(57)【要約】【課題】照明や灯具への適用を考慮した発光モジュールを提供する。【解決手段】発光モジュール５０は、基板５４と、基板５４に搭載され、マトリックス状に配列されている複数の半導体発光素子５２ａ〜５２ｄと、半導体発光素子の発光面５６ａ〜５６ｄに対向するように設けられている蛍光体層５８と、複数の半導体発光素子のうち少なくとも一部の発光素子の発光面の周囲を囲むように設けられている遮光部６０ａ〜６０ｄと、を備えている。【選択図】図５
2015149307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に搭載され、マトリックス状に配列されている複数の発光素子と、
前記発光素子の発光面に対向するように設けられている蛍光部材と、
前記複数の発光素子のうち少なくとも一部の発光素子の発光面の周囲を囲むように設けられている遮光部と、
を備え、
前記基板は、個々の前記発光素子を調光できるように配線した実装基板であることを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記複数の発光素子は、点灯時の光度が相対的に高い第１の発光素子と、点灯時の光度が相対的に低い第２の発光素子とを有し、
前記遮光部は、主として前記第１の発光素子と該第１の発光素子と隣接する発光素子との間に設けられてい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】
前記発光素子は、フリップチップ型の素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記蛍光部材は、板状の蛍光体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記基板は、熱膨張係数が前記発光素子の熱膨張係数の±５ｐｐｍ／℃の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光モジュール。
【請求項６】
発光素子および蛍光部材から出射した光による光源像を、照射方向前方の仮想鉛直スクリーン上に投影するレンズを更に備え、
前記レンズは、前記発光素子または前記蛍光部材に直接接合されている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光モジュールと、
前記発光モジュールの点消灯を制御する制御回路と、を備えた車両用灯具であって、
前記制御回路は、車両用灯具が装着された車両が停車した状態を検出した場合、前記発光モジュールの点消灯状態を、走行時における照射モードよりも消費電力の低い停車モードとなるように制御する、
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、発光ダイオードなどの発光素子を備えた発光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
夜間、幅広い範囲の路面を自動車用灯具で照射する際には、ハイビーム用配光パターンを形成する灯具ユニットが用いられることが多い。一方、このようなハイビーム用配光パターンは、対向車や先行車へグレアを与える可能性があるため、更なる改良が求められている。
【０００３】
例えば、ロービーム用配光パターンを形成する灯具ユニットを左右方向にスイブルすることで照射範囲を広げた車両用灯具が考案されている（特許文献１参照）。しかしながら、このような灯具は、スイブルのための機構部品が必要であり、装置が複雑化、大型化してしまうとともに、瞬時に配光を切り替えることが難しい。
【０００４】
一方、近年、性能の向上が著しい白色発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）と称する。）を光源に用いた車両用灯具の開発も進んでいる。例えば、複数の白色ＬＥＤをマトリックス状に配置した光源が考案されている（引用文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０７３９号公報
【特許文献２】特開２００９−１３４９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、照明や灯具への適用を考慮した発光モジュールを提供することにある。
【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、基板と、基板に搭載され、マトリックス状に配列されている複数の発光素子と、発光素子の発光面に対向するように設けられている蛍光部材と、複数の発光素子のうち少なくとも一部の発光素子の発光面の周囲を囲むように設けられている遮光部と、を備えている。
【０００８】
この態様によると、遮光部により、発光素子間の光漏れが抑制される。
【０００９】
複数の発光素子は、点灯時の光度が相対的に高い第１の発光素子と、点灯時の光度が相対的に低い第２の発光素子とを有してもよい。遮光部は、主として第１の発光素子と該第１の発光素子と隣接する発光素子との間に設けられていてもよい。これにより、第１の発光素子からの光漏れを抑制しつつ、発光モジュール全体に用いられる遮光部を減らすことができるため、コストの低減が図られる。
【００１０】
発光素子は、フリップチップ型の素子であってもよい。これにより、例えば、ワイヤボンディングによって基板に実装する発光素子と比較して、配線を基板に接続する領域が必要ないため、発光素子間の間隔を狭めることができる。その結果、隣接する発光素子間の隙間に起因する配光パターンに生じる影を抑制できる。
【００１１】
蛍光部材は、板状の蛍光体であってもよい。これにより、蛍光体の加工が容易となる。特に、輝度を向上するための種々の表面加工が可能となる。
【００１２】
基板は、熱膨張係数が発光素子の熱膨張係数の±５ｐｐｍ／℃の範囲内であってもよい。これにより、発光素子の点消灯による繰り返しの温度変化で生じる接続信頼性の低下を抑制できる。
【００１３】
発光素子および蛍光部材から出射した光による光源像を、照射方向前方の仮想鉛直スクリーン上に投影するレンズを更に備えてもよい。レンズは、発光素子または蛍光部材に直接接合されていてもよい。これにより、発光素子からの光または蛍光部材を通過した光がレンズとの界面で吸収、反射されにくくなり、発光モジュールから出射する光束が向上する。
【００１４】
本発明の別の態様は、車両用灯具である。この車両用灯具は、発光モジュールと、発光モジュールの点消灯を制御する制御回路と、を備えた車両用灯具であって、制御回路は、車両用灯具が装着された車両が停車した状態を検出した場合、発光モジュールの点消灯状態を、走行時における照射モードよりも消費電力の低い停車モードとなるように制御する。
【００１５】
この態様によると、運転者の操作を必要とせずに車両用灯具の省電力化を実現できる。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、照明や灯具への適用を考慮した発光モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態に係る車両用灯具の概略断面図である。
【図２】図１に示す灯具ユニットの要部を示す斜視図である。
【図３】図１に示す発光モジュールの正面図である。
【図４】本実施の形態に係る車両用灯具により形成された配光パターンの一例を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る発光モジュールの一例を示す概略断面図である。
【図６】図６（ａ）は、本実施の形態の発光モジュールに好適なＬＥＤチップの構造を説明するための模式図、図６（ｂ）は、比較例のＬＥＤチップの構成を示す模式図である。
【図７】異なる大きさのＬＥＤチップをマトリックス状に配列した状態を示す模式図である。
【図８】異なる形状のＬＥＤチップをマトリックス状に配列した状態を示す模式図である。
【図９】図９（ａ）は、ＬＥＤチップの電極部分が縦方向に並んでいる様子を示す模式図、図９（ｂ）は、ＬＥＤチップの電極部分が横方向に並んでいる様子を示す模式図である。
【図１０】ＬＥＤチップの間隔を場所によって変化させた状態を示す模式図である。
【図１１】発光波長の異なる複数種のＬＥＤチップを配列した状態を示す模式図である。
【図１２】一枚のエピタキシャル基板に形成された複数のＬＥＤチップを実装基板上に搭載した状態を示す模式図である。
【図１３】図１３（ａ）は、マトリックス状に配列されているＬＥＤチップのうち、一部の列（行）のＬＥＤチップをずらした状態を示す模式図、図１３（ｂ）は、矩形の複数のＬＥＤチップを斜めに、かつ、マトリックス状に配列した状態を示す模式図である。
【図１４】一部のＬＥＤチップの周囲にのみ遮光枠を設けた状態を示す模式図である。
【図１５】図１５（ａ）は、遮光枠の側面の一部に遮光膜を形成した発光モジュールの概略断面図、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示す遮光枠の一部の拡大図、図１５（ｃ）は、図１５（ｂ）に示す遮光枠の一部の変形例を示す図である。
【図１６】遮光枠の一部の厚みを薄くした状態を示す模式図である。
【図１７】遮光枠がＬＥＤチップを囲む領域の面積をチップによって変更した状態を示す模式図である。
【図１８】蛍光体の側面に遮光膜を形成した発光モジュールの概略断面図である。
【図１９】遮光枠の一部に反射膜を形成した状態を示す模式図である。
【図２０】ＬＥＤチップとして紫外線発光チップを用いた発光モジュールの概略断面図である。
【図２１】枠で区画される領域の形状が六角形である発光モジュールを示す模式図である。
【図２２】区画された蛍光体層の大きさが場所によって異なっている状態を示す模式図である。
【図２３】図２３（ａ）〜図２３（ｇ）は、蛍光体層の形状を説明するための概略断面図である。
【図２４】図２４（ａ）〜図２４（ｆ）は、発光モジュールにおける蛍光体層の配置を説明するための概略断面図である。
【図２５】図２５（ａ）は、ポッティング法により区画毎に蛍光体層を作成した状態を示す模式図、図２５（ｂ）〜図２５（ｄ）は、印刷法により一度に蛍光体層を作成した状態を示す模式図である。
【図２６】実装基板の一例を示す概略断面図である。
【図２７】両面配線の実装基板を示す模式図である。
【図２８】図２８（ａ）は、比較例１に係る発光モジュールの概略断面図、図２８（ｂ）は、比較例１に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。
【図２９】図２９（ａ）は、実施例１に係る発光モジュールの概略断面図、図２９（ｂ）は、実施例１に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。
【図３０】図３０（ａ）は、実施例２に係る発光モジュールの概略断面図、図３０（ｂ）は、実施例２に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。
【図３１】図３１（ａ）は、実施例３に係る発光モジュールの概略断面図、図３１（ｂ）は、実施例３に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。
【図３２】図３２（ａ）は、実施例４に係る発光モジュールの概略断面図、図３２（ｂ）は、実施例４に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。
【図３３】図３３（ａ）は、実施例５に係る発光モジュールの概略断面図、図３３（ｂ）は、実施例５に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。
【図３４】図３４（ａ）は、実施例６に係る発光モジュールの概略断面図、図３４（ｂ）は、実施例６に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。
【図３５】図３５（ａ）は、実施例７に係る発光モジュールの概略断面図、図３５（ｂ）は、実施例７に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。
【図３６】図３６（ａ）は、実施例８に係る発光モジュールの概略断面図、図３６（ｂ）は、実施例８に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。
【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。
【００２０】
本実施の形態に係る発光モジュールは、車両用灯具をはじめとする、あらゆる照明や灯具に適用可能なものである。特に、本実施の形態に係る発光モジュールは、発光モジュールが備える複数の発光素子の一部または全部の明るさを制御することで複数の配光パターンを実現する照明や灯具に好適である。
【００２１】
（車両用灯具）
はじめに、本実施の形態に係る発光モジュールが適用される灯具の一例として、車両用灯具を説明する。図１は、本実施の形態に係る車両用灯具の概略断面図である。
【００２２】
車両用灯具１０は、灯具ボディ１２と、透光カバー１４と、灯具ボディ１２および透光カバー１４によって形成された灯室１６内に収容されている灯具ユニット１８と、灯室１６内において灯具ユニット１８を支持する支持部材としてのブラケット２０と、を備える。灯具ユニット１８は、直射方式のプロジェクタ型灯具ユニットであり、複数の半導体発光素子を備える発光モジュール２２と、投影レンズ２４と、投影レンズ２４をブラケット２０と連結するための連結部材２６と、を備える。
【００２３】
発光モジュール２２は、半導体発光素子としてのＬＥＤチップ２２ａと、セラミックなどで形成された熱伝導性絶縁基板２２ｂとを備える。発光モジュール２２は、その照射軸が灯具ユニット１８の照射方向（図１０中左方向）と略平行となる車両前方に向けられた状態で、ブラケット２０上に載置されている。
【００２４】
連結部材２６は、略水平に配置された平面部２６ａと、この平面部２６ａよりも前方領域にある湾曲部２６ｂとを有する。湾曲部２６ｂは、発光モジュール２２から出射した光を反射しないように形状が構成されている。
【００２５】
投影レンズ２４は、発光モジュール２２から出射した光を灯具前方に投影する、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であって、車両前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置され、連結部材２６の車両前方側先端部に固定されている。投影レンズ２４の後方焦点近傍には、発光モジュール２２のＬＥＤチップ２２ａが配置されている。発光モジュール２２から出射した光は、投影レンズ２４に直接入射する。投影レンズ２４に入射した光は、投影レンズ２４で集光されて略平行な光として前方に照射される。
【００２６】
図２は、図１に示す灯具ユニット１８の要部を示す斜視図である。図３は、図１に示す発光モジュール２２の正面図である。図２、図３に示すように、発光モジュール２２は、複数のＬＥＤチップ２２ａを有している。本実施の形態に係る発光モジュール２２においては、水平方向Ｈに６個、鉛直方向Ｖに２個、計１２個のＬＥＤチップ２２ａが、熱伝導性絶縁基板２２ｂ上にマトリックス状に配列されている。
【００２７】
なお、図１、図３に示すように、四角形のブラケット２０の所定の縁部（３つの角部）にはねじ穴２８が形成されている。ねじ穴２８には、エイミングスクリュー３０，３２、およびレベリングシャフト３４のいずれかの一端が締結されている。また、エイミングスクリュー３０，３２、およびレベリングシャフト３４の他端は、灯具ボディ１２のねじ穴（不図示）に締結されている。これにより、ブラケット２０は、灯具ボディ１２の後面から前方へ離間した状態で灯具ボディ１２に取り付けられている。車両用灯具１０は、エイミングスクリュー３０，３２、レベリングシャフト３４およびレベリングアクチュエータ３６により、灯具ユニット１８の光軸を水平方向あるいは垂直方向に調整できるように、構成されている。
【００２８】
また、ブラケット２０の後方側の面には、放熱フィン３８が設けられている。また、放熱フィン３８と灯具ボディ１２との間には、放熱フィン３８に向けて空気を送風し、放熱フィン３８を冷却するファン４０が設けられている。
【００２９】
図４は、本実施の形態に係る車両用灯具１０により形成された配光パターンの一例を示す図である。図１に示す車両用灯具１０は、発光モジュール２２の一部のＬＥＤチップ２２ａを消灯することで、図４に示すように、車両前方の一部の領域を非照射とする配光パターンＰＨを形成できる。なお、図４に示す１２個の矩形の領域は、ＬＥＤチップのそれぞれが照射する領域に対応しており、斜線で示されている領域は、光が照射されている状態を示している。
【００３０】
したがって、車両用灯具１０は、歩行者４２、先行車４４、対向車４６が存在している領域に対応するＬＥＤチップを消灯することで、歩行者４２、先行車４４、対向車４６に対するグレアを抑制できる。
【００３１】
（発光モジュール）
次に、発光モジュールの好適な例について説明する。図５は、本実施の形態に係る発光モジュールの一例を示す概略断面図である。本実施の形態に係る発光モジュール５０は、図５に示すように、第１発光ユニット５１ａ〜第４発光ユニット５１ｄを備える。第１発光ユニット５１ａは、半導体発光素子５２ａを備える。第２発光ユニット５１ｂは、半導体発光素子５２ｂを備える。第３発光ユニット５１ｃは、半導体発光素子５２ｃを備える。第４発光ユニット５１ｄは、半導体発光素子５２ｄを備える。マトリックス状に配列されている半導体発光素子５２ａ〜５２ｄは、基板５４に搭載されている。
【００３２】
また、各半導体発光素子５２ａ〜５２ｄの発光面５６ａ〜５６ｄに対向するように蛍光体層５８が設けられている。蛍光体層５８は、対向する半導体発光素子５２ａ〜５２ｄが発する光を波長変換して出射する光波長変換部材として機能する。なお、発光モジュール５０は、蛍光体層５８を用いずに必要とする色や波長の光を得ることができる場合は、蛍光体層５８を備えていなくてもよい。
【００３３】
発光ユニット同士の間隔Ｗ１は、発光ユニットの幅Ｗ２より小さいとよい。間隔Ｗ１は、各発光ユニットのそれぞれが照射する領域の間に隙間が生じないように考慮しながら、実験やこれまでの知見を用いて適宜設計すればよい。発光モジュールを車両用灯具（車両用前照灯装置）に用いる場合、例えば、発光ユニット同士の間隔Ｗ１は１０〜５００μｍの範囲で設定されているとよい。なお、各発光ユニットは、半導体発光素子と蛍光体との組合せにより種々の色の光を出射することができる。例えば、青色光を発する半導体発光素子と、青色光を吸収し黄色光に変換する蛍光体と、の組合せにより白色光を実現する発光ユニットであってもよい。また、紫外光を発する半導体発光素子と、紫外光を吸収し青色光に変換する第１の蛍光体と、紫外光を吸収し黄色光に変換する第２の蛍光体と、の組合せにより白色光を実現する発光ユニットであってもよい。
【００３４】
半導体発光素子５２ａ〜５２ｄは、各半導体発光素子の側面および下面を覆うように遮光部６０ａ〜６０ｄが設けられている。遮光部６０ａ〜６０ｄは、それぞれ分離されていてもよいし、図５に示すように一体で形成されていてもよい。また、遮光部６０ａ〜６０ｄは、複数の半導体発光素子のうち少なくとも一部の半導体発光素子の発光面の周囲を囲むように設けられていてもよい。
【００３５】
このような遮光部６０ａ〜６０ｄを備える発光モジュール５０においては、半導体発光素子５２ａの光の一部が、隣接する半導体発光素子５２ｂの発光面５６ｂと対向する領域６２ｂの蛍光体層５８に向かって照射されても、遮光部６０ａによって遮られる。また、半導体発光素子５２ｂの光の一部が、隣接する半導体発光素子５２ａ，５２ｃの発光面５６ａ，５６ｃと対向する領域６２ａ，６２ｃの蛍光体層５８に向かって照射されても、遮光部６０ｂによって遮られる。また、半導体発光素子５２ｃの光の一部が、隣接する半導体発光素子５２ｂ，５２ｄの発光面５６ｂ，５６ｄと対向する領域６２ｂ，６２ｄの蛍光体層５８に向かって照射されても、遮光部６０ｃによって遮られる。また、半導体発光素子５２ｄの光の一部が、隣接する半導体発光素子５２ｃの発光面５６ｃと対向する領域６２ｃの蛍光体層５８に向かって照射されても、遮光部６０ｄによって遮られる。
【００３６】
このように、本実施の形態に係る発光モジュール５０は、少なくとも一つの半導体発光素子から発する光によって、隣接する半導体発光素子の発光面と対向する領域の蛍光体層５８が光ることが抑制される。その結果、例えば、発光ユニット５１ａが点灯し、発光ユニット５１ａに隣接している発光ユニット５１ｂが消灯している場合に、発光ユニット５１ｂの照射対象領域が意図せず照らされることが抑制される。また、少なくとも一つの半導体発光素子の光の一部が、隣接する半導体発光素子の照射領域に向かって照射されても、半導体発光素子の側面を覆う遮光部によって遮られる。
【００３７】
したがって、点灯している半導体発光素子に隣接する半導体発光素子が消灯している場合に、消灯している半導体発光素子を備える発光ユニットの照射対象領域が意図せず照らされることが抑制される。つまり、複数の半導体発光素子間の光漏れが抑制される。これにより、本実施の形態に係る発光モジュールを備えた車両用灯具１０が、図４に示すような配光パターンを形成した場合、消灯している半導体発光素子に対応する領域に存在する車両の乗員や歩行者に対して、グレアを与えることが抑制される。
【００３８】
なお、前述の「マトリックス状に配列」とは、少なくとも、複数の発光素子がｍ×１（ｍは２以上の整数）、１×ｎ（ｎは２以上の整数）、ｍ×ｎ（ｍ、ｎはいずれも２以上の整数）で配列されている場合が含まれる。２つの配列方向は、必ずしも直交している必要はなく、全体として平行四辺形や台形の領域に配列されていてもよい。また、複数の発光素子は、全てが単一の種類でなくてもよく、複数種の発光素子を組み合わせたものであってもよい。
【００３９】
ところで、従来の複数の白色ＬＥＤをマトリックス状に配置した光源を備える車両用灯具では、並んでいる複数の白色ＬＥＤの間の隙間が、配光パターンに暗い影として投影されてしまう場合がある。このような状況で車両を運転した場合、運転者にとって影が煩わしく感じる可能性がある。
【００４０】
そこで、このような点に関して、発明者ら鋭意検討した結果、本実施の形態に係る発光モジュールでは、以下に述べる様々な工夫や構成を適宜採用することで改善できることが明らかとなった。また、半導体発光素子間の隙間などに起因する配光パターンに生じる影と、配光パターン内の消灯領域への光漏れと、の抑制を高度なレベルで両立し得ることも可能となる。
【００４１】
以下の実施の形態で述べる工夫の一例を列挙すると次の通りとなる。
（１）発光素子（ＬＥＤチップ）の構造、大きさ、形状など
（２）遮光部の材質、形状、表面形状など
（３）蛍光部材の材質、形状、表面処理など
（４）実装基板の物性、形状など
（５）レンズの構成、材質、形状など
（６）制御回路
なお、以下の説明では、工夫が施されている構成を中心に説明するものとし、その他の構成は不図示として説明を適宜省略する。
【００４２】
（１：ＬＥＤチップ）
［チップ構造］
図６（ａ）は、本実施の形態の発光モジュールに好適なＬＥＤチップの構造を説明するための模式図、図６（ｂ）は、比較例のＬＥＤチップの構成を示す模式図である。基板５４上に複数のＬＥＤチップをマトリックス状に搭載する場合、フェースダウンタイプ（フリップチップ型）（図６（ａ）参照）のＬＥＤチップ６４、または、フェースアップタイプのＬＥＤチップ６６（図６（ｂ）参照）の採用が考えられる。
【００４３】
しかしながら、図６（ｂ）に示すように、フェースアップタイプのＬＥＤチップ６６を採用する場合、チップの上面６６ａと基板５４とを結ぶワイヤボンディング６８のために、チップ間隔を空ける必要がある。その結果、配光パターンに影が生じやすくなる。一方、図６（ａ）に示すように、フリップチップ型のＬＥＤチップ６４であれば、チップ下面の突起電極（不図示）を介して基板と接続されるため、ワイヤボンディングのような配線を基板に接続する領域が必要ないため、ＬＥＤチップ間の間隔を狭めることができる。その結果、隣接するＬＥＤチップ６４間の隙間に起因する配光パターンに生じる影の発生を抑制できる。
【００４４】
［チップサイズ］
図７は、異なる大きさのＬＥＤチップをマトリックス状に配列した状態を示す模式図である。発光モジュールを車両用灯具に適用する場合、前照灯の配光パターンにおいて、ホットゾーンと呼ばれる高い光度（例えば、８万ｃｄ以上。）が要求される領域がある。そこで、基板上の中央部にホットゾーンを形成する大型（例えば、１ｍｍ×１ｍｍ。）のＬＥＤチップ７０を配列する。一方、その周辺部はコストダウンのために小型（例えば、０．３ｍｍ×０．３ｍｍ。）のＬＥＤチップ７２を配列する。これにより、ホットゾーンの形成を可能としつつ、コストが低減された発光モジュールを実現することができる。
【００４５】
［チップ形状］
図８は、異なる形状のＬＥＤチップをマトリックス状に配列した状態を示す模式図である。発光モジュールを車両用灯具に適用する場合、配光パターンの上部の一部に斜めのカットオフラインを有するロービーム用配光パターンを形成できることが要求される場合がある。そこで、基板上の一部に、斜めのカットオフラインを形成する三角形のＬＥＤチップ７４を配列する。一方、その周辺部は通常のＬＥＤチップ７０を配列する。ＬＥＤチップ７４の斜辺は、水平方向に対して１０°〜６０°程度の角度を有することが好ましい。より好ましくは、１５°、３０°、４５°などである。
【００４６】
［チップ内の電極方向］
図９（ａ）は、ＬＥＤチップの電極部分が縦方向に並んでいる様子を示す模式図、図９（ｂ）は、ＬＥＤチップの電極部分が横方向に並んでいる様子を示す模式図である。ＬＥＤチップ７０において、電極部分７０ａでは輝度が相対的に低く、電極７０ａ間の中央部分では輝度が相対的に高くなるため、発光面内で輝度ムラが生じている。また、ＬＥＤチップ間には隙間（１００〜３００μｍ程度)があるので、その部分における輝度も当然下がっており、発光モジュール全体としても輝度ムラが生じている。このような輝度ムラは、配光パターンにおいて影（黒スジ）として表れることがある。
【００４７】
そこで、左右（水平）方向の黒スジを抑制したい場合は、図９（ａ）に示すように、電極方向が縦方向になるようにＬＥＤチップ７０を配列する。一方、上下（鉛直）方向の黒スジを抑制したい場合は、図９（ｂ）に示すように、電極方向が横方向になるようにＬＥＤチップ７０を配列する。
【００４８】
［チップ間隔］
図１０は、ＬＥＤチップの間隔を場所によって変化させた状態を示す模式図である。例えば、前述のホットゾーンを形成するＬＥＤチップ７０が配列されている中央部では、チップ間の間隔Ｃ１が狭まっており、チップの配置密度が高くなっているため、配光パターンにおけるホットゾーンの光度を高めることができる。一方、ＬＥＤチップ７６が配列されている周辺部では、チップ間の間隔Ｃ２が広げられており、チップの配置密度が低くなっているため、配光パターンの周辺部を照射するチップの数を減らすことができ、発光モジュール全体のコストダウンが可能となる。
【００４９】
［発光波長（発光色）の異なる複数種のＬＥＤチップの組合せ］
図１１は、発光波長の異なる複数種のＬＥＤチップを配列した状態を示す模式図である。図１１に示す発光モジュールは、白色光を発するＬＥＤチップ７０と、アンバ光を発するＬＥＤチップ７８とを備えている。これにより、ヘッドライトとターンシグナルランプとを一体化した車両用灯具を実現できる。また、紫外線（ＵＶ）を発するＬＥＤチップ８０、赤外線（ＩＲ）を発するＬＥＤチップ８２を更に組み込むことにより、暗視カメラ用の光源機能を発光モジュールに付加することができる。
【００５０】
［エピタキシャル層の分割］
図１２は、一枚のエピタキシャル基板に形成された複数のＬＥＤチップを実装基板上に搭載した状態を示す模式図である。ばらばらのＬＥＤチップを対で基板上に搭載する場合、搭載機の精度上１００μｍ程度の隙間がチップ間に生じる。そこで、一枚のエピタキシャル基板８４上に複数のＬＥＤチップを形成し、チップ間にあるエピタキシャル基板をダイシングブレードによりハーフカットして電気的に切断（物理的には一体）することによって、個々のＬＥＤチップに分割する。これにより、チップ間の隙間を小さくできるとともに、各ＬＥＤチップの個別調光が可能となる。
【００５１】
［チップ配置］
図１３（ａ）は、マトリックス状に配列されているＬＥＤチップのうち、一部の列（行）のＬＥＤチップをずらした状態を示す模式図、図１３（ｂ）は、矩形の複数のＬＥＤチップを斜めに、かつ、マトリックス状に配列した状態を示す模式図である。図１３（ａ）に示すように、中央の列に配置されているＬＥＤチップ８６は、手前または奥側の列に配置されているＬＥＤチップ８８に対して図の右方向に距離Ｃ３だけずらされている。これにより、中央の列に配置されているＬＥＤチップ８６同士の隙間と、手前または奥側の列に配置されているＬＥＤチップ８８同士の隙間と、が距離Ｃ３だけずれているので、発光モジュールが形成する配光パターンの縦方向（鉛直方向）の黒スジが目立ちにくくなる。
【００５２】
また、図１３（ｂ）に示すように、隣接するＬＥＤチップ９０との隙間が斜めになるように、各ＬＥＤチップ９０をマトリックス状、かつ、斜めに配列されている。そのため、発光モジュールが形成する配光パターンの縦方向（鉛直方向）および横方向（水平方向）の黒スジが目立ちにくくなる。
【００５３】
（２：遮光部）
［部分的に設置］
図１４は、一部のＬＥＤチップの周囲にのみ遮光枠を設けた状態を示す模式図である。前述のように、隣接するＬＥＤチップからの光漏れを防止するためには、発光面の周囲を囲むように遮光枠を設けることが好ましい。しかしながら、ＬＥＤチップ間の隙間を広げすぎると配光パターンの一部に暗い影が投影されてしまうため、ＬＥＤチップ間の隙間をあまり広げることもできず、遮光枠の厚みも薄くしなければならない。加えて、全てのＬＥＤチップの間に遮光枠を設けると、部品が大型化してしまう。薄い遮光枠の作製には微細加工が必要であり、特に遮光枠が大型化すると作製の難易度が高まり、収率の低下や製造時間の増大から製造コストの上昇を招く可能性がある。
【００５４】
光漏れが生じやすいのは、例えば、図１４に示すように、基板上の中央部に配列されているホットゾーンを形成するＬＥＤチップ７０である。このようなＬＥＤチップ７０は、ホットゾーンを形成するために点灯時の光度が相対的に高い。一方、ＬＥＤチップ７０の周囲には、点灯時の光度が相対的に低いＬＥＤチップ９２が配置されている。そして、遮光枠９４は、主としてＬＥＤチップ７０とＬＥＤチップ７０と隣接するＬＥＤチップ９２との間に設けられている。これにより、ＬＥＤチップ７０からの光漏れを抑制しつつ、発光モジュール全体に用いられる遮光枠９４を簡素化、小型化することができるため、コストの低減が図られる。
【００５５】
［枠の側面を着色］
図１５（ａ）は、遮光枠の側面の一部に遮光膜を形成した発光モジュールの概略断面図、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示す遮光枠の一部の拡大図、図１５（ｃ）は、図１５（ｂ）に示す遮光枠の一部の変形例を示す図である。発光モジュール１００は、基板１０２と、基板１０２上に配列されているフリップチップタイプのＬＥＤチップ１０４ａ〜１０４ｄと、各ＬＥＤユニットの周囲に配置されている遮光枠１０６ａ〜１０６ｅとを備えている。
【００５６】
図１５（ｂ）に示すように、遮光枠１０６ａ〜１０６ｅ（以下、遮光枠１０６と称する）は、ガラスなどの透明な材料からなる、薄板状に形成されている本体部１０８と、本体部１０８の一方の側面に形成された着色部１１０と、を有する。着色部１１０は、光を遮光する遮光膜として機能するものであれば材質や厚みは特に限定されない。これにより、遮光枠１０６のうち、遮光部として機能する部分の幅を抑えることができ、配光パターンに生じる影の発生を抑制できる。また、図１５（ｃ）に示すように、本体部１０８の頭頂部にのみ着色部１１２を形成した遮光枠であってもよい。着色部は、実質的に遮光部として機能するものであれば、特に構成は限定されない。例えば、少なくとも光の一部を反射または減衰させるものであればよい。
【００５７】
［枠の厚みを部分的に変更］
図１６は、遮光枠の一部の厚みを薄くした状態を示す模式図である。遮光枠１１４の厚みを薄くすることは、製造上の難易度を伴う。そこで、光漏れの観点から遮光枠の厚みを特に薄くする必要がある部分だけ厚みを薄くし、それ以外の部分については製造が容易な厚みとする。図１６に示すように、基板上の中央部には、ホットゾーンを形成するＬＥＤチップ７０が配列されている。そこで、ＬＥＤチップ７０間の隙間に配置されている遮光枠１１４ａの厚みを他の部分１１４ｂよりも薄くすることで、遮光枠１１４全体の製造コストを低減できる。
【００５８】
［枠の大きさを部分的に変更］
図１７は、遮光枠がＬＥＤチップを囲む領域の面積をチップによって変更した状態を示す模式図である。図１７に示すように、ホットゾーンを形成するＬＥＤチップ７０の一つを囲む領域の面積は、ＬＥＤチップ７０の周囲にあるＬＥＤチップ１１６の一つを囲む領域の面積よりも小さい。つまり、ＬＥＤチップ７０を囲む遮光枠１１８は、区画されている複数の領域の大きさが場所によって異なるように構成されている。その結果、ホットゾーンを形成するＬＥＤチップ７０をより密集して配置することが可能となり、ホットゾーンの最大光度を上げることができる。
【００５９】
［遮光膜］
図１８は、蛍光体の側面に遮光膜を形成した発光モジュールの概略断面図である。発光モジュール１２０は、基板１２２と、基板１２２上に配列されているフリップチップタイプのＬＥＤチップ１２４ａ〜１２４ｄと、各ＬＥＤユニットの周囲に配置されている遮光枠１２６ａ〜１２６ｅと、各ＬＥＤユニットの上方に設けられている蛍光体層１２８ａ〜１２８ｄと、を備えている。
【００６０】
蛍光体層１２８ａ〜１２８ｄの各側面には、遮光膜１３０ａ〜１３０ｅが形成されている。遮光膜１３０ａ〜１３０ｅは、例えば、金属や合金で構成されている。発光モジュール１２０においては、遮光枠１２６ａ〜１２６ｅおよび遮光膜１３０ａ〜１３０ｅによって遮光部が構成されている。これにより、遮光枠の形状を単純にできる。
【００６１】
［反射膜が形成されている遮光枠］
図１９は、遮光枠の一部に反射膜を形成した状態を示す模式図である。発光モジュール１３２は、ＬＥＤチップ１２４ａ〜１２４ｄおよび蛍光体層１２８ａ〜１２８ｄのそれぞれの間に、遮光枠１３４ａ〜１３４ｅが設けられている。遮光枠１３４ａ〜１３４ｅ（以下、遮光枠１３４と称する）は、ＬＥＤチップ１２４ａ〜１２４ｄの側部に隣接している鉛直部１３６ａと、鉛直部１３６ａの上方であって蛍光体層１２８ａ〜１２８ｄの側部に隣接しているテーパ部１３６ｂとを有する。
【００６２】
一般的に、遮光枠１３４の全てに反射膜を形成することで発光モジュールが実現できる光度は高まる。しかしながら、テーパ部１３６ｂに反射膜を形成すると、蛍光体層１２８ａ〜１２８ｄからの蛍光を主として反射するので、色ムラとなる。そこで、発光モジュール１３２は、テーパ部１３６ｂ（蛍光体層部）には反射膜が形成されておらず、鉛直部１３６ａの側面にのみ反射膜１３８が形成されている。これにより、色ムラの少ない発光モジュールが実現される。
【００６３】
［紫外線発光チップ］
図２０は、ＬＥＤチップとして紫外線発光チップを用いた発光モジュールの概略断面図である。白色ＬＥＤは、通常、青色発光ＬＥＤチップと黄色蛍光体とで構成される。この構成では、青色の透過光が分離しやすいため、色ムラが生じやすい。そこで、図２０に示すように、発光モジュール１４０は、紫外線を発光するＬＥＤチップ１４２ａ〜１４２ｄと、ＬＥＤチップ１４２ａ〜１４２ｄの発光面と対向するように設けられている蛍光体層１４４ａ〜１４４ｄと、を備える。蛍光体層１４４ａ〜１４４ｄは、紫外線により励起され青色の光を発する青色蛍光体と、紫外線により励起され黄色の光を発する黄色蛍光体と、を含む。また、ＬＥＤチップ１４２ａ〜１４２ｄおよび蛍光体層１４４ａ〜１４４ｄのそれぞれの間に、遮光枠１４６ａ〜１４６ｅが設けられている。
【００６４】
発光モジュール１４０は、ＬＥＤチップとして紫外線発光タイプのチップを用いているため、色ムラが生じにくい。そのため、遮光枠１４６ａ〜１４６ｅの側面の全面に反射膜１４８を形成することが可能となり、遮光枠の側面の一部のみに反射膜を形成する場合と比較して構成が単純となり、遮光枠の製造が容易となる。
【００６５】
［枠で区画される領域の形状］
図２１は、枠で区画される領域の形状が六角形である発光モジュールを示す模式図である。図２１に示すように、発光モジュール１５０が備える遮光枠１５２は、ＬＥＤチップ７０の一つを囲む領域の形状が六角形である。遮光枠の仕切り壁の形状が四角形の場合、配光パターンに投影される影の方向は、縦方向（鉛直方向）および横方向（水平方向）である。一方、遮光枠の仕切り壁の形状が六角形の場合、配光パターンに形成される影は、縦方向（鉛直方向）および横方向（水平方向）、以外の方向にも生じる。そのため、配光パターンに生じる影が目立ちにくくなる。なお、枠で区画される領域の形状は、五角形や八角形などの多角形であってもよい。
【００６６】
（３：蛍光体層）
［蛍光体の材質］
蛍光体層の構成は、前述の種々の発光モジュールに適用できるものであれば、特に限定されない。例えば、蛍光体を分散させた樹脂組成物やガラス組成物、蛍光セラミックが挙げられる。以下では、蛍光体の構成として好ましい幾つかの形態について例示する。
【００６７】
白色ＬＥＤチップ間の輝度ムラ、色ムラを低減するためには、青色光と黄色光、または、赤色光と青色光と緑色光、の混合が重要になる。そのためには、蛍光体層内における蛍光体を均一に拡散（分散）させることが好ましい。そこで、以下の構成が挙げられる。
（ア）粉体状蛍光体の粒子径（メディアン径）を２０μｍ以下とする。
（イ）ＵＶ励起の蛍光体を用いる。
（ウ）蛍光体層に拡散剤としてシリカやアルミナ粒子を添加する。
（エ）拡散剤として泡（ボイド）を入れる。
（オ）ＹＡＧ（ガーネット層）内にＹＡＰ（ペロブスカイト相)を混入させる。
【００６８】
［蛍光体層の大きさ］
図２２は、区画された蛍光体層の大きさが場所によって異なっている状態を示す模式図である。蛍光体層１５４は、ホットゾーンを形成するＬＥＤチップと対向している領域Ｒ（網点領域）における一つの区画１５６の大きさを、それ以外の領域における区画１５８よりも小さくしている。これにより、発光モジュールが形成する配光パターンにおけるホットゾーンの光度を上げることができる。
【００６９】
［蛍光体層の形状］
図２３（ａ）〜図２３（ｇ）は、蛍光体層の形状を説明するための概略断面図である。各図に示している発光モジュールにおいて、蛍光体層は、遮光のために遮光枠内に形成されている。なお、蛍光体層の製造には、形状や寸法の高精度な加工制御が重要である。そのため、蛍光体層は、板状の蛍光体が好ましい。これにより、蛍光体の加工が容易となる。特に、輝度を向上するための種々の表面加工（例えば凹凸の形成）が可能となる。
【００７０】
図２３（ａ）に示す蛍光体層１６０は、台形状である。図２３（ｂ）に示す蛍光体層１６２は、Ｙ字形状である。図２３（ｃ）に示す蛍光体層１６６は、側面に反射部１６８が形成されている。図２３（ｄ）に示す蛍光体層１７０は、側面に遮光部１７２が形成されている。図２３（ｅ）に示す蛍光体層１７４は、台形状であり、側面および底面に波長選択性フィルタ１７６が形成されている。したがって、ＬＥＤチップ１７８から出射された光は、波長選択性フィルタ１７６により選択された波長の光が蛍光体層１７４に到達する。
【００７１】
図２３（ｆ）に示す蛍光体層１８０は、出射面１８０ａの上方に光拡散相１８２が設けられている。これにより、蛍光体層１８０から出射する光の輝度ムラを低減することができる。図２３（ｇ）に示す蛍光体層１８４は、入射面１８４ａの下方に光拡散相１８６が設けられている。これにより、ＬＥＤチップ１８８から出射する光は、光拡散相１８６によって輝度ムラが低減されてから、蛍光体層１８４に入射する。なお、光拡散相と蛍光体層とは、接着剤を用いずに、熱圧着、常温接合などの方法で接合することが好ましい。これにより、光が接着剤層を通過する際の散乱や減衰を防止できるため、発光モジュール全体の光取り出し効率が向上する。
【００７２】
［蛍光体層の配置］
図２４（ａ）〜図２４（ｆ）は、発光モジュールにおける蛍光体層の配置を説明するための概略断面図である。蛍光体層は、輝度の向上や色ムラ抑制を考慮して、ＬＥＤチップと分離したり、レンズ、導光体、反射鏡などと組み合わせたりするために、種々の配置をとりうる。
【００７３】
図２４（ａ）に示す蛍光体層１９０は、ＬＥＤチップ１９２と離間した位置に配置されている。これにより、ＬＥＤチップ１９２や蛍光体層１９０の放熱性が向上し、発光モジュール全体の特性が改善する。また、蛍光体層１９０は、遮光枠１９４に囲まれており、ＬＥＤチップ１９２の発光面１９２ａよりも面積の小さい出射面１９０ａを有している。これにより、発光モジュールの輝度が向上する。
【００７４】
図２４（ｂ）に示す蛍光体層１９６は、その出射面１９６ａの前方にレンズ１９８が設けられている。これにより、蛍光体層１９６から出射した光を集光できる。図２４（ｃ）に示す蛍光体層２００は、その中心２００ａがＬＥＤチップ２０２の中心２０２ａに対してずれるように設けられている。
【００７５】
図２４（ｄ）に示す蛍光体層２０４は、導光体２０６の出射面２０６ａの上方に配置されている。導光体の入射面２０６ｂは、ＬＥＤチップ２０８の発光面２０８ａと対向している。このように、ＬＥＤチップ２０８が発する光が導光体２０６を通過してから蛍光体層２０４に入射することで光の照射範囲が規制される。これにより、複数のＬＥＤチップ間の光漏れが抑制される。
【００７６】
ここで、導光体２０６は、ＬＥＤチップが発する光を透過させることができる透光性（透明）材料を有する。透光性材料としては、例えば、透明な樹脂材料などの有機材料、透明な無機ガラスなどの無機材料、有機材料と無機材料との混合物、ゾル・ゲル材料、などが挙げられる。例えば、樹脂材料としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。
【００７７】
図２４（ｅ）に示す発光モジュールは、蛍光体層１９０とＬＥＤチップ１９２との間にレンズ２１０が配置されている点に特徴がある。これにより、ＬＥＤチップ１９２が出射した光は、レンズ２１０で集光されてから蛍光体層１９０に入射する。図２４（ｆ）に示す発光モジュールは、反射鏡２１２を用いてＬＥＤチップ１９２の下方へ向かう光を集束し、蛍光体層１９０へ向かわせている点に特徴がある。
【００７８】
［蛍光体層の形成方法］
図２５（ａ）は、ポッティング法により区画毎に蛍光体層を作成した状態を示す模式図、図２５（ｂ）〜図２５（ｄ）は、印刷法により一度に蛍光体層を作成した状態を示す模式図である。図２５（ｂ）は、印刷方向をＬＥＤチップに対応する各区画の対角線の方向に沿って印刷した場合、図２５（ｃ）は、印刷方向をＬＥＤチップに対応する各区画の縦辺の方向に沿って印刷した場合、図２５（ｄ）は、印刷方向をＬＥＤチップに対応する各区画の横辺に沿って印刷した場合、を示している。
【００７９】
図２５（ａ）に示すように、蛍光体層２１４は、各ＬＥＤチップに対応するように区画された複数の蛍光体２１４ａがマトリックス状に配置されている。蛍光体層２１４をポッティング法により区画毎に形成した場合、区画の各辺の内側に矩形のムラ２１４ｂが発生するため、目視で気になる。
【００８０】
蛍光体層の形成方法としては、粉体蛍光体を樹脂と混合し、ペースト状にしたものを印刷によって形成する方法もある。そこで、図２５（ｂ）〜図２５（ｄ）に示すように、印刷方向を一方向に揃えることにより、色ムラ２１４ｃ〜２１４ｅを一定方向に制御できる。
（４：実装基板）
［線膨張係数］
発光モジュールは、１枚の実装基板上に多くのＬＥＤチップを搭載する。そこで、発光モジュールの熱サイクル試験で実装基板にクラックを発生させないために、実装基板の線膨張係数をＬＥＤチップの熱膨張係数の±５ｐｐｍ／℃の範囲内に規定する。これにより、ＬＥＤチップの点消灯による繰り返しの温度変化で生じる接続信頼性の低下を抑制できる。なお、ＬＥＤチップがＧａＮの場合、その熱膨張係数は約７ｐｐｍ／℃である。実装基板の主成分としては、アルミナ、ＡｌＮ、Ｓｉ、ＳｉＯ２などが好適である。
【００８１】
［熱伝導率］
前述のように、発光モジュールは、１枚の実装基板上に多くのＬＥＤチップを搭載する。そこで、実装基板の熱伝導率は、発光モジュールの他の性能に大きく影響しない範囲で、高くするとよい。また、ホットゾーンに対応する領域を照射するＬＥＤチップが搭載される実装基板の部分は、それ以外の部分よりも熱伝導率の高い実装基板としてもよい。
【００８２】
［実装基板の彫り込み］
図２６は、実装基板の一例を示す概略断面図である。発光モジュール２１６は、実装基板２１８と、実装基板２１８の各凹部２１８ａに配置されたＬＥＤチップ２２０と、ＬＥＤチップの上部に配置された蛍光体層２２２と、を備える。各凹部２１８ａは、実装基板２１８を彫り込むことで形成されている。そのため、各凹部２１８ａを囲むように遮光部２１８ｂが同時に形成される。このように、実装基板２１８を彫り込んで凹部２１８ａを形成することで、遮光枠を別部材として基板上に配置する必要がなくなる。その結果、発光モジュールの組立て工数が低減され、コストダウンが可能となる。なお、実装基板の材料としては、例えば、シリコンを用いることができる。
【００８３】
［配線パターン］
図２７は、両面配線の実装基板を示す模式図である。図２７に示すように、ＬＥＤチップが３列以上の場合、両面配線の実装基板２２４を使用することが好ましい。図２７に示すように、手前側の行にあるＬＥＤチップ２２６ａと接続されている配線２２８ａ、および、奥側の行にあるＬＥＤチップ２２６ｃと接続されている配線２２８ｃは、実装基板２２４の表面２２４ａに形成されている。一方、真ん中の行にあるＬＥＤチップ２２６ｂと接続されている配線２２８ｂは、実装基板２２４の裏面２２４ｂに形成されている。これにより、基板面積を減らすことができる。
【００８４】
［反射部］
前述の反射部のうち、ＬＥＤチップの発光面より上方の光反射面以外は光を吸収する色（黒色など）にして迷光を抑えるとよい。
【００８５】
（５：レンズ）
［レンズの接合方法］
図２４（ｂ）に示すように、レンズを蛍光体層に接合する場合がある。また、レンズをＬＥＤチップに接合してもよい。このようなレンズは、ＬＥＤチップおよび蛍光体層から出射した光による光源像を、照射方向前方の仮想鉛直スクリーン上に投影するものであってもよい。この場合、有機系接着材を使用せずに接合することが好ましい。余分な層が増えると、層同士の界面で散乱や屈折が生じる可能性が高まるためである。そこで、レンズと蛍光体等とを、常温接合、界面活性化接合、陽極接合など種々の方法により、接着剤レスで接合する。これにより、ＬＥＤチップからの光または蛍光体層を通過した光がレンズとの界面で吸収・反射されにくくなり、発光モジュールから出射する光束が向上する。
【００８６】
［陽極接合］
基板や遮光枠がシリコン製であり、レンズに用いるガラスがアルカリ金属を含有している場合、基板や遮光枠とレンズとを陽極接合（５００℃、５００Ｖ程度の加熱、電圧を加えることにより、ガラス中のアルカリ金属をシリコン中に拡散させて接合する技術）ができる。これにより、発光モジュールの気密封止が可能となる。
【００８７】
［線膨張係数］
前述の陽極接合を行う場合、ガラスの線膨張係数をシリコンの線膨張係数である３ｐｐｍ／℃に近づけることが好ましい。具体的には、レンズに用いるガラスとしては、線膨張係数が１〜１０ｐｐｍ／℃の範囲にある材料が好ましい。
【００８８】
［レンズアレイ］
ＬＥＤチップがアレイ（マトリックス）状に配列されている上述の発光モジュールに、レンズアレイを搭載してもよい。レンズアレイは、各ＬＥＤチップに対応するレンズを一枚の板状の部材に複数形成したものである。このようなレンズアレイとしては、例えば、特表２００６−５２０５１８に開示されている。本実施の形態に係る発光モジュールは、このようなレンズアレイを用いても、遮光部を備えているため光漏れが抑制される。なお、レンズアレイを樹脂による一体成形により作製しコストを低減してもよい。
【００８９】
［ＣＰＣレンズ］
レンズアレイの一種とし、ＣＰＣレンズを利用してもよい。これにより、個々の発光ユニット内の色ムラが解消できる。
【００９０】
［レンズのぼかし］
縦方向のみレンズにぼかしを入れてもよい。ＬＥＤアレイを全点灯させた時、発光ユニット(１つのＬＥＤチップ＋１つの蛍光体)間に生じる暗部が黒スジとして縦方向に投影されてしまうような場合、最終出射レンズである図１に示す投影レンズ２４(ＰＥＳレンズ)等の縦方向にぼかしを入れてもよい。
【００９１】
また、横方向のみレンズにぼかしを入れてもよい。ＬＥＤアレイを全点灯させた時、発光ユニット間に生じる暗部が黒スジとして横方向に投影されてしまうような場合、図１に示す投影レンズ２４の横方向にぼかしを入れてもよい。
【００９２】
また、斜め方向のみレンズにぼかしを入れてもよい。ＬＥＤアレイを全点灯させた時、発光ユニット間に生じる暗部が黒スジとして斜め方向に投影されてしまうような場合、図１に示す投影レンズ２４の斜め方向にぼかしを入れてもよい。なお、縦、横、斜め方向のぼかしを適宜組み合わせてもよい。
【００９３】
［光ファイバアレイ］
光ファイバアレイを用いて輝度ムラ、色ムラを低減してもよい。ＬＥＤチップ上もしくは蛍光体層上に光ファイバを束にした導光体層を設置することによって、輝度ムラ、色ムラを低減できる。
【００９４】
［平板マイクロレンズ］
平板マイクロレンズを設置してもよい。板状の透明体に高屈折率もしくは低屈折率成分を分布させることによって光学レンズを形成してもよい（ＧＲＩＮレンズ）。
【００９５】
［空間充填］
図１に示す車両用灯具１０では、ＬＥＤチップ２２ａから出射した光は投影レンズ２４に到達するまでに空気層を通過する。そのため、界面反射により光束の取り出し効率に改善の余地がある。そこで、このような空気層が介在しないような構成が好ましい。例えば、投影レンズ２４と発光モジュール２２との間をシリコーンゲルで充填するとよい。
【００９６】
このように、レンズと発光モジュールの間にゲルなどを充填して光学的に接続しつつ、機械的には接着していない（密着）場合、発光モジュールをデザインの異なる車両用灯具（前照灯）に適用できる。
【００９７】
［蛍光体レンズ］
蛍光体自体をレンズ形状に加工し、ＬＥＤチップに搭載した発光モジュールとしてもよい。蛍光体が凸レンズ状なため、臨界角による光の閉じこめがなく、発光モジュール全体としての光束が向上する。
【００９８】
（６：制御回路）
［停車時の省電力化］
車両は、信号待ち等で停車中の場合、路面を照射する必要はないが、他車から認知されるために点灯が必要であった。また、従来のバルブタイプの光源を用いた車両では、停車時にヘッドライトを消灯すると、バルブ寿命が短くなる問題があった。しかしながら、本実施の形態に係る発光モジュールでは、光源としてＬＥＤを用いているため、点消灯による光源寿命への影響は少ない。そこで、安全性と省電力を両立するために、停車中は電流を低下または遮断する省電力モードを設定することが可能である。
【００９９】
図１に示す車両用灯具１０は、発光モジュール２２と、発光モジュール２２の点消灯を制御する制御回路（不図示）と、を備えている。制御回路は、車両用灯具が装着された車両が停車した状態を検出した場合、発光モジュールの点消灯状態を、走行時における照射モードよりも消費電力の低い停車モードとなるように制御する。これにより、運転者の操作を必要とせずに車両用灯具の省電力化を実現できる。
【０１００】
［通信機能の付加］
前述の制御回路は、発光モジュールのＬＥＤの点消灯制御を行うことができる。ＬＥＤの点消灯速度は速いため、パルス点灯させることにより情報を発信することができる。そこで、制御回路は、ＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）用の点消灯制御機能だけでなく、車車間(自車と他車)および路車間(信号機と車等)の通信制御機能を備えてもよい。
【０１０１】
［衝突時のフラッシュ］
近年、業務車両を中心にドライブレコーダの搭載が進んでいる。しかし、搭載されているカメラなどの撮像手段の性能は低く、特に夜間には光量不足により画像が不鮮明になることがある。そこで、車両用灯具１０の制御回路は、衝突の瞬間を検知する検知手段からの情報に基づいて衝突の瞬間を検知した場合、発光モジュール２２の光量を上げる。これにより、車両が備える撮像手段により鮮明に事故を記録できる。
【０１０２】
［点消灯時の制御］
車両用灯具１０におけるＡＤＢによる配光制御の場合、他車が出現したときには、他車が存在する領域を照射しているＬＥＤチップを瞬時に消灯させないと他車へグレアを与えてしまう。一方、他車がいなくなった瞬間にそれまで消灯していたＬＥＤチップを点灯した場合には、運転者に違和感を与える。そこで、制御回路は、それまで消灯していたＬＥＤチップを点灯させる場合には、徐々に光量が増すようにＬＥＤチップへの電流（電圧）を制御する。
【０１０３】
［スポットライト］
ＡＤＢによる配光制御は、グレア防止のために複数のＬＥＤチップの一部を部分的に消灯することが主な目的である。しかしながら、制御回路は、歩行者などを検出した場合には、ドライバに注意喚起するために、歩行者が存在する領域を照射するＬＥＤチップの光量をスポット的に上げる制御を行ってもよい。
【実施例】
【０１０４】
以下、発光モジュールを実施例および比較例を用いて更に詳述する。はじめに、個々のＬＥＤを調光できるように配線した窒化アルミ製の実装基板上に、大きさ１×１ｍｍ、発光ピーク波長４５０ｎｍの青色ＬＥＤチップを４個搭載する。次に、シリコンを微細加工した遮光枠を搭載し、蛍光体層を実装してＬＥＤパッケージ（以下、「発光モジュール」と称する。）を作製した。
【０１０５】
この発光モジュールをアルミダイキャスト製のヒートシンクに載せて、４個のＬＥＤチップに７００ｍＡの電流を流して１０分間安定させた。発光モジュールの光出射面の正面（発光モジュール上面）から、コニカミノルタ製の２次元色彩輝度計ＣＡ１５００で輝度を測定し、発光モジュールの長手方向の輝度分布を測定した。ここで、長手方向は、各ＬＥＤチップの発光面のほぼ中心をつないだ方向である。
【０１０６】
その後、１個のＬＥＤチップの電流を遮断して輝度分布を測定し、更に消灯部の輝度を測定した。消灯部の輝度が十分低く、遮光できている発光モジュールを焦点距離４０ｍｍのφ６０の平凸レンズを備えた灯具に設置した。発光モジュールを点灯させて２５ｍ先のスクリーンへ投影して光度分布を測定した。その後、輝度測定と同じように１個のＬＥＤの電流を遮断して、再度光度分布を測定した。対向車や先行車、歩行者にグレアを与えないためには、消灯したＬＥＤチップに対応する領域の光度を６２５ｃｄ以下に保つ必要がある。
【０１０７】
（比較例１）
図２８（ａ）は、比較例１に係る発光モジュールの概略断面図、図２８（ｂ）は、比較例１に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。図２８（ｂ）において、曲線Ｓ１は、４個のＬＥＤ全てが点灯している状態の輝度分布、曲線Ｓ２は、ＬＥＤチップを１個だけ消灯した状態の輝度分布、を示している。なお、以下の各実施例における輝度分布においても同様である。
【０１０８】
比較例１に係る発光モジュール３００は、基板３０２と、基板３０２に搭載されている複数のＬＥＤチップ３０４と、複数のＬＥＤチップ３０４を覆う大きさの一枚のＹＡＧ焼結体からなる蛍光体層３０６と、基板３０２に保持され、蛍光体層３０６の外周部を支持する外枠３０８と、を備える。
【０１０９】
発光モジュール３００においては、個々のＬＥＤチップ３０４も蛍光体層３０６も、隣接する発光部分（発光面）を光学的に分離（遮光）するための構造物（構成）は有していない。そのため、ＬＥＤチップ１個を消灯しても、その部分の輝度（図２８（ｂ）に示す曲線Ｓ２の最低部分）は１．５ｃｄ／ｍｍ２と遮光が不十分であった。
【０１１０】
（実施例１）
図２９（ａ）は、実施例１に係る発光モジュールの概略断面図、図２９（ｂ）は、実施例１に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。なお、実施例１に係る発光モジュールにおいて、比較例１と同じ構成については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【０１１１】
発光モジュール３１０においては、ＬＥＤチップ３０４間には遮光する構造物は設置していない。一方、各蛍光体層３１２は、１個のＬＥＤチップ３０４を覆う大きさのＹＡＧ焼結板からなり、その側面には銀ペースト３１４が塗布されている。これにより、隣接する蛍光体層３１２からの光が遮光される。その結果、ＬＥＤチップ１個を消灯すると、その部分の輝度（図２９（ｂ）に示す曲線Ｓ２の最低部分）が０．３ｃｄ／ｍｍ２と大幅に輝度が低減し、遮光の効果が現れている。
【０１１２】
（実施例２）
図３０（ａ）は、実施例２に係る発光モジュールの概略断面図、図３０（ｂ）は、実施例２に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。なお、実施例２に係る発光モジュールにおいて、前述と同じ構成については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【０１１３】
発光モジュール３２０においては、ＬＥＤチップ３０４間にシリコンを微細加工した三角枠３２１を設置して遮光した。これにより、隣接するＬＥＤチップ３０４からの光が遮光される。一方、蛍光体層３２２は、１個のＬＥＤチップ３０４を覆う大きさのＹＡＧ焼結板からなるが、その側面には何も塗布されていない。その結果、ＬＥＤチップ１個を消灯すると、その部分の輝度（図３０（ｂ）に示す曲線Ｓ２の最低部分）が０．６ｃｄ／ｍｍ２と大幅に低減し、遮光の効果が現れている。
【０１１４】
そこで、灯具に発光モジュール３２０を組み込んで光度分布を測定したところ、ＬＥＤチップ１個を消灯したときの最低光度が５００ｃｄとなり、対向車や先行車、歩行者にグレアを与えるおそれのある６２５ｃｄを下回っていることがわかった。実施例２の結果より、発光モジュールの消灯部の輝度が０．６ｃｄ／ｍｍ２以下であれば、灯具に適用したときのグレアの発生を抑制できることがわかった。
【０１１５】
（実施例３）
図３１（ａ）は、実施例３に係る発光モジュールの概略断面図、図３１（ｂ）は、実施例３に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。なお、実施例３に係る発光モジュールにおいて、前述と同じ構成については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【０１１６】
発光モジュール３３０においては、ＬＥＤチップ３０４間にシリコンを微細加工した三角枠３２１を設置して遮光した。これにより、隣接するＬＥＤチップ３０４からの光が遮光される。一方、各蛍光体層３１２は、１個のＬＥＤチップ３０４を覆う大きさのＹＡＧ焼結板からなり、その側面には銀ペースト３１４が塗布されている。これにより、隣接する蛍光体層３１２からの光が遮光される。このように、ＬＥＤチップ間と蛍光体層間を光学的に分離することによって、ＬＥＤチップ１個を消灯すると、その部分の輝度（図３１（ｂ）に示す曲線Ｓ２の最低部分）が０．３ｃｄ／ｍｍ２と大幅に低減し、遮光の効果が現れている。
【０１１７】
（実施例４）
図３２（ａ）は、実施例４に係る発光モジュールの概略断面図、図３２（ｂ）は、実施例４に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。なお、実施例４に係る発光モジュールにおいて、前述と同じ構成については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【０１１８】
発光モジュール３４０においては、ＬＥＤチップ３０４間にシリコンを微細加工した三角枠３４２を設置して遮光した。これにより、隣接するＬＥＤチップ３０４からの光が遮光される。三角枠３４２は、その頂点が蛍光体層３４４の表面近傍まで達している。各蛍光体層３４４は、１個のＬＥＤチップ３０４を覆う大きさのＹＡＧ焼結板からなる。これにより、隣接する蛍光体層３４４からの光が遮光される。このように、ＬＥＤチップ間と蛍光体層間を光学的に分離することによって、ＬＥＤチップ１個を消灯すると、その部分の輝度（図３２（ｂ）に示す曲線Ｓ２の最低部分）が０ｃｄ／ｍｍ２と大幅に低減し、遮光の効果が現れている。
【０１１９】
そこで、灯具に発光モジュール３４０を組み込んで光度分布を測定したところ、ＬＥＤチップ１個を消灯したときの最低光度が３００ｃｄとなり、対向車や先行車、歩行者にグレアを与えるおそれのある６２５ｃｄを下回っていることが確認された。
【０１２０】
（実施例５）
図３３（ａ）は、実施例５に係る発光モジュールの概略断面図、図３３（ｂ）は、実施例５に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。図３３（ｂ）においては、４個のＬＥＤ全てが点灯している状態の輝度分布（曲線Ｓ１）のみを示している。なお、実施例５に係る発光モジュールにおいて、前述と同じ構成については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【０１２１】
発光モジュール３５０においては、ＬＥＤチップ３０４間にシリコンを微細加工した三角枠３４２を設置して遮光した。これにより、隣接するＬＥＤチップ３０４からの光が遮光される。三角枠３４２は、その頂点が蛍光体層３５２の表面から露出している。蛍光体層３５２は、ＹＡＧ粉体をジメチルシリコーン樹脂に１２体積％混合したペーストを、ＬＥＤチップ３０４上にスキージで印刷することで形成されている。その際、三角枠３４２の先端が露出するように調整した。これにより、隣接する蛍光体層３５２からの光が遮光される。このように、ＬＥＤチップ間と蛍光体層間を光学的に分離することによって、ＬＥＤチップ１個を消灯すると、その部分の輝度が０ｃｄ／ｍｍ２と大幅に低減し、遮光の効果が現れている。
【０１２２】
そこで、灯具に発光モジュール３４０を組み込んで光度分布を測定したところ、ＬＥＤチップ１個を消灯したときの最低光度が３００ｃｄ以下となり、対向車や先行車、歩行者にグレアを与えるおそれのある６２５ｃｄを下回っていることが確認された。
【０１２３】
（実施例６）
図３４（ａ）は、実施例６に係る発光モジュールの概略断面図、図３４（ｂ）は、実施例６に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。図３４（ｂ）においては、４個のＬＥＤ全てが点灯している状態の輝度分布（曲線Ｓ１）のみを示している。なお、実施例６に係る発光モジュールにおいて、前述と同じ構成については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【０１２４】
発光モジュール３６０においては、ＬＥＤチップ３０４間にシリコンを微細加工した垂直枠３６２を設置して遮光した。垂直枠３６２は、その側面が基板３０２の表面に対してほぼ垂直に設けられている。これにより、実施例５と同様の作用効果が得られた。
【０１２５】
（実施例７）
図３５（ａ）は、実施例７に係る発光モジュールの概略断面図、図３５（ｂ）は、実施例７に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。図３５（ｂ）においては、４個のＬＥＤ全てが点灯している状態の輝度分布（曲線Ｓ１）のみを示している。なお、実施例７に係る発光モジュールにおいて、前述と同じ構成については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【０１２６】
発光モジュール３７０においては、ＬＥＤチップ３０４間にシリコンを微細加工した枠３７２を設置して遮光した。枠３７２は、基板３０２に近い側（図３５（ａ）に示す下部）の側面が基板３０２の表面に対してほぼ垂直に設けられているとともに、蛍光体層３５２の表面に近い側（図３５（ａ）に示す上部）の側面が基板３０２の表面に対して斜めに設けられている。これにより、実施例５と同様の作用効果が得られた。
【０１２７】
（実施例８）
図３６（ａ）は、実施例８に係る発光モジュールの概略断面図、図３６（ｂ）は、実施例８に係る発光モジュールの輝度分布のグラフを示す図である。図３６（ｂ）においては、４個のＬＥＤ全てが点灯している状態の輝度分布（曲線Ｓ１）のみを示している。なお、実施例８に係る発光モジュールにおいて、前述と同じ構成については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【０１２８】
発光モジュール３８０においては、ＬＥＤチップ３０４間にシリコンを微細加工した枠３７２を設置して遮光した。ＬＥＤチップ３０４上には枠３７２の形状に沿って切断したＹＡＧ焼結板からなる蛍光体層３８２を搭載した。ＹＡＧ焼結板は、蛍光領域の波長（６００ｎｍ）の直線光が入射されたときに４０％以上の光が拡散光として出射するものが好ましい。
【０１２９】
このように構成した発光モジュール３８０の輝度分布、光度分布を測定したところ、ＬＥＤチップ間の暗部（輝度低下部）が非常に少なく、ＬＥＤチップ面内の輝度分布の変化も少なく、全ＬＥＤを点灯したときの均一感が著しく向上した。
【０１３０】
以上、本発明を上述の実施の形態や各実施例を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態や実施例に限定されるものではなく、実施の形態や実施例の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態や各実施例における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態や各実施例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の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【符号の説明】
【０１３１】
１０  車両用灯具、  １２  灯具ボディ、  １４  透光カバー、  １８  灯具ユニット、  ２２  発光モジュール、  ２２ａ  ＬＥＤチップ、  ２４  投影レンズ、  ５０  発光モジュール、  ５４  基板、  ５６ａ  発光面、  ５８  蛍光体層、  ６０ａ  遮光部、  ６４  ＬＥＤチップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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