(57)【要約】  発光モジュール４０において、光波長変換セラミック５２は板状に形成され、半導体発光素子４８が発する光の波長を変換して出射する。光波長変換セラミック５２は、縁部に近づくにしたがって半導体発光素子４８に近づくよう傾斜するテーパー面５２ａを有する。光波長変換セラミック５２は透明であり、変換後の発光波長帯の全光線透過率が４０％以上となるよう設けられる。
2010061592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子が発する光の波長を変換して出射する板状の光波長変換部材と、
を備え、
前記光波長変換部材は、縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面を有することを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記光波長変換部材は、透明であることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記光波長変換部材は、変換後の発光波長帯の全光線透過率が４０％以上であることを特徴とする請求項２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記テーパー面は、縁部に近づくにしたがって前記発光素子に近づくよう傾斜することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記テーパー面は、縁部に近づくにしたがって前記発光素子から遠ざかるよう傾斜することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発光モジュール。
【請求項６】
前記テーパー面上に設けられ、前記光波長変換部材から出射しようとする光を反射する反射層をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の発光モジュール。
【請求項７】
入射した光の波長を変換して出射する板状の光波長変換部材に、縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面を設ける工程と、
発光素子が発する光が前記光波長変換部材に入射するよう前記発光素子および前記光波長変換部材を配置する工程と、
を備えることを特徴とする発光モジュールの製造方法。
【請求項８】
発光素子と、前記発光素子が発する光の波長を変換して出射する板状の光波長変換部材と、を有する発光モジュールと、
前記発光モジュールから出射された光を集光する光学部材と、
を備え、
前記光波長変換部材は、縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面を有することを特徴とする灯具ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光モジュールおよびその製造方法、発光モジュールを備える灯具ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高寿命化や消費電力低減などを目的として、車両前方に光を照射する灯具ユニットなど強い光を照射するための光源としてＬＥＤ（Light Emitting
Diode）などの発光素子を有する発光モジュールを用いる技術の開発が進められている。しかし、このような用途で用いるためには発光モジュールに高輝度や高光度が求められることになる。ここで、例えば白色光の取り出し効率を向上させるべく、主として青色光を発光する発光素子と、青色光により励起されて主として黄色光を発光する黄色系蛍光体と、発光素子から青色光を透過させ、黄色系蛍光体からの黄色光以上の波長の光を反射する青色透過黄色系反射手段と、を備える照明装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
しかし、一般的な粉状の蛍光体を用いて光の波長を変換する場合、光が蛍光体の粒子に当たったときにその光の光度が弱められるため、光の高い利用効率を実現することは難しい。このため、例えば発光層によって放出された光の経路内に配置されたセラミック層を備える構造体が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５９８６４号公報
【特許文献２】特開２００６−５３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで図９に、半導体発光素子２０２の上面に断面が長方形状の光波長変換セラミック２０４が積載された発光モジュール２００における光の進路の一例を示す。半導体発光素子２０２で発せられた光の一部は斜めに進む。このような光は光波長変換セラミック２０４の出射面の内側で反射され、さらに光波長変換セラミック２０４の端面の内側で再び反射され半導体発光素子２０２に戻る。このように半導体発光素子２０２に戻る光はそのまま半導体発光素子２０２に吸収されやすく、光の利用効率の低下に繋がる。【０００６】
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、発光モジュールにおける光波長変換部材による光の利用効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光モジュールは、発光素子と、発光素子が発する光の波長を変換して出射する板状の光波長変換部材と、を備える。光波長変換部材は、縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面を有する。【０００８】
この態様によれば、縁部に向かって進む光をテーパー面から外部に効率よく出射させることができる。このため、縁部周辺で反射して発光素子に戻る光を減らすことができ、光の利用効率を向上させることができる。【０００９】
光波長変換部材は、透明であってもよい。この態様によれば、光波長変換部材の内部を光が通過するときの光度の減少を抑制することができる。このため、発光素子が発する光を効率的に利用することが可能となる。【００１０】
光波長変換部材は、変換後の発光波長帯の全光線透過率が４０％以上であってもよい。発明者の鋭意なる研究開発の結果、光波長変換部材における変換後の発光波長帯の全光線透過率が４０％以上の透明な状態であれば、光波長変換部材による光の波長の適切な変換と光波長変換部材を通過する光の光度の減少抑制とを両立することが可能であることが判明した。したがってこの態様によれば、光度減少を抑制しつつ光波長変換部材を通過する光の波長を適切に変換することが可能となる。【００１１】
テーパー面は、縁部に近づくにしたがって発光素子に近づくよう傾斜してもよい。この態様によれば、発光素子が光を発する方向と同様の方向に光波長変換部材から光を効率よく出射させることができる。【００１２】
テーパー面は、縁部に近づくにしたがって発光素子から遠ざかるよう傾斜してもよい。この場合、テーパー面上に設けられ、光波長変換部材から出射しようとする光を反射する反射層をさらに備えてもよい。この態様においても、発光素子が光を発する方向と同様の方向に光波長変換部材から光を効率よく出射させることができる。【００１３】
本発明の別の態様は、発光モジュールの製造方法である。この方法は、入射した光の波長を変換して出射する板状の光波長変換部材に、縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面を設ける工程と、発光素子が発する光が光波長変換部材に入射するよう発光素子および光波長変換部材を配置する工程と、を備える。【００１４】
この態様によれば、板状の光波長変換部材を用いるためテーパー面を容易に設けることができる。このため、光の利用効率が良好な発光モジュールを簡易に製造することが可能となる。【００１５】
本発明のさらに別の態様は、灯具ユニットである。この灯具ユニットは、発光素子と、発光素子が発する光の波長を変換して出射する板状の光波長変換部材と、を有する発光モジュールと、発光モジュールから出射された光を集光する光学部材と、を備える。光波長変換部材は、縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面を有する。【００１６】
この態様によれば、光の利用効率が良好な発光モジュールを用いて灯具ユニットを製造することが可能となる。このため、高輝度または高光度の灯具ユニットを提供することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、発光モジュールにおける光波長変換部材による光の利用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る車両用前照灯の構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る発光モジュール基板の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す図である。
【図５】第３の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す図である。
【図６】第４の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す図である。
【図７】第５の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す図である。
【図８】第６の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す図である。
【図９】半導体発光素子の上面に断面が長方形状の光波長変換セラミックが積載された発光モジュールにおける光の進路の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、実施形態という）について詳細に説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る車両用前照灯１０の構成を示す断面図である。車両用前照灯１０は、灯具ボディ１２、前面カバー１４、および灯具ユニット１６を有する。以下、図１において左側を灯具前方、右側を灯具後方として説明する。また、灯具前方にみて右側を灯具右側、左側を灯具左側という。図１は、灯具ユニット１６の光軸を含む鉛直平面によって切断された車両用前照灯１０を灯具左側から見た断面を示している。なお、車両用前照灯１０が車両に装着される場合、車両には互いに左右対称に形成された車両用前照灯１０が車両左前方および右前方のそれぞれに設けられる。図１は、左右いずれかの車両用前照灯１０の構成を示している。
【００２１】
灯具ボディ１２は開口を有する箱状に形成される。前面カバー１４は透光性を有する樹脂またはガラスによって椀状に形成される。前面カバー１４は、縁部が灯具ボディ１２の開口部に取り付けられる。こうして、灯具ボディ１２と前面カバー１４とによって覆われる領域に灯室が形成される。
【００２２】
灯室内には、灯具ユニット１６が配置される。灯具ユニット１６は、エイミングスクリュー１８によって灯具ボディ１２に固定される。下方のエイミングスクリュー１８はレベリングアクチュエータ２０が作動することにより回転するよう構成されている。このため、レベリングアクチュエータ２０を作動させることで、灯具ユニット１６の光軸を上下方向に移動することが可能となっている。
【００２３】
灯具ユニット１６は、投影レンズ３０、支持部材３２、リフレクタ３４、ブラケット３６、発光モジュール基板３８、および放熱フィン４２を有する。投影レンズ３０は、灯具前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズからなり、その後方焦点面上に形成される光源像を反転像として灯具前方に投影する。支持部材３２は、投影レンズ３０を支持する。発光モジュール基板３８には発光モジュール４０が設けられている。リフレクタ３４は、発光モジュール４０からの光を反射して、投影レンズ３０の後方焦点面に光源像を形成する。このようにリフレクタ３４および投影レンズ３０は、発光モジュール４０が発した光を灯具前方に向けて集光する光学部材として機能する。放熱フィン４２は、ブラケット３６の後方側の面に取り付けられ、主に発光モジュール４０が発した熱を放熱する。
【００２４】
支持部材３２には、シェード３２ａが形成されている。車両用前照灯１０はロービーム用光源として用いられ、シェード３２ａは、発光モジュール４０から発せられリフレクタ３４にて反射した光の一部を遮ることで、車両前方においてロービーム用配光パターンにおけるカットオフラインを形成する。ロービーム用配光パターンは公知であることから説明を省略する。
【００２５】
図２は、第１の実施形態に係る発光モジュール基板３８の構成を示す図である。発光モジュール基板３８は、発光モジュール４０、基板４４、および透明カバー４６を有する。基板４４はプリント配線基板であり、上面に発光モジュール４０が取り付けられている。発光モジュール４０は、無色の透明カバー４６によって覆われている。したがって、透明カバー４６の内部は中空となっている。発光モジュール４０は、半導体発光素子４８および光波長変換部材である光波長変換セラミック５２を有する。光波長変換セラミック５２は、半導体発光素子４８の上面に積載されている。
【００２６】
図３は、第１の実施形態に係る発光モジュール４０の構成を示す図である。半導体発光素子４８は、ＬＥＤ素子によって構成される。第１の実施形態では、半導体発光素子４８として、青色の波長の光を主として発する青色ＬＥＤが採用されている。具体的には、半導体発光素子４８は、サファイヤ基板上にＧａＮ系半導体層を結晶成長させることにより形成されるＧａＮ系ＬＥＤ素子によって構成されている。半導体発光素子４８は、例えば１ｍｍ角のチップとして形成され、発する青色光の中心波長は４７０ｎｍとなるよう設けられている。なお、半導体発光素子４８の構成や発する光の波長が上述したものに限られないことは勿論である。
【００２７】
光波長変換セラミック５２は、いわゆる発光セラミック、または蛍光セラミックと呼ばれるものであり、青色光によって励起される蛍光体であるＹＡＧ（Yttrium
Alminium Garnet）粉末を用いて作成されたセラミック素地を焼結することにより得ることができる。このような光波長変換セラミックの製造方法は公知であることから詳細な説明は省略する。
【００２８】
こうして得られた光波長変換セラミック５２は、半導体発光素子４８が主として発する青色光の波長を変換して黄色光を出射する。このため、発光モジュール４０からは、光波長変換セラミック５２をそのまま透過した青色光と、光波長変換セラミック５２によって波長が変換された黄色光との合成光が出射する。こうして白色の光を発光モジュール４０から発することが可能となる。
【００２９】
また、光波長変換セラミック５２には、透明なものが採用されている。第１の実施形態において「透明」とは、変換後の発光波長帯の全光線透過率が４０％以上のことを意味するものとする。発明者の鋭意なる研究開発の結果、変換後の発光波長帯の全光線透過率が４０％以上の透明な状態であれば、光波長変換セラミック５２による光の波長を適切に変換できると共に、光波長変換セラミック５２を通過する光の光度の減少も適切に抑制できることが判明した。したがって、光波長変換セラミック５２をこのように透明な状態にすることによって、半導体発光素子４８が発する光をより効率的に変換することができる。
【００３０】
また、光波長変換セラミック５２はバインダーレスの無機物で構成され、バインダーなどの有機物を含有する場合に比べて耐久性の向上が図られている。このため、例えば発光モジュール４０に１Ｗ（ワット）以上の電力を投入することが可能となっており、発光モジュール４０が発する光の輝度および光度を高めることが可能となっている。
【００３１】
なお、半導体発光素子４８は青以外の波長の光を主として発するものが採用されてもよい。この場合も、光波長変換セラミック５２には、半導体発光素子４８が発する主とする光の波長を変換するものが採用される。なお、光波長変換セラミック５２は、この場合においても半導体発光素子４８が主として発する波長の光と組み合わせることにより白色または白色に近い色の波長の光となるよう、半導体発光素子４８が発する光の波長を変換してもよい。
【００３２】
光波長変換セラミック５２は板状に形成される。半導体発光素子４８から発せられた光のうち、一部は発光面に対して斜めに進む。例えば断面が長方形状に光波長変換セラミック５２が形成されている場合、こうして光波長変換セラミック５２の表面に向かって斜めに進むため、光波長変換セラミック５２の内部において反射して半導体発光素子４８に戻る可能性がある。半導体発光素子４８は反射して戻ってきた光を吸収するため、光の利用効率を低下させることに繋がる。
【００３３】
また、光波長変換セラミック５２の表面に向かって斜めに進み、内部で反射して光波長変換セラミック５２の縁部から外側に出射する光も存在する。しかし、このように進む光は光波長変換セラミック５２内部において波長が変換される確率が高くなり、このため縁部から出射する光は上面から出射する光との色の違いが大きくなり、大きな色ズレが発生するおそれがある。
【００３４】
このため光波長変換セラミック５２は、縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面５２ａを有する。第１の実施形態では、テーパー面５２ａは、縁部に近づくにしたがって半導体発光素子４８に近づくよう傾斜する。このようにテーパー面５２ａを設けることによって、縁部周辺において斜めに進行する光に対しても、光波長変換セラミック５２の表面に対する光の進行角度を９０度に近づけることができ、光波長変換セラミック５２の内部における光の反射を抑制することができる。このため、半導体発光素子４８に戻る光を抑制することができ、半導体発光素子４８が発する光の利用効率を向上させることができる。
【００３５】
また、このようにテーパー面５２ａを設けることで、光波長変換セラミック５２の内部を長い距離通過して出射する光を減らすことができる。このため、光波長変換セラミック５２から出射される光に生じる色ズレを抑制することができる。
【００３６】
発光モジュール４０を製造するにあたって、まず板状の光波長変換セラミック５２の端部に縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面５２ａを設ける。テーパー面５２ａは、レーザー加工などによって設けることができる。なお、光波長変換セラミック５２の成型時にテーパー面５２ａを設けてもよい。その後、テーパー面５２ａが設けられた側と反対側の面を半導体発光素子４８の上面（発光面）に取り付ける。これにより、半導体発光素子４８が発する光が光波長変換セラミック５２に入射するよう半導体発光素子４８および光波長変換セラミック５２を配置することができる。第１の実施形態に係る発光モジュール４０では、このように板状の光波長変換セラミック５２を用いるためテーパー面５２ａを容易に設けることができる。
【００３７】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る発光モジュール６０の構成を示す図である。なお、発光モジュール４０に代えて発光モジュール６０が設けられる以外は、車両用前照灯１０の構成は第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と同様の個所については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
発光モジュール６０の構成は、光波長変換セラミック５２に代えて光波長変換部材である光波長変換セラミック６２が設けられている点を除いて、上述した発光モジュール４０と同様である。光波長変換セラミック６２は、縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面６２ａを有する。第２の実施形態では、テーパー面６２ａは、半導体発光素子４８の端部よりも発光面が広がる方向に突出し、縁部に近づくにしたがって半導体発光素子４８の発光面から遠ざかるよう傾斜する。このようにテーパー面６２ａを設けることによって、上述と同様に光波長変換セラミック６２の内部における光の反射を抑制することができる。なお、テーパー面６２ａから出射する光は斜め下方向に進む。このため、この光を上方に向けて反射する反射鏡がテーパー面６２ａの周辺に設けられていてもよい。
【００３９】
発光モジュール６０を製造するにあたって、板状の光波長変換セラミック６２に予めテーパー面６２ａを設け、テーパー面６２ａが設けられた側の面を半導体発光素子４８の上面に取り付ける。第２の実施形態においても、このように板状の光波長変換セラミック６２を用いるため、テーパー面６２ａを容易に設けることができる。
【００４０】
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係る発光モジュール７０の構成を示す図である。なお、発光モジュール４０に代えて発光モジュール７０が設けられる以外は、車両用前照灯１０の構成は第１の実施形態と同様である。以下、上述の実施形態と同様の個所については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
発光モジュール７０の構成は、光波長変換セラミック５２に代えて、光波長変換部材である光波長変換セラミック７２、および透明セラミック７４が設けられている点を除いて、上述した発光モジュール４０と同様である。光波長変換セラミック７２は、第１の実施形態における光波長変換セラミック５２と同様の形状に形成される。したがって、光波長変換セラミック７２も縁部に近づくにしたがって半導体発光素子４８に近づくよう傾斜するテーパー面７２ａを有する。光波長変換セラミック７２は、テーパー面７２ａが設けられた側と反対側の面が半導体発光素子４８の上面に取り付けられる。
【００４２】
透明セラミック７４は、光波長変換セラミック７２の形状をくり抜いた形状に形成され、このくり抜いた部分に光波長変換セラミック７２が収容されて一体的となるよう、光波長変換セラミック７２の上部に取り付けられる。このように透明セラミック７４を設けることによって、図５において破線で示すように光波長変換セラミック７２の上面における光の反射を抑制することができる。このため、半導体発光素子４８に戻る光を減らすことができ、光の利用効率を向上させることが可能となる。
【００４３】
なお、透明セラミック７４の縁部から出射する光を上方に向けて反射する反射鏡が発光モジュール７０の周辺に設けられていてもよい。また、透明セラミック７４に代えて、セラミックでない他の透明部材が光波長変換セラミック７２の上面に一体的に取り付けられてもよい。
【００４４】
（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態に係る発光モジュール８０の構成を示す図である。なお、発光モジュール４０に代えて発光モジュール８０が設けられる以外は、車両用前照灯１０の構成は第１の実施形態と同様である。以下、上述の実施形態と同様の個所については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４５】
発光モジュール８０の構成は、光波長変換セラミック５２に代えてセラミックユニット８２が設けられている点を除いて、上述した発光モジュール４０と同様である。セラミックユニット８２は、光波長変換部材である光波長変換セラミック８４および反射層８６を有する。
【００４６】
光波長変換セラミック８４は、縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面８４ａを有する。第４の実施形態では、テーパー面８４ａは、半導体発光素子４８の端部よりも発光面が広がる方向に突出し、縁部に近づくにしたがって半導体発光素子４８の発光面から遠ざかるよう傾斜する。反射層８６は、テーパー面８４ａ上に設けられる。反射層８６は反射鏡をテーパー面８４ａに取り付けてもよく、例えばアルミ蒸着などの鏡面処理をテーパー面８４ａに施して形成してもよい。反射層８６は、テーパー面８４ａと接する部分に反射面８６ａが形成される。
【００４７】
発光モジュール８０を製造するにあたって、板状の光波長変換セラミック８４にまずテーパー面８４ａを設ける。次に、このテーパー面８４ａ上に反射層８６を設けてセラミックユニット８２を構成する。テーパー面８４ａが設けられた側の光波長変換セラミック８４の面を半導体発光素子４８の上面に接着などにより固定することによって、このセラミックユニット８２を半導体発光素子４８に取り付ける。
【００４８】
こうして製造された発光モジュール８０では、半導体発光素子４８から発せられた光のうち、光波長変換セラミック８４の縁部周辺を斜めに進み反射面８６ａから出射しようとする光は、反射面８６ａによって発光モジュール８０の上方に向けて反射される。このようにテーパー面８４ａ上に反射層８６を設けることによって、光の利用効率を向上させると共に、多くの光を発光モジュール８０の上方に向けて出射させることができる。
【００４９】
（第５の実施形態）
図７は、第５の実施形態に係る発光モジュール９０の構成を示す図である。なお、発光モジュール４０に代えて発光モジュール９０が設けられる以外は、車両用前照灯１０の構成は第１の実施形態と同様である。以下、上述の実施形態と同様の個所については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
発光モジュール９０の構成は、光波長変換セラミック５２に代えてセラミックユニット９２が設けられている点を除いて、上述した発光モジュール４０と同様である。セラミックユニット９２は、光波長変換部材である光波長変換セラミック９４、および反射層９６を有する。
【００５１】
光波長変換セラミック９４は、縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面９４ａを有する。第４の実施形態では、テーパー面９４ａは、半導体発光素子４８の端部よりも発光面が広がる方向に突出し、縁部に近づくにしたがって半導体発光素子４８の発光面から遠ざかる方向に進むよう傾斜する。反射層９６は、テーパー面９４ａ上に設けられる。反射層９６は反射鏡をテーパー面９４ａに取り付けてもよく、例えば上述の鏡面処理をテーパー面９４ａに施して形成してもよい。反射層９６は、テーパー面９４ａと接する部分に反射面９６ａが形成される。
【００５２】
発光モジュール９０を製造するにあたって、板状の光波長変換セラミック９４にまずテーパー面９４ａを設ける。また、テーパー面９４ａが設けられた側の面に、例えばエッチングやレーザ加工によって、半導体発光素子４８の形をそのままくり抜いた凹部を形成する。テーパー面９４ａ上に反射層９６を設けてセラミックユニット９２を構成する。次に、光波長変換セラミック９４に形成された凹部に半導体発光素子４８を収容して接着などによって固定することにより、セラミックユニット９２を半導体発光素子４８に取り付ける。
【００５３】
こうして製造された発光モジュール９０では、半導体発光素子４８から発せられた光のうち、光波長変換セラミック９４の縁部周辺を斜めに進み反射面９６ａから出射しようとする光は、反射面９６ａによって発光モジュール９０の上方に向けて反射される。このようにテーパー面９４ａ上に反射層９６を設けることによって、光の利用効率を向上させると共に、多くの光を発光モジュール９０の上方に向けて出射させることができる。
【００５４】
（第６の実施形態）
図８は、第６の実施形態に係る発光モジュール１００の構成を示す図である。なお、発光モジュール４０に代えて発光モジュール１００が設けられる以外は、車両用前照灯１０の構成は第１の実施形態と同様である。以下、上述の実施形態と同様の個所については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５５】
発光モジュール１００の構成は、光波長変換セラミック５２に代えて透明セラミック１０２およびセラミックユニット１０４が設けられている点を除いて、上述した発光モジュール４０と同様である。
【００５６】
透明セラミック１０２は板状に形成され、縁部周辺にテーパー面１０２ａが設けられる。透明セラミック１０２のテーパー面１０２ａが設けられた面には、半導体発光素子４８の形をそのままくり抜いた凹部が形成される。
【００５７】
セラミックユニット１０４は、光波長変換部材である光波長変換セラミック１０６、および反射層１０８を有する。光波長変換セラミック１０６は、縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面１０６ａを有する。第６の実施形態では、テーパー面１０６ａは、半導体発光素子４８の端部よりも発光面が広がる方向に突出し、縁部に近づくにしたがって半導体発光素子４８から遠ざかるよう傾斜する。反射層１０８は、テーパー面１０６ａ上に設けられる。反射層１０８は反射鏡をテーパー面１０６ａに取り付けてもよく、例えば上述の鏡面処理をテーパー面１０６ａに施して形成してもよい。反射層１０８は、テーパー面１０６ａと接する部分に反射面１０８ａが形成される。
【００５８】
発光モジュール１００を製造するにあたって、透明セラミック１０２にまずテーパー面１０２ａを設ける。また、透明セラミック１０２のうちテーパー面１０２ａが設けられた側の面に、例えばエッチングやレーザ加工によって、半導体発光素子４８の形をそのままくり抜いた凹部を形成する。さらに、板状の光波長変換セラミック１０６にテーパー面１０６ａを設け、テーパー面１０６ａ上に反射層１０８を設けてセラミックユニット１０４を構成する。
【００５９】
透明セラミック１０２に形成された凹部に半導体発光素子４８を収容して接着などによって固定することにより、透明セラミック１０２をまず半導体発光素子４８に取り付ける。次に、透明セラミック１０２の上面に、光波長変換セラミック１０６のうちテーパー面１０６ａが設けられた面を接着などにより固定する。こうしてセラミックユニット１０４を透明セラミック１０２に取り付ける。
【００６０】
こうして製造された発光モジュール１００では、半導体発光素子４８から発せられた光のうち、光波長変換セラミック１０６の縁部周辺を斜めに進み反射面１０８ａから出射しようとする光は、反射面１０８ａによって発光モジュール１００の上方に向けて反射される。このようにテーパー面１０６ａ上に反射層１０８を設けることによって、光の利用効率を向上させると共に、多くの光を発光モジュール１００の上方に向けて出射させることができる。
【００６１】
本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。
【００６２】
ある変形例では、半導体発光素子４８と光波長変換セラミックとの間に、光学フィルタが設けられる。この光学フィルタは、半導体発光素子４８が主として発する青色光を透過する。また、この光学フィルタは、光波長変換セラミックによって青色光の波長が変換され主として発せられる黄色光を反射する。この光学フィルタを半導体発光素子４８と光波長変換セラミックとの間に配置することにより、まず半導体発光素子４８が発する光の大部分を光波長変換セラミックに出射させることができる。また、光波長変換セラミックによって波長が変換される際に光が拡散することで半導体発光素子４８に向かって進もうとする黄色の波長の光を反射することができる。このため、半導体発光素子４８が発した光を効率よく利用することができ、発光モジュール４０が発する光の光度や輝度の低下を抑制することが可能となる。
【００６３】
光学フィルタは、光波長変換セラミックの一方の面上に屈折率の異なる材料を交互に蒸着して積層することにより多層膜化したダイクロイックミラーにより構成されてもよい。また、例えばロングパスフィルタ、ショートパスフィルタ、またはバンドパスフィルタが採用されてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
４０  発光モジュール、  ４８  半導体発光素子、  ５２  光波長変換セラミック、  ５２ａ  テーパー面、  ６０  発光モジュール、  ６２  光波長変換セラミック、  ６２ａ  テーパー面、  ７０  発光モジュール、  ７２  光波長変換セラミック、  ７２ａ  テーパー面、  ７４  透明セラミック、  ８０  発光モジュール、  ８２  セラミックユニット、  ８４  光波長変換セラミック、  ８４ａ  テーパー面、  ８６  反射層、  ８６ａ  反射面、  ９０  発光モジュール、  ９２  セラミックユニット、  ９４  光波長変換セラミック、  ９４ａ  テーパー面、  ９６  反射層、  ９６ａ  反射面、  １００  発光モジュール、  １０２  透明セラミック、  １０２ａ  テーパー面、  １０４  セラミックユニット、  １０６  光波長変換セラミック、  １０６ａ  テーパー面、  １０８  反射層、  １０８ａ  反射面、  ２００  発光モジュール、  ２０２  半導体発光素
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によれば、発光モジュールにおける光波長変換部材による光の利用効率を向上させることができる。
【図１】
2010061592.tif 000003
【図２】
2010061592.tif 000004
【図３】
2010061592.tif 000005
【図４】
2010061592.tif 000006
【図５】
2010061592.tif 000007
【図６】
2010061592.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
2010061592.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月28日(2010.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子が発する光の波長を変換して出射する板状の光波長変換セラミックスと、
を備え、
前記光波長変換セラミックスは、縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面を有することを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記光波長変換セラミックスは、透明であることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記光波長変換セラミックスは、変換後の発光波長帯の全光線透過率が４０％以上であることを特徴とする請求項２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記テーパー面は、縁部に近づくにしたがって前記発光素子に近づくよう傾斜することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記テーパー面は、縁部に近づくにしたがって前記発光素子から遠ざかるよう傾斜することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発光モジュール。
【請求項６】
前記テーパー面上に設けられ、前記光波長変換セラミックスから出射しようとする光を反射する反射層をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の発光モジュール。
【請求項７】
入射した光の波長を変換して出射する板状の光波長変換セラミックスに、縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面を設ける工程と、
発光素子が発する光が前記光波長変換セラミックスに入射するよう前記発光素子および前記光波長変換セラミックスを配置する工程と、
を備えることを特徴とする発光モジュールの製造方法。
【請求項８】
発光素子と、前記発光素子が発する光の波長を変換して出射する板状の光波長変換セラミックスと、を有する発光モジュールと、
前記発光モジュールから出射された光を集光する光学部材と、
を備え、
前記光波長変換セラミックスは、縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面を有することを特徴とする灯具ユニット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００５］
ここで図９に、半導体発光素子２０２の上面に断面が長方形状の光波長変換セラミック２０４が積載された発光モジュール２００における光の進路の一例を示す。半導体発光素子２０２で発せられた光の一部は斜めに進む。このような光は光波長変換セラミック２０４の出射面の内側で反射され、さらに光波長変換セラミック２０４の端面の内側で再び反射され半導体発光素子２０２に戻る。このように半導体発光素子２０２に戻る光はそのまま半導体発光素子２０２に吸収されやすく、光の利用効率の低下に繋がる。
［０００６］
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、発光モジュールにおける光波長変換部材による光の利用効率を向上させることにある。
課題を解決するための手段
［０００７］
上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光モジュールは、発光素子と、発光素子が発する光の波長を変換して出射する板状の光波長変換セラミックスと、を備える。光波長変換セラミックスは、縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面を有する。
［０００８］
この態様によれば、縁部に向かって進む光をテーパー面から外部に効率よく出射させることができる。このため、縁部周辺で反射して発光素子に戻る光を減らすことができ、光の利用効率を向上させることができる。
［０００９］
光波長変換セラミックスは、透明であってもよい。この態様によれば、光波長変換セラミックスの内部を光が通過するときの光度の減少を抑制することができる。このため、発光素子が発する光を効率的に利用することが可能となる。
［００１０］
光波長変換セラミックスは、変換後の発光波長帯の全光線透過率が４０％以上であってもよい。発明者の鋭意なる研究開発の結果、光波長変換セラミックスにおける変換後の発光波長帯の全光線透過率が４０％以上の透明な状態であれば、光波長変換セラミックスによる光の波長の適切な変換と光波長変換セラミックスを通過する光の光度の減少抑制とを両立することが可能であることが判明した。したがってこ
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
の態様によれば、光度減少を抑制しつつ光波長変換セラミックスを通過する光の波長を適切に変換することが可能となる。
［００１１］
テーパー面は、縁部に近づくにしたがって発光素子に近づくよう傾斜してもよい。この態様によれば、発光素子が光を発する方向と同様の方向に光波長変換セラミックスから光を効率よく出射させることができる。
［００１２］
テーパー面は、縁部に近づくにしたがって発光素子から遠ざかるよう傾斜してもよい。この場合、テーパー面上に設けられ、光波長変換セラミックスから出射しようとする光を反射する反射層をさらに備えてもよい。この態様においても、発光素子が光を発する方向と同様の方向に光波長変換セラミックスから光を効率よく出射させることができる。
［００１３］
本発明の別の態様は、発光モジュールの製造方法である。この方法は、入射した光の波長を変換して出射する板状の光波長変換セラミックスに、縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面を設ける工程と、発光素子が発する光が光波長変換セラミックスに入射するよう発光素子および光波長変換セラミックスを配置する工程と、を備える。
［００１４］
この態様によれば、板状の光波長変換セラミックスを用いるためテーパー面を容易に設けることができる。このため、光の利用効率が良好な発光モジュールを簡易に製造することが可能となる。
［００１５］
本発明のさらに別の態様は、灯具ユニットである。この灯具ユニットは、発光素子と、発光素子が発する光の波長を変換して出射する板状の光波長変換セラミックスと、を有する発光モジュールと、発光モジュールから出射された光を集光する光学部材と、を備える。光波長変換セラミックスは、縁部に近づくにしたがって厚みが減少するよう傾斜するテーパー面を有する。
［００１６］
この態様によれば、光の利用効率が良好な発光モジュールを用いて灯具ユニットを製造することが可能となる。このため、高輝度または高光度の灯具ユニットを提供することができる。
発明の効果
［００１７］
本発明によれば、発光モジュールにおける光波長変換部材による光の利用
【国際調査報告】
2010061592.tif 000012
2010061592.tif 000013
2010061592.tif 000014
2010061592.tif 000015