专利名称：光源组件和车辆用前照灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光源组件和车辆用前照灯。
背景技术：
以前，众所周知，利用半导体发光元件和荧光体，可发出白色光的光源组件(例如，参考非专利文献1)。该荧光体根据半导体发光元件发出的光而发出可见光。此外，该荧光体具有透明的粘合剂，在例如层状的半导体发光元件的发光面上形成。
非专利文献Ohm MOOK光シリ一ズNo.1“光デバイス”Ohm社平成13年11月25日发明内容在这样的光源组件中，如果粘合剂的折射率低，当半导体发光元件发出的光投射至粘合剂中时，在半导体发光元件和粘合剂的界面上，半导体发光元件发出的光会全反射。因而，有一部分半导体发光元件发出的光无法照射到粘合剂内的荧光体上。因此，半导体发光元件发出的光就不能高效地照射到光源组件的外部。
鉴于此，为解决上述课题本发明的目的是提供一种光源组件和车辆用前照灯。通过权利要求中独立权利要求所述的特征的组合可以实现该目的。此外，从属权利要求提供了本发明更有利的具体例。
为解决上述课题，本发明的第1方式是涉及一种能发光的光源组件，其包括半导体发光元件，和具有直径比光源组件发出的光的半波长还小的纳米粒子，和根据半导体发光元件发出的光而发出可见光的荧光体，和在覆盖半导体发光元件的发光面上形成层状，并保持纳米粒子和荧光体的粘合剂，纳米粒子的折射率比粘合剂的折射率高。其中，纳米粒子的直径优选为100nm或100nm以下。
此外，纳米粒子的禁带宽度能量还可以为3.54eV或3.54eV以上。粘合剂的折射率为1.5或1.5以下。
此外，半导体发光元件产生紫外光，荧光体根据半导体发出的紫外光而发出可见光，粘合剂优选由氟树脂或者硅酮树脂制成。
此外，半导体发光元件产生紫外光，荧光体根据半导体发出的紫外光而发出可见光，粘合剂由倍半硅氧烷树脂制成，倍半硅氧烷树脂的侧链优选含有一个或多个选自不含芳香族的取代基。
另外，粘合剂含有作为单体成分的下述化学式1所示的硅化合物，相当于n表示3和4的硅化合物的单体成分更优选为20重量％或20重量％以上。
R(4-n)-SiXn化学式1(式中，R表示氢原子，或是含F、B、N、Al、P、Si、Ge、Ti原子的取代基，或是碳数为1-50的有机基团，X表示水解性基团，例如，含有除Cl原子等卤素原子之外，还包括甲氧基、乙氧基等的烷氧基。n表示0～4的整数。)此外，上述光源组件保持有纳米粒子，为覆盖粘合剂和半导体发光元件，该光源组件还可以进一步包括密封粘合剂和半导体的密封部件，该部件由可透过可见光的材料制成。
本发明的第2方式是车辆中使用的车辆用前照灯，其包括发光光源组件，和将光学组件发出的光照射到车辆用前照灯外部的光学部件，该光学组件包括半导体发光元件，和具有直径比光源组件发出的光的半波长还小的纳米粒子，和根据半导体发光元件发出的光而发出可见光的荧光体，和在覆盖半导体发光元件的发光面上形成层状，并保持纳米粒子和荧光体的粘合剂，所述纳米粒子的折射率比粘合剂的折射率高。
另外，上述本发明的概要并未列举出了本发明必要技术特征的全部，这些特征群的部分的组合也可以得到本发明。
图1车辆用前照灯10的立体图。
图2车辆用前照灯10的水平截面图。
图3LED组件100的CC剖面图。
图4LED组件100的俯视图。
图5发光二极管元件102和荧光部分106详细结构的一例的示意图。
图6对密封部件108进行更详细的说明图。
图7荧光部分106和密封部件108其它结构的例子的示意图。
图8荧光部分106其它结构的示意图。
符号的说明10...车辆用前照灯、12...灯罩、14...灯体、16...电路单元、20...光源单元、22、26...电缆、24...散热部件、28...延长反射镜28、100...LED组件、102...发光二极管元件、104、412...电极、106...荧光部分、108...密封部件、109...模腔、110...相对面、112...基板、118...保持部分、204...透镜、402...N型GAN层、404...INGAN层、406...P型GAN层、408...半导体层、410...蓝宝石基板、602...纳米粒子、604...荧光体、606...粘合剂具体实施方式
以下，通过发明的实施方式对本发明进行说明，但是以下的实施方式并不限定涉及权利要求范围的发明，且实施方式中说明的全部特征的组合并不一定都限定发明的解决方法中所必须的。
图1和图2表示本发明一个实施例中涉及的车辆用前照灯10结构的一个例子。图1是车辆用前照灯10的立体图。图2表示以水平面横切中段的光源单元20形成的车辆用前照灯10的水平截面图。本实施方式的目的是，通过将车辆用前照灯10具有的半导体发光元件发出的光高效地照射到外部，提供一种发光效率高的车辆用前照灯10。车辆用前照灯10是例如汽车中使用的前照灯，向车辆的前方发光。车辆用前照灯10包括多个光源单元20、灯罩12、灯体14、电路单元16、多个散热部件24、延长反射器28、以及电缆22、26。
多个光源单元20各自包括LED组件100和透镜204。LED组件100是本发明中光源组件的一例，其根据电路单元16通过电缆22得到的电力，发出白光。透镜204是本发明中光学部件的一例，将LED组件100发出的光照射到车辆用前照灯10的外部。由此，光源单元20基于LED组件100发出的光，向车辆前方照射形成车辆光分布图案的一部分光。光源单元20，例如，通过用于调整光源单元20光轴方向的调光部分可以倾斜活动地支承在灯体14上。在车辆用前照灯10安装在车体上时，可以以光源单元20的光轴方向下偏0.3-0.6°左右的方式，在灯体14上支承光源单元20。
另外，多个光源单元20还可以具有一个或相同的配光特性，也可以具有各不相同的配光特性。此外，在另一个例子中，一个光源单元20还可以具有多个LED组件100。光源单元20例如也可以具有半导体激光源，用于取代LED组件100作为光源组件。
灯罩12和灯体14构成车辆用前照灯10的灯室，该灯室内放置了多个光源单元20。灯罩12和灯体14优选可以密封光源单元20并能防水。灯罩12例如用透过LED组件100发出的光的材料制成平面镜形，设置在车的前面，以覆盖在多个光源单元20的前方。灯体14设置承隔着多个光源单元20并与灯罩12相对，且从后方覆盖多个光源单元20。灯体14也可以与车身形成一体。
电路单元16是由使LED组件100点灯的点灯照明电路形成的组件。电路单元通过电缆22与光源单元20电连接。此外，电路单元16通过电缆26与车辆用前照灯10的外部电连接。
多个散热部件24是与光源单元20的至少一部分接触而设置的散热片。散热部件24是例如用金属等具有比空气高的导热率的材料制成。散热部件24按下面的要求设置，例如要在相对瞄准机构的支点移动光源单元20的范围内，可伴随光源单元20活动，且相对于灯体14要留出足够的间隔以便进行光源单元20的光源调整。多个散热部件24可以由一个金属部件形成一体。此时，就可以从多个散热部件24的整体高效地散热。
延长反射镜28例如是用薄金属板等，从多个光源单位20的下部到达灯罩12延长形成的反射镜。延长反射镜28通过覆盖灯体14的内侧面的至少一部分，用于掩盖灯体14内侧面的形状，提高车辆用前照灯的美观度。
此外，延长反射镜28的至少一部分与光源单元20和/或散热部件24接触。此时，延长反射镜28具有向灯罩12传导LED组件100发出的热的热传导部件的功能。因此，延长反射镜28使LED组件100散热。此外，延长反射镜28的一部分固定在灯罩12或灯体14上。延长反射镜28还可以形成覆盖多个光源单元20的上方、下方和侧方的框体。
根据本实施例，由于使用LED组件100作为光源，可以实现光源单元20的小型化。此外，还根据例如由于能够提高光源单元20配置单元的自由度，因此可以提高设计性很高的车辆用前照灯10。
图3和图4是LED组件100结构的一例。图3是LED组件100的CC剖面图。图4是LED组件100的俯视图。LED组件100具有是粘合剂层状部分的荧光部分106，该层状部分由基板112、多个电极104、模腔109、保持部分118、密封部件108、发光二极管102和将纳米粒子以及荧光体保持在粘合剂中的粘合剂组合物构成。
基板112是板状体，发光二极管元件在其上安装固定。此外，基板112包括用于与电极104和发光二极管元件102电连接的布线，将接受自多个电极104的电力提供给发光二极管元件102。多个电极104通过基板112，将接受自LED组件100外部的电力，提供给发光二极管元件102。模腔109位于基板112之上，围绕发光二极管元件基板102而形成的空洞，荧光部分106保持在其内部。
保持部分118具有多个电极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属等导热率比空气高的材料制成，用于把发光二极管元件102产生的热传递到LED组件100的外部。
发光二极管元件102是本发明中半导体发光元件的一例，根据通过电极104和基板112从LED组件100的外部接受到的电力，发出紫外光。其它的例子中，发光二极管元件102取代紫外光，还可以发出例如蓝色光。
通过把荧光部分106填充在模腔109内，从而设置成能够覆盖发光二极管元件102的表面，该荧光部分根据发光二极管元件102发出的紫外光，例如发出白色光、红色光、绿色光、黄色光、橙色光和蓝色光这些可见光领域中的光。并且，在发光二极管元件102发出蓝色光时，荧光部分106，根据发光二极管元件102发出的蓝色光，可以发出作为蓝色补色的黄色的光。其中，基于发光二极管元件102和荧光部分106发出的蓝色光和黄色光，LED组件100发出白色光。
密封部件108是密封发光二极管元件102和荧光部分106的组件。密封部分108与发光二极管元件102相对，它们之间放置了荧光部分106，其由能透过可见光的材料制成。因此，密封部件108能透过荧光部分106发出的光，使其射出到LED组件100的外部。根据本实施例，LED组件100可以将发出的光准确地照射到外部。
另外，在其它的例子中，LED组件100还可以包括多个发光二极管元件102。此时，荧光部分106例如设置成全部覆盖多个发光二极管元件102。此外，密封部件108用于密封多个发光二极管元件102和荧光部分106。
图5显示了发光二极管元件102和荧光部分106的详细结构的一例，其中同时示出了基板112和模腔109。另外，各部分的大小比例，为了说明的方便，图示中使用了与实际不同的比例。本例中，发光二极管元件102包括半导体层408、蓝宝石基板410和多个电极412a、b，发光二极管元件102例如通过倒装法安装在基板112上，使得与蓝宝石基板410和基板112相对，其中放置了半导体层408。电极412a、b例如是焊锡块，用于电连接半导体层408和基板12。
蓝宝石基板410使半导体层408发出的光向密封部件108透过。此外，蓝宝石基板410使透过的光，来自于与密封部件108相对的相对面110，并照射到荧光部分106。相对面110例如为1mm见方左右的方形的平面。
半导体层408在蓝宝石基板410中，相对面110的内侧面114上，通过结晶成长形成，向蓝宝石基板410发光。本实施例中，半导体层408包括n型GaN层402、InGaN层404和p型GaN层406。n型GaN层402、InGaN层404和p型GaN层406在蓝宝石基板410的内面114上，依次积层制成。半导体层408在其各层之间，还可以具有其他的层。
本实施例中，半导体层408根据从电极412a、b和基板112接受的电力，向蓝宝石基板410发出例如波长为360-380nm左右的紫外光。由此，以蓝宝石基板410的相对面为发光面，发光二极管元件102向荧光部分106发出紫外光。其它的例子中，半导体层408还可以向蓝宝石基板410发出蓝色光。
荧光部分106含有纳米粒子602、荧光体604和粘合剂606。本实施例中，荧光部分106包括能发出各自多种不同颜色光的荧光体604。粘合剂606覆盖在作为发光二极管元件102发光面的相对面上，例如其由硅酮树脂或者氟树脂制成。此外，粘合剂606在内部含有纳米粒子602和荧光体604。因此，粘合剂606形成层状且覆盖发光二极管元件102的发光面，用于保持纳米粒子602和荧光体604。另外，粘合剂606内的纳米粒子602和荧光体604也可以以均匀的密度分散。此外，荧光部分106也可以具有单一种类的荧光体604。例如，在发光二极管元件102发出蓝色光时，荧光部分106可以含有根据蓝色光发出黄色光的荧光体604。
荧光体604具有例如50μm左右的直径，根据发光二极管元件102发出的紫外光而发出可见光领域的光。各种荧光体604，根据从发光二极管元件102发出的紫外光，可以发出例如白色光、红色光、绿色光、黄色光、橙色光或蓝色光。
图6是对密封部件108做更详细说明的图示。密封部件108通过覆盖荧光部分106和发光二极管元件102，将荧光部分106和发光二极管元件102密封。此外，本实施例中，密封部件108设置成与蓝宝石基板410相对，两者之间放置了荧光部分106。本实施例中，蓝宝石基板410具有约1.7左右的折射率。本实施例中，密封部件108例如由环氧树脂制成，具有约1.5左右的折射率。环氧树脂例如可以是双酚A型环氧(透明环氧)、联苯环氧、脂环式环氧等。
其中，车辆用前照灯10的发光二极管元件102例如以50lm/W或50lm/W以上的效率发光。此时，发光二极管元件102发出的紫外光的照明度是，例如太阳光的1-2万倍。因此，一旦粘合剂606的材料对紫外光的耐光性低，粘合剂606会产生例如变黄和裂缝等。此时，会发生光束的降低和发光颜色的变化等。为回避这个问题，进行了精心的研究，结果发现，作为耐紫外光耐光性高的材料，优选硅酮树脂和氟树脂，其中，在高分子侧链上含有一个或多个选自不含有芳香族取代基的取代基，或者更优选倍半硅氧烷(シルセスキオキサン)树脂，而含有作为单体成分的下面化学式1所述的硅化合物，更适合优选相当于n为3和4的硅化合物的单体成分为20重量％或20重量％以上的树脂。
R(4-n)-SiXn化学式1(式中，R表示氢原子，或是含F、B、N、Al、P、Si、Ge、Ti原子的取代基，或是碳数为1-50的有机基团，X表示水解性基团，例如，除Cl原子等卤素原子之外，还包括甲氧基、乙氧基等烷氧基。n表示0～4的整数。)作为芳香族以外的取代基，例如优选氢、烷基、氨基、羧基和卤素等。此外，硅酮树脂即可以是高分子，也可以由低分子聚合。
此外，所述硅酮树脂优选有机硅氧烷、硅油、硅脂、硅橡胶、硅树脂、氟硅、聚硅烷、含卤有机硅烷(オルガノハロシラン)或硅烷偶联剂等。
例如，优选下面化学式2所示的化合物。
此外，倍半硅氧烷树脂优选是[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，也可以是一种或者多种取代基的结合。
此外，对于化学式1中R(4-n)-SiXn所示的硅化合物，例如化学式1中的X，只要是水解性基团，所有种类均可以，可以是羟基、氯等卤素、甲氧基、乙氧基等烷氧基、乙酸基、肟基、酰胺基、丙烯氧基等。
作为这样的硅化合物的具体例，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-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(3，4-环氧基环己基)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-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷等。
对于硅化合物的n，从耐光性的观点出发，相当于n为3和4所示的硅化合物，期望单体成分总计为全部粘合剂重量的20重量％或20重量％以上。
此外，对于氟树脂来说，只要是含氟原子的树脂，无论什么种类均可，例如优选聚四氟乙烯(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。
根据本实施例，通过使用含有作为单体成分的高分子侧链上不含有芳香族取代基的硅酮树脂、氟树脂或倍半硅氧烷树脂、化学式1所示的硅化合物的树脂，可以制成对紫外光耐光性高的粘合剂606。另外，例如硅酮树脂可以以低成本，简单的步骤制得，还具有热稳定性。因此，根据本实施例，可以以低成本制成高性能的粘合剂606。
其中，作为粘合剂606的材料，使用含有作为单体成分的高分子侧链上不含有芳香族取代基的硅酮树脂、氟树脂或倍半硅氧烷树脂、化学式1所示的硅化合物的树脂时，粘合剂606的折射率为1.5或1.5以下，例如约1.3-1.4左右，比发光二极管元件102的折射率(严格的说，是构成发光二极管元件102的部件中，形成荧光部分106的界面的部件的折射率，本例中，例如相当于其中的蓝宝石基板410的折射率。以下相同。)1.7还小。此时，粘合剂606和发光二极管元件102的界面中，临界角减小，从发光二极管元件102射向粘合剂606的光的光束减少。例如，与具有和环氧树脂同样折射率的情况相比，粘合剂606的折射率为1.4时，临界角例如从30°降低至26°。因此，从发光二极管元件102射向粘合剂606的光的光束减少了10-15％。从而，向荧光体604照射的光的光束减少，LED组件100发出的光的光束也减少了。
为回避这个问题，进行了精心的研究，结果发现，通过向粘合剂606中混入纳米粒子602，可以提高粘合剂组合物的折射率，该纳米粒子具有比粘合剂606材料大的折射率，其直径比荧光体604的直径小很多，例如为100nm或100nm以下。因此，在发光二极管元件102和荧光部分106的界面中，从发光二极管元件102射向荧光部分106的光的临界角增大。因此，根据本实施例，在发光二极管元件102和荧光部分106的界面中，发光二极管元件102发出的紫外光的反射降低。因此，发光二极管元件102发出的光可以高效地照射到荧光部分106内的荧光体604中。
此外，由于纳米粒子602的直径为100nm或100nm以下，比LED组件100发出的光的半波长要小，因此纳米粒子602不会遮住各种荧光体604发出的可见光，从而光可以透过纳米粒子。因此，荧光体604发出的可见光可以高效地照射到LED组件100的外部。另外，纳米粒子602的直径进一步优选为80nm或80nm以下。从而可以进一步提高对可见光的透明性，荧光体604发出的可见光可以更高效地照射到LED组件100的外部。
此外，通过添加纳米粒子602可提高粘合剂单独的折射率，优选粘合剂组合物的折射率在发光二极管元件102的折射率之下，并在密封部件108的折射率之上。通常发光二极管元件102的折射率为1.7-2.5左右，由环氧树脂制成的密封部件108的折射率为约1.5左右，例如发光二极管元件102的折射率为1.7左右时，优选粘合剂组合物的折射率为1.5-1.7。例如发光二极管元件102的折射率为2.5左右时，优选粘合剂组合物的折射率为1.5-2.5。例如发光二极管元件102的折射率为2.5或2.5以上时，粘合剂组合物的折射率还可以为2.5或2.5以上。因此，发光二极管元件102发出的光可以高效地射入荧光部分106中，同时，荧光部分106内的荧光体604发出的光可以高效地射入密封部件108。
此外，纳米粒子602的禁带宽度能量优选为3.54eV或3.54eV以上。因此，纳米粒子602不会吸收含有波长为350nm或350nm以上的紫外光的可见光。因此，发光二极管元件102发出的光可以高效地照射荧光体604，同时，纳米粒子602可以透过荧光体604发出的光，高效地照射到荧光部分106的外部。
这样的纳米粒子602优选由无机化合物制成，其中，特别优选金属氧化物或氟化合物、硫化物等。更具体的说，纳米粒子602优选例如氧化铝、三氧化锑、氧化铍、二氧化铪、氧化镧、氧化镁、氧化钪、二氧化硅、三氧化硅、五氧化钽、二氧化钛、氧化钍、氧化钇或二氧化锆等金属氧化物；三氟化铋、氟化铈、氟化镧、氟化铅、氟化钕、氟化钙、锥冰晶石、冰晶石、氟化锂、氟化镁或氟化钠等氟化合物；氯化铅或碲化铅等。
此外，通过添加折射率比仅为粘合剂的折射率高的纳米粒子602，可以提高粘合剂组合物的折射率，然而通过纳米粒子602，是无法将折射率提高到纳米粒子602的折射率以上的。因此，为了将粘合剂组合物的折射率提高至密封部件108的折射率以上，优选添加折射率比密封部件108的折射率高的纳米粒子。例如，由环氧树脂制成的密封部件108的折射率为约1.5左右，当密封部件108的折射率为1.5左右时，优选添加的纳米粒子602的折射率为1.5或1.5以上。
另外，纳米粒子602还可以通过破裂(ブレンクダウン)法、等离子气层法、溶胶-凝胶法、CVD(化学气相沉积法)等将从原料通过化学反应或者物理反应制备颗粒的复合法等制备，其中，所述破裂法是通过使用球磨机和砂磨机等将粗大颗粒粉碎进行制备的。
图7示出了荧光部分106和密封部件108的结构的其它的例子，其中同时示出了基板112和模腔109。另外，图7中，与图5相同符号的结构表示与图5中的结构相同或者具有同样的功能，因此，省略说明。本实施例中，密封部件108保持有纳米粒子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，荧光部分106发出的光可以高效地投射到密封部件108。
图8示出了荧光部分106结构的其它的例子，其中同时示出了基板112和模腔109。另外，图8中，与图5相同符号的结构表示与图5中的结构相同或者具有同样的功能，因此，省略说明。荧光部分106通过形成对发光二极管元件102的覆盖，可以密封发光二极管元件102。因此，本实施例中，荧光部分106兼有图5中说明的密封部件108的功能。由于荧光部分106是在粘合剂606中添加了纳米粒子602，因此本实施例中，荧光部分106的折射率可以接近于发光二极管元件102的蓝宝石基板410的折射率。因此，发光二极管元件102发出的光可以高效地投射到荧光部分106，同时，荧光部分106内的荧光体604发出的光可以高效地照射到LED组件100的外部。
从上面的说明可以看出，根据本实施方式，通过高效地得到发光二极管元件102发出的光，可以提供发光效率高的车辆用前照灯10。
以上，用实施方式对本发明进行了说明，但是本发明的技术范围不局限于上述实施方式记载的范围内。本领域技术人员可以对上述实施方式施加各种变更或者改进。施加了这样变更或者改良的方式也可以包括在本发明的技术范围内，这从权利要求的描述中可以看出。
实施例以下，说明关于纳米粒子和粘合剂的实施例。
其中，对纳米粒子和粘合剂分别用于发蓝色光、发紫外光的半导体元件进行评价。
反射率按如下方法计算，向粘合剂中添加10体积％的纳米粒子时，按比例计算出组合物的折射率，折射率为1.77的发光元件发出的光以直角投射到粘合剂上，计算此时的反射率。
发光元件102发出的光投射到粘合剂606上，在LED组件100的外部可以得到经荧光体604进行了波长变换的白色光。在发光组件的外部得到来自发光元件的光之前，需要经过例如发光元件/粘合剂/荧光体/密封部件/空气(外部)这四个界面。在各界面上都会有一部分光发生反射，这样，得到光的效率发生恶化。抑制从发光元件发出的光最初通过的发光元件/粘合剂间的界面的反射率，使其降低，这对于提高之后得到光的效率来说，是非常重要的，其可以尽可能降低反射率。
直线光透过率可以使用光谱透过率仪器，测定半导体发光元件发出的光中光波长透过率得到。对于发蓝色光的半导体发光元件，在460nm处进行测定，对于发紫外光的半导体发光元件，在360nm处进行测定。
按体积比为10/90称量纳米粒子和粘合剂，加入溶剂分散，混合。在石英玻璃上，通过旋转涂覆，用分散的溶液制成膜，膜厚度为3μm，在150℃下加热1小时，测定试样。
假设实施例1，2和比较例1-3适用于发蓝色(460nm)光元件，对它们进行评价。
实施例1纳米粒子氧化铝C(日本アエロジル社制)粒径13nm，折射率1.77，禁带宽度能量8.3eV粘合剂苯基硅化合物(ゲレスト制)(下述混合物的热交联物)端基为乙烯基的二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物94.92重量％固化催化剂SIP6831.20.08重量％交联剂HMS-301 5.00重量％折射率1.53实施例2纳米粒子氧化钛P25(日本アエロジル社制)粒径21nm，折射率2.50，禁带宽度能量3.2eV粘合剂苯基硅化合物(ゲレスト制)(下述混合物的热交联物)端基为乙烯基的二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物94.92重量％固化催化剂SIP6831.20.08重量％交联剂HMS-301 5.00重量％折射率1.53比较例1纳米粒子未添加粘合剂苯基硅化合物(ゲレスト制)(下述混合物的热交联物)端基为乙烯基的二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物94.92重量％固化催化剂SIP6831.20.08重量％
交联剂HMS-3015.00重量％折射率1.53比较例2纳米粒子二氧化硅AEROSIL380(日本アエロヅル社制)粘合剂苯基硅化合物(ゲレスト制)(下述混合物的热交联物)端基为乙烯基的二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物94.92重量％固化催化剂SIP6831.20.08重量％交联剂HMS-301 5.00重量％折射率1.53比较例3纳米粒子二氧化硅AEROSIL380(日本アエロジル社制)粒径7nm，折射率1.45，禁带宽度能量6.2eV粘合剂LED用环氧树脂类密封材料NT-8405(日东电工制)折射率1.53实施例1-2和比较例1-3的各特性在下表1中所示。
由实施例1和比较例1可以看出，通过添加纳米粒子，粘合剂组合物和发光二极管元件之间的反射率降低，并且半导体发光元件的发光透过率维持在90％，因此添加纳米粒子是有效的。
此外，如实施例1，2所示，可以看出，如果纳米粒子的折射率比粘合剂的折射率高，对降低反射率是有效的。
比较例2和3中，由于使用了比粘合剂折射率低的纳米粒子，与粘合剂的折射率相同的比较例1相比，粘合剂组合物的折射率降低，反射率上升。
表1实施例(适用于发蓝色光的半导体发光元件)
1)设定以直角，从发光元件(nd＝1.77)照射树脂组合物时，进行计算计算式反射率＝((组合物折射率-1.77)/(组合物折射率+1.77))2×100
实施例3纳米粒子氧化铝C(日本アエロヅル社制)粒径13nm，折射率1.77，禁带宽度能量8.3eV粘合剂二甲基硅化合物(ゲレスト制)(下述混合物的热交联物)端基为乙烯基的二甲基硅氧烷共聚物94.92重量％固化催化剂SIP6831.20.08重量％交联剂HMS-301 5.00重量％折射率1.40实施例4纳米粒子氧化铝C(日本アエロジル社制)粒径13nm，折射率1.77，禁带宽度能量8.3eV粘合剂聚甲基倍半硅氧烷(ゲレスト制)折射率1.40实施例5纳米粒子氧化铝C(日本アエロジル社制)粒径13nm，折射率1.77，禁带宽度能量8.3eV粘合剂硅化合物(下述混合物的热交联物)四甲氧基硅烷84重量％0.1N-盐酸16重量％折射率1.41实施例6纳米粒子氧化铝C(日本アエロヅル社制)粒径130nm，折射率1.77，禁带宽度能量8.3eV粘合剂二甲基硅化合物(ゲレスト制)(下述混合物的热交联物)端基为乙烯基的二甲基硅氧烷共聚物94.92重量％固化催化剂SIP6831.20.08重量％
交联剂HMS-3015.00重量％折射率1.40比较例4纳米粒子氧化钛P25(日本アエロヅル社制)粒径21nm，折射率2.50，禁带宽度能量3.2eV粘合剂二甲基硅化合物(ゲレスト制)(下述混合物的热交联物)端基为乙烯基的二甲基硅氧烷共聚物94.92重量％固化催化剂SIP6831.20.08重量％交联剂HMS-301 5.00重量％折射率1.40比较例5纳米粒子氧化铝C(日本アエロヅル社制)粒径13nm，折射率1.77，禁带宽度能量8.3eV粘合剂苯基硅化合物(ゲレスト制)(下述混合物的热交联物)端基为乙烯基的二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物94.92重量％固化催化剂SIP6831.20.08重量％交联剂HMS-301 5.00重量％折射率1.53比较例6纳米粒子氧化铝C(日本アエロヅル社制)粒径13nm，折射率1.77，禁带宽度能量8.3eV粘合剂LED用环氧树脂类密封材料NT-8405(日东电工制)折射率1.53假设实施例3-6，比较例4-6用于发紫外光的半导体发光元件，对其进行评价。假想由于紫外光会激发部件的光劣化，在此情况下进行耐光性试验。实施例3-6和比较例4-6的各特性在下表2中示出。
耐光性试验按如下方法进行，在波长为360nm的光下，以10W/cm2的照度，用紫外线照射试样，测定360nm下的直线光透过率，相对于光照射初期，以保持率为70％时的时间作为寿命。
比较例5在用于发蓝色光的半导体发光元件中时，可以降低反射率，而在用于发紫外光的元件时，会吸收比纳米粒子的禁带宽度能量3.54eV低的半导体发光元件的发光，以至于降低直线光透过率。
比较例5和6中，由于粘合剂的折射率为1.53，所以反射率较低，由于具有芳香族取代基，因此会吸收紫外线而分解。其结果是在耐光性试验中的寿命非常短。
在实施例3-6中，除了实施例1，2以外的特征还有，禁带宽度能量3.54eV或3.54eV以上，和/或粘合剂的折射率为1.5或1.5以下，因此可以提供效率良好，高寿命的发光组件。
此外，实施例6在纳米粒子状态比实施例3的纳米粒子粒径大的粒径的状态下使用。纳米粒子由于一颗颗的微粒粘附而容易凝集，通常使用均化器、球磨机、超声波均化器等分散机，把一颗颗的微粒分散。实施例6中，分散在进行过程中结束，纳米粒子在稍微凝集的状态下使用。粒径的测定为，使用动态光散射粒度分布仪器，以中间值的直径作为粒径进行测定。实施例6与比较例5-6相比，可发现在耐光性试验中优异。此外，产生了比实施例3粒径大的分光散射，直线光透过率有略微的降低。
表2实施例(适用于发紫外光的半导体发光元件)
1)设定以直角，从发光元件(nd＝1.77)照射树脂组合物时，进行计算计算式反射率＝((组合物折射率-1.77)/(组合物折射率+1.77))2×100
权利要求
1.一种光源组件，所述光源组件是能够发光的光源组件，包括，半导体发光元件，和具有直径比所述光源组件发出的光的半波长还小的纳米粒子，和根据所述半导体发光元件发出的光而发出可见光的荧光体，和在覆盖所述半导体发光元件的发光面上形成层状，并保持纳米粒子和荧光体的粘合剂，上述纳米粒子的折射率比所述粘合剂的折射率高。
2.权利要求1所述的光源组件，其中，上述纳米粒子直径为100nm或100nm以下。
3.权利要求1或2所述的光源组件，其中，上述纳米粒子的禁带宽度能量为3.54eV或3.54eV以上。
4.权利要求1-3中任一项所述的光源组件，其中，上述粘合剂的折射率为1.5或1.5以下。
5.权利要求1-4中任一项所述的光源组件，其中，上述半导体发光元件发出紫外光，上述荧光体根据上述半导体发光元件发出的紫外光而发出可见光，上述粘合剂由氟树脂或硅酮树脂制成。
6.权利要求1-4中任一项所述的光源组件，其中，上述半导体发光元件发出紫外光，上述荧光体根据上述半导体发光元件发出的紫外光而发出可见光，上述粘合剂由倍半硅氧烷树脂制成，上述倍半硅氧烷树脂的侧链含有一个或多个选自不含芳香族的取代基。
7.权利要求1-4中任一项所述的光源组件，其中，上述半导体发光元件发出紫外光，上述荧光体根据上述半导体发光元件发出的紫外光而发出可见光，上述粘合剂含有作为单体成分的下述化学式1所示的硅化合物，相当于n表示3和4的硅化合物的单体成分为20重量％或20重量％以上，R(4-n)-SiXn化学式1(式中，R表示氢原子，或是含F、B、N、Al、P、Si、Ge、Ti原子的取代基，或是碳原子数为1-50的有机基团，X表示水解性基团，n表示0-4的整数。)。
8.权利要求1-7中任一项所述的光源组件，其中，光源组件保持纳米粒子，为覆盖上述粘合剂和上述半导体发光元件，还进一步包括密封粘合剂和半导体的密封部件，该部件由可透过可见光的材料制成。
9.权利要求1-7中任一项所述的光源组件，其中，为覆盖上述粘合剂和上述半导体发光元件，光源组件进一步包括密封粘合剂和半导体发光元件的密封部件，该部件由可透过可见光的材料制成，保持上述纳米粒子和荧光体的粘合剂层状部分的折射率小于上述半导体发光元件的折射率，且大于上述密封部件的折射率。
10.权利要求9所述的光源组件，其中，保持上述纳米粒子和荧光体的粘合剂层状部分的折射率为1.5-2.5。
11.一种车辆用前照灯，该车辆用前照灯是在车辆中使用的车辆用前照灯，其中，该前照灯包括发光的光源组件，和把上述光源组件发出的光照射到上述车辆用前照灯外部的光学部件，上述光源组件包括半导体发光元件，和具有直径比光源组件发出的光的半波长还小的纳米粒子，和根据所述半导体发光元件发出的光而发出可见光的荧光体，和在覆盖所述半导体发光元件的发光面上形成层状，并保持纳米粒子和荧光体的粘合剂，上述纳米粒子的折射率比粘合剂的折射率高。
12.权利要求5所述的光源组件，其中，所述氟树脂包含至少下列中的1种聚四氟乙烯(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.权利要求6所述的光源组件，其中，所述倍半硅氧烷树脂至少选自下列中的1种[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，也可以是一种或者多种取代基的结合，m、n表示整数。
14.权利要求6所述的光源组件，其中，所述取代基从烷基、氨基、羧基、卤素中选出的至少一种。
15.权利要求7所述的光源组件，其中，所述硅化合物从下列中选出的至少一种四甲氧基硅烷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-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(3，4-环氧基环己基)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-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷。
16.权利要求8所述的光源组件，其中，所述密封部件包括环氧树脂，该环氧树脂从双酚A型环氧(透明环氧)、联苯环氧、脂环式环氧中选出的至少一种。
17.权利要求1所述的光源组件，其中，所述纳米粒子至少一种选自下列的化合物氧化铝、三氧化锑、氧化铍、二氧化铪、氧化镧、氧化镁、氧化钪、二氧化硅、三氧化硅、五氧化钽、二氧化钛、氧化钍、氧化钇或二氧化锆等金属氧化物；三氟化铋、氟化铈、氟化镧、氟化铅、氟化钕、氟化钠、氟化钙、锥冰晶石、冰晶石、氟化锂、氟化镁或氟化钠等氟化合物；氯化铅或碲化铅。
18.权利要求1所述的光源组件，其中，所述荧光体发出的光是对所述光源组件发出的光的补色光。
19.权利要求6所述的光源组件，其中，所述纳米粒子的折射率大于所述密封部件的折射率。
全文摘要
本发明提供了一种发光效率高的车辆用前照灯，其通过高效得到发光二极管发出的光实现。所述发出光的光源组件，包括半导体发光元件，和具有直径比光源组件发出的光的半波长还小的纳米粒子，和根据半导体发光元件发出的光而发出可见光的荧光体，和在半导体发光元件的覆盖发光面上形成层状，并保持纳米粒子和荧光体的粘合剂，纳米粒子的折射率比粘合剂的折射率低。
文档编号C09J127/12GK1674315SQ20051005926
公开日2005年9月28日 申请日期2005年3月25日 优先权日2004年3月26日
发明者堤康章, 大长久芳, 武田仁志, 羽山秀和, 山口浩一 申请人:株式会社小糸制作所