JP6769449B2 - 照明装置 - Google Patents

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Description

本開示は、照明装置に関する。
自動車は、車体の後面に、制動灯（ストップランプ、ブレーキランプ）、方向指示器（ターンシグナルランプ、ウインカー）、尾灯（テールランプ）、後退灯（バックランプ）、および後部反射器（リフレックスリフレクタ）を設けることが義務付けられ、さらにそれぞれ、灯光、反射光の色や明るさ等の基準が規定されている。これらの各種ランプを１つのユニットにまとめ、左右一対のリアコンビネーションランプとして、車体に取り付けられている。一般的なリアコンビネーションランプは、制動灯と尾灯を兼用する赤色、ならびに方向指示器の橙色および後退灯の白色の少なくとも一方の、２色または３色の光を区画された領域別に出射する照明装置が使用されている。また、リアコンビネーションランプは、自動車の装飾品として、光色による配色や形状によって独自のデザインに設計されることがある。
このような自動車用の照明装置は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を有する発光装置を光源として、内面に反射膜を設けた基材（ハウジング）に収容し、基材の開口部を透明樹脂等からなる板状のカバー（アウタレンズ）で覆って光の照射面としている。照明装置は、反射光が赤色の後部反射器を備えるために、赤色灯の領域のカバーとして、顔料で赤色に着色された透明樹脂等からなる赤色のカバーと、白色光を出射する発光装置と組み合わされて白色灯の領域とするための透明（クリア）なカバーと、を備え、あるいはさらに、橙色灯の領域に橙色のカバーを備える。したがって、照明装置のカバーは、透明と赤色の２色、またはこれに橙色を加えた３色の板材が適用され、個別に基材に装着されるか、樹脂材料を一体成型してなる１枚で色分けされた板材が適用されることになる。
しかし、表面を覆うカバーが２種類以上の板材で構成されると、デザインによっては、カバーを構成するパーツの形状が複雑化したりパーツ数が多くなったりする。また、このようなカバーを一体成型で形成するためには、金型が複雑な形状となり、さらには形成が困難になる。そこで、照射面全体を赤色のカバーのみで覆って、赤色光だけでなく、橙色光や白色光を照射することができる照明装置が開発されている（特許文献１、２）。
特開２００９−１１７１１５号公報 特開２００４−２４１３４８号公報
特許文献１に記載の照明装置は、カバーの白色光を出射させる領域に限定的に補色インナーフィルムを積層する必要があり、生産性が低くなる虞がある。特許文献２に記載の照明装置は、規定された光色とすることが困難である。
本開示に係る実施形態は、規定された光色が容易に得られ、デザインの自由度が高く、低コスト化が図れる、自動車のリアコンビネーションランプに好適な照明装置を提供することを課題とする。
本開示の実施形態に係る照明装置は、波長４００ｎｍ以上５１０ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する第１発光素子と、前記第１発光素子が発光した光を入射される位置に設けられ、前記光により励起されて波長４８５ｎｍ以上７００ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する第１蛍光体と、波長６００ｎｍ以上７３０ｎｍ以下の光の透過率が８０％以上、波長４１０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の光の透過率が３％以上５０％以下であり、前記第１蛍光体から出射した第１光が入射する位置に設けられて前記第１光の一部を透過するカラーフィルタと、を備え、前記カラーフィルタを透過した光を出射する構成とした。
本開示に係る実施形態によれば、照射面全体に赤色のカラーフィルタからなるカバーを備えていても赤色以外の規定された光色が得られ、デザインの自由度が高い上にコストが低減される。
実施形態に係る照明装置が車体に取り付けられた状態を模式的に示す外観図である。 実施形態に係る照明装置の部分的な構成を拡大して模式的に示す断面図である。 実施形態に係る照明装置におけるカラーフィルタによる光の色度の遷移を説明する色度図である。 実施形態の変形例に係る照明装置の部分的な構成を拡大して模式的に示す断面図である。 実施例に係る照明装置における白色光とそのカラーフィルタ透過前の光との発光スペクトルおよびカラーフィルタの透過スペクトルを示すグラフである。 実施例に係る照明装置における橙色光とそのカラーフィルタ透過前の光との発光スペクトルおよびカラーフィルタの透過スペクトルを示すグラフである。 実施例に係る照明装置における赤色光とそのカラーフィルタ透過前の光との発光スペクトルおよびカラーフィルタの透過スペクトルを示すグラフである。 実施例に係る照明装置におけるカラーフィルタの透過前後の色度座標を示す色度図である。
以下、本開示の実施形態に係る照明装置について説明する。本実施形態に係る照明装置は、自動車の車体後面の車幅方向両端近傍に取り付けられるリアコンビネーションランプに適用されるものであり、自動車の後方へ光を照射する。なお、以下の説明において参照する図面は、本開示の実施形態を概略的に示しているため、図面に示す部材は、大きさや位置関係等を誇張していることがあり、また、形状を単純化していることがある。また、以下の説明において、同一の名称、符号は、原則として同一のまたは同質の部材を示すものであり、詳細な説明を適宜省略する。
〔照明装置〕
本開示の実施形態に係る照明装置の構成について、図１および図２を参照して説明する。図１は、実施形態に係る照明装置が車体に取り付けられた状態を模式的に示す外観図である。図２は、実施形態に係る照明装置の部分的な構成を拡大して模式的に示す断面図である。なお、本明細書においては、別途記載のない限り、図２の断面図を示す図面における上下を同じく上下として説明する。
照明装置１０は、波長４００ｎｍ以上５１０ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する第１発光素子４１と、第１発光素子４１が発光した光ＬＢ１を入射される位置に設けられ、光ＬＢ１により励起されて波長４８５ｎｍ以上７００ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する第１蛍光体と、波長６００ｎｍ以上７３０ｎｍ以下の光の透過率が８０％以上、波長４１０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の光の透過率が３％以上５０％以下であり、第１蛍光体から出射した第１光ＬＧが入射する位置に設けられて第１光ＬＧの一部を透過するカラーフィルタ２と、を備える。そして、照明装置１０は、カラーフィルタ２を透過した光ＬＷを出射する。また、照明装置１０は、後述する第１蛍光体層５１を備え、粒状の第１蛍光体が第１蛍光体層５１に含有されている。照明装置１０はさらに、波長４００ｎｍ以上５１０ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する第２発光素子４２および第３発光素子４３と、粒状の第２蛍光体を含有する第２蛍光体層５２と、粒状の第３蛍光体を含有する第３蛍光体層５３と、を備える。このような照明装置１０は、第１発光素子４１および第１蛍光体層５１をパッケージ６の凹部内に備える第１発光装置１１と、第２発光素子４２および第２蛍光体層５２をパッケージ６の凹部内に備える第２発光装置１２と、第３発光素子４３および第３蛍光体層５３をパッケージ６の凹部内に備える第３発光装置１３と、を開口した筐体であるハウジング３に収容して備え、ハウジング３の開口部を塞ぐカラーフィルタ２を備える。図２においては、簡潔に説明するために、照明装置１０は、第１発光装置１１、第２発光装置１２、および第３発光装置１３を１個ずつ備えるものとして示す。
照明装置１０は、車体後方において左右対称な２台を１組として使用される。照明装置１０は、取り付けられる自動車の車幅方向（Ｙ方向）に長い直方体の概形であり、照射面が車体後面に露出するように車体に埋め込まれて取り付けられている。そして、照明装置１０は、照射面がＹ方向に３つの領域に区画されて、車幅方向中心から車体側面へ向けて順に、各領域が、白色光ＬＷ、赤色光ＬＲ、橙色光ＬＡを照射するものである。また、照明装置１０は、外部からの光により、照射面全体を覆うカラーフィルタ２から赤色光を反射する。なお、本明細書において、橙色はアンバーを含む。
白色光ＬＷは自動車の後退灯の灯光、橙色光ＬＡは方向指示器の灯光、赤色光ＬＲは制動灯と尾灯の灯光であり、ＪＩＳ Ｄ５５００に光色が規定されている。白色光ＬＷは、ＪＩＳ Ｚ８７０１の色度座標において、０．５００≧ｘ≧０．３１０、ｙ≦０．１５０＋０．６４０ｘ、ｙ≧０．０５０＋０．７５０ｘ、０．４４０≧ｙ≧０．３８２の色度範囲に規定される。橙色光ＬＡは、ＪＩＳ Ｚ８７０１の色度座標において、０．４２９≧ｙ≧０．３９８、ｚ≦０．００７の色度範囲に規定される。赤色光ＬＲは、ＪＩＳ Ｚ８７０１の色度座標において、ｙ≦０．３３５、ｚ≦０．００８の色度範囲に規定される。また、照明装置１０の照射面で反射した光は、光色が赤色光ＬＲと同じ色度範囲に規定されることが好ましい。このような灯光、反射光の光色に設定するために、照明装置１０は、各部材を以下の構成とする。
（第１発光素子、第２発光素子、第３発光素子）
第１発光素子４１、第２発光素子４２、および第３発光素子４３は、波長４００ｎｍ以上５１０ｎｍ以下にピーク波長を有する光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３を発光する半導体発光素子である。第１発光素子４１、第２発光素子４２、および第３発光素子４３は、前記範囲内であれば異なる発光ピーク波長であってもよく、同じ種類の半導体発光素子でも異なる種類の半導体発光素子でも適用することができる。特に、第１発光素子４１は、発光ピーク波長が４８０ｎｍ以下であることが好ましく、また、４２０ｎｍ以上であることが好ましい。
このような発光素子として、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ＜１）等のＩｎＧａＮ系の窒化物半導体が挙げられる。本実施形態では、第１発光素子４１、第２発光素子４２、および第３発光素子４３は同じ構造として、特定しない場合に発光素子４と称し、青色光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３を、青色光ＬＢと称する。発光素子４は、パッケージ６に実装され、パッケージ６の凹部の底面に露出するように設けられたリード電極（図示省略）に接続されている。発光素子４は、前記波長の光で、１個あたりの必要な光量を発光するものであれば、形状や大きさ、実装形態（フリップチップ、ワイヤボンディング）等は特に限定されない。
（第１蛍光体層）
第１蛍光体層５１は、第１発光素子４１が発光する光ＬＢ１を入射される位置に設けられ、青色光ＬＢ１の少なくとも一部の光により励起されて、この光よりも長波長の特定の波長に波長変換した光を放出する。第１蛍光体層５１は、青色光ＬＢ１をカラーフィルタ２の透過後に白色光ＬＷとするために設けられる。そのために、第１蛍光体層５１は、発光ピーク波長が４８５ｎｍ以上７００ｎｍ以下であり、５００ｎｍ以上であることが好ましく、５８０ｎｍ以下であることが好ましい。このような蛍光体として、Ｃａ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｃｌ２：Ｅｕのようなクロロシリケート系蛍光体等のシリケート系酸化物蛍光体、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕのようなアルミネート系蛍光体、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ、ＢａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕのような酸窒化物蛍光体、イットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体（ＹＡＧ蛍光体）、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体、テルビウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体、およびこれらの組成の一部を置換したガーネット蛍光体等の酸化物蛍光体、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ（ＣＡＳＮ蛍光体）、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＳｒＬｉＡｌ３Ｎ４：Ｅｕのような窒化物蛍光体が挙げられる。
第１蛍光体層５１は、第１発光装置１１において、第１発光素子４１の封止部材としてパッケージ６の凹部内に充填されているエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透明な樹脂中に分散した状態で設けられ、第１発光素子４１が発光した光ＬＢ１の少なくとも一部を波長変換する。詳しくは後記するように、第１蛍光体層５１については、所望の発光波長を有するものを選択し、第１発光素子４１が発光した光ＬＢ１の波長変換率を設定する。波長変換率は、第１蛍光体層５１の、透明樹脂中の蛍光体含有量および第１発光素子４１上の厚さ等によって調整することができる。
（第２蛍光体層）
第２蛍光体層５２は、第２発光素子４２が発光する光ＬＢ２を入射される位置に設けられ、青色光ＬＢ２の少なくとも一部の光により励起されて、この光よりも長波長の特定の波長に波長変換した光を放出する。第２蛍光体層５２は、青色光ＬＢ２をカラーフィルタ２の透過後に橙色光ＬＡとするために設けられる。そのために、第２蛍光体層５２は、発光ピーク波長が、波長５１０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下であり、５３０ｎｍ以上であることが好ましく、５５０ｎｍ以上であることがさらに好ましく、また、５８０ｎｍ以下であることが好ましい。このような蛍光体として、イットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体（ＹＡＧ蛍光体）、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体、テルビウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体、およびこれらの組成の一部を置換したガーネット蛍光体等の酸化物蛍光体、Ｃａ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｃｌ２：Ｅｕのようなクロロシリケート系蛍光体等のシリケート系酸化物蛍光体、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕのような酸窒化物蛍光体が挙げられる。第２蛍光体層５２は、第２発光装置１２において、第１蛍光体層５１と同様に、第２発光素子４２の封止部材としてパッケージ６の凹部内に充填されている透明な樹脂中に分散した状態で設けられ、第２発光素子４２が発光した光ＬＢ２の少なくとも一部を波長変換し、より多くを波長変換することが好ましい。
（第３蛍光体層）
第３蛍光体層５３は、第３発光素子４３が発光する光ＬＢ３を入射される位置に設けられ、青色光ＬＢ３の少なくとも一部の光により励起されて、この光よりも長波長の特定の波長に波長変換した光を放出する。第３蛍光体層５３は、青色光ＬＢ３をカラーフィルタ２の透過後に赤色光ＬＲとするために設けられる。そのために、第３蛍光体層５３は、発光ピーク波長が、波長６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下であり、６１０ｎｍ以上であることが好ましく、６３０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。このような蛍光体として、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ（ＣＡＳＮ蛍光体）、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＳｒＬｉＡｌ３Ｎ４：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕのような窒化物蛍光体、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕのような酸窒化物蛍光体が挙げられる。第３蛍光体層５３は、第３発光装置１３において、第１蛍光体層５１と同様に、第３発光素子４３の封止部材としてパッケージ６の凹部内に充填されている透明な樹脂中に分散した状態で設けられ、第３発光素子４３が発光した光ＬＢ３の少なくとも一部を波長変換し、より多くを波長変換することが好ましい。
（カラーフィルタ）
カラーフィルタ２は、第１蛍光体層５１から出射した第１光ＬＧ、第２蛍光体層５２から出射した第２光ＬＹ、および第３蛍光体層５３から出射した第３光ＬＲｉが入射する位置に設けられる。カラーフィルタ２は、照明装置１０におけるカバー、すなわち自動車用ランプのいわゆるアウタレンズであり、かつ、照明装置１０の照射面の少なくとも一部に自動車の反射器としての機能を付与するために設けられている。カラーフィルタ２は、反射器として、外部から光を入射されて、前記の色度範囲の赤色光を反射するために、赤色光以外の光を相対的に多く吸収して、その余を透過する。
さらに、カラーフィルタ２は、照明装置１０が白色光ＬＷを出射するために、赤色光以外の光を限定的に透過する。具体的には、カラーフィルタ２は、波長６００ｎｍ以上７３０ｎｍ以下の光の透過率が８０％以上である。そして、カラーフィルタ２は、波長４１０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の光の透過率が３％以上５０％以下であり、５％以上であることが好ましい。また、カラーフィルタ２は、波長４１０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の光の最大透過率が２０％以上であることがさらに好ましい。この波長域における光の透過率が高いと、白色光ＬＷの取出し効率が高くなる。また、カラーフィルタ２は、波長５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の光の透過率が２０％以下であることが好ましい。カラーフィルタ２のこのような特性により、照明装置１０は、１枚のカラーフィルタ２を透過した光が、３色の光ＬＷ，ＬＡ，ＬＲとして照射される。
カラーフィルタ２は、アゾ化合物、シアニン化合物、ペリレン化合物、ジオキサジン化合物等の赤色の顔料で着色された、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明かつ必要な強度を有する樹脂で形成される。カラーフィルタ２は、このような構成により、少なくとも一部が、好ましくは全体が、ＪＩＳ Ｚ８７０１の色度座標において、ｙ≦０．３３５、ｚ≦０．００８の色度範囲に規定される。なお、カラーフィルタ２は、アウタレンズと称されるが、レンズ機能を有していても、素通しでもよい。また、カラーフィルタ２は、少なくとも一部の領域が再帰性反射体となるように、裏面（内面）または表面に凹凸（レンズカット、マイクロプリズム）を形成されていることが好ましい。
（パッケージ）
パッケージ６は、第１発光装置１１、第２発光装置１２、および第３発光装置１３のそれぞれの外装を構成し、発光素子４を支持する基台であり、第１蛍光体層５１、第２蛍光体層５２、および第３蛍光体層５３を収容する樹脂成型体である。また、パッケージ６は、光を上方（照射面側）へ効率的に発し、かつ上方を中心に所望の角度に広がって発するための光反射部材である。パッケージ６は、外形が薄型の略直方体であり、上方に広がって開口した凹部が形成されている。パッケージ６は、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、またはこれらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂に、酸化チタン（ＴｉＯ２）等の光反射性物質を添加したもので形成される。また、パッケージ６は、発光素子４に接続して外部から電流を供給するための一対のリード電極を有する。
（ハウジング）
ハウジング３は、照射面が開口した筐体で、照明装置１０の外装を構成し、第１発光装置１１、第２発光装置１２、および第３発光装置１３を収容し、開口部を覆うようにカラーフィルタ２を支持する。また、ハウジング３は、内面を反射面とする光反射体であることが好ましい。このようなハウジング３により、第１発光装置１１、第２発光装置１２、および第３発光装置１３からの出射光ＬＧ，ＬＹ，ＬＲｉを効率的にカラーフィルタ２に向けて発し、さらに、照明装置１０から光ＬＷ，ＬＡ，ＬＲを上方（自動車における後方）を中心に所定の角度に広がって発することができる。また、ハウジング３は、第１発光装置１１、第２発光装置１２、および第３発光装置１３を着脱自在な構造として、個別に交換可能であることが好ましい。
〔照明装置の動作〕
本実施形態に係る照明装置の動作について、図２および図３を参照して説明する。図３は、実施形態に係る照明装置におけるカラーフィルタによる光の色度の遷移を説明する色度図である。
白色光ＬＷを照射する動作について説明する。第１発光素子４１が発光した青色光ＬＢ１は、第１蛍光体層５１を添加された透明樹脂を通過する際に、少なくとも一部が第１蛍光体層５１に波長変換され、波長変換された光、またはこの光と波長変換されずに透明樹脂を通過した光ＬＢ１とが混色された光が、第１光ＬＧとして第１発光装置１１から出射する。そして、第１光ＬＧは、カラーフィルタ２を透過する際に、波長４１０〜４８０ｎｍの光の一部と、波長５００〜５５０ｎｍの光の少なくとも一部がカラーフィルタ２に吸収されることによって、白色光ＬＷにシフトして照明装置１０から照射される。詳しくは、カラーフィルタ２が波長５００〜５５０ｎｍの主に緑色光の８０％以上を吸収するので、白色光ＬＷは、主に、青紫〜青〜緑みの青色の光と黄〜黄みの橙色の光との混色光である。
ここで、波長６００〜７３０ｎｍの光を相対的に多く透過させる赤色のカラーフィルタを透過した光が、ＪＩＳ Ｄ５５００に規定された白色光ＬＷになり得る透過前の色度範囲は、図３に示す右下がり斜線のハッチングを付した領域である。これは、波長６００〜７３０ｎｍの光が示す、赤みの橙〜赤色に対する補色を含む領域である。ただし、カラーフィルタ２は、波長６００ｎｍ未満の光を限定的に透過させるので、カラーフィルタ２を透過する前の光ＬＧは、ハッチングを付した領域よりも狭い色度範囲とする。具体的には、ｘ座標マイナス方向寄りの、すなわち単色光軌跡に近い領域は、白色光ＬＷへの色度のシフト量が大きく、規定された白色光ＬＷとすることが困難であり、特に、波長５００〜５５０ｎｍの光は８０％以上がカラーフィルタ２に吸収される。
したがって、第１光ＬＧは、主波長４８５〜５８０ｎｍにおける刺激純度（彩度）の高くない色度範囲の、青緑色またはそれに近い色とすることが好ましい。詳しくは、第１光ＬＧの色度は、カラーフィルタ２の透過スペクトルおよび白色光ＬＷの色度の目標座標に応じて設定される。このような第１光ＬＧは、波長３８０〜７８０ｎｍにおける主な発光ピーク波長として、強度が最大の発光ピーク波長とそれに対して差の大き過ぎない発光ピーク波長との２つを少なくとも有するか、半値幅の広い１つの発光ピーク波長を有するものとなる。そして、設定した色度の光ＬＧとするために、以下に説明するように、第１発光素子４１が発光する青色光ＬＢ１の波長等に基づき、第１蛍光体層５１について適切な発光波長を有するものを選択し、さらに青色光ＬＢ１の波長変換率を設定する。
第１光ＬＧが２つの発光ピーク波長を有する場合、短波長側の発光ピーク波長が４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下であることが好ましく、長波長側の発光ピーク波長が５１０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下であることが好ましい。これら２つの発光ピーク波長は、第１発光素子４１および第１蛍光体層５１のそれぞれの発光ピーク波長である。また、長波長側の発光ピーク波長がより長波長であるほど、短波長側の発光ピーク波長の強度を相対的に高くすることが好ましい。特に、長波長側の発光ピーク波長が５５０ｎｍを超える場合には、短波長側の発光ピーク波長の方が強度が高いことが好ましい。また、このような第１光ＬＧは、短波長側の発光ピーク波長の強度が高いと、白色光ＬＷの取出し効率が高くなる。
一方、第１光ＬＧが１つの発光ピーク波長を有する場合、その発光ピーク波長は４８５ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であることが好ましく、５３０ｎｍ以下であることがより好ましく、また、半値幅が５０ｎｍ以上であることが好ましく、７０ｎｍ以上であることがより好ましい。この発光ピーク波長は、第１蛍光体層５１の発光ピーク波長である。このような１つの発光ピーク波長の光ＬＧとすることにより、白色光ＬＷの色ムラが生じ難い。これらのことから、第１光ＬＧは、発光ピーク波長の数にかかわらず、最大強度の発光ピーク波長が４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であることが好ましいといえる。
橙色光ＬＡを照射する動作について説明する。第２発光素子４２が発光した青色光ＬＢ２は、第２蛍光体層５２を添加された透明樹脂を通過する際に、少なくとも一部が第２蛍光体層５２に波長変換され、波長変換された光、またはこの光と波長変換されずに透明樹脂を通過した光ＬＢ２とが混色された光が、第２光ＬＹとして第２発光装置１２から出射する。そして、第２光ＬＹは、カラーフィルタ２を透過すると、橙色光ＬＡとなって照明装置１０から照射される。カラーフィルタ２は、波長４１０〜４８０ｎｍの光の一部と波長５００〜５５０ｎｍの光の少なくとも一部を吸収するので、第２光ＬＹは、これらの波長域の光を含む場合には、カラーフィルタ２を透過する際に色がシフトして橙色光ＬＡとなる。
波長６００〜７３０ｎｍの光を透過させる赤色のカラーフィルタを透過した光が、ＪＩＳ Ｄ５５００に規定された橙色光ＬＡになり得る透過前の色度範囲は、図３に示す右上がり斜線のハッチングを付した領域である。ただし、ｘ座標においてマイナス方向、ｙ座標においてプラス方向ほど、すなわち短波長であるほど、橙色光ＬＡへの色度のシフト量が大きく、規定された橙色光ＬＡとすることが困難であり、また、波長４８０ｎｍ以下の光はカラーフィルタ２を一部透過する。そのため、カラーフィルタ２を透過する前の光ＬＹは、ハッチングを付した領域において主波長で５３０〜５９０ｎｍ相当の色度範囲の、黄色またはそれに近い色とすることが好ましい。
このような光ＬＹは、波長３８０〜７８０ｎｍにおける主な発光ピーク波長として、波長５１０〜５９０ｎｍに強度が最大のものを有するものであり、青色光ＬＢ２のより多くが第２蛍光体層５２で波長変換されていることで得られ、青色光ＬＢ２の全部が波長変換されていることが最も好ましい。さらに、光ＬＹは、発光ピーク波長がより長波長であるほど、橙色光ＬＡの取出し効率が高くなる。一方で、発光ピーク波長が５５０ｎｍを超えてより長波長であると、第２光ＬＹから橙色光ＬＡへの発光スペクトルの変化が小さく、半値幅も狭くならない。このような第２蛍光体層５２は、発光波長の半値幅の広過ぎないものを適用することが好ましく、これにより、第２光ＬＹは橙色光ＬＡと同色またはそれに極めて近い色となる。第２光ＬＹの色度はカラーフィルタ２の透過スペクトルおよび橙色光ＬＡの色度の目標座標に応じて設定され、このような光ＬＹとするために、第２蛍光体層５２について、前記したように適切な発光波長を有するものを選択する。
赤色光ＬＲを照射する動作について説明する。第３発光素子４３が発光した青色光ＬＢ３は、第３蛍光体層５３を添加された透明樹脂を通過する際に、少なくとも一部が第３蛍光体層５３に波長変換され、波長変換された光、またはこの光と波長変換されずに透明樹脂を通過した光ＬＢ３とが混色された光が、第３光ＬＲｉとして第３発光装置１３から出射する。そして、第３光ＬＲｉは、カラーフィルタ２を透過すると、赤色光ＬＲとなって照明装置１０から照射される。カラーフィルタ２は、波長６００〜７３０ｎｍの光の多くを透過させるため、主波長で６１０〜７８０ｎｍ相当の色度範囲の赤色光ＬＲへ、短波長側からシフトさせることが困難である。したがって、所定の色度範囲の赤色光ＬＲとなるために、カラーフィルタ２を透過する前の光ＬＲｉは、赤色光ＬＲと同色またはそれに極めて近い赤色であることが好ましい。あるいは、第３光ＬＲｉは、青色光ＬＢ３がカラーフィルタ２に吸収されてほぼ０になる程度に含まれた赤紫色であってもよい。
このような光ＬＲｉは、波長３８０〜７８０ｎｍにおける主な発光ピーク波長として、波長６００〜７００ｎｍに強度が最大のものを有するものであり、青色光ＬＢ３のより多くが第３蛍光体層５３で波長変換されていることで得られ、青色光ＬＢ３の全部が波長変換されていることが最も好ましい。第３光ＬＲｉの色度はカラーフィルタ２の透過スペクトルおよび赤色光ＬＲの色度の目標座標に応じて設定され、このような光ＬＲｉとするために、第３蛍光体層５３について、前記したように適切な発光波長を有するものを選択する。
このように、照明装置１０においては、非白色の第１光ＬＧが、赤色のカラーフィルタ２によって白色光ＬＷにシフトして取り出される。一方、第２光ＬＹおよび第３光ＬＲｉはそれぞれ、カラーフィルタ２によって、同色の、またはシフトした橙色光ＬＡ、赤色光ＬＲとなる。また、第１光ＬＧは、それぞれ特定の発光ピーク波長の第１発光素子４１と第１蛍光体層５１との組合せから得ることで、青色光と黄色光のそれぞれの波長範囲にある程度以上の強度を有する光となる。一方、第２光ＬＹは、第２発光素子４２と特定の発光ピーク波長の第２蛍光体層５２との組合せから得ることで、発光素子からの直接の発光よりも安定して制御し易い。同様に、第３光ＬＲｉは、第３発光素子４３と特定の発光ピーク波長の第３蛍光体層５３との組合せから得ることで、発光素子からの直接の発光よりも安定して制御し易い。
なお、照明装置１０は、白色光ＬＷ、橙色光ＬＡ、赤色光ＬＲ、および反射光について、ＪＩＳ Ｄ５５００に規定された光色に限定されず、用途に応じて所望の光色に設計することができ、それに応じて、光ＬＧ，ＬＹ，ＬＲｉの色度やカラーフィルタ２の透過スペクトルを設定する。
照明装置１０は、第１発光装置１１、第２発光装置１２、および第３発光装置１３をそれぞれ、ハウジング３内の底面上に、所望の形状の領域に配列することにより、白色光ＬＷ、橙色光ＬＡ、赤色光ＬＲがそれぞれの前記領域の形状で取り出される。なお、第１発光装置１１、第２発光装置１２、および第３発光装置１３のそれぞれの配列ピッチは同一でなくてよい。特に、第３光ＬＲｉの約８０％以上がカラーフィルタ２を透過するのに対して、第１光ＬＧはその多くを吸収されるので、第１光ＬＧから白色光ＬＷへの光量の減衰が大きい。したがって、白色光ＬＷ、橙色光ＬＡ、赤色光ＬＲがそれぞれ必要な光量で取り出されるように、第１発光装置１１、第２発光装置１２、および第３発光装置１３のそれぞれの数や配列ピッチ、または実装する発光素子４の輝度等を設計することが好ましい。
また、照明装置１０においては、白色光ＬＷ、橙色光ＬＡ、赤色光ＬＲの混色を防ぐために、カラーフィルタ２を透過する前において、第１光ＬＧ、第２光ＬＹ、第３光ＬＲｉの２以上の光路が重複しないような構造とすることが好ましい。具体的には、第１発光装置１１と第３発光装置１３の間隔、第２発光装置１２と第３発光装置１３の間隔等をそれぞれ空けて配列する。または、第１発光装置１１を配列した領域と第３発光装置１３を配列した領域の間、第２発光装置１２を配列した領域と第３発光装置１３を配列した領域の間等に、仕切りを設けてもよい。あるいは、例えば白色光ＬＷと赤色光ＬＲを同時に点灯する時には、第１発光装置１１および第３発光装置１３の少なくとも一方について、それぞれを配列した領域同士の境界近傍に配置された一部が点灯しないように設計してもよい。一方で、照明装置１０は、第１発光装置１１、第２発光装置１２、および第３発光装置１３の異なる２種類以上を近接、混在させて配置することにより、いずれか１種類のみを選択して点灯して、１つの領域から白色光ＬＷ、橙色光ＬＡ、赤色光ＬＲを切り替えて照射する構成とすることができる。
（変形例）
ハウジング３は、第１発光装置１１、第２発光装置１２、および第３発光装置１３をそれぞれ配列した領域毎に区画された形状であってもよい。ハウジング３により領域間に反射面を有する壁を設けることで、白色光ＬＷ、橙色光ＬＡ、赤色光ＬＲのそれぞれの照射方向を制御し易く、また、光の取出し効率が高くなる。また、ハウジング３内の底面は平面でなくてよく、例えば領域毎に中央が盛り上がった凸面として、このような底面上に配列した第１発光装置１１、第２発光装置１２、および第３発光装置１３の各群から光ＬＧ，ＬＹ，ＬＲｉが広がって出射するように構成されてもよい。
また、第１蛍光体層５１、第２蛍光体層５２、および第３蛍光体層５３（特定しない場合には蛍光体層５と称する）は、金型による成型等で形成されてもよく、例えば、平板状のパッケージ６（配線基板６Ａ）に実装された発光素子４を覆うドーム型に成形することができる。また、蛍光体層５は、発光素子４の封止部材とせず、蛍光体を分散させた透明樹脂を、ポッティングや印刷、噴霧等によりガラス等の透明な基板に塗布した板材であってもよい。あるいは、蛍光体層５は、粒子を有機溶媒に分散させて発光素子４上で凝集させたものや、ガラス等の無機材料と共に焼結された板材であってもよい。このような樹脂に分散させない構成の蛍光体層５により、青色光ＬＢの波長変換効率が高くなり、また、光ＬＧ，ＬＹ，ＬＲｉの色ムラを抑制し易い。なお、板状の蛍光体層５は、発光素子４の上面に透明な樹脂等で接着して備えることができ、この場合、光反射性物質を添加した樹脂で発光素子４の側面を被覆する等して、青色光ＬＢが漏れない構成とすることが好ましい。あるいは、後記変形例のように、板状の蛍光体層５は、実装後の発光素子４の上側に固定して備えることができる。
照明装置１０は、第１発光装置１１、第２発光装置１２、および第３発光装置１３がそれぞれ発光素子４を１個ずつ実装しているが、これに限られず、複数の発光素子４を配列して実装された面状発光装置を領域毎に備えてもよい。以下、本開示の実施形態の変形例に係る照明装置の構成について、図４を参照して説明する。図４は、実施形態の変形例に係る照明装置の部分的な構成を拡大して模式的に示す断面図である。
照明装置１０Ａは、第１蛍光体層５１Ａおよび複数の第１発光素子４１を備える第１発光装置１１Ａと、第２蛍光体層５２Ａおよび複数の第２発光素子４２を備える第２発光装置１２Ａと、第３蛍光体層５３Ａおよび複数の第３発光素子４３を備える第３発光装置１３Ａと、を１つずつハウジング３に収容して備え、ハウジング３の開口部を塞ぐように上面にカラーフィルタ２が固定されている。さらに、第１発光装置１１Ａ、第２発光装置１２Ａ、および第３発光装置１３Ａがそれぞれ、配線基板６Ａおよび枠体７を備え、また、必要に応じて、発光素子４を封止する透明樹脂を枠体７の内側に充填して備えてもよい。第１発光装置１１Ａは、配線基板６Ａ上に、複数の第１発光素子４１を配列して実装し、また、配線基板６Ａ上の周縁に接着された枠体７が、１枚の第１蛍光体層５１Ａを支持する。第２発光装置１２Ａおよび第３発光装置１３Ａも、第１発光装置１１Ａと同様の構造である。第１蛍光体層５１Ａ、第２蛍光体層５２Ａ、および第３蛍光体層５３Ａは、前記したように、それぞれ所定の発光ピーク波長の蛍光体が無機材料と共に焼結された板材である。配線基板６Ａは、パッケージ６と同様、発光素子４を支持する基台であり、リード電極を備える。枠体７は、発光素子４から青色光ＬＢを直接にカラーフィルタ２に到達させないために設けられ、配線基板６Ａと共に光を反射させる構成であることが好ましい。
さらに、照明装置１０は、例えば、所望の数の第１発光装置１１および第２発光装置１２、ならびに１つの第３発光装置１３Ａを備える構成とすることもできる。また、照明装置１０は、第１発光装置１１のみを備えて、消灯時に、照射面の少なくとも一部から赤色光を反射する反射器となる、白色光ＬＷの照明装置とすることもできる。あるいは、照明装置１０は、用途に応じて、第１発光装置１１と第２発光装置１２または第３発光装置１３との２種類を備えて、白色光ＬＷと橙色光ＬＡ、または白色光ＬＷと赤色光ＬＲの２色の光を照射する構成とすることもできる。すなわち、照明装置１０は、第２蛍光体層５２および第３蛍光体層５３の少なくとも一方と第１蛍光体層５１との２種類以上の蛍光体層と、蛍光体層毎にそれぞれに光を入射する位置に設けられた発光素子４と、蛍光体層のそれぞれから出射した光が入射する位置に設けられたカラーフィルタ２と、を備える。照明装置１０Ａについても同様に、第１発光装置１１Ａのみまたはさらに第２発光装置１２Ａまたは第３発光装置１３Ａとの２種類を備える構成とすることができる。
以上、本開示の実施形態に係る照明装置は、青色光を発光する発光素子に特定の発光波長の蛍光体を組み合わせることにより、照射面に赤色のカバーが設けられていても、白色光を出射することができる。さらに、黄色系、赤色系等の蛍光体と発光素子との組も備えることで、照射面の少なくとも一部を赤色の反射器としつつ、自動車の信号灯や表示灯として規定の光色の白色光、橙色光、赤色光を照射することができる。したがって、カバーを色分けせず、発光素子の配列等により、所望の配色パターンの光を照射する照明装置とすることができる。
以下、本開示の実施例として、実施形態に係る照明装置を模擬したサンプルを試作して、その効果を確認した。実施例においては、カラーフィルタを透過する前の光を出射する３種類の発光装置を作製して、カラーフィルタの透過前後に取り出された光の発光スペクトルを計測した。図５、図６、および図７は、実施例に係る照明装置におけるカラーフィルタの透過スペクトルおよびカラーフィルタの透過前後の発光スペクトルを示すグラフであり、図５が白色光、図６が橙色光、図７が赤色光である。図８は、実施例に係る照明装置におけるカラーフィルタの透過前後の色度座標を示す色度図である。
（サンプルの作製）
発光スペクトルの発光ピーク波長が４４５ｎｍのＬＥＤのチップを共通の発光素子とした。この発光素子を、発光スペクトルの発光ピーク波長が５２０ｎｍのクロロシリケート系蛍光体（Ｃａ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｃｌ２：Ｅｕ）を２７ｐｈｒ添加したシリコーン樹脂で封止して、発光装置のサンプル１を作製した。また、発光ピーク波長が５５０ｎｍのＹＡＧ蛍光体を１５０ｐｈｒ添加したシリコーン樹脂で発光素子を封止して、発光装置のサンプル２を作製した。また、発光ピーク波長が６６０ｎｍのＣＡＳＮ蛍光体を１２０ｐｈｒ添加したシリコーン樹脂で発光素子を封止して、発光装置のサンプル３を作製した。また、図５〜７に示す透過スペクトルの赤色フィルタをカラーフィルタ（ＣＦ）とした。
（評価）
作製したサンプル１，２，３について、それぞれ、発光素子を発光させて、発光スペクトル、色度、および光束（φｖ）を計測し、次に、カラーフィルタを透過した光について同様に計測した。色度および光束を表１に示す。図５、図６、および図７に示す発光スペクトルの強度は、それぞれのサンプルにおける相対的な値とする。
サンプル１から出射した光は、蛍光体によって波長５２０ｎｍに最大強度の発光ピーク波長を有し、かつ、波長４４５ｎｍにも発光素子の発光による強い発光ピーク波長を有し、青緑色を呈していた。この光がカラーフィルタを透過すると、波長４２０〜４８０ｎｍの光の約１５〜２５％がカラーフィルタに吸収されて、波長４４５ｎｍにおける発光ピーク波長が弱くなった。また、最大強度の発光ピーク波長については、波長５００〜５５０ｎｍの光の約９０％以上が吸収されて、大幅に弱くなって強度が波長４４５ｎｍにおける発光ピーク波長と同程度となるとともに、発光ピーク波長が約５８０ｎｍへシフトした。その結果、紫みの青色と黄みの橙色との混色の白色光となり、カラーフィルタの透過前に対して、光の色度ｘがプラス方向に、ｙがマイナス方向にシフトして、ＪＩＳ Ｄ５５００に規定された色度範囲となった。
サンプル２から出射した光は、蛍光体によって波長５５０ｎｍに最大強度の発光ピーク波長を有し、一方、発光素子の発光による波長４４５ｎｍにおける発光ピーク波長の強度は極めて弱く、主波長が約５７０ｎｍの緑みの黄色を呈していた。この光がカラーフィルタを透過すると、波長４２０〜４８０ｎｍの光がカラーフィルタに吸収されて、波長４４５ｎｍにおける発光ピーク波長が観察されなくなった。また、最大強度の発光ピーク波長については、波長５００〜５５０ｎｍの光の約９０％以上が吸収される一方、波長５９５ｎｍ以上の光の約８０％以上が透過したため、半値幅が狭くなって、発光ピーク波長が約５９５ｎｍへシフトするとともに、強度が低下した。その結果、この発光ピーク波長が示す橙色光となり、かつ刺激純度が高くなり、カラーフィルタの透過前に対して、光の色度ｘがプラス方向に、ｙがマイナス方向にシフトして、ＪＩＳ Ｄ５５００に規定された色度範囲となった。
サンプル３から出射した光は、蛍光体によって波長６６０ｎｍに発光ピーク波長を有し、一方、波長４４５ｎｍにおける発光ピーク波長は観察されず、主波長が約６２５ｎｍの赤色光となり、ＪＩＳ Ｄ５５００に規定された色度範囲となった。この光がカラーフィルタを透過すると、波長６１５ｎｍ以上の光の約９０％以上が透過したため、発光ピーク波長がシフトせず、強度の低下も僅かであった。その結果、光の色度がほとんどシフトせず、カラーフィルタの透過後もＪＩＳ Ｄ５５００に規定された色度範囲となった。
サンプル１とサンプル２の光のカラーフィルタの透過前後の変化を比較すると、色度のシフト方向およびシフト量の違いは小さかった。ただし、サンプル１の方は、光量が大幅に減衰した。
蛍光体の発光波長およびカラーフィルタの透過スペクトルを所定の範囲とすることにより、同一のカラーフィルタから白色光、橙色光、および赤色光を透過させて取り出すことができた。
本開示に係る照明装置は、自動車のリアコンビネーションランプに利用することができる。
１０，１０Ａ 照明装置
１１，１１Ａ 第１発光装置
１２，１２Ａ 第２発光装置
１３，１３Ａ 第３発光装置
２ カラーフィルタ
３ ハウジング
４１ 第１発光素子
４２ 第２発光素子
４３ 第３発光素子
５１，５１Ａ 第１蛍光体層
５２，５２Ａ 第２蛍光体層
５３，５３Ａ 第３蛍光体層
６ パッケージ
６Ａ 配線基板
ＬＧ 第１光
ＬＹ 第２光
ＬＲｉ 第３光
ＬＷ 白色光
ＬＡ 橙色光
ＬＲ 赤色光

Claims (11)

  1. 波長４００ｎｍ以上５１０ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する第１発光素子と、
    前記第１発光素子が発光した光を入射される位置に設けられ、前記光により励起されて、波長４８５ｎｍ以上７００ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する第１蛍光体と、
    波長６００ｎｍ以上７３０ｎｍ以下の光の透過率が８０％以上、波長４１０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の光の透過率が３％以上５０％以下であり、前記第１蛍光体から出射した第１光が入射する位置に設けられて前記第１光の一部を透過する赤色のカラーフィルタと、を備え、
    前記カラーフィルタを透過した白色光を出射する照明装置。
  2. 前記カラーフィルタは、少なくとも一部が、ＪＩＳ Ｚ８７０１の色度座標において、ｙ≦０．３３５、ｚ≦０．００８の色度範囲である請求項１に記載の照明装置。
  3. 前記カラーフィルタは、波長５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の光の透過率が２０％以下である請求項１または請求項２に記載の照明装置。
  4. 前記カラーフィルタを透過した後の前記第１光は、ＪＩＳ Ｚ８７０１の色度座標において、０．５００≧ｘ≧０．３１０、ｙ≦０．１５０＋０．６４０ｘ、ｙ≧０．０５０＋０．７５０ｘ、０．４４０≧ｙ≧０．３８２の色度範囲である請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。
  5. 前記第１蛍光体は、クロロシリケート蛍光体である請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。
  6. 波長４００ｎｍ以上５１０ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する第２発光素子と、
    前記第２発光素子が発光した光を入射される位置に設けられ、前記光により励起されて波長５１０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する第２蛍光体と、をさらに備え、
    前記カラーフィルタが、前記第２蛍光体から出射した第２光が入射する位置に設けられ、前記第２光の少なくとも一部を透過する請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の照明装置。
  7. 前記カラーフィルタを透過した後の前記第２光は、ＪＩＳ Ｚ８７０１の色度座標において、０．４２９≧ｙ≧０．３９８、ｚ≦０．００７の色度範囲である請求項６に記載の照明装置。
  8. 前記第２蛍光体は、ＹＡＧ蛍光体である請求項６または請求項７に記載の照明装置。
  9. 波長４００ｎｍ以上５１０ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する第３発光素子と、
    前記第３発光素子が発光した光を入射される位置に設けられ、前記光により励起されて波長６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下に発光ピーク波長を有する第３蛍光体と、をさらに備え、
    前記カラーフィルタが、前記第３蛍光体から出射した第３光が入射する位置に設けられ、前記第３光の少なくとも一部を透過する請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の照明装置。
  10. 前記カラーフィルタを透過した後の前記第３光は、ＪＩＳ Ｚ８７０１の色度座標において、ｙ≦０．３３５、ｚ≦０．００８の色度範囲である請求項９に記載の照明装置。
  11. 前記第３蛍光体は、ＣＡＳＮ蛍光体である請求項９または請求項１０に記載の照明装置。
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