JP5395097B2 - Light emitting module and lamp unit - Google Patents
Light emitting module and lamp unit Download PDFInfo
- Publication number
- JP5395097B2 JP5395097B2 JP2010546472A JP2010546472A JP5395097B2 JP 5395097 B2 JP5395097 B2 JP 5395097B2 JP 2010546472 A JP2010546472 A JP 2010546472A JP 2010546472 A JP2010546472 A JP 2010546472A JP 5395097 B2 JP5395097 B2 JP 5395097B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light emitting
- wavelength conversion
- conversion member
- emitting element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 78
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 38
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 15
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 8
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 3
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/505—Wavelength conversion elements characterised by the shape, e.g. plate or foil
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
- F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
- F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
- F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
- F21S41/147—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device
- F21S41/148—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device the main emission direction of the LED being perpendicular to the optical axis
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/1015—Shape
- H01L2924/10155—Shape being other than a cuboid
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/1015—Shape
- H01L2924/10155—Shape being other than a cuboid
- H01L2924/10158—Shape being other than a cuboid at the passive surface
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Description
本発明は、発光モジュール、および発光モジュールを備える灯具ユニットに関する。 The present invention relates to a light emitting module and a lamp unit including the light emitting module.
近年、高寿命化や消費電力低減などを目的として、車両前方に光を照射する灯具ユニットなど強い光を照射するための光源としてLED(Light Emitting Diode)などの発光素子を有する発光モジュールを用いる技術の開発が進められている。しかし、このような用途で用いるためには発光モジュールに高い光度の光を発することが求められることになる。ここで、例えば白色光の取り出し効率を向上させるべく、主として青色光を発光する発光素子と、青色光により励起されて主として黄色光を発光する黄色系蛍光体と、発光素子から青色光を透過させ、黄色系蛍光体からの黄色光以上の波長の光を反射する青色透過黄色系反射手段と、を備える照明装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art In recent years, for the purpose of extending life and reducing power consumption, a technology that uses a light emitting module having a light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) as a light source for irradiating strong light such as a lamp unit that irradiates light in front of the vehicle. Development is underway. However, in order to use in such applications, it is required to emit light with high luminous intensity to the light emitting module. Here, for example, in order to improve the extraction efficiency of white light, a light emitting element that mainly emits blue light, a yellow phosphor that emits mainly yellow light when excited by blue light, and blue light is transmitted from the light emitting element. An illuminating device has been proposed that includes blue-transmitting yellow-based reflecting means that reflects light having a wavelength equal to or greater than that of yellow light from a yellow-based phosphor (see, for example, Patent Document 1).
しかし、一般的な粉状の蛍光体を用いて光の波長を変換する場合、光が蛍光体の粒子に当たったときにその光の光度が弱められるため、光の高い利用効率を実現することは難しい。このため、例えば発光層によって放出された光の経路内に配置されたセラミック層を備える構造体が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 However, when converting the wavelength of light using a general powdered phosphor, when the light hits the phosphor particles, the light intensity of the light is weakened, thus realizing high light utilization efficiency Is difficult. For this reason, for example, a structure including a ceramic layer disposed in a path of light emitted by the light emitting layer has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
近年、車両に搭載される灯具ユニットの光源としてLEDなどの発光素子を用いるため、このような発光素子の高輝度化、高光度化が重要な課題となっている。このため、発光素子が発した光の利用効率を高めるための新たな技術の開発が強く望まれている。ここで、例えば上述の特許文献2に記載される技術のように蛍光体を含むセラミック層を設けた場合、外部空間との屈折率の違いから出射すべき出射面から出射せずに反射してセラミック層内部を通過し、出射することを望まない面から光が出射する可能性がある。このように、入射する光に対して出射すべき面から出射する光の割合が低くなると、発光素子のさらなる高輝度化または高光度化は困難となる。 In recent years, since a light emitting element such as an LED is used as a light source of a lamp unit mounted on a vehicle, it is important to increase the luminance and the luminous intensity of such a light emitting element. For this reason, development of a new technique for increasing the utilization efficiency of light emitted from the light emitting element is strongly desired. Here, for example, when a ceramic layer containing a phosphor is provided as in the technique described in Patent Document 2 described above, reflection occurs without exiting from the exit surface to be exited due to the difference in refractive index from the external space. There is a possibility that light exits from a surface that passes through the ceramic layer and is not desired to exit. Thus, when the ratio of the light emitted from the surface to be emitted with respect to the incident light is reduced, it is difficult to further increase the luminance or the luminous intensity of the light emitting element.
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、高輝度または高光度の発光モジュールを提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a light emitting module having high luminance or high luminous intensity.
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、発光素子と、発光素子が発する光を波長変換して出射面から出射する透明な光波長変換部材と、光波長変換部材の出射面に接するよう設けられた、光波長変換部材よりも屈折率が低い出射層と、発光素子の出射面および光波長変換部材の入射面の双方に接するよう設けられた、光波長変換部材よりも屈折率が低い中間部材と、を備える。中間部材は、出射層よりも低い屈折率を有する。 In order to solve the above problems, a light emitting module according to an aspect of the present invention includes a light emitting element, a transparent light wavelength conversion member that converts the wavelength of light emitted from the light emitting element and emits the light from an emission surface, and a light wavelength conversion member. From the light wavelength conversion member provided so as to be in contact with the light exit surface having a refractive index lower than that of the light wavelength conversion member and in contact with both the light emission surface and the light wavelength conversion member. And an intermediate member having a low refractive index. The intermediate member has a lower refractive index than the output layer.
例えば、ある第1の部材と、第1の部材よりも屈折率の低い第2の部材とが互いに接している場合、その屈折率の差が低いほど第1の部材から第2の部材へと光が進みやすい。この態様によれば、まず、発光素子と光波長変換部材との間にこのような中間部材を設けることにより、発光素子の出射面に光波長変換部材の入射面を直接貼り合わせる場合の両者の間の屈折率の差に比べ、部材間の屈折率の差を低減させることができる。このため、発光素子が発した光を光波長変換部材に入射させやすくすることができる。また、中間部材が出射層よりも低い屈折率を有することにより、中間部材よりも出射層へと光波長変換部材から光を進みやすくすることができる。こうして、中間部材と出射層が相俟って発光素子が発する光の取り出し効率を向上させることができる。 For example, when a certain first member and a second member having a lower refractive index than the first member are in contact with each other, the lower the difference in the refractive index, the more the first member changes to the second member. Light is easy to travel. According to this aspect, first, by providing such an intermediate member between the light emitting element and the light wavelength conversion member, both of the cases where the incident surface of the light wavelength conversion member is directly bonded to the emission surface of the light emitting element. The difference in refractive index between members can be reduced compared to the difference in refractive index between the members. For this reason, the light emitted from the light emitting element can be easily incident on the light wavelength conversion member. In addition, since the intermediate member has a lower refractive index than that of the emission layer, it is possible to facilitate light from the light wavelength conversion member to the emission layer rather than the intermediate member. Thus, the extraction efficiency of light emitted from the light emitting element can be improved by combining the intermediate member and the emission layer.
互いに接する発光素子の出射面および中間部材の入射面の双方には、凹凸が形成されていてもよい。 Concavities and convexities may be formed on both the exit surface of the light emitting element and the entrance surface of the intermediate member that are in contact with each other.
ある部材の内部を進む光は、その部材内部からの出射角度がある出射可能角度を超えると、その部材から出射することができず、外部との境界面で反射して再びその部材の内部に進む。この態様によれば、発光素子の出射面の凸部の内面において光が出射できずに反射された場合においても、その光が凸部の別の内面に向けて進む可能性を高めることができる。こうして凸部の別の内面に向けて反射された光は、今度は出射可能角度の範囲内で中間部材に出射し得る。このため、このような凹凸が形成されていない場合に比べ、発光素子から中間部材に入射する光を増やすことが可能となり、発光モジュールの輝度または光度を高めることが可能となる。 Light traveling inside a member cannot be emitted from the member when the emission angle from the inside of the member exceeds a certain outputable angle, is reflected at the boundary surface with the outside, and again enters the inside of the member. move on. According to this aspect, even when light is reflected without being emitted from the inner surface of the convex portion of the light emitting element, the possibility that the light travels toward another inner surface of the convex portion can be increased. . Thus, the light reflected toward the other inner surface of the convex portion can be emitted to the intermediate member within the range of the emission possible angle. For this reason, compared with the case where such an unevenness | corrugation is not formed, it becomes possible to increase the light which injects into an intermediate member from a light emitting element, and it becomes possible to raise the brightness | luminance or luminous intensity of a light emitting module.
互いに接する光波長変換部材の入射面および中間部材の出射面の双方には、凹凸が形成されていてもよい。 Concavities and convexities may be formed on both the incident surface of the light wavelength conversion member and the exit surface of the intermediate member that are in contact with each other.
この態様によれば、中間部材の出射面の凸部の内面において光が出射できずに反射された場合においても、その光が凸部の別の内面に向けて進む可能性を高めることができる。こうして凸部の別の内面に向けて反射された光は、今度は出射可能角度の範囲内で光波長変換部材に出射し得る。このため、このような凹凸が形成されていない場合に比べ、中間部材から光波長変換部材に入射する光を増やすことが可能となり、発光モジュールの輝度または光度を高めることが可能となる。 According to this aspect, even when light cannot be emitted from the inner surface of the convex portion of the exit surface of the intermediate member and is reflected, the possibility that the light travels toward another inner surface of the convex portion can be increased. . In this way, the light reflected toward the other inner surface of the convex portion can be emitted to the light wavelength conversion member within the range of the emission possible angle. For this reason, compared with the case where such unevenness | corrugation is not formed, it becomes possible to increase the light which injects into an optical wavelength conversion member from an intermediate member, and it becomes possible to raise the brightness | luminance or luminous intensity of a light emitting module.
出射層は、光波長変換部材の出射面と入射面との間の側端面にさらに設けられてもよい。 The emission layer may be further provided on a side end surface between the emission surface and the incident surface of the light wavelength conversion member.
出射層は、複数の層が積層されて形成されてもよい。複数の層は、出射面に近づくしたがって各々の層の屈折率が徐々に低くなるよう積層されてもよい。 The emission layer may be formed by laminating a plurality of layers. The plurality of layers may be laminated so that the refractive index of each layer gradually decreases as it approaches the exit surface.
本発明の別の態様は、灯具ユニットである。この灯具ユニットは、発光素子と、発光素子が発する光を波長変換して出射面から出射する透明な光波長変換部材と、光波長変換部材の出射面に接するよう設けられた、光波長変換部材よりも屈折率が低い出射層と、発光素子の出射面および光波長変換部材の入射面の双方に接するよう設けられた、光波長変換部材よりも屈折率が低い中間部材と、を有する発光モジュールと、発光モジュールから出射された光を集光する光学部材と、を備える。中間部材は、出射層よりも低い屈折率を有する。 Another aspect of the present invention is a lamp unit. The lamp unit includes a light emitting element, a transparent light wavelength converting member that converts the wavelength of light emitted from the light emitting element and emits the light from the emitting surface, and an optical wavelength converting member that is provided in contact with the emitting surface of the light wavelength converting member. Light emitting module having an emission layer having a lower refractive index than the light emitting element and an intermediate member having a refractive index lower than that of the light wavelength conversion member provided so as to be in contact with both the emission surface of the light emitting element and the light incident surface of the light wavelength conversion member And an optical member that collects the light emitted from the light emitting module. The intermediate member has a lower refractive index than the output layer.
この態様によれば、中間部材と出射層が相俟って発光素子が発する光の取り出し効率を向上させた発光モジュールを用いて灯具ユニットを構成することができる。このため、照射する光の光度または輝度の高い灯具ユニットを提供することができる。 According to this aspect, the lamp unit can be configured using the light emitting module in which the extraction efficiency of light emitted from the light emitting element is improved by combining the intermediate member and the emission layer. Therefore, it is possible to provide a lamp unit having a high luminous intensity or luminance.
本発明によれば、高輝度または高光度の発光モジュールを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light emitting module with high luminance or high luminous intensity.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態(以下、実施形態という)について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、第1の実施形態に係る車両用前照灯10の構成を示す断面図である。車両用前照灯10は、灯具ボディ12、前面カバー14、および灯具ユニット16を有する。以下、図1において左側を灯具前方、右側を灯具後方として説明する。また、灯具前方にみて右側を灯具右側、左側を灯具左側という。図1は、灯具ユニット16の光軸を含む鉛直平面によって切断された車両用前照灯10を灯具左側から見た断面を示している。なお、車両用前照灯10が車両に装着される場合、車両には互いに左右対称に形成された車両用前照灯10が車両左前方および右前方のそれぞれに設けられる。図1は、左右いずれかの車両用前照灯10の構成を示している。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a
灯具ボディ12は開口を有する箱状に形成される。前面カバー14は透光性を有する樹脂またはガラスによって椀状に形成される。前面カバー14は、縁部が灯具ボディ12の開口部に取り付けられる。こうして、灯具ボディ12と前面カバー14とによって覆われる領域に灯室が形成される。
The
灯室内には、灯具ユニット16が配置される。灯具ユニット16は、エイミングスクリュー18によって灯具ボディ12に固定される。下方のエイミングスクリュー18はレベリングアクチュエータ20が作動することにより回転するよう構成されている。このため、レベリングアクチュエータ20を作動させることで、灯具ユニット16の光軸を上下方向に移動することが可能となっている。
A
灯具ユニット16は、投影レンズ30、支持部材32、リフレクタ34、ブラケット36、発光モジュール基板38、および放熱フィン42を有する。投影レンズ30は、灯具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、その後方焦点面上に形成される光源像を反転像として灯具前方に投影する。支持部材32は、投影レンズ30を支持する。発光モジュール基板38には発光モジュール40が設けられている。リフレクタ34は、発光モジュール40からの光を反射して、投影レンズ30の後方焦点面に光源像を形成する。このようにリフレクタ34および投影レンズ30は、発光モジュール40が発した光を灯具前方に向けて集光する光学部材として機能する。放熱フィン42は、ブラケット36の後方側の面に取り付けられ、主に発光モジュール40が発した熱を放熱する。
The
支持部材32には、シェード32aが形成されている。車両用前照灯10はロービーム用光源として用いられ、シェード32aは、発光モジュール40から発せられリフレクタ34にて反射した光の一部を遮ることで、車両前方においてロービーム用配光パターンにおけるカットオフラインを形成する。ロービーム用配光パターンは公知であることから説明を省略する。
The
図2は、第1の実施形態に係る発光モジュール基板38の構成を示す図である。発光モジュール基板38は、発光モジュール40、基板44、および透明カバー46を有する。基板44はプリント配線基板であり、上面に発光モジュール40が取り付けられている。発光モジュール40は、無色の透明カバー46によって覆われている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the light emitting
図3は、第1の実施形態に係る発光モジュール40の構成を示す図である。発光モジュール40は、素子搭載基板48、反射基体50、半導体発光素子52、およびセラミックユニット56を有する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the
素子搭載基板48は、AIN、SiC、Ai2O3、Siなど、熱伝導性の高い材料によって板状に形成される。反射基体50は、直方体の部材の中央に貫通孔50aが設けられた形状に形成される。貫通孔50aの内面には、光が反射するようアルミまたは銀などが蒸着またはスパッタリングされることによる鏡面処理が施されている。The
半導体発光素子52は、LED素子によって構成される。第1の実施形態では、半導体発光素子52として、青色の波長の光を主として発する青色LEDが採用されている。具体的には、半導体発光素子52は、サファイヤ基板上にGaN系半導体層を結晶成長させることにより形成されるGaN系LED素子によって構成されている。半導体発光素子52は、例えば1mm角のチップとして形成され、発する青色光の中心波長は460nmとなるよう設けられている。なお、半導体発光素子52の構成や発する光の波長が上述したものに限られないことは勿論である。
The semiconductor
セラミックユニット56は、光波長変換部材58および低屈折率層60から構成されている。光波長変換部材58は、50μm以上1000μm未満の厚さの板状に形成された光波長変換部材からなる資材を、半導体発光素子52よりサイズが例えば5%以上10%以下大きくなるようダイシングすることにより形成される。なお、光波長変換部材58の大きさがこれに限られないことは勿論であり、例えば光波長変換部材58は、半導体発光素子52と同じサイズにダイシングされてもよい。また、光波長変換部材58は、半導体発光素子52より10%を超えて大きくダイシングされてもよく、ゼロより大きく5%未満だけサイズが大きくなるようダイシングされてもよい。
The
光波長変換部材58は、いわゆる発光セラミック、または蛍光セラミックと呼ばれるものであり、青色光によって励起される蛍光体であるYAG(Yttrium Alminium Garnet)粉末を用いて作成されたセラミック素地を焼結することにより得ることができる。このような光波長変換部材の製造方法は公知であることから詳細な説明は省略する。こうして得られた光波長変換部材58は、例えば粉末状の蛍光体と異なり、粉末表面での光拡散を抑制でき、半導体発光素子52が発する光の損失が非常に少ないという特性を有する。
The light
光波長変換部材58は、入射面58aから入射した半導体発光素子52が主として発する青色光を波長変換して出射面58bから黄色光を出射する。このため、発光モジュール40からは、光波長変換部材58をそのまま透過した青色光と、光波長変換部材58によって波長が変換された黄色光との合成光が出射面58bから出射する。こうして白色の光を発光モジュール40から発することが可能となる。
The light
また、光波長変換部材58には、透明なものが採用されている。第1の実施形態において「透明」とは、変換光波長域の全光線透過率が40%以上のことを意味するものとする。発明者の鋭意なる研究開発の結果、変換光波長域の全光線透過率が40%以上の透明な状態であれば、光波長変換部材58による光の波長を適切に変換できると共に、光波長変換部材58を通過する光の光度の減少も適切に抑制できることが判明した。したがって、光波長変換部材58をこのように透明な状態にすることによって、半導体発光素子52が発する光をより効率的に変換することができる。
The light
また、光波長変換部材58はバインダーレスの無機物で構成され、バインダーなどの有機物を含有する場合に比べて耐久性の向上が図られている。このため、例えば発光モジュール40に1W(ワット)以上の電力を投入することが可能となっており、発光モジュール40が発する光の輝度および光度を高めることが可能となっている。
Further, the light
なお、半導体発光素子52は青以外の波長の光を主として発するものが採用されてもよい。この場合も、光波長変換部材58には、半導体発光素子52が発する主とする光の波長を変換するものが採用される。なお、光波長変換部材58は、この場合においても半導体発光素子52が主として発する波長の光と組み合わせることにより白色または白色に近い色の波長の光となるよう、半導体発光素子52が発する光の波長を変換してもよい。
The semiconductor
低屈折率層60は、光波長変換部材58の入射面58aを除く面、すなわち出射面58bおよび側端面にコーティングされて形成される。低屈折率層60は、光波長変換部材58の出射面58bに接するよう設けられ、光波長変換部材58から入射した光を出射する出射層として機能する。低屈折率層60は、互いに異なる屈折率の層が複数層コーティングされて形成されている。具体的には、まず光波長変換部材58の入射面58aをマスキングし、光波長変換部材58よりも屈折率が少しだけ低い透明材料をコーティングする。次に、直前にコーティングした透明材料よりも、屈折率がさらに少しだけ低い別の透明材料をその上にコーティングする。こうして低屈折率層60の入射面60aから出射面60bにかけて、各々の層の屈折率が徐々に低くなるよう低屈折率層60が形成されている。すべての層のコーティングの終了後、光波長変換部材58のマスキングを除去してセラミックユニット56が設けられる。
The low
例えば、ある第1の部材と、第1の部材よりも屈折率の低い第2の部材とが互いに接している場合、その屈折率の差が低いほど第1の部材と第2の部材との間における光の反射が抑制されて第1の部材から第2の部材へと光が進みやすいことが知られている。このように徐々に屈折率が低くなる複数の層からなる低屈折率層60を光波長変換部材58にコーティングすることによって、屈折率の差が大きい部材の間で光を通過させることを回避することができ、低屈折率層60がない場合に比べて光の取り出し効率を向上させることができる。
For example, when a certain first member and a second member having a lower refractive index than the first member are in contact with each other, the lower the difference in the refractive index, the lower the difference between the first member and the second member. It is known that light is easily reflected from the first member to the second member due to suppression of light reflection between the first member and the second member. Thus, by coating the light
中間部材62は、半導体発光素子52の出射面52aと光波長変換部材58の入射面58aの双方に接するよう両者の間に設けられる。中間部材62において、半導体発光素子52の出射面52aと接する部分が入射面62aとなり、光波長変換部材58の入射面58aに接する部分が出射面62bとなる。
The
中間部材62は、半導体発光素子52が発した光が光波長変換部材58に円滑に入射するよう、光波長変換部材58よりも低い屈折率を有する材料によって形成される。中間部材62は、例えば接着剤など、粘性または柔軟性のある材料が半導体発光素子52の出射面52aと光波長変換部材58の入射面との間に挟まれた後に固化することによって形成される。なお、中間部材62として、シリコーン系、ゾルゲルシリカ系、フッ素系、無機ガラス系などの耐光性に優れた材料が用いられてもよい。このように半導体発光素子52と光波長変換部材58との間に中間部材62を設けることで、半導体発光素子52の出射面52aに光波長変換部材58の入射面58aを直接貼り合わせた場合の両者の間の屈折率の差に比べ、互いに接する部材間の屈折率の差を低減させることができる。このため、半導体発光素子52が発した光の途中の反射を抑制し、光波長変換部材58に光を入射しやすくすることができる。
The
さらに第1の実施形態では、中間部材62は、低屈折率層60のうち、光波長変換部材58に直接接する層(以下、「接触層」という)よりも低い屈折率を有する。これにより、光波長変換部材58と中間部材62との屈折率の差を、光波長変換部材58と低屈折率層60の接触層との屈折率の差よりも大きくすることができる。このため、光波長変換部材58の内部を通過する光が中間部材62よりも低屈折率層60に進みやすい状態とすることができ、光の取り出し効率を向上させることができる。
Furthermore, in the first embodiment, the
また、第1の実施形態では、図3に示すように、互いに接する半導体発光素子52の出射面52aおよび中間部材62の入射面62aの双方には、凹凸が形成されている。これにより、このような凹凸が形成されていない場合に比べ、半導体発光素子52から中間部材62に入射する光を増やすことが可能となり、半導体発光素子52が発する光の取り出し効率を向上させることができる。
Further, in the first embodiment, as shown in FIG. 3, irregularities are formed on both the
なお、この凹凸の繰り返し周期が100マイクロメートル以下となるよう、互いに接する半導体発光素子52の出射面52aおよび中間部材62の入射面62aの双方に凹凸が形成されていてもよい。発明者による鋭意なる研究開発の結果、このような繰り返し周期の凹凸を形成することにより、光の取り出し効率をより向上させることが判明した。したがって、これにより輝度または光度の高い発光モジュール40を提供することが可能となる。
In addition, the unevenness | corrugation may be formed in both the
発光モジュール40を製造するときは、まず接着などによって反射基体50を素子搭載基板48に固定する。次に、反射基体50の貫通孔50aの内部に発光面である出射面52aが上方となるよう半導体発光素子52を配置し、金バンプ54を介して素子搭載基板48にボンディングすることによりフリップチップ実装を行う。このとき、半導体発光素子52は上面となる出射面52aが反射基体50の上面と同じ高さまたは微小に低い高さとなるよう配置される。
When manufacturing the
次に、光波長変換部材58の入射面58a、または半導体発光素子52の出射面52aに中間部材62を塗布し、光波長変換部材58の入射面58aと半導体発光素子52の出射面52aとが互いに対向するようにセラミックユニット56を半導体発光素子52の上方に取り付ける。第1の実施形態では板状の光波長変換部材58を用いるため、例えば粉状の光波長変換部材を半導体発光素子52の上方に積載する場合に比べて光波長変換部材58を容易に取り扱うことができ、発光モジュール40を簡易に製造することができる。こうして、半導体発光素子52が発した光が中間部材62を介して光波長変換部材58の入射面58aに入射するよう、半導体発光素子52、中間部材62、および光波長変換部材58が配置される。
Next, the
(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態に係る発光モジュール40の構成を示す図である。なお、発光モジュール40に代えて発光モジュール80が設けられる以外は、車両用前照灯の構成は第1の実施形態と同様である。以下、第1の実施形態と同様の個所については同一の符号を付して説明を省略する。(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the
発光モジュール80は、セラミックユニット56に代えてセラミックユニット82が設けられ、中間部材62に代えて中間部材86が設けられる以外は、第1の実施形態に係る発光モジュール40と同様に構成される。発光モジュール80は、第1の実施形態と同様に、互いに接する半導体発光素子52の出射面52aおよび中間部材86の入射面86aの双方には、凹凸が形成されている。また、セラミックユニット82は、光波長変換部材84および低屈折率層60から構成されている。低屈折率層60は、光波長変換部材84の入射面84aを除く面、すなわち出射面84bおよび側端面にコーティングされて形成される。光波長変換部材84の材質は第1の実施形態に係る光波長変換部材58と同様であり、また、中間部材86の材質は、第1の実施形態に係る中間部材62と同様である。
The
第2の実施形態では、図4に示すように、互いに接する光波長変換部材58の入射面58aおよび中間部材86の出射面86bの双方に凹凸が形成されている。これにより、このような凹凸が形成されていない場合に比べ、中間部材86から光波長変換部材84に入射する光を増やすことが可能となり、中間部材86の出射面86bと光波長変換部材84の入射面84aとによる反射によって光波長変換部材84に入射できない光を減らすことができる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 4, irregularities are formed on both the
なお、この凹凸の繰り返し周期が100マイクロメートル以下となるよう、互いに接する光波長変換部材58の入射面58aおよび中間部材86の出射面86bの双方に凹凸が形成されていてもよい。発明者による鋭意なる研究開発の結果、このような繰り返し周期の凹凸を形成することにより、光の取り出し効率をより向上させることが判明した。したがって、これにより輝度または光度の高い発光モジュール40を提供することが可能となる。
In addition, the unevenness | corrugation may be formed in both the
本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and an appropriate combination of the elements of each embodiment is also effective as an embodiment of the present invention. Various modifications such as design changes can be added to each embodiment based on the knowledge of those skilled in the art, and embodiments to which such modifications are added can also be included in the scope of the present invention.
10 車両用前照灯、 16 灯具ユニット、 40 発光モジュール、 52 半導体発光素子、 52a 出射面、 56 セラミックユニット、 58 光波長変換部材、 58a 入射面、 58b 出射面、 60 低屈折率層、 60a 入射面、 60b 出射面、 62 中間部材、 62a 入射面、 62b 出射面、 80 発光モジュール、 82 セラミックユニット、 84 光波長変換部材、 84a 入射面、 84b 出射面、 86 中間部材、 86a 入射面、 86b 出射面。
DESCRIPTION OF
本発明によれば、高輝度または高光度の発光モジュールを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light emitting module with high luminance or high luminous intensity.
Claims (2)
前記発光素子が発する光を波長変換して出射面から出射する透明な光波長変換部材と、
前記光波長変換部材の出射面に接するよう設けられた、前記光波長変換部材よりも屈折率が低い出射層と、
前記発光素子の出射面および前記光波長変換部材の入射面の双方に接するよう設けられた、前記光波長変換部材よりも屈折率が低い中間部材と、
を備え、
前記出射層は、複数の層が積層されて形成され、
前記複数の層は、出射面に近づくにしたがって各々の層の屈折率が徐々に低くなるよう積層され、
前記中間部材は、前記出射層よりも低い屈折率を有することを特徴とする発光モジュール。 A light emitting element;
A transparent light wavelength conversion member that converts the wavelength of light emitted from the light emitting element and emits the light from the emission surface;
An exit layer provided in contact with the exit surface of the light wavelength conversion member, and having a lower refractive index than the light wavelength conversion member;
An intermediate member having a refractive index lower than that of the light wavelength conversion member, provided so as to be in contact with both the emission surface of the light emitting element and the incident surface of the light wavelength conversion member;
With
The emission layer is formed by laminating a plurality of layers,
The plurality of layers are stacked such that the refractive index of each layer gradually decreases as approaching the exit surface,
The light emitting module, wherein the intermediate member has a refractive index lower than that of the light emitting layer.
前記発光モジュールから出射された光を集光する光学部材と、
を備え、
前記出射層は、複数の層が積層されて形成され、
前記複数の層は、出射面に近づくにしたがって各々の層の屈折率が徐々に低くなるよう積層され、
前記中間部材は、前記出射層よりも低い屈折率を有することを特徴とする灯具ユニット。 Than a light emitting element, a transparent light wavelength converting member that converts the wavelength of light emitted from the light emitting element and emits the light from the emitting surface, and the light wavelength converting member provided so as to be in contact with the emitting surface of the light wavelength converting member Light emission comprising: an emission layer having a low refractive index; and an intermediate member having a refractive index lower than that of the light wavelength conversion member provided so as to be in contact with both the emission surface of the light emitting element and the incidence surface of the light wavelength conversion member Module,
An optical member for collecting the light emitted from the light emitting module;
With
The emission layer is formed by laminating a plurality of layers,
The plurality of layers are stacked such that the refractive index of each layer gradually decreases as approaching the exit surface,
The lamp unit according to claim 1, wherein the intermediate member has a refractive index lower than that of the emission layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010546472A JP5395097B2 (en) | 2009-01-13 | 2009-12-28 | Light emitting module and lamp unit |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009005210 | 2009-01-13 | ||
JP2009005210 | 2009-01-13 | ||
PCT/JP2009/007358 WO2010082286A1 (en) | 2009-01-13 | 2009-12-28 | Light emitting module and lighting fixture unit |
JP2010546472A JP5395097B2 (en) | 2009-01-13 | 2009-12-28 | Light emitting module and lamp unit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2010082286A1 JPWO2010082286A1 (en) | 2012-06-28 |
JP5395097B2 true JP5395097B2 (en) | 2014-01-22 |
Family
ID=42339555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010546472A Expired - Fee Related JP5395097B2 (en) | 2009-01-13 | 2009-12-28 | Light emitting module and lamp unit |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5395097B2 (en) |
WO (1) | WO2010082286A1 (en) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101752426B1 (en) * | 2010-12-03 | 2017-07-11 | 서울반도체 주식회사 | Light emitting device and light emitting diode package |
KR101969334B1 (en) * | 2011-11-16 | 2019-04-17 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting device and light emitting apparatus having the same |
JP5985322B2 (en) * | 2012-03-23 | 2016-09-06 | 株式会社東芝 | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof |
JP2014082401A (en) * | 2012-10-18 | 2014-05-08 | Ushio Inc | Fluorescent light source device |
US9653657B2 (en) | 2013-06-10 | 2017-05-16 | Asahi Kasei E-Materials Corporation | Semiconductor light emitting apparatus |
JP6387780B2 (en) * | 2013-10-28 | 2018-09-12 | 日亜化学工業株式会社 | Light emitting device and manufacturing method thereof |
JP2015216354A (en) * | 2014-04-23 | 2015-12-03 | 日東電工株式会社 | Wavelength conversion member and method of manufacturing the same |
JP2015216355A (en) * | 2014-04-23 | 2015-12-03 | 日東電工株式会社 | Wavelength conversion member and method of manufacturing the same |
TW201614870A (en) * | 2014-10-08 | 2016-04-16 | Toshiba Kk | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same |
US20160104824A1 (en) * | 2014-10-08 | 2016-04-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same |
JP6668608B2 (en) * | 2015-04-27 | 2020-03-18 | 日亜化学工業株式会社 | Light emitting device manufacturing method |
JP2018013670A (en) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | 日本電気硝子株式会社 | Wavelength conversion member and light emitting device prepared therewith |
JP2019067962A (en) * | 2017-10-02 | 2019-04-25 | 豊田合成株式会社 | Light emitting device |
JP7100246B2 (en) * | 2018-06-01 | 2022-07-13 | 日亜化学工業株式会社 | Luminescent device |
JP7385444B2 (en) * | 2019-11-25 | 2023-11-22 | 株式会社小糸製作所 | Light source unit and vehicle lamp equipped with the same |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11214752A (en) * | 1998-01-21 | 1999-08-06 | Matsushita Electron Corp | Semiconductor light-emitting device |
JP2004118205A (en) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Lumileds Lighting Us Llc | Back light of color liquid crystal display using wavelength conversion light emitting device |
JP2006237264A (en) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | Kyocera Corp | Light emitting device and lighting apparatus |
JP2007116131A (en) * | 2005-09-21 | 2007-05-10 | Sanyo Electric Co Ltd | Led light emitting device |
JP2007294771A (en) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Koito Mfg Co Ltd | Vehicle-lighting fixture unit |
-
2009
- 2009-12-28 WO PCT/JP2009/007358 patent/WO2010082286A1/en active Application Filing
- 2009-12-28 JP JP2010546472A patent/JP5395097B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11214752A (en) * | 1998-01-21 | 1999-08-06 | Matsushita Electron Corp | Semiconductor light-emitting device |
JP2004118205A (en) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Lumileds Lighting Us Llc | Back light of color liquid crystal display using wavelength conversion light emitting device |
JP2006237264A (en) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | Kyocera Corp | Light emitting device and lighting apparatus |
JP2007116131A (en) * | 2005-09-21 | 2007-05-10 | Sanyo Electric Co Ltd | Led light emitting device |
JP2007294771A (en) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Koito Mfg Co Ltd | Vehicle-lighting fixture unit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2010082286A1 (en) | 2012-06-28 |
WO2010082286A1 (en) | 2010-07-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5395097B2 (en) | Light emitting module and lamp unit | |
JP5226077B2 (en) | Light emitting module, method for manufacturing light emitting module, and lamp unit | |
JP5606922B2 (en) | Light emitting module and lamp unit | |
US8253143B2 (en) | Light emitting module and method of manufacturing the same | |
JP2011009305A (en) | Light-emitting module | |
US9121576B2 (en) | Light wavelength conversion unit | |
JP5410167B2 (en) | Light emitting module and vehicle headlamp | |
JP5255421B2 (en) | Light emitting module, method for manufacturing light emitting module, and lamp unit | |
WO2010044239A1 (en) | Light-emitting module, method for producing light-emitting module, and lighting unit | |
JP5487204B2 (en) | Light emitting module, method for manufacturing light emitting module, and lamp unit | |
WO2012014360A1 (en) | Light-emitting module | |
JP2013506251A (en) | Semiconductor lighting device | |
JP2013175759A (en) | Manufacturing method of light emitting device | |
JP2010219163A (en) | Light emitting module and lamp fitting unit | |
JP2010267851A (en) | Light-emitting module, method for manufacturing light-emitting module, and lighting fixture unit | |
JP5497520B2 (en) | Light emitting module and optical wavelength conversion member | |
WO2010103840A1 (en) | Light-emitting module and lighting unit | |
JP2011014852A (en) | Light-emitting device | |
JP2010147196A (en) | Light-emitting module and lighting device unit | |
JP2019134128A (en) | Light-emitting module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121004 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130402 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130531 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131008 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131017 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5395097 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |