WO2013002352A1 - 発光モジュール - Google Patents

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WO2013002352A1
WO2013002352A1 PCT/JP2012/066619 JP2012066619W WO2013002352A1 WO 2013002352 A1 WO2013002352 A1 WO 2013002352A1 JP 2012066619 W JP2012066619 W JP 2012066619W WO 2013002352 A1 WO2013002352 A1 WO 2013002352A1
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light emitting
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治 久保山
杉森 正吾
大長 久芳
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株式会社小糸製作所
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    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10106Light emitting diode [LED]

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting module using a phosphor, and more particularly to a light emitting module using a phosphor that emits light when excited by ultraviolet light or short wavelength visible light.
  • a white light emitting LED that emits white light by combining a semiconductor light emitting element that emits blue light, a phosphor that emits green light when excited by blue light, and a phosphor that emits red light when excited by blue light is used.
  • the light emitting module that has been used is widely used (see Patent Document 1).
  • a light emitting module capable of emitting white light having a high color rendering property or light of another color with high output by combining phosphors that emit light of colors such as blue and yellow is known.
  • a single light emitting element is mounted on a supporting substrate, and a phosphor-containing resin in which the phosphor is mixed into a liquid or gel binder member is applied to the upper surface of the light emitting element.
  • a phosphor-containing resin in which the phosphor is mixed into a liquid or gel binder member is applied to the upper surface of the light emitting element.
  • Patent Document 2 There is a one-type light emitting module (see Patent Document 2).
  • a plurality of the light-emitting elements are placed in a line on a support substrate, potted so that each light-emitting element is integrally covered with the phosphor-containing resin, and the entire phosphor-containing resin molded linearly There is a long light emitting module formed so as to emit line light uniformly (see Patent Document 3).
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-107325 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-38348 paragraph numbers 0021 to 0038, FIG. 1
  • International Publication No. 2010/150459 paragraph numbers 0021 to 0040, FIG. 1
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a light emitting module that can deal with a complicated light emission shape and realizes a high luminous flux and uniform light emission even with a complicated light emission shape. There is to do.
  • the light emitting module of the present invention includes a light emitting element that emits ultraviolet light or short wavelength visible light placed on a support substrate, and ultraviolet light or short wavelength visible light emitted from the light emitting element. And a phosphor-containing resin containing at least one phosphor that emits visible light when excited, and a plurality of the light-emitting elements are mounted in a predetermined two-dimensional shape on the support substrate. The plurality of light emitting elements are formed by line connection with the phosphor-containing resin.
  • the light emitting module of the present invention emits visible light which is excited by ultraviolet light or short wavelength visible light emitted from the light emitting element placed on a support substrate and emits ultraviolet light or short wavelength visible light.
  • a phosphor-containing resin containing at least one kind of phosphor wherein the support substrate is configured by a flexible printed circuit board.
  • the light emitting module of the present invention emits visible light excited by ultraviolet light or short wavelength visible light emitted from the light emitting element placed on a support substrate and emitting ultraviolet light or short wavelength visible light.
  • a phosphor-containing resin containing at least one kind of phosphor wherein the support substrate is a flexible printed circuit board, and the light-emitting element is arranged on the substrate in a predetermined two-dimensional shape.
  • the plurality of light emitting elements are formed by line connection with the phosphor-containing resin.
  • the dispenser By controlling the program and connecting the light emitting elements scattered on the substrate surface according to the desired light emission shape, two-dimensional such as “Z”, “A”, “ ⁇ ”, “ ⁇ ”, etc. Light emission having a wide spread can be formed.
  • the light emitting module described in the above (2) or (3) by using a flexible printed circuit board (hereinafter referred to as FPC) as a support substrate that is a wiring member to the light emitting element, Since the FPC can be freely bent as a single unit, it is easy to attach the light emitting module to a place that goes around three-dimensionally following the vehicle shape, such as a vehicle lamp such as a DRL (Daytime Running Lamp) or a clearance lamp. realizable.
  • FPC flexible printed circuit board
  • the light emitting module described in any one of (1) to (3) above may be used for an indicator lamp or an illumination lamp.
  • the light emitting module described in any one of (1) to (3) above may be used for a vehicle lamp.
  • the light emitting module of the present invention it is possible to easily realize a new light emitting shape such as a character or a figure which is a shape in which the line light emission is two-dimensionally complicated only by program controlling the dispenser. Further, since it is not necessary to combine a single light emitting module to form light emission having a two-dimensional spread, the manufacturing cost is also low.
  • white light is obtained only by light emission from the phosphor, and the light source light only contributes to the light emission of the phosphor. Uniform color emission is possible.
  • a light emitting module that can be bent can be formed, so that light emission can be easily formed at a three-dimensional curved portion, which has been difficult in the past.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the DRL unit (a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3).
  • the perspective view of HMSL which consists of a light emitting module concerning a 2nd Example.
  • the front view of the triangular display board which consists of a light emitting module which concerns on a 3rd Example.
  • the top view which shows the light emitting module which concerns on a 4th Example.
  • the X9-X9 line expanded sectional view of FIG. The top view which shows partially the light emitting module which concerns on a 6th Example.
  • Explanatory drawing which shows an example using combining FPC and a board
  • FIG. 1 is a plan view of a vehicle provided with DRL and HMSL which are vehicle lamps composed of light emitting modules according to first and second embodiments of the present invention.
  • Reference numeral 1 includes head lamps (HL) on the left and right sides of the vehicle body front portion 1A, and a rear combination lamp (RCL) that accommodates a tail lamp, a stop lamp, a turn signal lamp, and a backup on the left and right sides of the vehicle body rear portion 1C. It is a vehicle.
  • the HL of the vehicle 1 accommodates a daytime running lamp (DRL) 200 comprising the light emitting module 20 according to the first embodiment of the present invention, and the center of the back window 6 of the vehicle 1.
  • An HMSL (High Mount Stop Lamp) 300 composed of the light emitting module 30 according to the second embodiment of the present invention is disposed at the upper end.
  • the vehicle body front part 1A of the vehicle 1 is formed in a rounded convex shape at the center, and has a complicated curved shape.
  • FIG. 2 is a front view of the HL including the DRL including the light emitting module according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a perspective view of the DRL unit
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the DRL unit (IV-IV line in FIG. 3).
  • HL in FIG. 2 is a lamp provided on the right side of the vehicle 1 in front view.
  • This HL is provided with a low beam lamp LoL on the right side of the front view and a high beam lamp HiL on the left side in the lamp chamber defined by the container-shaped lamp body 2 and the transparent translucent cover 4.
  • a turn signal lamp TSL is arranged side by side on the left side.
  • a DRL 200 composed of the light emitting module 20 is disposed below the LoL and HiL.
  • the lamp body 2, the translucent cover 4, and the lamp chamber made up of these are three-dimensionally formed so as to go around the vehicle body front portion 1A to the vehicle body side 1B, following the streamline shape of the vehicle body front portion 1A.
  • the DRL 200 in the lamp chamber is also arranged so as to extend in the left-right direction of the lamp chamber following the curved shape.
  • these lamps LoL, HiL, DRL 200 have a configuration in which the fixing portion, the electrical wiring, and the like are not visible from the front of the lamp due to the extension 5 provided in the lamp chamber.
  • the light emitting module 20 includes a light emitting element 22, a phosphor-containing resin 24 containing a yellow phosphor and a blue phosphor, and an FPC (flexible printed circuit board) 26.
  • the light-emitting element 22 is an InGaN-based compound semiconductor that emits ultraviolet light or short-wavelength visible light having a peak wavelength in a wavelength range of 370 nm to 420 nm. As an example, a 1 mm square LED chip having a central wavelength of emitted light of about 400 nm is used. Adopted. In addition, the light emitting element 22 is not limited to this, For example, the laser diode (LD) which light-emits an ultraviolet-ray or short wavelength visible light may be employ
  • LD laser diode
  • the FPC 26 is a planar wiring member and a support substrate of the light emitting element 22, and as shown in FIG. 4, a conductive layer 262 made of copper foil or the like is formed as a required electrode pattern on the surface of a horizontally long insulating resin film 261. The surface of the conductive layer 262 is covered with an insulating coat film 263.
  • a power supply terminal 26 b is formed at one end 26 a in the length direction of the FPC 26.
  • the power supply terminal 26b is electrically connected by being fitted to a relay connector (not shown) provided on the lamp body 2, and an external power source (not shown) is fed from the relay connector to the conductive layer 262 via the power supply terminal 26b. Electric power is supplied to the light emitting element 22 placed on the layer 262.
  • the light emitting element 22 is soldered onto the FPC 26 (on the conductive layer 262 serving as an anode) using a silver paste 23 having conductivity, and connected to the conductive layer 262 serving as a cathode with a wire 27 so as to be conductive. It is the composition to do.
  • the phosphor-containing resin 24 is a mixture of a yellow phosphor and a blue phosphor, which will be described later, at a weight ratio of 2: 1, and the mixed phosphor is 1.8 vol% with respect to a binder material made of a liquid or gel silicone resin. It mixes so that it may become, and is produced as a fluorescent substance paste by mixing.
  • the binder material is not limited to the above, and other members having excellent ultraviolet resistance performance such as a fluororesin may be employed.
  • the yellow phosphor a material that absorbs near-ultraviolet light or short-wavelength visible light efficiently but does not absorb visible light of 450 nm or more is used.
  • the yellow phosphor is a phosphor that emits yellow light by converting the wavelength of near ultraviolet light or short-wavelength visible light, and the dominant wavelength of the emitted light is 564 nm or more and 582 nm or less.
  • a phosphor represented by SiO 2 ⁇ 1.0 (Ca 0.54 , Sr 0.36 , Eu 0.1 ) O ⁇ 0.17SrCl 2 was used as the yellow phosphor.
  • the yellow phosphor is a phosphor in which cristobalite is generated in the phosphor by adding excessive SiO 2 at the mixing ratio of the raw materials.
  • the material forming the yellow phosphor is not limited to the above materials, and other materials represented by the general formula M 1 O 2 ⁇ a (M 2 1 ⁇ z , M 4 z ) O ⁇ bM 3 X 2 It may be adopted.
  • M 1 represents at least one element selected from the group consisting of Si, Ge, Ti, Zr and Sn.
  • M 2 represents at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba and Zn.
  • M 3 represents at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba and Zn.
  • X is at least one halogen element
  • M 4 represents at least one element essentially containing Eu 2 + selected from the group consisting of rare earth elements and Mn.
  • a is in the range of 0.1 ⁇ a ⁇ 1.3
  • b is in the range of 0.1 ⁇ b ⁇ 0.25
  • z is in the range of 0.03 ⁇ z ⁇ 0.8.
  • the blue phosphor is a blue phosphor that emits blue light by converting the wavelength of near-ultraviolet light or short-wavelength visible light.
  • a blue phosphor that efficiently absorbs near-ultraviolet light or short-wavelength visible light and emits light having a dominant wavelength of 440 nm to 470 nm is used.
  • a phosphor represented by (Ca 4.67 Mg 0.5 ) (PO 4 ) 3 Cl: Eu 0.08 was used as the blue phosphor.
  • the blue phosphor is not limited to this, and may be selected from the phosphor group represented by the following general formula.
  • Re d M 1 is Ca, Sr, and essential one or more kinds of Ba, becomes part Mg, Zn, Cd, K, Ag, from Ti group Can be replaced by M 2 requires P, and a part thereof can be replaced with an element of the group consisting of V, Si, As, Mn, Co, Cr, Mo, W, and B.
  • X is at least one halogen element
  • Re represents at least one alkaline earth element or Mn, as essential Eu 2 +.
  • a is 4.2 ⁇ a ⁇ 5.8
  • b is 2.5 ⁇ b ⁇ 3.5
  • c is 0.8 ⁇ c ⁇ 1.4
  • d 0.01 ⁇ d ⁇ 0.1. Scope.
  • General formula M 1 1-a MgAl 10 O 17 Eu 2+ a M 1 is at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, Ba and Zn, and a is in the range of 0.001 ⁇ a ⁇ 0.5 It is said.
  • General formula M 1 1-a MgSi 2 O 8 Eu 2+ a M 1 is at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, Ba and Zn, and a is 0.001 ⁇ a ⁇ 0.8 Scope.
  • M 1 2-a (B 5 O 9 ) X Re a M 1 is at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, Ba and Zn, X is at least one halogen element, a Is in the range of 0.001 ⁇ a ⁇ 0.5.
  • the light emitting module 20 was formed as follows. First, the light emitting element 22 is mounted in a straight line at a predetermined interval from the front body 1A side of the FPC 26 to the side 1B of the vehicle body, and then bifurcated at the wraparound portion of the vehicle 1 It was mounted so as to be arranged in two rows toward the direction 1B. Therefore, a plurality of light emitting elements 22 are mounted in a two-dimensional shape branched on the surface of the FPC 26. Next, the paste of the phosphor-containing resin 24 containing the yellow phosphor and the blue phosphor is dispensed from the linear portion of the light emitting element 22 mounted using a 10 cc syringe (discharge port diameter ⁇ 1 mm) dispenser.
  • a 10 cc syringe discharge port diameter ⁇ 1 mm
  • each light emitting element 22 is line-connected with the paste of the phosphor-containing resin 24 and sealed with the phosphor-containing resin 24 molded in a substantially uniform amount with a semispherical cross section (dome shape).
  • the phosphor-containing resin 24 was cured by being heated at 150 ° C. for 1 hour while maintaining the dome shape.
  • the light emitting module 20 having a two-dimensional light emission shape in which the light emission lines branch from the vehicle body front portion 1A side to the vehicle body side 1B is formed. Further, the phosphor-containing resin 24 exhibits an elongation rate of about 300% in a cured state and has flexibility.
  • the fixed plate 11 which is provided with the support piece part 11a formed by bending the lower end part into L shape etc., and which consists of an aluminum board etc. which has heat dissipation is desired streamline. It is arranged at the required place in the left-right direction along the shape. Then, while the light emitting module 20 is curved following the streamline shape, the back surface of the light emitting module 20 is bonded to the fixing plate 11, and the support piece 11a is fixed to the lower surface of the lamp body 2 with screws 12 or the like.
  • the light emitting module 20 can be easily mounted in a lamp chamber having a shape that wraps around three-dimensionally following the shape of the vehicle.
  • the light emitting element 22 when the light emitting element 22 is turned on, the light emission from the yellow phosphor and the blue phosphor dispersed in the phosphor-containing resin 24 is added and mixed, so that the entire phosphor-containing resin 24 is uniform and has a high luminous flux.
  • the dispenser is controlled by program control. Since the light emission can be easily formed simply by applying the resin 24 in the desired light emission shape (on the light emitting element 22), the manufacturing cost is also low.
  • the support substrate that is a wiring member to the light emitting element 22 is configured by the flexible FPC 26, and the cured phosphor-containing resin 24 is also flexible.
  • the body-containing resin 24 and the FPC 26 can be freely bent integrally, and can take the same shape as the complicated three-dimensional streamline shape of the vehicle body front portion 1A. Therefore, if the light-emitting module 20 that can be bent is used, it is difficult to dispose the light-emitting module formed by using a hard support substrate such as a ceramic as in the conventional case. Light emission can be easily formed even at curved portions.
  • the color balance changes according to the distance from the light emitting element depending on the thickness of the phosphor, so that a uniform color can be obtained.
  • white light is obtained only by light emission from the yellow phosphor and the blue phosphor, and the light source light only contributes to the light emission of the yellow phosphor and the blue phosphor. Therefore, even if a complicated light emission shape as in this embodiment is formed, light emission with a high luminous flux and a uniform color can be obtained.
  • FIG. 5 is a perspective view of the HMSL formed of the light emitting module according to the second embodiment.
  • the lamp chamber viewed through the translucent cover 34 is indicated by a solid line.
  • the HMSL 300 in FIG. 5 includes a container-like case 32, a transparent light-transmitting cover 34, and a light emitting module 30 according to the second embodiment disposed in the lamp chamber defined by these. Yes.
  • the HMSL 300 is fixed to the center of the inner upper end of the back window 6 through a case 32 by a known method such as a bolt and a nut.
  • the light emitting module 30 includes a light emitting element 22 similar to that in the first embodiment, and a phosphor-containing resin 24 containing a yellow phosphor and a blue phosphor, and an electrode is formed on the support substrate 36 by gold vapor deposition as an example.
  • a rectangular plate-like aluminum nitride plate in which a pattern is formed is adopted.
  • the light emitting elements 22 are mounted in the character shapes of “S”, “T”, “O”, and “P”, respectively, in the same manner as in the first embodiment.
  • the phosphor-containing resin 24 is potted into the letter shapes “S”, “T”, “O”, and “P” so as to cover the light emitting element 22 by program control of the dispenser. .
  • the light emitting module 30 is mounted in the lamp chamber by screwing a support piece 36a formed by bending the lower end portion of the support substrate 36 into an L shape or the like to the lower surface of the case 32.
  • Each tail lamp, stop lamp, turn signal lamp, and backup of the RCL of the vehicle 1 are electrically connected to a battery (not shown) of the vehicle 1 by an independent switch group, and any one of the switches is turned on. Then, the corresponding lamp is turned on.
  • a control circuit (not shown) provided in the case 32 is electrically connected to a battery-side wire harness (not shown) of the vehicle 1 via a harness 33 with a connector, and a stop lamp is provided in the RCL switch group.
  • a current also flows through the control circuit so that the light emitting element 22 is turned on.
  • the HMSL 300 is turned on in conjunction with the stop lamp of the RCL, and the light emitting module 30 (the phosphor-containing resin 24) emits white light uniformly in a letter shape of “STOP” and with a high luminous flux.
  • the light emitting module 30 instead of the yellow phosphor and the blue phosphor in Example 1, the phosphor-containing resin 24 emits red visible light by converting the wavelength of near ultraviolet light or short wavelength visible light.
  • a phosphor may be mixed therein. Note that the present invention is not limited to the above as long as the red light is obtained and the peak wavelength of the emitted light is in the wavelength range of 660 nm to 800 nm.
  • the light emitting module 30 allows a two-dimensional spread to the HMSL, which conventionally has a general light emitting shape in which a plurality of LEDs emitting visible light are arranged in a straight line (one dimension). It is possible to easily form a novel light emitting shape having In addition, since a higher luminous flux and more uniform light emission than before can be obtained, it is possible to provide an HMSL with excellent visibility from the following vehicle.
  • the light emitting module 30 is not limited to the “STOP” shape, and can emit light of various characters and figures only by changing the setting of the dispenser. Therefore, for example, a light emitting module in which the light emitting elements 22 are arranged in a “right” and “left” shape and line-connected by the phosphor-containing resin 24 is formed, and a vehicle lamp that is interlocked with the lighting of the RCL turn signal lamp may be formed. Easy.
  • the light emitting module 30 can be freely bent along the back window 6, so that it can be easily arranged. Can be set.
  • FIG. 6 is a front view of a triangular display plate made of a light emitting module according to the third embodiment.
  • the lamp chamber viewed through the translucent cover 44 is indicated by a solid line.
  • a triangular display plate 400 in FIG. 6 is a triangular frame-like instrument used when the vehicle 1 is stopped urgently.
  • an electrode pattern is formed by gold vapor deposition as an example, and the others.
  • the light emitting module 40 according to the third embodiment using a triangular frame-shaped aluminum nitride plate with a mirror surface formed as a support substrate 46, and a triangular frame-shaped transparent translucent light for protecting the front surface of the light emitting module 40 And a cover 44.
  • the phosphor-containing resin 24 emits red visible light by converting the wavelength of near ultraviolet light or short wavelength visible light (Ca 1 -X -y Sr x ) AlSiN 3 : Eu 2+ y (where x is in the range of 0 ⁇ x ⁇ 0.992 and y is in the range of 0.001 ⁇ y ⁇ 0.015) Is mixed. Note that the present invention is not limited to the above as long as the red light is obtained and the peak wavelength of the emitted light is in the wavelength range of 660 nm to 800 nm.
  • the light emitting element 22 similar to that in the first embodiment is mounted in a triangular shape on the support substrate 46 by the same method as in the first embodiment, and the light emitting element is controlled by the program control of the dispenser as in the first embodiment.
  • the phosphor-containing resin 24 containing the red phosphor is potted in a shape of “ ⁇ ” so as to cover the surface 22.
  • the triangular display plate 400 is configured to be supplied with power from a battery of the vehicle 1 when mounted on a predetermined external power source provided on the back surface of the support substrate 46 or on the back surface of the trunk lid of the vehicle 1. 22 is turned on, and the light emitting module 40 (the phosphor-containing resin 24) emits red light with a uniform and high luminous flux in the shape of “ ⁇ ”. According to the present embodiment, the light emitting module 40 can provide a higher luminous flux and more uniform light emission than a display panel using a conventional red reflecting plate, so that a triangular display plate with excellent visibility can be provided.
  • the light emitting module 40 is not limited to the shape of “ ⁇ ”, and light of various characters and figures can be formed only by changing the setting of the dispenser. Therefore, for example, it is easy to form a light emitting module in which the light emitting elements 22 are arranged in a shape of “ ⁇ ” and line-connected with the phosphor-containing resin 24, and these are used to form an indicator lamp or an illuminating lamp installed on a road or the like. .
  • the phosphor-containing resin 24 is mixed with a red phosphor in addition to a yellow phosphor and a blue phosphor, the red wavelength region is compensated. As a result, it is possible to provide a vehicular lamp, a display lamp or the like having white light emission that also has color rendering properties.
  • the line light source is formed by continuously forming a dome-like lens-containing phosphor-containing resin 24.
  • the same components as those in the above-described embodiments (first to third embodiments) are denoted by the same reference numerals. Description is omitted.
  • a lens, a reflecting mirror, and the like are often used in addition to the light emitting module 20, but the inventor of the present invention uses a phosphor-containing resin.
  • the viscosity of 24 is 1 to 500 Pa ⁇ s
  • the application pressure applied to the syringe when applying (potting) the phosphor-containing resin 24 is 1 kPa to 50 kPa
  • the discharge port diameter of the syringe is 0.1 to 2.5 mm
  • the dispenser nozzle moves It has been found that the phosphor-containing resin 24 can be potted into a lens shape by adjusting the speed to 0 to 100 mm / s. More specifically, the viscosity of the phosphor-containing resin 24 is 100 Pa ⁇ s
  • the application pressure applied to the syringe when applying (potting) the phosphor-containing resin 24 is 50 kPa, and the discharge port diameter of the syringe is 1.43 mm.
  • the phosphor-containing resin 24 is applied at a dispenser nozzle moving speed of 0 mm / s (stop). After application, the dispenser nozzle is moved about 8 mm, and the phosphor-containing resin 24 is applied to the moved position.
  • a line light source having a series of dome-shaped lens shapes can be obtained. Since such a line light source has a lens function, when used as a light source of the DRL 200, a lens other than the light emitting module can be unnecessary or greatly simplified, and the cost can be reduced.
  • a reflecting mirror is formed on a support substrate 56 made of an aluminum substrate or the like.
  • grooves 51 are formed on the surface of the support substrate 56 (see FIG. 9). Both side wall inner surfaces 51a of the groove 51 are inclined so as to be separated from each other toward the opening from the bottom surface 51b, and the light emitting elements 22 are mounted (arranged) on the bottom surface 51b in the groove 51 at predetermined intervals.
  • the phosphor-containing resin 24 is applied in the groove 51 and the light emitting element 22, and the phosphor-containing resin 24 is formed in an arc shape on the groove 51 in the support substrate 56.
  • both side wall inner surfaces 51a of the groove 51 have a light distribution control function by the reflecting mirror.
  • a reflecting mirror other than the light emitting module 20 is unnecessary.
  • the cost can be greatly simplified and the cost can be reduced.
  • the sixth embodiment shows a modification of the fifth embodiment.
  • recesses 52 are individually formed in the support substrate 66 such as an aluminum substrate at the position where each light emitting element 22 is arranged.
  • the light emitting element 22 is disposed on the bottom surface 52b.
  • the openings of the respective recesses 52 are formed in a circular shape in plan view, and the diameters of the respective recesses 52 are gradually reduced toward the inner side in the thickness direction of the support substrate 66.
  • the peripheral surface 52a has a function as a reflecting mirror based on the reduced diameter structure of the recess 52.
  • each recess 53 is formed in a square shape in plan view on a support substrate 76 such as an aluminum substrate, and an inner surface 53 a depending from the opening side of each recess 53 is formed. .., Which are opposed to each other, are inclined so as to approach each other as they hang down from the opening sides of the respective recesses 53.
  • the inner surface 53a drooping from the opening side of each recess 53 has a function as a reflecting mirror.
  • the eighth embodiment shows a modification of the fifth embodiment.
  • a pair of raised portions 54 are provided on the support substrate 86.
  • the pair of raised portions 54 are arranged so as to form a groove between the two raised portions 54, and each light emitting element 22 is arranged on the support substrate 86 between the pair of raised portions 54.
  • the inner surfaces 54a of both the raised portions 54 are inclined so as to be separated from each other as they go outward in the thickness direction of the support substrate 86, and the inclined inner surfaces 54a are made of a material or the like (aluminum or the like) of the raised portions 54. Based on this, it has a function as a reflecting mirror.
  • a recess for each light emitting element 22 is formed by the raised portions 54, and the light emitting elements 22 are arranged in the respective recesses. Good.
  • the present invention includes the following aspects.
  • the FPC 26 is often formed of a resin such as epoxy, or a metal such as aluminum or copper, but other materials may be used.
  • the FPC 26 and the low-flexibility substrate shown in (3) above should be used in combination. Specifically, as shown in FIGS.
  • a unit U in which the light emitting element 22 is mounted on a low-flexible substrate 96 is prepared, and such a unit U is attached to the FPC 26 with a space therebetween.
  • a substrate (a substrate having low flexibility) 96 in each unit U is attached to one surface (the lower surface in FIG. 13) of the FPC 26, while the FPC 26 is penetrated to attach the light emitting element 22 to the FPC 26.
  • the light emitting element 22 may be covered with a phosphor-containing resin 24, and may emit light on a substrate 96 having low flexibility as shown in FIG.
  • the unit U on which the element 22 is mounted may be attached to the other surface (the upper surface in FIG.
  • the FPC 26 and the unit U may be covered with the phosphor-containing resin 24.
  • the luminous flux emitted from the light emitting module 20 should be about 200 to 1200 lm. Therefore, in the light emitting module 20, a current of 500 to 3000 mA is passed through the plurality of light emitting elements 22 so as to obtain the emitted light flux.
  • An appropriate interval for mounting a plurality of light emitting elements 22 is changed according to a current value flowing through one light emitting element 22.
  • the relationship between the interval between the light emitting elements 22 and the optimum current value to flow is as follows. 10-30 mA at intervals of 0.5-5 mm. 20-300 mA at 3-20 mm intervals. 100-1000 mA at 10-50 mm intervals. 300-1500 mA at 30-100 mm intervals. More specifically, when the value of the current passed through the light emitting element 22 is 100 mA, the interval between the light emitting elements 22 is more preferably 8 mm. If the plurality of light emitting elements 22 are made wider than the appropriate intervals, a light portion and a dark portion are generated in the light emitting module 20 to prevent uniform light emission.
  • the light emitting elements 22 are narrower than the appropriate intervals, the light emitting elements 22 This is because the number increases and the cost increases.
  • a plurality of light emitting elements 22 are mounted. Realizing light emitting modules 20 of various lengths by changing the interval and the value of current flowing through one light emitting element 22. Specifically, it is preferable that the length of the light emitting module 20 for the DRL 200 with respect to the relationship between the interval between the light emitting elements 22 and the optimum current value to flow is in the following correspondence relationship.
  • the length of the light emitting module 20 is 8 to 1500 mm.
  • the length of the light emitting module 20 is 3 to 3000 mm.
  • the distance between the light emitting elements 22 is 10 to 50 mm and the optimum current value is 100 to 1000 mA
  • the length of the light emitting module 20 is 10 to 1500 mm.
  • the distance between the light emitting elements 22 is 30 to 100 mm and the optimum current value is 300 to 1500 mA
  • the length of the light emitting module 20 is 30 to 1000 mm.
  • the length which can respond to a wide range of designs can be realized freely.
  • the mounting interval of the light-emitting elements 22 is 8.3 mm, and the current passed through one light-emitting element 22
  • the above contents can be realized by setting the value to 40 mA and mounting 24 light emitting elements 22.
  • the appropriate value of the application width of the phosphor-containing resin 24 applied to the semispherical section (dome shape) is set to the width of the light emitting element 22 to 20 mm, and the appropriate value of the application height is 0.5 times the application width. ⁇ 3 times.
  • the method of fixing the light emitting module 20 to the fixing plate 11 is not limited to adhesion, and other methods such as screw fastening, caulking, and pressing with other parts are used.
  • Other materials such as iron, copper, and ceramic other than aluminum are used for the fixing plate 11.
  • a heat transporting member such as a heat pipe, a water cooling unit, or a Peltier element is provided on the fixed plate 11 in order to improve the heat dissipation performance.
  • a light-emitting element 22 is directly mounted on the fixed plate 11 and the mounted light-emitting element 22 is sealed with a phosphor-containing resin 24. This eliminates the need for a substrate such as the FPC 26, thereby reducing the cost.
  • a driving voltage of the DRL 200 a vehicle battery voltage of 12V or 24V or a voltage obtained by converting a vehicle battery voltage into a desired voltage by a DC-DC converter is used.
  • the wiring of the light emitting element 22 is based on a series connection such that the number is equal to or less than [driving voltage / voltage of the light emitting element 22].
  • a separate current limiting power supply circuit such as a resistor, a transistor, an FET, or a constant current diode is used.
  • Light-emitting module 22: Light-emitting element
  • 24 Phosphor-containing resin
  • 26 FPC as a support substrate
  • 36, 46, 56, 66, 76, 86 Support substrate
  • 200 Vehicle lamp DRL

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Abstract

 本発明の目的の一つは、複雑な発光形状にも対応可能で、複雑な発光形状にしても高光束,均一発光を実現する発光モジュールを提供することである。 紫外線又は短波長可視光を発する発光素子(22)を支持基板(26)上に二次元的な所定形状に複数個載置して、該発光素子(22)を、紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する蛍光体等を含有した蛍光体含有樹脂(24)でライン連結した発光モジュール(20)を形成した。係る発光モジュール(20)では、蛍光体等からの発光のみで白色光を得るので、複雑な発光形状をしても高光束かつ均一発光となる。そして、ディスペンサをプログラム制御して、基板面(26)上に点在した発光素子(22)と発光素子(22)を所望する発光形状につなぐだけで文字や図形等の二次元的な広がりを有する発光を形成できる。また、支持基板(26)にFPCを用いれば、湾曲自在な発光モジュール(20)が形成できるので、三次元的な湾曲箇所での発光形成も容易となる。

Description

発光モジュール
 本発明は、蛍光体を用いた発光モジュールに関し、詳細には、紫外線又は短波長可視光で励起され発光する蛍光体を用いた発光モジュールに関する。
 近年、例えば青色光を発する半導体発光素子と、青色光によって励起され緑色光を発する蛍光体と、青色光によって励起され赤色光を発する蛍光体とを組み合わせることにより白色光を出射する白色LEDを用いた発光モジュールが広く用いられている(特許文献1参照)。
 或いは、紫外線又は短波長可視光を発光するInGaN系の化合物半導体からなる発光ダイオード(LED)やレーザダイオード(LD)等の発光素子と、該発光素子が発する紫外線又は短波長可視光によって励起され、青,黄等の色の光をそれぞれ発光する蛍光体とを組み合わせることで、演色性の高い白色光又は他の色の光を高出力で発光可能な発光モジュールが知られている。具体例としては、上記発光素子を支持基板上に1個載置し、該発光素子の上面に液状又はゲル状のバインダー部材に上記蛍光体を混入した蛍光体含有樹脂を塗布して形成した単一型発光モジュール(特許文献2参照)がある。また、複数個の上記発光素子を支持基板上に一列に載置し、蛍光体含有樹脂でそれぞれの発光素子が一体的に被覆されるようポッティングして、線状にモールドした蛍光体含有樹脂全体が均一にライン発光するように形成した長尺型発光モジュールがある(特許文献3参照)。
日本国特開平10‐107325号公報 日本国特開2009‐38348号公報(段落番号0021~0038、図1) 国際公開第2010/150459号(段落番号0021~0040、図1)
 しかし、特許文献1のような発光素子の光と蛍光体の光を合成する発光モジュールでは、蛍光体の厚みで発光素子からの距離に応じて色のバランスが変わるため、均一な色でのライン発光が難しかった。また、近年のデザインの多様化により、ライン発光が二次元的に入り組んだ形状の発光が求められる場合には、特許文献3のような長尺型発光モジュールは使えず、特許文献2のような単一型発光モジュールを組み合わせて対応するため、発光モジュールの位置合わせ作業が面倒であり、その分製造コストも高価となっていた。また、三次元的に廻り込む箇所を発光させたい場合には、セラミック等の固い基板を用いて形成されている特許文献1や2のような発光モジュールを取り付けることができず、要望される発光バリエーションに応えることができなかった。
 本発明は、上記の課題を鑑みて為されたもので、その目的は、複雑な発光形状にも対応可能で、かつ複雑な発光形状にしても高光束,均一発光を実現する発光モジュールを提供することにある。
 (1) 前記目的を達成するために、本発明の発光モジュールは、支持基板上に載置された紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、前記発光素子が発する紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する少なくとも1種以上の蛍光体を含有した蛍光体含有樹脂と、を備えた発光モジュールにおいて、前記支持基板上に前記発光素子を二次元的な所定形状に複数個載置して、該複数発光素子を前記蛍光体含有樹脂によりライン連結して形成したものである。
 (2) また、本発明の発光モジュールは、支持基板上に載置された紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、前記発光素子が発する紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する少なくとも1種以上の蛍光体を含有した蛍光体含有樹脂と、を備えた発光モジュールにおいて、前記支持基板を、フレキシブル印刷回路基板で構成したものである。
 (3) また、本発明の発光モジュールは、支持基板上に載置された紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、前記発光素子が発する紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する少なくとも1種以上の蛍光体を含有した蛍光体含有樹脂と、を備えた発光モジュールにおいて、前記支持基板はフレキシブル印刷回路基板であって、該基板上に前記発光素子を二次元的な所定形状に複数個載置して、該複数発光素子を前記蛍光体含有樹脂によりライン連結して形成したものである。
 上記の(1)又は(3)に記載の発光モジュールによれば、支持基板上に載置した発光素子上に、例えばディスペンサ等を用いて蛍光体含有樹脂を塗布(ポッティング)する際に、ディスペンサをプログラム制御して、基板面上に点在した発光素子と発光素子を所望する発光形状のとおりにつなぐことで、「Z」や「A」或いは「△」や「□」等の二次元的な広がりを有する発光を形成することができる。
 上記の(2)又は(3)に記載の発光モジュールによれば、発光素子への配線部材である支持基板にフレキシブル印刷回路基板(以下、FPCと言う)を用いることで、蛍光体含有樹脂と一体にFPCが自在に湾曲するので、例えばDRL(Daytime Running Lamp)やクリアランスランプ等の車両用灯具のような、車両形状に倣って三次元的に廻り込む箇所への発光モジュールの取り付けが容易に実現できる。
 (4)また、本発明においては、上記の(1)~(3)のいずれかに記載の発光モジュールを、表示灯又は照明灯に用いても良い。
 (5)また、本発明においては、上記の(1)~(3)のいずれかに記載の発光モジュールを、車両用灯具に用いても良い。
 以上より、本発明の発光モジュールによれば、ディスペンサをプログラム制御するだけで、ライン発光が二次元的に入り組んだ形状である文字や図形等の新規な発光形状を容易に実現することができる。また、二次元的な広がりを有する発光を形成するのに単一型発光モジュールを組み合わせる必要がない分、製造コストも安価となる。
 また、本発明の発光モジュールにおいては、蛍光体からの発光のみで白色光を得て、光源光は蛍光体の発光に寄与するのみであるので、複雑な発光形状を形成しても高光束かつ均一な色の発光が可能となる。
 また、支持基板にフレキシブル印刷回路基板を用いた場合には、湾曲自在な発光モジュールを形成することができるので、従来困難であった三次元的な湾曲箇所での発光形成が容易となる。
 また、上記の(4)または(5)に係る本発明によれば、高光束かつ均一発光にして新規形状の発光を有する表示灯又は照明灯及び車両用灯具を提供できる。
本発明の第1及び第2の実施例に係る発光モジュールからなるDRL及びHMSLを備えた車両の平面図。 第1の実施例に係る発光モジュールからなるDRLを含むHLの正面図。 同DRLユニットの斜視図。 同DRLユニットの縦断面図(図3におけるIV‐IV線に沿う断面図)。 第2の実施例に係る発光モジュールからなるHMSLの斜視図。 第3の実施例に係る発光モジュールからなる三角表示板の正面図。 第4の実施例に係る発光モジュールを示す平面図。 第5の実施例に係る発光モジュールを示す平面図。 図8のX9‐X9線拡大断面図。 第6の実施例に係る発光モジュールを部分的に示す平面図。 第7の実施例に係る発光モジュールを部分的に示す平面図。 第8の実施例に係る発光モジュールを部分的に示す縦断面図。 FPCと屈曲性の低い基板とを組み合わせて用いる一例を示す説明図。 FPCと屈曲性の低い基板とを組み合わせて用いる他の例を示す説明図。
 次に、本発明の実施の形態の一例を実施例に基づいて説明する。図1は本発明の第1及び第2の実施例に係る発光モジュールからなる車両用灯具であるDRL及びHMSLを備えた車両の平面図である。
 符号1は、その車体前部1Aの左右にヘッドランプ(HL)を備え、車体後部1Cの左右に、テールランプ,ストップランプ,ターンシグナルランプ及びバックアップが収容されたリアコンビネーションランプ(RCL)を備えた車両である。そして、車両1の前記HLには、本発明の第1の実施例に係る発光モジュール20からなる昼間走行ランプ(DRL:Daytime Running Lamp)200が収容されており、車両1のバックウィンドウ6の中央上端部には、本発明の第2の実施例に係る発光モジュール30からなるHMSL(High Mount Stop Lamp)300が配設されている。そして、車両1の車体前部1Aは、その中央部がラウンド状に凸に形成され、複雑な湾曲形状となっている。
 図2は第1の実施例に係る発光モジュールからなるDRLを含むHLの正面図、図3は同DRLユニットの斜視図、図4は同DRLユニットの縦断面図(図3におけるIV‐IV線に沿う断面図)である。なお、図2では透光カバー4を介して見える灯室内を実線で示している。
 図2におけるHLは、車両1の正面視右側に設けられた灯具である。このHLは、容器状をしたランプボディ2と透明な透光カバー4で画成された灯室内に、正面視右側にロービームランプLoLが配設され、左側にハイビームランプHiLが配設され、さらにその左側にターンシグナルランプTSLが並んで配設されている。そして、前記LoLとHiLの下側領域には、発光モジュール20からなるDRL200が配設されている。ランプボディ2と透光カバー4及びこれらからなる灯室内は、車体前部1Aの流線形状に倣って、車体前部1Aから車体側方1Bに廻り込むように三次元的に形成されており、係る灯室内のDRL200も、灯室内左右方向に前記湾曲形状に倣って延びるように配置されている。また、これらのランプLoL,HiL,DRL200は、灯室内に配設されたエクステンション5によって、その固定部や電気配線等が灯具正面から視認されない構成となっている。
 次に、DRL200を構成する発光モジュール20を詳細に説明する。発光モジュール20は、発光素子22と、黄色蛍光体と青色蛍光体を含有した蛍光体含有樹脂24と、FPC(フレキシブル印刷回路基板)26と、を備えている。
 発光素子22は、370nm~420nmの波長域にピーク波長を有する紫外線又は短波長可視光を発光するInGaN系の化合物半導体であり、一例として、発する光の中心波長が約400nmの1mm角LEDチップを採用している。なお、発光素子22はこれに限定されず、例えば紫外線又は短波長可視光を発光するレーザダイオード(LD)が採用されても良い。
 FPC26は、発光素子22の面状配線部材かつ支持基板であり、図4に示すように、横長の絶縁樹脂フィルム261の表面に銅箔等からなる導電層262を所要の電極パターンとして形成し、この導電層262の表面を絶縁コート膜263で被覆したものである。FPC26の長さ方向の一端部26aには給電端子26bが形成されている。この給電端子26bがランプボディ2に設けられた図示しない中継コネクタに嵌合することで電気的に接続され、図示しない外部電源が中継コネクタから給電端子26bを介して導電層262に給電され、導電層262上に載置する発光素子22に給電されるようになっている。上記発光素子22は、該FPC26上(陽極となる導電層262上)に、導電性を備える銀ペースト23等を用いてはんだ付けされ、陰極となる導電層262にワイヤ27で接続されて、導通する構成となっている。
 蛍光体含有樹脂24は、後述する黄色蛍光体と青色蛍光体を重量比2:1で混合し、該混合蛍光体を液状又はゲル状のシリコーン樹脂からなるバインダー材に対して1.8vol%となるように混入し、ミキシングすることで、蛍光体ペーストとして作成される。なお、バインダー材は上記に限定されるものではなく、フッ素樹脂等の耐紫外線性能に優れた他の部材が採用されても良い。
 黄色蛍光体は、近紫外光又は短波長可視光を効率的に吸収する一方、450nm以上の可視光の吸収がほとんどないものを用いる。黄色蛍光体は、近紫外光又は短波長可視光を波長変換して黄色光を発する蛍光体であり、放射する光のドミナント波長は564nm以上582nm以下のものを用いる。本実施例では、黄色蛍光体として、SiO・1.0(Ca0.54,Sr0.36,Eu0.1)O・0.17SrClで表される蛍光体を用いた。黄色蛍光体は、原料の混合比においてSiOを過剰に添加することで、蛍光体内にクリストバライトを生成させた蛍光体である。
 黄色蛍光体を製造するにあたって、まず、SiO、Ca(OH)、SrCl・6HO、及びEuの各原料をこれらのモル比がSiO:Ca(OH):SrCl・6HO:Eu=1.1:0.45:1.0:0.13となるように秤量した。次に秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約30分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、還元雰囲気の電気炉で雰囲気(5/95)の(H/N)、1030℃で5~40時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、黄色蛍光体を得た。
 なお、黄色蛍光体を形成する材料は上記材料に限られず、一般式がM・a(M 1‐z,M )O・bMで表される他の材料が採用されてもよい。但し、Mは、Si、Ge、Ti、Zr及びSnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を示す。Mは、Mg、Ca、Sr、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を示す。Mは、Mg、Ca、Sr、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を示す。Xは、少なくとも1種のハロゲン元素、Mは希土類元素及びMnからなる群より選ばれるEu+を必須とする少なくとも1種の元素を示す。aは、0.1≦a≦1.3の範囲であり、bは0.1≦b≦0.25の範囲であり、zは0.03<z<0.8の範囲である。この一般式では、本実施例にて採用した黄色蛍光体は、M=Si、M=Ca/Sr(モル比60/40)、M=Sr、X=Cl、M=Eu2+、a=0.9、b=0.17、Mの含有量c(モル比)がc/(a+c)=0.1となる。
 青色蛍光体は、近紫外光又は短波長可視光を波長変換して青色光を発する青色蛍光体である。青色蛍光体は、近紫外光または短波長可視光を効率的に吸収し、ドミナント波長が440nm以上470nm以下の光を放射するものを用いる。本実施例では、青色蛍光体として、(Ca4.67Mg0.5)(POCl:Eu0.08で表される蛍光体を用いた。なお、青色蛍光体はこれに限られず、以下の一般式で表される蛍光体群の中から選択してもよい。
 一般式Ma(M:ReはCa、Sr、Baのうち一種以上を必須とし、一部をMg、Zn、Cd、K、Ag、Tiからなる群の元素に置き換えることができる。Mは、Pを必須とし、一部をV、Si、As、Mn、Co、Cr、Mo、W、Bからなる群の元素に置き換えることができる。Xは少なくとも1種のハロゲン元素、ReはEu+を必須とする少なくとも1種の土類元素、またはMnを示す。また、aは4.2≦a≦5.8、bは2.5≦b≦3.5、cは0.8<c<1.4、dは0.01<d<0.1の範囲とされる。
 一般式M 1‐aMgAl1017:Eu2+ はCa、Sr、Ba、Znからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、aは0.001≦a≦0.5の範囲とされる。
 一般式M 1‐aMgSi:Eu2+ は、Ca、Sr、Ba、Znからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、aは0.001≦a≦0.8の範囲とされる。
 一般式M 2‐a(B)X:Reは、Ca、Sr、Ba、Znからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、Xは少なくとも1種のハロゲン元素、aは0.001≦a≦0.5の範囲とされる。
 そして、発光モジュール20は、以下のように形成した。まず、上記発光素子22を、FPC26の車体前部1A側から車体側方1B側にかけて、所定間隔をおいて一直線状に実装したのち、車両1の回り込み形状箇所において二股に分岐して、車体側方1Bに向けて二列に並設するように実装した。よって、発光素子22はFPC26面上に枝分かれした二次元的な形状に複数個載置されている。次に、上記黄色蛍光体と青色蛍光体を含有した蛍光体含有樹脂24のペーストを、10ccのシリンジ(吐出口径φ1mm)のディスペンサを用いて、実装した発光素子22のうち前記一直線状箇所から前記分岐上方側箇所に載置された発光素子22を一体的に被覆するように、ディスペンサノズルを約10mm/secの速度で移動させて塗布(ポッティング)した。そして、吐出を中止して前記分岐点にディスペンサを移動し、続いて、前記分岐下方側箇所に載置された発光素子22を一体的に被覆するよう上記速度でポッティングした。よって、各発光素子22は、蛍光体含有樹脂24のペーストでライン連結されるとともに、断面半球状(ドーム形状)で略均等量にモールドされた蛍光体含有樹脂24によって封止されている。最後に、係るドーム形状を保持したまま蛍光体含有樹脂24を1時間150℃を維持する加熱処理を施して硬化させた。以上により、車体前部1A側から車体側方1Bにかけて発光ラインが枝分かれする二次元的な発光形状を有する発光モジュール20が形成される。また、蛍光体含有樹脂24は硬化した状態で伸び率約300%を示し、可撓性を備えている。
 そして、図3に示すように、その下端部をL字に折り曲げておく等して形成された支持片部11aを備え、放熱性を有するアルミ板等からなる固定板11を、所望する流線形状に沿って灯室内左右方向所要箇所に配置する。そして、上記発光モジュール20を上記流線形状に倣って湾曲させながら、発光モジュール20の裏面を固定板11に接着して、支持片部11aをランプボディ2の下面にネジ12等で固定することによって、発光モジュール20は、車両形状に倣って三次元的に廻り込む形状の灯室内に容易に取り付けられる。
 本実施例によれば、発光素子22の点灯により、蛍光体含有樹脂24中に分散した黄色蛍光体と青色蛍光体からの発光が加色混合されて蛍光体含有樹脂24全体が均一かつ高光束に白色発光するとともに、車体前部1A側から車体側方1Bにかけて発光ラインが枝分かれした二次元的な発光を形成する。
 さらに、このような二次元的にライン発光が入り組んだ発光形状を得るのに、従来のように複数個の単一型発光モジュールを位置合わせする必要がなく、ディスペンサをプログラム制御して蛍光体含有樹脂24を所望する発光形状のとおりに(発光素子22上に)塗布するだけで容易に発光形成することができるので、製造コストも安価となる。
 また、係る発光モジュール20は、発光素子22への配線部材である支持基板が可撓性を備えるFPC26で構成されている上に、硬化した蛍光体含有樹脂24も可撓性を有するので、蛍光体含有樹脂24とFPC26が一体に自在に湾曲し、車体前部1Aの複雑な三次元的流線形状と同じ形状を取ることができる。よって、湾曲自在な発光モジュール20を用いれば、従来のようにセラミック等の固い支持基板を用いて形成された発光モジュールでは配設が困難であった車両1の灯室内のような三次元的な湾曲箇所においても、容易に発光形成することができる。
 さらには、特許文献1のような発光素子の光と蛍光体の光を合成する従来の発光モジュールでは、蛍光体の厚みで発光素子からの距離に応じて色のバランスが変わるため、均一な色でのライン発光が難しかったが、発光モジュール20では、黄色蛍光体と青色蛍光体からの発光のみで白色光を得て、光源光は黄色蛍光体と青色蛍光体の発光に寄与するのみであるので、本実施例のような複雑な発光形状を形成しても、高光束かつ均一な色の発光が得られる。
 図5は第2の実施例に係る発光モジュールからなるHMSLの斜視図である。なお、図5では透光カバー34を介して見える灯室内を実線で示している。
 図5におけるHMSL300は、容器状のケース32と、透明な透光カバー34と、これらで画成された灯室内に配設された第2の実施例に係る発光モジュール30と、から構成されている。HMSL300は、ケース32を介してバックウィンドウ6の内側上端中央部にボルト及びナット等公知の方法で固定されている。
 発光モジュール30は、第1の実施例と同様の発光素子22と、黄色蛍光体と青色蛍光体を含有した蛍光体含有樹脂24と、を備え、支持基板36には、一例として金蒸着によって電極パターンを形成した長方形プレート状の窒化アルミニウム板を採用している。そして、係る支持基板36上(電極パターン上)には、第1の実施例と同様の方法で、それぞれ「S」「T」「O」「P」の文字形状に発光素子22が実装され、第1の実施例と同様に、ディスペンサのプログラム制御により、発光素子22上を被覆するように蛍光体含有樹脂24が「S」「T」「O」「P」の文字形状にポッティングされている。そして、支持基板36の下端部をL字に折り曲げておく等して形成された支持片部36aをケース32の下面にネジ固定等することによって、発光モジュール30は灯室内に取り付けられている。
 なお、車両1のRCLの各テールランプ,ストップランプ,ターンシグナルランプ及びバックアップは、それぞれ独立したスイッチ群によって車両1のバッテリ(図示せず)と電気的に接続されており、いずれかのスイッチがONになると対応するランプが点灯するようになっている。HMSL300は、ケース32内に設けられた図示しない制御回路がコネクタ付ハーネス33を介して車両1のバッテリ側ワイヤハーネス(図示せず)に電気的に接続されるとともに、前記RCLスイッチ群においてストップランプ用のスイッチがONになると、制御回路にも電流が流れて発光素子22が点灯するよう構成されている。即ち、HMSL300はRCLのストップランプと連動して点灯し、発光モジュール30(の蛍光体含有樹脂24)が「STOP」の文字形状に均一かつ高光束に白色発光する。
 勿論、発光モジュール30として、蛍光体含有樹脂24に、実施例1における黄色蛍光体と青色蛍光体に代えて、近紫外線又は短波長可視光を波長変換して赤色の可視光を発光する、(Ca1‐x‐ySr)AlSiN:Eu2+ (ここで、xは0≦x≦0.992、yは0.001≦y≦0.015の範囲である)で表される赤色蛍光体が混入されているものでもよい。なお、上記赤色光が得られ、放射する光のピーク波長が660nm以上800nm以下の波長域にあるものであれば上記に限定されない。
 本実施例によれば、発光モジュール30によって、従来、可視光を発光する複数個のLEDが一直線状(一次元的)に並んだ発光形状が一般的であったHMSLに、二次元的な広がりを有する新規な発光形状を容易に形成することができる。また、従来よりも高光束かつ均一な発光が得られるので、後続車からの視認性にも優れたHMSLを提供することができる。
 なお、発光モジュール30は、「STOP」の形状に限られず、ディスペンサの設定を変更するだけで、様々な文字や図形等の発光を形成することができる。従って、例えば「右」「左」の形状に発光素子22を並べて蛍光体含有樹脂24でライン連結した発光モジュールを形成し、RCLのターンシグナルランプの点灯と連動させる車両用灯具を形成することも容易である。
 また、本実施例においても支持基板36にFPCを用いれば、車両1のバックウィンドウ6が湾曲した仕様となった場合でも、発光モジュール30がバックウィンドウ6に沿って自在に曲がるので、容易に配設することができる。
 図6は第3の実施例に係る発光モジュールからなる三角表示板の正面図である。なお、図6では透光カバー44を介して見える灯室内を実線で示している。
 図6における三角表示板400は、車両1の緊急停車の際に用いられる三角形の枠状の器具であり、第2の実施例と同様に一例として金蒸着によって電極パターンが形成されるとともにそれ以外の面を鏡面状に形成した三角形枠状の窒化アルミニウム板を支持基板46とした第3の実施例に係る発光モジュール40と、該発光モジュール40の前面を保護する三角形枠状の透明な透光カバー44と、から構成されている。発光モジュール40では、蛍光体含有樹脂24に、実施例1における黄色蛍光体と青色蛍光体に代えて、近紫外線又は短波長可視光を波長変換して赤色の可視光を発光する、(Ca1‐x‐ySr)AlSiN:Eu2+ (ここで、xは0≦x≦0.992、yは0.001≦y≦0.015の範囲である)で表される赤色蛍光体が混入されている。なお、上記赤色光が得られ、放射する光のピーク波長が660nm以上800nm以下の波長域にあるものであれば上記に限定されない。
 そして、発光モジュール40は、支持基板46上に、実施例1と同様の発光素子22が実施例1と同様の方法で三角形状に実装され、実施例1と同様ディスペンサのプログラム制御により、発光素子22上を被覆するように上記赤色蛍光体を含有した蛍光体含有樹脂24が「△」の図形状にポッティングされている。
 この三角表示板400は、支持基板46の裏面に設けられた所定の外部電源や、或いは車両1のトランクリッドの裏面に装着すると車両1のバッテリから給電されるように構成することで、発光素子22が点灯し、発光モジュール40(の蛍光体含有樹脂24)が「△」の図形形状に均一かつ高光束に赤色発光する。本実施例によれば、発光モジュール40によって、従来の赤色反射板を用いた表示板よりも高光束かつ均一な発光が得られるので、視認性に優れた三角表示板を提供することができる。
 なお、発光モジュール40には、「△」の形状に限られず、ディスペンサの設定を変更するだけで、様々な文字や図形の発光を形成することができる。従って、例えば「□」の形状に発光素子22を並べて蛍光体含有樹脂24でライン連結した発光モジュールを形成し、これらを道路等に設置される表示灯や照明灯を形成することも容易である。
 また、第2、第3の実施例の発光モジュール30,40において、第1の実施例の黄色蛍光体と青色蛍光体を用いて白色発光する車両用灯具や表示灯を構成しても勿論良い。
 また、第1の実施例のDRL200や第2の実施例のHMSL300において、黄色蛍光体と青色蛍光体に加えて赤色蛍光体も混入した蛍光体含有樹脂24とすれば、赤色の波長領域が補われて、演色性も兼ね備えた白色発光を有する車両用灯具や表示灯等を提供することができる。
 第4の実施例は、図7に示すように、ドーム状のレンズ形状にした蛍光体含有樹脂24を連ねて形成することにより、ライン光源を形成した内容を示している。尚、以下の実施例(第4の実施例以下の各実施例も含む)において、前記各実施例(第1~第3の実施例)と同一構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
 DRL200においては、SAE J2087 AUG91や,ECE87等の規格に合致した配光とするために、発光モジュール20以外にレンズや反射鏡等が用いられることが多いが、本件発明者は、蛍光体含有樹脂24の粘度を1~500Pa・s、蛍光体含有樹脂24を塗布(ポッティング)する際にシリンジ内に加える塗布圧力を1kPa~50kPa、シリンジの吐出口径を0.1~2.5mm、ディスペンサノズル移動スピードを0~100mm/sに調整することにより、蛍光体含有樹脂24をレンズ形状にポッテイングできることを見出した。より具体的には、蛍光体含有樹脂24の粘度を100Pa・s、蛍光体含有樹脂24を塗布(ポッティング)する際にシリンジ内に加える塗布圧力を50kPa、シリンジの吐出口径を1.43mmとした上で、ディスペンサノズル移動スピード0mm/s(停止)で蛍光体含有樹脂24を塗布し、塗布後、ディスペンサノズルを約8mm移動し、その移動した位置に蛍光体含有樹脂24を塗布する。これを繰り返すことにより、ドーム状のレンズ形状を連ねたライン光源が得られることになる。このようなライン光源は、レンズ機能を有するため、DRL200の光源として用いた場合、発光モジュール以外のレンズを不要若しくは大幅に簡素化でき、コストを低減することができる。
 第5の実施例は、図8、図9に示すように、アルミ基板等からなる支持基板56に反射鏡を形成したものを示している。
 この第5の実施例においては、支持基板56の表面に溝51が形成されている(図9参照)。この溝51の両側壁内面51aは、その底面51bから開口に向かうに従って互いに離れるように傾斜されており、そのような溝51内の底面51bに、所定間隔毎に発光素子22が搭載(配置)されている。この溝51内及び発光素子22に蛍光体含有樹脂24が塗布されることになっており、支持基板56における溝51上には、蛍光体含有樹脂24が円弧状をもって形成されている。これにより、溝51の両側壁内面51aは、反射鏡による配光制御機能を有することになり、このようなライン光源をDRL200の光源として用いた場合には、発光モジュール20以外の反射鏡を不要若しくは大幅に簡素化でき、コスト低減を図ることができる。
 第6の実施例は、第5の実施例の変形例を示している。
 この第6の実施例では、図10に示すように、アルミ基板等の支持基板66に、各発光素子22の配置位置において凹所52がそれぞれ個別に形成されており、その各凹所52の底面52bに発光素子22が配置されている。この場合、各凹所52開口が平面視円形に形成されていると共に、その各凹所52が支持基板66の肉厚方向内方に向かうに従って徐々に縮径されており、凹所52の内周面52aは、その凹所52の縮径構造に基づき、反射鏡としての機能を有することになる。
 第7の実施例は、第6の実施例の変形例を示している。
 第7の実施例においては、図11に示すように、アルミ基板等の支持基板76に各凹所53が平面視四角形状にそれぞれ形成され、その各凹所53開口辺から垂下する内面53aが、対向するもの同士に関し、該各凹所53開口辺から垂下するに従い互いに近づくように傾斜されている。これにより、この第7の実施例においては、各凹所53開口辺から垂下する内面53aが反射鏡としての機能を有することになる。
 第8の実施例は、第5の実施例の変形例を示している。
 第8の実施例においては、図12に示すように、支持基板86上に一対の隆起部54が設けられている。この一対の隆起部54は、その両者54間に溝を構成するように配置されており、各発光素子22は、その一対の隆起部54間における支持基板86上に配置されている。この両隆起部54の内面54aは、支持基板86の肉厚方向外方に向かうに従って互いに離れるように傾斜されており、この傾斜した両内面54aが、隆起部54の材質等(アルミ等)に基づき反射鏡としての機能を有することになっている。
 勿論この場合、一対の隆起部54を設けて溝を形成することに代えて、隆起部54により発光素子22毎の凹所を形成し、その各凹所内に発光素子22をそれぞれ配置してもよい。
 以上実施例について説明したが本発明にあっては、次のような態様も包含する。
(1)蛍光体含有樹脂(被膜)24の形成方法については、ディスペンサの塗布に限定されず、射出成形や圧縮成形等の他の成形方法を用いてもよいこと。
(2)第1の実施例において、FPC26が、エポキシ等の樹脂やアルミ、銅等の金属で形成されることが多いが、他の材料を用いていてもよいこと。
(3)DRL200の形状によっては、FPC26以外の厚みのあるガラスエポキシ基板、アルミや銅等の金属基板、セラミック基板等の屈曲性の低い基板が用いられてもよいこと。
(4)フレキシブル性確保の為に、FPC26と、上記(3)で示した屈曲性の低い基板とを組み合わせて用いること。
 具体的には、図13、図14に示すように、屈曲性の低い基板96上に発光素子22を搭載したユニットUを用意し、そのようなユニットUを間隔をあけてFPC26に取付けることが好ましい。すなわち、図13に示すように、各ユニットUにおける基板(屈曲性の低い基板)96をFPC26の一方の面(図13中、下面)に取付ける一方、FPC26を貫通させて発光素子22を該FPC26の他方の面(図13中、上面)側に突出させ、その発光素子22を蛍光体含有樹脂24により被覆してもよいし、図14に示すように、屈曲性の低い基板96上に発光素子22を搭載したユニットUをFPC26の他方の面(図14中、上面)に取付け、そのユニットUを蛍光体含有樹脂24により被覆してもよい。
(5)DRL200のSAE規格(SAE J2087 AUG91)およびECE規格(ECE R87)を満たす為に、発光モジュール20からの出射光束として200~1200lm程度とすること。
 このため、本発光モジュール20においては、前記出射光束が得るべく、複数個の発光素子22に500~3000mAの電流を流すこととされている。
(6)複数個の発光素子22を載置する適正間隔を、一つの発光素子22に流す電流値によって変えること。
 具体的には、発光素子22間の間隔と、流す最適電流値との関係を次のようにすることが好ましい。
 0.5~5mm間隔で10~30mA。
 3~20mm間隔で20~300mA。
 10~50mm間隔で100~1000mA。
 30~100mm間隔で300~1500mA。
 より具体的には、発光素子22に流す電流値を100mAとするとき、発光素子22間の間隔を8mmとすることがより好ましい。複数個の発光素子22を上記各適正間隔よりも広くすると、発光モジュール20に明部と暗部が生じてしまって均一発光とならない一方、上記各適正間隔よりも狭くなると、不要に発光素子22の数が多くなってコストアップとなってしまうからである。
(7)DRL200(発光モジュール20)に関し、意匠上、前記光束条件(項目(5)参照)を満たしつつ、色々な長さが要求される場合には、複数個の発光素子22を載置する間隔と一つの発光素子22に流す電流値を変えることにより、色々な長さの発光モジュール20を実現すること。
 具体的には、発光素子22間の間隔と、流す最適電流値との関係に対するDRL200用の発光モジュール20の長さとして、次のような対応関係にあるものが好ましい。
 発光素子22間の間隔0.5~5mmであって最適電流値10~30mAの場合には発光モジュール20の長さ8~1500mm。
 発光素子22間の間隔3~20mmであって最適電流値20~300mAの場合には発光モジュール20の長さ3~3000mm。
 発光素子22間の間隔10~50mmであって最適電流値100~1000mAの場合には発光モジュール20の長さ10~1500mm。
 発光素子22間の間隔30~100mmであって最適電流値300~1500mAの場合には発光モジュール20の長さ30~1000mm。
 これにより、DRL200に関し、幅広い意匠に対応可能な長さを自由に実現できる。
 より具体的な1例として、DRL200用の発光モジュール20が、光束200lm、長さ200mmを必要とする場合には、発光素子22の載置間隔を8.3mm、1つの発光素子22に流す電流値を40mAとし、発光素子22を24個載置することにより、上記内容が実現できる。
(8)断面半球状(ドーム形状)に塗布された蛍光体含有樹脂24の塗布幅の適正値を、発光素子22の幅~20mmとし、塗布高さの適正値を塗布幅の0.5倍~3倍とすること。
 上記適正値より塗布幅や塗布高さが大きくなると、蛍光体含有樹脂24の内側で発光した光が外側に出る効率が低下し、結果、発光モジュール20の効率を低下させてしまう一方、上記適正値より塗布幅や塗布高さが小さいと、発光素子22を被い尽くすことが困難となり、発光モジュール20の製造が困難になるからである。
(9)固定板11に発光モジュール20を固定する方法として、接着に限らず、ネジ締結、かしめ、他部品による押さえこみ等の他の方法を用いること。
(10)固定板11として、アルミ以外の鉄、銅、セラミック等の他の材料が用いること。
(11)固定板11に、放熱性能を高めるべく、ヒートパイプ、水冷ユニット、ペルチェ素子等の熱輸送部材を設けること。
(12)固定板11に直接発光素子22を実装し、その実装した発光素子22を蛍光体含有樹脂24によって封止したチップオンボードの形態をとること。
 これにより、FPC26等の基板が不要となり、コストを低減できる。
(13)DRL200の駆動電圧として、車輌のバッテリー電圧12V、24Vや、DC‐DCコンバーターで車輌のバッテリー電圧を所望の電圧に変換した電圧が用いられること。
 この際、発光素子22の配線は[駆動電圧÷発光素子22の電圧]以下の数となるような直列接続を基本としたものとなる。
 また、電流制限が必要な為、電流制限機能を持ったDC‐DCコンバーターを用いない場合は、抵抗器、トランジスタ、FET、定電流ダイオード等の別途電流制限電源回路が用いられることになる。 
 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
 本出願は、2011年6月28日出願の日本特許出願・出願番号2011-142545、2012年5月31日出願の日本特許出願・出願番号2012-123940に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
 20,30,40:発光モジュール、22:発光素子、24:蛍光体含有樹脂、26:支持基板であるFPC、36,46,56,66,76,86:支持基板、200:車両用灯具であるDRL、300:車両用灯具であるHMSL、400:警告表示灯である三角表示板

Claims (5)

  1.  支持基板上に載置された紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、前記発光素子が発する紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する少なくとも1種以上の蛍光体を含有した蛍光体含有樹脂と、を備えた発光モジュールにおいて、
     前記支持基板上に前記発光素子を二次元的な所定形状に複数個載置して、該複数発光素子が前記蛍光体含有樹脂によりライン連結されて形成されたことを特徴とする発光モジュール。
  2.  支持基板上に載置された紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、前記発光素子が発する紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する少なくとも1種以上の蛍光体を含有した蛍光体含有樹脂と、を備えた発光モジュールにおいて、
     前記支持基板は、フレキシブル印刷回路基板であることを特徴とする発光モジュール。
  3.  支持基板上に載置された紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、前記発光素子が発する紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する少なくとも1種以上の蛍光体を含有した蛍光体含有樹脂と、を備えた発光モジュールにおいて、
     前記支持基板はフレキシブル印刷回路基板であって、該基板上に前記発光素子を二次元的な所定形状に複数個載置して、該複数発光素子が前記蛍光体含有樹脂によりライン連結されて形成されたことを特徴とする発光モジュール。
  4.  請求項1~3のいずれか一項に記載の発光モジュールを用いた表示灯又は照明灯。
  5.  請求項1~3のいずれか一項に記載の発光モジュールを用いた車両用灯具。
PCT/JP2012/066619 2011-06-28 2012-06-28 発光モジュール WO2013002352A1 (ja)

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