた発光モジュールに関する。

従来、支持基板上に載置された紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、発光素子が発する紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する少なくとも１種以上の蛍光体を含有した蛍光体含有樹脂と、を備えた発光モジュールが知られている。また、このような発光モジュールにおいて、支持基板上に発光素子を二次元的な所定形状に複数個載置して、該複数発光素子が蛍光体含有樹脂によりライン連結されて形成されたものが考案されている（特許文献１参照）。

特開２０１３−３３９３８号公報

しかしながら、上述の発光モジュールにおいて、指向性の強い光を出射する半導体発光素子を用いると、素子間に暗部が生じる場合がある。そのため、発光モジュールにおける半導体発光素子や蛍光体含有樹脂の構成や配置をより最適化する必要がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発光面の明るさの濃淡が少ない発光モジュールを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光モジュールは、基板と、基板上に配列された複数の発光素子と、複数の発光素子を覆うように配置されている透明なカバー部材と、を備える。カバー部材は、発光素子から出射した素子光を散乱させる透明な単結晶粒子と、素子光により励起され可視光を発する蛍光体と、を有する。

この態様によると、発光素子から出射した素子光を散乱できるため、発光素子の上部以外の領域、例えば、発光素子間の領域にある蛍光体にも素子光がより多く到達する。

単結晶粒子は、発光素子の発光面の上方に偏在していてもよい。これにより、より効率よく素子光を散乱できる。

カバー部材は、主として単結晶粒子を含む光拡散層と、主として蛍光体を含む蛍光体層と、を有してもよい。光拡散層は、発光素子の発光面の上方に配置されていてもよい。これにより、素子光の多くが散乱されてから蛍光体層に到達する。

蛍光体層は、光拡散層および発光素子を覆うように形成されていてもよい。これにより、光拡散層で拡散された素子光の多くが蛍光体層に到達する。また、蛍光体層の蛍光体で励起された可視光は比較的等方に放射される。そのため、モジュールの発光面における明るさの濃淡をより少なくできる。

単結晶粒子は、粒径が１０〜２００μｍの範囲であってもよい。これにより、透過率を確保しつつ、発光面での明るさの濃淡が少ない発光モジュールを実現できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、発光面の明るさの濃淡が少ない発光モジュールを提供することができる。

第１の実施の形態に係る発光モジュールを側方から見た模式図である。 第２の実施の形態に係る発光モジュールを側方から見た模式図である。 第１の蛍光体の励起スペクトルの一例を示した図である。 第３の実施の形態に係る発光モジュールを側方から見た模式図である。 図４のＡ領域の拡大図である。 第４の実施の形態に係る発光モジュールを側方から見た模式図である。 図７（ａ）は、第５の実施の形態に係る発光モジュールを側方から見た模式図、図７（ｂ）は、第５の実施の形態に係る発光モジュールを上方から見た模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る発光モジュールを側方から見た模式図である。図１に示す発光モジュール１０は、基板１２と、基板１２上に配列された複数の発光素子１４と、複数の発光素子１４を覆うように配置されている透明なカバー部材１６と、を備える。

カバー部材１６は、発光素子１４から出射した素子光を散乱させる透明な単結晶粒子１８と、素子光により励起され可視光を発する蛍光体２０と、単結晶粒子１８および蛍光体２０が分散されているマトリックス相２２と、を有する。ここで、カバー部材１６や単結晶粒子１８が透明であるとは、各々が少なくとも発光モジュールとして機能する程度の光を透過させる透過率を有していることが好ましく、無色か有色かは問わない。

また、発光モジュール１０は、各発光素子に対応して設けられている複数の電極対（陽極および陰極：不図示）が基板１２上に形成されている。電極は、金や銅等の金属材料によって形成された導電層である。各電極と対応する発光素子１４とは、ワイヤー２４により導通されている。ワイヤー２４は、金、銀、銅等の導電部材である。

［基板］
基板１２は、導電性を有しないが熱伝導性は高い材料によって形成されることが好ましく、例えば、セラミックス基板（窒化アルミニウム基板、アルミナ基板、ムライト基板、ガラスセラミックス基板）やガラスエポキシ基板、アルムニウムや銅等の金属基板、等を用いることができる。

［発光素子］
発光素子１４は、例えば、青色光、短波長可視光、又は紫外線を発光するＬＥＤやＬＤ、ＥＬ素子等の半導体発光素子を用いることができる。具体例として、ＩｎＧａＮ系の化合物半導体発光素子を挙げることができる。ＩｎＧａＮ系の化合物半導体発光素子は、Ｉｎの含有量によって発光波長域が変化する。Ｉｎの含有量が多いと発光波長が長波長となり、少ない場合は短波長となる傾向を示す。

例えば、発光波長のピークが３６０ｎｍ〜４９５ｎｍの範囲にある発光素子が用いられる。より詳細には、発光波長のピークが３６０ｎｍ〜３７０ｎｍの範囲にある発光素子、発光波長のピークが３７０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲にある発光素子、発光波長のピークが４００ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲にある発光素子、発光波長のピークが４２０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲にある発光素子、発光波長のピークが４５０ｎｍ〜４９５ｎｍの範囲にある発光素子等が挙げられる。

［単結晶粒子］
発光モジュール１０のように基板上に複数の発光素子がライン状あるいはマトリックス状に配列されている場合、特段の工夫がなければ発光素子１４の発光面１４ａ直上の領域Ｒ１での輝度は、発光素子１４間の上方の領域Ｒ２での輝度より高くなり、輝度ムラが発生しやすい。これは、ＬＥＤチップのような発光素子では、発光の指向性が高く、発光素子１４の直上にある蛍光体２０には強く光照射されるが、発光素子間にある蛍光体には発光素子の発光が十分届かず、蛍光体２０による励起光も相対的に弱くなるためである。ここで、マトリックス状とは、各発光素子が格子状（縦横が直線的）に並んでいる場合だけでなく、ジグザグ（非直線的）に並んでいる場合も含まれる。また、マトリックス状とは、全部の発光素子が規則正しく配列されている場合だけでなく、少なくとも一部の発光素子が規則性を有して配列されている場合であってもよい。

そこで、本実施の形態に係るカバー部材１６は、蛍光体２０に加えて単結晶粒子１８を含有している。単結晶粒子１８および蛍光体２０は、マトリックス相２２に分散されている。単結晶粒子１８は、発光素子１４の発光面１４ａの直上に向かう素子光を少しでも横方向（基板１２と平行な方向）に散乱するための散乱材として機能する。

したがって、発光モジュール１０は、発光素子１４から出射した素子光を散乱できるため、発光素子１４の上部以外の領域、例えば、発光素子１４間の領域Ｒ２にある蛍光体２０にも素子光がより多く到達する。

単結晶粒子１８は、透過率が高く、屈折率が高い物質が好ましい。このような要件を満足するものとして、例えば、バンドギャップの大きな金属酸化物単結晶が好適である。具体的には、サファイア（屈折率ｎ＝１．７８）、クロロアパタイト（ｎ＝１．６５）、水酸化アパタイト（ｎ＝１．６４）、スピネル（ｎ＝１．７２）、マイカ（ｎ＝１．５８）、酸化亜鉛（ｎ＝１．９５）、酸化イットリウム（ｎ＝１．８２）、酸化マグネシウム（ｎ＝１．７４）、酸化ストロンチウム（ｎ＝１．８７）、酸化ランタン（ｎ＝１．８８）、エメラルド（ｎ＝１．５８）等が挙げられる。

また、金属酸化物以外では、ワイドバンドギャップを有するダイヤモンド（ｎ＝２．４２）、炭化珪素（ｎ＝２．１７）等が挙げられる。また、単結晶粒子１８に希土類元素等の発光中心をドープし、蛍光体機能を持たせてもよい。

単結晶粒子１８は、粒径が１０〜２００μｍの範囲が好ましい。粒径が１０μｍより大きければ、粒子表面の界面反射が少なくなり、十分な透過率を維持できる。一方、粒径が２００μｍより小さければ、実装できる粒子数が増加し、通過する結晶表面（ファセット）数が多くなる。そのため、発光モジュール１０においてはカバー部材１６内で十分な散乱が実現でき、輝度ムラを解消できる。

一方、多結晶材料や屈折率の低いアモルファス材料を散乱材として用いた場合、十分な散乱効果を得るためには多くの材料をマトリックス相に含有させる必要があるため、カバー部材が白濁し、光透過率が低下しがちであった。

一方、マトリックス相２２中の単結晶粒子１８の含有濃度は、単結晶粒子１８の粒径、カバー部材１６や発光モジュール１０の構成によって異なるが、２〜１０［ｖｏｌ％］が望ましい。この範囲であれば、透過率を余り低下させずに所望の散乱効果が得られる。

［蛍光体］
蛍光体２０は、例えば、発光素子１４の素子光により励起される黄色蛍光体である。黄色蛍光体としては、例えばＹＡＧ蛍光体が挙げられる。そして、蛍光体２０が発する黄色光と、発光素子１４が発する青色光との組合せにより白色光を実現できる。

［マトリックス相］
本実施の形態に係る発光モジュール１０においては、上述の単結晶粒子１８や蛍光体２０を透明な樹脂のマトリックス相２２に分散させたカバー部材１６として基板１２上に実装されている。マトリックス相２２に用いられる樹脂としては、発光素子の発光波長に対して大きな吸収を示さないものであればよい。好ましくは、ジメチルシリコーン樹脂（屈折率ｎ＝１．４０〜１．４５）、フェニルシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ゾル−ゲルガラス、アクリル樹脂等が挙げられる。特に、ジメチルシリコーン樹脂は、耐光性の観点でフェニルシリコーン樹脂やエポキシ樹脂より好ましく、発光素子からの光取り出しを向上するという観点からは発光素子材料よりも屈折率が大幅に低いフッ素樹脂よりも好ましく、ある程度の厚み（成形性）を確保するという観点ではゾル−ゲルガラスよりも好ましく、耐熱性という観点ではアクリル樹脂よりも好ましい。

また、カバー部材１６の厚さは、単結晶粒子１８や蛍光体２０の粒径、発光モジュール１０の構造等によって異なるが、１〜１０ｍｍが好ましい。カバー部材１６の厚みが１ｍｍ以上であれば、カバー部材１６に十分な量の単結晶粒子１８を含有させることができるため、輝度ムラを低減できる。一方、カバー部材１６の厚みが１０ｍｍ以下であれば、発光モジュール１０自体が小型化、薄型化されるため、生産コストや材料コストが低減され、また、製品としての取扱いが容易となる。

（第２の実施の形態）
図２は、第２の実施の形態に係る発光モジュールを側方から見た模式図である。第２の実施の形態に係る発光モジュール３０は、第１の実施の形態に係る発光モジュール１０と比較して、紫外光または短波長可視光を発する発光素子３２および複数種の蛍光体を有する点が大きく異なる。

発光素子３２は、例えば、発光波長のピークが４０５ｎｍである１ｍｍ□のＬＥＤチップである。また、第１の蛍光体３３は、下記組成式で表された黄色蛍光体である。
組成式（Ｃａ，Ｓｒ，Ｍ）_７（ＳｉＯ_３）_６Ｘ_２：Ｅｕ^２＋
（ＭはＢａ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｈｇ，アルカリ金属、希土類金属から選択された１種以上の元素、Ｘはハロゲン元素から選択された１種以上の元素）

第１の蛍光体３３は、発光スペクトルのピーク波長（ドミナント波長）が５７０〜５８０ｎｍの範囲にある黄色光を発する。図３は、第１の蛍光体３３の励起スペクトルの一例を示した図である。図３に示すように、第１の蛍光体３３は、励起スペクトルのピーク波長が３９０〜４１０ｎｍの範囲にあり、近紫外光及び短波長可視光でより励起されるものである。また、第１の蛍光体３３は、第２の蛍光体３４の発光のドミナント波長での吸収は非常に少なくなっており、第２の蛍光体３４が発した青色光が第１の蛍光体３３で再吸収する割合が低減されている。

第２の蛍光体３４は、その構成が特に限定されるものではないが、発光のドミナント波長が４５５〜４７０ｎｍの範囲にある青色蛍光体が好ましい。この青色と加色混合して白色を構成するためには、前述の第１の蛍光体３３が適当である。第２の蛍光体としては、以下の組成式で示される化合物が挙げられる。
（ｉ）ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋
（ｉｉ）Ｃａ_５（ＰＯ_４）_３Ｘ：Ｅｕ^２＋（Ｘはハロゲン元素）
（ｉｉｉ）Ｓｒ_５（ＰＯ_４）_３Ｘ：Ｅｕ^２＋（Ｘはハロゲン元素）
（ｉｖ）（Ｃａ，Ｍ）_５（ＰＯ_４）_３Ｘ：Ｅｕ^２＋（Ｍは１種以上の２価のアルカリ土類金属、Ｘはハロゲン元素）
（ｖ）Ｂａ_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋
（ｖｉ）Ｓｒ_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋
（ｖｉｉ）Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２４：Ｅｕ^２＋
（ｖｉｉｉ）（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２（Ｂ_５Ｏ_９）Ｘ_２：Ｅｕ^２＋（Ｘはハロゲン元素）
（ｉｘ）ＳｉＯ_２−ＣａＸ_２：Ｅｕ^２＋（Ｘはハロゲン元素）

第２の実施の形態に係る発光モジュール３０は、紫外線又は短波長可視光を発する発光素子３２と、紫外線又は短波長可視光により励起され黄色光を発光する第１の蛍光体３３と、紫外線又は短波長可視光により励起され、青色光を発光する第２の蛍光体３４と、を備える。第１の蛍光体３３および第２の蛍光体３４で励起された光は、いずれも等方に放射される。また、発光素子３２が発する光は波長の短い光を多く含み、発光モジュール３０が発する白色光に対する寄与が少ないため、発光素子３２の発光面３２ａ直上の領域の輝度が高くなりにくい。したがって、単結晶粒子１８に加えて第１の蛍光体３３および第２の蛍光体３４をマトリックス相２２に分散させることで、発光面３０ａの明るさの濃淡がより少ない発光モジュール３０を実現できる。

（第３の実施の形態）
図４は、第３の実施の形態に係る発光モジュールを側方から見た模式図である。第３の実施の形態に係る発光モジュール４０は、単結晶粒子が発光素子の発光面の上方に偏在している点が大きな特徴である。発光モジュール４０においては、発光素子３２の発光面３２ａ上に、単結晶粒子１８が分散された光拡散層４２が設けられている。その他は、第２の実施の形態に係る発光モジュール３０とほぼ同じ構成である。

以下、具体的な構成につい詳述する。基板１２は、アルミナセラミックス基板（２５×２０×１ｍｍ）である。基板１２上には、ピッチＰが８ｍｍとなるように複数の発光素子３２が実装されている。発光素子３２は、４０５ｎｍにピーク波長をもつ１ｍｍ□のＬＥＤチップである。そして、発光素子３２の発光面３２ａ上に光拡散層４２を設け、その上から、蛍光体層４４として機能する透明シリコーン系樹脂でモールドした。蛍光体層４４は、前述の第１の蛍光体３３および第２の蛍光体３４が分散されたものである。蛍光体層４４は、半径４ｍｍ、長さ１６ｍｍのシリンドリカル（半円筒）形状である。

［第１の蛍光体］
第３の実施の形態に係る第１の蛍光体３３は、（Ｃａ_０．４７，Ｓｒ_０．４８，Ｅｕ_０．０５）_７（ＳｉＯ_３）_６Ｃｌ_２で表される黄色蛍光体である。第１の蛍光体３３の製造は、まず、ＳｉＯ_２、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＳｒＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ、及びＥｕ_２Ｏ_３の各原料をこれらのモル比がＳｉＯ_２：Ｃａ（ＯＨ）_２：ＳｒＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ：Ｅｕ_２Ｏ_３＝１．１：０．４５：１．０：０．１３となるように秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、還元雰囲気の電気炉で所定の雰囲気（Ｈ_２：Ｎ_２＝５：９５）、１０００℃で５〜４０時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、第１の蛍光体３３を得た。

［第２の蛍光体］
第３の実施の形態に係る第２の蛍光体３４は、Ｃａ_４．９２（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ_０．０８で表される青色蛍光体である。第２の蛍光体の製造は、まず、ＣａＣＯ_３、ＣａＣｌ_２、ＣａＨＰＯ_４、及びＥｕ_２Ｏ_３の各原料を、これらのモル比がＣａＣＯ_３：ＣａＣｌ_２：ＣａＨＰＯ_４：Ｅｕ_２Ｏ_３＝０．４７：３．０：１．２５：０．０４となるよう秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、２〜５％のＨ_２を含むＮ_２雰囲気中で、温度８００℃以上１２００℃未満で３時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、第２の蛍光体３４を得た。

［蛍光体層の調整］
第１の蛍光体３３と第２の蛍光体３４を重量費２：１で混合し、白色色度に入るように調整した。また、蛍光体層４４を構成するマトリックス相２２として、ジメチルシリコーン樹脂を用いた。そして、前述の２種類の蛍光体濃度が１ｖｏｌ％になるようにジメチルシリコーン樹脂を計量した。そして、計量したジメチルシリコーン樹脂及び蛍光体を１０ｃｃの軟膏容器に略３〜５ｇ充填し、自公転ミキサー（クラボウ製マゼルスター）を用いて公転１２００、自転４００回転で９０秒間混合／脱泡し、蛍光体含有ペーストを作製した。

［発光素子の封止］
図５は、図４のＡ領域の拡大図である。図５に示すように、光拡散層４２は、粒径Φ（１０〜２００［μｍ］）の単結晶粒子１８が透明シリコーン樹脂４６に分散された膜厚ｔ（２０〜５００［μｍ］）のシート状の部材である。また、光拡散層４２は、発光素子３２の発光面３２ａとほぼ同じ大きさに形成されており、発光素子３２の発光面３２ａ上にシリコーン樹脂で固定される。

次に、半径４ｍｍ、長さ１６ｍｍのシリンドリカル状の型に、気泡が入らないように前述の蛍光体ペーストを充填する。そして、光拡散層４２が設けられている発光素子３２が予め２個（８ミリ間隔）実装された基板１２を、型に充填された蛍光体ペースト表面に載置し、位置ずれが発生しないようにして硬化させた（１５０℃、１．５時間）。

表１は、実施例１〜６、比較例１〜３における単結晶粒子１８の材質、粒径、蛍光体層の膜厚を列挙したものである。また、各実施例、各比較例における材料を光拡散層に適用した発光モジュールを試作し、光束比と輝度均斉度を測定することで評価した。測定は、駆動電流を１００ｍＡとしておこなった。また、散乱材を含有していない比較例１に係る発光モジュールの光束を１．０とし、他の実施例、比較例における光束比を調べた。輝度均斉度は、モジュールの平均輝度をモジュール内の最高輝度で割った値であり、値が高いほど（値が１に近いほど）輝度ムラが少ない。

表１に示す結果より、散乱材を含む蛍光体層４４を実装すると光束比は低下するが、散乱材として単結晶粒子を用いたもの（実施例１〜６）は、光束比の低下が少なく、散乱材としてアモルファスのＳｉＯ_２を用いた場合より高い光束が得られる。また、屈折率が高く、透明な単結晶の散乱材を発光モジュールに実装することで、輝度均斉度を大幅に向上できる。なお、単結晶粒子の屈折率は、マトリックス相の屈折率よりも大きいとよい。

また、単結晶粒子は、粒径が１０〜２００μｍの範囲が好ましい。これにより、透過率を確保しつつ、発光面での明るさの濃淡が少ない発光モジュールを実現できる。また、光拡散層４２における単結晶粒子の含有濃度は、５〜４０ｖｏｌ％の範囲が好ましい。含有濃度が５ｖｏｌ％以下になると、所望の拡散効果を出すために、光拡散層４２の膜厚を厚くし、面積も広くしなければならないことから、その上に実装する蛍光体層４４も大型化、厚膜化する。その結果、発光モジュール自体が大型化するため、コスト及びハンドリングに劣り、実用的でない。一方、含有濃度が４０ｖｏｌ％以上になると、光散乱としての単結晶粒子の表面をマトリックス樹脂で覆いきれず、粒子界面にボイドが生じ、光取り出しが悪化し、結果として発光モジュールの光束低下を引き起こす。

また、発光モジュール４０においては、単結晶粒子１８が発光素子３２の発光面３２ａの上方に偏在しているため、より効率よく素子光を散乱できる。また、本実施の形態に係るカバー部材４８は、主として単結晶粒子１８を含む光拡散層４２と、主として第１の蛍光体３３および第２の蛍光体３４を含む蛍光体層４４と、を有している。光拡散層４２は、発光素子３２の発光面３２ａの上方に配置されている。これにより、素子光の多くが散乱されてから蛍光体層４４に到達する。

蛍光体層４４は、光拡散層４２および発光素子３２を覆うように形成されている。これにより、光拡散層４２で散乱された素子光の多くが蛍光体層４４に到達する。また、蛍光体層４４の第１の蛍光体３３や第２の蛍光体３４で励起された可視光は比較的等方に放射される。そのため、発光モジュール４０の発光面４０ａにおける明るさの濃淡をより少なくできる。

（第４の実施の形態）
図６は、第４の実施の形態に係る発光モジュールを側方から見た模式図である。第４の実施の形態に係る発光モジュール５０は、光拡散層５２の形状がドーム（半球）状である点が大きな特徴である。発光モジュール５０においては、発光素子３２全体を覆うように、単結晶粒子１８が分散された光拡散層５２が設けられている。その他は、上述の第３の実施の形態に係る発光モジュール４０とほぼ同じ構成である。

発光モジュール５０においては、隣接する発光素子３２間のピッチＰは５〜１５ｍｍであり、好ましくは７〜１２ｍｍであり、より好ましくは８〜１０ｍｍである。また、図６に示すドーム状の光拡散層５２の膜厚ｔは０．５〜３．０ｍｍであり、好ましくは１．０〜２．５ｍｍであり、より好ましくは、１．５〜２．０ｍｍである。また、図６に示す半円筒状の蛍光体層５４の高さｈは１〜１０ｍｍであり、好ましくは２〜８ｍｍであり、より好ましくは３〜６ｍｍである。

本実施の形態に係る単結晶粒子１８は、Ｃａ_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌで表される針状単結晶であり、平均サイズ長さが１００μｍ、直径が１０μｍである。なお、針状単結晶の平均サイズ長さは５０〜１５０μｍ程度であってもよく、好ましくは７０〜１３０μｍ、より好ましくは９０〜１１０μｍである。また、針状単結晶の直径は５〜２０μｍ程度であってもよく、好ましくは７〜１５μｍ、より好ましくは９〜１１μｍである。また、針状単結晶は、アスペクト比が５〜１５程度であってもよい。

本実施の形態に係る光拡散層５２のマトリックス相として用いられるシリコーン樹脂は、ジメチルシリコーン樹脂である。ジメチルシリコーン樹脂の粘度は、単結晶粒子１８を含有した状態で発光素子３２上に所望の形状でディスペンスすることを考慮すると、３［Ｐａ・ｓ］以上であるとよい。一方、粘度が高すぎると、ディスペンス時に脱泡がうまくいかずに気泡が残る可能性があり、特に発光素子３２がワイヤーボンディングにより基板１２と接続されている場合はワイヤーの周囲に気泡が残る可能性が高くなる。そのため、粘度は２５［Ｐａ・ｓ］以下であるとよい。また、光拡散層５２で封止される金のワイヤー２４が冷熱サイクルで断線しないように、ジメチルシリコーン樹脂の弾性率は２×１０^７［Ｐａ］以下であるとよい。

本実施の形態に係る蛍光体層５４のマトリックス相とし用いられるシリコーン樹脂は、ジメチルシリコーン樹脂である。ジメチルシリコーン樹脂の粘度は、蛍光体を含有させる際に蛍光体が沈降しない程度が好ましく、９［Ｐａ・ｓ］以上であるとよい。また、発光素子３２を封止して保護するという観点から、硬化後の硬度ショアＡが２０以上であるジメチルシリコーン樹脂を用いるとよい。

蛍光体層５４は、前述の第１の蛍光体３３および第２の蛍光体３４を含有しているが、各蛍光体の粒径は２〜３０μｍのものが好ましい。粒径が２μｍ以上の蛍光体であれば、発光効率の低下が抑制され、粒径が３０μｍ以下の蛍光体であれば、ジメチルシリコーン樹脂に蛍光体を分散させた状態で硬化させる際に沈降しにくくなる。

（第５の実施の形態）
図７（ａ）は、第５の実施の形態に係る発光モジュールを側方から見た模式図、図７（ｂ）は、第５の実施の形態に係る発光モジュールを上方から見た模式図である。

第５の実施の形態に係る発光モジュール６０は、単結晶粒子１８（図７では不図示）が発光素子３２の発光面３２ａの上方（領域Ｒ３）に偏在している。ここで、上方に偏在した状態とは、例えば、発光モジュール６０を図７（ｂ）に示すように上方から見た場合に、発光素子３２の矩形の発光面３２ａの上方領域Ｒ３における単結晶粒子１８の密度が、上方領域Ｒ３の周辺領域Ｒ４における単結晶粒子１８の密度の平均値より高い状態である。本実施の形態に係る周辺領域Ｒ４は、矩形の発光面３２ａの各辺を一辺とする４つの四角形の領域をいう。また、矩形の発光面３２ａを囲むリング状の領域を周辺領域Ｒ４’としてもよい。

（変形例）
上述の針状単結晶は、シリコーン樹脂における分散性を確保するため、親油処理を施しておくことが好ましい。具体的には、トリメトキシシランおよびトルエンを体積比１：１５で混合した６０℃の溶液に、針状単結晶を浸漬し６ｈ還流させるとよい。

また、針状単結晶を、粘度が３［Ｐａ・ｓ］以上のジメチルシリコーン樹脂中に３〜２０ｖｏｌ％、好ましくは５〜１３ｖｏｌ％の割合で分散させた光拡散層を作製してもよい。

また、発光素子３２を覆うように、針状単結晶を含有したジメチルシリコーン樹脂を塗布する場合、ジメチルシリコーン樹脂が充填されたシリンジを、基板の長手方向（発光素子の配列方向）に移動させながら塗布するとよい。これにより、図６に示す単結晶粒子１８のように、長手方向が図の左右方向にそって配列しやすくなる。

また、光拡散層５２に蛍光体を０．５〜２．０ｖｏｌ％の濃度で含有させてもよい。

また、蛍光体としては、上述の黄色蛍光体や青色蛍光体以外に、適宜緑色蛍光体や赤色蛍光体を用いてもよい。

緑色蛍光体としては、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｅｕ^２＋付活βサイアロン、Ｂａ_３Ｓｉ_６Ｏ_１２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋、ＳｒＳｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）Ｓｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋、ＳｒＡｌＯ_４：Ｅｕ^２＋等が挙げられる。

赤色蛍光体としては、（Ｃａ_１−ｘＳｒ_ｘ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋（０≦ｘ＜０．４）、Ｓｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋等が挙げられる。

上述の各実施の形態に係る発光モジュールは、発光素子の発光の指向性に起因して明るくなりがちな発光素子の直上に向かう光を単結晶粒子で横方向（発光面に平行な方向）に散乱することで、発光素子間の比較的暗かった領域の輝度を向上させることができ、発光モジュールの発光面における輝度ムラを低減できる。その結果、均一発光のライン状の発光モジュールを実現できる。

また、単結晶粒子は、発光素子の発光面の直上領域の濃度よりも発光素子間の濃度が低くなるように分散されているとよい。発光素子間の領域では光を更に散乱させる必要はあまりないため、発光素子間での透過率の向上を考慮すればよい。つまり、発光素子間には高価な単結晶粒子を多く配置する必要がなく、発光素子の発光の指向性により多くの光が照射される発光面の直上領域に単結晶粒子を効率よく配置できる。

光拡散層のマトリックス相は、発光素子からの光取り出しを向上するという観点からは発光素子材料（ＩｎＧａＮやＧａＮ）との屈折率差が小さく、光拡散層内での散乱という観点からは単結晶粒子との屈折率差が大きいとよい。つまり、Ｎ１（発光素子の屈折率）≒Ｎ２（マトリックス相の屈折率）≪Ｎ３（単結晶粒子の屈折率）、あるいは、Ｎ１（発光素子の屈折率）≒Ｎ２（マトリックス相の屈折率）≫Ｎ３（単結晶粒子の屈折率）であってもよい。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

本発明の発光モジュールは種々の灯具、例えば照明用灯具、ディスプレイ、車両用灯具、信号機等に利用することができる。

１０ 発光モジュール、 １２ 基板、 １４ 発光素子、 １４ａ 発光面、 １６ カバー部材、 １８ 単結晶粒子、 ２０ 蛍光体、 ２２ マトリックス相、 ２４ ワイヤー、 ３０ 発光モジュール、 ３０ａ 発光面、 ３２ 発光素子、 ３２ａ 発光面、 ３３ 第１の蛍光体、 ３４ 第２の蛍光体、 ４０ 発光モジュール、 ４０ａ 発光面、 ４２ 光拡散層、 ４４ 蛍光体層、 ４６ 透明シリコーン樹脂、 ４８ カバー部材、 ５０ 発光モジュール、 ５２ 光拡散層、 ５４ 蛍光体層。

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板上に配列された複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子を覆うように配置されている透明なカバー部材と、を備え、
   前記カバー部材は、
   前記発光素子から出射した素子光を散乱させる透明な単結晶粒子と、
   前記素子光により励起され可視光を発する蛍光体と、
   を有することを特徴とする発光モジュール。
2. 前記単結晶粒子は、前記発光素子の発光面の上方に偏在していることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
3. 前記カバー部材は、主として前記単結晶粒子を含む光拡散層と、主として前記蛍光体を含む蛍光体層と、を有し、
   前記光拡散層は、前記発光素子の発光面の上方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の発光モジュール。
4. 前記蛍光体層は、前記光拡散層および前記発光素子を覆うように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の発光モジュール。
5. 前記単結晶粒子は、粒径が１０〜２００μｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光モジュール。

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