WO2016006699A1 - 灯具 - Google Patents

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杉森 正吾
四ノ宮 裕
寿雄 八木
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    • F21Y2103/10Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes comprising a linear array of point-like light-generating elements

Definitions

  • the present invention relates to a lamp provided with a plurality of light emitting elements.
  • a lamp according to an aspect of the present invention is excited by element light emitted from a light emitting element, a plurality of light emitting elements arranged in a line, a substrate on which the plurality of light emitting elements are mounted, A line-shaped light wavelength conversion member that emits converted light in which the wavelength of the element light is converted; and a reflector that reflects light emitted from the light wavelength conversion member.
  • the substrate has a circuit formed so that a plurality of light-emitting elements divided into a plurality of groups can be turned on and off for each group of one or a plurality of light-emitting elements.
  • the reflector is provided with an opening corresponding to the shape of the line-shaped light wavelength conversion member, and at least a part of the reflection surface of the reflector is less reflected from the reflection of the light wavelength conversion member than the mirror surface. It may be. Thereby, it is suppressed that a line-shaped light wavelength conversion member reflects in a reflector. Therefore, when the lamp is viewed, the reflected image of the light wavelength conversion member becomes difficult to be visually recognized, and the appearance is improved.
  • the light emitting element may have a peak wavelength in the range of 380 to 470 nm.
  • the lamp 100 includes a plurality of semiconductor light emitting elements 14 arranged in a line, an aluminum substrate 22 on which the plurality of semiconductor light emitting elements 14 are mounted, and a light emitting surface 14a of the plurality of semiconductor light emitting elements 14. And a line-shaped light wavelength conversion member 26 disposed apart from the line.
  • the aluminum substrate 22 has a circuit formed so that the plurality of semiconductor light emitting elements 14 divided into a plurality of groups can be turned on and off for each group of one or more semiconductor light emitting elements 14.
  • the circuit may be formed so that the semiconductor light emitting element 14 can be turned on and off individually.
  • the light wavelength conversion member 26 includes a holding member 28 provided with a U-shaped groove on the side facing the plurality of semiconductor light emitting elements 14, a phosphor-containing resin layer 30 filled in the groove of the holding member 28, have.
  • the light wavelength conversion member 26 can be mounted directly on the plurality of semiconductor light emitting elements 14.
  • the holding member 28 is a cylindrical molded product made of acrylic resin and having a width of 6 mm, a depth of 6 mm, and a length of 200 mm.
  • the acrylic resin may be a clear one, or one colored in a smoke shape with gray or brown.
  • the holding member 28 can also use a transparent resin (polycarbonate, polyester, cyclopolyolefin, polystyrene, or the like).
  • the optical wavelength conversion member 26 and the aluminum substrate 22 are fixed to each other by sandwiching the end portion of the aluminum substrate 22 by the groove 28a formed in the vicinity of the U-shaped opening of the holding member 28. Note that an adhesive may be applied to the groove 28a at the time of fixing.
  • the light wavelength conversion member 26 (phosphor-containing resin layer 30) is disposed at a position separated from the light emitting surface 14a of the semiconductor light emitting element 14. Therefore, the element light emitted from the light emitting element spreads to some extent and enters the phosphor-containing resin layer 30. As a result, the brightness (luminance) of the light emitting surface of the light wavelength conversion member can be suppressed.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the luminance distribution of the center line (longitudinal direction) of the lamp 100 according to the first embodiment and the lamp 200 according to the comparative example.
  • the reflection layer 24 may be obtained by subjecting the surface of the aluminum substrate 22 to a metal mirror reflection treatment such as aluminum or silver.
  • the lamp 100 is described as including a plurality of light emitting modules 10 each having one semiconductor light emitting element 14.
  • the plurality of semiconductor light emitting elements 14 and a linear light wavelength conversion member are described.
  • What provided 26 may be regarded as a light emitting module. Whether a similar structure is called a lamp or a light emitting module is not the essence of the present invention, and is appropriately used for convenience of explanation.
  • FIG. 8A is a schematic cross-sectional view of a lamp according to a modification of the first embodiment
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line BB of the lamp shown in FIG. 8A
  • FIG. ) Is a front view of a lamp according to a modification of the first embodiment.
  • Such a lamp 32 has less graininess corresponding to each light emitting element when lit, and can emit light in a seamless line shape. In addition, visibility and appearance from the side as well as the front are improved. Further, when the light is sequentially turned on for each group, the element light is diffused over a wide range on the reflecting surface of the reflector, thereby functioning as a line light source having a good appearance in which the light emitting portion spreads in a gradation.
  • the reflection suppression part 44 is a white part or a black part, for example. If it is a white part, since the reflection of the light in the reflection suppression part 44 is also obtained, suppressing the reflection of the light wavelength conversion member 36 in the reflector 42, the luminous intensity of the lamp 40 can be improved. On the other hand, if it is a black part, it can suppress that the optical wavelength conversion member 36 reflects in the reflector 42 more reliably.
  • a white paint may be applied to the flat surface 42b, or a white sheet or plate may be attached. Or you may comprise a part of reflector 42 with things like white resin containing the diffusion component.
  • a black reflection suppression part 44 you may apply
  • the color of the reflection suppression part 44 is not restricted to white or black, You may use another coloring material.
  • the reflection suppressing unit 44 may have a configuration in which reflection is suppressed not only by the coloring process but also by a process of changing the surface form of the flat surface 42b such as a knurling process, a texture process, and a blast process.
  • the reflection suppressing portion 44 on the flat surface 42b on the lower side of the lamp 40, both improvement in appearance and suppression of the reflection performance degradation of the reflector 42 (decrease in the luminous intensity of the lamp due to the reduction of the reflection surface) are achieved. Can do. As a result, the presence of the reflector 42 itself is diminished, and the sense of unity with members (extensions, headlights, etc.) having other functions around the lamp 40 is increased.
  • the reflector 42 is configured with a reflecting surface 42a so as to collect light toward the front of the lamp. Thereby, since the luminous intensity in front of the lamp can be improved, a predetermined light distribution can be realized by a small number of semiconductor light emitting elements 14, and the lamp can be miniaturized and energy can be saved by simplifying the heat dissipation mechanism.
  • a cut 88a is formed in at least one of the upper surface and the lower surface in the region between the adjacent light wavelength conversion members 90.
  • 20 (a) to 20 (c) are cross-sectional views for explaining an example of a substrate applicable to the light emitting module according to the tenth embodiment.
  • the present invention can be used for a lamp provided with a plurality of light emitting elements.

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Abstract

灯具(100)は、ライン状に配列された複数の半導体発光素子(14)と、複数の半導体発光素子(14)を搭載するアルミ基板(22)と、発光素子が発する素子光により励起され、該素子光の波長が変換された変換光を出射するライン状の光波長変換部材(26)と、光波長変換部材から出射した光を反射するリフレクタ(38)と、を備える。アルミ基板(22)は、複数のグループに分けられた複数の半導体発光素子(14)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。

Description

灯具
 本発明は、複数の発光素子を備えた灯具に関する。
 従来、複数の半導体発光素子をフレキシブル印刷回路基板に搭載し、それぞれの半導体発光素子の発光面を蛍光体含有樹脂で覆った発光モジュールが考案されている(特許文献1参照)。このような発光モジュールは、例えば、ターンシグナルランプ等のようなライン状の光源として用いられる。
特開2013-33938号公報
 しかしながら、上述の発光モジュールにおいて、指向性の強い光を出射する半導体発光素子を用いると、素子間に暗部が生じる場合がある。そのため、見映えの観点からは更なる改善の余地がある。
 本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、見映えのよい新たな灯具を提供することにある。
 上記課題を解決するために、本発明のある態様の灯具は、ライン状に配列された複数の発光素子と、複数の発光素子を搭載する基板と、発光素子が発する素子光により励起され、該素子光の波長が変換された変換光を出射するライン状の光波長変換部材と、光波長変換部材から出射した光を反射するリフレクタと、を備える。基板は、複数のグループに分けられた複数の発光素子を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。
 この態様によると、グラデーション状に発光部が広がる見栄えのよいライン光源として機能できる。
 リフレクタは、ライン状の光波長変換部材の形状に対応した開口部が設けられており、該リフレクタの反射面の少なくとも一部が鏡面よりも光波長変換部材の映り込みが抑制された反射抑制部であってもよい。これにより、ライン状の光波長変換部材がリフレクタに映り込むことが抑制される。そのため、灯具を見た際に、光波長変換部材の反射像が視認されにくくなり、見映えがよくなる。
 反射抑制部は、白色部または黒色部であってもよい。白色部であれば、光波長変換部材がリフレクタに映り込みことを抑制しつつ、反射抑制部での光の反射も得られるため、灯具の光度を向上させることができる。一方、黒色部であれば、より確実に光波長変換部材がリフレクタに映り込みことを抑制できる。
 反射抑制部は、リフレクタの反射面のうち灯具下方側の反射面に形成されているとよい。一般的に車両用の灯具の場合、人の顔より灯具は下方に位置しているため、リフレクタの反射面のうち人が視認できるのは灯具下方側の反射面である。換言すれば、灯具上方側の反射面は、灯具を下方から覗かなければ視認できないことが多い。そこで、灯具下方側の反射面に反射抑制部を形成することで、見映えの向上とリフレクタの反射性能低下(灯具の光度低下)の抑制との両立を図ることができる。
 リフレクタは、灯具前方に向けて集光するように反射面が構成されていてもよい。これにより、灯具前方の光度を向上できる。
 発光素子は、380~470nmの範囲にピーク波長を有してもよい。
 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してもよい。
 なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
 本発明によれば、発光面の明るさの濃淡が少ない灯具を提供することができる。
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。 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2のA方向から見た模式図である。 第1の実施の形態に係る灯具の発光スペクトルの一例を示す図である。 ターンシグナルランプに要求される色度を満たす範囲と、本実施の形態に係る灯具が発する光の色度とを示す図である。 比較例に係る灯具の概略構成を示す模式図である。 第1の実施の形態に係る灯具と比較例に係る灯具の中心ライン(長手方向)の輝度分布を模式的に示した図である。 図8(a)は、第1の実施の形態の変形例に係る灯具の概略断面図、図8(b)は、図8(a)に示す灯具のB-B断面図、図8(c)は、第1の実施の形態の変形例に係る灯具の正面図である。 第2の実施の形態に係る灯具の概略断面図である。 第3の実施の形態に係る灯具の概略断面図である。 第4の実施の形態に係る灯具の概略断面図である。 第5の実施の形態に係る灯具の概略構成図である。 第6の実施の形態に係る灯具の概略断面図である。 図14(a)は、第7の実施の形態に係る光波長変換部材の断面図、図14(b)は、第7の実施の形態の変形例に係る光波長変換部材の断面図である。 図15(a)は、第8の実施の形態に係る発光モジュールの概略断面図、図15(b)は、第8の実施の形態の変形例に係る発光モジュールの概略断面図である。 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。 複数の発光モジュールとカバーとの距離を略均一化した灯具の概略断面図である。 図18(a)~図18(d)は、第9の実施の形態に係る発光モジュールの形態を模式的に示した図である。 第10の実施の形態に係る灯具の要部を示す模式図である。 図20(a)~図20(c)は、第10の実施の形態に係る発光モジュールに適用できる基板の一例について説明するための断面図である。 第11の実施の形態に係る灯具の概略断面図である。 第12の実施の形態に係る灯具の概略断面図である。 第12の実施の形態の変形例に係る灯具の概略断面図である。
 以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。以下の各実施の形態では、灯具として車両用のターンシグナルランプに好適な一例について説明するが、もちろん車両以外の他の用途に用いることもできる。
 車両用のターンシグナルランプは、車両が曲がる方向が周囲から認識されやすいように横長ランプ形状で発光させるものが考案されている。また、車両が曲がる方向へランプの点灯部が移動するように発光させるシーケンシャル制御についても種々検討が行われている。このような点灯状態は、複数の光源(主にLED等の半導体発光素子)を間隔を空けてライン状に並べたランプにおいて、複数の光源を車両が曲がる方向に連続的に遅延発光させることで実現される。
 しかしながら、このようなランプは、複数の光源が塔載されている部分のみが発光し、光源同士の間の領域は発光しないため、極端に言えば点線又は破線状のライン発光になる。そのため、発光部の切れ目や明暗が目立たない連続ライン発光を実現するためには更なる改良の余地があった。そこで、各実施の形態では、この点を考慮した新たな構成について説明する。
 [第1の実施の形態]
 (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。
 また、アルミナ基板12には、貫通ビア12bが形成されており、貫通ビア12bの内部には銅18が充填されている。銅18は、アルミナ基板12の裏面側の電極パターンと導通している。そして、アルミナ基板12の電極パターンの一部とアルミ基板22とを半田20で接続することで、発光モジュール10がアルミ基板22に実装される。なお、アルミ基板22の代わりにフレキシブルプリント基板、ガラス含有エポキシ樹脂基板、セラミックス基板等を用いてもよい。
 (半導体発光素子)
 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)実装されう。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)
 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)
 蛍光体は、例えば、一般式Me,Si12-(m+n)Al(m+n)16-n:Eu2+ (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。
 また、蛍光体は、一般式Ca3-a-bSiOCl(MはSrあるいはMgであり、MがSrの場合、0≦a≦0.15、MがMgの場合0≦a≦0.10、及び、0<b≦0.10を満たす)で表される蛍光体であってもよい。
 これら蛍光体のドミナント波長は、585~610nmの範囲にある。また、蛍光体の粒子平均サイズは、1~40μmであるとよい。蛍光体の粒子平均サイズが1μmより小さいと、量子効率が低下する。また、蛍光体の粒子平均サイズが40μmより大きいと、透明樹脂に分散したときに沈降し易くなり、半導体発光素子の直上と素子間との輝度均一性が低下する。本実施の形態に係る蛍光体は、組成がCa0.810Si9.345Al2.6550.87515.125:Eu0.080、平均粒径が18μm、ドミナント波長が594nmである。
 (灯具)
 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。
 第1の実施の形態に係る灯具100は、ライン状に配列された複数の半導体発光素子14と、複数の半導体発光素子14を搭載するアルミ基板22と、複数の半導体発光素子14の発光面14a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26と、を備える。アルミ基板22は、複数のグループに分けられた複数の半導体発光素子14を1個または複数の半導体発光素子14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。なお、回路は、半導体発光素子14を個別に点消灯できるように形成されていてもよい。
 (光波長変換部材)
 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)
 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。
 このように、灯具100は、半導体発光素子14の発光面14aから離間した位置に光波長変換部材26(蛍光体含有樹脂層30)が配置されている。そのため、発光素子から出射した素子光は、ある程度広がって蛍光体含有樹脂層30へ入射する。その結果、光波長変換部材の発光面の明るさ(輝度)の濃淡を抑制できる。
 また、光波長変換部材26は、保持部材28を介してアルミ基板22と位置決めされるため、半導体発光素子14の発光面14aから離間して光波長変換部材26(蛍光体含有樹脂層30)を配置することが容易となる。
 また、第1の実施の形態に係る灯具100および発光モジュール10においては、蛍光体含有樹脂層30と半導体発光素子14の発光面14aとが離間している。そのため、半導体発光素子14から出射する素子光のうち、蛍光体含有樹脂層30に向かわない素子光(図3に示す点線の矢印)がそのまま外部へ透過することが考えられる。特に、半導体発光素子14の素子光が、蛍光体の励起光としては作用するが、灯具の発光色の形成には余り寄与しない紫外線又は短波長可視光であった場合、蛍光体で波長変換されずに外部へそのまま出射させないようにすることが望ましい。
 そこで、第1の実施の形態に係る灯具100は、半導体発光素子14から出射する素子光のうち、蛍光体含有樹脂層30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樹脂層16を備えている。発光面14aを覆う樹脂層16は、前述のように蛍光体を含有しており、紫外線や短波長可視光を含む素子光を確実に波長変換することができる。蛍光体を含有した樹脂層16は、半導体発光素子14の側面のみを囲むように実装してもよい。なお、樹脂層16の代わりに、素子光がそのまま外部へ透過しないように遮光部や反射層を設けてもよい。
 図4は、第1の実施の形態に係る灯具の発光スペクトルの一例を示す図である。図4に示すように、灯具100の光波長変換部材26は、585~610nmの範囲にドミナント波長を有する蛍光体を含有していることがわかる。図5は、ターンシグナルランプに要求される色度を満たす範囲と、本実施の形態に係る灯具が発する光の色度とを示す図である。また、灯具100は、色度座標(cx、cy)上で、(y≧0.39、y≧0.79-0.67x、y≦x-0.12)で囲まれる範囲の色で発光する。図4、図5に示すように、本実施の形態に係る灯具100は、ターンシグナルランプに適した色の光を発していることがわかる。具体的な結果については、表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 [比較例]
 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。
 図7は、第1の実施の形態に係る灯具100と比較例に係る灯具200の中心ライン(長手方向)の輝度分布を模式的に示した図である。ここで、表1に示す輝度均斉度Sとは、発光面の長手方向全体の平均輝度をL1、灯具の長手方向の最高輝度をL2とすると、以下の式で表せる。
 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。
 表1や図7に示すように、第1の実施の形態に係る灯具100は、比較例に係る灯具200に対して、輝度均斉度Sが非常に大きく、発光面の明るさの濃淡が少なくなっている。また、灯具100は、比較例に係る灯具200に対して発光効率も高い。このように、第1の実施の形態に係る灯具100は、長手方向の輝度にムラが少なく連続ライン発光に見える。一方、比較例に係る灯具200は、LEDパッケージ202直上と、LEDパッケージ202間の輝度差が大きく、不連続の点光源にしかみえない。
 灯具100は、一端の半導体発光素子に電流を印加させてから、0.1~3秒の遅延時間を取りながら、隣接する半導体発光素子に順次電流印加する。その結果、灯具100は、グラデーション状に発光部が広がるライン光源として機能できる。
 以下では、上述の第1の実施の形態を含む他の態様について詳述する。
 灯具100の長手方向の長さは50~800mmが好ましい。また、灯具100は、必ずしも直線である必要はなく、R15以下の湾曲部を有してもよく、また曲線や曲面を有していてもよい。
 また、反射層24は、アルミ基板22の表面をアルミや銀等の金属鏡面反射処理したものであってもよい。
 また、実装される半導体発光素子14は、フリップチップタイプ以外に、フェイスアップ、垂直チップといったタイプであってもよい。また、半導体発光素子14の発光が鉛直方向だけではなく側方へも広がるように、アルミナ基板12の凹部はなるべく浅い方がよく、深さ0.5mm以下が好ましい。
 また、樹脂層16や蛍光体含有樹脂層30には、形状を維持、蛍光体の沈降防止、半導体発光素子の光拡散のためにチクソ性を付与することができる。チクソ剤は、粒径が10nm~1μmのシリカ、酸化チタン、酸化タンタル、ジルコニア、合成雲母等を用いることができる。
 また、灯具100が点灯した際に十分な放熱性能を得るために、放熱部材であるヒートシンクを取り付けてもよい。取付け方法は、灯具の基板に、ヒートシンクをネジやカシメ等で直接取り付けてもよいし、柔軟で熱伝導率が高い接合部材を介して取り付けてもよい。接合部材としては、例えば、熱伝導性接着剤、グラファイトシート、チッ化ボロンシート、カーボンナノチューブ含有シート等が挙げられる。
 なお、上述の第1の実施の形態では、一つの半導体発光素子14を有する発光モジュール10を複数備えたものを灯具100として説明したが、複数の半導体発光素子14とライン状の光波長変換部材26を備えたものを発光モジュールとして捉えてもよい。同様の構成を灯具と称するか発光モジュールと称するかは本願発明の本質ではなく、説明の便宜のために適宜使い分けることとする。
 具体的には、複数の半導体発光素子14とライン状の光波長変換部材26を備えたものを発光モジュールとし、この発光モジュールと光学部材(例えば、レンズやカバー、リフレクタ等)とを組み合わせたものを灯具と捉えてもよい。また、灯具は、複数の発光モジュールを備えてもよい。
 また、図2に示す灯具100においては、半導体発光素子14の発光面と光波長変換部材26と離間しているが、半導体発光素子14が光波長変換部材26に包含されている形態であってもよい。つまり、半導体発光素子14の発光面と光波長変換部材26とが接していてもよい。
 図8(a)は、第1の実施の形態の変形例に係る灯具の概略断面図、図8(b)は、図8(a)に示す灯具のB-B断面図、図8(c)は、第1の実施の形態の変形例に係る灯具の正面図である。
 灯具32は、ライン状に配列された複数の半導体発光素子14と、複数の半導体発光素子14を搭載する基板34と、半導体発光素子14が発する素子光により励起され、該素子光の波長が変換された変換光を出射するライン状の光波長変換部材36と、光波長変換部材36から出射した光を反射するリフレクタ38と、を備える。基板34は、アルミ基板22と同様に、複数のグループに分けられた複数の発光素子を1個または複数の半導体発光素子14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。
 このような灯具32は、点灯時に各発光素子に対応した粒状感が少なく、シームレスなライン状の発光が可能である。また、正面だけでなく側方からの被視認性や見映えが向上する。また、グループ毎に順次点灯する際に、リフレクタの反射面で素子光を広範囲拡散することで、グラデーション状に発光部が広がる見栄えのよいライン光源として機能する。
 また、図8(a)~図8(c)に示す灯具32のリフレクタ38は、ライン状の光波長変換部材36の形状に対応した開口部38aが設けられている。具体的には、光波長変換部材36は、半円筒形状(シリンドリカル)であり、図8(c)に示す灯具正面方向から見た形状は略長方形である。そして、開口部38aも略長方形である。
 [第2の実施の形態]
 上述の灯具32は、リフレクタ38の開口部38aから光波長変換部材36が見えるようになっている。そのため、灯具32をターンシグナルとして利用する場合、非点灯時には光波長変換部材36がリフレクタ38の内面に映り込む可能性があり、見映えに改善の余地がある。
 図9は、第2の実施の形態に係る灯具の概略断面図である。図9に示す灯具40は、反射面42aを有するリフレクタ42を有する。リフレクタ42は、放物柱の一部を構成する反射面42aと、平坦面42bとを有する。灯具40は、リフレクタ42により集光することで、灯具40の正面方向の光度を向上できる。一方、前述のように、平坦面42bには、光波長変換部材36が映り込む可能性がある。
 そこで、灯具40は、平坦面42bの一部に光波長変換部材36の映り込みを抑制するための反射抑制部44が設けられている。ここで、反射抑制部44とは、少なくとも鏡面よりも光波長変換部材36の映り込みが抑制された構成である。これにより、ライン状の光波長変換部材36がリフレクタ38に映り込むことが抑制される。そのため、灯具40を見た際に、光波長変換部材36の反射像が視認されにくくなり、見映えがよくなる。
 なお、反射抑制部44は、例えば、白色部または黒色部である。白色部であれば、光波長変換部材36がリフレクタ42に映り込みことを抑制しつつ、反射抑制部44での光の反射も得られるため、灯具40の光度を向上させることができる。一方、黒色部であれば、より確実に光波長変換部材36がリフレクタ42に映り込みことを抑制できる。
 白色の反射抑制部44を形成する場合は、平坦面42bに白色塗料を塗布したり、白色のシートや板を貼り付けてもよい。あるいは、リフレクタ42の一部を拡散成分を含有した白樹脂のようなもので構成してもよい。また、黒色の反射抑制部44を形成する場合は、平坦面42bに黒色塗料を塗布したり、黒色のシートや板を張り付けてもよい。あるいは、リフレクタ42の一部を黒樹脂のようなもので構成してもよい。なお、反射抑制部44の色は白や黒に限られず、他の着色材料を用いてもよい。また、反射抑制部44は、着色処理する場合だけでなく、ローレット加工やシボ加工、ブラスト処理等の平坦面42bの表面形態を変化させる処理によって反射が抑制される構成であってもよい。
 第2の実施の形態に係る反射抑制部44は、リフレクタ42の反射面のうち灯具下方側の平坦面42bに形成されている。一般的に車両用の灯具の場合、人の顔より灯具40は下方に位置しているため、リフレクタ42の反射面(反射面42a、平坦面42b)のうち人が視認できるのは灯具下方側の反射面(平坦面42b)である。換言すれば、灯具上方側の反射面42aは、灯具40を下方から覗かなければ視認できないことが多い。
 そこで、灯具40下方側の平坦面42bに反射抑制部44を形成することで、見映えの向上とリフレクタ42の反射性能低下(反射面減少による灯具の光度低下)の抑制との両立を図ることができる。その結果、リフレクタ42自体の存在感が薄まり、灯具40の周辺にある他の機能を有する部材(エクステンションやヘッドライト等)との一体感が増す。また、リフレクタ42は、灯具前方に向けて集光するように反射面42aが構成されている。これにより、灯具前方の光度を向上できるため、少ない半導体発光素子14により所定の配光を実現でき、放熱機構の簡略化により灯具の小型化や省エネルギを実現できる。
 なお、上述の反射抑制部44は、外部から灯具40内へ向かう光がリフレクタ42で反射されて半導体発光素子14や光波長変換部材36に向かうことを抑制する機能も有する。例えば、灯具40を使用していない昼間において、太陽光がリフレクタ42の反射面に到達すると、半導体発光素子14に集光してしまうことがあり得るが、このような状況を改善できる。
 [第3の実施の形態]
 図10は、第3の実施の形態に係る灯具の概略断面図である。図10に示す灯具46は、図9に示す灯具40の上下を反対にしたものである。なお、反射抑制部44は、放物柱の一部を構成する反射面42aを延長した内面に設けられている。これにより、灯具46は、第2の実施の形態に係る灯具40と同様の作用効果が得られる。
 [第4の実施の形態]
 図11は、第4の実施の形態に係る灯具の概略断面図である。図11に示す灯具48は、放物柱の反射面を上面50aおよび下面50bに有するリフレクタ50と、リフレクタ50の底部に搭載されている半導体発光素子14および光波長変換部材36を有する発光モジュールと、を備える。リフレクタ50は、開口部50cから発光モジュールに向かって下面50bの一部に反射抑制部44が形成されている。これにより、灯具48は、第2の実施の形態に係る灯具40と同様の作用効果が得られる。
 [第5の実施の形態]
 図12は、第5の実施の形態に係る灯具の概略構成図である。図12に示す灯具52は、筐体54の上面および下面に、断面が楔状(三角柱状)の白色レフ板56が設けられている。白色レフ板56は、反射抑制部として機能する。これにより、リフレクタ50は、開口部50cから発光モジュールに向かって下面50bの一部に反射抑制部44が形成されている。これにより、灯具48は、第2の実施の形態に係る灯具40と同様の作用効果が得られる。
 なお、上述の第2乃至第5の実施の形態におけるリフレクタやレフ板の形状は、放物柱形状や平面形状に限らず、灯具に求められる配光に応じて適宜表面形状を選択すればよい。
 上述の各灯具を車両のターンシグナル等に用いる場合、灯具正面の輝度(光度)がある程度高い必要がある。一方、光波長変換部材は蛍光体のランバーシアンな発光を利用しているため、等方的な拡散光となりやすい。そこで、上述のリフレクタのように、反射面を工夫することで灯具正面への集光が図られている。以下では、灯具の集光を実現する他の態様について説明する。
 [第6の実施の形態]
 図13は、第6の実施の形態に係る灯具の概略断面図である。図13示す灯具58は、断面が凹状の溝を有する筐体60と、筐体60の底部60aにライン状に複数搭載されている半導体発光素子14と、半導体発光素子14を封止するようにアンバー色の蛍光体が樹脂に分散含有されている光波長変換部材36と、を備える。光波長変換部材36は、筐体60の底部60aを覆うようにドーム状に形成されている。
 筐体60の側面60b,60cは、光波長変換部材36から出射された光を灯具正面に向かって反射する反射面として構成されている。
 なお、光波長変換部材36の形状は、図13に示す形状に限らず、底面の一部を覆うようにしたり、光波長変換部材36の底部の幅Wと光波長変換部材36の高さHとの比率を集光に適するように適宜選択したりしてもよい。例えば、W<Hとなるように光波長変換部材36を構成してもよい。
 また、筐体60の形状も、図13に示す形状に限らない。例えば、筐体60の底部60aや側面60b,60cの少なくとも一部を光学的に設計された曲面で構成したり、筐体60の内面の一部に上述の反射抑制部を設けたりしてもよい。
 [第7の実施の形態]
 次に、光波長変換部材36の出射面の形状を工夫することで集光する態様について説明する。図14(a)は、第7の実施の形態に係る光波長変換部材の断面図、図14(b)は、第7の実施の形態の変形例に係る光波長変換部材の断面図である。
 図14(a)に示す光波長変換部材62は、出射面の中央部が平坦面62aとなっており、半導体発光素子14の素子光や、光波長変換部材62内部の蛍光体62bのランバーシアンな光を屈折して集光できる。
 図14(b)に示す光波長変換部材63は、出射面の中央部が凹面63aとなっており、光波長変換部材62と同様に、半導体発光素子14の素子光や、光波長変換部材63内部の蛍光体のランバーシアンな光を屈折して集光できる。
 [第8の実施の形態]
 図15(a)は、第8の実施の形態に係る発光モジュールの概略断面図、図15(b)は、第8の実施の形態の変形例に係る発光モジュールの概略断面図である。図15(a)に示す発光モジュール120は、半導体発光素子14を透明樹脂層122で覆い、透明樹脂層122を更に光波長変換部材124で覆っている。透明樹脂層122は、半導体発光素子14が発する光を集光するようなレンズ形状である。これにより、発光モジュール120正面の光度(輝度)を向上できる。
 図15(b)に示す発光モジュール126は、半導体発光素子14を光波長変換部材128で覆い、光波長変換部材128を更に透明樹脂層130で覆っている。透明樹脂層1130は、光波長変換部材128から出射した光を集光するようなレンズ形状である。これにより、発光モジュール120正面の光度(輝度)を向上できる。
 なお、集光に寄与できるのであれば、光波長変換部材や透明樹脂層の形状は図15(a)、図15(b)に示す以外にも種々取り得る。
 [第9の実施の形態]
 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16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16に示す灯具330は、曲面を有するカバー64と、図2に示す基板が平坦な灯具100と同様の構成の発光モジュール66と、を備える。この場合、発光モジュール66とカバー64との距離Lは一定ではない。そのため、カバー64と発光モジュール66との距離Lが大きい(L=L1)場合には、対応するカバー64の出射面64aは暗くなる(低輝度)となる。一方、カバー64と発光モジュール66との距離Lが小さい(L=L2<L1)場合には、対応するカバー64の出射面64bは明るくなる(高輝度)となる。そのため、発光面の明るさに濃淡が発生してしまう。
 図17は、複数の発光モジュールとカバーとの距離を略均一化した灯具の概略断面図である。上述の灯具330の課題を改善するために、図17に示す灯具340は、基板が平坦な図2に示す灯具100と同様の構成であるが、長さが短い発光モジュール68を複数備えている。複数の発光モジュール68は、互いに向きを変えて、カバー64の内面形状に沿うように配置されている。これにより、各発光モジュール68とカバー64との距離Lをほぼ一定(L1≒L2≒L3)にできる。その結果、カバー64の発光面の明るさの濃淡は低減される。
 しかしながら、灯具340においては、隣接する発光モジュール68間に光波長変換部材26がない領域R1が生じるため、カバー64の発光面の一部に筋状の暗部が発生し、カバー64の発光面の明るさ(輝度)の均一性が低下する。加えて、各発光モジュール68に対して給電や制御のための配線を接続する必要があり、製造工程の増加によるコスト上昇の一因となる。
 そこで、発光モジュール間の領域R1に対する筋状の暗部の低減を改善する構成について考案した。図18(a)~図18(d)は、第9の実施の形態に係る発光モジュールの形態を模式的に示した図である。なお、各図の発光モジュールの基本構成は、図2に示す灯具100とほぼ同様であるが、光波長変換部材の形状がそれぞれ異なっている。
 図18(a)に示す発光モジュール70は、ライン状の光波長変換部材72の一端から長手方向に突出した凸部72aを有する。また、光波長変換部材72の他端には、隣接する発光モジュール70の凸部72aが嵌るような形状の凹部72bが形成されている。これにより、隣接する発光モジュール70の境界領域R2においても、光波長変換部材72が存在するため、並んで配置された複数の発光モジュールの発光面の明るさの均一性が増す。
 図18(b)に示す発光モジュール74は、ライン状の光波長変換部材76の一端が階段状の突起76aを有する。また、光波長変換部材76の他端には、隣接する光波長変換部材76の突起76aが合わさるような段差部76bが形成されている。これにより、隣接する発光モジュール74の境界領域においても、光波長変換部材76が存在するため、並んで配置された複数の発光モジュールの発光面の明るさの均一性が増す。
 図18(c)に示す発光モジュール78は、ライン状の光波長変換部材80の両端が側方から見て斜辺80a,80bとなっている。また、図18(d)に示す発光モジュール82は、ライン状の光波長変換部材84の一端に形成された半円柱状の凸部84aを有する。また、光波長変換部材84の他端には、隣接する発光モジュール82の凸部84aが嵌るような半円柱状の凹溝84bが形成されている。このように、光波長変換部材の両端部の形状を工夫することで、光波長変換部材の一部を重ね合わせることができる。そのため、これら発光モジュール78や発光モジュール82の境界領域においても、光波長変換部材が存在するため、並んで配置された複数の発光モジュールの発光面の明るさの均一性が増す。
 [第10の実施の形態]
 図19は、第10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17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。
 そこで、灯具350の各発光モジュール86が共有する基板88において、隣接する光波長変換部材90の間の領域において、上面または下面の少なくとも一方に切り込み88aを形成する。これにより、基板88が比較的硬い材料の場合であっても、基板88を折り曲げやすくできる。
 一方で、基板に切り込みを形成すると、表層にある配線が切断される可能性がある。図20(a)~図20(c)は、第10の実施の形態に係る発光モジュールに適用できる基板の一例について説明するための断面図である。
 図20(a)に示す基板92は、両面および層間にパターン配線92b,92c,92dが形成されている。そのため、切り込み92aが両面にある場合であっても、少なくとも層間のパターン配線92cにより、隣接する発光モジュール間の導通が可能となる。
 また、図20(b)に示す基板94は、両面にのみパターン配線94b,94cが形成されている。そのため、切り込み94aは、基板94の一方の主面にのみ形成し、他方の主面には形成しない。これにより、少なくとも他方の主面にあるパターン配線94cにより、隣接する発光モジュール間の導通が可能となる。
 また、図20(c)に示す基板96は、片面にのみパターン配線96bが形成されている。そのため、切り込み96aを形成すると、パターン配線96bが途中で切断されることになる。したがって、このような場合は、切り込み96aをまたぐようにコード98をパターン配線96bに接続する。
 [第11の実施の形態]
 図21は、第11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21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。
 透光部材102は、半導体発光素子14から出射した光が表面102aから出射する際に屈折するようなレンズ形状である。また、光波長変換部材104は、入射した素子光が屈折して集光されるような形状であってもよい。これにより、灯具360の正面方向(半導体発光素子14の上方)の光度を向上できる。
 [第12の実施の形態]
 図22は、第12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22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。
 透光部材102は、半導体発光素子14から出射した光が表面102aから出射する際に屈折するようなレンズ形状であってもよい。また、リフレクタ106は、断面が凹状であり、内面が反射部として処理された部材である。リフレクタ106は、透光部材102から側方に向かって出射した光を反射して、灯具正面方向へ反射(集光)するように反射面が形成されている。これにより、灯具370の正面方向(半導体発光素子14の上方)の光度を向上できる。
 図23は、第12の実施の形態の変形例に係る灯具380の概略断面図である。灯具380は、灯具370の板状の光波長変換部材108の代わりに、アウターレンズ110の半導体発光素子14側の凹凸面110a(散乱面)に光波長変換層112を形成してある。光波長変換層112は、蛍光体を含有した樹脂を凹凸面110aに塗布したり、蛍光体を含有した樹脂シートをアウターレンズ110と一体に成形したりしてもよい。
 以上、本発明を各実施の形態や実施例をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
 10 発光モジュール、 12 アルミナ基板、 12a 凹部、 12b 貫通ビア、 14 半導体発光素子、 14a 発光面、 16 樹脂層、 22 アルミ基板、 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。
 本発明は、複数の発光素子を備えた灯具に利用できる。

Claims (7)

  1.  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、
     前記発光素子が発する素子光により励起され、該素子光の波長が変換された変換光を出射するライン状の光波長変換部材と、
     前記光波長変換部材から出射した光を反射するリフレクタと、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。
  2.  前記リフレクタは、
     前記ライン状の光波長変換部材の形状に対応した開口部が設けられており、
     該リフレクタの反射面の少なくとも一部が鏡面よりも前記光波長変換部材の映り込みが抑制された反射抑制部であることを特徴とする請求項1に記載の灯具。
  3.  前記反射抑制部は、白色部または黒色部であることを特徴とする請求項2に記載の灯具。
  4.  前記反射抑制部は、前記リフレクタの反射面のうち灯具下方側の反射面に形成されていることを特徴とする請求項2または3に記載の灯具。
  5.  前記リフレクタは、灯具前方に向けて集光するように反射面が構成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。
  6.  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5のいずれか1項に記載の灯具。
  7.  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6のいずれか1項に記載の灯具。
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