JPWO2010103840A1 - 発光モジュール、および灯具ユニット - Google Patents

Abstract

発光モジュール４０において、半導体発光素子４８は、発光のための電流が供給される電極パターンが発光面４８ａ上に形成される。光波長変換部材５２は透明に形成され、半導体発光素子４８が発する光を波長変換して出射面５２ａから出射する。光波長変換部材５２は、電極パターンにおけるパターンの繰り返し間隔よりも短い配置間隔で複数の突部５２ｂが出射面５２ａに設けられる。複数の突部５２ｂの各々は、半球型に形成される。また、複数の突部５２ｂは、３００マイクロメートル以下の配置間隔で出射面５２ａに設けられる。

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。

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の白色光による発光を実現させるだけでなく、発光モジュールに高輝度や高光度が求められることになる。このため、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）。また、例えば変換効率を増大させるべく、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）。

特開２００７−５９８６４号公報 特開２００６−５３６７号公報

例えば上述した灯具ユニットに用いる場合のように発光素子の発した光の波長を変換しつつ高い照度、光度を実現することが求められる場合、発光素子からの光の取り出し効率を向上させることが大きな課題となる。しかし、例えば蛍光体の出射面への光の入射角度が全反射臨界角よりも大きくなった場合、光は出射されず蛍光体の内部に反射され、光に取り出し効率の低下に繋がることになる。また、ＬＥＤなどの半導体発光素子の中には、出射面から電極パターンが判別できるものも存在する。このような発光素子の電極形状は光度ムラに繋がるおそれがある。

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、発光素子からの高い光の取り出し効率実現すると共に光度ムラを抑制することにある。

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、を備える。発光素子は、発光のための電流が供給される電極パターンが形成され、光波長変換部材は、電極パターンにおけるパターンの繰り返し間隔よりも短い配置間隔で複数の突部が出射面に設けられる。

この態様によれば、まず光波長変換部材にこのように突部を設けることによって、出射面から出射することなく発光素子に向かって反射される光を抑制することができ、高い光の取り出し効率を実現することができる。また、突起の配置間隔を電極パターンにおけるパターンの繰り返し間隔よりも短くすることで、電極パターンによって生じる光度ムラを抑制することができる。

複数の突部の各々は、半球型に形成されてもよい。発明者による鋭意なる研究開発の結果、この突部を半球型に形成することにより、より高い光の取り出し効率を実現することが判明した。このためこの態様によれば、より光度の高い光を発する発光モジュールを提供することが可能となる。

なお、複数の突部の各々は、中心軸と平行な平面で円柱を切断した形状に形成され、曲面部分が出射面を構成するよう配置されてもよい。また、複数の突部の各々は、三角柱状に形成され、２側面が出射面を構成するよう配置されてもよい。

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、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。発光素子は、発光のための電流が供給される電極パターンが形成され、光波長変換部材は、電極パターンにおけるパターンの繰り返し間隔よりも短い配置間隔で複数の突部が出射面に設けられる。

発光素子を照明源として用いる場合、その光度ムラの低減は特に重要な課題となる。この態様によれば、このように光の取り出し効率が高く光度ムラを抑制した発光モジュールを用いることにより、光度がより高く光度ムラがより低い灯具ユニットを提供することができる。

本発明のさらに別の態様は、発光モジュールである。こ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、を備える。光波長変換部材は、複数の突部が３００マイクロメートルの配置間隔で出射面に設けられる。

発明者による鋭意なる研究開発の結果、突部の配置間隔を３００マイクロメートル以下にすることによってより高い光の取り出し効率を実現できることが判明した。したがってこの態様によれば、光度の高い発光モジュールを実現することができる。なお、この場合においても複数の突部の各々は、半球型に形成されてもよい。また、複数の突部の各々は、中心軸と平行な平面で円柱を切断した形状に形成され、曲面部分が出射面を構成するよう配置されてもよい。また、複数の突部の各々は、三角柱状に形成され、２側面が出射面を構成するよう配置されてもよい。

本発明のさらに別の態様は、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、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。光波長変換部材は、複数の突部が３００マイクロメートルの配置間隔で出射面に設けられる。この態様によれば、このように光の取り出し効率が高い発光モジュールを用いることにより、光度がより高い灯具ユニットを提供することができる。

本発明によれば、発光素子からの高い光の取り出し効率実現すると共に光度ムラを抑制することができる。

第１の実施形態に係る車両用前照灯の構成を示す断面図である。 第１の実施形態に係る発光モジュール基板の構成を示す図である。 （ａ）は、第１の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）を視点Ｐから見た図である。 （ａ）は、第２の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）を視点Ｑから見た図である。 （ａ）は、第３の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）を視点Ｒから見た図である。 （ａ）は、第４の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）を視点Ｓから見た図である。

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。

（第１の実施形態）
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。

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。

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。

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。

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。

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。発光モジュール４０は、半導体発光素子４８が基板４４上に直接取り付けられ、その半導体発光素子４８の上に光波長変換部材５２が配置されている。

図３（ａ）は、第１の実施形態に係る発光モジュール４０の構成を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）を視点Ｐから見た図である。以下、図３（ａ）および図３（ｂ）の双方に関連して発光モジュール４０の構成について説明する。半導体発光素子４８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４８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４８は、ＩｎＧａＮ系半導体層を結晶成長させることにより形成されるＩｎＧａＮ系ＬＥＤ素子によって構成されている。半導体発光素子４８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４７０ｎｍとなるよう設けられている。なお、半導体発光素子４８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。

第１の実施形態に係る半導体発光素子４８は、縦型チップタイプのものが採用されている。この縦型チップタイプの半導体発光素子は、基板に取り付けられる側の面にｎ型電極が形成され、その上にｎ型半導体、ｐ型半導体、さらにｐ型電極が積層されて構成される。したがって、半導体発光素子４８の上面、すなわち発光面側には導電体のｐ型電極である電極が設けられている。このような半導体発光素子４８は公知であるため、これ以上の説明を省略する。なお、半導体発光素子４８が縦型チップタイプのものに限られないことは勿論であり、例えばフェイスアップタイプのものであってもよい。

この電極には、Ａｕワイヤがボンディングされる。なお、電極にＡｕワイヤをボンディングするための切り欠きが光波長変換部材５２に設けられていてもよい。このＡｕワイヤを通じて、発光に必要な電流が電極に供給される。なお、Ａｕワイヤに代えて、例えばアルミワイヤ、銅箔、またはアルミリボンワイヤなどが用いられてもよい。

光波長変換部材５２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 Alminum 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セラミック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５２は、半導体発光素子４８が主として発する青色光の波長を変換して黄色光を出射する。このため、発光モジュール４０からは、光波長変換部材５２をそのまま透過した青色光と、光波長変換部材５２によって波長が変換された黄色光との合成光が出射する。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。

また、光波長変換部材５２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、変換波長域の光の全光線透過率が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、変換波長域の光の全光線透過率が４０％以上の透明な状態であれば、光波長変換部材５２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５２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５２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４８が発する光をより効率的に変換することができる。

また、光波長変換部材５２は有機系バインダーレスの無機物で構成され、有機系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、光度、および光束を高めることが可能となっている。

なお、半導体発光素子４８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５２には、半導体発光素子４８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５２は、この場合においても半導体発光素子４８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４８が発する光の波長を変換してもよい。

このように半導体発光素子４８が発した光を光波長変換部材５２で波長変換させる場合、光波長変換部材５２の出射面から光が出射せずに半導体発光素子４８の方向に向けて反射されることにより光の取り出し効率が低下する可能性がある。また、上述のように光波長変換部材５２には透明なものが採用されていることから、半導体発光素子４８の発光面４８ａ上に形成された電極パターンによって生じる光度ムラが光波長変換部材５２を介しても低減されない可能性がある。特に灯具ユニットなど照明光源として発光モジュール４０を用いる場合、発光モジュール４０自身の光度ムラは光が照射される個所における照度ムラに繋がることから、発光モジュール４０自身の光度ムラ低減は大きな課題となる。

このため第１の実施形態では、光の取り出し効率を向上させると共に光度ムラを低減させるべく、光波長変換部材５２の出射面５２ａ上に複数の突部５２ｂが設けられている。このように突部５２ｂを設けることにより、半導体発光素子４８から入射した光が出射面５２ａから出射されずに再び半導体発光素子４８に向けて反射されることによって光の取り出し効率が低下することを抑制することができる。

複数の突部５２ｂの各々は、半球型に形成される。発明者による鋭意なる研究開発の結果、突部５２ｂを半球型にすることにより、他の形状にする場合に比べて光の取り出し効率をより高めることが可能なことが確認されている。

半導体発光素子４８は、発光のための電流が供給される電極パターンが発光面４８ａ上に形成されている。このため、複数の突部５２ｂは、電極パターンにおけるパターンの繰り返し間隔よりも短い配置間隔Ｘ１で設けられている。このように配置間隔Ｘ１を電極パターンにおけるパターンの繰り返し間隔よりも短くすることによって、電極パターンによって生じる光度ムラを抑制することができる。なお、半導体発光素子４８の電極パターンが設けられるのが発光面４８ａ上に限られないことは勿論である。

また、第１の実施形態では、配置間隔Ｘ１は１μｍ以上３００μｍ以下とされている。発明者による鋭意なる研究開発の結果、突部５２ｂをこのように配置することによって、光の取り出し効率を高めると共に光度ムラを抑制することができることが確認されている。なお、配置間隔Ｘ１を１μｍ以上１００μｍ以下とすることにより、光の取り出し効率および光度ムラ抑制において、より良好な結果となることが確認されている。また、配置間隔Ｘ１は１μｍ未満であってもよい。また、第１の実施形態では、突部５２ｂの幅が配置間隔Ｘ１と同様にされている。このため突部５２ｂの幅は１μｍ以上３００μｍ以下とされている。なお、突部５２ｂの幅は配置間隔Ｘ１より小さくされていてもよい。

発光モジュール４０を製造する場合、まず半導体発光素子４８の発光面４８ａより縁部の長さが２倍以上大きく形成され且つ一方の面に複数の突部５２ｂが形成された光波長変換部材５２の資材を、ダイシングなどによって半導体発光素子４８の発光面４８ａと同様の大きさにカットして光波長変換部材５２を作成する。こうして作成された光波長変換部材５２の入射面５２ｃを半導体発光素子４８の発光面４８ａに接着などによって固着させる。

また、半導体発光素子４８の発光面４８ａと光波長変換部材５２の入射面５２ｃとの間に間隔が設けられてもよい。これにより、半導体発光素子４８の発光面４８ａに設けられた電極にボンディングされたＡｕワイヤなどを引き回し易くすることができる。この間隔は、半導体発光素子４８の発光面４８ａ全域に亘って設けられていてもよく、半導体発光素子４８の発光面４８ａ上に設けられた電極の少なくとも一部を露出させるよう設けられてもよい。また、光波長変換部材５２の側面に反射膜または反射部材が固着されてもよい。これにより、光波長変換部材５２の側面から漏れ出る光を抑制し出射面５２ａからより多くの光を出射させることができる。

（第２の実施形態）
図４（ａ）は、第２の実施形態に係る発光モジュール６０の構成を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）を視点Ｑから見た図である。以下、図４（ａ）および図４（ｂ）の双方に関連して発光モジュール６０の構成について説明する。なお、発光モジュール４０に代えて発光モジュール６０が設けられる以外は、車両用前照灯１０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。

発光モジュール６０は、光波長変換部材５２に代えて光波長変換部材６２が設けられている以外は、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。光波長変換部材６２の入射面６２ｃが半導体発光素子４８の発光面４８ａに接着などによって固着される点は光波長変換部材５２と同様である。なお、半導体発光素子４８の発光面４８ａと光波長変換部材６２の入射面６２ｃとの間に間隔が設けられてもよい。

この光波長変換部材６２の出射面６２ａには、光の取り出し効率低下を抑制するための複数の突部６２ｂが設けられている。複数の突部６２ｂの各々は、円錐形に形成される。発明者による鋭意なる研究開発の結果、突部６２ｂを円錐形にすることによっても光の取り出し効率をより高めることが可能なことが確認されている。なお、突部６２ｂは四角錐や三角錐など他の錐体状に形成されてもよい。

これら複数の突部６２ｂは、電極パターンにおけるパターンの繰り返し間隔よりも短い配置間隔Ｘ２で設けられている。配置間隔Ｘ２を１μｍ以上３００μｍ以下とすることにより、光の取り出し効率および光度ムラ抑制において良好な結果となることが確認されている。なお、配置間隔Ｘ２を１μｍ以上１００μｍ以下とすることにより、光の取り出し効率および光度ムラ抑制において、より良好な結果となることが確認されている。また、配置間隔Ｘ２は１μｍ未満であってもよい。また、第２の実施形態では、突部６２ｂの幅が配置間隔Ｘ２と同様にされている。このため突部６２ｂの幅は１μｍ以上３００μｍ以下とされている。なお、突部６２ｂの幅は配置間隔Ｘ２より小さくされていてもよい。

（第３の実施形態）
図５（ａ）は、第３の実施形態に係る発光モジュール７０の構成を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）を視点Ｒから見た図である。以下、図５（ａ）および図５（ｂ）の双方に関連して発光モジュール７０の構成について説明する。なお、発光モジュール４０に代えて発光モジュール７０が設けられる以外は、車両用前照灯１０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。

発光モジュール７０は、光波長変換部材５２に代えて光波長変換部材７２が設けられている以外は、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。光波長変換部材７２の入射面７２ｃが半導体発光素子４８の発光面４８ａに接着などによって固着される点は光波長変換部材５２と同様である。なお、半導体発光素子４８の発光面４８ａと光波長変換部材７２の入射面７２ｃとの間に間隔が設けられてもよい。

この光波長変換部材７２の出射面７２ａには、光の取り出し効率低下を抑制するための複数の突部７２ｂが設けられている。複数の突部７２ｂの各々は、断面が半円状となり且つ出射面７２ａと平行に伸びるよう形成される。具体的には、複数の突部７２ｂの各々は、中心軸と平行な平面で円柱を切断した形状に形成されており、曲面部分が出射面７２ａを構成するよう配置される。複数の突部７２ｂの各々は、中心軸を含む平面で円柱を切断した形状に形成されてもよい。これら複数の突部７２ｂの各々は互いに軸方向が平行且つ略均等の配置間隔Ｘ３となるよう配置される。

これら複数の突部７２ｂは、電極パターンにおけるパターンの繰り返し間隔よりも短い配置間隔Ｘ３で設けられている。配置間隔Ｘ３を１μｍ以上３００μｍ以下とすることにより、光の取り出し効率および光度ムラ抑制において良好な結果となることが確認されている。なお、配置間隔Ｘ３を１μｍ以上１００μｍ以下とすることにより、光の取り出し効率および光度ムラ抑制において、より良好な結果となることが確認されている。また、配置間隔Ｘ３は１μｍ未満であってもよい。また、第３の実施形態では、突部７２ｂの幅が配置間隔Ｘ３と同様にされている。このため突部７２ｂの幅は１μｍ以上３００μｍ以下とされている。なお、突部７２ｂの幅は配置間隔Ｘ３より小さくされていてもよい。

（第４の実施形態）
図６（ａ）は、第４の実施形態に係る発光モジュール８０の構成を示す斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）を視点Ｓから見た図である。以下、図６（ａ）および図６（ｂ）の双方に関連して発光モジュール８０の構成について説明する。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１０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。

発光モジュール８０は、光波長変換部材５２に代えて光波長変換部材８２が設けられている以外は、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。光波長変換部材８２の入射面８２ｃが半導体発光素子４８の発光面４８ａに接着などによって固着される点は光波長変換部材５２と同様である。なお、半導体発光素子４８の発光面４８ａと光波長変換部材８２の入射面８２ｃとの間に間隔が設けられてもよい。

この光波長変換部材８２の出射面８２ａには、光の取り出し効率低下を抑制するための複数の突部８２ｂが設けられている。複数の突部８２ｂの各々は、断面が三角形となり且つ出射面８２ａと平行に伸びるよう形成される。具体的には、複数の突部８２ｂの各々は、三角柱状に形成されており、３側面のうち２側面が出射面８２ａを構成するよう配置される。また、複数の突部８２ｂの各々は互いに軸方向が平行且つ略均等の配置間隔Ｘ４となるよう配置される。

これら複数の突部８２ｂは、電極パターンにおけるパターンの繰り返し間隔よりも短い配置間隔Ｘ４で設けられている。配置間隔Ｘ４を１μｍ以上３００μｍ以下とすることにより、光の取り出し効率および光度ムラ抑制において良好な結果となることが確認されている。なお、配置間隔Ｘ４を１μｍ以上１００μｍ以下とすることにより、光の取り出し効率および光度ムラ抑制において、より良好な結果となることが確認されている。また、配置間隔Ｘ４は１μｍ未満であってもよい。また、第４の実施形態では、突部８２ｂの幅が配置間隔Ｘ４と同様にされている。このため突部８２ｂの幅は１μｍ以上３００μｍ以下とされている。なお、突部８２ｂの幅は配置間隔Ｘ４より小さくされていてもよい。

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。以下、そのような例をあげる。

ある変形例では、上述の各実施形態における半導体発光素子の発光面と光波長変換部材の入射面との間に光学フィルタが設けられる。光学フィルタは、半導体発光素子が主として発する青色光を透過し、また、光波長変換部材によって青色光の波長が変換され主として発せられる黄色光を反射する。このように光学フィルタを設けることによって、半導体発光素子が発した光を効率よく利用することができ、発光モジュールが発する光の光度や輝度の低下を抑制することが可能となる。

１０ 車両用前照灯、 １６ 灯具ユニット、 ３０ 投影レンズ、 ３４ リフレクタ、 ４０ 発光モジュール、 ４４ 基板、 ４８ 半導体発光素子、 ４８ａ 発光面、 ５２ 光波長変換部材、 ５２ａ 出射面、 ５２ｂ 突部。

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利用可能である。

【０００２】
子からの光の取り出し効率を向上させることが大きな課題となる。しかし、例えば蛍光体の出射面への光の入射角度が全反射臨界角よりも大きくなった場合、光は出射されず蛍光体の内部に反射され、光に取り出し効率の低下に繋がることになる。また、ＬＥＤなどの半導体発光素子の中には、出射面から電極パターンが判別できるものも存在する。このような発光素子の電極形状は光度ムラに繋がるおそれがある。
［０００５］
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、発光素子からの高い光の取り出し効率実現すると共に光度ムラを抑制することにある。
課題を解決するための手段
［０００６］
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、発光素子の発光面に固着され、発光面から発せられる光を波長変換して出射面から出射する、変換波長域の光の全光線透過率が４０％以上の透明な光波長変換セラミックと、を備える。発光面には、発光のための電流が供給される電極パターンが形成され、光波長変換セラミックは、電極パターンにおけるパターンの繰り返し間隔よりも短い配置間隔で複数の突部が出射面に設けられる。
［０００７］
この態様によれば、まず光波長変換セラミックにこのように突部を設けることによって、出射面から出射することなく発光素子に向かって反射される光を抑制することができ、高い光の取り出し効率を実現することができる。また、突起の配置間隔を電極パターンにおけるパターンの繰り返し間隔よりも短くすることで、電極パターンによって生じる光度ムラを抑制することができる。
［０００８］
複数の突部の各々は、半球型に形成されてもよい。発明者による鋭意なる研究開発の結果、この突部を半球型に形成することにより、より高い光の取り出し効率を実現することが判明した。このためこの態様によれば、より光度の高い光を発する発光モジュールを提供することが可能となる。
［０００９］
なお、複数の突部の各々は、中心軸と平行な平面で円柱を切断した形状に形成され、曲面部分が出射面を構成するよう配置されてもよい。また、複数の突部の各々は、三角柱状に形成され、２側面が出射面を構成するよう配置

【０００３】
されてもよい。
［００１０］
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、発光素子の発光面に固着され、発光面から発せられる光を波長変換して出射面から出射する、変換波長域の光の全光線透過率が４０％以上の透明な光波長変換セラミックと、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。発光面には、発光のための電流が供給される電極パターンが形成され、光波長変換セラミックは、電極パターンにおけるパターンの繰り返し間隔よりも短い配置間隔で複数の突部が出射面に設けられる。
［００１１］
発光素子を照明源として用いる場合、その光度ムラの低減は特に重要な課題となる。この態様によれば、このように光の取り出し効率が高く光度ムラを抑制した発光モジュールを用いることにより、光度がより高く光度ムラがより低い灯具ユニットを提供することができる。
［００１２］
本発明のさらに別の態様は、発光モジュールである。この発光モジュールは、発光素子と、発光素子の発光面に固着され、発光面から発せられる光を波長変換して出射面から出射する、変換波長域の光の全光線透過率が４０％以上の透明な光波長変換セラミックと、を備える。光波長変換セラミックは、複数の突部が３００マイクロメートル以下の配置間隔で出射面に設けられる。
［００１３］
発明者による鋭意なる研究開発の結果、突部の配置間隔を３００マイクロメートル以下にすることによってより高い光の取り出し効率を実現できることが判明した。したがってこの態様によれば、光度の高い発光モジュールを実現することができる。なお、この場合においても複数の突部の各々は、半球型に形成されてもよい。また、複数の突部の各々は、中心軸と平行な平面で円柱を切断した形状に形成され、曲面部分が出射面を構成するよう配置されてもよい。また、複数の突部の各々は、三角柱状に形成され、２側面が出射面を構成するよう配置されてもよい。
［００１４］
本発明のさらに別の態様は、灯具ユニットである。この灯具ユニットは、発光素子と、発光素子の発光面に固着され、発光面から発せられる光を波長変換して出射面から出射する、変換波長域の光の全光線透過率が４０％以上の透明な光波長変換セラミックと、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。光波長変換セラミックは、複数の突部が

Claims (12)

1. 発光素子と、
   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、
   を備え、
   前記発光素子は、発光のための電流が供給される電極パターンが形成され、
   前記光波長変換部材は、前記電極パターンにおけるパターンの繰り返し間隔よりも短い配置間隔で複数の突部が前記出射面に設けられることを特徴とする発光モジュール。
2. 前記複数の突部の各々は、半球型に形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
3. 前記複数の突部の各々は、錐体状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
4. 前記複数の突部の各々は、中心軸と平行な平面で円柱を切断した形状に形成され、曲面部分が前記出射面を構成するよう配置されることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
5. 複数の突部の各々は、三角柱状に形成され、２側面が前記出射面を構成するよう配置されることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
6. 発光素子と、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、を有する発光モジュールと、
   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、
   前記発光素子は、発光のための電流が供給される電極パターンが形成され、
   前記光波長変換部材は、前記電極パターンにおけるパターンの繰り返し間隔よりも短い配置間隔で複数の突部が前記出射面に設けられることを特徴とする灯具ユニット。
7. 発光素子と、
   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、
   を備え、
   前記光波長変換部材は、複数の突部が３００マイクロメートル以下の配置間隔で前記出射面に設けられることを特徴とする発光モジュール。
8. 前記複数の突部の各々は、半球型に形成されることを特徴とする請求項７に記載の発光モジュール。
9. 前記複数の突部の各々は、錐体状に形成されることを特徴とする請求項７に記載の発光モジュール。
10. 前記複数の突部の各々は、中心軸と平行な平面で円柱を切断した形状に形成され、曲面部分が前記出射面を構成するよう配置されることを特徴とする請求項７に記載の発光モジュール。
11. 複数の突部の各々は、三角柱状に形成され、２側面が前記出射面を構成するよう配置されることを特徴とする請求項７に記載の発光モジュール。
12. 発光素子と、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、を有する発光モジュールと、
    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、
    前記光波長変換部材は、複数の突部が３００マイクロメートル以下の配置間隔で前記出射面に設けられることを特徴とする灯具ユニット。

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