KR20140097978A - 발광 모듈 - Google Patents

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KR20140097978A
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light
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resin layer
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KR1020140005086A
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아키히로 노무라
쇼고 스기모리
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가부시키가이샤 고이토 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은 균일 발광과 저비용화를 양립시킬 수 있는 발광 모듈을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 발광 모듈(20)은, 복수의 발광 소자(22)와, 복수의 발광 소자(22)로부터 출사되는 광에 의해 여기되어 가시광을 발광하는 형광체를 함유한 형광체 수지층(28)과, 복수의 발광 소자(22) 및 형광체 수지층(28)으로부터 출사되는 광을 반사하는 반사면(24c)과, 반사면(24c)과 형광체 수지층(28) 사이에 마련되고, 복수의 발광 소자(22) 또는 형광체가 발하는 광을 도광 가능한 도광체층(26)을 구비하고 있다.

Description

발광 모듈{LIGHT EMITTING MODULE}
본 발명은, 형광체를 이용한 발광 모듈에 관한 것으로서, 상세하게는, 자외선 또는 단파장 가시광으로 여기(勵起)되어 발광하는 형광체를 이용한 발광 모듈에 관한 것이다.
종래, LED로 이루어진 반도체 발광 소자를 지지 기판 상에 복수개 배열하고, 형광체 수지층으로 각각의 반도체 발광 소자를 일체적으로 피복하여, 형광체 수지층면이 발광하도록 형성된 발광 모듈이 개시되어 있다(특허문헌 1 참조).
특허문헌 1 : 국제 공개 제2010/150459호 공보
이러한 발광 모듈에 있어서는, 지향성이 강한 광을 출사하는 반도체 발광 소자가 이용되고 있기 때문에, 출사되는 광의 대부분이 소정 방향으로 방출된다. 그 때문에, 배열된 반도체 발광 소자끼리의 간격이 넓으면, 밝은 부분과 어두운 부분의 명암차가 커져, 균일성이 나쁘다. 한편, 명암차를 없애기 위해서 반도체 발광 소자를 그 간격이 좁아지도록 배열시키면, 소자수가 증가하여 고비용화되고, 반도체 발광 소자로부터의 발열에 기인하는 발광 모듈의 신뢰성 저하로 이어진다.
그래서, 본 발명은, 균일 발광과 저비용화를 양립시킬 수 있는 발광 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 발광 모듈은,
복수의 발광 소자와,
상기 복수의 발광 소자로부터 출사되는 광에 의해 여기되어 가시광을 발광하는 형광체를 함유한 형광체 수지층과,
상기 복수의 발광 소자 및 상기 형광체 수지층으로부터 출사되는 광을 반사하는 반사면과,
상기 반사면과 상기 형광체 수지층 사이에 마련되고, 상기 복수의 발광 소자 또는 상기 형광체가 발하는 광을 도광 가능한 도광체층
을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 발광 모듈에 있어서, 상기 도광체층은, 상기 형광체 수지층과는 상이한 굴절률을 갖고 있는 구성으로 해도 좋다.
또한, 본 발명의 발광 모듈에 있어서, 상기 도광체층은, 상기 형광체 수지층보다도 큰 굴절률을 갖고 있는 재료로 형성되어 있는 구성으로 해도 좋다.
또한, 본 발명의 발광 모듈에 있어서, 상기 복수의 발광 소자는, 상기 도광체층 내에 마련되어 있는 구성으로 해도 좋다.
또한, 본 발명의 발광 모듈에 있어서, 상기 복수의 발광 소자의 각각은, 그 적어도 일부가 상기 형광체 수지층 내에 위치하고 있는 구성으로 해도 좋다.
또한, 본 발명의 발광 모듈에 있어서, 상기 반사면 및 상기 형광체 수지층과 상기 도광체층과의 계면 중 적어도 한쪽에, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사되는 광의 일부를 산란시키는 처리가 실시된 산란 처리부가 마련되어 있는 구성으로 해도 좋다.
또한, 본 발명의 발광 모듈에 있어서, 상기 복수의 발광 소자는, 이차원적인 소정 형상으로 배치되고, 상기 형광체 수지층 및 상기 도광체층 중 적어도 한쪽에 의해 라인 연결되어 형성되어 있는 구성으로 해도 좋다.
본 발명에 의하면, 반사면과 형광체 수지층 사이에 마련되는 도광체층에 의해 형광체 수지층과 도광체층과의 계면에서 각 발광 소자로부터 출사되는 광의 반사가 생겨, 각 발광 소자로부터 출사되는 광을 각 발광 소자의 주위로 퍼지는 방향으로 확산시킬 수 있다. 그 때문에, 발광 모듈에 탑재되는 발광 소자끼리의 간격을 넓히더라도, 명암차가 작은 대략 균일한 발광을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 발광 모듈로 이루어진 차량용 등기구를 구비한 차량의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 발광 모듈로 이루어진 표지등을 포함하는 전조등의 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 표지등의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 발광 모듈의 IV­IV선을 따라 취한 확대 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 발광 모듈의 I-I선을 따라 취한 확대 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 발광 모듈에 구비되는 발광 소자의 발광 상태를 도시하는 확대 단면도이다.
도 7은 제2 실시형태에 따른 발광 모듈의 일부 확대 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 발광 모듈에 구비되는 발광 소자의 발광 상태를 도시하는 단면도이다.
도 9는 제2 실시형태의 변형예에 따른 발광 모듈의 일부 확대 단면도이다.
도 10의 (a)는, 제3 실시형태에 따른 발광 모듈의 일부 확대 단면도이고, (b)는 제3 실시형태의 변형예에 따른 발광 모듈의 일부 확대 단면도이다.
도 11은 제4 실시형태에 따른 발광 모듈의 순차 점등 상태를 도시하는 단면도이다.
도 12는 제5 실시형태에 따른 발광 모듈의 정면도이다.
도 13은 제6 실시형태에 따른 발광 모듈로 이루어진 HMSL의 사시도이다.
도 14는 제7 실시형태에 따른 발광 모듈로 이루어진 삼각 표시판의 정면도이다.
도 15는 제8 실시형태에 따른 발광 모듈을 도시하는 평면도이다.
도 16은 제9 실시형태에 따른 발광 모듈을 도시하는 평면도이다.
도 17은 도 16의 X9­X9선을 따라 취한 확대 단면도이다.
도 18은 제9 실시형태의 변형예에 따른 발광 모듈을 부분적으로 도시하는 평면도이다.
도 19는 제9 실시형태의 다른 변형예에 따른 발광 모듈을 부분적으로 도시하는 평면도이다.
도 20은 제9 실시형태의 또 다른 변형예에 따른 발광 모듈을 부분적으로 도시하는 종단면도이다.
도 21은 FPC와 굴곡성이 낮은 기판을 조합하여 이용하는 일례를 도시하는 설명도이다.
도 22는 FPC와 굴곡성이 낮은 기판을 조합하여 이용하는 다른 예를 도시하는 설명도이다.
(제1 실시형태)
다음으로, 본 발명의 실시형태의 일례를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 발광 모듈로 이루어진 차량용 등기구를 구비한 차량의 평면도이다.
차량(1)은, 그 차체 전방부(1A)의 좌우에 헤드 램프(HL)를 구비하며, 차체 후방부(1C)의 좌우에, 테일 램프, 스톱 램프, 턴시그널 램프 및 백업이 수용된 리어 콤비네이션 램프(RCL)를 구비하고 있다. 차량(1)의 HL에는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 발광 모듈(20)로 이루어진 표지등(200)이 수용되어 있다. 이 표지등(200)은, 주로 데이타임런닝 램프로서 이용되지만, RCL에 수용되어 데이타임런닝 램프 외에 턴시그널 램프, 혹은 스톱 램프로서 이용되어도 좋다. 또한, 차량(1)의 백윈도우(6)의 중앙 상단부에는, 후술하는 발광 모듈(30)로 이루어진 HMSL(High Mount Stop Lamp)(300)가 배치되어 있다. 그리고, 차량(1)의 차체 전방부(1A)는, 그 중앙부가 라운드형으로 볼록하게 형성되고, 복잡한 만곡 형상으로 되어 있다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 발광 모듈로 이루어진 표지등을 포함하는 HL의 정면도이고, 도 3은 본 실시형태의 표지등의 사시도이며, 도 4는 본 실시형태의 표지등의 종단면도(도 3에서의 IV­IV선을 따라 취한 단면도)이다. 한편, 도 2에서는 투광 커버(4)를 통해 보이는 등실 내를 실선으로 나타내고 있다.
HL은, 용기형을 한 램프 보디(2)와 투명한 투광 커버(4)로 구획된 등실 내에 있어서, 정면에서 봤을 때 우측에 로우빔 램프(LoL)가 배치되고, 좌측에 하이빔 램프(HiL)가 배치되며, 그 좌측에 턴시그널 램프(TSL)가 나란히 배치되어 있다. 그리고, LoL과 HiL의 하측 영역에는, 발광 모듈(20)로 이루어진 표지등(200)이 배치되어 있다. 램프 보디(2)와 투광 커버(4) 및 이들로 이루어진 등실 내는, 차체 전방부(1A)의 유선 형상에 따라서, 차체 전방부(1A)로부터 차체 측방(1B)으로 돌아들어가도록 3차원적으로 형성되어 있다. 이에 따라서, 등실 내의 표지등(200)도, 등실 내 좌우 방향으로 만곡 형상에 따라서 연장되도록 배치되어 있다. 또한, LoL, HiL 및 표지등(200)은, 등실 내에 배치된 익스텐션(5)에 의해서, 그 고정부나 전기 배선 등이 등기구 정면으로부터 시인되지 않는 구성으로 되어 있다.
다음으로, 표지등(200)을 구성하는 발광 모듈(20)을 상세히 설명한다. 발광 모듈(20)은, 발광 소자(22)와, FPC(플렉시블 인쇄 회로 기판)(24)과, 발광 소자(22)로부터의 광을 도광 가능한 도광체층(26)과, 형광체를 함유하는 형광체 수지층(28)을 구비하고 있다.
발광 소자(22)는, 370 nm∼420 nm의 파장 영역에 피크 파장을 갖는 자외선 또는 단파장 가시광을 발광하는 InGaN계의 화합물 반도체이며, 일례로서, 발하는 광의 중심 파장이 약 400 nm인 가로 세로 1 mm의 LED칩을 채택하고 있다. 한편, 발광 소자(22)는 이것에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 자외선 또는 단파장 가시광을 발광하는 레이저 다이오드(LD)가 채택되어도 좋다.
FPC(24)는, 발광 소자(22)의 면형 배선 부재이자 지지 기판이며, 도 4에 도시하는 바와 같이, 가로로 긴 절연 수지 필름(241)의 표면에 동박 등으로 이루어진 도전층(242)을 소요의 전극 패턴으로서 형성하고, 이 도전층(242)의 표면을 절연 코트막(243)으로 피복한 것이다. FPC(24)의 길이 방향의 일단부(24a)에는 급전 단자(24b)가 형성되어 있다. 이 급전 단자(24b)가 램프 보디(2)에 마련된 도시하지 않은 중계 커넥터에 끼워 맞춰짐으로써 전기적으로 접속되며, 도시하지 않은 외부 전원이 중계 커넥터로부터 급전 단자(24b)를 통해 도전층(242)에 급전되고, 도전층(242) 상에 배치된 발광 소자(22)에 급전되도록 되어 있다. 발광 소자(22)는, 상기 FPC(24) 상[양극(陽極)이 되는 도전층(242) 상]에, 도전성을 갖춘 은페이스트(23) 등을 이용하여 납땜되고, 음극이 되는 도전층(242)에 와이어(27)로 접속되어, 도통하는 구성으로 되어 있다. 여기서, 발광 소자(22)가 탑재되는 도전층(242)의 상면은 후술하는 반사면(24c)을 구성하고 있다.
도광체층(26)은, 발광 소자(22) 또는 형광체 수지층(28)에 함유되는 형광체가 발하는 광을 도광 가능한 투명 수지로 구성되어 있다. 도광체층(26)을 구성하는 투명 수지는, 예컨대 액상 또는 겔상의 실리콘 수지로 이루어진 투명 수지 페이스트로 형성되고, 이 투명 수지 페이스트에 의해 발광 소자(22)의 상면 및 측면이 피복되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 도광체층(26)을 구성하는 재료는, 그 상면에 마련되는 형광체 수지층(28)을 구성하는 재료와는 상이한 굴절률을 갖고 있는 것이 바람직하다. 특히, 이 도광체층(26)은, 형광체 수지층(28)보다도 큰 굴절률을 갖고 있는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
도광체층(26)의 상면에는 형광체 수지층(28)이 마련되어 있다. 이 형광체 수지층(28)은, 발광 소자(22)로부터 출사되는 광에 의해 여기되어 가시광을 발광하는 형광체를 함유하고 있다. 구체적으로는, 형광체 수지층(28)은, 후술하는 황색 형광체와 청색 형광체를 중량비 2:1로 혼합하고, 혼합된 형광체를 액상 또는 겔상의 실리콘 수지로 이루어진 바인더재에 대하여 1.8 vol%가 되도록 혼입하여 믹싱함으로써, 형광체 페이스트로서 작성된다. 한편, 바인더재는 상기에 한정되는 것은 아니며, 불소 수지 등의 내자외선 성능이 우수한 다른 부재가 채택되어도 좋다.
황색 형광체는, 근자외광 또는 단파장 가시광을 효율적으로 흡수하는 한편, 450 nm 이상의 가시광의 흡수가 거의 없는 것을 이용한다. 황색 형광체는, 근자외광 또는 단파장 가시광을 파장 변환하여 황색광을 발하는 형광체이며, 방사하는 광의 도미넌트 파장은 564 nm 이상 582 nm 이하인 것을 이용한다. 황색 형광체로는, SiO2ㆍ1.0(Ca0 .54, Sr0 .36, Eu0 .1)Oㆍ0.17SrCl2로 표시되는 형광체가 이용된다. 황색 형광체는, 원료의 혼합비에 있어서 SiO2를 과잉으로 첨가함으로써, 형광체 내에 크리스토발라이트를 생성시킨 형광체이다.
황색 형광체를 제조하는 데에 있어서, 우선, SiO2, Ca(OH)2, SrCl2ㆍ6H2O 및 Eu2O3의 각 원료를 이들의 몰비가 SiO2:Ca(OH)2:SrCl2ㆍ6H2O:Eu2O3=1.1:0.45:1.0:0.13이 되도록 측정했다. 다음에, 측정한 각 원료를 알루미나 유발에 넣고 약 30분 분쇄 혼합하여, 원료 혼합물을 얻었다. 이 원료 혼합물을 알루미나 도가니에 넣고, 환원 분위기의 전기로에서 분위기(5/95)의 (H2/N2), 1030℃에서 5시간∼40시간 소성하여 소성물을 얻었다. 얻어진 소성물을 온순수로 세밀하게 세정하여 황색 형광체를 얻었다.
한편, 황색 형광체를 형성하는 재료는 상기 재료에 한정되는 것은 아니며, 화학식이 M1O2ㆍa(M2 1 ­z, M4 z)OㆍbM3X2로 표시되는 다른 재료가 채택되어도 좋다. 단, M1은, Si, Ge, Ti, Zr 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. M2는, Mg, Ca, Sr, Ba 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. M3은, Mg, Ca, Sr, Ba 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. X는, 적어도 1종의 할로겐원소, M4는 희토류 원소 및 Mn으로 이루어진 군에서 선택되는 Eu2 +를 필수로 하는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. a는, 0.1≤a≤1.3의 범위이고, b는 0.1≤b≤0.25의 범위이며, z는 0.03<z<0.8의 범위이다. 이 화학식에서는, 본 실시형태에서 채택한 황색 형광체는, M1=Si, M2=Ca/Sr(몰비 60/40), M3=Sr, X=Cl, M4=Eu2 +, a=0.9, b=0.17, M4의 함유량 c(몰비)가 c/(a+c)=0.1이 된다.
또한, 황색 형광체로서, (Ca0 .51, Sr0 .49)7/6Si3Ci2 /6, 또는 (Re1 - rSmr)2(Al1 -SGaS)5O12:Ce(0≤r<1, 0≤s≤1, Re는 Y, Gd로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표시되는 형광체를 이용할 수도 있다.
청색 형광체는, 근자외광 또는 단파장 가시광을 파장 변환하여 청색광을 발하는 청색 형광체이다. 청색 형광체는, 근자외광 또는 단파장 가시광을 효율적으로 흡수하고, 도미넌트 파장이 440 nm 이상 470 nm 이하인 광을 방사하는 것을 이용한다. 청색 형광체로는, (Ca4 .67Mg0 .5)(PO4)3Cl:Eu0 .08로 표시되는 형광체가 이용된다.
한편, 청색 형광체는 이것에 한정되는 것은 아니며, 이하의 화학식으로 표시되는 형광체군 중에서 선택해도 좋다.
화학식 M1 a(M2O4)bXc:Red
M1은 Ca, Sr, Ba 중 1종 이상을 필수로 하고, 일부를 Mg, Zn, Cd, K, Ag, Ti로 이루어진 군의 원소로 치환할 수 있다. M2는, P을 필수로 하고, 일부를 V, Si, As, Mn, Co, Cr, Mo, W, B로 이루어진 군의 원소로 치환할 수 있다. X는 적어도 1종의 할로겐원소, Re는 Eu2 +을 필수로 하는 적어도 1종의 토류원소, 또는 Mn을 나타낸다. 또한, a는 4.2≤a≤5.8, b는 2.5≤b≤3.5, c는 0.8<c<1.4, d는 0.01<d<0.1의 범위가 된다.
화학식 M1 1 ­ aMgAl10O17:Eu2 + a
M1은 Ca, Sr, Ba, Zn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소, a는 0.001≤a≤0.5의 범위가 된다.
화학식 M1 1 ­ aMgSi2O8:Eu2 + a
M1은, Ca, Sr, Ba, Zn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소, a는 0.001≤a≤0.8의 범위가 된다.
화학식 M1 2 ­a(B5O9)X:Rea
M1은, Ca, Sr, Ba, Zn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소, X는 적어도 1종의 할로겐원소, a는 0.001≤a≤0.5의 범위가 된다.
또한, 청색 형광체로서, BaMgAl10O17:Eu 또는 (Sr, Ca, Ba)5(PO4)3Cl:Eu로 표시되는 형광체를 이용할 수도 있다.
한편, 형광체로는, 상기의 예시된 황색 형광체 및 청색 형광체 이외에, 녹색 형광체, 적색 형광체 및 앰버색 형광체 중의 하나 또는 이들 중의 2개 이상의 형광체를 조합하는 것에 의해 구성되어도 좋다.
녹색 형광체는, 근자외광 또는 단파장 가시광을 파장 변환하여 녹색광을 발하는 형광체이다. 녹색 형광체로는, ZnS:Cu, Al, BaMgAl10O17:Eu, Mn 또는 ZnSiO3:Mn로 표시되는 형광체가 이용된다.
적색 형광체는, 근자외선 또는 단파장 가시광을 파장 변환하여 적색의 가시광을 발광하는 형광체이다. 적색 형광체로는, Y2O2S:Eu, La2O2S:Eu, (Sr, Ca)S:Eu, CaS:Eu, Ba2Zn3:Mn, CaAlAiN3:Eu, Sr0 .95Ca0 .95Eu0 .1SiO4, Na3(Y1 - xEux)Si2O7, Ca2SiS4:Eu, Eu2SiS4, 3.5MgOㆍ0.5MgF2ㆍGeO2:Mn, 또는 M(Ga1 - xEux)2O4(M은 Ca, Sr, Ba로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표시되는 형광체가 이용된다.
앰버색 형광체는, 근자외선 또는 단파장 가시광을 파장 변환하여 앰버색의 가시광을 발광하는 형광체이다. 앰버색 형광체로서, Ca3Si2O7:Eu, Sr3SiO5:Eu, (Sr1 -xEux(1-y)Yb)OㆍSiO2, (BaaCabSrcMgdEuxMny)SiO4, (Sr1 - xBax)3SiO5, (A, M)2SiO4(A는 Ca, Sr, Ba로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소, M은 부활제), (Ca1 -y- zSryBaz)2- xEuxSiS4, CaxSi12 -(m+n)Al(m+n)OnN16 -n:Eu, (Ca2 -x-y-z, MxP2O7:Euy, Mnz 또는 aRe2O3ㆍ[M]OㆍbAl2O3:Eu로 표시되는 형광체가 이용된다.
다음으로, 발광 모듈(20)의 형성 방법에 대해서 설명한다.
우선, 발광 소자(22)를, FPC(24)의 차체 전방부(1A)측으로부터 차체 측방(1B) 측에 걸쳐서, 소정 간격을 두고 일직선형으로 실장한 후, 차량(1)의 돌아들어가는 형상 개소에서 2갈래로 분기되고, 차체 측방(1B)을 향해서 2열이 되도록 실장한다. 이에 따라, 발광 소자(22)는 FPC(24)면 위에 분기된 이차원적인 형상으로 복수개 배치되게 된다.
다음으로, 10 cc의 시린지(토출 구경 φ1 mm)의 디스펜서를 이용하여, 도광체층(26)을 구성하는 투명 수지 페이스트를 각 발광 소자(22) 상에 도포(포팅 또는 인쇄 등)한다. 구체적으로는, 실장한 발광 소자(22) 중 일직선형의 개소로부터 분기 상방측의 개소에 배치된 발광 소자(22)를 일체적으로 피복하도록, 디스펜서 노즐을 약 10 mm/sec의 속도로 이동시켜 투명 수지 페이스트를 도포한다. 그 후, 투명 수지 페이스트의 토출을 중지하고 2갈래 분기점으로 디스펜서를 이동시켜, 분기 하방측의 개소에 배치된 발광 소자(22)를 일체적으로 피복하도록 투명 수지 페이스트를 도포한다. 이에 따라, 각 발광 소자(22)는, 단면이 반구형(돔 형상)이며 대략 균등량으로 몰딩된 도광체층(26)에 의해 라인 연결되고 밀봉되게 된다. 그 후, 이러한 돔 형상을 유지한 채로 도광체층(26)에 가열 처리를 실시하여 경화시킨다.
다음으로, 마찬가지로 디스펜서를 이용하여, 황색 형광체와 청색 형광체를 함유한 형광체 수지층(28)을 구성하는 형광체 페이스트에 의해 도광체층(26)을 피복한다. 이때에도, 우선은, 디스펜서 노즐을 약 10 mm/sec의 속도로 이동시켜 일직선형의 개소로부터 분기 상방측의 개소의 도광체층(26) 상에 형광체 페이스트를 도포한다. 그 후, 형광체 페이스트의 토출을 중지하고 2갈래 분기점으로 디스펜서를 이동시켜, 분기 하방측의 개소의 도광체층(26)을 피복하도록 형광체 페이스트를 도포한다. 이에 따라, 도광체층(26)은, 단면이 반구형(돔 형상)이며 대략 균등량으로 몰드된 형광체 수지층(28)으로 밀봉되어 있다. 마지막으로, 이러한 돔 형상을 유지한 채로 형광체 수지층(28)을 1시간 150℃를 유지하는 가열 처리를 실시하여 경화시킨다.
한편, 도광체층(26)이나 형광체 수지층(28)을 디스펜서를 이용하여 도포할 때에는, 도중에 끊지 않고 한번에 형성하도록 해도 좋다. 즉, 디스펜서 노즐이 분기 상방측의 단부까지 이동되었을 때에 수지 페이스트를 토출한 상태인 채로, 2갈래 분기점까지 디스펜서를 되돌리고, 거기서부터 디스펜서를 분기 하방측의 개소로 이동시켜 수지 페이스트를 도포할 수도 있다.
이상에 의해, 차체 전방부(1A)측으로부터 차체 측방(1B)에 걸쳐서 발광 라인이 분기되는 이차원적인 발광 형상을 갖는 발광 모듈(20)이 형성된다. 또한, 형광체 수지층(28)은 경화한 상태로 신장율 약 300%를 나타내며, 가요성을 갖추고 있다.
그리고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 그 하단부를 L자로 꺾어서 구부리거나 하여 형성된 지지편부(11a)를 구비하고, 방열성을 갖는 알루미늄판 등으로 이루어진 고정판(11)을, 원하는 유선 형상을 따라서 등실 내 좌우 방향의 소요 개소에 배치한다. 그리고, 발광 모듈(20)을 유선 형상에 따라서 만곡시키면서, 발광 모듈(20)의 이면을 고정판(11)에 접착하여, 지지편부(11a)를 램프 보디(2)의 하면에 나사(12) 등으로 고정한다. 이에 따라, 발광 모듈(20)은, 차량 형상에 따라서 3차원적으로 돌아들어가는 형상의 등실 내에 용이하게 부착된다.
도 5는 발광 모듈(20)의 횡단면도(도 3에서의 I-I선을 따라 취한 단면도)이며, 도 6은 도 5에 도시된 발광 모듈(20)의 일부 확대 단면도이다. 도 5 및 도 6에 있어서는, FPC(24)의 구성을 간략화하여 도시하고 있다. 상기 설명한 발광 모듈(20)에서, 발광 소자(22)가 점등되면, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 발광 소자(22)의 발광층(22a)으로부터 발광 소자(22)의 상면 방향[FPC(24)의 반사면(24c)과는 반대 방향]으로 출사되는 광 중 일부의 광(L1)은, 형광체 수지층(28) 중에 입사된다. 또한, 다른 일부의 광(L2)은, 발광 소자(22)를 피복하는 도광체층(26)과, 형광체 수지층(28) 사이의 계면(29)에서 반사된다. 이 반사광(L2)은, 계면(29)과 반사면(24c) 사이에서 반사를 반복함으로써 도광체층(26) 내에서 발광 소자(22)의 주위로 퍼지는 방향[도 6의 (a), (b)의 좌우 방향]으로 도광된 후에 형광체 수지층(28) 중에 분산된다. 이들 광(L1, L2)에 의해, 형광체 수지층(28)에 함유되는 형광체가 발광되어 형광체 수지층(28) 전체가 대략 균일하게 발광하고, 차체 전방부측으로부터 차체 측방에 걸쳐서 발광 라인이 분기된 이차원적인 발광을 형성한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 반사면(24c)을 갖는 FPC(24)와 형광체 수지층(28) 사이에 마련되는 도광체층(26)에 의해 도광체층(26)과 형광체 수지층(28)의 계면(29)에서 각 발광 소자(22)로부터 출사되는 광의 반사가 생겨, 각 발광 소자(22)의 주위로 퍼지는 방향으로 광을 확산시킬 수 있다. 그 결과, 각 발광 소자(22)로부터 출사되는 광의 양을 가로 방향에 대하여 대략 균일화하여 형광체 수지층(28)에 입사시킬 수 있다. 그 때문에, 발광 모듈(20)에 탑재되는 발광 소자(22)끼리의 간격을 넓히더라도, 명암차가 작은 대략 균일한 발광을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 도광체층(26)이 형광체 수지층(28)과는 상이한 굴절률을 갖고 있는 경우에는, 도광체층(26)과 형광체 수지층(28)의 계면(29)에서 반사되는 광(L2)의 광량을 늘릴 수 있어, 명암차의 해소를 촉진시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 도광체층(26)이 형광체 수지층(28)보다도 큰 굴절률을 갖고 있는 재료로 형성되어 있는 경우에는, 도광체층(26)과 형광체 수지층(28)의 계면(29)에서 반사되는 광(L2)의 굴절 각도가 확대되어, 명암차의 해소를 더욱 촉진시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 발광 소자(22)는 도광체층(26) 내에 마련되어 있다. 그 때문에, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 발광 소자(22)의 발광층(22a)으로부터 출사되는 광 중 발광 소자(22)의 상면 방향을 향해서 출사되는 광(L1, L2)뿐만 아니라, 발광 소자(22)의 측면으로부터 출사되는 광(L3)도 도광체층(26) 내에서 도광시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 복수의 발광 소자(22)는, 이차원적인 소정 형상으로 배치되고, 도광체층(26) 및 형광체 수지층(28)에 의해 라인 연결되어 밀봉되어 있다. 그 때문에, 복잡한 발광 형상의 발광 모듈(20)이라 하더라도 대략 균일하게 발광시킬 수 있다.
또한, 디스펜서를 프로그램 제어하여 도광체층(26) 및 형광체 수지층(28)을 원하는 발광 형상대로[발광 소자(22) 상에] 도포하는 것만으로, 라인 발광이 이차원적으로 복잡한 형상인 문자나 도형 등의 새로운 발광 형상을 용이하게 실현할 수 있다. 이때, 도중에 끊지 않고 한번에 도광체층(26) 및 형광체 수지층(28)을 소정의 형상이 되도록 용이하게 도포하는 것도 가능하다. 또한, 이차원적인 확산을 갖는 발광을 형성하는 데 단일형 발광 모듈을 조합할 필요가 없는 만큼, 제조 비용도 저렴해진다.
또한, 발광 모듈(20)은, 발광 소자(22)에 대한 배선 부재인 지지 기판이 가요성을 갖춘 FPC(24)로 구성되어 있을 뿐만 아니라, 경화한 도광체층(26) 및 형광체 수지층(28)도 가요성을 갖기 때문에, 도광체층(26) 및 형광체 수지층(28)과 FPC(24)가 일체로 자유롭게 만곡되어, 차체 전방부(1A)의 복잡한 삼차원적 유선 형상과 동일한 형상을 취할 수 있다. 따라서, 만곡이 자유로운 발광 모듈(20)을 이용하면, 종래와 같이 세라믹 등이 단단한 지지 기판을 이용하여 형성된 발광 모듈에서는 배치가 어려웠던 차량(1)의 등실 내와 같은 삼차원적인 만곡 개소에 있어서도, 용이하게 발광 형성할 수 있다.
나아가, 특허문헌 1과 같은 발광 소자의 광과 형광체의 광을 합성하는 종래의 발광 모듈에서는, 형광체의 두께로 발광 소자로부터의 거리에 따라서 색의 밸런스가 변하기 때문에, 균일한 색에서의 라인 발광이 어려웠지만, 발광 모듈(20)에서는, 황색 형광체와 청색 형광체로부터의 발광만으로 백색광을 얻고, 광원광은 황색 형광체와 청색 형광체의 발광에 기여할 뿐이기 때문에, 본 실시형태와 같은 복잡한 발광 형상을 형성하더라도, 고광속이며 균일한 색의 발광을 얻을 수 있다.
(제2 실시형태)
도 7은, 제2 실시형태에 따른 발광 모듈(30)의 일부 확대 단면도이다.
도 7에서의 발광 모듈(30)은, 제1 실시형태와 마찬가지로, 발광 소자(22)와, FPC(24)와, 도광체층(26)과, 형광체 수지층(28)을 구비하고 있다.
제2 실시형태에 있어서는, 각 발광 소자(22)는, 그 적어도 일부[도 7에 있어서는, 발광 소자(22) 전체]가 형광체 수지층(28) 내에 위치하고 있는 점이 제1 실시형태와는 상이하다. 발광 모듈(30)을 형성하는 방법은 이하와 같다. 우선, FPC(24) 상에, 투명 수지 기판 등의 투명 부재를 배치함으로써 도광체층(26)을 형성하고, 다음으로, 도광체층(26)의 상면에 발광 소자(22)를 소정 간격을 두고 일직선형으로 실장한다. 그 후, 형광체를 함유한 형광체 수지층(28)의 형광체 페이스트를, 도광체층(26) 상에 실장된 발광 소자(22)를 피복하도록 도포하고, 형광체 페이스트를 가열 처리에 의해 경화하여 형광체 수지층(28)을 형성한다.
본 실시형태에 따르면, 발광 소자(22)는, 도광체층(26)을 통해 FPC(24)와 이격되어 형성되는 형광체 수지층(28) 내에 위치하고 있다. 그 때문에, 도 8에 도시하는 바와 같이, 발광 소자(22)의 발광층(22a)으로부터 출사되는 광은, 형광체 수지층(28)에 직접 입사하는 광(L4)과, 도광체층(26)을 도광한 후에 형광체 수지층(28)에 입사하는 광(L5)으로 분산되어, 발광 모듈(30)을 대략 균일하게 발광시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 변형예로서, 도 9에 도시된 발광 모듈(30a)과 같이, 발광 소자(22) 중 적어도 일부가 형광체 수지층(28) 내에 위치하고 있는 구성으로 해도 좋다. 이 구성에 따르면, 발광 소자(22)의 발광층(22a)으로부터 출사되는 광 중, 반사면(24c)에 대향하는 면으로부터 출사되는 광뿐만 아니라 발광 소자의 측면으로부터 출사되는 광이 도광체층(26) 내에 입사되기 때문에, 도광체층(26)에 입사되는 광량을 늘릴 수 있다.
이와 같이, 발광 소자(22)의 배치를 조정하여 발광 소자(22)의 형광체 수지층(28) 내에 위치되는 영역을 변경함으로써, 발광 소자(22)로부터 출사되는 광 중 형광체 수지층(28)에 직접 입사하는 광(L4)과 도광체층(26) 내를 도광한 후에 형광체 수지층(28)에 입사하는 광(L5)의 비율을 제어할 수 있기 때문에, 발광 모듈(30a)의 대략 균일한 발광을 더욱 높일 수 있다.
(제3 실시형태)
도 10의 (a)는, 제3 실시형태에 따른 발광 모듈(40)의 일부 확대 단면도이다.
발광 모듈(40)은, 제1 실시형태와 마찬가지로, 발광 소자(22)와, FPC(24)와, 도광체층(26)과, 형광체 수지층(28)을 구비하고 있다. 발광 소자(22)는 FPC(24)의 반사면(24c) 상에 위치하고 있다. FPC(24)의 반사면(24c) 상 및 도광체층(26)과 형광체 수지층(28)과의 계면(29) 상 중 적어도 일부에는, 발광 소자(22)로부터 출사되는 광의 일부를 산란시키는 처리가 실시된 산란 처리부(41)가 마련되어 있다. 산란 처리부(41)에는, 예컨대 반구형, 요철형, 사다리꼴형, 콘형으로 이루어진 미소 스텝을 형성하는 처리가 실시되어 있는 것이 바람직하다. 한편, 산란 처리부(41)는, FPC(24)의 반사면(24c) 및 도광체층(26)과 형광체 수지층(28)과의 계면(29) 중 적어도 한쪽에 마련되는 구성으로 해도 좋다.
본 실시형태에 따르면, 산란 처리부(41)가 마련되어 있음으로써, 발광 소자(22)로부터 출사되는 광이 발광 소자(22)의 주위로 퍼지는 방향으로 더욱 확산되고, 산란 처리부(41)에서의 광의 제어가 가능해진다.
또한, 도 10의 (b)에 도시된 발광 모듈(40a)과 같이, 발광 소자(22)는 도광체층(26)과 형광체 수지층(28) 사이에 위치하고 있는 구성으로 해도 좋다. 이 구성에 따르면, 발광 소자(22)로부터 출사되는 광 중 형광체 수지층(28)에 직접 입사하는 광과 도광체층(26) 내를 도광한 후에 형광체 수지층(28)에 입사하는 광의 비율을 제어하는 것이 가능해지고, 산란 처리부(41)에서의 광의 제어가 가능해진다.
(제4 실시형태)
도 11은, 제4 실시형태에 따른 발광 모듈(50)을 도시하는 단면도이다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 발광 모듈(50)을 점등시킬 때에는, 직선형으로 배치된 발광 소자(22)를 하나씩 혹은 연속하는 그룹마다 순차 점등시키는 시퀀셜 점등을 행할 수 있다. 한편, 발광 모듈(50)에서는, FPC(24)는 마련되어 있지 않고, 도광체층(투명 수지 기판)(26)의 바닥면에 반사면(26a)이 마련되어 있다. 이에 따라, 발광 모듈(50)에 있어서도, 제1 내지 제3 실시형태와 마찬가지로, 명암차가 작은 대략 균일한 발광을 얻을 수 있다.
종래의 발광 소자에서는 본 실시형태와 같이 시퀀셜 점등을 행하면, 발광 위치가 명확하게 이동해 버려, 그라데이션형으로 서서히 발광 위치가 이동하는 것 같은 자연스러운 발광 패턴을 실현할 수 없다. 한편, 본 실시형태에 따르면, 각 발광 소자(22)로부터 출사되는 광은 발광 소자(22)의 주위로 퍼지는 방향으로 분산되어 발광되기 때문에, 발광 소자(22)를 도 11 중의 좌우 방향으로 순차 점등시키는 경우라 하더라도, 연속적이고 순조로운 발광 위치의 이동을 실현할 수 있어, 새로운 외관의 발광 패턴을 제공할 수 있다.
(제5 실시형태)
도 12는, 제5 실시형태에 따른 발광 모듈(60)의 정면도이다. 발광 모듈(60)은 원하는 형상, 예컨대 도 11에 도시하는 바와 같이 대략 L자형으로 형성할 수 있다. 이 발광 모듈(60)은, 표지등으로서의 기능을 발휘하여, 예컨대, DRL 유닛, 턴시그널 램프 유닛, 스톱 램프 유닛으로서 이용할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 대략 L자형의 발광 모듈(60)을 복수개 병렬하여 배치하는 구성을 채택해도 좋다. 이때, 각 발광 모듈(60)의 형광체 수지층(28)에 함유되는 형광체의 종류를 바꿈으로써, 발광 모듈(60)마다 발광색을 바꿀 수 있다. 이에 따라, 예컨대 일부의 발광 모듈(60)이 앰버색 또는 황색으로 발광하는 턴시그널 램프 유닛으로서 구성되고 다른 발광 모듈(60)이 적색으로 발광하는 스톱 램프 유닛으로서 구성되는 발광 모듈군을 제공할 수 있어, 차량용 등기구로서의 범용성을 높일 수 있다.
한편, 발광 모듈(60)은, 도 12에 도시하는 바와 같은 대략 L자형의 형상에 한정되는 것은 아니며, 디스펜서의 설정을 변경하는 것만으로, 여러가지 문자나 도형 등의 발광을 형성할 수 있다. 따라서, 원하는 형상의 차량용 등기구를 용이하게 형성할 수 있다.
(제6 실시형태)
도 13은 제6 실시형태에 따른 발광 모듈로 이루어진 HMSL의 사시도이다. 한편, 도 13에서는 투광 커버(34)를 통해 보이는 등실 내를 실선으로 나타내고 있다.
도 13에서의 HMSL(300)는, 용기형의 케이스(32)와, 투명한 투광 커버(34)와, 이들로 구획된 등실 내에 배치된 발광 모듈(70)로 구성되어 있다. HMSL(300)는, 케이스(32)를 통해 백윈도우(6)의 내측 상단 중앙부에 볼트 및 너트 등의 공지된 방법으로 고정되어 있다.
발광 모듈(70)은, 발광 소자(22)와, 도광체층(26)과, 황색 형광체와 청색 형광체 대신에 적색 형광체를 함유한 형광체 수지층(28)과, 지지 기판(36)을 구비하고 있다. 지지 기판(36)에는, 일례로서 금증착(金蒸着)에 의해서 전극 패턴을 형성한 장방형 플레이트형의 질화알루미늄판을 채택하고 있다. 지지 기판(36) 상(전극 패턴상)에는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 각각 「S」「T」「O」「P」의 문자 형상으로 발광 소자(22)가 실장되고, 제1 실시형태와 마찬가지로, 디스펜서의 프로그램 제어에 의해, 발광 소자(22) 상을 피복하도록 도광체층(26) 및 형광체 수지층(28)이 「S」「T」「O」「P」의 문자 형상에 도포되어 있다. 그리고, 지지 기판(36)을 케이스(32)에 나사 고정하거나 함으로써, 발광 모듈(70)은 등실 내에 부착되어 있다.
한편, 차량(1)의 RCL의 각 테일 램프, 스톱 램프, 턴시그널 램프 및 백업은, 각각 독립된 스위치군에 의해서 차량(1)의 배터리(도시 생략)와 전기적으로 접속되어 있고, 어느 하나의 스위치가 ON이 되면 대응하는 램프가 점등하도록 되어 있다. HMSL(300)는, 케이스(32) 내에 마련된 도시하지 않은 제어 회로가 커넥터 부착 하네스(33)를 통해 차량(1)의 배터리측 와이어 하네스(도시 생략)에 전기적으로 접속되고, RCL 스위치군에 있어서 스톱 램프용의 스위치가 ON이 되면, 제어 회로에도 전류가 흘러 발광 소자(22)가 점등하도록 구성되어 있다. 즉, HMSL(300)은 RCL의 스톱 램프와 연동하여 점등하고, 발광 모듈(70)[의 형광체 수지층(28)]이 「STOP」의 문자 형상으로 균일하게 고광속으로 적색 발광한다.
발광 모듈(70)로서, 형광체 수지층(28)에 함유되는 적색 형광체는, 근자외선 또는 단파장 가시광을 파장 변환하여 적색의 가시광을 발광하는 (Ca1 ­x­ySrx)AlSiN3:Eu2+ y(여기서, x는 0≤x≤0.992, y는 0.001≤y≤0.015의 범위이다)로 표시된다. 한편, 적색광을 얻을 수 있고, 방사하는 광의 피크 파장이 660 nm 이상 800 nm 이하의 파장 영역에 있는 것이라면 상기 재료에 한정되지 않는다.
본 실시형태에 따르면, 발광 모듈(70)에 의해서, 종래에는 가시광을 발광하는 복수개의 LED가 일직선형(일차원적)으로 나열된 발광 형상이 일반적이었던 HMSL에, 이차원적인 확산을 갖는 새로운 발광 형상을 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 고광속이며 균일한 발광을 얻을 수 있기 때문에, 후속차로부터의 시인성도 우수한 HMSL을 제공할 수 있다.
한편, 발광 모듈(70)은, 「STOP」의 형상에 한정되는 것은 아니며, 디스펜서의 설정을 변경하는 것만으로, 여러가지 문자나 도형 등의 발광을 형성할 수도 있다. 따라서, 예컨대 「우측」 「좌측」의 형상으로 발광 소자(22)를 나열하여 도광체층(26) 및 형광체 수지층(28)에 의해 라인 연결한 발광 모듈을 형성하고, RCL의 턴시그널 램프의 점등과 연동시키는 차량용 등기구를 형성하는 것도 용이하다.
또한, 본 실시형태에 있어서도 지지 기판(36)에 FPC를 이용하면, 차량(1)의 백윈도우(6)가 만곡된 사양으로 된 경우라도, 발광 모듈(70)이 백윈도우(6)를 따라서 자유롭게 굴곡되므로, 용이하게 배치할 수 있다.
(제7 실시형태)
도 14는 제7 실시형태에 따른 발광 모듈로 이루어진 삼각 표시판의 정면도이다. 또한, 도 14에서는 투광 커버(42)를 통해 보이는 등실 내를 실선으로 나타내고 있다.
도 14에서의 삼각 표시판(400)은, 차량(1)의 긴급 정차시에 이용되는 삼각형의 프레임형 기구이며, 제6 실시형태와 마찬가지로, 발광 모듈(80)과, 발광 모듈(80)의 전면(前面)을 보호하는 삼각형 프레임형이 투명한 투광 커버(42)로 구성되어 있다. 발광 모듈(80)은, 제1 실시형태와 마찬가지로, 발광 소자(22)와, 도광체층(26)과, 황색 형광체와 청색 형광체를 함유한 형광체 수지층(28)과, 지지 기판(44)을 구비하고 있다. 지지 기판(44)은, 일례로서 금증착에 의해서 전극 패턴이 형성되고, 그외의 면을 경면형으로 형성한 삼각형 프레임형의 질화알루미늄판으로 구성된다.
발광 모듈(80)로서, 형광체 수지층(28)에, 황색 형광체와 청색 형광체 대신에, 근자외선 또는 단파장 가시광을 파장 변환하여 적색의 가시광을 발광하는 (Ca1 ­x­ ySrx)AlSiN3:Eu2 + y(여기서, x는 0≤x≤0.992, y는 0.001≤y≤0.015의 범위이다)로 표시되는 적색 형광체가 혼입되어 있다. 한편, 적색광을 얻을 수 있고, 방사하는 광의 피크 파장이 660 nm 이상 800 nm 이하의 파장 영역에 있는 것이라면 상기 재료에 한정되지 않는다.
발광 모듈(80)은, 지지 기판(44) 상에, 제1 실시형태와 동일한 발광 소자(22)가 제1 실시형태와 동일한 방법으로 삼각형으로 실장되고, 디스펜서의 프로그램 제어에 의해, 발광 소자(22) 상을 피복하도록 도광체층(26) 및 적색 형광체를 함유한 형광체 수지층(28)이 「△」의 도형 형상으로 도포되어 있다.
이 삼각 표시판(400)은, 지지 기판(44)의 이면에 마련된 소정의 외부 전원이나, 또는 차량(1)의 트렁크 리드의 이면에 장착하면 차량(1)의 배터리로부터 급전되도록 구성된다. 이에 따라, 발광 소자(22)가 점등하고, 발광 모듈(80)[의 형광체 수지층(28)]이 「△」의 도형 형상으로 균일하게 고광속으로 적색 발광한다. 본 실시형태에 따르면, 발광 모듈(80)에 의해서, 종래의 적색 반사판을 이용한 표시판보다도 고광속이며 균일한 발광을 얻을 수 있기 때문에, 시인성이 우수한 삼각 표시판을 제공할 수 있다.
한편, 발광 모듈(80)에는, 「△」의 도형 형상에 한정되는 것은 아니며, 디스펜서의 설정을 변경하는 것만으로, 여러가지 문자나 도형의 발광을 형성할 수 있다. 따라서, 예컨대 「□」의 도형 형상으로 발광 소자(22)를 나열하여 도광체층(26) 및 형광체 수지층(28)에 의해 라인 연결한 발광 모듈을 형성하고, 이들을 도로 등에 설치되는 표시등이나 조명등을 형성하는 것도 용이하다.
또한, 제6 및 제7 실시형태의 발광 모듈(70, 80)에 있어서, 제1 실시형태의 황색 형광체와 청색 형광체를 이용하여 백색 발광하는 차량용 등기구나 표시등을 구성해도 좋다.
또한, 제1 실시형태의 표지등(200)이나 제6 실시형태의 HMSL(300)에 있어서, 황색 형광체와 청색 형광체에 더하여 적색 형광체도 혼입한 형광체 수지층(28)으로 하면, 적색의 파장 영역이 보완되어, 연색성도 겸비한 백색 발광을 갖는 차량용 등기구나 표시등 등을 제공할 수 있다.
(제8 실시형태)
제8 실시형태에 있어서는, 도 15에 도시하는 바와 같이, 돔형의 렌즈 형상으로 한 도광체층(26) 및 형광체 수지층(28)을 연이어서 형성함으로써, 발광 모듈(90)이 구성되어 있다. 한편, 본 실시형태에 있어서, 제1 실시형태 내지 제7 실시형태와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
표지등(200)에 있어서는, SAE J2087 AUG91이나, ECE87 등의 규격에 합치한 배광으로 하기 위해서, 발광 모듈 이외에 렌즈나 반사경 등이 이용되는 경우가 많지만, 본건의 발명자는, 형광체 수지층(28)의 점도를 1 Paㆍs∼500 Paㆍs, 형광체 수지층(28)을 도포(포팅)할 때에 시린지 내에 가하는 도포 압력을 1 kPa∼50 kPa, 시린지의 토출 구경을 0.1 mm∼2.5 mm, 디스펜서 노즐 이동 스피드를 0 mm/s∼100 mm/s로 조정함으로써, 형광체 수지층(28)을 렌즈 형상으로 도포할 수 있는 것을 발견했다. 보다 구체적으로는, 형광체 수지층(28)의 점도를 100 Paㆍs, 형광체 수지층(28)을 도포할 때에 시린지 내에 가하는 도포 압력을 50 kPa, 시린지의 토출 구경을 1.43 mm으로 한 뒤에, 디스펜서 노즐 이동 스피드 0 mm/s(정지)로 형광체 수지층(28)을 도포하고, 도포후 디스펜서 노즐을 약 8 mm이동시켜, 그 이동한 위치에 형광체 수지층(28)을 도포한다. 이것을 반복함으로써, 돔형의 렌즈 형상을 연이은 라인 광원을 얻을 수 있게 된다. 도광체층(26)에 대해서도 동일하게 형성함으로써 렌즈 형상으로 도포할 수 있다.
이러한 발광 모듈(90)은, 렌즈 기능을 갖기 때문에, 표지등(200)의 광원으로서 이용한 경우, 발광 모듈(90) 이외의 렌즈가 불필요해지거나, 표지등(200)을 대폭으로 간소화할 수 있어, 비용을 저감할 수 있다.
(제9 실시형태)
제9 실시형태는, 도 16, 도 17에 도시하는 바와 같이, 알루미늄 기판 등으로 이루어진 지지 기판(54)에 반사경이 형성된 발광 모듈(100)을 나타내고 있다.
이 제9 실시형태에 있어서는, 지지 기판(54)의 표면에 홈(51)이 형성되어 있다(도 17 참조). 이 홈(51)의 양측벽 내면(51a)은, 그 바닥면(51b)으로부터 개구를 향함에 따라서 서로 떨어지도록 경사져 있고, 홈(51) 내의 바닥면(51b)에 소정 간격마다 발광 소자(22)가 탑재(배치)되어 있다. 이 홈(51) 내 및 발광 소자(22)에 도광체층(26)이 도포된다. 또한, 지지 기판(54)에서의 홈(51) 상에는, 형광체 수지층(28)이 원호형으로 형성되어 있다. 이에 따라, 홈(51)의 양측벽 내면(51a)은, 반사경에 의한 배광 제어 기능을 갖게 되고, 이러한 발광 모듈(100)을 표지등(200)의 광원으로서 이용한 경우에는, 발광 모듈(100) 이외의 반사경이 불필요해지거나, 표지등(200)을 대폭으로 간소화할 수 있어, 비용 저감을 도모할 수 있다.
도 18은, 제9 실시형태의 변형예를 도시하고 있다.
본 변형예에서는, 알루미늄 기판 등의 지지 기판(64)에, 각 발광 소자(22)의 배치 위치에 있어서 오목부(52)가 각각 개별로 형성되어 있고, 그 각 오목부(52)의 바닥면(52b)에 발광 소자(22)가 배치되어 있다. 이 경우, 각 오목부(52)의 개구가 평면에서 볼 때 원형으로 형성되어 있고, 그 각 오목부(52)가 지지 기판(64)의 두께 방향의 내측을 향함에 따라서 서서히 직경이 축소되어 있으며, 오목부(52)의 내주면(52a)은, 그 오목부(52)의 직경 축소 구조에 기초하여, 반사경으로서의 기능을 갖게 된다.
도 19는, 제9 실시형태의 다른 변형예를 도시하고 있다.
본 변형예에 있어서는, 알루미늄 기판 등의 지지 기판(74)에 각 오목부(53)가 평면에서 볼 때 사각형으로 각각 형성되고, 그 각 오목부(53)의 개구 가장자리로부터 수직 하강하는 내면(53a)이, 대향하는 것끼리에 대하여, 각 오목부(53)의 개구 가장자리로부터 수직 하강함에 따라서 서로 근접하도록 경사져 있다. 이에 따라, 본 변형예에 있어서는, 각 오목부(53)의 개구 가장자리로부터 수직 하강하는 내면(53a)이 반사경으로서의 기능을 갖게 된다.
도 20은, 제9 실시형태의 또 다른 변형예를 도시하고 있다.
본 변형예에 있어서는, 지지 기판(84) 상에 한쌍의 융기부(54)가 마련되어 있다. 이 한쌍의 융기부(54)는, 그 양자(54) 사이에 홈을 구성하도록 배치되어 있고, 각 발광 소자(22)는, 그 한쌍의 융기부(54) 사이에서의 지지 기판(84) 상에 배치되어 있다. 이 양 융기부(54)의 내면(54a)은, 지지 기판(84)의 두께 방향의 외측으로 향함에 따라서 서로 떨어지도록 경사져 있고, 이 경사진 양 내면(54a)이, 융기부(54)의 재질 등(알루미늄 등)에 기초하여 반사경으로서의 기능을 갖게 되어 있다.
이 경우, 한쌍의 융기부(54)를 마련하여 홈을 형성하는 것 대신에, 융기부(54)에 의해 발광 소자(22)마다의 오목부를 형성하고, 그 각 오목부 내에 발광 소자(22)를 각각 배치해도 좋다.
이상, 각 실시형태에 대해서 설명했지만 본 발명에 있어서는 다음과 같은 양태도 포함한다.
(1) 도광체층(26) 및 형광체 수지층(28)의 형성 방법에 대해서는, 디스펜서의 도포에 한정되지 않고, 인쇄법이나, 사출 성형, 압축 성형 등의 다른 성형 방법을 이용해도 되는 것.
(2) 상기 실시형태에 있어서, FPC(24)가, 에폭시 등의 수지나 알루미늄, 구리 등의 금속으로 형성되는 경우가 많지만, 다른 재료를 이용해도 되는 것.
(3) 표지등(200)의 형상에 따라서는, FPC(24) 이외의 두께가 있는 유리 에폭시 기판, 알루미늄이나 구리 등의 금속 기판, 세라믹 기판 등의 굴곡성이 낮은 기판이 이용되어도 되는 것.
(4) 플렉시블성 확보를 위해, FPC(24)와, 상기 (3)에서 나타낸 굴곡성이 낮은 기판을 조합하여 이용하는 것.
구체적으로는, 도 21, 도 22에 도시하는 바와 같이, 굴곡성이 낮은 기판(94) 상에 발광 소자(22)를 탑재한 유닛(U)을 준비하고, 그와 같은 유닛(U)을 간격을 두고 FPC(24)에 부착하는 것이 바람직하다. 즉, 도 21에 도시하는 바와 같이, 각 유닛(U)에서의 기판(굴곡성이 낮은 기판)(94)을 FPC(24)의 한쪽 면(도 21 중 하면)에 부착하는 한편, FPC(24)을 관통시켜 발광 소자(22)를 상기 FPC(24)의 다른쪽 면(도 21 중 상면)측으로 돌출시켜, 그 발광 소자(22)를 도광체층(26) 및 형광체 수지층(28)에 의해 피복해도 좋고, 도 22에 도시하는 바와 같이, 굴곡성이 낮은 기판(94) 상에 발광 소자(22)를 탑재한 유닛(U)을 FPC(24)의 다른쪽 면(도 22 중 상면)에 부착하고, 그 유닛(U)을 도광체층(26) 및 형광체 수지층(28)에 의해 피복해도 좋다.
(5) 표지등(200)의 SAE 규격(SAE J2087 AUG91) 및 ECE 규격(ECE R87)을 만족시키기 위해, 발광 모듈(20)로부터의 출사 광속으로서 200 lm∼1200 lm 정도로 하는 것.
이 때문에, 본 발광 모듈(20)에 있어서는, 상기 출사 광속을 얻기 위해, 복수개의 발광 소자(22)에 500 mA∼3000 mA의 전류를 흘리게 되어 있다.
(6) 복수개의 발광 소자(22)를 배치하는 적정 간격을, 하나의 발광 소자(22)에 흘리는 전류치에 따라서 바꾸는 것.
구체적으로는, 발광 소자(22) 사이의 간격과, 흘리는 최적 전류치의 관계를 다음과 같이 하는 것이 바람직하다.
0.5 mm∼5 mm 간격에서는 10 mA∼30 mA.
3 mm∼20 mm 간격에서는 20 mA∼300 mA.
10 mm∼50 mm 간격에서는 100 mA∼1000 mA.
30 mm∼100 mm 간격에서는 300 mA∼1500 mA.
보다 구체적으로는, 발광 소자(22)에 흘리는 전류치를 100 mA로 할 때, 발광 소자(22) 사이의 간격을 8 mm로 하는 것이 보다 바람직하다. 복수개의 발광 소자(22)를 상기 각 적정 간격보다도 넓게 하면, 발광 모듈(20)에 명부와 암부가 생겨 버려 균일 발광이 되지 않는 한편, 각 적정 간격보다도 좁아지면, 불필요하게 발광 소자(22)의 수가 많아져 비용이 상승해 버리기 때문이다.
(7) 표지등(200)에 관하여, 의장상, 항목(5)의 광속 조건을 만족시키면서, 여러가지 길이가 요구되는 경우에는, 복수개의 발광 소자(22)를 배치하는 간격과 하나의 발광 소자(22)에 흘리는 전류치를 바꾸는 것에 의해, 여러가지 길이의 발광 모듈(20)을 실현하는 것.
구체적으로는, 발광 소자(22) 사이의 간격과, 흘리는 최적 전류치의 관계에 대한 표지등(200)용의 발광 모듈(20)의 길이로서, 다음과 같은 대응 관계에 있는 것이 바람직하다.
발광 소자(22) 사이의 간격 0.5 mm∼5 mm이며 최적 전류치 10 mA∼30 mA의 경우에는, 발광 모듈(20)의 길이 8 mm∼1500 mm.
발광 소자(22) 사이의 간격 3 mm∼20 mm이며 최적 전류치 20 mA∼300 mA의 경우에는, 발광 모듈(20)의 길이 3 mm∼3000 mm.
발광 소자(22) 사이의 간격 10 mm∼50 mm이며 최적 전류치 100 mA∼1000 mA의 경우에는, 발광 모듈(20)의 길이 10 mm∼1500 mm.
발광 소자(22) 사이의 간격 30 mm∼100 mm이며 최적 전류치 300 mA∼1500 mA의 경우에는, 발광 모듈(20)의 길이 30 mm∼1000 mm.
이에 따라, 표지등(200)에 관하여, 폭넓은 의장에 대응 가능한 길이를 자유롭게 실현할 수 있다.
보다 구체적인 일례로서, 표지등(200)용의 발광 모듈(20)이, 광속 200 lm, 길이 200 mm를 필요로 하는 경우에는, 발광 소자(22)의 배치 간격을 8.3 mm, 하나의 발광 소자(22)에 흘리는 전류치를 40 mA로 하고, 발광 소자(22)를 24개 배치함으로써 상기 내용을 실현할 수 있다.
(8) 단면이 반구형(돔 형상)으로 도포된 형광체 수지층(28)의 도포폭의 적정치를, 발광 소자(22)의 폭∼20 mm로 하고, 도포 높이의 적정치를 도포폭의 0.5배∼3배로 하는 것.
적정치보다 도포폭이나 도포 높이가 커지면, 형광체 수지층(28)의 내측에서 발광한 광이 외측으로 나오는 효율이 저하되고, 그 결과 발광 모듈(20)의 효율을 저하시켜 버리는 한편, 적정치보다 도포폭이나 도포 높이가 작으면, 발광 소자(22)를 완전히 씌우는 것이 어려워져, 발광 모듈(20)의 제조가 어려워지기 때문이다.
(9) 고정판(11)에 발광 모듈(20)을 고정하는 방법으로서, 접착에 한정되지 않고, 나사 체결, 코오킹, 다른 부품에 의한 압박 등의 다른 방법을 이용하는 것.
(10) 고정판(11)으로서, 알루미늄 이외의 철, 구리, 세라믹 등의 다른 재료를 이용하는 것.
(11) 고정판(11)에, 방열 성능을 높이기 위해, 히트파이프, 수냉 유닛, 펠티에 소자 등의 열수송 부재를 마련하는 것.
(12) 고정판(11)에 발광 소자(22)를 직접 실장하고, 그 실장한 발광 소자(22)를 도광체층(26) 및 형광체 수지층(28)에 의해서 밀봉한 칩온보드의 형태를 취하는 것.
이에 따라, FPC(24) 등의 기판이 불필요해져, 비용을 저감할 수 있다.
(13) 표지등(200)의 구동 전압으로서, 차량의 배터리 전압 12 V, 24 V나, DC­DC 컨버터로 차량의 배터리 전압을 원하는 전압으로 변환한 전압이 이용되는 것.
이때, 발광 소자(22)의 배선은 [구동 전압÷발광 소자(22)의 전압] 이하의 수가 33되는 직렬 접속을 기본으로 한 것이 된다. 또한, 전류 제한이 필요하기 때문에, 전류 제한 기능을 가진 DC­DC 컨버터를 이용하지 않는 경우는, 저항기, 트랜지스터, FET, 정전류 다이오드 등의 별도 전류 제한 전원 회로가 이용되게 된다.
본 발명을 상세하게 특정한 실시양태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러가지 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 당연하다.
예컨대, 반사면이 마련되는 지지 기판으로는, FPC(24)에 한정되는 것은 아니며, 두께가 있는 유리 에폭시 기판, 알루미늄이나 구리 등의 금속 기판, 세라믹 기판 등의 굴곡성이 낮은 기판이 이용되어도 좋다. 또한, 플렉시블성을 확보하기 위해, FPC(24)와, 굴곡성이 낮은 기판을 조합해도 좋다.
또한, 도광체층(26)으로는, 투명 수지 페이스트 대신에 폴리카보네이트, 아크릴 수지 등으로 이루어진 투명 수지 기판을 이용해도 좋다. 이 경우, 투명 수지 기판의 한면[도 5에서의 도광체층(26)의 바닥면]에 발광 소자(22)의 하면이 노출되도록 발광 소자(22)를 마련하고, 투명 수지 기판의 발광 소자(22)가 노출된 면과 FPC(24)의 반사면(24c)이 대향하도록 투명 수지 기판을 FPC(24)에 접착하며, 그 후, 투명 수지 기판의 상면에 형광체 수지층(28)을 마련함으로써, 본 실시형태의 발광 모듈을 형성할 수 있다.
상기 설명한 실시형태에 있어서는, 형광체 수지층(28)의 두께는 일정하지만, 이 예에 한정되는 것은 아니다. 형광체 수지층(28)의 두께를 바꿔 요철형으로 형성함으로써 입체감이 있는 새로운 외관의 발광 패턴을 실현하는 것이 가능해진다.
2 : 램프 보디 4 : 투광 커버
5 : 익스텐션
20, 30, 30a, 40, 40a, 50, 60, 70, 80, 90, 100 : 발광 모듈
22 : 발광 소자 24 : FPC
24c : 반사면 26 : 도광체층
28 : 형광체 수지층 200 : 표지등
300 : HMSL

Claims (12)

  1. 복수의 발광 소자와,
    상기 복수의 발광 소자로부터 출사되는 광에 의해 여기(勵起)되어 가시광을 발광하는 형광체를 함유한 형광체 수지층과,
    상기 복수의 발광 소자 및 상기 형광체 수지층으로부터 출사되는 광을 반사하는 반사면, 그리고
    상기 반사면과 상기 형광체 수지층 사이에 마련되며, 상기 복수의 발광 소자 또는 상기 형광체가 발하는 광을 도광 가능한 도광체층
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도광체층은, 상기 형광체 수지층과는 상이한 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 도광체층은, 상기 형광체 수지층보다도 큰 굴절률을 갖는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자는, 상기 도광체층 내에 마련되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자의 각각은, 그 적어도 일부가 상기 형광체 수지층 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사면 및 상기 형광체 수지층과 상기 도광체층과의 계면 중 적어도 한쪽에, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사되는 광의 일부를 산란시키는 처리가 실시된 산란 처리부가 마련되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자는, 이차원적인 정해진 형상으로 배치되고, 상기 형광체 수지층 및 상기 도광체층 중 적어도 한쪽에 의해 라인 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  8. 제4항에 있어서, 상기 반사면 및 상기 형광체 수지층과 상기 도광체층과의 계면 중 적어도 한쪽에, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사되는 광의 일부를 산란시키는 처리가 실시된 산란 처리부가 마련되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  9. 제5항에 있어서, 상기 반사면 및 상기 형광체 수지층과 상기 도광체층과의 계면 중 적어도 한쪽에, 상기 복수의 발광 소자로부터 출사되는 광의 일부를 산란시키는 처리가 실시된 산란 처리부가 마련되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  10. 제4항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자는, 이차원적인 정해진 형상으로 배치되고, 상기 형광체 수지층 및 상기 도광체층 중 적어도 한쪽에 의해 라인 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  11. 제5항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자는, 이차원적인 정해진 형상으로 배치되고, 상기 형광체 수지층 및 상기 도광체층 중 적어도 한쪽에 의해 라인 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  12. 제6항에 있어서, 상기 복수의 발광 소자는, 이차원적인 정해진 형상으로 배치되고, 상기 형광체 수지층 및 상기 도광체층 중 적어도 한쪽에 의해 라인 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
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