(57)【要約】【課題】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おいて、光の取り出し効率を向上させる。【解決手段】紫外線又は短波長可視光を発する発光素子14を封止するモールド部材30を、紫外線又は短波長可視光によって励起されて種々色の可視光をそれぞれ発光する蛍光体25a等を混入した高拡散層30と、該高拡散層30よりも光の拡散程度が低い低拡散層40に分離して、発光モジュール10を形成した。係る発光モジュール10では、モールド部材30内に分散した一部の蛍光体25a等が光拡散粒子として振舞って、蛍光体光が蛍光体25aで反射されてモールド部材内で散乱することや、モールド部材30と大気50との屈折率の差が大きいために境界で全反射が生じることが原因で、モールド部材30の外へ出射されることなく損失光となっていた光を、モールド部材の外へ効率良く取り出すことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、前記発光素子を封止するモールド部材と、前記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て青，黄等の色の可視光をそれぞれ発光する蛍光体と、を備えた発光モジュールにおいて、
前記モールド部材は、少なくとも前記蛍光体が混入されるとともに前記蛍光体からの光を高拡散させる層と、前記高拡散層よりも光の拡散程度が低い低拡散層と、からなることを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記高拡散層は、前記発光素子を被覆するように形成され、
前記低拡散層は、前記高拡散層の屈折率よりも低く大気の屈折率よりも高い屈折率を有する層として、前記高拡散層を被覆するよう形成された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】
前記高拡散層は、前記蛍光体からの光を拡散させる光散乱粒子が混入されるとともに前記発光素子の屈折率よりも低い屈折率を有する光拡散成分入高屈封止材層として形成された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】
前記低拡散層は、前記蛍光体が前記高拡散層よりも低濃度に混入されるとともに前記発光素子を被覆するように形成され、
前記高拡散層は、前記低拡散層を被覆するように形成され、
前記低拡散層は前記高拡散層よりも高い屈折率に形成された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５】
前記高拡散層と前記低拡散層が交互に積層して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
近年、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）等の発光素子上に、液状又はゲル状のバインダー材に紫外線又は短波長可視光によって励起されて青，黄等の色の光をそれぞれ発光する蛍光体を混入した蛍光体含有樹脂をモールドして形成された発光モジュールが知られている（特許文献１及び２参照）。係る発光モジュールでは、発光素子が発する紫外線又は短波長可視光によって蛍光体含有樹脂内に分散する各蛍光体が励起されて発光し、モールドされた蛍光体含有樹脂全体が演色性の高い白色光又は他の色の光を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３８３４８号公報（段落番号００２１〜００３８、図１）
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２０１０／１５０４５９号（段落番号００２１〜００４０、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の蛍光体粒子はモールドされた蛍光体含有樹脂全体に分散しているため、ある蛍光体からの発光が他の蛍光体によって樹脂内に反射されて散乱し、蛍光体含有樹脂の外へ出射されないので、その分発光効率が低く、発光モジュールにおける光の取り出し効率が悪いという問題があった。
【０００５】
本発明は、前記した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、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おける光の取り出し効率を向上させ、さらに高出力で発光する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】
【０００６】
前記目的を達成するために、請求項１に係る車両用灯具は、紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、前記発光素子を封止するモールド部材と、前記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て青，黄等の色の可視光をそれぞれ発光する蛍光体と、を備えた発光モジュールにおいて、前記モールド部材は、少なくとも前記蛍光体が混入されるとともに前記蛍光体からの光を高拡散させる層と、前記高拡散層よりも光の拡散程度が低い低拡散層と、からなることを特徴とする。
【０００７】
（作用）紫外線又は短波長可視光を発する発光素子によって励起され発光する蛍光体を含有するモールド部材が、高拡散層・低拡散層に分離された。
【０００８】
請求項２では、請求項１に記載の車両用灯具において、前記高拡散層は、前記発光素子を被覆するように形成され、前記低拡散層は、前記高拡散層の屈折率よりも低く大気の屈折率よりも高い屈折率を有する層として、前記高拡散層を被覆するよう形成されたことを特徴とする。
【０００９】
（作用）発光素子を封止する高拡散層と大気の間に、高拡散層の屈折率よりも低い屈折率を有する低拡散層を一層設けたことで、高拡散層と大気の境界で全反射が生じて光がモールド部材内にこもる（光がモールド部材の外へ出射しない）ことを防ぐことができる。
【００１０】
また、拡散粒子として振舞いうる蛍光体を多く含有する高拡散層を下層に、蛍光体濃度が高拡散層よりも低い又は蛍光体を含有しない低拡散層を上層に配置したことで、蛍光体からの発光が上層の低拡散層であまり拡散されない状態でモジュールの外へ出射する。
【００１１】
さらに、高拡散層の層厚を低拡散層の層厚よりも厚く形成すると、含有蛍光体量が増える分、高拡散層で発光素子及び蛍光体からの光が拡散されて、高拡散層と低拡散層の層厚を１：１形成するよりも横広がりな配光が得られる（発光モジュールの指向性が低くなる）。逆に、低拡散層を高拡散層よりも厚く形成すると、高拡散層での拡散が少ない分、層厚１：１形成よりもさらに指向性を高めることができる。
【００１２】
請求項３では、請求項２に記載の車両用灯具において、前記高拡散層は、前記蛍光体からの光を拡散させる光散乱粒子が混入されるとともに前記発光素子の屈折率よりも低い屈折率を有する光拡散成分入高屈封止材層として形成されたことを特徴とする。
【００１３】
（作用）光源である発光素子付近を覆う高拡散層に、例えばシリカ，アルミナ，ジルコニア，酸化チタン等の白色微粉末を光散乱粒子として混入したことで、光散乱粒子によって発光素子からの光が高拡散層全体に拡散され、該高拡散層に分散する蛍光体が均一に発光する。
【００１４】
請求項４では、請求項１に記載の車両用灯具において、前記低拡散層は、前記蛍光体が前記高拡散層よりも低濃度に混入されるとともに前記発光素子を被覆するように形成され、前記高拡散層は、前記低拡散層を被覆するように形成され、前記低拡散層は前記高拡散層よりも高い屈折率に形成されたことを特徴とする。
【００１５】
（作用）発光素子を被覆する低拡散層と大気の間に、低拡散層の屈折率よりも低い屈折率を有する高拡散層を一層設けたことで、低拡散層と大気の境界で全反射が生じて光がモールド部材内にこもるのを防げる。
【００１６】
また、低拡散層を下層に、蛍光体を多く含有する高拡散層を上層に配置することで、上層の高拡散層で光が拡散されて、指向性が緩和された状態でモジュールの外へ出射する。
【００１７】
さらに、低拡散層を高拡散層よりも厚く形成すると、含有蛍光体量が減る分、高拡散層で光が拡散されなくなって、高拡散層と低拡散層の層厚を１：１形成するよりも発光モジュールの指向性が高まり、逆に、高拡散層を低拡散層よりも厚く形成すると、層厚１：１形成よりもさらに発光モジュールの指向性が低くなる。
【００１８】
請求項５では、請求項１に記載の車両用灯具において、前記高拡散層と前記低拡散層が交互に積層して形成されたことを特徴とする。
【００１９】
（作用）蛍光体を含有する高拡散層と、蛍光体濃度が高拡散層よりも低い又は蛍光体を含有しない低拡散層とをサンドイッチ構造とすることで、蛍光体が多量に分散した高拡散層の体積が減る分、モールド部材全体に蛍光体が分散した従来の発光モジュールに比べて光拡散粒子として振舞う蛍光体の量も減るので、蛍光体での反射が原因でモールド部材内を散乱していた損失光も減少する。
【００２０】
また、従来、近紫外線又は短波長可視光を波長変換して青、黄、赤、緑色等の可視光を発光する種々の蛍光体を多色混合した発光モジュールを形成する場合、各色ごとに蛍光体粒子の比重が違うことから、モールド部材内で各蛍光体が均等に分布せず、点灯させると発光モジュール正面と側面で色味が異なる等、意図しない偏った発光となることがあり、色味のコントロールが難しかった。しかし本願発明では、高拡散層と低拡散層とを積層構造とすることで、例えば第１高拡散層には青色発光する蛍光体、第２高拡散層には黄色発光する蛍光体というように各高拡散層に含有する蛍光体の種類を変える、或いは、各高拡散層ごとに厚みや蛍光体濃度を変えることができるので、各層の構成を変更することで色味を調整することができる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る発明によれば、紫外線又は短波長可視光を発する発光素子によって励起され発光する蛍光体を含有するモールド部材を、高拡散層・低拡散層に分離したことで、従来、モールド部材内に分散した蛍光体の一部が光拡散粒子として振舞って、ある蛍光体からの光が他の蛍光体によって反射されてモールド部材内で散乱することや、樹脂等からなるモールド部材と大気との屈折率の差が大きいために境界で全反射が生じることが原因で、モールド部材の外へ出射されることなく損失光となっていた光を、モールド部材の外へ効率良く取り出すことができるので、さらに高出力の発光モジュールを形成することができる。
【００２２】
請求項２に係る発明によれば、モールド部材内の屈折率が、高拡散層、低拡散層、大気と除々に下げられ、各境界で全反射が生じるのを抑制する構成となったため、発光モジュールにおける光取り出し効率が向上する。また、高拡散層を下層に、低拡散層を上層に配置することで、低拡散層厚拡散層の別を持たない従来の発光モジュールよりも高い指向性を有する発光モジュールが得られる。さらに、モールド部材全体に蛍光体が分散した低拡散層厚拡散層の別を持たない従来の発光モジュールでは、モールド部材全体がぼんやりと発光するため、該モジュールを照明器具として用いるには他の配光部材が必要となるが、本願発明では、高拡散層や低拡散層の形状を変更するだけで、発光モジュールの指向性を容易に調整することができる。
【００２３】
請求項３に係る発明によれば、光拡散成分入高屈封止材層（高拡散層）を通じて発光素子の指向性が解消され、輝度，色度むらのない美しい発光が得られる。また、モールド部材内の屈折率が、発光素子、高拡散層、低拡散層、大気と除々に下げられ、発光素子と高拡散層の境界においても全反射が生じるのを防ぐ構成となったため、発光モジュールにおける光取り出し効率がさらに向上する。
【００２４】
請求項４に係る発明によれば、モールド部材内の屈折率が、低拡散層厚拡散層、大気と除々に下げられるので、発光モジュールにおける光取り出し効率が向上する。また、低拡散層を下層に、高拡散層を上層に配置することで、低拡散層厚拡散層の別を持たない従来の発光モジュールよりも低い指向性を有する発光モジュールが得られる。さらに、高拡散層や低拡散層の形状を変更するだけで、発光モジュールの指向性を容易に調整することができるので、配光設計の自由度が高い。
【００２５】
請求項５に係る発明によれば、高拡散層と低拡散層を交互に積層する構造とすることで損失光が減り、モールド部材全体に蛍光体が分散した低拡散層厚拡散層の別を持たない従来の発光モジュールよりも光取り出し効率が向上する。また、各層の組み合わせにより、狙いの色度、色温度にすることができるので、多彩な発光バリエーションが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１〜４の実施例に係る発光モジュールの斜視図。
【図２】第１の実施例に係る発光モジュールの構成を示す断面図。
【図３】（ａ）第２の実施例に係る発光モジュールの構成を示す断面図。（ｂ)同実施例の変形例の構成を示す断面図。（ｃ）同実施例の変形例の構成を示す断面図。
【図４】（ａ）第３の実施例に係る発光モジュールの構成を示す断面図。（ｂ)同実施例の変形例の構成を示す断面図。（ｃ）同実施例の変形例の構成を示す断面図。
【図５】（ａ）第４の実施例に係る発光モジュールの構成を示す断面図。（ｂ）同実施例の変形例の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１〜４の実施例に係る発光モジュールの斜視図である。発光モジュール１０Ａ〜１０Ｄは、支持基板１２、発光素子１４、蛍光体２５ａ〜２５ｄ、及び発光素子１４を封止するモールド部材３０を有しており、横長矩形状の支持基板１２上に複数の発光素子１４が直線状に載置され、係る発光素子１４を一体的に被覆するようにモールド部材３０が直線状にポッティングされている。そして、後述するように、発光モジュール１０Ａ〜１０Ｄのモールド部材３０内は、高拡散層と低拡散層に分離されている。
【００２８】
支持基板１２は、一例として金蒸着によって上面に所定の電極（陽極及び陰極）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基板からなる。なお、金属基板、ガラスエポキシ基板等の他の材料によって形成されてもよい。
【００２９】
発光素子１４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、例えば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。該チップの表層１４ａはサファイアガラスで構成されており、その屈折率は１．７７となっている。なお、発光素子１４には、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。なお、発光素子１４は、支持基板１２に銀ペースト等の導電性接着材を用いて固定され、支持基板１２に形成された陽極及び陰極に、Ａｕバンプ、Ａｕワイヤ等で接続されて導通する。
【００３０】
モールド部材３０は、発光素子１４を封止する部材を示す総称であり、主として液状又はゲル状の透明なシリコーン樹脂からなるバインダー材１６からなり、後述する蛍光体２５ａ等の他の物質が混入されうる。以下、他物質の混入のないシリコーン樹脂のみからなる透光性樹脂ペーストのことをバインダー材１６と言う。なお、バインダー材１６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。
【００３１】
蛍光体２５ａは、近紫外線又は短波長可視光を波長変換して黄色の可視光を発光する蛍光体であって、一例として、ＳｉＯ２・１．０（Ｃａ０．５４，Ｓｒ０．３６，Ｅｕ０．１）Ｏ・０．１７ＳｒＣｌ２で表されるものを採用している。なお、上記黄色光が得られ、放射する光のピーク波長が５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長域にあるものであれば上記に限定されない。
【００３２】
蛍光体２５ｂは、近紫外線又は短波長可視光を波長変換して青色の可視光を発光する蛍光体であって、一例として、（Ｃａ４．６７Ｍｇ０．５）（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ０．０８で表されるものを採用している。なお、上記青色光が得られ、放射する光のピーク波長が４４０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長域にあるものであれば上記に限定されない。
【００３３】
蛍光体２５ｃは、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蛍光体であって、一例として、（Ｃａ１−ｘ−ｙＳｒｘ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋ｙ（ここで、ｘは０≦ｘ≦０．９９２、ｙは０．００１≦ｙ≦０．０１５の範囲である）で表されるものを採用している。なお、上記赤色光が得られ、放射する光のピーク波長が６００ｎｍ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。
【００３４】
緑色蛍光体２５ｄは、近紫外線又は短波長可視光を波長変換して緑色の可視光を発光する蛍光体であって、一例として、（Ｂａ１．４Ｓｒ０．４５）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋０．１５で表されるものを採用している。なお、黄色蛍光体２５ａが放射する光のピーク波長と青色蛍光体２５ｂが放射する光のピーク波長との間にピーク波長を有するものであれば上記に限定されない。
【実施例１】
【００３５】
図２は第１の実施例に係る発光モジュール１０Ａの構成を示す断面図である。発光モジュール１０Ａのモールド部材３０は、下層に高拡散層３０Ａ、上層に低拡散層４０Ａが形成されている。
【００３６】
高拡散層３０Ａは、発光素子１４上を断面ドーム状に被覆して、発光素子１４を封止する形態となっている。そして、高拡散層３０Ａは、バインダー材１６に、（重量比２：１）で黄色蛍光体２５ａ及び青色蛍光体２５ｂが（１．８ｖｏｌ％）混入されるとともに、高拡散層３０Ａの屈折率を高めるための高屈材３２としてジルコニア微粒子が（３〜１０ｖｏｌ％）混入されており、これによって高拡散層３０Ａの屈折率はバインダー材１６（シリコーン樹脂）の屈折率１．４１以上かつ発光素子１４の表層１４ａ（サファイアガラス）の屈折率１．７７以下に形成されている。また、バインダー材１６には、高拡散層３０Ａの光拡散性を高めるための光散乱粒子３４として、平均粒径０．３〜３μｍに調整したアルミナ微粒子が（３ｖｏｌ％）混入されている。係る高拡散層３０Ａは、特許文献２に示す国際公開第ＷＯ２０１０／１５０４５９号公報に記載の方法で、上記物質（蛍光体２５ａ、蛍光体２５ｂ、高屈材３２及び光散乱粒子３４）を混入したバインダー材１６をミキシングした蛍光体ペーストとして作成され、該ペーストを発光素子１４上にポッティングして硬化させることで形成（幅０．５ｍ〜１０ｍ、頂点高さ０．２５ｍｍ〜５ｍｍ）された、光拡散成分入高屈封止材層である。
【００３７】
なお、高屈材３２には、後述の低拡散層４０Ａの屈折率以上で発光素子１４の表層１４ａの屈折率以下の他の物質が用いられても良い。また、光散乱粒子３４には、平均粒径０．３〜３μｍ程度であれば、他にシリカ、酸化チタン等が用いられてもよい。或いは、混入する物質の粒子径をナノサイズとすると、光散乱粒子３４として機能するとともに高拡散層３０Ａの透明性も保たれる。
【００３８】
低拡散層４０Ａは、高拡散層３０Ａ全体を断面ドーム状に被覆して封止する形態となっている。そして、低拡散層４０Ａを形成するバインダー材１６には蛍光体２５ａ等の物質は混入されておらず、シリコーン樹脂ペーストとして作成されており、上記高拡散層３０Ａが硬化したのち、高拡散層３０Ａ上にポッティングして硬化させることで形成（幅１５ｍｍ〜１６ｍｍ、頂点高さ０．５ｍｍ〜１０ｍｍ）される。よって、該低拡散層４０Ａの屈折率はシリコーン樹脂の屈折率１．４１であって、高拡散層３０Ａの屈折率よりも低く大気５０の屈折率１．０よりも高い屈折率を有するとともに、光散乱粒子３４や光拡散粒子として振舞いうる蛍光体２５ａ等の混入がないことから高拡散層３０Ａよりも光の拡散程度の低い層として形成されている。
【００３９】
本実施例によれば、発光素子１４を点灯すると、高拡散層３０Ａ中に分散した光散乱粒子３４によって、発光素子１４からの光源光が高拡散層３０Ａ全体に拡散され、該高拡散層３０Ａに分散する略全ての蛍光体２５ａ,２５ｂが励起されて、黄色又は青色に発光する。
【００４０】
そして、これら黄色蛍光体２５ａと青色蛍光体２５ｂからの蛍光体光も光散乱粒子３４によって拡散されるとともに、青と黄が加色混合されて、高拡散層３０Ａが均一に白色発光する。その上層の低拡散層４０Ａでは、光散乱粒子３４や拡散粒子として振舞いうる蛍光体２５ａ等を含有しないため、高拡散層３０Ａからの発光は略拡散されない状態で発光モジュール１６の外へ出射する。この際、発光素子１４、高拡散層３０Ａ、低拡散層４０Ａの順で屈折率が徐々に下げられるため、各層間の境界において全反射を抑制でき、蛍光体光は効率良くモールド部材３０の外へと出射する。
【００４１】
結果として、モールド部材３０全体が高光束かつ均一に白色発光するとともに、発光モジュール１０Ａでは、低拡散層高拡散層の別を持たない従来の発光モジュールよりも拡散性の高い（照射角の広い）発光が得られる。
【００４２】
また、従来の発光モジュールでは、モールド部材の屈折率はバインダー材１６と略同じ（１．４１程度）であるため、発光素子１４の屈折率との差が大きく、モールド部材と発光素子１４との境界で全反射が生じることが原因で、発光素子１４からの光が発光素子１４内にこもり、損失光となっていたが、発光モジュール１０Ａでは、モールド部材３０内の屈折率が内側から外側に向かって除々に下がるように形成されていることから、発光素子１４の光が効率良くモールド部材３０外へ入射する上、モールド部材３０から大気５０への光取り出し効率が従来よりも格段に高い。また、発光モジュール１０Ａでは、光源である発光素子１４を覆う高拡散層３０Ａに光散乱粒子３４を分散させたことで、輝度，色度むらのない美しい発光が得られる。
【００４３】
なお、上記低拡散層４０Ａには、蛍光体２５ａ,２５ｂを高拡散層３０Ａよりも低濃度に混入しても良い。
【実施例２】
【００４４】
図３（ａ）は第２の実施例に係る発光モジュールの構成を示す断面図である。第２の実施例に係る発光モジュール１０Ｂは、実施例１と同様、支持基板１２上に発光素子１４が載置され、下層に高拡散層、上層に低拡散層が形成されている。但し、発光モジュール１０Ｂの高拡散層３０Ｂ、低拡散層４０Ｂの構成は以下となっている。
【００４５】
高拡散層３０Ｂは、発光素子１４を断面略矩形状に被覆して封止している。高拡散層３０Ｂを形成するバインダー材１６には、実施例１と同様高屈材３２が混入されて低拡散層４０Ｂよりも高い屈折率に形成されるとともに、光散乱粒子３４又は黄色蛍光体２５ａ及び青色蛍光体２５ｂが実施例１と同様に混入されることで、低拡散層４０Ｂよりも光の拡散性が高い層として形成されている。
【００４６】
低拡散層４０Ｂは、高拡散層３０Ｂの表面全体を断面略矩形状に被覆する形態となっている。実施例１と同様、低拡散層４０Ｂを形成するバインダー材１６には他の物質は混入されておらず、屈折率１．４１の層としてとして形成されている。そして、高拡散層３０Ｂと低拡散層４０Ｂはそれぞれ（幅０．５ｍｍ〜１６ｍｍ、頂点高さ０．２５ｍｍ〜８ｍｍ）で、層厚は１：１に形成されている。
【００４７】
本実施例によれば、発光モジュール１０Ｂは、実施例１と同様、モールド部材３０内の屈折率が、高拡散層３０Ｂ、低拡散層４０Ｂ、大気５０と除々に下がるため、各境界における全反射が抑制され、従来の発光モジュールよりも光取り出し効率が高い。また、高拡散層３０Ｂは実施例１の高拡散層３０Ａよりも体積が大きく、光拡散粒子として振舞いうる蛍光体量が多いため、発光モジュール１０Ｂでは、低拡散層・高拡散層の別を持たない従来の発光モジュールよりも拡散性の高い（照射角の広い）発光が得られる。
【００４８】
次に、実施例２を形状変更した場合について説明する。図３（ｂ）は同実施例の変形例１の構成を示す断面図である。実施例２の変形例１の発光モジュール１０Ｂ１では、実施例２の高拡散層３０Ｂと低拡散層４０Ｂの層厚比を２：１に変更し、高拡散層３０Ｂが低拡散層４０Ｂよりも厚く形成されている。発光モジュール１０Ｂ１では、高拡散層３０Ｂの体積増加分、高拡散層３０Ｂで、発光素子１４及び蛍光体２５ａ等からの光が拡散されて、層厚１：１形成よりも横広がりに発光し、発光モジュール１０Ｂよりも拡散性の高い（照射角の広い）発光が得られる。
【００４９】
一方、図３（ｃ）は同実施例の変形例２の構成を示す断面図である。実施例２の変形例２の発光モジュール１０Ｂ２では、層厚比が１：２に変更され、低拡散層４０Ｂが高拡散層３０Ｂよりも厚く形成されている。発光モジュール１０Ｂ２では、高拡散層３０Ｂの体積減少分、高拡散層３０Ｂでの光拡散が少なくなって、層厚１：１形成よりも指向性が高い発光が得られる。
【００５０】
即ち、下層の高拡散層３０Ｂや上層の低拡散層４０Ｂの形状を変更する（厚みを調整する）だけで、発光モジュール１０Ｂの指向性を容易に調整することができる。一方、モールド部材全体に蛍光体が分散した低拡散層・高拡散層の別を持たない従来の発光モジュールでは、発光モジュール１０Ｂの指向性（照射角）を制御できないため、該モジュールを照明器具として用いるには反射鏡等の他の配光部材が必要であったが、これを必要としない分、本実施例の発光モジュール１０Ｂは配光設計が容易である。
【００５１】
なお、高拡散層３０Ｂでの光拡散性を高めるためには、光拡散粒子３４又は光拡散粒子として振舞いうる蛍光体の量が増えれば良いことから、高拡散層３０Ｂと低拡散層４０Ｂの層厚１：１形成のまま、高拡散層３０Ｂの光拡散粒子３４又は蛍光体濃度を高くすることでも、発光モジュール１０Ｂ１と同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００５２】
図４（ａ）は第３の実施例に係る発光モジュールの構成を示す断面図である。第３の実施例に係る発光モジュール１０Ｃは、実施例２と同様層厚比は１：１に形成されているが、実施例２とは逆に、下層に低拡散層４０Ｃ、上層に高拡散層３０Ｃが形成されている。発光モジュール１０Ｃの高拡散層３０Ｃ、低拡散層４０Ｃの構成は以下となっている。
【００５３】
高拡散層３０Ｃは、低拡散層４０Ｃの表面全体を断面略矩形状に被覆している。高拡散層３０Ｃには、光拡散粒子３４又は黄色蛍光体２５ａ及び青色蛍光体２５ｂが、低拡散層４０Ｃよりも高濃度に混入されることで、低拡散層４０Ｃよりも光の拡散性が高い層として形成されている。
【００５４】
低拡散層４０Ｃは、発光素子１４を断面略矩形状に被覆して封止している。また、光拡散粒子３４又は蛍光体２５ａ、２５ｂが高拡散層３０Ｃよりも低濃度に混入されるとともに高屈材３２が混入されて上層の高拡散層３０Ｃよりも高い屈折率に形成されている。
【００５５】
本実施例によれば、発光モジュール１０Ｃは、実施例１と同様、モールド部材３０内の屈折率が、低拡散層４０Ｃ、高拡散層３０Ｃ、大気５０と除々に下がるため、各境界における全反射が抑制され、従来の発光モジュールよりも光取り出し効率が高い。また、光拡散粒子３４又は光拡散粒子として振舞いうる蛍光体を多く含有する高拡散層３０Ｃが上層に配置されたことで、上層の高拡散層３０Ｃで光が拡散されて、発光モジュールＣでは、低拡散層・高拡散層の別を持たない従来の発光モジュールよりも幅広の発光が得られる。
【００５６】
次に、実施例３を形状変更した場合について説明する。図４（ｂ）は同実施例の変形例１の構成を示す断面図である。実施例３の変形例１の発光モジュール１０Ｃ１では、実施例３の層厚比を２：１に変更し、低拡散層４０Ｃが高拡散層３０Ｃよりも厚く形成されている。発光モジュール１０Ｃ１では、高拡散層３０Ｃ体積減少分、高拡散層３０Ｃで発光素子１４及び蛍光体２５ａ等からの光があまり拡散されず、層厚１：１形成よりも発光モジュールの指向性が高まる。
【００５７】
一方、図４（ｃ）は同実施例の変形例２の構成を示す断面図である。実施例３の変形例２の発光モジュール１０Ｃ２では、層厚比が１：２に変更され、高拡散層３０Ｃが低拡散層４０Ｃよりも厚く形成されている。発光モジュール１０Ｃ２では、高拡散層３０Ｃの体積増加分、高拡散層３０Ｃにおける光拡散が多くなって、層厚１：１形成よりも発光モジュールの指向性が低くなる。
【００５８】
即ち、実施例２と同様、下層の低拡散層４０Ｃや上層の高拡散層３０Ｃの形状を変更するだけで、発光モジュール１０Ｃの指向性を容易に調整することができるため、配光設計が容易であり、その設計自由度も高い発光モジュールが得られる。
【００５９】
なお、実施例３においても、層厚１：１形成のまま、高拡散層３０Ｂの光拡散粒子３４又は蛍光体濃度を高くすることで発光モジュール１０Ｃ２と同様の効果が得られる。
【実施例４】
【００６０】
図５（ａ）は第４の実施例に係る発光モジュールの構成を示す断面図である。第４の実施例に係る発光モジュール１０Ｄは、実施例１と同様、支持基板１２上に発光素子１４が載置され、また、モールド部材３０内に高拡散層と低拡散層が形成されて発光素子１４上を断面ドーム状に被覆封止しているが、モールド部材３０の内側から外側に向かって、第１低拡散層４０Ｄ１、第１高拡散層３０Ｄ１、第２低拡散層４０Ｄ２、第２高拡散層３０Ｄ２、第３低拡散層４０Ｄ３、第３高拡散層３０Ｄ３と、低拡散層と高拡散層が交互に積層された構成となっている。この構成は、第１低拡散層４０Ｄ１が硬化したのち第１高拡散層３０Ｄ１をポッティング、これが硬化したのち第２低拡散層４０Ｄ２をポッティング、の作業を繰り返すことで形成される。
【００６１】
但し、第１高拡散層３０Ｄ１には赤色蛍光体２５ｃが（０．５ｖｏｌ％）、第２高拡散層３０Ｄ２には緑色蛍光体２５ｄが（０．５ｖｏｌ％）、第３高拡散層３０Ｄ３には青色蛍光体２５ｂが（０．５ｖｏｌ％）混入されており、高拡散層３０Ｄ１〜Ｄ３はそれぞれ異なる種類の蛍光体を含有している。（高拡散層３０Ｄ１〜Ｄ３の層厚は約０．１ｍｍ〜５ｍｍである。）一方、低拡散層４０Ｄ１〜Ｄ３には蛍光体２５ｂ等の他の物質は混入されていない。（低拡散層４０Ｄ１〜Ｄ３の層厚は約０．１ｍｍ〜５ｍｍである。）
【００６２】
本実施例によれば、蛍光体を含有する高拡散層３０Ｄ１〜Ｄ３と、蛍光体を含有しない低拡散層４０Ｄ１〜Ｄ３とをサンドイッチ構造としたことで、モールド部材全体に蛍光体が分散していた従来の発光モジュールに比べて、蛍光体を含有する高拡散層のモールド部材占有体積が減る分、光拡散粒子として振舞う蛍光体量も減少する。よって、ある蛍光体からの光が他の蛍光体によってモールド部材３０内へ向けて反射されてモールド部材３０内で散乱してしまう現象が抑制され、蛍光体光はモールド部材３０外へ効率良く出射する。従って、発光モジュール１０Ｄでは、損失光が減少して、モールド部材全体に蛍光体が分散した従来の発光モジュールに比べて光取り出し効率が格段に高く、高光束に発光する。また、青赤緑が加色混合されて、モールド部材３０全体が演色性に優れた白色に発光する。
【００６３】
また、従来、近紫外線又は短波長可視光を波長変換する種々の蛍光体を多色混合した発光モジュールを形成する場合、各色ごとに蛍光体粒子の比重が違うことから、例えばモールド部材の下に比重の重い青色蛍光体が、その上澄みに比較的比重の軽い赤色蛍光体が多く分布して、発光モジュール正面視には赤味の強い白色光となるが、発光モジュール側面は青味の強い白色光となる等して、意図しない偏った発光となることがあった。しかし発光モジュール１０Ｄでは、高拡散層３０Ｄ１〜Ｄ３と低拡散層４０Ｄ１〜Ｄ３とを積層構造としたことで、各色個別の層形成が可能となり、発光モジュール１０Ｄ内に意図した通りに蛍光体を分布させることができる。
【００６４】
次に、実施例４を形状変更した場合について説明する。図５（ｂ）は同実施例の変形例の構成を示す断面図である。実施例４の変形例１の発光モジュール１０Ｄ１では、第２高拡散層３０Ｄ２の層厚が（約０．２ｍｍ〜８ｍｍと）実施例４よりも厚く形成されている。発光モジュール１０Ｄ１では、第２高拡散層３０Ｄ２の体積増加分、緑色蛍光体２５ｄの量が増えるので、発光モジュール１０Ｄよりも緑味の強い白色発光が得られる。
【００６５】
即ち、高拡散層３０Ｄ１〜Ｄ３の全て又は一部を形状を変更する（層厚を増減させる）だけで、狙いの色度、色温度を出すことができ、容易に発光モジュールの色味をコントロールすることができる。
【００６６】
なお、色味のコントロールは、分散する蛍光体量に比例して達成されるので、青味を強く出したい場合には、発光モジュール１０Ｄ１のように厚みを増す他に、発光モジュール１０Ｄの構成において第２高拡散層３０Ｄ２の青色蛍光体２５ｂの濃度を高くしてもよい。或いは、モールド部材３０内に占める蛍光体２５ｂを含有する層の数を増やすことでも同様の効果が得られる。
【００６７】
また、上記低拡散層４０Ｄ１〜Ｄ３には、いずれかの蛍光体を高拡散層３０Ｄ１〜Ｄ３よりも低濃度に混入しても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ  発光モジュール  
１４    発光素子
２５ａ  黄色蛍光体
２５ｂ  青色蛍光体
２５ｃ  赤色蛍光体
２５ｄ  緑色蛍光体
３０    モールド部材
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ  高拡散層
３２    高屈材
３４    光散乱粒子
４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ  低拡散層
５０    大気
【図１】
2013038353.tif 000003
【図２】
2013038353.tif 000004
【図３】
2013038353.tif 000005
【図４】
2013038353.tif 000006
【図５】
2013038353.tif 000007