JP2017063086A - 発光モジュール - Google Patents

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康章 堤
Yasuaki Tsutsumi
康章 堤
伊藤　和弘
Kazuhiro Ito
和弘 伊藤
祥敬 佐々木
Yoshitaka Sasaki
祥敬 佐々木
大野　智之
Tomoyuki Ono
智之 大野
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Abstract

【課題】 部品点数の増加をきたすことなく輝度ムラの発生を抑制する。
【解決手段】 複数の基板３が離隔した状態で並んで配置される照明装置において用いられ、基板に搭載された半導体発光素子５と、半導体発光素子から出射された光を吸収して発光する蛍光体６ａ、６ｂを有する蛍光層６とを備え、複数の基板の並ぶ方向が並び方向とされ、蛍光層には並び方向において基板の外周より外側に突出された突出部７が設けられた。これにより、隣り合う基板間の間隔を狭めることなく隣り合う蛍光層間の間隔が小さくなるため、部品点数の増加をきたすことなく輝度ムラの発生を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は複数の基板が離隔した状態で並んで配置される照明装置において用いられる発光モジュールについての技術分野に関する。
特開２０１４−１４６７５０号公報 特開２０１２−８９５５５号公報
光源として半導体発光素子が用いられた発光モジュールがあり、このような発光モジュールには複数が所定の各位置に配置されて用いられるものがある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特許文献１に記載された発光モジュールにあっては、複数が所定の間隔で各位置に配置されて照明装置が構成され、照明装置において帯状の領域から光が発せられる所謂ライン発光が行われるように構成されている。
ところが、上記のような複数の発光モジュールが用いられる構成においては、半導体発光素子が所定の間隔で配置されるため、隣り合う半導体発光素子間の輝度が低くなり輝度ムラが発生し易くなってしまう。
このような輝度ムラを解消するために、半導体発光素子間の間隔を狭める方法があるが、半導体発光素子間の間隔を狭めると、その分、半導体発光素子の数が多くなり部品点数が増加し製造コストが高騰してしまう。
また、輝度ムラを解消するために、発光モジュールが並ぶ方向に延びる拡散板を配置して半導体発光素子から出射された光を拡散板によって拡散して外部へ向けて照射する方法もあるが、拡散板を用いると拡散板によって光の取出効率が低下すると共にやはり部品点数の増加により製造コストの高騰をきたしてしまう。
そこで、本発明発光モジュールは、上記した問題点を克服し、部品点数の増加をきたすことなく輝度ムラの発生を抑制することを目的とする。
第１に、本発明に係る発光モジュールは、複数の基板が離隔した状態で並んで配置される照明装置において用いられる発光モジュールであって、前記基板に搭載された半導体発光素子と、前記半導体発光素子から出射された光を吸収して発光する蛍光体を有する蛍光層とを備え、前記複数の基板の並ぶ方向が並び方向とされ、前記蛍光層には前記並び方向において前記基板の外周より外側に突出された突出部が設けられたものである。
これにより、隣り合う基板間の間隔を狭めることなく隣り合う蛍光層間の間隔が小さくなる。
第２に、上記した本発明に係る発光モジュールにおいては、前記突出部における前記並び方向側の側面が傾斜面に形成されることが望ましい。
これにより、突出部を隣り合う発光モジュールの蛍光層にオーバーラップさせることが可能になる。
第３に、上記した本発明に係る発光モジュールにおいては、前記蛍光層として第１の蛍光層と第２の蛍光層が設けられ、前記第１の蛍光層に青色蛍光体が含有され、前記第２の蛍光層に黄色蛍光体が含有され、前記半導体発光素子から出射される光が前記第２の蛍光層を通って前記第１の蛍光層に入射されることが望ましい。
これにより、第１の蛍光体から発せられた青色光が第２の蛍光体で吸収され難い。
第４に、上記した本発明に係る発光モジュールにおいては、前記半導体発光素子と前記蛍光層の間に前記半導体発光素子から出射された光を拡散する拡散部が設けられることが望ましい。
これにより、半導体発光素子から出射された光が封止層に均一に入射される。
第５に、上記した本発明に係る発光モジュールにおいては、前記突出部に基板側に向かう光を反射する反射膜が取り付けられることが望ましい。
これにより、反射膜によって封止層から基板側に向かう光が反射される。
本発明によれば、隣り合う基板間の間隔を狭めることなく隣り合う蛍光層間の間隔が小さくなるため、部品点数の増加をきたすことなく輝度ムラの発生を抑制することができる。
図２乃至図１０と共に本発明発光モジュールの実施の形態を示すものであり、本図は、発光モジュールを並んだ状態で示す断面図である。 両端部に突出部が設けられた発光モジュールを並んだ状態で示す断面図である。 傾斜面を有する突出部が設けられた発光モジュールを並んだ状態で示す断面図である。 第１の変形例に係る発光モジュールを並んだ状態で示す断面図である。 両端部に突出部が設けられた第１の変形例に係る発光モジュールを示す断面図である。 傾斜面を有する突出部が設けられた第１の変形例に係る発光モジュールを示す断面図である。 第２の変形例に係る発光モジュールを示す断面図である。 第３の変形例に係る発光モジュールを示す断面図である。 第４の変形例に係る発光モジュールを示す断面図である。 第４の変形例に係る別の発光モジュールを示す断面図である。
以下に、本発明発光モジュールを実施するための形態について添付図面を参照して説明する。
発光モジュール１は複数が所定の間隔で各位置に配置されて用いられる照明装置において使用され、照明装置においては複数の発光モジュール１、１、・・・から光が照射されることにより帯状の領域から光が発せられる所謂ライン発光が行われる。
このような照明装置としては、例えば、クリアランスランプ、デイタイムランニングランプ、ターンシグナルランプ、ストップランプ等の車輌用灯具や室内で用いられる各種の一般照明及びインテリア照明等がある。
発光モジュール１、１、・・・はハウジングと透光カバーによって構成された図示しない灯具外筐の内部に配置され、ベース板２上に所定の間隔で配置されている（図１参照）。
発光モジュール１は図示しない複数の接続端子（電極）が形成された基板（素子搭載基板）３と基板３の素子搭載面３ａに接合材４によって接合されて搭載された半導体発光素子５と半導体発光素子５を封止する蛍光層６とを有している。
半導体発光素子５としては、例えば、紫色発光ダイオードが用いられている。半導体発光素子５は色ムラの発生を抑制するために、発光波長のピークが４１０ｎｍ以下にされていることが望ましい。尚、半導体発光素子５として青色発光ダイオードが用いられていてもよい。
蛍光層６は、例えば、略直方体状に形成されている。蛍光層６は封止材６ａに少なくとも１種類の蛍光体が含有されて構成され、蛍光体としては、例えば、青色蛍光体である第１の蛍光体６ｂと黄色蛍光体である第２の蛍光体６ｃとが用いられている。尚、半導体発光素子５と蛍光体の組み合わせとしては、上記の他に、例えば、半導体発光素子５が紫色発光ダイオードである場合には、蛍光体として赤色蛍光体と緑色蛍光体と青色蛍光体が用いられる例や赤色蛍光体と緑色蛍光体と青色蛍光体と黄色蛍光体が用いられる例がある。また、半導体発光素子５が紫色発光ダイオード又は青色発光ダイオードである場合には、蛍光体として橙色蛍光体が用いられる例や赤色蛍光体が用いられる例がある。
尚、半導体発光素子５として紫色発光ダイオードが用いられる場合には、紫色発光ダイオードが青色発光ダイオードに比し指向性が低いため、半導体発光素子５として青色発光ダイオード用いられる場合に比し輝度ムラの発生を抑制することができる。
蛍光層６は基板３、３、・・・の並び方向における一端部が基板３の外周３ｂより外側に突出され、この突出された部分が突出部７として設けられている。突出部７は突出方向における端面である側面７ａが基板３の素子搭載面３ａに直交する向きにされている。従って、突出部７は基板３の外周３ｂからの突出量が一様にされている。
接合材４はダイアタッチ材や半田等であり、蛍光層６によって半導体発光素子５とともに封止されている。
半導体発光素子５はワイヤー８、８によって基板３の各接続端子に接続されている。ワイヤー８、８は蛍光層６によって接合材４及び半導体発光素子５とともに封止されている。
発光モジュール１、１、・・・が並べて配置された状態においては、発光モジュール１に設けられた突出部７が隣り合う発光モジュール１における蛍光層６の突出部７の反対側の端面に近接して位置される。このとき隣り合う発光モジュール１、１においては、基板３、３間の距離Ａが蛍光層６、６間の距離Ｂより大きくされている。
上記のように構成された発光モジュール１において、半導体発光素子５に電流が供給されると半導体発光素子５から、例えば、紫色の光が出射され、出射された光の少なくとも一部がそれぞれ第１の蛍光体６ｂと第２の蛍光体６ｃに吸収されそれぞれの波長変換領域において波長変換されて発光される。従って、発光モジュール１からは半導体発光素子５から出射された光と第１の蛍光体６ｂ及び第２の蛍光体６ｃでそれぞれ波長変換されて生成された光とが混合されて、例えば、白色光が照射される。
上記したように、発光モジュール１には基板３、３、・・・の並び方向において基板３の外周３ｂより外側に突出され光が出射される突出部７が設けられているため、隣り合う発光モジュール１、１における基板３、３間の間隔を狭めることなく隣り合う蛍光層６、６間の間隔が小さくなる。
従って、輝度ムラの発生を抑制するために基板３、３間の間隔を狭めて発光モジュール１の数を増やしたり拡散板を用いる必要がなく、部品点数の増加をきたすことなく輝度ムラの発生を抑制することができる。
上記には、蛍光層６の一端部に突出部７が設けられた例を示したが、基板３、３、・・・の並び方向において蛍光層６の両端部にそれぞれ突出部７、７を設けることも可能である（図２参照）。
両端部に突出部７、７が設けられた場合には、隣り合う発光モジュール１、１における基板３、３間の間隔Ｃが間隔Ａより広くなり、その分、発光モジュール１、１、・・・の数を減じることが可能であり、部品点数を削減した上で輝度ムラの発生を抑制することができる。
また、発光モジュール１にあっては、突出部７に代えて、蛍光層６の一端部に傾斜された形状の突出部９が設けられてもよい（図３参照）。突出部９は基板３から離れるに従って突出量が大きくされ、基板３、３、・・・の並び方向側の側面が傾斜面９ａとして形成されている。
この場合には、蛍光層６における突出部９が設けられた端部と反対側の端部は切り欠かれた形状に形成され、この反対側の端部の側面が傾斜面１０として形成される。傾斜面１０の傾斜角度と傾斜面９ａの傾斜方向及び傾斜角度は同じにされている。
突出部９と傾斜面１０を有する構成にあっては、発光モジュール１、１、・・・が並べて配置された状態において、発光モジュール１に設けられた突出部９の傾斜面９ａが隣り合う発光モジュール１の傾斜面１０に対向して位置されるため、突出部９を隣り合う発光モジュール１の蛍光層６にオーバーラップさせることが可能になる。
従って、光Ｓ、Ｓで示すように、蛍光層６、６間の隙間をオーバーラップする位置からの光の照射や隙間を跨いだ状態での光の照射が行われ、部品点数の増加をきたすことなく輝度ムラの発生を一層抑制することができる。
以下に、発光モジュール１の各変形例について説明する（図４乃至図１０参照）。尚、以下に示す変形例に係る発光モジュール１Ａは、上記した発光モジュール１と比較して、蛍光層に加え封止層が設けられていることのみが相違する。また、以下に示す各変形例に係る発光モジュール１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは、上記した発光モジュール１と比較して、蛍光層に加え封止層が設けられていること及び機能性の向上を図る構成が追加して設けられていることのみが相違する。従って、発光モジュール１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄについては、発光モジュール１と比較して異なる部分についてのみ詳細に説明をし、その他の部分については発光モジュール１における同様の部分に付した符号と同じ符号を付して説明は省略する。
第１の変形例に係る発光モジュール１Ａは、基板３と半導体発光素子５と蛍光層６Ａと封止層１１を有している。
封止層１１は封止材６ａと同様の封止材によって、例えば、略直方体状に形成されている。半導体発光素子５と接合材４とワイヤー８、８は封止層１１によって封止されている。
蛍光層６Ａは、例えば、シート状の部材であり、封止層１１上に貼り付けられている。蛍光層６Ａは封止材６ａに少なくとも１種類の蛍光体が含有されて構成され、蛍光層６と同様の構成にされている。
蛍光層６Ａは基板３、３、・・・の並び方向における一端部が基板３の外周３ｂより外側に突出され、この突出された部分が突出部７Ａとして設けられている。突出部７Ａは側面７ａが基板３の素子搭載面３ａに直交する向きにされている。
発光モジュール１Ａ、１Ａ、・・・が並べて配置された状態においては、発光モジュール１Ａに設けられた突出部７Ａが隣り合う発光モジュール１Ａにおける蛍光層６Ａの突出部７Ａと反対側の端面に近接して位置される。
発光モジュール１Ａにあっては、封止層１１上に所定の大きさに形成された蛍光層６Ａを貼り付けることにより突出部７Ａが形成されるため、突出部７Ａの形成が容易であり、突出部７Ａを有する構造を容易に製造することができる。
尚、発光モジュール１Ａにあっても、発光モジュール１と同様に、両端部に突出部７Ａ、７Ａが設けられた構成にされてもよく（図５参照）、また、傾斜された形状の突出部９Ａと傾斜面１０Ａを有する構成にされてもよい（図６参照）。
第２の変形例に係る発光モジュール１Ｂは、基板３と半導体発光素子５と蛍光層６Ｂと封止層１１を有している（図７参照）。
蛍光層６Ｂは蛍光層６Ａと同様の構成にされている。蛍光層６Ｂの突出部７Ｂには基板３側の面に反射膜１２が貼り付けられている。
発光モジュール１Ｂにあっては、反射膜１２によって封止層６Ｂから基板３側に向かう光が反射され、光の取出効率の向上を図ることができる。
尚、発光モジュール１Ｂにあっても、発光モジュール１と同様に、両端部に突出部７Ｂ、７Ｂが設けられた構成にされてもよく、また、傾斜された形状の突出部と傾斜面を有する構成にされてもよい。
第３の変形例に係る発光モジュール１Ｃは、基板３と半導体発光素子５と蛍光層６Ｃと封止層１１を有している（図８参照）。
蛍光層６Ｃは、例えば、シート状の部材であり、封止層１１上に貼り付けられている。蛍光層６Ｃは第１の蛍光層として機能し、封止材６ａに青色蛍光体である第１の蛍光体６ｂが含有されて構成されている。
蛍光層６Ｃは基板３、３、・・・の並び方向における一端部が突出部７Ｃとして設けられている。
発光モジュール１Ｃには封止層１１の内部に半導体発光素子５を封止する第２の蛍光層１３が設けられている。第２の封止層１３は、封止材６ａと同じ封止材１３ａに黄色蛍光体である第２の蛍光体１３ｂが含有されて構成されている。
発光モジュール１Ｃにおいて、半導体発光素子５に電流が供給されると半導体発光素子５から紫色の光が出射され、出射された光が第２の蛍光層１３を通って封止層６Ｃに入射される。従って、出射された光の少なくとも一部がそれぞれ順に第２の封止層１３の第２の蛍光体１３ｂと第１の封止層として機能する封止層６Ｃの第１の蛍光体６ｂに吸収されそれぞれの波長変換領域において波長変換されて発光される。
一般に、黄色蛍光体は青色光の一部を吸収することが知られている。従って、発光モジュール１Ｃのように、半導体発光素子５から出射された光が第２の蛍光層１３を通って第１の封止層として機能する封止層６Ｃに入射される構成にすることにより、第１の蛍光体６ｂから発せられた青色光の第２の蛍光体１３ｂでの吸収が防止され、蛍光体間における再吸収を防止して変換効率の向上を図ることができる。
尚、発光モジュール１Ｃにあっても、発光モジュール１と同様に、両端部に突出部７Ｃ、７Ｃが設けられた構成にされてもよく、また、傾斜された形状の突出部と傾斜面を有する構成にされてもよい。
第４の変形例に係る発光モジュール１Ｄは、基板３と半導体発光素子５と蛍光層６Ｄと保持筒１４を有している（図９参照）。
蛍光層６Ｄは蛍光層６Ａと同様の構成にされ、蛍光層６Ｄには突出部７Ｄが設けられている。
保持筒１４は基板３の外周部に取り付けられ、半導体発光素子５を周囲から覆う状態にされている。保持筒１４の内部には封止層が設けられておらず、保持筒１４の内部は空間にされている。但し、保持筒１４の内部に封止層が設けられていてもよい。保持筒１４の基板３と反対側の端面には封止層６Ｄが接合され、封止層６Ｄが保持筒１４に保持されている。
保持筒１４の内側には半導体発光素子５上に拡散部として機能する拡散板１５が用いられている。
発光モジュール１Ｄにおいて、半導体発光素子５に電流が供給されると半導体発光素子５から、例えば、紫色の光が出射され、出射された光の少なくとも一部がそれぞれ第１の蛍光体６ｂと第２の蛍光体６ｃに吸収されそれぞれの波長変換領域において波長変換されて発光される。このとき半導体発光素子５から出射された光は拡散板１５によって拡散されて封止層６Ｄに入射される。
従って、半導体発光素子５から出射された光が封止層６Ｄに均一に入射され、輝度ムラの発生を抑制することができる。
尚、発光モジュール１Ｄにあっても、発光モジュール１と同様に、両端部に突出部７Ｄ、７Ｄが設けられた構成にされてもよく、また、傾斜された形状の突出部と傾斜面を有する構成にされてもよい。
また、上記には、拡散部として拡散板１５が用いられた例を示したが、拡散部は拡散板１５に限られることはなく光を拡散する機能を有していれば他の手段を用いることが可能であり、例えば、拡散板１５に代えて拡散レンズ１６を用いることも可能である（図１０参照）。
１…発光モジュール、３…基板、３ｂ…外周、５…半導体発光素子、６…蛍光層、７…突出部、７ａ…側面、９…突出部、９ａ…傾斜面、１Ａ…発光モジュール、６Ａ…蛍光層、７Ａ…突出部、９Ａ…突出部、１Ｂ…発光モジュール、６Ｂ…蛍光層、７Ｂ…突出部、１２…反射膜、１Ｃ…発光モジュール、６Ｃ…蛍光層（第１の蛍光層）、６ａ…第１の蛍光体、７Ｃ…突出部、１３…第２の蛍光層、１３ｂ…第２の蛍光体、１Ｄ…発光モジュール、６Ｄ…蛍光層、７Ｄ…突出部、１５…拡散板（拡散部）、１６…拡散レンズ（拡散部）

Claims (5)

  1. 複数の基板が離隔した状態で並んで配置される照明装置において用いられる発光モジュールであって、
    前記基板に搭載された半導体発光素子と、
    前記半導体発光素子から出射された光を吸収して発光する蛍光体を有する蛍光層とを備え、
    前記複数の基板の並ぶ方向が並び方向とされ、
    前記蛍光層には前記並び方向において前記基板の外周より外側に突出された突出部が設けられた
    発光モジュール。
  2. 前記突出部における前記並び方向側の側面が傾斜面に形成された
    請求項１に記載の発光モジュール。
  3. 前記蛍光層として第１の蛍光層と第２の蛍光層が設けられ、
    前記第１の蛍光層に青色蛍光体が含有され、
    前記第２の蛍光層に黄色蛍光体が含有され、
    前記半導体発光素子から出射される光が前記第２の蛍光層を通って前記第１の蛍光層に入射される
    請求項１又は請求項２に記載の発光モジュール。
  4. 前記半導体発光素子と前記蛍光層の間に前記半導体発光素子から出射された光を拡散する拡散部が設けられた
    請求項１、請求項２又は請求項３に記載の発光モジュール。
  5. 前記突出部に基板側に向かう光を反射する反射膜が取り付けられた
    請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の発光モジュール。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023054199A1 (ja) * 2021-09-28 2023-04-06 京セラ株式会社 発光装置及び照明装置

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