JP2014146750A - 発光モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光モジュール20は、複数の発光素子22と、複数の発光素子22から出射される光により励起され可視光を発光する蛍光体を含有した蛍光体樹脂層28と、複数の発光素子22および蛍光体樹脂層28から出射される光を反射する反射面24cと、反射面24cと蛍光体樹脂層28との間に設けられ、複数の発光素子22または蛍光体が発する光を導光可能な導光体層26と、を備えている。
【選択図】図5
Description
複数の発光素子と、
前記複数の発光素子から出射される光により励起され可視光を発光する蛍光体を含有した蛍光体樹脂層と、
前記複数の発光素子および前記蛍光体樹脂層から出射される光を反射する反射面と、
前記反射面と前記蛍光体樹脂層との間に設けられ、前記複数の発光素子または前記蛍光体が発する光を導光可能な導光体層と、
を備えていることを特徴とする。
次に、本発明の実施の形態の一例を図面を参照して説明する。図1は本発明の実施形態に係る発光モジュールからなる車両用灯具を備えた車両の平面図である。
さらに、黄色蛍光体として、(Ca0.51,Sr0.49)7/6Si3Ci2/6、または(Re1−rSmr)2(Al1−SGaS)5O12:Ce (0≦r<1、0≦s≦1、ReはY、Gdからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素)で表される蛍光体を用いることもできる。
一般式M1a(M2O4)bXc:Red
M1はCa、Sr、Baのうち一種以上を必須とし、一部をMg、Zn、Cd、K、Ag、Tiからなる群の元素に置き換えることができる。M2は、Pを必須とし、一部をV、Si、As、Mn、Co、Cr、Mo、W、Bからなる群の元素に置き換えることができる。Xは少なくとも1種のハロゲン元素、ReはEu2+を必須とする少なくとも1種の土類元素、またはMnを示す。また、aは4.2≦a≦5.8、bは2.5≦b≦3.5、cは0.8<c<1.4、dは0.01<d<0.1の範囲とされる。
一般式M1 1‐aMgAl10O17:Eu2+ a
M1はCa、Sr、Ba、Znからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、aは0.001≦a≦0.5の範囲とされる。
一般式M1 1‐aMgSi2O8:Eu2+ a
M1は、Ca、Sr、Ba、Znからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、aは0.001≦a≦0.8の範囲とされる。
一般式M1 2‐a(B5O9)X:Rea
M1は、Ca、Sr、Ba、Znからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、Xは少なくとも1種のハロゲン元素、aは0.001≦a≦0.5の範囲とされる。
さらに、青色蛍光体として、BaMgAl10O17:Euまたは(Sr,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Euで表される蛍光体を用いることもできる。
まず、発光素子22を、FPC24の車体前部1A側から車体側方1B側にかけて、所定間隔をおいて一直線状に実装したのち、車両1の回り込み形状箇所において二股に分岐して、車体側方1Bに向けて二列に並設するように実装する。これにより、発光素子22はFPC24面上に枝分かれした二次元的な形状に複数個載置されている。
図7は、第2の実施形態に係る発光モジュール30の一部拡大断面図である。
図7における発光モジュール30は、第1の実施形態と同様に、発光素子22と、FPC24と、導光体層26と、蛍光体樹脂層28と、を備えている。
図10(a)は、第3の実施形態に係る発光モジュール40の一部拡大断面図である。
図11は、第4の実施形態に係る発光モジュール50を示す断面図である。図11に示されるように、発光モジュール50を点灯させる際には、直線状に配置された発光素子22を1つずつあるいは連続するグループごとに順次点灯させるシーケンシャル点灯を行うことができる。なお、発光モジュール50では、FPC24は設けられておらず、導光体層(透明樹脂基板)26の底面に反射面26aが設けられている。これにより、発光モジュール50においても、第1から第3の実施形態と同様に、明暗差の小さい略均一な発光を得ることができる。
図12は、第5の実施形態に係る発光モジュール60の正面図である。発光モジュール60は所望の形状、例えば図11に示すように略L字状に形成することができる。この発光モジュール60は、標識灯としての機能を発揮し、例えば、DRLユニット、ターンシグナルランプユニット、ストップランプユニットとして用いることができる。また、本実施形態では、略L字状の発光モジュール60を複数個並列して配置する構成を採用してもよい。このとき、各発光モジュール60の蛍光体樹脂層28に含有される蛍光体の種類を変えることで、発光モジュール60毎に発光色を変えることができる。これにより、例えば一部の発光モジュール60がアンバー色または黄色で発光するターンシグナルランプユニットとして構成され他の発光モジュール60が赤色で発光するストップランプユニットとして構成されるような発光モジュール群を提供することができ、車両用灯具としての汎用性を高めることができる。
図13は第6の実施形態に係る発光モジュールからなるHMSLの斜視図である。なお、図13では透光カバー34を介して見える灯室内を実線で示している。
図14は第7の実施形態に係る発光モジュールからなる三角表示板の正面図である。なお、図14では透光カバー42を介して見える灯室内を実線で示している。
第8の実施形態においては、図15に示すように、ドーム状のレンズ形状にした導光体層26および蛍光体樹脂層28を連ねて形成することにより、発光モジュール90が構成されている。なお、本実施形態において、第1から第7の実施形態と同一構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
標識灯200においては、SAE J2087 AUG91や,ECE87等の規格に合致した配光とするために、発光モジュール以外にレンズや反射鏡等が用いられることが多いが、本件発明者は、蛍光体樹脂層28の粘度を1〜500Pa・s、蛍光体樹脂層28を塗布(ポッティング)する際にシリンジ内に加える塗布圧力を1kPa〜50kPa、シリンジの吐出口径を0.1〜2.5mm、ディスペンサノズル移動スピードを0〜100mm/sに調整することにより、蛍光体樹脂層28をレンズ形状に塗布できることを見出した。より具体的には、蛍光体樹脂層28の粘度を100Pa・s、蛍光体樹脂層28を塗布する際にシリンジ内に加える塗布圧力を50kPa、シリンジの吐出口径を1.43mmとした上で、ディスペンサノズル移動スピード0mm/s(停止)で蛍光体樹脂層28を塗布し、塗布後、ディスペンサノズルを約8mm移動し、その移動した位置に蛍光体樹脂層28を塗布する。これを繰り返すことにより、ドーム状のレンズ形状を連ねたライン光源が得られることになる。導光体層26についても同様に形成することでレンズ形状に塗布することができる。
このような発光モジュール90は、レンズ機能を有するため、標識灯200の光源として用いた場合、発光モジュール90以外のレンズが不要となるか、大幅に簡素化でき、コストを低減することができる。
第9の実施形態は、図16、図17に示すように、アルミ基板等からなる支持基板54に反射鏡が形成された発光モジュール100を示している。
この第9の実施形態においては、支持基板54の表面に溝51が形成されている(図17参照)。この溝51の両側壁内面51aは、その底面51bから開口に向かうに従って互いに離れるように傾斜されており、溝51内の底面51bに、所定間隔毎に発光素子22が搭載(配置)されている。この溝51内及び発光素子22に導光体層26が塗布される。また、支持基板54における溝51上には、蛍光体樹脂層28が円弧状をもって形成されている。これにより、溝51の両側壁内面51aは、反射鏡による配光制御機能を有することになり、このような発光モジュール100を標識灯200の光源として用いた場合には、発光モジュール100以外の反射鏡が不要となるか、大幅に簡素化でき、コスト低減を図ることができる。
本変形例では、アルミ基板等の支持基板64に、各発光素子22の配置位置において凹所52がそれぞれ個別に形成されており、その各凹所52の底面52bに発光素子22が配置されている。この場合、各凹所52の開口が平面視円形に形成されていると共に、その各凹所52が支持基板64の肉厚方向の内方に向かうに従って徐々に縮径されており、凹所52の内周面52aは、その凹所52の縮径構造に基づき、反射鏡としての機能を有することになる。
本変形例においては、アルミ基板等の支持基板74に各凹所53が平面視四角形状にそれぞれ形成され、その各凹所53の開口辺から垂下する内面53aが、対向するもの同士に関し、各凹所53の開口辺から垂下するに従い互いに近づくように傾斜されている。これにより、本変形例においては、各凹所53の開口辺から垂下する内面53aが反射鏡としての機能を有することになる。
本変形例においては、支持基板84上に一対の隆起部54が設けられている。この一対の隆起部54は、その両者54間に溝を構成するように配置されており、各発光素子22は、その一対の隆起部54間における支持基板84上に配置されている。この両隆起部54の内面54aは、支持基板84の肉厚方向の外方に向かうに従って互いに離れるように傾斜されており、この傾斜した両内面54aが、隆起部54の材質等(アルミ等)に基づき反射鏡としての機能を有することになっている。
この場合、一対の隆起部54を設けて溝を形成することに代えて、隆起部54により発光素子22毎の凹所を形成し、その各凹所内に発光素子22をそれぞれ配置してもよい。
(1)導光体層26および蛍光体樹脂層28の形成方法については、ディスペンサの塗布に限定されず、印刷法や、射出成形、圧縮成形等の他の成形方法を用いてもよいこと。
(2)上記の実施形態において、FPC24が、エポキシ等の樹脂やアルミ、銅等の金属で形成されることが多いが、他の材料を用いていてもよいこと。
(3)標識灯200の形状によっては、FPC24以外の厚みのあるガラスエポキシ基板、アルミや銅等の金属基板、セラミック基板等の屈曲性の低い基板が用いられてもよいこと。
(4)フレキシブル性確保の為に、FPC24と、上記(3)で示した屈曲性の低い基板とを組み合わせて用いること。
具体的には、図21、図22に示すように、屈曲性の低い基板94上に発光素子22を搭載したユニットUを用意し、そのようなユニットUを間隔をあけてFPC24に取付けることが好ましい。すなわち、図21に示すように、各ユニットUにおける基板(屈曲性の低い基板)94をFPC24の一方の面(図13中、下面)に取付ける一方、FPC24を貫通させて発光素子22を該FPC24の他方の面(図21中、上面)側に突出させ、その発光素子22を導光体層26および蛍光体樹脂層28により被覆してもよいし、図22に示すように、屈曲性の低い基板94上に発光素子22を搭載したユニットUをFPC24の他方の面(図22中、上面)に取付け、そのユニットUを導光体層26および蛍光体樹脂層28により被覆してもよい。
(5)標識灯200のSAE規格(SAE J2087 AUG91)およびECE規格(ECE R87)を満たす為に、発光モジュール20からの出射光束として200〜1200lm程度とすること。
このため、本発光モジュール20においては、前記出射光束が得るべく、複数個の発光素子22に500〜3000mAの電流を流すこととされている。
(6)複数個の発光素子22を載置する適正間隔を、一つの発光素子22に流す電流値によって変えること。
具体的には、発光素子22間の間隔と、流す最適電流値との関係を次のようにすることが好ましい。
0.5〜5mm間隔で10〜30mA。
3〜20mm間隔で20〜300mA。
10〜50mm間隔で100〜1000mA。
30〜100mm間隔で300〜1500mA。
より具体的には、発光素子22に流す電流値を100mAとするとき、発光素子22間の間隔を8mmとすることがより好ましい。複数個の発光素子22を上記各適正間隔よりも広くすると、発光モジュール20に明部と暗部が生じてしまって均一発光とならない一方、各適正間隔よりも狭くなると、不要に発光素子22の数が多くなってコストアップとなってしまうからである。
(7)標識灯200に関し、意匠上、項目(5)の光束条件を満たしつつ、色々な長さが要求される場合には、複数個の発光素子22を載置する間隔と一つの発光素子22に流す電流値を変えることにより、色々な長さの発光モジュール20を実現すること。
具体的には、発光素子22間の間隔と、流す最適電流値との関係に対する標識灯200用の発光モジュール20の長さとして、次のような対応関係にあるものが好ましい。
発光素子22間の間隔0.5〜5mmであって最適電流値10〜30mAの場合には発光モジュール20の長さ8〜1500mm。
発光素子22間の間隔3〜20mmであって最適電流値20〜300mAの場合には発光モジュール20の長さ3〜3000mm。
発光素子22間の間隔10〜50mmであって最適電流値100〜1000mAの場合には発光モジュール20の長さ10〜1500mm。
発光素子22間の間隔30〜100mmであって最適電流値300〜1500mAの場合には発光モジュール20の長さ30〜1000mm。
これにより、標識灯200に関し、幅広い意匠に対応可能な長さを自由に実現できる。
より具体的な一例として、標識灯200用の発光モジュール20が、光束200lm、長さ200mmを必要とする場合には、発光素子22の載置間隔を8.3mm、1つの発光素子22に流す電流値を40mAとし、発光素子22を24個載置することにより、上記内容が実現できる。
(8)断面半球状(ドーム形状)に塗布された蛍光体樹脂層28の塗布幅の適正値を、発光素子22の幅〜20mmとし、塗布高さの適正値を塗布幅の0.5倍〜3倍とすること。
適正値より塗布幅や塗布高さが大きくなると、蛍光体樹脂層28の内側で発光した光が外側に出る効率が低下し、結果、発光モジュール20の効率を低下させてしまう一方、適正値より塗布幅や塗布高さが小さいと、発光素子22を被い尽くすことが困難となり、発光モジュール20の製造が困難になるからである。
(9)固定板11に発光モジュール20を固定する方法として、接着に限らず、ネジ締結、かしめ、他部品による押さえこみ等の他の方法を用いること。
(10)固定板11として、アルミ以外の鉄、銅、セラミック等の他の材料が用いること。
(11)固定板11に、放熱性能を高めるべく、ヒートパイプ、水冷ユニット、ペルチェ素子等の熱輸送部材を設けること。
(12)固定板11に発光素子22を直接実装し、その実装した発光素子22を導光体層26および蛍光体樹脂層28によって封止したチップオンボードの形態をとること。
これにより、FPC24等の基板が不要となり、コストを低減できる。
(13)標識灯200の駆動電圧として、車輌のバッテリ電圧12V、24Vや、DC‐DCコンバーターで車輌のバッテリ電圧を所望の電圧に変換した電圧が用いられること。
この際、発光素子22の配線は[駆動電圧÷発光素子22の電圧]以下の数となるような直列接続を基本としたものとなる。 また、電流制限が必要な為、電流制限機能を持ったDC‐DCコンバーターを用いない場合は、抵抗器、トランジスタ、FET、定電流ダイオード等の別途電流制限電源回路が用いられることになる。
Claims (7)
- 複数の発光素子と、
前記複数の発光素子から出射される光により励起され可視光を発光する蛍光体を含有した蛍光体樹脂層と、
前記複数の発光素子および前記蛍光体樹脂層から出射される光を反射する反射面と、
前記反射面と前記蛍光体樹脂層との間に設けられ、前記複数の発光素子または前記蛍光体が発する光を導光可能な導光体層と、
を備えていることを特徴とする発光モジュール。 - 前記導光体層は、前記蛍光体樹脂層とは異なる屈折率を有し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。
- 前記導光体層は、前記蛍光体樹脂層よりも大きい屈折率を有している材料から形成されていることを特徴とする請求項2に記載の発光モジュール。
- 前記複数の発光素子は、前記導光体層内に設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の発光モジュール。
- 前記複数の発光素子の各々は、その少なくとも一部が前記蛍光体樹脂層内に位置していることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の発光モジュール。
- 前記反射面および前記蛍光体樹脂層と前記導光体層との界面の少なくとも一方に、前記複数の発光素子から出射される光の一部を散乱させるような処理が施された散乱処理部が設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の発光モジュール。
- 前記複数の発光素子は、二次元的な所定形状に配置され、前記蛍光体樹脂層および前記導光体層の少なくとも一方によりライン連結されて形成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の発光モジュール。
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