專利名稱：光源組件和車輛用前照燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光源組件和車輛用前照燈。
背景技術(shù)：
以前，眾所周知，利用半導(dǎo)體發(fā)光元件和熒光體，可發(fā)出白色光的光源組件(例如，參考非專利文獻(xiàn)1)。該熒光體根據(jù)半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光而發(fā)出可見光。此外，該熒光體具有透明的粘合劑，在例如層狀的半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光面上形成。
非專利文獻(xiàn)Ohm MOOK光シリ一ズNo.1“光デバイス”O(jiān)hm社平成13年11月25日發(fā)明內(nèi)容在這樣的光源組件中，如果粘合劑的折射率低，當(dāng)半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光投射至粘合劑中時，在半導(dǎo)體發(fā)光元件和粘合劑的界面上，半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光會全反射。因而，有一部分半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光無法照射到粘合劑內(nèi)的熒光體上。因此，半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光就不能高效地照射到光源組件的外部。
鑒于此，為解決上述課題本發(fā)明的目的是提供一種光源組件和車輛用前照燈。通過權(quán)利要求中獨立權(quán)利要求所述的特征的組合可以實現(xiàn)該目的。此外，從屬權(quán)利要求提供了本發(fā)明更有利的具體例。
為解決上述課題，本發(fā)明的第1方式是涉及一種能發(fā)光的光源組件，其包括半導(dǎo)體發(fā)光元件，和具有直徑比光源組件發(fā)出的光的半波長還小的納米粒子，和根據(jù)半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光而發(fā)出可見光的熒光體，和在覆蓋半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光面上形成層狀，并保持納米粒子和熒光體的粘合劑，納米粒子的折射率比粘合劑的折射率高。其中，納米粒子的直徑優(yōu)選為100nm或100nm以下。
此外，納米粒子的禁帶寬度能量還可以為3.54eV或3.54eV以上。粘合劑的折射率為1.5或1.5以下。
此外，半導(dǎo)體發(fā)光元件產(chǎn)生紫外光，熒光體根據(jù)半導(dǎo)體發(fā)出的紫外光而發(fā)出可見光，粘合劑優(yōu)選由氟樹脂或者硅酮樹脂制成。
此外，半導(dǎo)體發(fā)光元件產(chǎn)生紫外光，熒光體根據(jù)半導(dǎo)體發(fā)出的紫外光而發(fā)出可見光，粘合劑由倍半硅氧烷樹脂制成，倍半硅氧烷樹脂的側(cè)鏈優(yōu)選含有一個或多個選自不含芳香族的取代基。
另外，粘合劑含有作為單體成分的下述化學(xué)式1所示的硅化合物，相當(dāng)于n表示3和4的硅化合物的單體成分更優(yōu)選為20重量％或20重量％以上。
R(4-n)-SiXn化學(xué)式1(式中，R表示氫原子，或是含F(xiàn)、B、N、Al、P、Si、Ge、Ti原子的取代基，或是碳數(shù)為1-50的有機基團，X表示水解性基團，例如，含有除Cl原子等鹵素原子之外，還包括甲氧基、乙氧基等的烷氧基。n表示0～4的整數(shù)。)此外，上述光源組件保持有納米粒子，為覆蓋粘合劑和半導(dǎo)體發(fā)光元件，該光源組件還可以進(jìn)一步包括密封粘合劑和半導(dǎo)體的密封部件，該部件由可透過可見光的材料制成。
本發(fā)明的第2方式是車輛中使用的車輛用前照燈，其包括發(fā)光光源組件，和將光學(xué)組件發(fā)出的光照射到車輛用前照燈外部的光學(xué)部件，該光學(xué)組件包括半導(dǎo)體發(fā)光元件，和具有直徑比光源組件發(fā)出的光的半波長還小的納米粒子，和根據(jù)半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光而發(fā)出可見光的熒光體，和在覆蓋半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光面上形成層狀，并保持納米粒子和熒光體的粘合劑，所述納米粒子的折射率比粘合劑的折射率高。
另外，上述本發(fā)明的概要并未列舉出了本發(fā)明必要技術(shù)特征的全部，這些特征群的部分的組合也可以得到本發(fā)明。


圖1車輛用前照燈10的立體圖。
圖2車輛用前照燈10的水平截面圖。
圖3LED組件100的CC剖面圖。
圖4LED組件100的俯視圖。
圖5發(fā)光二極管元件102和熒光部分106詳細(xì)結(jié)構(gòu)的一例的示意圖。
圖6對密封部件108進(jìn)行更詳細(xì)的說明圖。
圖7熒光部分106和密封部件108其它結(jié)構(gòu)的例子的示意圖。
圖8熒光部分106其它結(jié)構(gòu)的示意圖。
符號的說明10...車輛用前照燈、12...燈罩、14...燈體、16...電路單元、20...光源單元、22、26...電纜、24...散熱部件、28...延長反射鏡28、100...LED組件、102...發(fā)光二極管元件、104、412...電極、106...熒光部分、108...密封部件、109...模腔、110...相對面、112...基板、118...保持部分、204...透鏡、402...N型GAN層、404...INGAN層、406...P型GAN層、408...半導(dǎo)體層、410...藍(lán)寶石基板、602...納米粒子、604...熒光體、606...粘合劑具體實施方式
以下，通過發(fā)明的實施方式對本發(fā)明進(jìn)行說明，但是以下的實施方式并不限定涉及權(quán)利要求范圍的發(fā)明，且實施方式中說明的全部特征的組合并不一定都限定發(fā)明的解決方法中所必須的。
圖1和圖2表示本發(fā)明一個實施例中涉及的車輛用前照燈10結(jié)構(gòu)的一個例子。圖1是車輛用前照燈10的立體圖。圖2表示以水平面橫切中段的光源單元20形成的車輛用前照燈10的水平截面圖。本實施方式的目的是，通過將車輛用前照燈10具有的半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光高效地照射到外部，提供一種發(fā)光效率高的車輛用前照燈10。車輛用前照燈10是例如汽車中使用的前照燈，向車輛的前方發(fā)光。車輛用前照燈10包括多個光源單元20、燈罩12、燈體14、電路單元16、多個散熱部件24、延長反射器28、以及電纜22、26。
多個光源單元20各自包括LED組件100和透鏡204。LED組件100是本發(fā)明中光源組件的一例，其根據(jù)電路單元16通過電纜22得到的電力，發(fā)出白光。透鏡204是本發(fā)明中光學(xué)部件的一例，將LED組件100發(fā)出的光照射到車輛用前照燈10的外部。由此，光源單元20基于LED組件100發(fā)出的光，向車輛前方照射形成車輛光分布圖案的一部分光。光源單元20，例如，通過用于調(diào)整光源單元20光軸方向的調(diào)光部分可以傾斜活動地支承在燈體14上。在車輛用前照燈10安裝在車體上時，可以以光源單元20的光軸方向下偏0.3-0.6°左右的方式，在燈體14上支承光源單元20。
另外，多個光源單元20還可以具有一個或相同的配光特性，也可以具有各不相同的配光特性。此外，在另一個例子中，一個光源單元20還可以具有多個LED組件100。光源單元20例如也可以具有半導(dǎo)體激光源，用于取代LED組件100作為光源組件。
燈罩12和燈體14構(gòu)成車輛用前照燈10的燈室，該燈室內(nèi)放置了多個光源單元20。燈罩12和燈體14優(yōu)選可以密封光源單元20并能防水。燈罩12例如用透過LED組件100發(fā)出的光的材料制成平面鏡形，設(shè)置在車的前面，以覆蓋在多個光源單元20的前方。燈體14設(shè)置承隔著多個光源單元20并與燈罩12相對，且從后方覆蓋多個光源單元20。燈體14也可以與車身形成一體。
電路單元16是由使LED組件100點燈的點燈照明電路形成的組件。電路單元通過電纜22與光源單元20電連接。此外，電路單元16通過電纜26與車輛用前照燈10的外部電連接。
多個散熱部件24是與光源單元20的至少一部分接觸而設(shè)置的散熱片。散熱部件24是例如用金屬等具有比空氣高的導(dǎo)熱率的材料制成。散熱部件24按下面的要求設(shè)置，例如要在相對瞄準(zhǔn)機構(gòu)的支點移動光源單元20的范圍內(nèi)，可伴隨光源單元20活動，且相對于燈體14要留出足夠的間隔以便進(jìn)行光源單元20的光源調(diào)整。多個散熱部件24可以由一個金屬部件形成一體。此時，就可以從多個散熱部件24的整體高效地散熱。
延長反射鏡28例如是用薄金屬板等，從多個光源單位20的下部到達(dá)燈罩12延長形成的反射鏡。延長反射鏡28通過覆蓋燈體14的內(nèi)側(cè)面的至少一部分，用于掩蓋燈體14內(nèi)側(cè)面的形狀，提高車輛用前照燈的美觀度。
此外，延長反射鏡28的至少一部分與光源單元20和/或散熱部件24接觸。此時，延長反射鏡28具有向燈罩12傳導(dǎo)LED組件100發(fā)出的熱的熱傳導(dǎo)部件的功能。因此，延長反射鏡28使LED組件100散熱。此外，延長反射鏡28的一部分固定在燈罩12或燈體14上。延長反射鏡28還可以形成覆蓋多個光源單元20的上方、下方和側(cè)方的框體。
根據(jù)本實施例，由于使用LED組件100作為光源，可以實現(xiàn)光源單元20的小型化。此外，還根據(jù)例如由于能夠提高光源單元20配置單元的自由度，因此可以提高設(shè)計性很高的車輛用前照燈10。
圖3和圖4是LED組件100結(jié)構(gòu)的一例。圖3是LED組件100的CC剖面圖。圖4是LED組件100的俯視圖。LED組件100具有是粘合劑層狀部分的熒光部分106，該層狀部分由基板112、多個電極104、模腔109、保持部分118、密封部件108、發(fā)光二極管102和將納米粒子以及熒光體保持在粘合劑中的粘合劑組合物構(gòu)成。
基板112是板狀體，發(fā)光二極管元件在其上安裝固定。此外，基板112包括用于與電極104和發(fā)光二極管元件102電連接的布線，將接受自多個電極104的電力提供給發(fā)光二極管元件102。多個電極104通過基板112，將接受自LED組件100外部的電力，提供給發(fā)光二極管元件102。模腔109位于基板112之上，圍繞發(fā)光二極管元件基板102而形成的空洞，熒光部分106保持在其內(nèi)部。
保持部分118具有多個電極104、基板112、模腔109和密封部件108。此外，保持部分118至少一部分例如由金屬等導(dǎo)熱率比空氣高的材料制成，用于把發(fā)光二極管元件102產(chǎn)生的熱傳遞到LED組件100的外部。
發(fā)光二極管元件102是本發(fā)明中半導(dǎo)體發(fā)光元件的一例，根據(jù)通過電極104和基板112從LED組件100的外部接受到的電力，發(fā)出紫外光。其它的例子中，發(fā)光二極管元件102取代紫外光，還可以發(fā)出例如藍(lán)色光。
通過把熒光部分106填充在模腔109內(nèi)，從而設(shè)置成能夠覆蓋發(fā)光二極管元件102的表面，該熒光部分根據(jù)發(fā)光二極管元件102發(fā)出的紫外光，例如發(fā)出白色光、紅色光、綠色光、黃色光、橙色光和藍(lán)色光這些可見光領(lǐng)域中的光。并且，在發(fā)光二極管元件102發(fā)出藍(lán)色光時，熒光部分106，根據(jù)發(fā)光二極管元件102發(fā)出的藍(lán)色光，可以發(fā)出作為藍(lán)色補色的黃色的光。其中，基于發(fā)光二極管元件102和熒光部分106發(fā)出的藍(lán)色光和黃色光，LED組件100發(fā)出白色光。
密封部件108是密封發(fā)光二極管元件102和熒光部分106的組件。密封部分108與發(fā)光二極管元件102相對，它們之間放置了熒光部分106，其由能透過可見光的材料制成。因此，密封部件108能透過熒光部分106發(fā)出的光，使其射出到LED組件100的外部。根據(jù)本實施例，LED組件100可以將發(fā)出的光準(zhǔn)確地照射到外部。
另外，在其它的例子中，LED組件100還可以包括多個發(fā)光二極管元件102。此時，熒光部分106例如設(shè)置成全部覆蓋多個發(fā)光二極管元件102。此外，密封部件108用于密封多個發(fā)光二極管元件102和熒光部分106。
圖5顯示了發(fā)光二極管元件102和熒光部分106的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的一例，其中同時示出了基板112和模腔109。另外，各部分的大小比例，為了說明的方便，圖示中使用了與實際不同的比例。本例中，發(fā)光二極管元件102包括半導(dǎo)體層408、藍(lán)寶石基板410和多個電極412a、b，發(fā)光二極管元件102例如通過倒裝法安裝在基板112上，使得與藍(lán)寶石基板410和基板112相對，其中放置了半導(dǎo)體層408。電極412a、b例如是焊錫塊，用于電連接半導(dǎo)體層408和基板12。
藍(lán)寶石基板410使半導(dǎo)體層408發(fā)出的光向密封部件108透過。此外，藍(lán)寶石基板410使透過的光，來自于與密封部件108相對的相對面110，并照射到熒光部分106。相對面110例如為1mm見方左右的方形的平面。
半導(dǎo)體層408在藍(lán)寶石基板410中，相對面110的內(nèi)側(cè)面114上，通過結(jié)晶成長形成，向藍(lán)寶石基板410發(fā)光。本實施例中，半導(dǎo)體層408包括n型GaN層402、InGaN層404和p型GaN層406。n型GaN層402、InGaN層404和p型GaN層406在藍(lán)寶石基板410的內(nèi)面114上，依次積層制成。半導(dǎo)體層408在其各層之間，還可以具有其他的層。
本實施例中，半導(dǎo)體層408根據(jù)從電極412a、b和基板112接受的電力，向藍(lán)寶石基板410發(fā)出例如波長為360-380nm左右的紫外光。由此，以藍(lán)寶石基板410的相對面為發(fā)光面，發(fā)光二極管元件102向熒光部分106發(fā)出紫外光。其它的例子中，半導(dǎo)體層408還可以向藍(lán)寶石基板410發(fā)出藍(lán)色光。
熒光部分106含有納米粒子602、熒光體604和粘合劑606。本實施例中，熒光部分106包括能發(fā)出各自多種不同顏色光的熒光體604。粘合劑606覆蓋在作為發(fā)光二極管元件102發(fā)光面的相對面上，例如其由硅酮樹脂或者氟樹脂制成。此外，粘合劑606在內(nèi)部含有納米粒子602和熒光體604。因此，粘合劑606形成層狀且覆蓋發(fā)光二極管元件102的發(fā)光面，用于保持納米粒子602和熒光體604。另外，粘合劑606內(nèi)的納米粒子602和熒光體604也可以以均勻的密度分散。此外，熒光部分106也可以具有單一種類的熒光體604。例如，在發(fā)光二極管元件102發(fā)出藍(lán)色光時，熒光部分106可以含有根據(jù)藍(lán)色光發(fā)出黃色光的熒光體604。
熒光體604具有例如50μm左右的直徑，根據(jù)發(fā)光二極管元件102發(fā)出的紫外光而發(fā)出可見光領(lǐng)域的光。各種熒光體604，根據(jù)從發(fā)光二極管元件102發(fā)出的紫外光，可以發(fā)出例如白色光、紅色光、綠色光、黃色光、橙色光或藍(lán)色光。
圖6是對密封部件108做更詳細(xì)說明的圖示。密封部件108通過覆蓋熒光部分106和發(fā)光二極管元件102，將熒光部分106和發(fā)光二極管元件102密封。此外，本實施例中，密封部件108設(shè)置成與藍(lán)寶石基板410相對，兩者之間放置了熒光部分106。本實施例中，藍(lán)寶石基板410具有約1.7左右的折射率。本實施例中，密封部件108例如由環(huán)氧樹脂制成，具有約1.5左右的折射率。環(huán)氧樹脂例如可以是雙酚A型環(huán)氧(透明環(huán)氧)、聯(lián)苯環(huán)氧、脂環(huán)式環(huán)氧等。
其中，車輛用前照燈10的發(fā)光二極管元件102例如以50lm/W或50lm/W以上的效率發(fā)光。此時，發(fā)光二極管元件102發(fā)出的紫外光的照明度是，例如太陽光的1-2萬倍。因此，一旦粘合劑606的材料對紫外光的耐光性低，粘合劑606會產(chǎn)生例如變黃和裂縫等。此時，會發(fā)生光束的降低和發(fā)光顏色的變化等。為回避這個問題，進(jìn)行了精心的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，作為耐紫外光耐光性高的材料，優(yōu)選硅酮樹脂和氟樹脂，其中，在高分子側(cè)鏈上含有一個或多個選自不含有芳香族取代基的取代基，或者更優(yōu)選倍半硅氧烷(シルセスキオキサン)樹脂，而含有作為單體成分的下面化學(xué)式1所述的硅化合物，更適合優(yōu)選相當(dāng)于n為3和4的硅化合物的單體成分為20重量％或20重量％以上的樹脂。
R(4-n)-SiXn化學(xué)式1(式中，R表示氫原子，或是含F(xiàn)、B、N、Al、P、Si、Ge、Ti原子的取代基，或是碳數(shù)為1-50的有機基團，X表示水解性基團，例如，除Cl原子等鹵素原子之外，還包括甲氧基、乙氧基等烷氧基。n表示0～4的整數(shù)。)作為芳香族以外的取代基，例如優(yōu)選氫、烷基、氨基、羧基和鹵素等。此外，硅酮樹脂即可以是高分子，也可以由低分子聚合。
此外，所述硅酮樹脂優(yōu)選有機硅氧烷、硅油、硅脂、硅橡膠、硅樹脂、氟硅、聚硅烷、含鹵有機硅烷(オルガノハロシラン)或硅烷偶聯(lián)劑等。
例如，優(yōu)選下面化學(xué)式2所示的化合物。
此外，倍半硅氧烷樹脂優(yōu)選是[RSiO3/2]n或[RSi(OH)O2/2]m[RSiO3/2]n。其中，R是芳香族之外的取代基，也可以是一種或者多種取代基的結(jié)合。
此外，對于化學(xué)式1中R(4-n)-SiXn所示的硅化合物，例如化學(xué)式1中的X，只要是水解性基團，所有種類均可以，可以是羥基、氯等鹵素、甲氧基、乙氧基等烷氧基、乙酸基、肟基、酰胺基、丙烯氧基等。
作為這樣的硅化合物的具體例，可以是四甲氧基硅烷Si(OCH3)4、四乙氧基硅烷Si(OC2H5)4、三甲氧基硅烷HSi(OCH3)3、三乙氧基硅烷HSi(OC2H5)3、甲基三氯硅烷CH3SiCl3、乙基三氯硅烷C2H5SiCl3、(CH2Cl)SiCl3、C6H5SiCl3、SiCl4、HSiCl3、CF3C2H4SiCl3、乙烯基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、N-2(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷等。
對于硅化合物的n，從耐光性的觀點出發(fā)，相當(dāng)于n為3和4所示的硅化合物，期望單體成分總計為全部粘合劑重量的20重量％或20重量％以上。
此外，對于氟樹脂來說，只要是含氟原子的樹脂，無論什么種類均可，例如優(yōu)選聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯或者六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯或者全氟烷基乙烯醚共聚物(PFA)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚氟乙烯、乙烯或者四氟乙烯共聚物(ECTFE)、偏二氟乙烯(VDF)、六氟丙烯(HFP)、五氟丙烯(PFP)或全氟甲基乙烯醚(PFMVE)等。
根據(jù)本實施例，通過使用含有作為單體成分的高分子側(cè)鏈上不含有芳香族取代基的硅酮樹脂、氟樹脂或倍半硅氧烷樹脂、化學(xué)式1所示的硅化合物的樹脂，可以制成對紫外光耐光性高的粘合劑606。另外，例如硅酮樹脂可以以低成本，簡單的步驟制得，還具有熱穩(wěn)定性。因此，根據(jù)本實施例，可以以低成本制成高性能的粘合劑606。
其中，作為粘合劑606的材料，使用含有作為單體成分的高分子側(cè)鏈上不含有芳香族取代基的硅酮樹脂、氟樹脂或倍半硅氧烷樹脂、化學(xué)式1所示的硅化合物的樹脂時，粘合劑606的折射率為1.5或1.5以下，例如約1.3-1.4左右，比發(fā)光二極管元件102的折射率(嚴(yán)格的說，是構(gòu)成發(fā)光二極管元件102的部件中，形成熒光部分106的界面的部件的折射率，本例中，例如相當(dāng)于其中的藍(lán)寶石基板410的折射率。以下相同。)1.7還小。此時，粘合劑606和發(fā)光二極管元件102的界面中，臨界角減小，從發(fā)光二極管元件102射向粘合劑606的光的光束減少。例如，與具有和環(huán)氧樹脂同樣折射率的情況相比，粘合劑606的折射率為1.4時，臨界角例如從30°降低至26°。因此，從發(fā)光二極管元件102射向粘合劑606的光的光束減少了10-15％。從而，向熒光體604照射的光的光束減少，LED組件100發(fā)出的光的光束也減少了。
為回避這個問題，進(jìn)行了精心的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過向粘合劑606中混入納米粒子602，可以提高粘合劑組合物的折射率，該納米粒子具有比粘合劑606材料大的折射率，其直徑比熒光體604的直徑小很多，例如為100nm或100nm以下。因此，在發(fā)光二極管元件102和熒光部分106的界面中，從發(fā)光二極管元件102射向熒光部分106的光的臨界角增大。因此，根據(jù)本實施例，在發(fā)光二極管元件102和熒光部分106的界面中，發(fā)光二極管元件102發(fā)出的紫外光的反射降低。因此，發(fā)光二極管元件102發(fā)出的光可以高效地照射到熒光部分106內(nèi)的熒光體604中。
此外，由于納米粒子602的直徑為100nm或100nm以下，比LED組件100發(fā)出的光的半波長要小，因此納米粒子602不會遮住各種熒光體604發(fā)出的可見光，從而光可以透過納米粒子。因此，熒光體604發(fā)出的可見光可以高效地照射到LED組件100的外部。另外，納米粒子602的直徑進(jìn)一步優(yōu)選為80nm或80nm以下。從而可以進(jìn)一步提高對可見光的透明性，熒光體604發(fā)出的可見光可以更高效地照射到LED組件100的外部。
此外，通過添加納米粒子602可提高粘合劑單獨的折射率，優(yōu)選粘合劑組合物的折射率在發(fā)光二極管元件102的折射率之下，并在密封部件108的折射率之上。通常發(fā)光二極管元件102的折射率為1.7-2.5左右，由環(huán)氧樹脂制成的密封部件108的折射率為約1.5左右，例如發(fā)光二極管元件102的折射率為1.7左右時，優(yōu)選粘合劑組合物的折射率為1.5-1.7。例如發(fā)光二極管元件102的折射率為2.5左右時，優(yōu)選粘合劑組合物的折射率為1.5-2.5。例如發(fā)光二極管元件102的折射率為2.5或2.5以上時，粘合劑組合物的折射率還可以為2.5或2.5以上。因此，發(fā)光二極管元件102發(fā)出的光可以高效地射入熒光部分106中，同時，熒光部分106內(nèi)的熒光體604發(fā)出的光可以高效地射入密封部件108。
此外，納米粒子602的禁帶寬度能量優(yōu)選為3.54eV或3.54eV以上。因此，納米粒子602不會吸收含有波長為350nm或350nm以上的紫外光的可見光。因此，發(fā)光二極管元件102發(fā)出的光可以高效地照射熒光體604，同時，納米粒子602可以透過熒光體604發(fā)出的光，高效地照射到熒光部分106的外部。
這樣的納米粒子602優(yōu)選由無機化合物制成，其中，特別優(yōu)選金屬氧化物或氟化合物、硫化物等。更具體的說，納米粒子602優(yōu)選例如氧化鋁、三氧化銻、氧化鈹、二氧化鉿、氧化鑭、氧化鎂、氧化鈧、二氧化硅、三氧化硅、五氧化鉭、二氧化鈦、氧化釷、氧化釔或二氧化鋯等金屬氧化物；三氟化鉍、氟化鈰、氟化鑭、氟化鉛、氟化釹、氟化鈣、錐冰晶石、冰晶石、氟化鋰、氟化鎂或氟化鈉等氟化合物；氯化鉛或碲化鉛等。
此外，通過添加折射率比僅為粘合劑的折射率高的納米粒子602，可以提高粘合劑組合物的折射率，然而通過納米粒子602，是無法將折射率提高到納米粒子602的折射率以上的。因此，為了將粘合劑組合物的折射率提高至密封部件108的折射率以上，優(yōu)選添加折射率比密封部件108的折射率高的納米粒子。例如，由環(huán)氧樹脂制成的密封部件108的折射率為約1.5左右，當(dāng)密封部件108的折射率為1.5左右時，優(yōu)選添加的納米粒子602的折射率為1.5或1.5以上。
另外，納米粒子602還可以通過破裂(ブレンクダウン)法、等離子氣層法、溶膠-凝膠法、CVD(化學(xué)氣相沉積法)等將從原料通過化學(xué)反應(yīng)或者物理反應(yīng)制備顆粒的復(fù)合法等制備，其中，所述破裂法是通過使用球磨機和砂磨機等將粗大顆粒粉碎進(jìn)行制備的。
圖7示出了熒光部分106和密封部件108的結(jié)構(gòu)的其它的例子，其中同時示出了基板112和模腔109。另外，圖7中，與圖5相同符號的結(jié)構(gòu)表示與圖5中的結(jié)構(gòu)相同或者具有同樣的功能，因此，省略說明。本實施例中，密封部件108保持有納米粒子602。因此，密封部件108的折射率比密封部件108的材料的折射率要高。因而，熒光部分106發(fā)出的光可以高效地投射到密封部件108。
圖8示出了熒光部分106結(jié)構(gòu)的其它的例子，其中同時示出了基板112和模腔109。另外，圖8中，與圖5相同符號的結(jié)構(gòu)表示與圖5中的結(jié)構(gòu)相同或者具有同樣的功能，因此，省略說明。熒光部分106通過形成對發(fā)光二極管元件102的覆蓋，可以密封發(fā)光二極管元件102。因此，本實施例中，熒光部分106兼有圖5中說明的密封部件108的功能。由于熒光部分106是在粘合劑606中添加了納米粒子602，因此本實施例中，熒光部分106的折射率可以接近于發(fā)光二極管元件102的藍(lán)寶石基板410的折射率。因此，發(fā)光二極管元件102發(fā)出的光可以高效地投射到熒光部分106，同時，熒光部分106內(nèi)的熒光體604發(fā)出的光可以高效地照射到LED組件100的外部。
從上面的說明可以看出，根據(jù)本實施方式，通過高效地得到發(fā)光二極管元件102發(fā)出的光，可以提供發(fā)光效率高的車輛用前照燈10。
以上，用實施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明的技術(shù)范圍不局限于上述實施方式記載的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對上述實施方式施加各種變更或者改進(jìn)。施加了這樣變更或者改良的方式也可以包括在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)，這從權(quán)利要求的描述中可以看出。
實施例以下，說明關(guān)于納米粒子和粘合劑的實施例。
其中，對納米粒子和粘合劑分別用于發(fā)藍(lán)色光、發(fā)紫外光的半導(dǎo)體元件進(jìn)行評價。
反射率按如下方法計算，向粘合劑中添加10體積％的納米粒子時，按比例計算出組合物的折射率，折射率為1.77的發(fā)光元件發(fā)出的光以直角投射到粘合劑上，計算此時的反射率。
發(fā)光元件102發(fā)出的光投射到粘合劑606上，在LED組件100的外部可以得到經(jīng)熒光體604進(jìn)行了波長變換的白色光。在發(fā)光組件的外部得到來自發(fā)光元件的光之前，需要經(jīng)過例如發(fā)光元件/粘合劑/熒光體/密封部件/空氣(外部)這四個界面。在各界面上都會有一部分光發(fā)生反射，這樣，得到光的效率發(fā)生惡化。抑制從發(fā)光元件發(fā)出的光最初通過的發(fā)光元件/粘合劑間的界面的反射率，使其降低，這對于提高之后得到光的效率來說，是非常重要的，其可以盡可能降低反射率。
直線光透過率可以使用光譜透過率儀器，測定半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光中光波長透過率得到。對于發(fā)藍(lán)色光的半導(dǎo)體發(fā)光元件，在460nm處進(jìn)行測定，對于發(fā)紫外光的半導(dǎo)體發(fā)光元件，在360nm處進(jìn)行測定。
按體積比為10/90稱量納米粒子和粘合劑，加入溶劑分散，混合。在石英玻璃上，通過旋轉(zhuǎn)涂覆，用分散的溶液制成膜，膜厚度為3μm，在150℃下加熱1小時，測定試樣。
假設(shè)實施例1，2和比較例1-3適用于發(fā)藍(lán)色(460nm)光元件，對它們進(jìn)行評價。
實施例1納米粒子氧化鋁C(日本アエロジル社制)粒徑13nm，折射率1.77，禁帶寬度能量8.3eV粘合劑苯基硅化合物(ゲレスト制)(下述混合物的熱交聯(lián)物)端基為乙烯基的二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物94.92重量％固化催化劑SIP6831.20.08重量％交聯(lián)劑HMS-301 5.00重量％折射率1.53實施例2納米粒子氧化鈦P25(日本アエロジル社制)粒徑21nm，折射率2.50，禁帶寬度能量3.2eV粘合劑苯基硅化合物(ゲレスト制)(下述混合物的熱交聯(lián)物)端基為乙烯基的二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物94.92重量％固化催化劑SIP6831.20.08重量％交聯(lián)劑HMS-301 5.00重量％折射率1.53比較例1納米粒子未添加粘合劑苯基硅化合物(ゲレスト制)(下述混合物的熱交聯(lián)物)端基為乙烯基的二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物94.92重量％固化催化劑SIP6831.20.08重量％
交聯(lián)劑HMS-3015.00重量％折射率1.53比較例2納米粒子二氧化硅AEROSIL380(日本アエロヅル社制)粘合劑苯基硅化合物(ゲレスト制)(下述混合物的熱交聯(lián)物)端基為乙烯基的二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物94.92重量％固化催化劑SIP6831.20.08重量％交聯(lián)劑HMS-301 5.00重量％折射率1.53比較例3納米粒子二氧化硅AEROSIL380(日本アエロジル社制)粒徑7nm，折射率1.45，禁帶寬度能量6.2eV粘合劑LED用環(huán)氧樹脂類密封材料NT-8405(日東電工制)折射率1.53實施例1-2和比較例1-3的各特性在下表1中所示。
由實施例1和比較例1可以看出，通過添加納米粒子，粘合劑組合物和發(fā)光二極管元件之間的反射率降低，并且半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光透過率維持在90％，因此添加納米粒子是有效的。
此外，如實施例1，2所示，可以看出，如果納米粒子的折射率比粘合劑的折射率高，對降低反射率是有效的。
比較例2和3中，由于使用了比粘合劑折射率低的納米粒子，與粘合劑的折射率相同的比較例1相比，粘合劑組合物的折射率降低，反射率上升。
表1實施例(適用于發(fā)藍(lán)色光的半導(dǎo)體發(fā)光元件)

1)設(shè)定以直角，從發(fā)光元件(nd＝1.77)照射樹脂組合物時，進(jìn)行計算計算式反射率＝((組合物折射率-1.77)/(組合物折射率+1.77))2×100
實施例3納米粒子氧化鋁C(日本アエロヅル社制)粒徑13nm，折射率1.77，禁帶寬度能量8.3eV粘合劑二甲基硅化合物(ゲレスト制)(下述混合物的熱交聯(lián)物)端基為乙烯基的二甲基硅氧烷共聚物94.92重量％固化催化劑SIP6831.20.08重量％交聯(lián)劑HMS-301 5.00重量％折射率1.40實施例4納米粒子氧化鋁C(日本アエロジル社制)粒徑13nm，折射率1.77，禁帶寬度能量8.3eV粘合劑聚甲基倍半硅氧烷(ゲレスト制)折射率1.40實施例5納米粒子氧化鋁C(日本アエロジル社制)粒徑13nm，折射率1.77，禁帶寬度能量8.3eV粘合劑硅化合物(下述混合物的熱交聯(lián)物)四甲氧基硅烷84重量％0.1N-鹽酸16重量％折射率1.41實施例6納米粒子氧化鋁C(日本アエロヅル社制)粒徑130nm，折射率1.77，禁帶寬度能量8.3eV粘合劑二甲基硅化合物(ゲレスト制)(下述混合物的熱交聯(lián)物)端基為乙烯基的二甲基硅氧烷共聚物94.92重量％固化催化劑SIP6831.20.08重量％
交聯(lián)劑HMS-3015.00重量％折射率1.40比較例4納米粒子氧化鈦P25(日本アエロヅル社制)粒徑21nm，折射率2.50，禁帶寬度能量3.2eV粘合劑二甲基硅化合物(ゲレスト制)(下述混合物的熱交聯(lián)物)端基為乙烯基的二甲基硅氧烷共聚物94.92重量％固化催化劑SIP6831.20.08重量％交聯(lián)劑HMS-301 5.00重量％折射率1.40比較例5納米粒子氧化鋁C(日本アエロヅル社制)粒徑13nm，折射率1.77，禁帶寬度能量8.3eV粘合劑苯基硅化合物(ゲレスト制)(下述混合物的熱交聯(lián)物)端基為乙烯基的二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物94.92重量％固化催化劑SIP6831.20.08重量％交聯(lián)劑HMS-301 5.00重量％折射率1.53比較例6納米粒子氧化鋁C(日本アエロヅル社制)粒徑13nm，折射率1.77，禁帶寬度能量8.3eV粘合劑LED用環(huán)氧樹脂類密封材料NT-8405(日東電工制)折射率1.53假設(shè)實施例3-6，比較例4-6用于發(fā)紫外光的半導(dǎo)體發(fā)光元件，對其進(jìn)行評價。假想由于紫外光會激發(fā)部件的光劣化，在此情況下進(jìn)行耐光性試驗。實施例3-6和比較例4-6的各特性在下表2中示出。
耐光性試驗按如下方法進(jìn)行，在波長為360nm的光下，以10W/cm2的照度，用紫外線照射試樣，測定360nm下的直線光透過率，相對于光照射初期，以保持率為70％時的時間作為壽命。
比較例5在用于發(fā)藍(lán)色光的半導(dǎo)體發(fā)光元件中時，可以降低反射率，而在用于發(fā)紫外光的元件時，會吸收比納米粒子的禁帶寬度能量3.54eV低的半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光，以至于降低直線光透過率。
比較例5和6中，由于粘合劑的折射率為1.53，所以反射率較低，由于具有芳香族取代基，因此會吸收紫外線而分解。其結(jié)果是在耐光性試驗中的壽命非常短。
在實施例3-6中，除了實施例1，2以外的特征還有，禁帶寬度能量3.54eV或3.54eV以上，和/或粘合劑的折射率為1.5或1.5以下，因此可以提供效率良好，高壽命的發(fā)光組件。
此外，實施例6在納米粒子狀態(tài)比實施例3的納米粒子粒徑大的粒徑的狀態(tài)下使用。納米粒子由于一顆顆的微粒粘附而容易凝集，通常使用均化器、球磨機、超聲波均化器等分散機，把一顆顆的微粒分散。實施例6中，分散在進(jìn)行過程中結(jié)束，納米粒子在稍微凝集的狀態(tài)下使用。粒徑的測定為，使用動態(tài)光散射粒度分布儀器，以中間值的直徑作為粒徑進(jìn)行測定。實施例6與比較例5-6相比，可發(fā)現(xiàn)在耐光性試驗中優(yōu)異。此外，產(chǎn)生了比實施例3粒徑大的分光散射，直線光透過率有略微的降低。
表2實施例(適用于發(fā)紫外光的半導(dǎo)體發(fā)光元件)

1)設(shè)定以直角，從發(fā)光元件(nd＝1.77)照射樹脂組合物時，進(jìn)行計算計算式反射率＝((組合物折射率-1.77)/(組合物折射率+1.77))2×100
權(quán)利要求
1.一種光源組件，所述光源組件是能夠發(fā)光的光源組件，包括，半導(dǎo)體發(fā)光元件，和具有直徑比所述光源組件發(fā)出的光的半波長還小的納米粒子，和根據(jù)所述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光而發(fā)出可見光的熒光體，和在覆蓋所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光面上形成層狀，并保持納米粒子和熒光體的粘合劑，上述納米粒子的折射率比所述粘合劑的折射率高。
2.權(quán)利要求1所述的光源組件，其中，上述納米粒子直徑為100nm或100nm以下。
3.權(quán)利要求1或2所述的光源組件，其中，上述納米粒子的禁帶寬度能量為3.54eV或3.54eV以上。
4.權(quán)利要求1-3中任一項所述的光源組件，其中，上述粘合劑的折射率為1.5或1.5以下。
5.權(quán)利要求1-4中任一項所述的光源組件，其中，上述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出紫外光，上述熒光體根據(jù)上述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的紫外光而發(fā)出可見光，上述粘合劑由氟樹脂或硅酮樹脂制成。
6.權(quán)利要求1-4中任一項所述的光源組件，其中，上述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出紫外光，上述熒光體根據(jù)上述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的紫外光而發(fā)出可見光，上述粘合劑由倍半硅氧烷樹脂制成，上述倍半硅氧烷樹脂的側(cè)鏈含有一個或多個選自不含芳香族的取代基。
7.權(quán)利要求1-4中任一項所述的光源組件，其中，上述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出紫外光，上述熒光體根據(jù)上述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的紫外光而發(fā)出可見光，上述粘合劑含有作為單體成分的下述化學(xué)式1所示的硅化合物，相當(dāng)于n表示3和4的硅化合物的單體成分為20重量％或20重量％以上，R(4-n)-SiXn化學(xué)式1(式中，R表示氫原子，或是含F(xiàn)、B、N、Al、P、Si、Ge、Ti原子的取代基，或是碳原子數(shù)為1-50的有機基團，X表示水解性基團，n表示0-4的整數(shù)。)。
8.權(quán)利要求1-7中任一項所述的光源組件，其中，光源組件保持納米粒子，為覆蓋上述粘合劑和上述半導(dǎo)體發(fā)光元件，還進(jìn)一步包括密封粘合劑和半導(dǎo)體的密封部件，該部件由可透過可見光的材料制成。
9.權(quán)利要求1-7中任一項所述的光源組件，其中，為覆蓋上述粘合劑和上述半導(dǎo)體發(fā)光元件，光源組件進(jìn)一步包括密封粘合劑和半導(dǎo)體發(fā)光元件的密封部件，該部件由可透過可見光的材料制成，保持上述納米粒子和熒光體的粘合劑層狀部分的折射率小于上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的折射率，且大于上述密封部件的折射率。
10.權(quán)利要求9所述的光源組件，其中，保持上述納米粒子和熒光體的粘合劑層狀部分的折射率為1.5-2.5。
11.一種車輛用前照燈，該車輛用前照燈是在車輛中使用的車輛用前照燈，其中，該前照燈包括發(fā)光的光源組件，和把上述光源組件發(fā)出的光照射到上述車輛用前照燈外部的光學(xué)部件，上述光源組件包括半導(dǎo)體發(fā)光元件，和具有直徑比光源組件發(fā)出的光的半波長還小的納米粒子，和根據(jù)所述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光而發(fā)出可見光的熒光體，和在覆蓋所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光面上形成層狀，并保持納米粒子和熒光體的粘合劑，上述納米粒子的折射率比粘合劑的折射率高。
12.權(quán)利要求5所述的光源組件，其中，所述氟樹脂包含至少下列中的1種聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯或者六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯或者全氟烷基乙烯醚共聚物(PFA)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚氟乙烯、乙烯或者四氟乙烯共聚物(ECTFE)、偏二氟乙烯(VDF)、六氟丙烯(HFP)、五氟丙烯(PFP)或全氟甲基乙烯醚(PFMVE)。
13.權(quán)利要求6所述的光源組件，其中，所述倍半硅氧烷樹脂至少選自下列中的1種[RSiO3/2]n或[RSi(OH)O2/2]m[RSiO3/2]n，其中，R是芳香族之外的取代基，也可以是一種或者多種取代基的結(jié)合，m、n表示整數(shù)。
14.權(quán)利要求6所述的光源組件，其中，所述取代基從烷基、氨基、羧基、鹵素中選出的至少一種。
15.權(quán)利要求7所述的光源組件，其中，所述硅化合物從下列中選出的至少一種四甲氧基硅烷Si(OCH3)4、四乙氧基硅烷Si(OC2H5)4、三甲氧基硅烷HSi(OCH3)3、三乙氧基硅烷HSi(OC2H5)3、甲基三氯硅烷CH3SiCl3、乙基三氯硅烷C2H5SiCl3、(CH2Cl)SiCl3、C6H5SiCl3、SiCl4、HSiCl3、CF3C2H4SiCl3、乙烯基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(3，4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、N-2(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷。
16.權(quán)利要求8所述的光源組件，其中，所述密封部件包括環(huán)氧樹脂，該環(huán)氧樹脂從雙酚A型環(huán)氧(透明環(huán)氧)、聯(lián)苯環(huán)氧、脂環(huán)式環(huán)氧中選出的至少一種。
17.權(quán)利要求1所述的光源組件，其中，所述納米粒子至少一種選自下列的化合物氧化鋁、三氧化銻、氧化鈹、二氧化鉿、氧化鑭、氧化鎂、氧化鈧、二氧化硅、三氧化硅、五氧化鉭、二氧化鈦、氧化釷、氧化釔或二氧化鋯等金屬氧化物；三氟化鉍、氟化鈰、氟化鑭、氟化鉛、氟化釹、氟化鈉、氟化鈣、錐冰晶石、冰晶石、氟化鋰、氟化鎂或氟化鈉等氟化合物；氯化鉛或碲化鉛。
18.權(quán)利要求1所述的光源組件，其中，所述熒光體發(fā)出的光是對所述光源組件發(fā)出的光的補色光。
19.權(quán)利要求6所述的光源組件，其中，所述納米粒子的折射率大于所述密封部件的折射率。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種發(fā)光效率高的車輛用前照燈，其通過高效得到發(fā)光二極管發(fā)出的光實現(xiàn)。所述發(fā)出光的光源組件，包括半導(dǎo)體發(fā)光元件，和具有直徑比光源組件發(fā)出的光的半波長還小的納米粒子，和根據(jù)半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光而發(fā)出可見光的熒光體，和在半導(dǎo)體發(fā)光元件的覆蓋發(fā)光面上形成層狀，并保持納米粒子和熒光體的粘合劑，納米粒子的折射率比粘合劑的折射率低。
文檔編號C09J127/12GK1674315SQ20051005926
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者堤康章, 大長久芳, 武田仁志, 羽山秀和, 山口浩一 申請人:株式會社小糸制作所