JPWO2016006698A1 - 灯具 - Google Patents
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Abstract
Description
(発光モジュール)
図1は、第1の実施の形態に係る半導体発光素子を備えた発光モジュールを説明するための図である。図1に示す発光モジュール10は、アルミナ基板12と、半導体発光素子14と、半導体発光素子14を封止する樹脂層16と、を備える。アルミナ基板12は、2mm×2mmの正方形の上面の中央にφ0.8mm、深さ0.1mmの凹部12aが形成されている。凹部12aには、Ti系のバッファー層を介し、銅めっきで給電パターンが形成されている。
半導体発光素子14は、発光層としてInGaN系の材料を用いた0.5mm□のフリップチップ型の素子であり、380〜470nmに範囲にピーク波長を有している。半導体発光素子14は、アルミナ基板12の凹部12aに、FC(フリップチップ)実装される。また、ダイボンド剤としての透明シリコーンでダイボンドされた後、金ワイヤー等でワイヤーボンディングする方法を用いてもよい。
樹脂層16は、透明又は半透明なジメチルシリコーン樹脂(平均粒径150nmのシリカチクソ剤を0.5体積%含有してもよい。)に蛍光体が0.5%体積%分散されたものであり、所定の硬化条件(150℃×1hr)により硬化し、半導体発光素子14を封止する。なお、樹脂層16は、含有する蛍光体の濃度が0.1〜30体積%であることが好ましい。蛍光体の濃度が0.1体積%未満だと、蛍光体を含有する樹脂層16の厚みを大きくする必要があり、結果的に発光部が大きくなりすぎる。そのため、車両用灯具として搭載する場合に制約がある。一方、蛍光体の濃度が30体積%より高いと、蛍光体を含有する樹脂層16の厚みが小さくなるため、半導体発光素子14の直上付近しか発光せず、連続したライン状の発光が困難となる。
蛍光体は、例えば、一般式Mex,Si12−(m+n)Al(m+n)OnN16− n:Eu2+ y(MeはCaを主とする2価のアルカリ土類金属イオンであり、x,y,m及びnは、それぞれ正の数であって、0.6≦x≦1.2、1.2≦m≦2.4、0.1≦n≦2.4、0.0001≦y≦0.1を満たす)で表されている蛍光体である。
図2は、第1の実施の形態に係る灯具の概略構成を示す模式図である。図3は、図2のA方向から見た模式図である。図2に示すアルミ基板22は、長さ200mm、幅25mm、厚さ0.5mmの板状の部材であり、前述の発光モジュール10がライン状に複数(5個〜50個程度)実装されている。隣接する半導体発光素子14の間隔は、1〜20mm程度であればよく、本実施の形態で8mm(5〜10mm)程度である。また、アルミ基板22の実装面側には、反射層24が形成されている。反射層24は、例えば、可視光反射率88%の白色レジストが塗布されている。
光波長変換部材26は、複数の半導体発光素子14と対向する側にU字の溝が設けられている保持部材28と、保持部材28の溝に充填されている蛍光体含有樹脂層30と、を有している。加えて、光波長変換部材26は、複数の半導体発光素子14の直上にも実装することができる。保持部材28は、アクリル樹脂からなる、幅6mm、深さ6mm、長さ200mmのシリンドリカル状の成形品である。アクリル樹脂は、クリアーなもの、又は、グレーやブラウンでスモーク状に着色したものでもよい。保持部材28は、透明な樹脂(ポリカーボネート、ポリエステル、シクロポリオレフィン、ポリスチレン等)を使用することもできる。
蛍光体含有樹脂層30は以下の手順で形成される。はじめに、上述の蛍光体を透明シリコーン樹脂中に1体積%の割合で分散するように、真空自公転かくはん機で分散脱泡し、蛍光体ペーストを作製する。次に、この蛍光体ペーストを、保持部材28のU字溝の中に深さが3mmになるまで注入し、80℃で1時間加熱することで硬化し、蛍光体含有樹脂層30が形成される。これにより、U字の保持部材28の開口部近傍に空間が形成された光波長変換部材26が作製される。そして、保持部材28のU字の開口部近傍に形成された溝28aにより、アルミ基板22の端部を挟み込むことで、光波長変換部材26とアルミ基板22とが互いに固定される。なお、固定の際に溝28aに接着剤を塗布しておいてもよい。
図6は、比較例に係る灯具の概略構成を示す模式図である。図6に示す灯具200は、色度(cx、cy=0.570,0.420)のアンバー色発光の市販の表面実装タイプのLEDパッケージ202を、アルミ基板22の上に8mm間隔で半田により実装したものである。なお、灯具100と比較するために、アルミ基板22の搭載面側には反射層24が形成されている。
S=(L1/L2)×100
つまり、Sが100に近いほど発光面での輝度のばらつきが少なく、均一発光していることになる。
図8は、第2の実施の形態に係る灯具300の概略構成を示す断面図である。図8に示す灯具300は、ランプボディ32と、エクステンション34と、ランプボディ32にネジ36で固定された複数の発光モジュール38,40,42と、透光性のインナーレンズとして機能するカバー44と、カバー44の内面に沿った弧状の光波長変換部材46と、を備える。また、灯具300は、ターンシグナルランプとして機能する。
図9は、第3の実施の形態に係る灯具310を車両正面から見た模式図である。灯具310は、ランプボディ48と、ロービーム用灯具ユニット50と、ハイビーム用灯具ユニット52と、ターンシグナルランプユニット54と、カバー44と、を備える。
図10は、第4の実施の形態に係る灯具320の概略構成を示す断面図である。以下の説明では、前述の灯具300と同様の構成については同じ符号を付して説明を適宜省略する。
近年の車両用灯具は、意匠性の観点から曲面を多用したアウターカバー(レンズ)が多く考案されている。図12は、透光性部材であるレンズ(カバー)等の曲面を有する部材と、ライン状のLEDモジュールとを組み合わせた灯具の概略断面図である。
図15は、第6の実施の形態に係る灯具の要部を示す模式図である。灯具350は、図13に示す灯具340と類似の構造であるが、複数の発光モジュール86は一つの基板88を共有している。そのため、曲面形状のカバーに対応して、複数の発光モジュール86の向きを変えてカバーの内面形状に沿うように配置しようとすると、基板を折り曲げる必要がある。しかしながら、基板が硬い材料の場合、基板を折り曲げることは困難である。
図17は、第7の実施の形態に係る灯具360の概略断面図である。灯具360は、図17の紙面に垂直な方向に並んで配置されている複数の半導体発光素子14と、複数の半導体発光素子14を搭載したアルミ基板22と、複数の半導体発光素子14を封止する半円柱状の透光部材102と、透光部材102の表面から離間し、透光部材102を覆うように配置された半円筒状の光波長変換部材104と、を備える。
図18は、第8の実施の形態に係る灯具370の概略断面図である。灯具370は、図18の紙面に垂直な方向に並んで配置されている複数の半導体発光素子14と、複数の半導体発光素子14を搭載した基板を兼ねたリフレクタ106と、複数の半導体発光素子14を封止する半円柱状の透光部材102と、透光部材102の表面から離間し、リフレクタ106の開口部を閉塞するように配置された板状の光波長変換部材108と、を備える。
24 反射層、 26 光波長変換部材、 28 保持部材、 30 蛍光体含有樹脂層、 100 灯具。
Claims (10)
- ライン状に配列された複数の発光素子と、
前記複数の発光素子を搭載する基板と、
前記複数の発光素子の発光面から離間して配置されているライン状の光波長変換部材と、を備え、
前記基板は、複数のグループに分けられた前記複数の発光素子を1個または複数の発光素子からなるグループ毎に点消灯できるように形成された回路を有することを特徴とする灯具。 - 前記光波長変換部材は、前記複数の発光素子と対向する側に設けられた保持部材と、前記保持部材で保持された蛍光体含有樹脂層と、を有することを特徴とする請求項1に記載の灯具。
- 前記光波長変換部材は、前記複数の発光素子と対向する側に溝が設けられている保持部材と、前記保持部材の溝に充填されている蛍光体含有樹脂層と、を有することを特徴とする請求項1に記載の灯具。
- 前記発光素子から出射する素子光のうち、前記蛍光体含有樹脂層に向かわない素子光がそのまま外部へ透過しないようにする遮光部または光波長変換部を更に備えることを特徴とする請求項2または3に記載の灯具。
- 前記基板は、それぞれ複数の発光素子を搭載する第1基板と、第2基板と、を有し、
前記第1基板は、搭載されている前記複数の発光素子の発光面が車両の前方または後方を向くように配置されており、
前記第2基板は、前記第1基板に搭載されている前記複数の発光素子の発光面よりも車両の側方を向くように配置されている、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の灯具。 - 前記第1基板に搭載されている複数の発光素子の実装密度は、前記第2基板に搭載されている発光素子の実装密度よりも高いことを特徴とする請求項5に記載の灯具。
- 前記第1基板に搭載されている発光素子は、車幅方向に延びる列が上下に複数配置されていることを特徴とする請求項5または6に記載の灯具。
- 前記基板は、車幅方向に階段状に延びる複数の搭載部を有し、
前記複数の搭載部は、車両の前方また後方を向くように形成されており、該複数の搭載部のそれぞれに前記発光素子が搭載されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の灯具。 - 前記発光素子は、380〜470nmの範囲にピーク波長を有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の灯具。
- 前記光波長変換部材は、585〜610nmの範囲にドミナント波長を有する蛍光体を含有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の灯具。
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