(57)【要約】【課題】  発光デバイスの点灯時における光色と、非点灯時に外観に露呈する色味との間に違いが生じないようにし、車両用灯具への適用上支障を来たさないようにする。【解決手段】  ＬＥＤ等を用いた発光デバイス２は、発光素子２ａ、第１の蛍光体２ｂ、第２の蛍光体２ｃを有する。発光素子２ａは、波長範囲が可視領域内とされる光「Ｌ１」を発する。また、第１の蛍光体２ｂは、「Ｌ１」や第２の蛍光体２ｃからの光「Ｌ３」を受けて当該光とは可視領域にて異なる波長範囲とされる光「Ｌ２」を発する。第２の蛍光体２ｃは、外光に含まれる特定の波長成分（紫外光等）を受けてＬ１とほぼ同じ波長範囲とされる光「Ｌ３」を発生させて第１の蛍光体２ｂに対して照射する。点灯時の合成光「Ｌ１」及び「Ｌ２」の色と、非点灯時の合成光「Ｌ２」及び「Ｌ３」とが同じ色になるようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光色と蛍光色との混色により所定の光源色が得られるように構成された発光デバイスにおいて、
波長範囲が可視領域内とされる第１の光を発光する発光素子と、
上記第１の光又は下記第３の光を受けて、当該光とは可視領域にて異なる波長範囲とされる第２の光を発する第１の蛍光体と、
外光に含まれる特定の波長成分を受けて、上記第１の光とほぼ同じ波長範囲とされる第３の光を発生させて上記第１の蛍光体に対して照射する第２の蛍光体とを備えた
ことを特徴とする発光デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載した発光デバイスにおいて、
上記第１及び第３の光が青色を含む波長範囲を有し、上記第２の光が黄色を含む波長範囲を有する
ことを特徴とする発光デバイス。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載した発光デバイスにおいて、
上記第２の蛍光体が紫外光により励起される
ことを特徴とする発光デバイス。
【請求項４】
請求項１又は請求項２又は請求項３に記載した発光デバイスにおいて、
上記発光素子に対して、上記第１の蛍光体、上記第２の蛍光体の順に積層された構成を有するとともに、上記第２の蛍光体を上記第１及び第２の光が透過する
ことを特徴とする発光デバイス。
【請求項５】
請求項１又は請求項２又は請求項３に記載した発光デバイスにおいて、
上記第２の蛍光体として上記第１の光の波長に比して粒子径が小径とされるナノ蛍光体粒子を用いた
ことを特徴とする発光デバイス。
【請求項６】
発光色と蛍光色との混色により所定の光源色が得られる発光デバイスと、該発光デバイスを光源として照射光を得るための光学系を備えた車両用灯具において、
上記発光デバイスが、
波長範囲が可視領域内とされる第１の光を発光する発光素子と、
上記第１の光又は下記第３の光を受けて、当該光とは可視領域にて異なる波長範囲とされる第２の光を発する第１の蛍光体と、
外光に含まれる特定の波長成分を受けて、上記第１の光とほぼ同じ波長範囲とされる第３の光を発生させて上記第１の蛍光体に対して照射する第２の蛍光体とを備えた
ことを特徴とする車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子と複数種の蛍光体を含む発光デバイス及び該発光デバイスを用いた車両用灯具において、点灯時の光色と非点灯時に見える色とが著しく相違しないようにするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光デバイスを光源として、レンズや反射鏡等を用いて灯具ユニットを構成するとともに、該ユニットを複数個使用した車両用灯具が知られており、直射型及び反射型の各ユニットを組み合わせることにより、所望の配光分布を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
灯具光源に用いられる白色発光ダイオードの場合には、ＬＥＤチップ単体で広い波長範囲の光を得ることが困難であるため、例えば、青色発光のＬＥＤチップと、該チップによる青色光の一部によって励起される、青色光励起蛍光体が使用される。つまり、ＬＥＤチップによる青色光と、その補色である黄色系の光を蛍光体で発生させ、両者の混色によって白色光を得ることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９５４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した構成では、発光デバイスの点灯時における光色と、非点灯時において外観に現れる色との違いに起因する問題がある。
【０００６】
例えば、発光素子（ＬＥＤチップ）が点灯していない状態において、上記青色光励起蛍光体自体は外光（可視光）によって色味（黄色）を帯びるため、灯具の光源として用いる場合にレンズや反射鏡等の光学部品を介した映り込みが著しいと、擬似点灯の問題や、灯具規格に抵触する等の問題が生じる（光学部品への映り込みの度合いによっては、灯具前面に現出する黄色成分が、ターンシグナルランプ等の機能色に近い場合に誤認等の問題を惹き起こす虞がある。）。
【０００７】
そこで、光学設計上の工夫やフィルタ等の付設によって、非点灯時における色味の発生を防止する手段が講じられるが、点灯時における光色や配光分布等への影響が生じたり、あるいは構成の複雑化やコスト上昇を伴うといった問題の解決が必要である。
【０００８】
本発明は、発光デバイスの点灯時における光色と、非点灯時に外観に露呈する色味との間に違いが生じないようにし、車両用灯具への適用上支障を来たさないようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る発光デバイスは、発光色と蛍光色との混色により所定の光源色が得られるように構成された発光デバイスにおいて、下記に示す構成要素を備えたものである。
【００１０】
（Ｉ）波長範囲が可視領域内とされる第１の光を発光する発光素子
（ＩＩ）上記第１の光又は下記第３の光を受けて当該光とは可視領域にて異なる波長範囲とされる第２の光を発する第１の蛍光体
（ＩＩＩ）外光に含まれる特定の波長成分を受けて第１の光とほぼ同じ波長範囲とされる第３の光を発生させて第１の蛍光体に照射する第２の蛍光体。
【００１１】
また、本発明に係る車両用灯具は、発光色と蛍光色との混色により所定の光源色が得られる発光デバイスと、該発光デバイスを光源として照射光を得るための光学系を備えた車両用灯具において、発光デバイスが上記構成要素（Ｉ）乃至（ＩＩＩ）を備えたものである。
【００１２】
本発明では、発光素子の点灯時において上記第１の光及び上記第２の光が外部に出射され、両者の合成により光色が決定される。また、発光素子の非点灯時には上記第３の光及び第２の光が外部に出射され、両者の合成により光色が決定される。例えば、発光素子の点灯時に第１及び第２の光を合成した光が白色光であれば、発光素子の非点灯時において、第１の光とほぼ同波長範囲とされる第３の光と第２の光を合成した光もまた白色光である。従って、点灯時と非点灯とで外部に出射される合成光の色が同じか又はほぼ同系色となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、発光デバイスの点灯時における光色と、非点灯時において外観に露呈する色味との間に違いが生じないようにし、灯具の機能色に関する混同等を防止することができる。つまり、車両用灯具への適用において、その光学系を構成する部品（レンズや反射鏡等）への蛍光体色（第１の蛍光体の色）の映り込みによる影響を防止して灯具規格適合上の問題を解決することができる。
【００１４】
例えば、上記第１及び第３の光が青色を含む波長範囲を有し、上記第２の光が黄色を含む波長範囲を有する場合において、非点灯時の映り込みによって黄色味を帯びないようにすることができる（白色以外の機能色（アンバー色等）の灯具との混同等を回避できる。）。
【００１５】
また、上記第２の蛍光体として、紫外光により励起される紫外光励起蛍光体を用いると、外光（自然光等）に含まれる紫外光の成分を利用することができる。
【００１６】
発光素子に対して、上記第１の蛍光体、上記第２の蛍光体の順に積層された構成形態への適用においては、上記第１及び第２の光が第２の蛍光体が透過することになるが、該第２の蛍光体に対する該第１及び第２の光の透過性を高くすることが好ましい（第２の蛍光体の層における光吸収量が少ない。）。
【００１７】
例えば、上記第２の蛍光体として上記第１の光の波長に比して粒子径が小径とされるナノ蛍光体粒子を用いた構成形態によれば、可視光の透過性が増し、減光等の影響が低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は発光ダイオード等の発光デバイスを用いた灯具や信号機等への適用において、点灯時と非点灯時とで出射光の色が著しく相違しないようにすることを目的とする。
【００１９】
図１は本発明に係る車両用灯具の構成例を示す概略図である。
【００２０】
車両用灯具１はそのランプボディ内に、発光デバイス２、２、…と、これらを光源として照射光を得るための光学系３を備えている。
【００２１】
発光デバイス２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子２ａと、２種類の蛍光体２ｂ、２ｃを有しており、発光素子２ａによる発光色と、蛍光体２ｂ又は２ｃによる蛍光色との混色により所定の光色が得られるように構成されている。
【００２２】
光学系３は、レンズや反射鏡等の光学部品を用いて構成され、本発明の適用においてその光学的構成の如何を問わない。例えば、発光素子２ａから発した光が、投影レンズを介して照射される直射タイプの構成形態や、発光素子２ａから発した光が、反射鏡にて反射された後で、投影レンズを介して照射される反射タイプの構成形態等が挙げられる。あるいは、両タイプの光源を複数個組み合わせて所望の配光性能を得ることが可能である。
【００２３】
図２は発光デバイス２の基本構成について説明するための概念図であり、「Ｌ１」、「Ｌ２」、「Ｌ３」が発光又は蛍光による光を示し、「Ｌex」が外光を示している。
【００２４】
第１の光「Ｌ１」は発光素子２ａが発する光であり、その波長範囲が可視領域内とされる。
【００２５】
また、第２の光「Ｌ２」は第１の蛍光体２ｂが発する蛍光であり、当該蛍光体が第１の光「Ｌ１」又は後述する第３の光「Ｌ３」を受けて発する光である。この「Ｌ２」の波長範囲は可視領域内とされるが、「Ｌ１」や「Ｌ３」とは異なる波長範囲をもつ。
【００２６】
第３の光「Ｌ３」は第２の蛍光体２ｃが発する蛍光であり、当該蛍光体が外光「Ｌex」の特定成分を受けて発する光である。第２の蛍光体２ｃは、外光に含まれる特定の波長成分を受けて、第１の光「Ｌ１」とほぼ同じ波長範囲とされるか又は該範囲を含む波長範囲をもった第３の光「Ｌ３」を発生させる。そして、この「Ｌ３」が第１の蛍光体２ｂに対して照射されることで「Ｌ２」が得られる。例えば、外光に含まれる紫外光成分を利用する場合には、第２の蛍光体２ｃとして紫外光励起蛍光体が用いられる。
【００２７】
発光素子２ａの点灯時には、該素子による光「Ｌ１」と、第１の蛍光体２ｂによる光「Ｌ２」との合成光が得られ、発光デバイス２の外部に出射される。例えば、「Ｌ１」が青色を含む波長範囲を有し、「Ｌ２」が、「Ｌ１」と補色関係の黄色を含む波長範囲を有する場合において、両者の混色により白色光が得られる。
【００２８】
また、発光素子２ａの非点灯時には、外光Ｌexを受けた第２の蛍光体２ｃによる光「Ｌ３」と、該「Ｌ３」を受けた第１の蛍光体２ｂによる光「Ｌ２」との合成光が得られ、発光デバイス２の外部に出射される。例えば、「Ｌ３」が「Ｌ１」と同様に青色を含む波長範囲を有し、「Ｌ２」が黄色を含む波長範囲を有する場合において、両者の混色により白色光が得られる。
【００２９】
このように、発光素子２ａの点灯時と非点灯時とで、発光デバイス２を含む光源部から外部に出射される合成光の色がほぼ同じか又は同系色となる。
【００３０】
尚、発光素子２ａの点灯時に外光「Ｌex」の影響を受けて「Ｌ３」が発生したとしても「Ｌ３」が「Ｌ１」とほぼ同じ波長範囲を有することから明らかなように、点灯時の光色に影響を及ぼすことは殆どない。
【００３１】
図３乃至図６は本発明に係る発光デバイスの要部構成について幾つかの例を示した概略図である。
【００３２】
図３に示す発光デバイス２Ａは、第１の蛍光体２ｂとして青色光励起蛍光体を用い、第２の蛍光体２ｃとして紫外光励起蛍光体を用いた構成例を示している。
【００３３】
本例では、光半導体素子４としてＬＥＤチップが用いられ（上記発光素子２ａに相当する。）、基板上の電極部５、５にフリップチップ実装等によりマウントされている。つまり、ＬＥＤチップに形成されたｐ型電極やｎ型電極がハンダバンプ６、６を用いて基板上の電極パターンに電気的に接続されている。尚、ＬＥＤチップは、例えば、窒化物系化合物半導体（ＩｎxＧａyＡｌzＮ等）やサファイヤ基板等を用いて構成され、上記「Ｌ１」に相当する青色光（例えば、波長４００乃至５３０ｎｍ）を発光する。
【００３４】
発光デバイス２Ａでは、ＬＥＤチップに対して、その周囲を覆うように第１蛍光体層７が形成され、さらにその外側に第２蛍光体層８が形成されることにより、積層構造を有する。
【００３５】
第１蛍光体層７には上記第１の蛍光体が用いられ、ＬＥＤチップの発する光の一部を受けて蛍光を発する。つまり、上記「Ｌ２」に相当する光を得るために、例えば、セリウム（Ｃｅ）で付活されたＹＡＧ(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体等が用いられ、これによって黄色を含む波長成分の光（例えば、５７０ｎｍ付近にピーク波長をもつ光）が得られる。ＬＥＤチップが点灯した場合にこれが発する青色光と、該青色光を受けて第１蛍光体層７で発する蛍光とが合成されて白色光が得られる。
【００３６】
第２蛍光体層８には上記第２の蛍光体が用いられ、本例では紫外光励起蛍光体が使用される。紫外光励起蛍光体は可視光下では白味を帯びて青白色を呈するが、外光に含まれる紫外光を受けて上記「Ｌ３」に相当する青色光を発する。例えば、アルミン酸塩蛍光体を用いることができ、化学式「Ｍ1xＡｌyＯz：Ｍ2」で表される。尚、同式中の「ｘ：ｙ：ｚ」がＭ1対Ａｌ対Ｏの組成比を表し、「Ｍ1」はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａのいずれか１種類以上の元素を表す。また、「Ｍ2」はＥｕ、Ｍｎ、Ｔｂのいずれか１種類以上の元素を表す。
【００３７】
例えば、アルミン酸塩蛍光体の中でも「（Ｂａ０）x・（ＭｇＯ）y・（Ａｌ2Ｏ3)z：Ｅｕ」は、紫外光励起により青色発光を行う材料として温度特性に優れているため、高温環境に曝される灯具内において安定した発光特性を得ることが可能である。
【００３８】
第２蛍光体層８の厚み（これを「ｄ」と記す。）については、バインダとの混合比率に応じて規定され、層厚が大きくなると蛍光体の沈降が起き易くなる。そこで、紫外光励起蛍光体層の厚みとして、該沈降の起き難い１００μｍ以下（ｄ≦１０−４ｍ）にすることが望ましい。また、第１蛍光体層７の厚み（これを「Ｄ」と記す。）との比較においては、「ｄ≦Ｄ」とする。つまり、第２蛍光体層８を上記Ｌ１、Ｌ２が透過する際の透過率や、点灯時の照射光量等への影響を考慮して、紫外光励起蛍光体層厚を青色光励起蛍光体層厚以下に規定することが好ましい。
【００３９】
光半導体素子４及び第１蛍光体層７、第２蛍光体層８を含む発光部は、それらの周囲に設けられる収容部材９の凹部９ａ内に位置しており、該凹部９ａの内面が反射面としての機能を有している。
【００４０】
発光デバイス２Ａの点灯時には、ＬＥＤチップが発光するとともに、その青色光の一部を受けて第１蛍光体層７による蛍光が得られ、両者が第２蛍光体層８を透過し、白色光が外部に出射される。他方、非点灯時には、第２蛍光体層８が外光に含まれる紫外光によって青色発光し、その青色光により第１蛍光体層７が発光する。よって、両者の混色により外観上白色を呈することになる。
【００４１】
図４に示す発光デバイス２Ｂは、収容部材９の開口を第２の蛍光体（紫外光励起蛍光体）で覆ったことが上記発光デバイス２Ａとの相違点である。よって、以下では主に相違点について説明することとし、上記発光デバイス２Ａに示した各部と同様の機能を有する部分については既に使用した符号と同じ符号を用いることにする（尚、このことは後述する発光デバイス２Ｃ、２Ｄにおいても同様である。）。
【００４２】
本例では、ＬＥＤチップに対してその周囲を覆うように第１蛍光体層７が形成され、これらが収容部材９の凹部９ａ内に位置している。そして、該凹部９ａの開口を覆うようにして第２蛍光体層８が形成されている（つまり、２種類の蛍光体層が分離した状態とされ、両層を積層する必要がないため、材料選定等の面で自由度が高い。）。
【００４３】
発光デバイス２Ｂの点灯時には、ＬＥＤチップが発光するとともに、その青色光の一部を受けて第１蛍光体層７による蛍光が得られ、両者が第１蛍光体層７と第２蛍光体層８の間を伝播し、さらに第２蛍光体層８を透過して、白色光が外部に出射される。また、非点灯時には、第２蛍光体層８が外光に含まれる紫外光によって青色発光し、その青色光が第１蛍光体層７に照射されて発光する。よって、両者の混色により外観上白色を呈することになる。
【００４４】
図５に示す発光デバイス２Ｃは、収容部材９の開口を第１及び第２の蛍光体で覆ったことが上記発光デバイス２Ａとの相違点である。
【００４５】
本例では、ＬＥＤチップだけが収容部材９の凹部９ａ内に位置している。そして、該凹部９ａの開口を覆うようにして先ず第１蛍光体層７が形成され、さらにその上層に第２蛍光体層８が形成される（２種類の蛍光体層が積層状態とされる。）。
【００４６】
発光デバイス２Ｃの点灯時には、ＬＥＤチップが発光するとともに、その青色光の一部を受けて第１蛍光体層７による蛍光が得られ、両者が上層の第２蛍光体層８を透過して、白色光が外部に出射される。また、非点灯時には、第２蛍光体層８が外光に含まれる紫外光によって青色発光し、その青色光が第１蛍光体層７に照射されて発光する。よって、両者の混色により、収容部材９の表面において白色を呈することになる。
【００４７】
ＬＥＤチップの外表面に２種類の蛍光体層を形成する必要がなく、蛍光体層がチップからの熱的な影響や光照射による劣化等を受け難いことや、蛍光体の占有面積を充分に確保したり層厚を薄くできる等の利点が得られる。
【００４８】
図６に示す発光デバイス２Ｄは、第１及び第２の蛍光体を混合して形成した蛍光体層を用いたことが上記発光デバイス２Ａとの相違点である。
【００４９】
本例では、第１の蛍光体と第２の蛍光体とを層分離せずに、１つの層内に同じバインダを用いて両蛍光体を混合している。つまり、ＬＥＤチップの周囲を覆うように蛍光体層１０が形成された状態で、収容部材９の凹部９ａ内に位置している。
【００５０】
発光デバイス２Ｄの点灯時には、ＬＥＤチップが発光するとともに、その青色光の一部を受けて蛍光体層１０に含まれる青色光励起蛍光体による蛍光が得られ、青色光と蛍光（黄色光）の合成により白色光が外部に出射される。また、非点灯時には、蛍光体層１０に含まれる紫外光励起蛍光体が外光に含まれる紫外光によって青色発光し、その青色光が同層に含まれる青色光励起蛍光体に照射されて発光する。よって、両者の混色により白色を呈することになる。
【００５１】
本形態においては、第２の蛍光体としてナノ蛍光体粒子を用いることが好ましく、点灯時に蛍光体層１０を透過する可視光が増えるという効果を奏する。また、非点灯時にも同様の効果が得られる。
【００５２】
使用するナノ蛍光体粒子については、その粒子径が、ＬＥＤチップの発光による光（上記「Ｌ１」に相当する。）の波長に比して小径とされ、例えば、２乃至１０ｎｍ程度にすれば可視光に対して透明である（粒子径を可視光波長の４分の１以下とすることにより、可視光に対する透明性を充分に確保することが可能である。）。尚、ナノ蛍光体粒子の粒子径を制御することにより蛍光により生じる光の寿命を制御することができ、その光の波長を変化させることができる。
【００５３】
また、使用するバインダには、紫外光に対する耐光性や熱安定性等に優れた材料（フッ素樹脂やジメチルシリコーン樹脂、シルセスキオキサン樹脂等）を用いることが好ましい。尚、紫外光の半波長以下の粒子径をもった金属酸化物粒子（紫外光に対して透明である。）を、バインダに均一に分散させることで屈折率を高めることが可能である。
【００５４】
本例に限らず、第２の蛍光体にナノ蛍光体粒子を用いることは、図３乃至図５に示す構成においても有効であることは勿論である。また、第２の蛍光体を封止用の透明樹脂部材等に混入させるといった各種形態での実施が可能である。
【００５５】
以上に説明したように、発光素子の発光色と蛍光体の蛍光色を組み合わせて両者の混色により所定の光源色が得られるように構成された発光デバイス及び該発光デバイスを用いた車両用灯具への適用において、発光素子点灯時の色（光源色）と、非点灯時において光学部品を介した映り込みにより外部に露呈する色とが同じか又は同系色となり、これによって非点灯時の色が他の灯具の機能色と混同されないように防止することができる。しかも、そのために上記第２の蛍光体を設けるだけで済み、構成の複雑化やコスト上昇等への影響について心配無用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る車両用灯具の構成例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る発光デバイスの基本構成を示す概念図である。
【図３】本発明に係る発光デバイスの要部構成を例示した概略図である
【図４】本発明に係る発光デバイスの別例として、第１蛍光体層と第２蛍光体層とが分離した構成を示す概略図である。
【図５】本発明に係る発光デバイスの別例として、第１蛍光体層及び第２蛍光体層をＬＥＤチップから離隔した位置に形成した構成を示す概略図である。
【図６】本発明に係る発光デバイスの別例として、第１の蛍光体及び第２の蛍光体を同一層内に混在させた構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…車両用灯具、２…発光デバイス、２ａ…発光素子、２ｂ…第１の蛍光体、２ｃ…第２の蛍光体、Ｌ１…第１の光、Ｌ２…第２の光、Ｌ３…第３の光
【図１】
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【図２】
2006135002.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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