JP2013197439A - 発光モジュールおよび車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】発光モジュールにおける光の取り出し効率を向上する技術を提供する。
【解決手段】発光モジュール５４は、基板３４と、基板に搭載され、配列されている複数のＬＥＤチップ３６ａ，３６ｂと、複数のＬＥＤチップの各々の主発光面にそれぞれが対向するように配列され、対向するＬＥＤチップが発する光をそれぞれが波長変換して出射する複数の蛍光体層４０ａ，４０ｂと、複数のＬＥＤチップのうち互いに隣り合う一対のＬＥＤチップを隔てるように設けられている遮光部５２と、ＬＥＤチップおよび蛍光体層の、隣接するＬＥＤチップが存在していない側の側面の少なくとも一部を封止し、一方向から入射した光を複数の方向へ反射するように構成されている拡散部５６と、を備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、発光素子を備えた発光モジュールに関する。

従来、蛍光体などを用いてＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子が発する光を波長変換した光と、発光素子が発する光とを混色することで、例えば白色光を出射する発光モジュールが考案されている。

また、近年、このような発光モジュールを光源に用いた車両用灯具の開発も進んでいる。例えば、複数の発光素子をマトリックス状に配置した発光モジュールが考案されている（引用文献１参照）。

特開２０１１−４０４９５号公報

ところで、蛍光体を備えた複数の発光素子をマトリックス状に配置した発光モジュールにおいて、複数の発光素子の一部を点灯させた場合、点灯した発光素子の照射対象領域と消灯した発光素子の照射対象領域の境界を明確にすることが求められるときがある。そこで、一の発光素子から出射した光や蛍光体で波長変換された光が、隣接する発光素子の照射対象領域に漏れ出さないように、各発光素子や蛍光体の間を枠等で仕切ることが考えられる。

しかしながら、このような枠で反射した光は、反射角度によっては、発光モジュール内に閉じ込められることがあり、光取り出し効率という観点からは更なる改善の余地がある。

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、発光モジュールにおける光の取り出し効率を向上する技術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、基板に搭載され、配列されている複数の発光素子と、複数の発光素子の各々の主発光面にそれぞれが対向するように配列され、対向する発光素子が発する光をそれぞれが波長変換して出射する複数の光波長変換部と、複数の発光素子のうち互いに隣り合う一対の発光素子を隔てるように、一対の発光素子の間から、複数の光波長変換部のうち一対の発光素子の各々にそれぞれが対向する一対の光波長変換部の間に向かって設けられている遮光部と、発光素子および該発光素子に対向する光波長変換部の、隣接する発光素子が存在していない側の側面の少なくとも一部を封止し、一方向から入射した光を複数の方向へ反射するように構成されている拡散部と、複数の発光素子を複数のグループに分けた場合にグループ毎に点消灯制御が可能なように構成されている配線と、を備える。

この態様によると、遮光部によって、点灯した発光素子の照射対象領域と消灯した発光素子の照射対象領域の境界を明確にすることが可能となる。一方、発光素子および該発光素子に対向する光波長変換部の、隣接する発光素子が存在していない側の側面の少なくとも一部を封止する拡散部は、一方向から入射した光を複数の方向へ反射するように構成されているため、反射した光が発光モジュール内に閉じ込められることが抑制される。

拡散部は、厚みが１００μｍの場合に可視光の反射率が５０％以上となる材料を備えていてもよい。これにより、拡散部に到達した光の多くを拡散できる。

拡散部は、光透過性の樹脂組成物と、該樹脂組成物に分散された反射体とを有してもよい。拡散部における反射体の体積濃度は、５〜２０％であってもよい。これにより、樹脂成分による封止と反射体による拡散とを高いレベルで両立できる。

拡散部は、発光素子の主発光面と反対側の底面の少なくとも一部を封止していてもよい。これにより、拡散部は、底面に向かった光も拡散できるため、反射した光が発光モジュール内に閉じ込められることが更に抑制される。

本発明の他の態様は車両用灯具である。この車両用灯具は、上述の発光モジュールと、発光モジュールの点消灯を制御する制御部と、を備えている。

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、発光モジュールにおける光の取り出し効率を向上することができる。

本実施の形態に係る車両用灯具の概略断面図である。 本実施の形態の灯具本体ユニットに含まれる第２灯具ユニットの構成を示す図である。 車両用前照灯装置に適用可能な発光モジュールの一例を示す断面図である。 図４（ａ）〜図４（ｃ）は、複数のＬＥＤチップを備えた発光モジュールの配線の例を模式的に示した図である。 本実施の形態に係る車両用前照灯装置の左右の灯具本体ユニットから前方へ照射される光により、例えば車両前方２５メートルの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを示す図である。 遮光部の形状による輝度分布の違いを説明するための図である。 図３に示す発光モジュールの変形例を示す断面図である。 図８（ａ）は、発光モジュールの上面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ断面図、図８（ｃ）は、図８（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 図９（ａ）は、発光モジュールの上面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ’−Ａ’断面図、図９（ｃ）は、図９（ａ）のＢ’−Ｂ’断面図である。 拡散部の有無による光取り出し効果の比較を示す図である。 図１１（ａ）は、比較例１に係る発光モジュールの断面図、図１１（ｂ）は、比較例１に係る発光モジュールの上面図である。 図１２（ａ）は、実施例１に係る発光モジュールの断面図、図１２（ｂ）は、実施例１に係る発光モジュールの上面図である。 図１３（ａ）は、実施例２に係る発光モジュールの断面図、図１３（ｂ）は、実施例２に係る発光モジュールの上面図である。 図１４（ａ）は、実施例３に係る発光モジュールの断面図、図１４（ｂ）は、実施例３に係る発光モジュールの上面図である。 図１５（ａ）は、実施例４に係る発光モジュールの断面図、図１５（ｂ）は、実施例４に係る発光モジュールの上面図である。 拡散部に充填される、反射体を含有した樹脂材料の反射率の変化を、樹脂材料の種類毎に示したグラフである。 図１７（ａ）は、実施例８に係る発光モジュールの断面図、図１７（ｂ）は、実施例８に係る発光モジュールの上面図である。 図１８（ａ）は、実施例９に係る発光モジュールの断面図、図１８（ｂ）は、実施例９に係る発光モジュールの上面図である。 図１９（ａ）は、実施例１０に係る発光モジュールの断面図、図１９（ｂ）は、実施例１０に係る発光モジュールの上面図である。 図２０（ａ）は、比較例２に係る発光モジュールの断面図、図２０（ｂ）は、比較例２に係る発光モジュールの上面図である。 図２１（ａ）は、実施例１１に係る発光モジュールの断面図、図２１（ｂ）は、実施例１１に係る発光モジュールの上面図である。 図２２（ａ）は、実施例１２に係る発光モジュールの断面図、図２２（ｂ）は、実施例１２に係る発光モジュールの上面図である。 図２３（ａ）は、実施例１３に係る発光モジュールの断面図、図２３（ｂ）は、実施例１３に係る発光モジュールの上面図である。 図２４（ａ）は、実施例１４に係る発光モジュールの断面図、図２４（ｂ）は、実施例１４に係る発光モジュールの上面図である。

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。

本実施の形態に係る発光モジュールは、車両用灯具をはじめとする、あらゆる照明や灯具に適用可能なものである。特に、本実施の形態に係る発光モジュールは、発光モジュールが備える複数の発光素子の一部または全部の明るさを制御することで複数の配光パターンを実現する照明や灯具に好適である。

はじめに、本実施の形態に係る発光モジュールが適用される灯具の一例として、車両用灯具を説明する。図１は、本実施の形態に係る車両用灯具の概略断面図である。

本実施の形態に係る車両用灯具は、主として車両前方を照射する車両用前照灯装置である。車両用前照灯装置は、ハイビーム用配光パターンの一部領域を形成可能な光を照射する灯具ユニットと、この灯具ユニットの光の照射状態を制御する照射制御部とを備える。そして、照射制御部は、ハイビーム用配光パターンの一部領域が少なくとも車幅方向に複数に分割された部分領域により形成されるように光の照射状態を制御する。また、各部分領域に対応する照射光の光度を個別に調整してハイビーム照射モードと昼間点灯照射モードを切り替えてハイビーム照射モードに適した光度分布と昼間点灯照射モードに適した光度分布を形成する。

図１は、本実施の形態に係る車両用前照灯装置を構成する灯具本体ユニットの概略構造図である。本実施の形態の車両用前照灯装置は、車両の前部の車幅方向左右両端に一対の灯具本体ユニットを含む。そして、左右の灯具本体ユニットから照射される配光パターンを車両の前方で重畳させることにより車両用前照灯装置としての照射を完成させる。図１は、左右の灯具本体ユニットのうち右側に配置される灯具本体ユニット１０の構成を示す。図１では、理解を容易にするために灯具本体ユニット１０を水平面で切断して上方から見た断面図を示している。なお、左側に配置される灯具本体ユニットは右側に配置される灯具本体ユニット１０と左右対称の構造であり基本構造は同一である。したがって、右側に配置される灯具本体ユニット１０を説明することで左側に配置される灯具本体ユニットの説明は省略する。また、以下では、便宜上、灯具の光が照射する方向を車両前方（前側）、その反対側を車両後方（後側）として説明する場合がある。

灯具本体ユニット１０は、透光カバー１２、ランプボディ１４、エクステンション１６、第１灯具ユニット１８、および第２灯具ユニット２０を有する。ランプボディ１４は、樹脂などによって細長い開口部を有するカップ型に成形されている。透光カバー１２は、透光性を有する樹脂などによって成形され、ランプボディ１４の開口部を塞ぐようにランプボディ１４に取り付けられる。こうしてランプボディ１４と透光カバー１２とによって実質的に閉鎖空間となる灯室が形成され、この灯室内にエクステンション１６、第１灯具ユニット１８、および第２灯具ユニット２０が配置される。

エクステンション１６は、第１灯具ユニット１８および第２灯具ユニット２０からの照射光を通すための開口部を有し、ランプボディ１４に固定される。第１灯具ユニット１８は、第２灯具ユニット２０より車両の車幅方向の外側に配置される。第１灯具ユニット１８は、いわゆるパラボラ型の灯具ユニットであり、後述するロービーム用配光パターンを形成する。

第１灯具ユニット１８は、リフレクタ２２、光源バルブ２４、およびシェード２６を有する。リフレクタ２２は、カップ型に形成され、中央に挿通孔が設けられている。本実施の形態では、光源バルブ２４はハロゲンランプなどフィラメントを有する白熱灯によって構成されている。なお、光源バルブ２４は、放電灯等他のタイプの光源が採用されてもよい。光源バルブ２４は、内部に突出するようリフレクタ２２の挿通孔に挿通されてリフレクタ２２に固定される。リフレクタ２２は、光源バルブ２４が照射した光を車両前方に向けて反射させるよう、内面の曲面が形成されている。シェード２６は、光源バルブ２４から車両前方へ直接進行する光を遮断する。第１灯具ユニット１８の構成は公知であるため、第１灯具ユニット１８に関する詳細な説明は省略する。

図２は、本実施の形態の灯具本体ユニット１０に含まれる第２灯具ユニット２０の構成を示す図である。図２では、第２灯具ユニット２０を水平面で切断して上方から見た断面図を示している。第２灯具ユニット２０は、ホルダ２８、投影レンズ３０、発光モジュール３２、およびヒートシンク３８を備える。第２灯具ユニット２０は、ハイビーム用配光パターンの全部または一部領域を形成可能な光を照射する灯具ユニットである。すなわち、第２灯具ユニット２０は、ハイビーム照射モード時に、第１灯具ユニット１８により形成されるロービーム用配光パターンの上部にハイビーム用配光パターンを形成する。ハイビーム用配光パターンがロービーム用配光パターンに追加されることで、全体として照射範囲が広くなり、遠方視認性能も向上する。また、第２灯具ユニット２０は、昼間点灯照射モード時に、ハイビーム照射モード時より照射光の強度を弱めて単独で光を照射することにより、昼間など対向車や歩行者などに自車の存在を認識しやすくするための昼間点灯照射ランプ、いわゆるデイタイムランニングランプ（ＤＲＬ）として機能する。

投影レンズ３０は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズからなり、その後側焦点面上に形成される光源像を、反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。投影レンズ３０は筒状に形成されたホルダ２８の一方の開口部に取り付けられる。

図３は、車両用前照灯装置に適用可能な発光モジュールの一例を示す断面図である。発光モジュール３２は、基板３４と、基板３４に搭載され、配列されている複数の半導体発光素子であるＬＥＤチップ３６ａ，３６ｂと、各ＬＥＤチップ３６ａ，３６ｂの各々の主発光面３６ａ１，３６ｂ１に対向するように設けられている蛍光体層４０ａ，４０ｂと、を備える。蛍光体層４０ａ，４０ｂは、対向するＬＥＤチップ３６ａ，３６ｂが発する光をそれぞれが波長変換して出射する光波長変換部として機能する。なお、ＬＥＤチップ３６ａ，３６ｂを特に区別しない場合は、総称してＬＥＤチップ３６と示すことがある。同様に、蛍光体層４０ａ，４０ｂを特に区別しない場合は、総称して蛍光体層４０と示すことがある。また、各ＬＥＤチップの大きさや発光波長は必ずしも同じでなくてもよく、大きさや発光波長が異なる複数種のチップを採用してもよい。

発光モジュール３２は、ハイビーム用配光パターンの光を照射するものであり、車幅方向に複数に分割された複数の領域の一部を選択的に照射することができるように構成されている。本実施の形態の場合、複数のＬＥＤチップのそれぞれに対応して分割されている各照射領域を合わせてハイビーム用配光パターンが形成されている。なお、その分割数は、ハイビーム照射モードや昼間点灯照射モードで要求される性能に応じて決定することができる。例えば、分割される領域の数は、複数であれば２個より多くてもよく、また、奇数個でも偶数個でも構わない。

また、複数のＬＥＤチップをマトリックス状に配列してもよい。「マトリックス状に配列」とは、少なくとも、複数の発光素子がｍ×１（ｍは２以上の整数）、１×ｎ（ｎは２以上の整数）、ｍ×ｎ（ｍ、ｎはいずれも２以上の整数）で配列されている場合が含まれる。２つの配列方向は、必ずしも直交している必要はなく、全体として平行四辺形や台形の領域に配列されていてもよい。この場合、発光モジュールは、鉛直方向に複数に分割された複数の領域の一部を選択的に照射することができるように構成されていてもよい。また、分割された一つの領域は、複数のＬＥＤチップによって照射されてもよい。

各ＬＥＤチップの各々は矩形に形成されており、基板３４に順に帯状となるよう一直線状に配置される。ＬＥＤチップ３６ａ，３６ｂは、例えば個別に光度制御が可能な光源で構成可能である。つまり、第２灯具ユニット２０は、多灯式光源となっている。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は、複数のＬＥＤチップを備えた発光モジュールの配線の例を模式的に示した図である。

図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す発光モジュール４２，４４，４６においては、複数のＬＥＤチップを複数のグループに分けた場合にグループ毎に点消灯制御が可能なように配線が構成されている。また、発光モジュール４２，４４，４６においては、各ＬＥＤチップ３６に対応して、ＬＥＤチップと並列にツェナーダイオード４８が接続されている。ツェナーダイオード４８は、ＬＥＤチップ３６を過電圧や逆電流から保護する役割を果たす。

ＬＥＤチップ３６は、例えば１ｍｍ角程度の正方形の発光面を有している。なお、発光素子がＬＥＤチップに限られないことはもちろんであり、例えばレーザダイオードなど略点状に面発光する他の素子状の光源であってもよい。

ヒートシンク３８は、アルミなどの金属により多数のフィンを有する形状に形成され、基板３４の裏面に取り付けられる。このように、発光モジュール３２の光源をＬＥＤチップ３６で構成することにより、発光モジュール３２の調整が精度よくできる。その結果、後述するハイビーム照射モードや昼間点灯照射モードにおいて、所望の配光特性を高い精度で実現できる。

発光モジュール３２は、複数のＬＥＤチップ３６が順に並んでホルダ２８の内部に配置されるよう、基板３４がホルダ２８の他方の開口部に取り付けられる。複数のＬＥＤチップ３６の各々は、発光することによりそれぞれの像が灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影される。

図５は、本実施の形態に係る車両用前照灯装置の左右の灯具本体ユニット１０から前方へ照射される光により、例えば車両前方２５メートルの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを示す図である。

ロービーム用配光パターンＰＬは第１灯具ユニット１８によって形成される。ロービーム用配光パターンＰＬは左側通行の地域で利用される左配光のロービーム用配光パターンであり、その上端縁に第１カットオフラインＣＬ１〜第３カットオフラインＣＬ３を有する。第１カットオフラインＣＬ１と第３カットオフラインＣＬ３は、灯具正面方向に設定された鉛直線Ｖ−Ｖを境にして左右段違いで水平方向に延在する。第１カットオフラインＣＬ１は、鉛直線Ｖ−Ｖより右側かつ灯具正面方向に設定された水平線Ｈ−Ｈより下方において水平方向に延在する。このため、第１カットオフラインＣＬ１は対向車線カットオフラインとして利用される。

第３カットオフラインＣＬ３は、第１カットオフラインＣＬ１の左端部から左上方に向かって例えば４５°の傾斜角度で斜めに延在する。第２カットオフラインＣＬ２は、第３カットオフラインＣＬ３と水平線Ｈ−Ｈとの交点から左側において水平線Ｈ−Ｈ上に延在する。このため、第２カットオフラインＣＬ２は自車線側カットオフラインとして利用される。なお、ロービーム用配光パターンＰＬにおいて、第１カットオフラインＣＬ１と鉛直線Ｖ−Ｖとの交点であるエルボ点Ｅは交点Ｈ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方に位置しており、このエルボ点Ｅをやや左よりに囲むようにして高光度領域であるホットゾーンＨＺがリフレクタ２２の形状調整等により形成され、自車線側の視認性を向上させている。

ハイビーム用配光パターンの一部領域である付加配光パターンＰＡは、第２灯具ユニット２０からの照射光によって形成される。付加配光パターンＰＡは、水平線Ｈ−Ｈを含んで水平方向に延びる帯状に形成される。

付加配光パターンＰＡは、ＬＥＤチップ３６の数にしたがい水平方向に並ぶ複数（図５では４つ）の矩形領域に分割されて構成されている。以下、これらの領域を右から順に第１部分領域ＰＡ１〜第４部分領域ＰＡ４といい、隣り合う部分領域の境界線を分割ラインという。第２部分領域ＰＡ２と第３部分領域ＰＡ３との分割ラインは０°に設定され、鉛直線Ｖ−Ｖに対応する。

第１部分領域ＰＡ１〜第４部分領域ＰＡ４は、対応する４つのＬＥＤチップ３６の照射光によってそれぞれ形成される。

発光モジュール３２は、運転者の操作または、車両に搭載され対向車や前走車など前方車両や歩行者を検出する装置からの情報に基づき、個別またはグループ化された複数のＬＥＤチップ３６毎に点消灯や調光が可能である。これにより、照射領域の異なる複数の配光パターンを得ることができる。したがって、第１部分領域ＰＡ１〜第４部分領域ＰＡ４のうち前方車両や歩行者の存在する領域を照射するＬＥＤチップ３６を消灯することにより、前方車両や歩行者に与えるグレアを抑制できる。

例えば、自車両と反対車線を走行する対向車が存在する場合、第１部分領域ＰＡ１、第２部分領域ＰＡ２を照射するＬＥＤチップ３６を消灯することにより対向車の運転者にグレアを与えないようにすることができる。また、自車両と同じ車線を走行する先行車が存在する場合、第２部分領域ＰＡ２や第３部分領域ＰＡ３を照射するＬＥＤチップ３６を消灯することにより先行者の運転者にグレアを与えないようにすることができる。また、道路の路側帯を歩行する歩行者が存在する場合、第１部分領域ＰＡ１や第４部分領域ＰＡ４を照射するＬＥＤチップ３６を消灯することにより歩行者にグレアを与えないようにすることができる。このように、対向車や先行車、歩行者などにグレアを感じさせないように複数のＬＥＤチップ３６を部分的に消灯し、残りのＬＥＤチップ３６を点灯させることで、運転者の遠方視認性の確保が可能になる。

ところで、複数のＬＥＤチップ３６のそれぞれが照射する領域を合成して一つの配光パターンを形成する場合、各領域の間に隙間（非照射領域）がないことが望ましい。このような観点からは、発光モジュール３２は、各ＬＥＤチップ３６の照射領域の境界部分が重なる方向で構成が設定されることになる。一方、各照射領域の境界部分の重なりが多いと、幾つかのＬＥＤチップ３６を消灯し、その他のＬＥＤチップ３６を点灯させた場合、点灯しているＬＥＤチップ３６の光が、消灯しているＬＥＤチップ３６の照射領域に漏れ出てしまうこととなり、その領域に存在する前走車や歩行者に対してグレアを与えることにもなる。

そこで、図３に示す発光モジュール３２は、複数のＬＥＤチップ３６のうち互いに隣り合う一対のＬＥＤチップ３６ａ，３６ｂを隔てるように、一対のＬＥＤチップ３６ａ，３６ｂの間に遮光部５０が設けられている。遮光部５０は、基板３４から、一対のＬＥＤチップ３６ａ，３６ｂのそれぞれが対向する一対の蛍光体層４０ａ，４０ｂの間に向かって設けられている。これにより、仮に隣接しているＬＥＤチップ３６が消灯している場合であっても、消灯したＬＥＤチップ３６に対応する部分領域に存在する前走車や歩行者に与えるグレアが抑制されることになる。

遮光部５０の材料や構成は、少なくとも入射する光をそのまま透過することを妨げるものであればよい。遮光部５０の材料としては、少なくとも蛍光体層４０よりも光の透過率が低いものが好ましく、例えば、樹脂組成物、金属、誘電体などの不透明な各種材料から適宜選択される。なお、不透明な材料とは、電磁波の全波長域にわたって光の吸収を示す必要はなく、少なくとも発光素子が発する光の波長域に対して吸収を示すものであればよい。

また、遮光部５０は、反射部材として機能するものであってもよい。例えば、反射率の高い樹脂組成物や金属、誘電体などが挙げられる。また、遮光部５０は、蛍光体層との境界面に金属膜や誘電体薄膜が形成されたものであってもよい。例えば、高屈折率と低屈折率の誘電体薄膜を交互に多層重ねた反射膜を遮光部５０に設けるとよい。また、蛍光体層４０と遮光部５０との屈折率の違いを利用して光が遮光部５０の表面で反射するようにしてもよい。この場合、遮光部５０を構成する物質の屈折率は、蛍光体層４０を構成する物質の屈折率よりも低いとよい。

次に、このような遮光部が発光モジュールの輝度分布に与える影響について説明する。図６は、遮光部の形状による輝度分布の違いを説明するための図である。図６の横軸は、発光モジュールの長手方向における位置、縦軸は、その位置における輝度を相対値で示したものである。また、図６に示す位置Ｌは各ＬＥＤチップ３６の発光中心、位置Ｆは、遮光部に対応している。

遮光部の形状が、図３に示すように断面が方形であり、遮光部５０が蛍光体層４０と接する面がＬＥＤチップ３６の発光面に対して垂直な場合、遮光部５０に対応する位置Ｆの輝度が大きく低下している（図６の細線）。これは、遮光部５０のように、遮光面が、ＬＥＤチップ３６の発光面に対して垂直となる枠の場合、遮光部５０の上方に光が届きにくいためである。

図７は、図３に示す発光モジュールの変形例を示す断面図である。図７に示す発光モジュール５４においては、遮光部５２の上部の遮光面５２ａがＬＥＤチップ３６の主発光面３６ａ１，３６ｂ１に対して斜めとなるように構成されている。これにより、図６に示すように、遮光部５２に対応する位置Ｆの輝度の低下が抑制される（図６の太線）。

なお、ＬＥＤチップ３６の発光面と遮光面５２ａとが成す角度αは、３０〜７０°程度が好ましい。角度αがこの範囲よりも大きい場合には、効率的に上方に向けて光を反射できないため、遮光部の上方に輝度の暗部が生じやすい。一方、角度αが好適な範囲よりも小さい場合には、ＬＥＤチップ３６間の距離が広がるため、ＬＥＤチップ３６から離れている部分で暗部が生じやすい。

遮光面５２ａは、その頂点が、蛍光体層４０ａ，４０ｂの最外面と同じ、または、最外面よりも高い位置となるように構成されているとよい。この場合、蛍光体層４０ａ，４０ｂが遮光面５２ａで仕切られるため、隣接するＬＥＤチップに向かって蛍光体層内を導波する光は遮光される。

次に、本実施の形態に係る発光モジュールにおいては、光の取り出し効率を更に向上するために、ＬＥＤチップの周囲に拡散部を設けている。図８に示す発光モジュール５４は、矩形のＬＥＤチップの一つの側面が拡散部で封止されている。図８（ａ）は、発光モジュール５４の上面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ断面図、図８（ｃ）は、図８（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、拡散部５６は、ＬＥＤチップ３６ｂの一つの側面３６ｂ２を封止している。側面３６ｂ２は、ＬＥＤチップ３６ｂの４つの側面のうち、隣接するＬＥＤチップ３６ａが存在していない側の側面の一つである。また、拡散部５６は、蛍光体層４０ｂの一つの側面４０ｂ１を封止している。側面４０ｂ１は、隣接するＬＥＤチップ３６ａが存在していない側の側面の一つである。拡散部５６は、同様にＬＥＤチップ３６ａおよび蛍光体層４０ａの側面の一部を封止している。

このように、発光モジュール５４において、拡散部５６は、ＬＥＤチップや蛍光体層の、隣接するＬＥＤチップが存在していない側の側面の少なくとも一部を封止し、一方向から入射した光を複数の方向へ反射するように構成されている。ＬＥＤチップ３６の側面または蛍光体層４０の側面から拡散部５６へ出射する光は、拡散部５６内で複数の方向へ反射された後に、再度ＬＥＤチップ３６の側面または蛍光体層４０へ入射される。拡散部５６の作用で光の反射角度が変えられたことで、本来は空気と蛍光体層との界面で全反射して消失する光を空気中へ取り出すことができる。これにより、反射した光が発光モジュール５４内に閉じ込められることが抑制される。また、発光モジュール５４は、遮光部５２によって、例えば、点灯したＬＥＤチップ３６ａの照射対象領域と消灯したＬＥＤチップ３６ｂの照射対象領域の境界を明確にすることが可能となる。

次に、発光モジュール５４の変形例について説明する。図９に示す発光モジュール５８は、矩形のＬＥＤチップの対向する２つの側面が拡散部で封止されている。図９（ａ）は、発光モジュール５８の上面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ’−Ａ’断面図、図９（ｃ）は、図９（ａ）のＢ’−Ｂ’断面図である。

図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、拡散部５６ａは、ＬＥＤチップ３６ｂの一つの側面３６ｂ２を封止している。側面３６ｂ２は、ＬＥＤチップ３６ｂの４つの側面のうち、隣接するＬＥＤチップ３６ａが存在していない側の側面の一つである。また、拡散部５６ａは、蛍光体層４０ｂの一つの側面４０ｂ１を封止している。側面４０ｂ１は、隣接するＬＥＤチップ３６ａが存在していない側の側面の一つである。

拡散部５６ｂは、ＬＥＤチップ３６ｂの一つの側面３６ｂ３を封止している。側面３６ｂ３は、ＬＥＤチップ３６ｂの４つの側面のうち、隣接するＬＥＤチップ３６ａが存在していない側の側面の一つである。また、拡散部５６ｂは、蛍光体層４０ｂの一つの側面４０ｂ２を封止している。側面４０ｂ２は、隣接するＬＥＤチップ３６ａが存在していない側の側面の一つである。矩形のＬＥＤチップ３６ｂの２つの側面３６ｂ２，３６ｂ３は、４つの側面のうち対向する２つの側面である。また、矩形の蛍光体層４０ｂの２つの側面４０ｂ１，４０ｂ２は、４つの側面のうち対向する２つの側面である。

同様に、拡散部５６ａ，５６ｂは、ＬＥＤチップ３６ａおよび蛍光体層４０ａの側面の一部を封止している。

このように、発光モジュール５８において、拡散部５６ａ，５６ｂは、ＬＥＤチップや蛍光体層の、隣接するＬＥＤチップが存在していない側の側面の少なくとも一部を封止し、一方向から入射した光を複数の方向へ反射するように構成されている。これにより、反射した光が発光モジュール５８内に閉じ込められることが抑制される。また、発光モジュール５８は、遮光部５２によって、例えば、点灯したＬＥＤチップ３６ａの照射対象領域と消灯したＬＥＤチップ３６ｂの照射対象領域の境界を明確にすることが可能となる。

図１０は、拡散部の有無による光取り出し効果の比較を示す図である。図１０に示すように、拡散部が存在することにより、発光モジュールにおける光取り出しの効率が向上していることがわかる。また、拡散部が封止する側面が二辺の場合の方が、一辺の場合よりも光取りだし効率が向上している。

以下、上述の知見を参照しながら、比較例および実施例について説明する。なお、上述の実施の形態や、各比較例および各実施例と同様の構成については同じ符号を付して説明を適宜説明する。また、各比較例および実施例において、ＬＥＤチップの数が３個の発光モジュールについて説明するが、ＬＥＤチップの数は複数であれば３個に限られない。なお、比較例、実施例の特徴的な構成は、以下の表１〜表４に列挙する。

表１〜表４に示す、遮光枠の垂直方向が「チップ＋蛍光体」とは、基板から垂直方向に向けて蛍光体層の側面まで遮光枠が延びている状態をいう。また、遮光枠の垂直方向が「チップ」とは、基板から垂直方向に向けてＬＥＤチップの側面まで遮光枠が延びている状態をいう。遮光枠の水平方向が「チップ間」とは、ＬＥＤチップ間であって、基板表面に対して水平方向に遮光枠が延びている状態をいう。遮光枠の水平方向が「それ以外」とは、ＬＥＤチップ間以外（例えば、ＬＥＤチップアレイの周囲）であって、基板表面に対して水平方向に遮光枠が延びている状態をいう。遮光枠の形状が「垂直」とは、遮光枠の側面がＬＥＤチップの主発光面に対して垂直となっている状態をいい、遮光枠の形状が「テーパ」とは、遮光枠の断面形状が基板側に近付くに従って広がっている状態をいう。つまり、遮光枠の側面がＬＥＤチップの主発光面に対して斜めとなっている状態をいう。

表１〜表４に示す、発光モジュールの遮光が「×」とは、一つのＬＥＤチップが照射する光が、隣接するＬＥＤチップの照射領域に漏れ出ることを防止できない場合をいい、遮光が「○」とは、一つのＬＥＤチップが照射する光が、隣接するＬＥＤチップの照射領域に漏れ出ることを十分抑制できる場合をいう。

また、表１〜表４に示す、発光モジュールの輝度ムラが「○」とは、ＬＥＤチップ間の相対輝度が所定の値以上であり、輝度ムラが余り認識されない場合をいい、輝度ムラが「△」とは、ＬＥＤチップ間の相対輝度の低下が所定の値未満であり、輝度ムラが認識されうる場合をいう。

［比較例１］
図１１（ａ）は、比較例１に係る発光モジュール６０の断面図、図１１（ｂ）は、比較例１に係る発光モジュール６０の上面図である。

発光モジュール６０は、３つのＬＥＤチップ３６が基板３４上に一列に搭載されている。各ＬＥＤチップ３６の主発光面には蛍光体層４０がそれぞれ積層されている。発光モジュール６０は、前述した遮光部５２や拡散部５６を備えていない。そのため、発光モジュール６０においては、一つのＬＥＤチップ３６が照射する光が、隣接するＬＥＤチップ３６の照射領域に漏れ出ることを防止できない。なお、比較例１に係る発光モジュール６０において取り出される光の効率を１．００とし、以下の他の比較例や実施例の光取り出し効率を相対値で表す。

［実施例１］
図１２（ａ）は、実施例１に係る発光モジュール６２の断面図、図１２（ｂ）は、実施例１に係る発光モジュール６２の上面図である。

発光モジュール６２は、３つのＬＥＤチップ３６が基板３４上に一列に搭載されている。各ＬＥＤチップ３６の主発光面には蛍光体層４０がそれぞれ積層されている。発光モジュール６２は、前述した遮光部５０を備えている。そのため、発光モジュール６２においては、一つのＬＥＤチップ３６が照射する光が、隣接するＬＥＤチップ３６の照射領域に漏れ出ることを防止できる。

一方、発光モジュールの輝度ムラについては、図６に示したように、ＬＥＤチップ間における輝度の低下が比較的大きく、ＬＥＤチップ間の相対輝度は０．３５まで低下している。また、光取り出し効率についても、遮光枠の側面の形状が光の反射に適していないため、０．８５まで低下している。

［実施例２］
図１３（ａ）は、実施例２に係る発光モジュール６４の断面図、図１３（ｂ）は、実施例２に係る発光モジュール６４の上面図である。

発光モジュール６４は、発光モジュール６２と比較して、遮光部５２の形状が異なる。発光モジュール６４においては、遮光部５２の上部の遮光面５２ａがＬＥＤチップ３６の主発光面３６ａ１，３６ｂ１に対して斜めとなるように構成されている。これにより、主発光面３６ａ１，３６ｂ１から斜めに出射した光のうち、遮光面５２ａに入射した光が出射方向へ反射されるため、ＬＥＤチップ間における輝度の低下が抑制される。また、光取り出し効率についても、遮光部５２の遮光面５２ａの形状が光の反射に適しているため、遮光部を備えていない比較例１と同様の結果である。

［実施例３］
図１４（ａ）は、実施例３に係る発光モジュール６６の断面図、図１４（ｂ）は、実施例３に係る発光モジュール６６の上面図である。

発光モジュール６６は、発光モジュール６４と比較して、遮光部６８が存在する領域が異なる。発光モジュール６６において、遮光部６８は、ＬＥＤチップ３６同士の間、および、発光モジュール６６の長手方向の両端部に設けられており、発光モジュール６６の短手方向の両端部には設けられていない。このような構成の発光モジュール６６も、表１に示すように、実施例２に係る発光モジュール６４と同等の性能を発揮している。また、他のＬＥＤチップと隣接しない面には遮光部６８が存在しないため、拡散部５６を注入し易くなり、加工費の低減が図れる。

［実施例４］
図１５（ａ）は、実施例４に係る発光モジュール７０の断面図、図１５（ｂ）は、実施例４に係る発光モジュール７０の上面図である。

発光モジュール７０は、発光モジュール６４と比較して、ＬＥＤチップ３６およびＬＥＤチップ３６に対向する蛍光体層４０の、隣接するＬＥＤチップが存在していない側の側面７２，７４と、遮光部７６との間が離れている点が大きく異なる。これにより、遮光部自体の強度が向上し、遮光部を一度の操作で実装できる。よって、発光モジュールの生産性の向上が可能となる。発光モジュール７０は、表２に示すように、遮光性能、輝度ムラ、光取り出し効率のいずれも所望の性能を満たすものであった。

［実施例５〜７］
次に、拡散部を備えた発光モジュールについて説明する。実施例５〜７に係る発光モジュールは、実施例４に係る発光モジュールにおいて、側面７２，７４と遮光部７６との間の空間に拡散部７８（図１５（ｂ）参照）を備えている点が大きく異なる。拡散部７８は、光透過性の樹脂組成物と、該樹脂組成物に分散された反射体とを有しており、ＬＥＤチップ３６の側面や底面、および、蛍光体層４０の側面を封止している。また、実施例５〜７に係る発光モジュールは、側面７２，７４と遮光部７６との間の空間から樹脂組成物を注入できるため、製造工程や製造装置の簡素化に寄与する。

拡散部７８における反射体の体積濃度は、例えば、５〜２０％程度である。これにより、樹脂成分による封止と反射体による拡散とを高いレベルで両立できる。反射体としては、例えば、酸化チタンの粒子などが好適である。

図１６は、拡散部に充填される、反射体を含有した樹脂材料の反射率の変化を、樹脂材料の種類毎に示したグラフである。グラフの横軸は入射させる光の波長［ｎｍ］、縦軸は反射率［％］を示している。なお、反射率の測定は、樹脂材料の厚みを１００μｍとして行っている。

実施例５に係る発光モジュールは、波長４５０ｎｍの光に対する反射率が４０％程度の拡散部を備えている。また、実施例６に係る発光モジュールは、波長４５０ｎｍの光に対する反射率が５５％程度の拡散部を備えている。また、実施例７に係る発光モジュールは、波長４５０ｎｍの光に対する反射率が７４％程度の拡散部を備えている。これにより、実施例５〜７に係る発光モジュールは、拡散部に到達した光の多くを拡散でき、光取り出し効率が１．００以上となっている。特に、反射率が５０％以上の拡散部を備えている実施例６，７に係る発光モジュールの光取り出し効率は、１．０９〜１．１０程度と大きく向上している。

［実施例８，９］
図１７（ａ）は、実施例８に係る発光モジュール８０の断面図、図１７（ｂ）は、実施例８に係る発光モジュール８０の上面図である。図１８（ａ）は、実施例９に係る発光モジュール８４の断面図、図１８（ｂ）は、実施例９に係る発光モジュール８４の上面図である。なお、以下に説明する実施例８〜１４、比較例２に係る発光モジュールにおいては、拡散部には、反射率９６％以上の材料を用いている。

実施例８，９に係る発光モジュール８０，８４は、実施例４〜７に係る発光モジュールと比較して、遮光部８１，８５の形状が異なり、拡散部８２や拡散部８６の配置が異なる。発光モジュール８０においては、拡散部８２は、図１７（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ３６や蛍光体層４０の、隣接するＬＥＤチップが存在していない側の側面７４のみを封止するように配置されている。また、発光モジュール８４においては、拡散部８６は、図１８（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ３６や蛍光体層４０の、隣接するＬＥＤチップが存在していない側の側面７２のみを封止するように配置されている。実施例８，９に係る発光モジュール８０，８４の光取り出し効率は、いずれも１．１０程度と大きく向上している。また、拡散部８２，８４が片側に配置されているため、生産性に優れている。

［実施例１０］
図１９（ａ）は、実施例１０に係る発光モジュール８８の断面図、図１９（ｂ）は、実施例１０に係る発光モジュール８８の上面図である。

実施例１０に係る発光モジュール８８は、実施例４に係る発光モジュール７０と比較して、遮光部９０の形状が一部異なる。また、蛍光体層４０の側面のうち、発光モジュール８８の長手方向に位置する側面４０ｃには、反射膜９２が形成されている。反射膜９２は、例えば、金属膜が好適である。これにより、実施例１０に係る発光モジュール８８の光取り出し効率は、１．１６程度と更に大きく向上している。また、発光モジュール８８は、更に反射膜９２を備えることでＬＥＤチップ間の非発光部を最小にできるため、輝度ムラの点でも優れた性能を発揮する。

［比較例２］
図２０（ａ）は、比較例２に係る発光モジュール９４の断面図、図２０（ｂ）は、比較例２に係る発光モジュール９４の上面図である。

比較例２に係る発光モジュール９４は、遮光部を備えておらず、ＬＥＤチップ３６および蛍光体層４０の４つの側面を拡散部９６で封止している。これにより、比較例２に係る発光モジュール９４の光取り出し効率は、１．１５程度と大きく向上しているものの、遮光が十分ではない。

［実施例１１］
図２１（ａ）は、実施例１１に係る発光モジュール９８の断面図、図２１（ｂ）は、実施例１１に係る発光モジュール９８の上面図である。

実施例１１に係る発光モジュール９８は、実施例４〜７に係る発光モジュールと比較して、遮光部の一部の形状が異なる。具体的には、遮光部１００は、図２１（ｂ）に示すように、下側が開放した形状となっている。実施例１１に係る発光モジュール９８の光取り出し効率は、１．１０程度と大きく向上している。また、発光モジュール９８の、図２１（ｂ）に示す下側を開放する形状とすることで、遮光部１００の強度向上、搭載精度向上、注入時間短縮による生産性向上が可能となる。

［実施例１２］
図２２（ａ）は、実施例１２に係る発光モジュール１０２の断面図、図２２（ｂ）は、実施例１２に係る発光モジュール１０２の上面図である。

実施例１２に係る発光モジュール１０２は、実施例４〜７に係る発光モジュールと比較して、遮光部の一部の形状が異なる。具体的には、遮光部１０４は、図２２（ｂ）に示すように、ライン状に４箇所配置されており、上側および下側が開放した形状となっている。実施例１２に係る発光モジュール１０２の光取り出し効率は、１．１０程度と大きく向上している。

［実施例１３］
図２３（ａ）は、実施例１３に係る発光モジュール１０６の断面図、図２３（ｂ）は、実施例１３に係る発光モジュール１０６の上面図である。

実施例１３に係る発光モジュール１０６は、実施例９に係る発光モジュール８４と比較して、遮光部と基板とが一体となっている点が大きく異なる。具体的には、発光モジュール１０６において、基板１０８の一部を加工して遮光部１１０を形成している。これにより、高い位置決め精度が必要な基板と遮光部との位置合わせの工程が必要なくなり、部品点数も削減できる。

［実施例１４］
図２４（ａ）は、実施例１４に係る発光モジュール１１２の断面図、図２４（ｂ）は、実施例１４に係る発光モジュール１１２の上面図である。

実施例１４に係る発光モジュール１１２は、実施例１０に係る発光モジュール８８と比較して、遮光部を備えず、ＬＥＤチップ３６の全ての側面が拡散部１１４で覆われている点が大きく異なる。発光モジュール１１２は、蛍光体層４０の側面のうち、発光モジュール１１２の長手方向に位置する側面４０ｃには、反射膜９２が形成されている。これにより、実施例１４に係る発光モジュール１１２の光取り出し効率は、１．１６程度と更に大きく向上している。

なお、上述の各実施例に係る拡散部は、ＬＥＤチップ３６の主発光面と反対側の底面の少なくとも一部を封止している。これにより、拡散部は、底面に向かった光も拡散できるため、反射した光が発光モジュール内に閉じ込められることが更に抑制される。

なお、本実施の形態においては、車両用灯具としての車両用前照灯装置は、発光モジュールが備える複数のＬＥＤチップを個別に調光制御する制御回路を備えている。また、制御回路は、発光モジュールが備える複数のＬＥＤチップを複数のグループに分けた場合にグループ毎に調光制御するものであってもよい。このような車両用前照灯装置は、前述の発光モジュールを備えることで、所望の配光特性を高い精度で実現することができる。

以上、本発明を実施の形態や各実施例をもとに説明した。この実施の形態や実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０ 灯具本体ユニット、 ２０ 第２灯具ユニット、 ３０ 投影レンズ、 ３２ 発光モジュール、 ３４ 基板、 ３６ ＬＥＤチップ、 ３６ａ１ 主発光面、 ４０ 蛍光体層、 ４２ 発光モジュール、 ５０ 遮光部、 ５６ 拡散部。

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板に搭載され、配列されている複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子の各々の主発光面にそれぞれが対向するように配列され、対向する発光素子が発する光をそれぞれが波長変換して出射する複数の光波長変換部と、
   前記複数の発光素子のうち互いに隣り合う一対の発光素子を隔てるように、前記一対の発光素子の間から、前記複数の光波長変換部のうち前記一対の発光素子の各々にそれぞれが対向する一対の光波長変換部の間に向かって設けられている遮光部と、
   前記発光素子および該発光素子に対向する光波長変換部の、隣接する発光素子が存在していない側の側面の少なくとも一部を封止し、一方向から入射した光を複数の方向へ反射するように構成されている拡散部と、
   前記複数の発光素子を複数のグループに分けた場合にグループ毎に点消灯制御が可能なように構成されている配線と、
   を備えることを特徴とする発光モジュール。
2. 前記拡散部は、厚みが１００μｍの場合に可視光の反射率が５０％以上となる材料を備え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. 前記拡散部は、光透過性の樹脂組成物と、該樹脂組成物に分散された反射体とを有し、
   前記拡散部における前記反射体の体積濃度は、５〜２０％であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光モジュール。
4. 前記拡散部は、前記発光素子の主発光面と反対側の底面の少なくとも一部を封止してい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。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光モジュールと、
   前記発光モジュールの点消灯を制御する制御部と、
   を備えた車両用灯具。

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