JP6917996B2 - 蛍光体プレートパッケージ、発光パッケージおよびこれを含む車両用ヘッドランプ - Google Patents

Description

本発明の実施例は広い配光分布を有する蛍光体プレートパッケージ、発光パッケージおよびこれを含む車両用ヘッドランプに関するものである。

レーザーダイオード（ＬＤ、ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ）の場合、光の直進性が優秀な長所があるが、光の拡散性が弱いため、広い配光分布が要される車両用ヘッドランプへの適用が難しいという短所がある。

レーザーダイオードの拡散性を増加させるために、蛍光体プレートと基板との間に介在される接着層に無機粒子などを添加して拡散性を増加させる技術が一般化されているのが実情である。しかし、このような無機粒子などの添加によって透過率が低下し、バックスキャッタリング（ｂａｃｋ−ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）によって輝度が減少する問題が発生している。

また、接着層は高分子樹脂系列を使わなければならないため、製造工程や使用による熱発生によって炭化現象が発生し、これは透過率や輝度減少の原因となっている。

本発明の実施例は前述した問題を解決するために案出されたものであって、特に透過率および広い配光分布を有し得る蛍光体プレートパッケージ、発光パッケージおよびこれを含む車両用ヘッドランプを提供する。

前述した課題を解決するための手段として、本発明の実施例では、基板；前記基板の一面に配置される蛍光体プレート；および前記基板と前記蛍光体プレートとの間に介在されるガラスペースト層を含む蛍光体プレートパッケージを提供する。

本発明の実施例によると、透過率および広い配光分布を改善した蛍光体プレートパッケージを提供することができ、また、既存の蛍光体プレートパッケージで発見されていた炭化現象が発生せず、高価な無機粒子を使用することなく簡単な製造工程によって製作することができるため、生産性を改善することができる。

本発明の実施例に係る蛍光体プレートパッケージの断面図。 本発明の実施例に係る蛍光体プレートパッケージの内部に非晶質ガラス構造が存在するのを示しているＸＲＤグラフ。 従来の蛍光体プレートパッケージの配光分布（ａ）および本発明の実施例に係る蛍光体プレートパッケージの配光分布（ｂ）を示すグラフ。 従来の蛍光体プレートパッケージａと本発明の実施例に係る蛍光体プレートパッケージｂの炭化現象をテストした写真。 本発明の実施例に係る発光パッケージの断面図。 本発明の実施例に係る車両用ヘッドランプについての断面図。

以下、添付された図面を参照して、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できる好ましい実施例を詳細に説明する。ただし、本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成は本発明の好ましい一実施例に過ぎず、本出願の出願時点においてこれらを代替できる多様な均等物と変形例が存在し得ることが理解されるべきである。また、本発明の好ましい実施例に対する動作原理を詳細に説明するにおいて、関連した公知の機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にする恐れがあると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。後述される用語は本発明での機能を考慮して定義された用語であって、各用語の意味は本明細書の全般にわたる内容に基づいて解釈されるべきである。

本発明の実施例に係る蛍光体プレートパッケージ１００は、図１に図示された通り、基板２００、ガラスペースト層３００および蛍光体プレート４００が順に積層された構造を有することができる。

本発明の実施例に係る基板２００は、ガラスまたはプラスチック基板のいずれも可能である。

本発明の実施例に係るガラスペースト層３００は、バインダー樹脂、ガラスフリットを含むことができる。この他に分散剤、添加剤などがさらに含まれ得る。ガラスペースト層３００の厚さは５〜１０ｍｍが好ましい。５ｍｍ未満の場合には配光分布改善効果が小さく、１０ｍｍを超過する場合には透過率が低下され得る。

バインダー樹脂はエチル（Ｅｔｈｙｌ）系、ブチル（Ｂｕｔｙｌ）系、メチル（Ｍｅｔｈｙｌ）高分子樹脂であり得る。無機蛍光体の分散性と耐熱性の側面ではメチルシリコン樹脂が好ましい。

本発明の実施例に係るガラスフリットは無機蛍光体との反応性が低く、バインダーとの混合性が良好なＢ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系、ＢａＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系またはＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系であり得る。好ましくは、ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系ガラスフリットであり得る。ガラスフリットは焼結層１００体積部基準、０．５〜２体積部が好ましい。

前記ガラスフリットは、ガラスペースト層３００全体重量部を基準として３０〜７０ｗｔ％を含むことができる。

本発明の実施例に係るガラスフリットは蛍光体プレート４００に含まれるガラスフリットと同じ組成であり得る。同じ組成の場合、製造工程の単純化の側面で好ましい。

本発明の実施例に係るガラスペースト層３００は、非晶質（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）のガラス結晶構造を含むことができる。図２のグラフはガラスペースト層を含む蛍光体プレートパッケージをＸＲＤ装備で分析したグラフであり、グラフ上にピークが現れるのは、蛍光体プレートパッケージ１００内に非晶質構造が含まれているということを示しているものであって、非晶質構造はガラスペースト層３００に含まれたガラスフリットの構造であり、このような非晶質構造によって指向角が改善されるものと思われる。

図３は指向角が改善されることを示したグラフであって、図３の（ａ）は「基板＋ジルコニアが含まれたメチルシリコン接着部材＋蛍光体プレート」の構造を有する従来の蛍光体プレートパッケージの指向角を示したグラフであり、図３の（ｂ）は本発明の実施例に係る蛍光体プレートパッケージの指向角を示したグラフである。グラフを見ると分かるように、従来の蛍光体プレートパッケージａはレーザーダイオードの光が正面（９０度）に出射する光のピークが強く現れている反面、本発明の蛍光体プレートパッケージは広い配光分布を有しているのが分かる。

図４は、図３と同様に、「基板＋ジルコニアが含まれたメチルシリコン接着部材＋蛍光体プレート」の構造を有する従来の蛍光体プレートパッケージａと本発明の実施例に係る蛍光体プレートパッケージｂを示したＳＥＭ写真であって、１Ａ以上でＬＤ駆動時に、従来の蛍光体プレートは熱によって炭化現象が発生することが分かった。前記で言及した通り、このような炭化現象は蛍光体プレートパッケージの透過率および散乱性を阻害する要因となり得る。

本発明の実施例に係る蛍光体プレート４００に含まれた無機蛍光体は、蛍光体プレート４００で要求される光特性および照明の色、応用分野などに応じて、黄色または緑色、または赤色蛍光体のうち一つの蛍光体であり得、必要に応じて互いに異なる波長の光を励起する２種以上の蛍光体であり得る。

無機蛍光体はイットリウム−アルミニウム−ガーネット（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｇａｒｎｅｔ；ＹＡＧ）系、ルテニウム−アルミニウム−ガーネット（Ｌｕｔｅｔｉｕｍ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｇａｒｎｅｔ；ＬｕＡＧ）系、窒化物（ｎｉｔｒｉｄｅ）系、硫化物（ｓｕｌｆｉｄｅ）系またはケイ酸塩（ｓｉｌｉｃａｔｅ）系を使うことができ、好ましくは本発明のガラスフリットとの反応性が低く、高温での安定性が優秀なルテニウム−アルミニウム−ガーネット（Ｌｕｔｅｔｉｕｍ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｇａｒｎｅｔ；ＬｕＡＧ）系と窒化物（ｎｉｔｒｉｄｅ）系蛍光体を使うことができる。

本発明の実施例に係る蛍光体プレートパッケージはレーザーダイオード光源を含む発光パッケージに適用され得、このような発光パッケージは車両用ヘッドランプに適用され得る。前記で言及した通り、本発明の実施例に係る蛍光体プレートパッケージは、直進性が強いレーザーダイオード光源を車両用ヘッドランプに適用する時に広い配光分布および優秀な透過率を確保できるようにする長所を有している。

図５は、本発明の実施例に係る発光パッケージの断面図である。

図５を参照すると、本発明の実施例に係る発光パッケージ１０００は、発光ユニット２０００、接着部材３０００および光変換基板４０００を含むことができる。

発光ユニット２０００は、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＬＤ（ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ）、Ｌａｓｅｒ、ＶＣＳＥＬのうち選択されるいずれか一つであり得る。

発光ユニット２０００と光変換基板４０００との間には接着部材が配置され得る。接着部材３０００はシリコン系樹脂に分散したナノ無機粒子３１００を含むことができる。シリコン系樹脂は、エチル（Ｅｔｈｙｌ）系、ブチル（Ｂｕｔｙｌ）系、メチル（Ｍｅｔｈｙｌ）系樹脂またはフェニル（Ｐｈｅｎｙｌ）系のシリコン樹脂を使うことができ、メタルシリコンの場合、高い屈折率を維持しつつ、熱安全性を維持することができる。

光変換基板は図１に図示された通り、基板２００、ガラスペースト層３００および蛍光体プレート４００が順に積層された構造を有することができる。

本発明の実施例に係る基板２００はガラスまたはプラスチック基板であり得る。

本発明の実施例に係るガラスペースト層３００は、バインダー樹脂、ガラスフリットを含むことができる。この他に分散剤、添加剤などがさらに含まれ得る。ガラスペースト層３００の厚さは５〜１０ｍｍであり得る。５ｍｍ未満の場合には配光分布改善効果が小さく、１０ｍｍを超過する場合には透過率が低下され得る。

ガラスペースト層３００に含まれるバインダー樹脂は、エチル（Ｅｔｈｙｌ）系、ブチル（Ｂｕｔｙｌ）系、メチル（Ｍｅｔｈｙｌ）高分子樹脂であり得、無機蛍光体の分散性と耐熱性が優秀なメチルシリコン樹脂が使用され得る。

本発明の実施例に係るガラスフリットは無機蛍光体との反応性が低く、バインダーとの混合性が良好なＢ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系、ＢａＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系またはＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系、ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系ガラスフリットであり得る。

ガラスフリットはガラスペースト層全体重量部を基準として３０〜７０ｗｔ％が含まれ得る。

本発明の実施例に係るガラスフリットは蛍光体プレート４００に含まれるガラスフリットと同じ組成であり得る。同じ組成の場合、製造工程が容易となり得る。

本発明の実施例に係るガラスペースト層３００は非晶質（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）のガラス結晶構造を含むことができる。

蛍光体プレート４００は無機蛍光体を含むことができる。無機蛍光体は蛍光体プレート４００で要求される光特性および照明の色、応用分野などに応じて。黄色または緑色、または赤色蛍光体のうち一つの蛍光体であり得、必要に応じて互いに異なる波長の光を励起する２種以上の蛍光体であり得る。

無機蛍光体は、イットリウム−アルミニウム−ガーネット（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｇａｒｎｅｔ；ＹＡＧ）系、ルテニウム−アルミニウム−ガーネット（Ｌｕｔｅｔｉｕｍ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｇａｒｎｅｔ；ＬｕＡＧ）系、窒化物（ｎｉｔｒｉｄｅ）系、硫化物（ｓｕｌｆｉｄｅ）系またはケイ酸塩（ｓｉｌｉｃａｔｅ）系を使うことができ、好ましくは本発明のガラスフリットとの反応性が低く、高温での安定性が優秀なルテニウム−アルミニウム−ガーネット（Ｌｕｔｅｔｉｕｍ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｇａｒｎｅｔ；ＬｕＡＧ）系と窒化物（ｎｉｔｒｉｄｅ）系蛍光体を使うことができる。

図６は、本発明の実施例に係る車両用ヘッドランプの断面図である。

図６を参照すると、発光パッケージ１０００の光変換基板で変換された光がリフレクター５０００に進行してＸ方向に出射する。発光パッケージ１０００の背面に反射部材（図示されず）を配置して、発光パッケージ１０００側に変換されて進行していた変換光の一部を反射して再びリフレクター５０００に回帰させて出射させることができる。

また、本発明において、発光ユニットは印刷回路基板上に配置され得る。発光ユニット上には光変換基板が配置され得る。発光ユニットと光変換基板との間には接着部材が配置され得る。本発明には図示されていないが、発光ユニットと接着部材との間には透明基板が配置され得、発光ユニットと透明基板とは、接するか離隔して配置され得る。透明基板は、金属酸化物、サファイアおよびプラスチックであり得る。本発明で発光ユニットは透明基板を含む概念に混用して使用され得る。

発光ユニットは複数であり得る。発光ユニットは基板上に実装された光源を含み、光源は複数であり得る。複数の光源上に配置される光変換基板は複数でもよく、単数でもよい。また、光変換基板と光変換基板との間には、発光ユニットと光変換基板との間に配置された接着部材が配置され得る。

光変換基板は、発光ユニットと接して配置されるか、発光ユニットと離隔して配置され得る。

前述したような本発明の詳細な説明では具体的な実施例に関して説明した。しかし、本発明の範疇から逸脱しない限度内では多様な変形が可能である。本発明の技術的思想は本発明の前述した実施例に限定して定まってはならず、特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものによって定まれるべきである。

１００：蛍光体プレートパッケージ
２００：基板
３００：ガラスペースト層
４００：蛍光体プレート

Claims (5)

1. レーザーダイオード光源；および
   基板、前記基板の一面に配置される蛍光体プレート、および、前記基板と前記蛍光体プレートとの間に配置されるガラスペースト層を含み、前記レーザーダイオード光源の上部に配置される蛍光体プレートパッケージ；
   を備える、車両用ヘッドランプであって、
   前記ガラスペースト層の厚さは５〜１０ｍｍであり、
   前記ガラスペースト層は、バインダー樹脂、および、ガラスフリットを含み、
   前記バインダー樹脂は、メチルシリコン樹脂である、
   前記車両用ヘッドランプ。
2. 前記ガラスフリットは、前記蛍光体プレートに含まれるガラスフリットと同じ組成である、
   請求項１に記載の車両用ヘッドランプ。
3. 前記バインダー樹脂は、エチル（Ｅｔｈｙｌ）系、ブチル（Ｂｕｔｙｌ）系、メチル（Ｍｅｔｈｙｌ）系のうち選択された１種以上を含む、請求項１乃至2のいずれか１項に記載の車両用ヘッドランプ。
4. 前記ガラスフリットの含量は、ガラスペースト層全体重量部を基準として３０〜７０ｗｔ％である、請求項１乃至3のいずれか１項に記載の車両用ヘッドランプ。
5. 前記ガラスフリットは、Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系、ＢａＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系またはＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系のうち選択された１種以上の物質を含む、請求項１乃至4のいずれか１項に記載の車両用ヘッドランプ。

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