JP2010080793A

JP2010080793A - 光反射部材及び発光装置

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Publication number: JP2010080793A
Application number: JP2008249258A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sato; 真佐藤; Satoshi Ota; 智太田
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2010-04-08

Abstract

【課題】酸化チタンとガラス繊維とを含むポリアミド樹脂からなり、光反射性に優れた光反射部材、及び、この光反射部材を備えた発光装置を提供する。
【解決手段】発光素子１１が発する光を反射するための反射壁２２を有する光反射部材２０において、反射壁２２の少なくとも一部が、ポリアミド９Ｔ樹脂１００質量部に対し、粉状の酸化チタンを４５質量部以上５０質量部以下と、直径が５μｍ以上７μｍ以下のガラス繊維２５を１８質量部以上２０質量部未満とを含むポリアミド樹脂材料からなり、ガラス繊維２５は、反射壁２２の反射表面２３に沿って延びていることを特徴とする光反射部材。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光素子が発する光を反射するための反射壁を有する光反射部材及びこの光反射部材を備えた発光装置に関するものである。

今日、発光ダイオード（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ：ＬＥＤ）の発光を所望の方向に導き、発光ダイオードランプの照度を向上させるために、発光ダイオードランプに用いられている光反射部材には、酸化チタン等の無機フィラーを光を反射するための反射材として含む樹脂や金属からなるものが使われている。

このうち、樹脂からなるものは、その強度を確保するため、特許文献１、２に記載のように、反射材とは別にガラス繊維（直径：１１μｍ）等の無機フィラーが補強材として配合されているものが知られている。このように補強材として樹脂に含まれているガラス繊維は、光反射部材の強度及び成形性を考慮して、樹脂１００質量部に対し２０〜１００質量部配合されている。

今後、蛍光灯等の一般的な照明の代替として、発光ダイオードランプが用いられるためには、更に発光ダイオードランプの照度を向上させる必要があり、そのためには、光反射部材についても、更なる光反射性の向上が求められている。
特開２００４−７５９９４号公報特開２００６−２５７３１４号公報

そこで、酸化チタンとガラス繊維とを含むポリアミド樹脂からなり、光反射性に優れた光反射部材、及び、この光反射部材を備えた発光装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の光反射部材は、発光素子が発する光を反射するための反射壁を有する光反射部材において、前記反射壁が、ポリアミド樹脂１００質量部に対し、粉状の酸化チタンを４５質量部以上５０質量部以下と、直径が５μｍ以上７μｍ以下のガラス繊維を１８質量部以上２０質量部未満とを含むポリアミド樹脂材料からなることを特徴としている。

上記課題を解決するため、本発明の発光装置は、上記光反射部材と、発光素子とを備えている。

本発明における各要素の態様を以下に例示する。

１．発光素子
発光素子としては、特に限定はされないが、発光ダイオード等が例示でき、発光ダイオードとしては、特に限定はされないが、青色等に発光する窒化ガリウム（ＧａＮ）系、赤色等に発光するヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）系、黄色等に発光するリン化ガリウム（ＧａＰ）系等が例示できる。発光素子の発光としては、特に限定はされないが、赤色、黄色、緑色、青色、紫色等の可視光であってもよいし、紫外線であってもよい。また、発光素子は、一種類の発光体からなるもの（単色光が得られるもの）であってもよいし、二種以上の発光体を組合わせたもの（白色等の間色光が得られるもの）であってもよい。

２．光反射部材
光反射部材の態様としては、特に限定はされないが、発光素子を搭載する搭載壁と、搭載壁から立設された筒状壁とを備え、少なくとも筒状壁が反射壁であり（搭載壁が反射壁であってもよい）、筒状壁の内面が反射表面である態様が好ましい。
反射壁は、反射壁の反射表面から少なくとも４０μｍの深さまでが、ポリアミド樹脂１００質量部に対し、粉状の酸化チタンを４５質量部以上５０質量部以下と、直径が５μｍ以上７μｍ以下のガラス繊維を１８質量部以上２０質量部未満とを含むポリアミド樹脂材料からなることが、光反射性がより向上して好ましい。また、一度に成形できることから、反射壁の全体が、前記ポリアミド樹脂材料からなることがより好ましい。また、前記ポリアミド樹脂材料からなる層を透過する光を反射して所望の方向（開口）に導けることから、例えば、反射壁の外側面部を金属反射層としてもよい。
発光装置に求められる条件を満たしつつ、光源へ回帰する発光を減らせる（筒状壁を挿んで搭載壁の反対側に設けられた開口へ発光を導ける）ことから、筒状壁の内面の一部又は全部が、搭載壁の内面に対して９０度以上１００度以下の内角をなしていることが好ましい。

３．ポリアミド樹脂材料
ポリアミド樹脂材料としては、特に限定はされないが、熱等による劣化を防止できることから、安定剤等を含むことが好ましい。

４．酸化チタン（ＴｉＯ_２）
粉状の酸化チタン（ＴｉＯ_２）の粒径としては、特に限定はされないが、平均粒径が０．２〜０．３μｍであることが好ましい。
また、ポリアミド樹脂材料中に含まれる粉状の酸化チタンの量は、ポリアミド樹脂１００質量部に対し、４５質量部未満では、光反射性が悪くなり、５０質量部を超えても光反射性が悪くなる。好ましくは、４７質量部以上４８質量部以下の範囲である。

５．ガラス繊維
ガラス繊維としては、特に限定はされないが、長さ方向と直交する断面の形状が略円形であることが好ましい。
また、ガラス繊維の配向としては、特に限定はされないが、光反射性がよいことから、反射壁の反射表面に沿って延びていることが好ましい。さらに、光の入射方向の反射面に沿う成分方向に対して略直角方向に延びるものが、他方向に延びるものより多いように、即ち、反射壁が筒状壁の場合には、筒状壁の周方向に沿う方向に延びるものが、他方向に延びるものより多いように、配向していることが好ましい。
また、ポリアミド樹脂材料中に含まれるガラス繊維の量は、ポリアミド樹脂１００質量部に対し、１８質量部未満では、光反射性が悪くなり、２０質量部以上でも光反射性が悪くなる。好ましくは、１８．５質量部以上１９．５質量部以下の範囲である。

６．ポリアミド樹脂
ポリアミド樹脂としては、特に限定はされないが、耐熱性に優れることから、ポリアミド６Ｔ樹脂、ポリアミド６Ｉ樹脂、ポリアミド９Ｔ樹脂、ポリアミド１０Ｔ樹脂等が好ましい。

本発明によれば、酸化チタンとガラス繊維とを含むポリアミド樹脂からなり、光反射性に優れた光反射部材、及び、この光反射部材を備えた発光装置を提供することができる。

発光素子が発する光を反射するための反射壁を有する光反射部材において、反射壁の少なくとも一部が、ポリアミド９Ｔ樹脂１００質量部に対し、粉状の酸化チタンを４５質量部以上５０質量部以下と、直径が５μｍ以上７μｍ以下のガラス繊維を１８質量部以上２０質量部未満とを含むポリアミド樹脂材料からなり、ガラス繊維は、反射壁の反射表面に沿って延びていることを特徴とする光反射部材。

本発明の実施例の光反射部材は、ポリアミド樹脂材料を成形して、図１に示すような発光ダイオードランプ１０、３０（図（ａ）はサイドビュータイプ１０、図（ｂ）はトップビュータイプ３０）に用いられる有底筒状のカップ２０、３１である。なお、矢印Ａは、ガラス繊維２５の主たる長さ方向（配向）を示し、模式的に一部（二点鎖線内）ガラス繊維２５を示す。

図２（図１の一点鎖線のところで切断した断面図）に示すように、サイドビュータイプ１０のカップ２０は、青色に発光する窒化ガリウム系発光ダイオード１１が載置されている搭載壁２１（幅：約０．６ｍｍ）と、搭載壁２１から略垂直に立設し、窒化ガリウム系発光ダイオード１１の発光１５を反射して、反射光１７とする反射壁２２（搭載壁２１からの高さ：約０．８ｍｍ、厚さ：約０．１ｍｍ）とを備え、反射壁２２の内側面（筒の内面）は、搭載壁２１の内面との内角が略９０度である反射表面２３となっている。また、図６に示す、高さ方向に沿って切断した反射壁２２の断面の一部の顕微鏡写真に現われているガラス繊維２５（淡色部位）の断面の多くが略円いことから、多くのガラス繊維２５は、反射表面（写真中央よりやや下側で、横方向に延びている淡色の線）２３に沿って延び、且つ反射壁２２の高さ方向と直交する方向（反射壁の周方向）に延びている。

そこで、本発明の実施例に用いられるポリアミド樹脂材料と、そのポリアミド樹脂材料から酸化チタンの含有量及びカラス繊維の種類（太さ）と含有量を変更した５つの比較例のポリアミド樹脂材料とについて、配合及び反射光の強度を測定した結果を次の表１に示す（配合の欄の値は質量部である）。また、ガラス繊維の含有量と反射光強度の関係のグラフを図４、５に示す。

各原料成分には、次のものを用いた。
ポリアミド樹脂として、ポリアミド９Ｔ樹脂（ＰＡ９Ｔ）を用い、酸化チタン（ＴｉＯ_２）として、平均粒径が０．２５μｍのものを用い、ガラス繊維として、長さ方向と直交する断面が略円形であり、直径（太さ）が６μｍ（φ６μｍ）のものと直径が１３μｍ（φ１３μｍ）のものとの２種類を用いた。

測定用の各試料は、次のようにして作成した。
ポリアミド９Ｔ樹脂と酸化チタンとガラス繊維とを混練した後、射出成形により、厚さが０．１ｍｍで２．２ｍｍ×０．４ｍｍの大きさの板状体を作成した。材料のガラス繊維としては、長さが数ｍｍのものを用いたが、混練等により切断され、この状態（板状体）でのポリアミド樹脂材料中に含まれているガラス繊維の長さは約８０μｍであった。

上記のようにして作成した各試料の反射光の強度は次のようにして測定した。
図３に示すように、入射光４１として、キセノンランプ（Ｔｏｋｉｎａ（トキナー）社の商品名「ＸＦＳ−５０１Ｓ」）の光（波長３５０〜８００ｎｍ）を顕微鏡により直径１６０μｍのスポット光としたものを用い、試料４２の表面４３に入射角（試料表面４３の垂線４６とのなす角）２０°で照射した。
一方、各試料の光の反射は、鏡面のような正反射性ではなく、拡散反射性を示すことから、反射角（試料表面４３の垂線４６とのなす角）２０〜７０度の範囲で測定器（ＯｃｅａｎＯｐｔｉｃｓ（オーシャンオプティクス）社の商品名「超小型スペクトロメータＵＳＢ４０００」）の受光部４４を移動させ、一定時間内の反射光４５の強さ（波長４６０ｎｍの光子量）を測定した。そして、この範囲内における反射光強度の最大の値と最小の値とをそれぞれ求めた。各試料とも反射光強度の最大値は反射角４０度付近であり、最小値は反射角７０度付近であった。

以上の結果より、図４にも示すように、実施例は、ガラス繊維として同じ直径６μｍのものを含有する比較例１、２よりも、反射光強度の最大値が高く、且つ、反射角２０〜７０度の測定範囲内での最小値も高いことから、測定範囲内の全域で反射光強度が高くなっており、光反射性に優れている。
一方、ガラス繊維として直径１３μｍのものを含有する比較例３〜５は、図５にも示すように、ガラス繊維の含有量が少ないほど、反射角２０〜７０度の測定範囲内での最小値は高くなるが、反射光強度の最大値は低くなる傾向がある。逆に、ガラス繊維の含有量が多いほど、反射光強度の最大値は高くなるが、反射角２０〜７０度の測定範囲内での最小値は低くなる傾向がある。従って、ガラス繊維の含有量が多い比較例５は、反射光強度の最大値は実施例と同じとなっているが、最小値は低いことから、光反射性に劣っている。比較例３、４については、反射光強度の最大値、最小値が共に低く光反射性に劣っている。

以上より、本実施例の光反射部材は光反射性に優れている。また、本実施例の光反射部材を備えた本実施例の発光ダイオードランプの照度は高くなる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。

本発明の発光装置の斜視図である。本発明の発光装置の断面模式図である。反射光強度測定の模式図である。直径６μｍのガラス繊維の含有量と反射光強度との相関のグラフである。直径１３μｍのガラス繊維の含有量と反射光強度との相関のグラフである。本発明の光反射部材の反射壁の断面の一部の顕微鏡写真である。図６の顕微鏡写真の説明図である。

符号の説明

１０発光装置
１１発光素子
１５発光
２０カップ
２１搭載壁
２２反射壁
２３反射表面
２５ガラス繊維
３０発光装置
３１カップ

Claims

発光素子が発する光を反射するための反射壁を有する光反射部材において、
前記反射壁の少なくとも一部が、ポリアミド樹脂１００質量部に対し、粉状の酸化チタンを４５質量部以上５０質量部以下と、直径が５μｍ以上７μｍ以下のガラス繊維を１８質量部以上２０質量部未満とを含むポリアミド樹脂材料からなることを特徴とする光反射部材。
前記ポリアミド樹脂が、ポリアミド９Ｔ樹脂である請求項１記載の光反射部材。
前記ガラス繊維が、前記反射壁の反射表面に沿って延びている請求項１又は２記載の光反射部材。
前記光反射部材が、前記発光素子を搭載する搭載壁と、該搭載壁から立設された筒状壁とを備え、少なくとも該筒状壁が前記反射壁であり、該筒状壁の内面が前記反射表面である請求項１〜３のいずれか一項に記載の光反射部材。
前記筒状壁の内面の一部又は全部が、前記搭載壁の内面に対して９０度以上１００度以下の内角をなしている請求項４記載の光反射部材。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光反射部材と、発光素子とを備えた発光装置。