JP6146734B2 - 半導体発光装置とその製造方法 - Google Patents

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Description

本願発明は、半導体発光装置に関する。より詳しくは、半導体発光素子から発した光によって波長変換材料を励起し、波長変換光を放出させ、この波長変換光を利用する光源装置に関する。
従来、車両用灯具の分野においては、LED等の半導体発光素子を用いた車両用灯具が提案されている。
例えば、特許文献1は、半導体発光素子を用いた車両用灯具を開示している。この車両用灯具は、投影レンズ、LED等の半導体発光素子、第1焦点が半導体発光素子近傍に、第2焦点が投影レンズの車両後方側焦点近傍にそれぞれ設定された回転楕円系の第1反射面、第1反射面の前端から前方へ向けて下向きに傾斜するように延びる第2反射面、シェード等を備えている。
この車両用灯具においては、半導体発光素子から放出される相対的に高い光度の光のうち第1反射面に入射した光は、当該第1反射面で反射されて投影レンズの車両後方側焦点近傍で集光した後、投影レンズを透過して前方に照射される。一方、第2反射面に入射した光は、当該第2反射面で反射されて第2焦点の上方を通過し、投影レンズを透過して前方に照射される。以上のようにして、車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン(車両前面から約25m前方に配置されている)上に、所定配光パターンが形成される。
特開2001−317513
近年、車両の燃費向上などの要請から、より小型化された灯具が望まれる。このことに鑑み、より小型の灯具およびその製造方法を簡便に提供することを本願発明の目的とする。
上記課題解決のため、本願発明者は以下の発明を完成するに至った。即ち、励起光を発生する光源と、励起光を吸収し、蛍光を発する発光体と、を備えており、前記発光体は、第一の面と、前記第一の面とは反対側の第二の面と、前記第一の面と前記第二面との間にある外周面とを備えた板状の第一の透光部と、前記第一の透光部の外周面に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層の外周に配置された第二の透光部と、前記第一の面を覆う遮光手段と、を備え、前記励起光が前記第二の面から入射し、前記第一の透光部を通って前記蛍光体層に到達するように前記光源が配置されていて、前記遮光手段は、更に前記蛍光体層及び前記第二の透光部の前記第一の面と同じ側の面を覆っている発光装置である。
また、更に上記課題を解決のため、本願発明者は以下の発明を完成するに至った。即ち、励起光を発生する光源と、励起光を吸収し、蛍光を発する発光体と、を備えており、前記発光体は、第一の面と、前記第一の面とは反対側の第二の面と、前記第一の面と前記第二面との間にある外周面とを備えた板状の第一の透光部と、前記第一の透光部の外周面に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層の外周に配置された第二の透光部と、前記第一の面を覆う遮光手段と、を備え、前記励起光が前記第二の面から入射し、前記第一の透光部を通って前記蛍光体層に到達するように前記光源が配置されていて、前記蛍光体層は前記第一の面側に露出しており、前記遮光手段は前記第一の面と前記第二の透光部の前記第一の面と同じ側の面とを覆っている発光装置である。
また、更に上記課題を解決のため、本願発明者は以下の発明を完成するに至った。即ち、板状の第一の透光部と、前記透光部の外周に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層の外周に配置された第二の透光部と、前記第一の透光部の上面を覆う遮光手段と、を備え、前記蛍光体層は前記第一の透光部と前記第二の透光部の間から露出しており、前記遮光手段は前記蛍光体層が露出している部分以外を覆っている発光体である。
上記発明により、より小型の灯具およびその製造方法をより簡便に提供することができる。
本願発明による発光体を利用する車両用灯具である。 本願発明による発光体の周辺を拡大した図である。 本願発明による発光体の斜視図である。 本願発明による発光体の指向特性を説明するための図である。 本願発明による発光体の指向特性を説明するための図である。 本願発明による発光体を利用した発光装置を組み込んだ車両用灯具の図である。 本願発明による発光体を利用した発光装置を組み込んだ車両用灯具の図である。 本願発明による発光体を利用した発光装置を組み込んだ車両用灯具の図である。 本願発明による発光体を利用した発光装置を組み込んだ車両用灯具の図である。 本願発明による発光体を利用した発光装置を組み込んだ車両用灯具の図である。 本願発明による発光体を利用した発光装置を組み込んだ車両用灯具の配光を説明する図である。 本願発明による発光体の図である。 本願発明による発光体の製造方法を示す図である。 本願発明による発光体の変形例を示す図である。 本願発明による発光体の変形例の製造方法を示す図である。
以下、本発明による発光体について説明するために、この発光体を利用する車両用灯具について、図面を参照しながら説明する。
図1は本発明による発光体を利用した車両用灯具ユニット20をその光軸AXを含む鉛直面で切断した断面図である。また、図2は発光体13周辺を拡大した拡大図である。
図1に示すように、車両用灯具ユニット20は、フェルール11、ライトガイド12、発光体13、励起光源14等を備えている。
フェルール11は、ライトガイド12を保持するための部材であり、上面11a中心と下面11b中心とを連通するライトガイド用貫通穴11cが形成されている。ライトガイド12は、その出射端側がライトガイド用貫通穴11cに挿入されてフェルール11に保持されている。ライトガイド12の出光面12bとフェルール11の上面11aとは、フェルール11の上面11aを研磨することで、同一平面とされている。
フェルール11は、ライトガイド12を保持することができるものであればよく、その材質は特に問わない。例えば、フェルール11は、ステンレス製、ニッケル製、ジルコニア製であってもよいし、その他の金属製、樹脂製、ガラス製であってもよい。
フェルール11の上面11aは、例えば、円形で、図2に示すように、反射手段16で覆われている。反射手段16は、発光体13が発する光を発光体13側に反射するものであればよい。例えば、フェルール11の上面11aに対してアルミニウムや銀等の金属蒸着や鍍金を施すことで形成された反射層であってもよいし、また、誘電体多層膜によって形成された反射膜であってもよい。あるいは、反射手段16は、フェルール11の上面11a(上面11aのうちライトガイド12の出光面12b以外の領域)に接着された薄い板状の反射部材であってもよいし、フェルール11が金属製の場合には、フェルール11の上面11aに対して鏡面研磨を施すことで形成された反射面であってもよい。
ライトガイド12は、励起光源14からの励起光を導光して発光体13を照射する導光部材である。ライトガイド12は、例えば、中心部のコア(例えば、コア径:0.2mm)とその周囲を覆うクラッド(いずれも図示せず)とを含む光ファイバである。コアは、クラッドと比較して屈折率が高い。従って、ライトガイド12の一端面(以下入光面12aと称す)からライトガイド12内に導入された励起光は、コアとクラッドとの境界の全反射を利用してコア内部に閉じこめられた状態で他端面(以下出光面12bと称す)まで導光されて、出光面12bから出射する。
ライトガイド12は、励起光源14からの励起光を導光することができるものであればよく、単線ファイバであってもよいし、多線ファイバであってもよい。また、ライトガイド12は、単一モードファイバであってもよいし、多モードファイバであってもよい。また、ライトガイド12の材質は特に問わない。例えば、ライトガイド12は、石英ガラス製であってもよいし、プラスチック製であってもよい。なお、ライトガイド12は、単線ファイバ、多モードファイバが好ましい。
ライトガイド12の入光面12aは、例えば、励起光源14の前方近傍に配置されている。励起光源14からの励起光が効率よく入光するように、ライトガイド12の入光面12aと励起光源14との間に集光レンズ(図示せず)を配置してもよい。
図3は、発光体13の斜視図である。
図3に示すように、発光体13は、励起光を吸収し、波長変換して所定の波長域の光を放出する蛍光体を含み、例えば、円形をフェルール11の上面11aに対して面直方向に引き延ばした形状である。発光体13は、円形の上面13a(本発明の第二面に相当)、円形の下面13b(本発明の第一面に相当)及びリング状の周端面13c(側面)を含んでいる(例えば、厚み:0.2mm、直径:1.0mm)。
発光体13として、例えば、円形をフェルール11の上面11aに対して面直方向に引き延ばした円盤型のYAG等蛍光体の焼結体を用いれば、ライトガイド12の出光面12bから発光体13の周端面13cまでの光路長がその全周に渡り均一となるため、発光体13の周端面13cの色ムラ、輝度ムラを抑えることが可能となる。
なお、発光体13は、多角形又はその他の形状を、フェルール11の上面11aに対して面直方向に引き延ばした形状であってもよい。発光体13は、内部に含まれる黄色蛍光体の濃度を調整することで、発光色が法規で規定されたCIE色度図上の白色範囲を満たすように調整されている。
発光体13の上面13aは、遮光手段15で覆われている。遮光手段15は、発光体13から放出される光のうちその上面13aから出射しようとする光を遮光するものであればよく、例えば、発光体13の上面13aに対して施された黒色塗装であってもよいし、発光体13の上面13aに対してアルミニウムや銀等の金属蒸着を施すことで形成された反射層であってもよいし、発光体13の上面13aに接着された薄い板状の反射部材又は白樹脂等の拡散反射部材であってもよい。また、遮光手段15は、励起光源14の波長で最適設計された誘電体多層膜であってもよい。
遮光手段15として反射層や反射板等の反射面を用いれば、発光体13が発する光のうち発光体13の上面13aから出射しようとする光は、遮光手段15で反射されて発光体13側に戻されるため、発光体13の周端面13cから放出される光の取り出し効率を高めることが可能となる。
図2に示すように、発光体13の下面13bは、フェルール11の上面11a(反射手段16)のうちライトガイド用貫通穴11c周囲の領域に接着されて、ライトガイド用貫通穴11c(ライトガイド12の出光面12b)を覆っている。発光体13は、フェルール11の上面11aの中心に配置されている。また、図2に示すように、発光体13の下面13b中心とライトガイド用貫通穴11cの中心(ライトガイド12の出光面12bの中心)とは一致している。従って、発光体13の下面13bは、ライトガイド用貫通穴11c(ライトガイド12の出光面12b)が対向する領域以外、反射手段16で覆われている。従って、発光体13が発する光のうち発光体13の下面13bから出射しようとする光は、反射手段16で反射されて発光体13側に戻される。これにより、光の取り出し効率が向上する。
ライトガイド12の出光面12bは、フェルール11の上面11aと同一平面である。従って、発光体13の下面13bとライトガイド12の出光面12bとは密着している。なお、発光体13の下面13bとライトガイド12の出光面12bとの間には若干の隙間が存在していてもよい。
反射手段16(フェルール11の上面11a)は、発光体13より大径で、発光体13の下面13bの外径より外側に延伸している。すなわち、反射手段16は、発光体13の下面13bの周囲にも配置されている。従って、発光体13の周端面13c全周から下方に放出される光は、反射手段16で反射されて折り返されて上方に向かう。これにより、図Xに示すような、双指向性を半分にした半双指向性の分布を持つ光を放出する発光装置10が構成される。
励起光源14は、励起光を発生する励起光源で、LEDやLD等の半導体発光素子が望ましく、特に、光利用効率の観点から、LD(レーザーダイオード)が望ましい。本実施形態では、励起光源14として、発光波長が400〜450nm程度のLDを用いている。なお、励起光源14は、車両用灯具ユニット20以外の適宜の箇所(例えば車体フレームや車体フレームに固定されたハウジング)にネジ等の公知の手段で固定されている。
上記構成の発光装置10によれば、図1、図2に示すように、励起光源14からの励起光Ray1は、ライトガイド12の入光面12aからライトガイド12内に導入され出光面12bまで導光されて、出光面12bから出射し、発光体13を照射する。
励起光源14からの励起光が入射した発光体13は、励起光源14からの励起光により励起される光と発光体13を透過する励起光源14からの励起光との混色による白色光Ray2を発する。
発光体13が発する白色光Ray2は、遮光手段15及び/又は反射手段16で反射されて(又は遮光手段15又は反射手段16で反射されることなく直接)、発光体13の周端面13c全周から放出される。
図4は、発光体13の指向特性を説明するための図である。図4中、実線は発光体13の、光軸AX10(ライトガイド用貫通穴11cの中心軸)を含む鉛直面で切断した断面(発光体13の周端面13cの断面)における指向特性(双指向性)を表し、二点鎖線は発光体13の上面13aから見た指向特性を表している。
発光体13の上面13aが遮光手段15で覆われているため、発光体13の、光軸AX10(ライトガイド用貫通穴11cの中心軸)を含む鉛直面で切断した断面(発光体13の周端面13cの断面)における指向特性は、図4に実線で示すように、上下対象の双指向性の分布となる(光軸AXを含む水平面内の強度が最大となる)。
一方、発光体13の周端面13cがリング状の面であるため、発光体13の上面13aから見た指向特性は、図4に二点鎖線で示すように、発光体13を中心に放射状に広がる分布となる。
発光体13の周端面13c全周から下方に放出される白色光Ray2は、発光体13の下面13bの周囲に配置された反射手段16で反射されて折り返されて上方に向かう。
その結果、発光装置10の、光軸AX10を含む鉛直面で切断した断面における指向特性は、図5に実線で示すように、双指向性を上半分にした半双指向性の分布となる(光軸AXを含む水平面内の強度が最大となる)。
一方、発光体13の周端面13cはリング状の面であるため、発光装置10の上面から見た指向特性は、図5に二点鎖線で示すように、発光体13を中心に放射状に広がる分布となる。
図5は、発光装置10の指向特性を説明するための図である。図5中、実線は発光装置10の、光軸AX10を含む鉛直面で切断した断面における指向特性(半双指向性)を表し、二点鎖線は発光装置10の上面から見た指向特性を表している。
以上のように、発光装置10の指向特性は、図5に実線で示す円弧を、光軸AX10を中心に360°回転させた立体形状の分布、すなわち、光軸AXを含む水平面内の強度が最大で水平面から離れるに従って強度が低下する、配光パターン(例えば、ロービーム用配光パターン)の分布に略一致した立体形状の分布となる。
以上説明したように、本実施形態の発光装置10によれば、遮光手段15及び発光体13の下面13bの周囲に配置された反射手段16の作用により、発光体13の周端面13cから放出される双指向性の分布を持つ光が反射されるため、双指向性を半分にした半双指向性の分布を持つ光を放出する、車両用灯具の鉛直方向の薄型化に適した発光装置10を構成することが可能となる。
次に、上記構成の発光装置10を用いた車両用灯具ユニット20の構成例について説明する。
本実施形態の車両用灯具ユニット20は、自動車等の車両の前面の左右両側に配置されて車両用前照灯を構成している。図6は発光装置10を用いた車両用灯具ユニット20の構成例、図7は車両用灯具ユニット20の斜視図、図8(a)は上面図、図8(b)は正面図、図8(c)は側面図である。
図6に示すように、車両用灯具ユニット20は、前面レンズ91とハウジング92とで区画された灯室93内に配置されている。車両用灯具ユニット20には、その光軸調整が可能なように公知のエイミング機構(図示せず)が連結されている。
図1、図6〜図8に示すように、車両用灯具ユニット20は、ロービーム用配光パターンを形成するように構成されたプロジェクタ型の灯具ユニットであり、投影レンズ21、発光装置10、メイン反射面22、シェード23、第1サブ反射面24、第2サブ反射面25、ミラーシェード兼保持部材26等を備えている。
図1に示すように、発光装置10を構成するフェルール11は、コネクタ96をミラーシェード兼保持部材26にネジ止め固定することにより(又はコネクタ96をミラーシェード兼保持部材26に係合させることにより)着脱自在に固定されている。コネクタ96としては、例えば、JIS規格のFCコネクタやSCコネクタ等の公知のものを用いることが可能である。
図1に示すように、投影レンズ21は、アルミ等の金属製ミラーシェード兼保持部材26に保持されて、車両前後方向に延びる光軸AX上に配置されている。
投影レンズ21は、例えば、車両前方側表面が凸面で車両後方側表面が平面の平凸非球面の投影レンズである。図6に示すように、投影レンズ21は、エクステンション94に形成された開口94aから露出するとともに、その外周縁がエクステンション94で覆われている。
図1に示すように、発光装置10は、その反射手段16を、光軸AXを含む上向きの水平面とした状態で、ミラーシェード兼保持部材26に固定されている。光軸AXは、発光体13の中心を通っている(図3、図4参照)。従って、発光装置10の指向特性は、図5に示すように、光軸AXを含む水平面内の強度が最大の半双指向性の分布となる。
図1に示すように、メイン反射面22は、鉛直方向においては第1焦点F122が発光体13近傍に設定され、第2焦点F222が投影レンズ21の車両後方側焦点F21近傍に設定された回転楕円系の反射面(回転楕円面又はこれに類する自由曲面等)である。
図9は車両用灯具ユニット20をその光軸AXを含む水平面で切断した断面図(光路含む)、図10は車両用灯具ユニット20をその光軸AXを含む鉛直面で切断した断面図(光路含む)である。
メイン反射面22は、発光装置10からの光、例えば、図5に実線で示す円弧を、光軸AX10を中心に、車両後方側に延びる光軸AXに対して左右120°(合計240°)回転させた立体形状の分布の光が入射するように、発光体13(周端面13c)を覆っている。具体的には、メイン反射面22は、発光体13の周囲、例えば、車両後方側に延びる光軸AXに対して左右120°(合計240°)の範囲(図9参照)から上方に延びて、発光体13(周端面13c)を覆っている(図1、図8(a)、図8(c)、図9参照)。メイン反射面22の下端縁22aは、光軸AXを含む水平面上に位置している(図1参照)。
従って、発光体13の周端面13c(光軸AXに対して左右120°(合計240°)の範囲)から放出される相対的に高い光度の光Ray2(例えば、光度の割合が50%となる半値角から内の光(半双指向性))は、メイン反射面22のうち光軸AXを含む水平面近傍の領域22bに入射する(図9、図10参照)。
メイン反射面22(領域22b)は鉛直方向では楕円であるため、鉛直方向に関しては、メイン反射面22(領域22b)からの相対的に高い光度の反射光Ray2は、第2焦点F222に集光し投影レンズ21でほぼ平行光線となる(図10参照)。一方、メイン反射面22(領域22b)は水平方向では楕円ではないため、水平方向に関しては、投影レンズ21を透過したメイン反射面22(領域22b)からの相対的に高い光度の反射光Ray2は、いったん交差した後、水平方向に拡散される(図9参照)。これにより、図11に示すように、鉛直方向に薄く水平方向(左右方向)に広がりのある高い照度の部分配光パターンP1(高照度帯)が形成される。図11は、車両用灯具ユニット20により形成される部分配光パターンP1の例である。
なお、メイン反射面22は、発光体13の周囲に配置されていればよく、光軸AXに対して左右120°(合計240°)の範囲に限定されず、適宜の範囲に配置することが可能である。
図1に示すように、シェード23は、投影レンズ21の車両後方側焦点F21から発光装置10(発光体13)側に延びるミラー面23aを含んでいる。シェード23の前端縁は、投影レンズ21の車両後方側の焦点面に沿って凹に湾曲している。ミラー面23aに入射し上向きに反射される光は投影レンズ21で屈折して路面方向に向かう。すなわち、ミラー面23aに入射した光がカットオフラインを境に折り返されてカットオフライン以下の配光パターンに重畳される形となる。これにより、図11に示すように、ロービーム用配光パターンP1の上端縁にカットオフラインCLが形成される。
第1サブ反射面24は、第1焦点F124が発光体13近傍に設定され、第2焦点F224が第2サブ反射面25の下方の所定位置に設定された回転楕円系の反射面(回転楕円面又はこれに類する自由曲面等)である。
第1サブ反射面24は、発光装置10から前方上向きに放出される光(半双指向性)が入射するように、メイン反射面22の先端付近から投影レンズ21に向かって延びて、投影レンズ21とメイン反射面22との間に配置されている。なお、第1サブ反射面24は、その先端が投影レンズ21に入射するメイン反射面22からの反射光を遮らない長さとされている。
メイン反射面22と第1サブ反射面24とは、金型を用いて一体成形されたリフレクタ基材に対してアルミ蒸着等の鏡面処理を施すことで、一つの部品として構成されている。これにより、各反射面22、24を個々の部品として構成する場合と比べ、部品点数の削減、各反射面22、24の組み付け工程の簡略化、さらには、各反射面22、24の組み付け誤差の低減等が可能となる。なお、メイン反射面22と第1サブ反射面24とは、一体成形することなく個々の部品として構成してもよい。
第2サブ反射面25は、第1サブ反射面24で反射されて第2焦点F224で集光する光が入射するように、投影レンズ21とその車両後方側焦点F21との間に配置されている。
上記構成の車両用灯具ユニット20によれば、発光装置10から放出される光のうち相対的に高い光度の光Ray2(例えば、光度の割合が50%となる半値角から内の光(半双指向性))は、メイン反射面22のうち光軸AXを含む水平面近傍の領域22bに入射する(図9、図10参照)。メイン反射面22(領域22b)は鉛直方向では楕円であるため、鉛直方向に関しては、メイン反射面22(領域22b)からの相対的に高い光度の反射光Ray2は、第2焦点F222に集光し投影レンズ21でほぼ平行光線となる(図10参照)。一方、メイン反射面22(領域22b)は水平方向では楕円ではないため、水平方向に関しては、投影レンズ21を透過したメイン反射面22(領域22b)からの相対的に高い光度の反射光Ray2は、いったん交差した後、水平方向に拡散される(図9参照)。これにより、図11に示すように、鉛直方向に薄く水平方向(左右方向)に広がりのある高い照度の部分配光パターンP1(高照度帯)が形成される。
一方、発光装置10から放出される光のうち領域22b以外のメイン反射面22に入射した光(相対的に低い光度の光。例えば、光度の割合が50%となる半値角から外の光)は、上記と同様、領域22b以外のメイン反射面22で反射されて、仮想鉛直スクリーン(車両前面から約25m前方に配置されている)上に、鉛直方向及び左右方向に広がりのある部分配光パターンP2を形成する。
以上のようにして、部分配光パターンP1(高照度帯)と部分配光パターンP2とを含む遠方視認性に優れた合成配光パターン(ロービーム用配光パターン)が形成される。
また、発光装置10から放出されて第1サブ反射面24に入射する光は、当該第1サブ反射面24及び第2サブ反射面25で反射されて投影レンズ21を透過して、水平面に対して上向きの角度の方向(例えば、2〜4度の範囲)へ照射される。これにより、図11に示すように、仮想鉛直スクリーン(例えば、車両前面から約25m前方に配置されている)上のオーバーヘッドサイン領域Aに、オーバーヘッドサイン配光パターンP2が形成される。
なお、車両用灯具ユニット20は、各配光パターンP1〜P3が仮想鉛直スクリーン上の適正範囲を照射するように公知のエイミング機構(図示せず)により光軸調整されている。
本実施形態の車両用灯具ユニット20によれば、発光装置10から放出される相対的に高い光度の光(例えば、光度の割合が50%となる半値角から内の光(半双指向性))が光軸AX10上の領域ではなくメイン反射面22のうち光軸AXを含む水平面近傍の領域22bに入射する構成であるため、鉛直方向寸法が薄型の車両用灯具ユニット20を構成することが可能となる。
次に、発光体13の具体的な構造と製造方法について説明する。発光体13は、内部に励起光を吸収し、波長変換して所定の波長域の光を放出する蛍光体を含み、円形等所定の平面形状を面直方向に引き延ばした形状である。発光体13は上面13a、下面13b、周端面13cを含む。
ここで、このような構成の発光体13として、YAG等の蛍光体を焼結した板状体を所定の形状に切り出したものを用いることが考えられる。しかし、このような構成とすると、発光体13内部で励起光及び蛍光が内部散乱を起こし、光の一部が閉じ込められたまま外部に放出されないという問題が発生する。こうして閉じ込められた光は、最終的に発光体13の内部で熱エネルギーに変化し、蛍光体の温度消光による効率低下の原因となる。
そこで、例えば、発光体13として、所定の平面形状を有する板状の透光体30の周端面近傍に蛍光体層31を形成し、透光体30上面に遮光手段15を形成したものを用いることとしても良い(図12参照)。この構成による発光体13によれば、励起光及び蛍光が内部散乱を起こし、光の一部が閉じ込められたままとなる可能性を低減し、発光光率の向上を図ることができる。
図12において、発光体13は、例えば上方から見て円盤形状である。また、上面13aは遮光手段15で覆われている。透光体30は、内部透光体30aと、外周透光体30bからなる。蛍光体層31は、内部透光体30aと外周透光体30bの間に形成されている。
発光体13の下面13bは内部透光体の下面でもあり、ライトガイドの出光面12bのと向かい合っている。ライトガイドの出光面12bから放出される励起光は、内部透光体を導光して蛍光体層31の内周面側に入射し、蛍光体層に含まれる蛍光体を励起する。蛍光体層から放出される蛍光と、蛍光体層を透過した励起光は、混色され、白色光として発光体13の外部へ放出され、メイン反射面22等によって光学的に利用される。
図13に、発光体13の製造方法を示す。
最初に、透光板40を準備する((図13(1))。透光板40は可視光の波長領域で透過率90%以上の材料であることが望ましい。例えば、ほうケイ酸ガラス、石英などである。
透光板40に溝41を形成する(図13(2))。加工方法としてはダイサーを用いたハーフダイシング、ドライエッチング、ブラスト処理等の公知の方法を用いることができる。溝41は、上面から見て発光体13の形状、例えば円形などとする。溝41の深さは、少なくとも発光体13の高さ(100〜400μm)と一致するか、それ以上とする。溝41の幅は、例えば50〜500μm程度とする。
溝41に蛍光体を埋め込み、蛍光体層31を形成する(図13(3))。蛍光体層31は、蛍光体粉末と、バインダ材料を含む。蛍光体は、励起光の波長や所望の蛍光波長に応じて選択する。例えば、励起光源として波長450nm近傍の光を発するレーザダイオードを用いる場合、蛍光体としてLuAG:Ce、YAG:Ce、CASN:Eu等を好適に用いることができる。また、2種類以上の蛍光体を所望の混合比で用い、色度を調整してもよい。バインダ材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の各種樹脂材料や、リン酸塩ガラスなどの低融点ガラス材料を用いることができる。
バインダ材料として樹脂を用いる場合には、事前に所望の量の蛍光体と樹脂を混合した後、攪拌脱泡し、樹脂中に蛍光体粉末を均一に分散させる。その後、溝にディスペンスや印刷などの手法によって蛍光体含有樹脂で溝を埋める。その後、樹脂の通常の硬化条件で所定の時間だけ加熱し、樹脂硬化を完了させることで蛍光体層が完成する。
バインダ材料としてガラスを用いる場合には、事前に所望の量の蛍光体とガラス粉末を混合し、乳鉢等を用いて均一分散させる。その後、スキージなどを用いてこうして得た混合粉末で溝を埋める。その後、ガラス粉末の溶融条件で加熱することにより蛍光体を含有するガラス層が形成される。
透光板40を研磨して薄くし、所望の厚みとする(図13(4))。このために、ポリッシング等公知の手法を用いることができる。透光板の片面のみを研磨しても良いし、両面であっても良い。また、研磨に用いる研磨粉の粒径を調整し、表面を粗面としても良い。なお、後述の遮光手段15を蒸着等で設ける場合には、表面側を研磨し、平坦化しておくことが望ましい。
透光板40表面に遮光手段15を設ける(図13(5))。遮光手段15は、例えば黒色塗装、高反射率の金属膜、接着された板状の遮光ないし反射部材、誘電体多層膜等である。反射膜や誘電体多層膜とする場合には蒸着、スパッタリング、CVDなどの公知の手法を用いることができる。用いる材料としては、銀又は銀合金、アルミニウム、ロジウムなどが好適である。なお、これら材料を透光板表面に設ける際に、密着層としてAlやSiOなどを介しても良い。また、遮光手段又は反射手段を設けた後、保護膜としてAlやSiOなどを更に設けても良い。特に、銀又は銀合金を反射膜として使用する場合、硫化対策の観点から保護膜による被覆は好適である。
透光板の溝より外周部分を切断して個片化する(図13(6))。切断のためにレーザダイシング等公知の手法を用いることができる。
なお、透光板を研磨して薄くする工程と、遮光手段を設ける工程とは逆の順序で行ってもよい。
次に、発光体13の変形例について説明する。
図14は、発光体13の変形例である。図12等で説明した実施例との相違は、蛍光体層31が遮光手段15でその上面部を覆われず、発光体13の上面13aに露出していることである。この変形例による実施形態は、蛍光体層31が発光体13の上面13aに露出している部分を、成膜のために平坦化する必要がなくなり、より簡便な製造方法をとることができる利点がある。
図15に、発光体13の変形例についての製造方法を示す。
最初に、透光板40を準備する(図15(1))。透光板40は可視光の波長領域で透過率90%以上の材料であることが望ましい。例えば、ほうケイ酸ガラス、石英などである。
透光板40表面に遮光手段15を設ける(図15(2))。遮光手段15は、例えば黒色塗装、高反射率の金属膜、接着された板状の遮光ないし反射部材、誘電体多層膜等である。反射膜や誘電体多層膜とする場合には蒸着、スパッタリング、CVDなどの公知の手法を用いることができる。用いる材料としては、銀又は銀合金、アルミニウム、ロジウムなどが好適である。なお、これら材料を透光板表面に設ける際に、密着層としてAlやSiOなどを介しても良い。また、遮光手段又は反射手段を設けた後、保護膜としてAlやSiOなどを更に設けても良い。特に、銀又は銀合金を反射膜として使用する場合、硫化対策の観点から保護膜による被覆は好適である。なお、本変形例においては、遮光手段15を形成する工程の順序が図13に説明のものと異なる。
透光板40に溝を形成する(図15(3))。加工方法としてはダイサーを用いたハーフダイシング、ドライエッチング、ブラスト処理等の公知の方法を用いることができる。溝41は、上面から見て発光体13の形状、例えば円形などとする。溝41の深さは、少なくとも発光体13の高さ(100〜400μm)と一致するか、それ以上とする。溝41の幅は、例えば50〜500μm程度とする。特に、図13等の説明との相違点は、遮光手段15ごと透光板40に溝を形成することである。
溝41に蛍光体を埋め込み、蛍光体層31を形成する(図15(4))。蛍光体層31は、蛍光体粉末と、バインダ材料を含む。蛍光体は、励起光の波長や所望の蛍光波長に応じて選択する。例えば、励起光源として波長450nm近傍の光を発するレーザダイオードを用いる場合、蛍光体としてLuAG:Ce、YAG:Ce、CASN:Eu等を好適に用いることができる。また、2種類以上の蛍光体を所望の混合比で用い、色度を調整してもよい。バインダ材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の各種樹脂材料や、リン酸塩ガラスなどの低融点ガラス材料を用いることができる。
透光板40を研磨して薄くし、所望の厚みとする(図15(5))。このために、ポリッシング等公知の手法を用いることができる。
透光板の溝より外周部分を切断して個片化する(図15(6))。切断のためにレーザダイシング等公知の手法を用いることができる。
10 発光装置
11 フェルール
11a フェルール上面
11b フェルール下面
11c ライトガイド用貫通穴
12 ライトガイド
12a ライトガイド入光面
12b ライトガイド出光面
13 発光体
13a 発光体上面
13b 発光体下面
13c 発光体周端面
14 励起光源
15 遮光手段
16 反射手段
20 車両用灯具ユニット
21 投影レンズ
22 メイン反射面
22a メイン反射面下端縁
22b メイン反射面水平面近傍領域
23 シェード
23a シェードミラー面
24 第1サブ反射面
25 第2サブ反射面
26 ミラーシェード兼保持部材
30 透光体
30a 内部透光体
30b 外周透光体
40 透光板
41 溝
31 蛍光体層
91 前面レンズ
92 ハウジング
93 灯室
94 エクステンション
94a エクステンション開口
96 コネクタ

Claims (3)

  1. 励起光を発生する光源と、
    励起光を吸収し、蛍光を発する発光体と、
    を備えており、
    前記発光体は、第一の面と、前記第一の面とは反対側の第二の面と、前記第一の面と前記第二面との間にある外周面とを備えた板状の第一の透光部と、前記第一の透光部の外周面に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層の外周に配置された第二の透光部と、前記第一の面を覆う遮光手段と、を備え、
    前記励起光が前記第二の面から入射し、前記第一の透光部を通って前記蛍光体層に到達するように前記光源が配置されていて、
    前記遮光手段は、更に前記蛍光体層及び前記第二の透光部の前記第一の面と同じ側の面を覆っている発光装置。
  2. 励起光を発生する光源と、
    励起光を吸収し、蛍光を発する発光体と、
    を備えており、
    前記発光体は、第一の面と、前記第一の面とは反対側の第二の面と、前記第一の面と前記第二面との間にある外周面とを備えた板状の第一の透光部と、前記第一の透光部の外周面に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層の外周に配置された第二の透光部と、前記第一の面を覆う遮光手段と、を備え、
    前記励起光が前記第二の面から入射し、前記第一の透光部を通って前記蛍光体層に到達するように前記光源が配置されていて、
    前記蛍光体層は前記第一の面側に露出しており、前記遮光手段は前記第一の面と前記第二の透光部の前記第一の面と同じ側の面とを覆っている発光装置。
  3. 板状の第一の透光部と、
    前記透光部の外周に配置された蛍光体層と、
    前記蛍光体層の外周に配置された第二の透光部と、
    前記第一の透光部の上面を覆う遮光手段と、を備え
    前記蛍光体層は前記第一の透光部と前記第二の透光部の間から露出しており、前記遮光手段は前記蛍光体層が露出している部分以外を覆っている発光体。
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