ＬＥＤ照明の高効率化プロセス・材料技術と応用展開

１章 LED照明の国内外マーケット動向と今後の予測
　1. 照明製品の市場動向
　2. LED照明製品の市場規模予測
　3. 日本の照明光源の市場規模予測
　4. LED照明光源のアプリケーション別の市場予測

２章 高効率化プロセス技術

　1節 エバネッセント光の制御によるLEDの光取出し効率向上技術

　　1. エバネッセント光とは何か？
　　2. 形状基板におけるエバネッセント光の空気伝播光変換現象
　　3. 屈折率の小さい表面膜による多重結合効果
　　4. デバイス応用

　2節 製造プロセスによる高効率化

　　[1] LEDナノインプリント技術
　　　1．LEDの高輝度化　―内部量子効率と外部量子効率－
　　　2．ナノインプリント技術
　　　3．サファイア基板へのナノインプリント
　　　4．フィルムタイプの樹脂モールド（フィルムモールド）の作製方法
　　　5．微細パターン形成
　　[2] 特殊真空印刷システム（VPES）による高密度化対応半導体パッケージングと
　　　　 高輝度白色LEDレンズ形成技術
　　　1. 技術開発の背景
　　　2. 半導体パッケージング及び高輝度白色LEDパッケージングへのVPESの応用
　　　　2.1 COBへの応用
　　　　2.2 BGA,CSP,MCMへの応用
　　　　2.3 ウエハーレベルパッケージングへの応用
　　　　2.4 ウエハー上のビアホールを充填することによるスタックICへの応用
　　　　2.5 高輝度白色LEDのレンズ形成技術への応用について

　3節 白色LEDの色調設計と色調ばらつきの低減

　　1. 白色LEDの色調設計と色調ばらつきの低減
　　2. 白色LEDの構造
　　3. LEDの色調設計
　　　2.1 使用する材料
　　　2.2 色度の調整方法
　　　2.3 演色評価数の調整方法
　　　2.4 色調設計の課題
　　　2.5 色調設計に最適なLED
　　4. LEDの色調ばらつき
　　　3.1 現状の課題
　　　3.2 色調ばらつきの原因
　　　　3.2.1 発光素子のばらつき
　　　　3.2.2 蛍光体量のばらつき
　　　3.3 色調ばらつきの解決策

３章 LEDの最適構造・放熱設計

　1節 LEDの最適構造設計

　　1. パワーLED基本構造の変遷
　　2. ルミレッズ製LED構造の特徴
　　　2.1 チップ構造
　　　2.2 蛍光体構造
　　　2.3 チップ結晶構造
　　3. LuxeonK2及びRebelの構造と特徴
　　4. Luxeon Altilonの構造と特徴
　　5. 今後の高出力化のための展望

　2節 LEDパッケージ構造の最適化

　　1. LED素子の構造
　　2. LEDデバイスの発光と駆動回路
　　3. LEDパッケージの種類
　　4. LEDパッケージ組立技術
　　5. LEDパッケージの信頼性確認
　　6. LEDパッケージ構成材料と選択

　3節 高輝度LEDの新しい封止技術

　　1. LEDパッケージの種類と封止方法
　　2. 新しいLED封止技術とそのパッケージ
　　　2.1 新しいパッケージと圧縮封止プロセス
　　3. 圧縮封止プロセスの特徴
　　　3.1 適応基板
　　　3.2 適応樹脂
　　　3.3 適応レンズ形状
　　4. LED封止装置の概要
　　5. 今後の課題

　4節 白色LEDの構造・材料からの放熱アプローチ

　　1. LED開発の歴史
　　2. LEDの発光原理
　　3. LEDランプ構造
　　4. 白色LEDの特徴
　　5. LEDの熱設計

　5節 セラミックパッケージからみた高出力LEDの放熱設計

　　1. LEDチップの熱問題
　　2. 高出力LED用セラミックパッケージについて
　　　2.1 パッケージの役割
　　　2.2 セラミックパッケージの利点
　　　　2.2.1 材料
　　　　2.2.2 パッケージ構造
　　3. LEDランプの放熱設計
　　　3.1 パッケージや実装基板の役割
　　　3.2 LEDチップ接合剤の役割
　　4. 放熱設計の効果
　　　4.1 放熱特性について
　　　4.2 放熱性評価
　　　4.3 光学特性への影響
　　5. 今後の放熱設計とパッケージ構造

４章 LED演色性評価

　1. 演色評価法の現行規格
　　1.1 演色評価数
　　1.2 条件等色指数
　2. 新しい演色評価の試み
　　2.1 カテゴリカルカラー演色評価指数
　　2.2 目立ち指数
　　2.3 CQS
　　2.4 CRI-CAM02UCS

５章 構成材料

　1節 蛍光体

　　[1] LED用蛍光体材料の合成・設計・結晶構造と高効率化
　　　1. なぜ白色LED で蛍光体を利用するのか？
　　　2. 蛍光体中の発光イオンの特徴
　　　3. 白色LED用蛍光体の発光特性
　　　　3.1 希土類のf-d遷移および遷移金属を利用する酸化物蛍光体
　　　　3.2 希土類のf-f遷移を利用する蛍光体
　　　　3.3 （酸）窒化物蛍光体
　　[2] 白色LED用希土類蛍光体の発光特性とその評価
　　　1. 発光特性評価
　　　　1.1 紫外線励起の発光特性評価
　　　　　1.1.1 光源特性
　　　　　1.1.2 光学部品の波長依存性
　　　2. 蛍光体発光効率の測定
　　　　2.1 積分球を用いた全放射束／全光束測定
　　　　　2.1.1 積分球の構造
　　　　　2.1.2 放射束分布（補正係数の導出）
　　　　　2.1.3 蛍光体量子収率(%)導出
　　[3] ゾル-ゲルガラスで封止したEu錯体ナノ粒子の白色LED用蛍光体への応用
　　　1. ゾル-ゲル法の原理と作製方法
　　　2. ゾル-ゲル法でシリカガラスを被覆したナノ粒子Eu錯体の形状及び発光特性
　　　　2.1 触媒の最適化によるナノ粒子化および高い蛍光量子効率の実現
　　　　2.2 粒子形状に対するエタノール・水依存性
　　　　2.3 ゾル-ゲル法でシリカガラスを被覆したナノ粒子Eu錯体の光劣化特性
　　[4] 白色LED用赤色蛍光体への過マンガン酸塩の応用と発光特性
　　　1. Mn4+イオン蛍光体の基礎
　　　2. 過マンガン酸塩を用いたMn4+イオン蛍光体の作製方法と結晶評価
　　　　2.1 概要
　　　　2.2 作製方法
　　　　2.3 蛍光体結晶評価
　　　3. 過マンガン酸塩を用いて作製したMn4+赤色蛍光体の発光特性
　　　　3.1 概要
　　　　3.2 I2-IV-F6蛍光体の発光及び励起スペクトル
　　　　3.3 発光スペクトルの微細構造
　　　　3.4 発光強度の温度依存性
　　[5] シリカ関連材料の発光現象と白色LED用蛍光体への応用
　　　1. シリカの発光
　　　　1.1 バルクシリカの発光
　　　　1.2 シリカ微粒子の発光
　　　　　1.2.1 シリカ微粒子の発光の特徴
　　　　　1.2.2 シリカ微粒子の発光スペクトル
　　　　　1.2.3 シリカ微粒子の発光モデル
　　　2. シリカベース有機－無機複合発光材料
　　　　2.1 高効率発光材料作製にむけたアプローチ
　　　　2.2 シリカベース有機－無機複合材料の合成と発光挙動
　　　　　2.2.1 加溶媒分解反応による発光性シリカベース有機－無機複合材料の合成
　　　　　2.2.2 長鎖アルキル基を有するシリコンアルコキシドの加水分解反応による高効率発光材料の合成
　　　3. シリカ関連材料の白色LED用蛍光体への応用
　　[6] 有機-無機ハイブリッドを用いた透明発光材料
　　　1. 発光イオン含有ナノクラスターを用いたハイブリッド発光材料
　　　　1.1 有機-無機ハイブリッド
　　　　1.2 新規発光材料のコンセプト
　　　　1.3 希土類ドープハイブリッド材料の合成と発光特性
　　　2. 白色ＬＥＤ応用の可能性
　　　　2.1 R・G・B発光ナノクラスターの適用による白色化
　　　　2.2 GB発光ナノクラスターの応用
　　　　2.3 Znを発光中心とするナノクラスター
　　[7] 蛍光体を使用しない2波長白色LED
　　　1. 白色LED発光の仕組み
　　　2. 2波長LEDの特徴
　　　3. 2波長LEDの波長分布特性
　　　4. 弱点を補うローコストパッケージ開発
　　　5. 今後の2波長素子使用開発品

　2節 基板材料

　　[1] パワーLED／高放熱性基板(パッケージ)の技術動向
　　　1. 高放熱性基板（メタルベース基板）
　　　　1.1 メタルベース基板の基本構成
　　　　1.2 アルミベース基板の特徴
　　　2. 高放熱LEDパッケージ
　　　　2.1 はじめに
　　　　2.2 高放熱・高密度パッケージについて
　　　　　2.2.1 PLCC樹脂パッケージ代替
　　　　　2.2.2 COB用セラミックパッケージ代替
　　[2] LED放熱基板用窒化アルミニウムセラミックス
　　　1. 高純度AlN粉末
　　　　1.1 AlN粉末の製造方法
　　　　1.2 AlN粉末の物性
　　　2. AlN焼結体
　　　　2.1 AlN焼結体の製造方法
　　　　2.2 高熱伝導化技術
　　　　2.3 AlN焼結体の物性
　　　　2.4 複雑形状成形技術
　　　3. メタライズ技術
　　　　3.1 薄膜法
　　　　3.2 コファイヤ法
　　　　3.3 ポストファイヤ法
　　　4. パッケージ技術
　　　　4.1 放熱積層技術
　　　　4.2 AlNパッケージの放熱特性
　　[3] LED基板の高機能化
　　　1. 白色LEDの発光形式
　　　2. 表面実装型LED構成材料に求められる特性
　　　3. LED用基板
　　　4. 耐候性・耐変色性・反射率向上
　　　　4.1 耐紫外線性向上
　　　　4.2 加熱変色性改善の技術要素
　　　　4.3 LED用白色基板と顔料
　　　　4.4 材料の機械的特性
　　　　4.5　材料の付加特性とフィラー
　　[4] 高熱伝導性グラファイトシートの特性と応用
　　　1. 電子機器・LEDにおける熱対策
　　　　1.1 電子機器・LEDにおける放熱・冷却方式
　　　　1.2 LED照明における熱対策の必要性
　　　2. 熱伝導による熱拡散・冷却の基礎
　　　　2.1 各種熱伝導材料
　　　　2.2 半導体（絶縁体）固体の熱伝導特性
　　　　2.3 グラファイトの電気・熱伝導
　　　3. 高熱伝導性グラファイトシート（GS）の作製と物性
　　　　3.1 ポリイミド（PI）を原料とする高熱伝導性KSGS
　　　　3.2 高品質グラファイトフィルム（KSGS）の物性
　　　4. グラファイトシート（KSGS）の放熱特性と応用
　　　　4.1 熱拡散効果
　　　　4.2 冷却効果（冷却源と接続した場合）
　　　　4.3 ヒートスポット緩和効果
　　　　4.4 LEDチップへの応用
　　　　4.5 LEDデバイス（実装）での応用
　　　　4.6 LEDモジュールへの応用

　3節 封止材料

　　[1] モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社のLED用シリコーン材料
　　　1. シリコーン材料の特徴
　　　　1.1 シリコーン樹脂の基本構造
　　　　1.2 シリコーン材料の透明性
　　　　1.3 シリコーン材料の耐熱性、耐UV性
　　　　1.4 シリコーン材料の屈折率
　　　2. シリコーン封止材
　　　　2.1 代表的なシリコーン封止材
　　　　2.2 金型を用いたシリコーン封止材の成形
　　　　2.3 シリコーン封止材の剥離を低減させ、LEDパッケージの信頼性を向上させるために
　　　　　2.3.1 ステップキュアの適用
　　　　　2.3.2 硬化時間の延長
　　　　　2.3.3 プライマーの使用
　　　3. レンズ成形材料
　　[2] 信越化学工業のLED用シリコーン材料
　　　1. シリコーン樹脂について
　　　2. 白色LED用封止材料の開発動向
　　　3. シリコーンエラストマー封止材料
　　　4. フェニルシリコーン高硬度封止材料
　　　5. 有機変性シリコーンレジン封止材料
　　　6. シリコーンダイボンド材料
　　　　6.1 透明ダイボンド材料
　　　　6.2 白色ダイボンド材
　　　　6.3 放熱ダイボンド材料
　　　　6.4 シリコーンダイボンド材の特徴
　　　7. その他周辺の材料へのシリコーンの応用
　　[3] 東レ・ダウコーニングのLED用シリコーン材料
　　　1. LED封止用シリコーン材料
　　　2. LEDの一括封止・レンズ成型
　　　3. シリコーンダイボンド材
　　[4] シルセスキオキサン系樹脂を用いたLED封止材の開発
　　　1. 樹脂の劣化と安定化剤
　　　2. 透明封止材料の分子設計
　　　3. エポキシ基を有するシルセスキオキサンの合成
　　　4. エポキシ基を有するキューブ型シルセスキオキサンの物性
　　　5. エポキシ基を有するシルセスキオキサンの硬化物物性の改良
　　　6. 更なる耐熱性の向上
　　　7. 耐硫黄曝露への効果
　　[5] 封止・接着用-高熱伝導電気絶縁性
　　　　－液状エポキシ樹脂封止材“リコ･ジーマ･イナス”の開発と熱対策部品への応用－
　　　1. 設計思想
　　　　1.1 フィラーの選定
　　　　1.2 バインダの選定
　　　　1.3 フィラーの混合分散
　　　2. 成形条件と成形粘度
　　　3. 特性値
　　　4. 接着強さ
　　　5. 温度別可使時間
　　[6] 高発熱LED用複合材料
　　　1. LEDの概要
　　　　1.1 LEDの発光原理
　　　　1.2 LEDの開発経緯
　　　　1.3 LEDの用途
　　　　1.4 LEDの製造方法
　　　　1.5 LEDの発熱特性
　　　2. LEDの封止技術
　　　　2.1 LEDの封止方法
　　　　2.2 LEDの樹脂封止
　　　　2.3 LEDの封止材料
　　　3. 照明用LED　
　　　　3.1 白色化機構
　　　　3.2 高輝度照明
　　　　3.3 高輝度ＬＥＤ用封止材料
　　　4. 高発熱ＬＥＤ用複合材料
　　　　4.1 原料の見直し
　　　　4.2 配合の見直し
　　　　4.3 構造の見直し
　　[7] LEDチップ・封止樹脂の劣化解析
　　　1. GaN系LEDとその関連材料の主な評価項目と分析手法
　　　2. LEDチップの劣化評価
　　　3. 樹脂の劣化評価
　　　　3.1 LED樹脂の劣化構造解析
　　　　3.2 FRP中のエポキシ樹脂の硬化挙動解析
　　　　3.3 シリコーン樹脂の構造解析
　　[8] LED封止工程における剥離現象と応力解析
　　　1. 解析手法
　　　　1.1 粘弾性基礎方程式
　　　　1.2 解析モデルと物性
　　　　1.3 粘弾性特性の測定
　　　　1.4 粘弾性解析の方法
　　　2. LEDパッケージの剥離現象の観察・計測
　　　3. 解析結果
　　　　3.1 冷却工程中の温度分布
　　　　3.2 LEDに生ずるせん断応力
　　　4. せん断応力に及ぼす粘弾性特性の検討
　　　　4.1 緩和弾性係数依存性
　　　　4.2 線膨張係数依存性
　　　　4.3 ガラス転移温度依存性

　4節 ソルダーレジスト・接着剤

　　[1] ソルダーレジストの高機能化によるLED基板の放熱と高輝度化
　　　1. 背景
　　　　1.1 ソルダーレジストとは
　　　　1.2 LEDについて
　　　　1.3 光学特性に対する当社の取り組み
　　　　1.4 放熱性について
　　　2. 白色ソルダーレジストの光学特性
　　　　2.1 ソルダーレジストの反射率の劣化について
　　　　2.2 反射率の劣化防止の取り組み
　　　　2.3 写真現像型白色ソルダーレジストの耐久性能
　　　3. 白色関連部材の適用可能性
　　　　3.1 難燃性FPC用写真現像型白色ソルダーレジスト
　　　　3.2 熱硬化型白色ソルダーレジスト
　　　　3.3 PETフィルム用写真現像型白色レジスト
　　　4. ソルダーレジストでの放熱対策について
　　[2] 高熱伝導性導電性接着剤の開発とLEDへの応用展開・放熱対策
　　　1. Pbはんだ代替導電性接着剤の紹介、及び開発動向について
　　　2. 導電性接着剤に使用される樹脂について
　　　　2.1 導電性接着剤に使用されるエポキシ樹脂について
　　　　2.2 エポキシ系導電性接着剤に使用される硬化剤について
　　　　2.3 エポキシ樹脂とフェノール系の硬化物性について
　　　3. エポキシ系導電性接着剤の物性について
　　　　3.1 汎用性導電性接着剤、Pbはんだ、Pbフリーはんだの比較
　　　　3.2 Snメッキ電極対応の導電性接着剤について
　　　4. 熱伝導性導電性接着剤

６章 応用市場に向けた技術

　1節 一般照明用LEDの市場動向と利用に向けた課題

　　1. LED照明の特長
　　　1.1 LED照明の特長
　　　　1.1.1 長寿命性
　　　　1.1.2 環境に優しい
　　　　1.1.3 省エネ性能
　　　　1.1.4 省資源
　　2. LED照明の商品動向
　　　2.1 LED照明の市場規模・予測＜ビジネスユース＞
　　　2.2 LED照明の市場成長要因＜ビジネスユース＞
　　　2.3 LED照明の市場動向＜ビジネスユース＞
　　　2.4 シャープのLED照明＜ビジネスユース＞につい
　　　2.5 LED照明の利用に向けた課題
　　　　2.5.1 照明器具全体の総合効率向上
　　　　2.5.2 長寿命化
　　　　2.5.3 色味の改善
　　　　2.5.4 低価格化
　　3. LED照明の普及に向けて
　　　3.1 一般用LED照明の普及元年　～LED電球の登場
　　　3.2 LED電球の市場規模
　　　3.3 LED電球におけるシャープの特長機能　～生活の質を変える調色・調光機能
　　　3.4 LED電球の可能性と課題
　　　3.5 LED照明の更なる進化に向けて
　　4．おわりに　～シャープのLED照明事業

　2節 工場・商業用LEDの市場動向とLED照明の技術課題

　　1. 高圧放電灯（水銀灯）とLED照明の寿命
　　　1.1 高圧放電灯（水銀灯）とLED照明の寿命定義の違い
　　　　1.1.1 高圧放電灯（水銀灯）の寿命定義について
　　　　1.1.2 LED照明の寿命定義について
　　　　1.1.3 高圧放電灯（水銀灯）専用の安定器の寿命
　　　　1.1.4 LED専用電源（AC-DCコンバータ）の寿命
　　2. 高出力LED照明の開発動向
　　　2.1 高出力LEＤ照明開発の概況
　　　　2.1.1 光量、波長のばらつき
　　　　2.1.2 ジャンクション温度とヒートシンク設計について
　　　　2.1.3 高出力LED照明の演色性と色温度について
　　　2.2 高出力LED照明の照度及び照射距離を上げる光学レンズ開発
　　　　2.2.1 光学レンズの開発の必要性
　　　　2.2.2 光学レンズと色収差について
　　　　2.2.3 光学レンズとグレアについて
　　　2.3 高圧放電灯（水銀灯）と高出力LED照明との照度比較
　　　2.4 高出力LED照明の技術的課題
　　3. LED照明のメンテナンス
　　　3.1 メンテナンス軽減について
　　　　3.1.1 保守率について
　　　　3.1.2 設置方法について
　　4. LED照明の信頼性
　　　4.1 信頼性を高める設計方法
　　　　4.1.1 回路設計・放熱設計
　　　　4.1.2 静電気対策
　　　　4.1.3 LED専用電源回路（AC-DCコンバータ）
　　　4.2 周囲温度と設置環境による寿命への影響
　　　4.3 LED照明開発における信頼性試験について
　　　　4.3.1 低温及び高温動作試験
　　　　4.3.2 ホットスタート、コールドスタート試験
　　　　4.3.3 高温高湿試験
　　　　4.3.4 ヒートサイクル試験
　　　　4.3.5 低温及び高温放置試験
　　　　4.3.6 電源ON/OFF試験
　　　　4.3.7 絶縁耐圧試験
　　　　4.3.8 振動試験
　　　　4.3.9 防水試験
　　　　4.3.10 絶縁抵抗試験
　　5. 高出力LED照明の市場動向
　　　5.1 高圧放電灯（水銀灯）から高出力LEDへの交換市場
　　　　5.1.1 工場・倉庫の市場
　　　　5.1.2 スポーツ施設の市場
　　　　5.1.3 商業ビルの市場
　　　　5.1.4 駐車場・街路灯の市場
　　　　5.1.5 農業・漁業での市場
　　6. LED照明の導入後の環境効果
　　　6.1 水銀灯４００ＷからＬＥＤ照明９５Ｗに取替えた導入事例と効果
　　　6.2 水銀灯２５０ＷからＬＥＤ照明５６Ｗに取替えた導入事例と効果
　　7. LED照明の導入の課題
　　　7.1 製品コスト問題
　　8. LED照明の将来展望
　　　8.1 LED照明の開発動向

　3節 自動車用LEDの市場動向及び技術課題

　　1. 外装におけるLED
　　　1.1 世界初の搭載
　　　1.2 近年の動向
　　　1.3 新しい応用例
　　　　1.3.1 黄色LED
　　　　1.3.2 赤外LED
　　　　1.3.3 白色LED
　　2. 内装におけるLED
　　　2.1 表示用としてのLED
　　　2.2 照明用としてのLED
　　3. LEDヘッドランプ
　　　3.1 ヘッドランプの要件
　　　　3.1.1 使用環境
　　　　3.1.2 配光要件
　　　3.2 LEDヘッドランプの要素
　　　　3.2.1 光源
　　　　　(1) LEDパッケージ
　　　　　(2) 光束
　　　　　(3) 光源の形状
　　　　　(4) 発光スペクトル
　　　3.3 今後の開発課題
　　　　3.3.1 発光効率の向上
　　　　3.3.2 発光色の改良
　　　　3.3.3 コスト低減

　4節 植物栽培におけるLED及び各種光源応用技術

　　1. フードマイレージの数値を小さくする努力と植物工場の関わり
　　2. 植物工場の類型と栽培用光源
　　3. 植物はどのように光を利用しているのか
　　4. 光合成と光形態形成
　　5. 植物栽培に利用可能な光源
　　　5.1 白熱電球
　　　5.2 蛍光ランプ
　　　5.3 メタルハライドランプ
　　　5.4 高圧ナトリウムランプ
　　　5.5 冷陰極管（CCFL）
　　　5.6 発光ダイオード（LED）
　　6. 用途別植物栽培用LEDの応用事例
　　　6.1 植物の生理、光形態反応実験用途
　　　6.2 完全制御型・太陽光併用型植物工場用途
　　　　6.2.1 収穫ACE
　　　　6.2.2 Sodatsu(GAIA magical nursery)
　　　　6.2.3 トルネードACE
　　7. 植物工場用栽培光源に求められる性能と課題
　　8. 植物工場システムの事業化とイノベーション

　5節 医療から見たLED照明の技術課題

　　1. 無影灯の歴史
　　2. 白色LEDゴーグルライトの誕生
　　3. 白色LEDを用いた手術
　　4. パワー発光ダイオードモジュール：大学等発ベンチャー創出支援制度
　　5. 第3世代ゴーグルライト　デザイナーデザイン
　　6. 究極のＬＥＤ超局所外科医療照明
　　　6.1 内視鏡手術の現状
　　　6.2 LED光源の省エネ性は途上
　　　6.3 LED光源の無秩序な普及には医学的な問題がある

　6節 漁業におけるLED光源の利用と課題

　　1. LED応用研究の経緯
　　2. LED集魚灯の開発研究
　　3. 魚の走光性と集魚灯
　　4. 集魚灯イカ漁
　　5. 集魚灯の歴史
　　6. LED集魚灯の原理
　　7. LED集魚灯によるイカ釣り実験操業
　　8. 水中集魚灯
　　9. LED集魚灯の技術的課題

７章 照明用LED光源の規格、試験方法について

　1. JIS規格（一部計画）と対応国際規格（IECなど）の状況
　2. ヨーロッパ（EU）での標準化
　3. アメリカ（US）での標準化
　4. 日本以外のアジア地域での動向
　5. 電気用品安全法　技術基準