JP7522757B2 - 照明モジュール及びこれを備えた照明装置 - Google Patents

Description

発明の実施例は、発光モジュール及びレンズを含む照明装置に関するものである。

発明の実施例は、面光源を提供する照明装置に関するものである。

通常的な照明の応用は、車両用照明(light)だけではなく、ディスプレイ及び看板用バックライトを含む。

発光素子、例えば発光ダイオード(LED)は、蛍光灯、白熱灯等既存の光源に比べて低消費電力、半永久的な寿命、はやい応答速度、安全性、環境にやさしい等の長所がある。このような発光ダイオードは、各種表示装置、室内灯または室外灯のような各種照明装置に適用されている。

最近では、車両用光源として、発光ダイオードを採用するランプが提案されている。白熱灯と比較すると、発光ダイオードは消費電力が小さいという点で有利である。しかし、発光ダイオードから出射される光の出射角が小さいので、発光ダイオードを車両用ランプとして使用する場合には、発光ダイオードを利用したランプの発光面積に増加に関する要求がある。また、発光ダイオードはサイズが小さいので、ランプのデザインの自由度を高めることができ、半永久的な寿命により経済性もある。

従来の車両用照明モジュールでは、均一な面光源を形成するために、発光素子の上に高密度の蛍光体層を配置する。均一な面光源を形成するために配置した高密度の蛍光体層によって発光素子から出射する光が反射または吸収されて、照明モジュールの光抽出効率が低下する問題点が発生し、照明モジュールの光抽出効率の低下を防止するために低密度の蛍光体層を配置すると、均一な面光源を形成しにくい問題点が発生した。

実施例は、蛍光体層による光損失減少を防止し、視認性を向上させた照明装置を提供することができる。

実施例は、蛍光体層の上に配置されたレンズによって照明モジュールの光抽出効率を向上させ、均一な面光源を具現できる照明装置を提供することができる。

発明の実施例によれば、照明装置は、第１光と第２光を出射する照明モジュールと、前記照明モジュールの上に配置され、前記第１光及び前記第２光のうち短波長の光を遮断し、長波長の光を透過させるレンズと、を含み、前記照明モジュールは、基板と、前記基板の上に配置され、前記第１光を出射する複数の発光素子と、前記複数の発光素子を覆う樹脂層と、前記樹脂層の上に配置され、前記第１光を前記第２光に変換する蛍光体層とを含むことができ、前記第１及び前記第２光は、前記蛍光体層を通じて前記レンズ方向に進み、前記第２光は、前記レンズを透過することができる。

発明の実施例によれば、前記レンズは、赤色レンズであり、前記蛍光体層と所定間隔離隔して配置される。

発明の実施例によれば、前記レンズは、赤色レンズであり、前記レンズの下面は、前記蛍光体層の上面と接触することができる。

発明の実施例によれば、前記レンズは、前記蛍光体層の上に配置される第１レンズと、前記第１レンズの上に配置される第２レンズを含むことができる。

発明の実施例によれば、前記第２レンズは、前記第１レンズと所定間隔離隔して配置される。

発明の実施例によれば、前記第２レンズの下面は、前記第１レンズの上面と接触することができる。

発明の実施例によれば、前記第１レンズは、赤色レンズであり、前記第２レンズは透明レンズであってもよい。

発明の実施例によれば、前記蛍光体層の蛍光体含有量は、前記蛍光体層の重さに対し２％以上１０％以下であってもよい。

発明の実施例によれば、前記蛍光体層を通過した前記第１光及び前記第２光の光効率は、前記レンズを通過した前記第２光の光効率の１７０％～２１０％であってもよい。

実施例に係る照明装置は、蛍光体層の上に配置されたレンズが赤色光を透過させ、青色光は反射させることで、照明モジュールの視認性を向上させることができる。

実施例に係る照明装置は、蛍光体層の上に配置されたレンズによって蛍光体含有量を減らすことができ、蛍光体層による光損失を防止しながらも均一な面光源を提供することができる。

図１は、実施例に係る照明装置の断面図である。 図２は、実施例に係る発光モジュールの平面図である。 図３は、実施例に係る照明装置の蛍光体含有量に応じた光量を示した図面である。 図４は、実施例に係る照明装置のアウターレンズの波長に応じた透過率を示した図面である。 図５は、比較例に係る照明装置の平面図及び波長に応じた強度を示す図面である。 図６は、比較例に係る照明装置の平面図及び波長に応じた強度を示す図面である。 図７は、実施例に係る照明装置の平面図及び波長に応じた強度を示す図面である。 図８は、実施例に係る照明装置の平面図及び波長に応じた強度を示す図面である。 図９は、実施例及び比較例の波長に応じた放射照度を示した図面である。 図１０は、実施例に係る照明装置の変形例に係る断面図である。 図１１は、実施例に係る照明装置の変形例に係る断面図である。 図１２は、実施例に係る照明装置の変形例に係る断面図である。 図１３は、実施例に係る照明装置の変形例に係る断面図である。 図１４は、実施例に係る照明装置の変形例と比較例に係る照明装置を比較して示す図面である。 図１５は、実施例に係る照明モジュールを有するランプが適用された車両の平面図である。 図１６は、実施例に係る照明モジュールまたは照明装置を有するランプを示した図面である。

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。

ただし、本発明の技術思想は、説明される一部実施例に限定されるものではなく、多様な形態に具現することができ、本発明の技術思想の範囲内であれば、実施例間の構成要素を選択的に結合または置き換えて用いることができる。また、本発明の実施例で用いられる用語(技術及び科学的用語を含む)は、明白に特定して記述されない限り、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者に一般的に理解できる意味と解釈され、辞書に定義された用語のように一般的に使用される用語は、かかわる技術の文脈上の意味を考慮してその意味を解釈できるだろう。また、本発明の実施例で用いられる用語は、実施例を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。

本明細書において、単数形は、記載上特に限定しない限り複数形も含むことができ、「Ａ及びＢ、Ｃのうち少なくとも１つ(または１つ以上)」と記載される場合、Ａ、Ｂ、Ｃで組合せることのできる全ての組合せのうち１つ以上を含むことができる。また、本発明の実施例の構成要素の説明において、第１、第２、Ａ、Ｂ、(ａ)、(ｂ)等の用語を用いることができる。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語によって当該構成要素の本質または順序等が限定されるものではない。ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」されると記載された場合、その構成要素は他の構成要素に直接的に連結または接続される場合と、各構成要素の間にさらに他の構成要素が「連結」、「結合」または「接続」される場合を全て含む。

また、各構成要素の「上または下」に形成または配置されると記載される場合、「上または下」は、２つの構成要素が直接接触する場合だけではなく、１つ以上のさらに他の構成要素が２つの構成要素の間に形成または配置される場合も含む。また「上または下」と表現される場合、１つの構成要素を基準として、上側方向だけではなく下側方向の意味も含むことができる。

本発明による照明装置は、照明を必要とする多様なランプ装置、例えば車両用ランプ、家庭用照明装置または産業用照明装置に適用可能である。例えば車両用ランプに適用される場合、ヘッドランプ、車幅灯、サイドミラー灯、フォグランプ、尾灯(Tail lamp)、制動灯、昼間走行灯、車両室内照明、ドアスカッフ、リアコンビネーションランプ、バックアップランプ等に適用可能である。本発明の照明装置は、室内、室外の広告装置、表示装置、及び各種電動車分野にも適用可能であり、その他にも現在開発されて商用化されているか、今後の技術発展により具現可能な全ての照明にかかわる分野や広告にかかわる分野等に適用可能であるといえる。

図１は、実施例に係る照明装置を示した断面図であり、図２は、実施例に係る発光モジュールの断面図である。

図１及び図２に示されたように、照明装置１００は、ハウジング１０、前記ハウジング１０と結合される照明モジュール６０及びアウターレンズ７０を含むことができる。前記照明モジュール６０は、基板２０、前記基板２０の上に配置される複数の発光素子３０、前記発光素子３０に電源を供給するコネクター２４、前記発光素子３０を覆う樹脂層４０、前記樹脂層４０の上に配置される蛍光体層５０を含むことができる。前記アウターレンズ７０は、前記蛍光体層５０の上に配置される。

前記ハウジング１０は、前記照明モジュール６０の側面を取り囲んで配置され、前記照明モジュール６０と結合される。

前記照明モジュール６０は、前記発光素子３０から放出された光を面光源で放出することができる。前記発光素子３０は、前記基板２０の上に複数に配置される。前記照明装置１００において、複数の発光素子３０は、Ｎ列(Ｎは１以上の整数)または／及びＭ行(Ｍは１以上の整数)で配列される。前記複数の発光素子３０は、図２のように、Ｎ列及びＭ行(Ｎ、Ｍは２以上の整数)で配列される。

図１及び図２に示されたように、基板２０は、複数の発光素子３０及び樹脂層４０の下に位置したベース部材または支持部材として機能することができる。前記基板２０は、プリント基板(PCB：Printed Circuit Board)を含むことができる。例えば、前記基板２０は、樹脂系のプリント基板(PCB)、メタルコア(Metal Core)PCB、フレキシブル(Flexible)PCB、セラミックPCBまたはＦＲ-４基板のうち少なくとも一つを含むことができる。

前記基板２０の上面は、Ｘ軸－Ｙ軸の平面を有し、前記基板２０の厚さｄ１は、Ｘ方向とＹ方向に直交するＺ方向の高さであってもよい。ここで、Ｘ方向は、第１方向であり、Ｙ方向は、Ｘ方向と直交する第２方向であり、前記Ｚ方向は、Ｘ方向とＹ方向に直交する第３方向であってもよい。

前記基板２０は、上部に配線層(図示されない)を含み、前記配線層は、発光素子３０に電気的に連結される。前記基板２０は、上部に配置された反射部材または保護層は、前記配線層を保護することができる。前記複数の発光素子３０は、前記基板２０の配線層によって直列、並列または直－並列で連結される。前記複数の発光素子３０は、２個以上を有するグループが直列または並列で連結されるか、前記グループ間が直列または並列で連結される。

前記基板２０の第１方向(Ｘ方向)の長さＸ１と第２方向(Ｙ方向)の長さＹ１は、互いに異なってもよく、例えば第１方向の長さＸ１が第２方向の長さＹ１より長く配置されてもよい。前記第１方向の長さＸ１は、前記第２方向の長さＸ１の２倍以上に配置されてもよい。前記基板２０の厚さｄ１は、１.０ｍｍ以下であり、例えば、０.３ｍｍ～１.０ｍｍの範囲を有することができる。前記基板２０の厚さｄ１を薄く提供するので、照明モジュールの厚さを増加させることがない。前記基板２０は、厚さｄ１が１.０ｍｍ以下に提供されるので、フレキシブルなモジュールを支持することができる。前記基板２０の厚さｄ１は、前記基板２０の下面から最上側層の上面までの間隔の０.１倍以下であるか、０.１倍～０.０６倍の範囲を有することができる。前記基板２０の下面から最上側層の上面までの間隔は、基板２０の厚さｄ１であってもよい。

前記基板２０の下面から最上側層である蛍光体層５０の上面までの間隔は、照明モジュール６０の厚さｅ１であってもよい。前記照明モジュール６０の厚さｅ１は、前記基板２０の第１方向(Ｘ方向)及び第２方向(Ｙ方向)の長さｘ１、ｙ１のうち短い長さの１／３以下であってもよく、これに限定されるものではない。前記照明モジュール６０の厚さｅ１は、前記基板２０の底で６ｍｍ以下であるか、４ｍｍ～６ｍｍの範囲を有することができる。前記照明モジュール６０の厚さｅ１は、前記樹脂層４０の厚さｂ１の２００％以下、例えば１２０％～２００％の範囲を有することができる。前記照明モジュール６０は、厚さｅ１が４ｍｍ～６ｍｍで提供されるので、フレキシブルでスリムな面光源モジュールで提供することができる。

前記照明モジュール６０の厚さｅ１が前記範囲より薄い場合、光拡散空間が減ってホットスポットが発生し、前記範囲より大きい場合、照明モジュール厚さの増加により空間的設置制約とデザインの自由度が低下する。実施例は、照明モジュール６０の厚さｅ１を６ｍｍ以下に提供して、曲面構造が可能なモジュールとして提供するので、デザインの自由度及び空間的制約を減らすことができる。前記照明モジュール６０の厚さに対し前記照明モジュール６０のＹ方向の長さＹ１の比率は、１：ｍであってもよく、ｍ≧１の比率関係を有することができ、前記ｍは、最小１以上の自然数であり、前記発光素子３０の列は、ｍより小さい整数であってもよい。例えば、前記ｍが照明モジュール６０の厚さｅ１より４倍以上大きいと、前記発光素子３０は４列に配置される。

前記基板２０は、一部にコネクター２４を備え、前記複数の発光素子３０に電源を供給することができる。前記基板２０において前記コネクター２４が配置された領域２３は、樹脂層４０が形成されない領域２３として、前記基板２０のＹ方向の長さＹ１と同一または小さくてもよい。前記コネクター２４は、前記基板２０の上面一部または下面一部に配置される。前記コネクター２４が基板２０の底面に配置された場合、前記領域２３は除去されてもよい。前記基板２０は、トップビュー形状が長方形であるか、正四角形であるか、他の多角形形状であってもよく、曲面形状を有するバー(Bar)形状を有することができる。前記コネクター２４は、前記発光素子３０に連結された端子であるか、メスコネクターまたはオスコネクターであってもよい。

前記基板２０は、上部に保護層または反射層を含むことができる。前記保護層または反射層は、ソルダーレジスト材質を有する部材を含むことができ、前記ソルダーレジスト材質は、白色材質として、入射する光を反射させることができる。

別の例として、前記基板２０は、透明な材質を含むことができる。前記透明な材質の基板２０が提供されるので、前記発光素子３０から放出された光が前記基板２０の上面方向及び下面方向に放出される。この時、前記基板２０の下面方向に放出された光は、前記ハウジング１０の内面で反射して前記アウターレンズ７０側に誘導される。

前記発光素子３０は、前記基板２０の上に配置される。前記発光素子３０は、光出射面Ｓ１と多数の側面Ｓ２を有し、前記光出射面Ｓ１は、蛍光体層５０の上面と対向し、前記蛍光体層５０方向に光を出射する。前記光出射面Ｓ１は、発光素子３０の上面であり、ほとんどの光が放出される。前記多数の側面Ｓ２は、少なくとも４つの側面を含み、発光素子３０の側方向に光を出射する。このような発光素子３０は、少なくとも５面発光するＬＥＤチップとして、前記基板２０の上にフリップチップ形態で配置される。前記発光素子３０は、０.３ｍｍ以下の厚さで形成されてもよい。

前記発光素子３０は、別の例として、横型チップまたは縦型チップとして具現することができる。前記横型チップまたは縦型チップの場合、ワイヤーによって他のチップや配線パターンと連結することができる。前記ＬＥＤチップにワイヤーが連結された場合、前記ワイヤーの高さによって拡散層の厚さが増加し、ワイヤーの長さによる連結空間により発光素子３０の間の距離が増加する。実施例に係る前記発光素子３０は、５面発光により指向角分布が大きくなる。前記発光素子３０は、フリップチップで前記基板２０の上に配置されてもよい。前記発光素子３０の間の間隔ａ１は、前記樹脂層４０の厚さｂ１(ｂ１≦ａ１)と同一またはより大きくてもよい。前記間隔ａ１は、４ｍｍ～７ｍｍの範囲を含み、例えば、６.５ｍｍ～８ｍｍの範囲であり、ＬＥＤチップのサイズによって可変できる。前記発光素子３０の間の最小間隔は、前記樹脂層４０の厚さｂ１と同一またはより大きくてもよい。

実施例に開示された発光素子３０は、少なくとも５面発光するフリップチップで提供されるので、前記発光素子３０の輝度分布及び指向角分布は改善される。

前記発光素子３０は、前記基板２０の上でＮ×Ｍ行列で配置された場合、Ｎは１列または２列以上であり、Ｍは１行または２行以上を有することができる。前記Ｎ、Ｍは１以上の整数である。前記発光素子３０は、Ｙ軸及びＸ軸方向にそれぞれ配列される。

前記発光素子３０は、発光ダイオード(LED)チップとして、青色、赤色、緑色、紫外線(UV)または赤外線のうち少なくとも一つを発光することができる。前記発光素子３０は、例えば青色、赤色、緑色のうち少なくとも一つを発光することができる。前記発光素子３０は、前記基板２０と電気的に連結されるが、これに限定されるものではない。

前記基板２０の上に配置された複数の発光素子３０は、樹脂層４０によって密封される。前記複数の発光素子３０は、前記樹脂層４０と接触することができる。前記発光素子３０の側面及び上面上には、前記樹脂層４０が配置される。前記発光素子３０から放出された光は、前記樹脂層４０を通じて放出される。前記発光素子３０から放出された光は、前記樹脂層４０と前記樹脂層４０の上に配置された蛍光体層５０を通じて外部に放出される。前記樹脂層４０の厚さｂ１は、前記照明モジュール６０の厚さｅ１より薄いか、前記基板２０の厚さｄ１及び前記蛍光体層５０の厚さｃ１より厚くてもよく、例えば前記樹脂層４０の厚さｂ１は３ｍｍ～５ｍｍを有することができる。

前記樹脂層４０は、透明な樹脂材質、例えばUV(Ultra violet)樹脂(Resin)、シリコーンまたはエポキシのような樹脂材質であってもよい。前記樹脂層４０は、拡散剤がない拡散層またはモールディング層であってもよい。前記ＵＶ樹脂は、例えば主材料としてウレタンアクリレートオリゴマーを主原料とする樹脂(オリゴマータイプ)を利用することができる。例えば、合成オリゴマーであるウレタンアクリレートオリゴマーを利用することができる。前記主材料に低沸点希釈型反応性モノマーであるＩＢＯＡ(isobornyl acrylate（イソボルニルアクリレート）)、ＨＢＡ(Hydroxybutyl Acrylate（ヒドロキシブチルアクリレート）)、ＨＥＭＡ(Hydroxy Metaethyl Acrylate（ヒドロキシメタエチルアクリレート）)等が混合されたモノマーをさらに含むことができ、添加剤として光開始剤(例えば、1-hydroxycyclohexyl phenyl-ketone、Diphenyl（１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニル－ケトン、ジフェニル）)、Diphwnyl(2，4，6-trimethylbenzoyl phosphine oxide（ジフェニル（２，４，６－トリメチルベンゾイルホスフィンオキシド）)等または酸化防止剤等を混合することができる。前記ＵＶ樹脂は、オリゴマー１０～２１％、モノマー３０～６３％、添加剤１.５～６％を含んで構成される組成物からなることができる。上述した組成物を利用した前記樹脂層の形成は、導光板の代わりにＵＶ樹脂等の樹脂で層を形成して、屈折率、厚さの調節を可能とすると共に、上述した組成物を利用して粘着特性と信頼性及び量産速度を全て充足できるようにすることができる。

前記樹脂層４０の上に蛍光体層５０が配置される。前記蛍光体層５０は、前記樹脂層４０の上面を覆うように配置される。前記樹脂層４０の上に配置された前記蛍光体層５０は、前記樹脂層４０の側面に延長される。前記蛍光体層５０は、前記樹脂層４０の側面を取り囲むことができる。前記樹脂層４０の側面に延長された前記蛍光体層５０は、前記基板２０の上面と接触することができる。前記蛍光体層５０は、外側下端は、前記基板２０の上面と接触することができる。前記蛍光体層５０の厚さｃ１は、０.５ｍｍ～１ｍｍを有することができる。前記蛍光体層５０の蛍光体含有量は、前記蛍光体層５０の重さ対比蛍光体含有量であってもよい。前記蛍光体層５０の蛍光体含有量は、前記蛍光体層５０の重量対比２％～１０％であってもよい。例えば、前記蛍光体層５０の蛍光体含有量が前記蛍光体層５０の重量対比２％未満であると、照明モジュール６０はホットスポット現象が発生し、波長変換された光量が減少する。前記蛍光体層５０の蛍光体含有量が前記蛍光体層５０の重量対比１０％以上であると、前記蛍光体層５０により吸収または反射される光が増加して照明モジュール６０の光抽出効率が低下する。前記発光素子３０から出射された第１光Ｌ１は、樹脂層４０によって拡散された後、前記蛍光体層５０に含まれた蛍光体によって第２光Ｌ２に変換される。また、前記発光素子３０から出射された前記第１光Ｌ１は、前記樹脂層４０によって拡散されて前記蛍光体層５０を通過することができる。従って、前記発光素子３０から出射された光Ｌ１は、前記蛍光体層５０によって変換(Ｌ２)または前記蛍光体層５０を通過(Ｌ１)してアウターレンズ７０を向くことができる。前記蛍光体層５０は、前記蛍光体層５０の重量対比２％～１０％の低い含有量を有することで、前記蛍光体層５０によって反射または吸収される光が減少する。これにより、前記蛍光体層５０を通過または前記蛍光体層５０によって変換される光量が増加するので、前記照明モジュール６０の光抽出効率を向上させることができる。また、前記蛍光体層５０が低い含有量を有することで、前記蛍光体層５０によって反射または吸収される光が減少し、前記蛍光体層５０を通過する光量が増加して、隣接した前記発光素子３０の間の間隔ａ１を４ｍｍ～６ｍｍないし７ｍｍ～８ｍｍへと改善でき、基板２０の上に配置される発光素子３０の数を減らすことができる。

前記蛍光体層５０は、透明な物質を含むことができる。前記蛍光体層５０は、透明な絶縁物質を含むことができる。前記蛍光体層５０は、シリコーン材質であってもよく、互いに異なる化学的結合を有するシリコーン材質であってもよい。例えば、シリコーンは、無機物であるケイ素と有機物である炭素が結合された重合体として、無機物の熱安定性、化学的安定性、耐摩耗性、光沢性等と有機物の特性である反応性、溶解性、弾力性、加工性等の物性を持っている。シリコーンを一般シリコーン、フッ素比率を高めたフッ素シリコーンを含むことができる。フッ素シリコーンのフッ素比率を高めると、防湿性を改善できる効果がある。

前記蛍光体層５０は、前記発光素子３０から放出される光が入射して、波長変換された光を提供する波長変換手段を含むことができる。例として、前記蛍光体層５０は、蛍光体、量子ドット等を含むグループから選択された少なくとも一つを含むことができる。前記蛍光体または量子ドットは、青色、緑色、赤色の光を発光することができる。

蛍光体は、前記蛍光体層５０内部に均一に配置される。蛍光体は、フッ化物(fluoride)化合物の蛍光体を含むことができ、例えばMGF系蛍光体、KSF系蛍光体またはKTF系蛍光体のうち少なくとも一つを含むことができる。

前記蛍光体が赤色蛍光体である場合、前記赤色蛍光体は、６１０ｎｍから６５０ｎｍまでの波長範囲を有することができ、前記波長は１０ｎｍ未満の幅を有することができる。前記赤色蛍光体は、フッ化物(fluoride)系蛍光体を含むことができる。

前記蛍光体層５０の上にアウターレンズ７０が配置される。前記アウターレンズ７０は、前記ハウジング１０と結合される。前記アウターレンズ７０の側面に前記ハウジング１０が配置され、前記アウターレンズ７０と前記ハウジング１０が結合されてもよい。前記アウターレンズ７０は、前記蛍光体層５０の上面と所定間隔のギャップＧを持って離隔して配置される。前記アウターレンズ７０は、前記照明モジュール６０から出射する光を前方向に集約して照射したり、逆に分散させて照射する役割をすることができる。前記アウターレンズ７０は、赤色レンズであってもよい。前記アウターレンズ７０は、ＰＭＭＡ(polymethylmethacrylate)またはＰＣ(Polycarbonate)材質からなることができる。実施例に係る照明装置１００では、照明モジュール６０から出射する光が互いに異なる屈折率を有する蛍光体層５０、アウターレンズ７０と前記蛍光体層５０及び前記アウターレンズ７０の間のギャップＧを通過することで、外部に出射する光抽出効率を向上させることができる。また、前記発光素子３０から出射して前記蛍光体層５０を通過する第１光Ｌ１は、前記アウターレンズ７０によって吸収または反射され、前記発光素子３０から出射して前記蛍光体層５０によって変換される第２光Ｌ２は、前記アウターレンズ７０を通過することができるので、前記第１光Ｌ１によって発生し得るピークを防止することができる。そして、低密度を有する前記蛍光体層５０によって発生するホットスポット現象を前記アウターレンズ７０によって防止することができる。

従来の車両用照明モジュールでは、低密度の蛍光体層を発光素子の上に配置する場合、均一な面光源を形成しにくい問題点が発生し、これを解決するために発光素子の上に高密度の蛍光体層を配置した。しかし、発光素子の上に高密度の蛍光体層を配置する場合、高密度の蛍光体層によって発光素子から出射する光が反射または吸収されて、照明モジュールの光抽出効率が低下する新たな問題点が発生した。実施例は、低密度の蛍光体層５０を発光素子の上に配置しても均一な面光源を形成でき、低密度の蛍光体層５０が配置される場合に光抽出効率が低下することを防止し、均一な面光源を形成しながらも光抽出効率が向上した照明装置１００を提供することができる。

実施例に係る照明装置１００では、前記蛍光体層５０の蛍光体含有量が前記蛍光体層５０の重量対比２％～１０％の低い含有量を含んでいるので、照明モジュール６０の光抽出効率を向上させることができ、前記蛍光体層５０の上に配置されたアウターレンズ７０によってホットスポット現象を防止して、均一な面光源を形成することができる。また、実施例に係る照明装置１００では、前記発光素子３０から出射する光が互いに異なる屈折率を有する蛍光体層５０及びアウターレンズ７０と前記蛍光体層５０及び前記アウターレンズ７０の間のギャップＧを通過して外部に出射されることで、照明装置１００の光抽出効率を向上させることができる。

図３は、実施例及び比較例(ref)に係る照明装置の蛍光体含有量に応じた光効率を示した図面である。表１及び図３を参照すると、比較例及び実施例の照明装置から出射された光効率が分かる。

ここで、モジュールの光効率は、発光素子から出射された光が樹脂層４０及び蛍光体層５０を透過した時測定した光効率であり、レンズの光効率は、照明装置の発光素子から出射された光が樹脂層４０及び蛍光体層５０とアウターレンズ７０を透過した時測定した光効率であり、比較例(ref)は、照明装置の発光素子から出射された光が樹脂層、２０％の含有量を含む蛍光体層、インク層を透過した時測定した光効率である。

表１において、Refと蛍光体含有量が前記蛍光体層５０の重量対比２０％である場合を比較して見ると、Refの比較例の場合、発光素子から出射された光が樹脂層、蛍光体層、インク層を透過して測定された光効率は３２lｍ／Ｗ、レンズ透過後の実施例において、樹脂層、蛍光体層、インク層、アウターレンズを透過して測定された光効率は２９ｌｍ／Ｗであり、実施例の発光素子において、蛍光体含有量が前記蛍光体層５０の重量対比２０％である場合、発光素子から出射された光が樹脂層４０、蛍光体層５０を透過して測定された光効率が７２ｌｍ／Ｗ、蛍光体層５０を透過した後アウターレンズ７０を透過して測定された光効率が４２ｌｍ／Ｗであるので、照明装置の発光素子が出射された光がインク層を透過する場合、光抽出効率が非常に減少することが分かる。従って、実施例に係る照明装置では、発光素子から出射された光が樹脂層４０、蛍光体層５０、アウターレンズ７０のみを透過するので、インク層が存在する場合より光抽出効率が改善されることが分かる。

そして、実施例の前記蛍光体層５０の蛍光体含有量が前記蛍光体層５０の重量対比２％以上１０％以下であると、発光素子から出射されて外部で測定された光量が段々増加することが分かる。次に、比較例及び実施例の蛍光体含有量が前記蛍光体層５０の重量対比１０％以上であると、発光素子から出射されて外部で測定された光効率が減少することが分かる。従って、実施例に係る照明装置では、蛍光体層５０の蛍光体含有量が前記蛍光体層５０の重量対比２％以上、１０％以下であると、前記蛍光体層５０によって反射または吸収される光が減少し、前記蛍光体層５０による光損失を減らすことができる。前記蛍光体層５０の蛍光体含有量は、６％～１０％の範囲を有することができる。

そして、蛍光体含有量が前記蛍光体層５０の重量対比２％以上、１０％以下である場合、比較例及び実施例を比較して見ると、照明装置の発光素子から出射された光が樹脂層４０及び蛍光体層５０を透過した場合に測定された光効率は、樹脂層４０及び蛍光体層５０、アウターレンズ７０を透過した場合に測定された光効率より１７０％～２１０％多い値を有することができる。

図４は、アウターレンズの波長に応じた透過率を示した図面である。図４に示されたように、アウターレンズ７０は、青色波長領域、例えば４２０-４８０ｎｍでは透過率が５％以内であるので、ほとんどの青色光が透過せず、赤色波長、例えば５９０-７５０ｎｍでは透過率が徐々に上昇しているので、ほとんどの赤色光を透過させることができる。これにより、実施例に係る照明装置１００の低密度の蛍光体層５０によって発光素子３０から出射された第１光Ｌ１の波長領域(青色)でピーク(peak)が発生し得るが、前記アウターレンズ７０は、前記蛍光体層５０を通過して前記アウターレンズ７０を向かう第１光Ｌ１は透過させず、前記蛍光体層５０によって変換された第２光Ｌ２のみを透過させて、低密度の蛍光体層５０によって発生するブルーピークの発生を防止し、光抽出効率を向上させることができる。

図５及び図６は、低密度の蛍光体層及びアウターレンズを備えていない比較例に係る照明装置の平面図及び波長に応じた強度(intensity)を示した図面であり、図７及び図８は、低密度の蛍光体層及びアウターレンズを備えた実施例に係る照明装置の平面図及び波長に応じた波長に応じた強度(intensity)を示した図面である。図５、図６と図７及び図８を比較して見ると、図５に示されたように、比較例に係る照明装置では、低密度の蛍光体層を使用したのでホットスポット現象が発生したが、図７に示されたように、実施例に係る照明装置では、低密度の蛍光体層を使用してもホットスポット現象が発生しておらず、比較例に係る照明装置より視認性が向上したことが分かる。

また、図６に示されたように、比較例に係る照明装置では、青色波長領域における光の強度(intensity)が一部存在しているが、図８に示されたように、実施例に係る照明装置では、青色波長領域における光の強度が比較例より減少したことが分かる。

図９は、比較例２(点線)及び実施例(実線)に係る照明装置の波長に応じた放射照度(Irradiance)を示した図面である。図９に示した波長に応じた放射照度(Irradiance)の実施例及び比較例の結果を表２を参照して説明する。

表２を参照すると、青色波長領域、例えば４５０ｎｍ内外の領域ではアウターレンズを含んでいない比較例２に係る照明装置の放射照度より、アウターレンズ７０を含む実施例に係る照明装置の放射照度が４４.１％減少することが分かる。これは、実施例に係る照明装置では、アウターレンズ７０によって青色波長領域の照度が４４.１％減少して青色波長領域でピークが発生することを防止することができる。

そして、赤色波長領域、例えば５９０ｎｍ～７５０ｎｍ領域ではアウターレンズを含んでいない比較例２の照明装置の放射照度より、アウターレンズ７０を含む実施例に係る照明装置放射照度がそれぞれ６.０％、２.１％減少することが分かる。従って、実施例のアウターレンズ７０を含む照明装置は、前記アウターレンズ７０が青色光は吸収して青色波長領域でピークが発生することを防止し、赤色光は吸収せず透過させることができ、アウターレンズによって赤色光の抽出効率が減少することを防止することができる。

次に、図１０は、実施例に係る照明装置の変形例を示した図面である。図１０では、図１～図９に図示された実施例に係る照明装置で説明した内容を採用することができる。

前記照明装置１００は、ハウジング１０と結合される照明モジュール６０及びアウターレンズ７０を含むことができる。前記アウターレンズ７０は、前記蛍光体層５０の上面全体をカバーすることができる。前記アウターレンズ７０の下面は、前記蛍光体層５０の上面と接触することができる。

図１０に図示された実施例に係る照明装置１００では、前記蛍光体層５０の上面と接触するアウターレンズ７０を含むことができる。これにより、前記アウターレンズレンズ７０と前記蛍光体層５０がギャップを形成することなくハウジング１０と結合されるので、照明装置１００のサイズを減らし、デザインの自由度を高めることができる。

次に、図１１は、実施例に係る照明装置の変形例を示した図面である。図１１では、図１～図９に図示された実施例に係る照明装置で説明した内容を採用することができる。

前記照明装置１００は、ハウジング１０と結合される照明モジュール６０、インナーレンズ７０及びアウターレンズ８０を含むことができる。前記インナーレンズ７０は、前記蛍光体層５０の上面と接触することができる。前記アウターレンズ８０は、前記インナーレンズ７０の上に配置される。前記インナーレンズ７０は、前記アウターレンズ８０と所定間隔のギャップＧを持って離隔して配置される。前記インナーレンズ７０は、赤色レンズであってもよい。前記アウターレンズ８０は、透明な材質からなることができる。

図１１に図示された実施例に係る照明装置１００では、照明モジュール６０から出射する光がインナーレンズ７０と前記インナーレンズ７０の上に所定間隔のギャップを持って配置されるアウターレンズ８０と前記インナーレンズ７０及び前記アウターレンズ８０の間のギャップＧを通過して外部に出射される。これにより、前記照明モジュール６０から出射された光が互いに異なる屈折率を有する前記インナーレンズ７０及び前記アウターレンズ８０と前記インナーレンズ７０及び前記アウターレンズ８０の間のギャップＧを通過して外部に出射されることで、照明装置１００の光抽出効率を向上させることができる。

次に、図１２は、実施例に係る照明装置の変形例を示した図面である。図１２では、図１～図９に図示された実施例に係る照明装置で説明した内容を採用することができる。

前記照明装置１００は、ハウジング１０と結合される照明モジュール６０、インナーレンズ７０及びアウターレンズ８０を含むことができる。前記インナーレンズ７０は、前記蛍光体層５０の上面全体をカバーすることができる。前記インナーレンズ７０は、前記蛍光体層５０の上面と接触することができる。前記アウターレンズ８０は、前記インナーレンズ７０の上に配置される。前記アウターレンズ８０は、前記インナーレンズ７０の上面全体をカバーすることができる。前記アウターレンズ８０の下面は、前記インナーレンズ７０の上面と接触することができる。前記インナーレンズ７０は、赤色レンズであってもよい。前記アウターレンズ８０は、透明な材質からなることができる。

図１２に図示された実施例に係る照明装置１００は、インナーレンズ７０と前記インナーレンズ７０の上面と接触するアウターレンズ８０を含むことができる。そして、前記照明モジュール６０から出射された光がアウターレンズ８０及びインナーレンズ７０を通過して外部に出射される。これによって、前記インナーレンズ７０と前記アウターレンズ８０がギャップを形成することなくハウジング１０と結合されるので、照明装置１００のサイズを減らし、デザインの自由度を高めることができ、前記照明モジュール６０から出射された光が屈折率が互いに異なるインナーレンズ７０及びアウターレンズ８０を通過して外部に出射されることで、照明装置１００の光抽出効率を向上させることができる。

図１３は、実施例に係る照明装置の変形例を示した図面である。図１３では、図１～図９に図示された実施例に係る照明装置で説明した内容を採用することができる。

図１３に示されたように、実施例に係る照明装置の変形例は、ハウジング１０、基板２０と発光素子３０と樹脂層４０と拡散層５５と蛍光体層５０を含む照明モジュール６０、レンズ７０を含むことができる。

図１３を参照すると、前記樹脂層４０の上に拡散層５５が配置される。前記拡散層５５は、前記樹脂層４０の側面及び上面を取り囲んで配置される。前記拡散層５５は、前記樹脂層４０を覆いながら配置される。前記拡散層５５は、前記樹脂層４０の上に配置される。前記拡散層５５は、所定の圧力または圧力／熱を加えて前記樹脂層４０の上に付着することができる。前記拡散層５５が別途の接着剤なしに前記樹脂層４０自体の接着力で接着されることで、接着剤を別途に付着する工程を減らすことができ、人体に有害な接着剤を使用しなくてもよいので、工程や材料のむだづかいを減らすことができる。

前記拡散層５５は、前記樹脂層４０の上面全体に接着される。前記拡散層５５は、光の光度が高い場合、特定カラーが混色されないこともあるので、光を拡散させて混合するようにすることができる。前記拡散層５５の材質は、透光性材質であってもよい。例えば、前記拡散層５５は、ポリエステル(ＰＥＴ)フィルム、ＰＭＭＡ(Poly Methyl Methacrylate（ポリメチルメタクリレート）)素材やＰＣ(Poly Carbonate（ポリカーボネート）)のうち少なくとも一つを含むことができる。前記拡散層５５は、シリコーンまたはエポキシのような樹脂材質のフィルムとして提供されてもよい。前記拡散層５５は、単層または多層を含むことができる。

そして、前記蛍光体層５０は、パターン形状で前記拡散層５５の下面に接着して配置される。前記蛍光体層５０のパターン形状は、三角形、四角形、円形状を有することができるが、これに限定されるものではない。前記蛍光体層５０は、前記発光素子３０と対応して配置される。前記蛍光体層５０は、前記発光素子３０と垂直方向に重なって配置される。前記蛍光体層５０に含まれた蛍光体の色と前記レンズ７０の色は、同一であってもよいが、これに限定されるものではない。例えば、前記蛍光体層５０に含まれた蛍光体の色と前記レンズ７０の色が同一である場合、前記発光素子３０から放出された光のうち一部は、前記蛍光体層５０及びレンズ７０を通過して照明装置の外部出射され、他の一部は、前記蛍光体層５０を通過することなく前記レンズ７０に入射して前記レンズ７０を通過できず外部に出射できないこともある。これにより、発光素子３０から放出された光は、前記蛍光体層５０によって外部に出射される光と外部に出射されない光とに区分され、外部では、照明装置のイメージが前記蛍光体層５０のパターン形状に応じて具現可能となる。

前記蛍光体層５０の厚さは、５μｍ以上であり、前記拡散層５５の厚さよりは薄くてもよいが、これに限定されるものではない。前記蛍光体層５０の厚さが前記拡散層５５の厚さより厚いか、５μｍ以下である場合には、照明装置が点灯されて外部に光を放出する場合、蛍光体層５０のパターン形状を認識できないことがある。また、照明モジュール６０の最上層に拡散層５５が配置されて照明装置が点灯されない場合、拡散層５５が外部から先に認識されて照明装置の外観イメージが向上することができる。

前記記述したように、実施例に係る照明装置の変形例では、ホットスポット現象が発生することを防止し、蛍光体層５０パターン形状のイメージの具現が可能となる。

図１４は、実施例及び比較例に係る照明装置を比較して示す図面である。実施例は、図１３に示されたように、発光素子３０上部に蛍光体層５０のパターンが対応して配置され、前記蛍光体層５０の上に赤色レンズが配置された照明装置に関するものであり、比較例は、発光素子の上部に蛍光体層が配置されず、発光素子の上部に赤色レンズが配置されていない照明装置に関するものである。

図１４を参照して比較例と実施例を比較して見ると、比較例と実施例の照明装置を点灯していない場合、実施例では、赤色レンズが外部に配置されて未点灯時に照明装置が赤色で現れるので、比較例より外観イメージを向上することができる。

そして、比較例と実施例の照明装置を点灯した場合、比較例では、照明装置内部に配置された発光素子がそのまま投影されて現れているが、実施例では、発光素子３０上部に配置された蛍光体層５０によって照明装置内部に配置された発光素子３０のイメージが投影されないので、外観イメージを向上させることができる。そして、実施例に係る照明装置は、蛍光体層５０のパターンに対応するイメージが外部で認識できるので、蛍光体層５０のパターンの形状に応じて照明装置のイメージ具現が可能であるので、多様なイメージ具現が可能な照明装置を提供することができる。

図１５は、実施例に係る照明装置が適用された車両のランプが適用された車両の平面図であり、図１６は、実施例に開示された照明モジュールまたは照明装置を有する車両のランプを示した図面である。

図１５及び図１６を参照すると、車両９００において、尾灯(８００)は、第１ランプユニット８１２、第２ランプユニット８１４、第３ランプユニット８１６、及びハウジング８１０を含むことができる。ここで、第１ランプユニット８１２は、方向指示灯の役割するための光源であってもよく、第２ランプユニット８１４は、車幅灯の役割をするための光源であってもよく、第３ランプユニット８１６は、制動灯の役割をするための光源であってもよいが、これに限定されるものではない。前記第１ランプユニット～第３ランプユニット８１２、８１４、８１６のうち少なくとも一つまたは全ては、実施例に開示された照明モジュールを含むことができる。前記ハウジング８１０は、第１ランプユニット～第３ランプユニット８１２、８１４、８１６を収納し、透光性材質からなることができる。この時、ハウジング８１０は、車両本体のデザインに応じて屈曲を有することができ、第１ランプユニット～第３ランプユニット８１２、８１４、８１６は、ハウジング８１０の形状に応じて曲面を有することができる面光源を具現することができる。このような車両のランプは、前記ランプユニットが車両の尾灯、制動灯や、ターンシグナルランプに適用される場合、車両のターンシグナルランプに適用することができる。

以上の実施例で説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ず一つの実施例に限定されるものではない。また、各実施例に例示された特徴、構造、効果などは、実施例が属する分野で通常の知識を有する者によって、他の実施例に対して組合せまたは変形して実施可能である。よって、そのような組合せと変形に係る内容は、本発明の範囲に含まれると解釈されるべきである。

また、以上では実施例を中心に説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野で通常の知識を有した者であれば、本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、以上で例示されていない多様な変形と応用が可能である。例えば、実施例に具体的に提示された各構成要素は、変形して実施することができる。そして、そのような変形と応用に係る差異点は、添付される請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれると解釈されるべきである。

Claims (14)

1. 第１光と第２光を出射する照明モジュールと、
   前記照明モジュールの上に配置され、前記第１光及び前記第２光のうち短波長の光を遮断し、長波長の光を透過させるレンズと、を含み、
   前記照明モジュールは、
   基板と、
   前記基板の上に配置され、前記第１光を出射する複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子を覆いながら前記基板の上に配置される樹脂層と、
   前記樹脂層の上に配置され、前記第１光を前記第２光に変換する蛍光体層と、を含み、
   前記樹脂層は、前記複数の発光素子を密封し、前記複数の発光素子のそれぞれの上面と側面に接触し、
   前記樹脂層は、前記複数の発光素子と前記蛍光体層の間に配置され、
   前記第１及び前記第２光は、前記蛍光体層を通じて前記レンズ方向に進み、
   前記第２光は、前記レンズを透過し、
   前記レンズは、前記蛍光体層の上に配置される第１レンズと、前記第１レンズの上に配置される第２レンズを含み、
   前記第１レンズは、インナーレンズであり、前記第２レンズは、アウターレンズである、照明装置。
2. 前記レンズは、赤色レンズであり、前記蛍光体層と所定間隔離隔し、
   前記蛍光体層は、前記樹脂層の側面に延長され、前記基板の上面と接触する、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記レンズは、赤色レンズであり、前記レンズの下面は、前記蛍光体層の上面と接触し、
   前記蛍光体層は、前記樹脂層の側面に延長され、前記基板の上面と接触する、請求項１に記載の照明装置。
4. 前記第２レンズは、前記第１レンズと所定間隔離隔して配置される、請求項３に記載の照明装置。
5. 前記第２レンズの下面は、前記第１レンズの上面と接触する、請求項３に記載の照明装置。
6. 前記第１レンズは、赤色レンズであり、
   前記第２レンズは、透明レンズである、請求項３から５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 前記蛍光体層の蛍光体含有量は、前記蛍光体層の重さに対し２％以上１０％以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の照明装置。
8. 前記蛍光体層を通過した前記第１光及び前記第２光の光効率は、前記レンズを通過した前記第２光の光効率の１７０％～２１０％である、請求項１から７のいずれか一項に記載の照明装置。
9. 第１光と第２光を出射する照明モジュールと、
   前記照明モジュールの上に配置され、前記第１光及び前記第２光のうち短波長の光を遮断し、長波長の光を透過させるレンズと、を含み、
   前記照明モジュールは、
   基板と、
   前記基板の上に配置され、前記第１光を出射する複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子を覆いながら前記基板の上に配置される樹脂層と、
   前記樹脂層の上に配置され、前記第１光を前記第２光に変換する蛍光体層と、を含み、
   前記樹脂層は、前記複数の発光素子を密封し、前記複数の発光素子のそれぞれの上面と側面に接触し、
   前記樹脂層は、前記複数の発光素子と前記蛍光体層の間に配置され、
   前記第１及び前記第２光は、前記蛍光体層を通じて前記レンズ方向に進み、
   前記第２光は、前記レンズを透過し、
   前記蛍光体層の蛍光体含有量は、前記蛍光体層の重さに対し２％以上１０％以下である、照明装置。
10. 照明モジュールと、
    前記照明モジュールの上に配置されるレンズと、を含み、
    前記照明モジュールは、
    基板と、
    前記基板の上に配置され、第１光を出射する複数の発光素子と、
    前記複数の発光素子を覆いながら前記基板の上に配置される樹脂層と、
    前記樹脂層を覆いながら配置される拡散層と、
    前記樹脂層及び前記拡散層の間に配置される蛍光体層と、を含み、
    前記樹脂層は、前記複数の発光素子を密封し、前記複数の発光素子のそれぞれの上面と側面に接触し、
    前記樹脂層は、前記複数の発光素子と前記蛍光体層の間に配置され、
    前記蛍光体層は、前記第１光を前記第１光より長波長である第２光に変換し、
    前記レンズは、前記第１光を吸収または反射し、前記第２光を透過させ、
    前記第２光は、赤色であり、
    前記レンズは、赤色レンズを含む、照明装置。
11. 前記拡散層は、前記樹脂層の側面及び上面を取り囲んで配置される、請求項１０に記載の照明装置。
12. 前記蛍光体層は、前記複数の発光素子のそれぞれと垂直方向に重なる領域にそれぞれ配置される、請求項１０または１１に記載の照明装置。
13. 前記樹脂層の厚さは、基板の厚さ及び前記蛍光体層の厚さより厚い、請求項１から１２のいずれか一項に記載の照明装置。
14. 前記発光素子の間の間隔は、前記樹脂層の厚さと同一またはより大きい、請求項１から１２のいずれか一項に記載の照明装置。

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