发光模块的制作方法

本发明涉及一种发光模块。

背景技术：

以往，设计有使用出射可见光的led光源的照明装置。由于一般的led光源具有很高的指向性，所以led光源的发光面的正面被照射得很明亮，另一方面，正面之外的位置照射得不明亮。因此，使用led的照明装置存在很难得到根据用途所需求的配光特性的情况。这种情况下，作为照明装置需要控制光的指向性。

例如，设计有一种照明装置，其被构成为将设置在基板上的led光源的发光面侧用具有向着多个不同方向的面的透光罩来覆盖，透光罩中含有散射填充物(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-251080号公报

技术实现要素：

发明欲解决的技术问题

然而，在上述的照明装置中，由于从具有指向性的光源出射的可见光以原状态到达透光罩，所以光源的光几乎不会到达透光罩中位于光源侧面的区域。因此，在一个面内的亮度的明暗差别容易变大。

本发明是鉴于这种情况而完成的，目的在于提供一种发光模块，该发光模块具有与发光元件自身不同的指向特性。

用于解决问题的技术手段

为了解决上述问题，本发明的一个方案的发光模块具备：基板；发光元件，所述发光元件设置在基板上，并发出紫外线或短波长可见光；以及光波长变换部，所述光波长转换部设置在发光元件的发光面侧，并出射被发光元件发出的紫外线或短波长可见光激发的可见光。光波长变换部被构成为：出射的可见光的强度的峰值方向与发光元件发出的紫外线或短波长可见光的强度的峰值方向不同。

利用该方案，光波长变换部出射的可见光的指向性与发光元件发出的紫外线或短波长可见光的指向性不同，所以能够实现具有与光源自身不同指向特性的发光模块。

所述光波长变换部可以被配置成出射可见光的出射面相对于所述发光元件的发光面倾斜，所述出射面可以被设置成相对于出射的可见光的强度峰值方向实质上垂直。由此，因为能够将从光波长变换部的出射面出射的可见光的强度的峰值方向相对于发光元件的发光面倾斜，所以能够不使用透镜等光学控制部件而改变发光模块的指向特性。

所述光波长变换部具有：透射部件，所述透射部件将所述发光元件的发光面密封，或者所述透射部件与将所述发光元件的发光面密封的部件相接并透射紫外线或短波长可见光；以及荧光体，所述荧光体被包含在所述透射部件中。由此，由于发光面被具有比空气高的折射率的材料覆盖，所以提高了光从发光面提取的效率。

所述波长变换部具有：透射部件，所述透射部件为多个且板状，并且相对于所述基板不平行地配置，或者，所述透射部件具有相对于所述基板不平行的多个出射面；以及荧光体，所述荧光体被包含在所述透射部件中，所述透射部件被配置成从所述发光元件离开。由此，能够用简单的结构来实现具有与发光元件的指向性不同指向性的光波长变换部。

所述透射部件被设置成从所述基板离开以使所述发光元件发出的紫外线或短波长可见光的相对辐射强度被包含在0.5以上的辐射角度的范围内。由此，由于能够使发光元件发出的紫外线或短波长可见光入射到整个透射部件，所以能够降低出射可见光的光波长变换部的在发光面内的亮度的差别。

需要说明的是，以上的构成要素的任意的组合或在方法、装置、系统等之间变换本发明的表达的构造，作为本发明的方案也是有效的。

发明效果

根据本发明，能够实现一种具有与发光元件自身不同指向特性的发光模块。

附图说明

图1是示出具备本实施方式所涉及的发光模块的车辆用灯具的概要构成的剖视图。

图2(a)是用于说明一般的led的指向特性的示意图，图2(b)是用于说明本实施方式所涉及的发光模块的指向特性的一例的示意图。

图3是图1所示的发光模块的立体图。

图4是图3所示的发光模块的a-a剖视图。

图5是示出图4所示的发光模块的变形例的图。

图6是第2实施方式所涉及的发光模块的侧视图。

图7(a)是示出出射面是平面的情况下光的全反射的情况的图，图7(b)是示出出射面是凹凸面的情况下的光的出射的情况的图。

图8(a)～图8(f)是示出凹凸面的凸部的一例的图。

图9(a)、图9(b)是示出凹凸面的凹部的一例的图。

图10(a)是第4实施方式所涉及的发光模块的侧视图，图10(b)是第4实施方式的变形例所涉及的发光模块的侧视图。

图11(a)是第5实施方式所涉及的发光模块的侧视图，图11(b)是第5实施方式的变形例所涉及的发光模块的侧视图，图11(c)是第5实施方式的其他变形例所涉及的发光模块的侧视图。

图12是第6实施方式所涉及的发光模块的侧视图。

图13是第7实施方式所涉及的发光模块的侧视图。

图14是第8实施方式所涉及的车辆用灯具的示意图。

符号说明

10、20发光模块；22基板；24发光元件；24a发光面；26光波长变换部；28透射部件；30荧光体；32主光出射面；34副光出射面；64反射部件；70发光模块；72、74光波长变换部；76入射面；80发光模块；82光波长变换部；86反射镜；90发光模块；100车辆用灯具。

具体实施方式

以下，基于本发明适宜的实施方式，参照附图进行说明。各附图所示的相同或等同的构成要素、部件、处理使用相同的符号，且适当省略重复的说明。另外，实施方式只是作为示例并不限定发明，且实施方式所记载的全部的特征或其组合并不一定是本发明的本质性的特征。

[第1实施方式]

(车辆用灯具)

本实施方式所涉及的发光模块可以搭载于车辆用灯具。作为车辆用灯具，例如包括：前照灯，尾灯，转向灯，示宽灯，转向信号灯等。图1是示出具备本实施方式所涉及的发光模块的车辆用灯具的概要构成的剖视图。

图1所示的车辆用灯具100具备：灯体102；透明罩104，以覆盖灯体102的开口部的方式安装于灯体102；以及发光模块10，配置于被灯体102和透明罩104所包围的灯室106内。

如图1所示，发光模块10根据车辆用灯具100的形状、配置，存在以模块的长边方向y相对于车辆前后方向x倾斜的方式来配置的情况。该情况下，通常相对于发光模块10的基板垂直的方向x’为光轴。因此，在如需求以车辆前后方向x为光轴的配光的情况下，需要设计发光模块中的发光元件的发光面的朝向、布局、搭载基板的形状等，所以发光模块的通用性降低。

另一方面，根据车辆用灯具100的形状、配置，存在模块的长边方向y以相对于车辆前后方向x垂直的形式来配置的情况。该情况下，通常相对于发光模块10的基板垂直的方向x’是光轴。因此，需要进行设计以实现从车辆前后方向x倾斜的方向为光轴的配光。

图2(a)是用于说明通常的led的指向特性的示意图，图2(b)是用于说明本实施方式所涉及的发光模块的指向特性的一例的示意图。需要说明的是图2(a)、图2(b)所示的图示出辐射角度和相对照度的关系。

如图2(a)所示，通常的led108的指向特性为发光面108a的正面(辐射角度0°)的强度最大。然而，如图2(b)所示，当在led108的正面倾斜(相对于发光面30°)地配置含有荧光体的光波长变换片109时，从而发光模块整体的指向特性变化。具体而言，光波长变换片109的正面(辐射角度-30°)的强度变得最强。也就是说，本申请发明者想到通过设计光波变换部的结构，从而能够使出射的波长变换光的强度的峰值方向与发光元件发出的紫外线或短波长可见光的强度峰值方向不同。以下，参照光波长变换部的各种构成的各实施方式来进行说明。

图3是图1所示的发光模块10的立体图。图4是图3所示的发光模块10的a-a剖视图。图3所示的发光模块10中，多个发光元件线状排列，但是在以下的说明中，以有一个发光元件的发光模块为例进行说明。当然，本实施方式所涉及的发光模块不限于具有一个发光元件的情况，也包含多个发光元件线状或矩阵状排列的情况。

图4所示的第1实施方式所涉及的发光模块20具备：基板22；发光元件24，设置在基板22上，并发出紫外线或短波长可见光；光波长变换部26，设置在发光元件24的发光面24a侧，并出射被发光元件24发出的紫外线或短波长可见光激发的可见光。光波长变换部26具有：透射部件28，将发光元件24的发光面24a密封，且透射紫外线或短波长可见光；荧光体30，其包含在透射部件28中。由此，由于发光面24a被具有比空气更高折射率的材料(例如，折射率1.4的有机硅树脂)覆盖，所以提高了光从发光面24a的提取效率。

(基板)

本实施方式所涉及的基板22是由陶瓷基板、玻璃环氧基板、金属(铝，铜等)基板、树脂或陶瓷和导电性部件构成的引线框架等，只要能搭载led芯片和led封装即可。

(发光元件)

本实施方式所涉及的发光元件24只要至少能发出紫外线或短波长可见光即可，其发射光谱不特别限定，但是从发光装置的发光效率等观点来看，优选为发射光谱的峰值位于380nm～430nm的波长范围内。

另外，作为发光元件的具体例子，例如可以使用：led或ld、el等半导体发光元件、用于从真空放电或热发光获得发光的光源、电子束激发发光元件等各种光源。通过使用半导体发光元件作为发光元件，能够以小体型得到省电、长寿的发光装置。作为这种半导体发光元件的适合的例子，可以是400nm附近的波长范围的发光特性良好的gan系化合物(gan、ingan等)、ain系化合物的led或ld。另外，也可以是led芯片或将led芯片封装的部件。

(透射部件)

透射部件28并不特别限定，只要是硅树脂、环氧树脂，丙烯酸树脂、玻璃等透射可见光的部件即可，但是优选为不会因为发光元件24的光而劣化的材料。另外，优选为以发光元件24发出的光透射的比例相对于从透射部件28出射的光在20％以下的方式来构成光波长变换部26。进一步优选为，以透射率在5％以下的方式来构成光波长变换部26。

(荧光体)

本实施方式所涉及的荧光体30只要包含被380nm～430nm的波长范围内的光激发的荧光成分即可。作为荧光成分，例如是：发射光谱中的峰值波长位于550-600nm范围内的黄色荧光体，发射光谱中的峰值波长位于430-480nm的范围内的蓝色荧光体，发射光谱中的峰值波长位于480-550nm范围内的绿色荧光体，发射光谱中的峰值波长位于600-700nm范围内的红色荧光体，发射光谱中的峰值波长位于580-620nm范围内的琥珀色荧光体。另外，荧光体可以根据发光模块所要求的颜色、发光强度来从多种荧光体中适当选择。

光波长变换部26中含有的荧光体整体的浓度在0.1vol％以上即可，优选为在0.5vol％以上，进一步优选为1.0vol％以上。若荧光体的浓度在0.1vol％以上，则能够利用发光元件所发出的光来生成足够光通量的可见光。另外，光波长变换部26中含有的荧光体整体的浓度在30vol％以下即可，优选为在10vol％以下，进一步优选为6.0vol％以下。若荧光体整体的浓度在30vol％以下，则由荧光体激发的可见光被其他的荧光体散射、遮挡的比例降低，从而抑制了发光模块的发光效率的降低。

(发光模块的制造方法)

接着，针对本实施方式所涉及的发光模块的制造方法的一例进行说明。首先，在预先形成有电路图案的由氧化铝，铝或玻璃增强环氧树脂等制成的基板上，安装一个或多个发出近紫外线或短波长可见光的led芯片。安装方法通过以下方法来进行：预先将led芯片封装化，然后焊接安装的方法，或利用芯片粘接材料来将led芯片粘接于基板，然后与金线进行芯片粘接的芯片粘结安装等。

在已安装的各led芯片正上方，安装含有荧光体的硅树脂来作为光波长变换部26，荧光体吸收从led芯片发出的光，并将其变换为各种颜色的光。如图4所示，本实施方式所涉及的光波长变换部26为截面三角形的三棱柱部件。

光波长变换部26具有：主光出射面32，位于发光元件24的发光面24a的上方，且面积较大；以及副光出射面34，不在发光元件24的发光面24a的上方，且面积比主光出射面32小。如此，本实施方式所涉及的光波长变换部26通过将主光出射面32的面积设置得比副光出射面34大，从而使得利用荧光体30将紫外线或短波长可见光变换而成的变换光更多地从主光出射面32出射。需要说明的是，主光出射面32不一定是完全的平坦表面，也可以具有略微弯曲的曲面。

因此，光波长变换部26被构成为：出射的可见光的强度的峰值方向d2与发光元件发出的紫外线或短波长可见光的强度的峰值方向d1不同。由此，光波长变换部26出射的可见光的指向性与发光元件24发出的紫外线或短波长可见光的指向性不同，所以能够实现具有与光源即发光元件24自身不同的指向特性的发光模块20。

另外，光波长变换部26以出射可见光的主光出射面32相对于发光元件24的发光面24a倾斜的方式配置。主光出射面32以相对于出射的可见光的强度的峰值方向实质性地垂直的方式设置。由此，因为能够将从光波长变换部26的主光出射面32出射的可见光的强度的峰值方向相对于发光元件24的发光面24a倾斜，所以能够不使用透镜等光学控制部件而改变发光模块20的指向特性。

图5是示出图4所示的发光模块20的变形例的图。图5所示的发光模块40中，在光波长变换部26的上表面，多个主光出射面32a和多个副光出射面34a交替排列。根据这种结构，多个主光出射面32a的总和比多个副光出射面34a的总和大，所以光波长变换部26被构成为从光波长变换部26出射的可见光的强度的峰值方向d2与发光元件发出的紫外线或短波长可见光的强度的峰值方向d1不同。

需要说明的是，在上述的发光模块20、发光模块40中，可以用如金属薄膜那样的光反射层将副光出射面覆盖。由此，从副光出射面出射的变换光被向着光波长变换部26的内部反射，且至少一部分从主光出射面出射，从而发光模块整体的指向特性更向与主光出射面垂直的方向靠近。

(第2实施方式)

图6是第2实施方式所涉及的发光模块的侧视图。此外，针对与第1实施方式所涉及的发光模块20同样的构成，使用相同的符号并适当省略说明。图6所示发光模块50具备：基板22；发光元件24，设置在基板22上，并发出紫外线或短波长可见光；以及光波长变换部52，设置在发光元件24的发光面24a侧，并出射被发光元件24发出的紫外线或短波长可见光激发的可见光。

光波长变换部52具有：主光出射面54；以及副光出射面56，其面积与主光出射面54基本相同。主光出射面54在表面形成有凹凸形状。图7(a)是示出出射面是平面的情况下的光的全反射的情况的图，图7(b)是示出出射面是凹凸面的情况下的光的出射的情况的图。

如图7(a)所示，在光波长变换部52的折射率n1比空气的折射率n2(≈1)大的情况下，以比临界角θ大的角度入射到主光出射面32的光被全反射而不能向外部出射。另一方面，如图7(b)所示，以比临界角θ大的角度向着主光出射面54的光的一部分在入射到凹凸面时能够得到比临界角θ更小的入射角。因此，通过像主出射面54那样在表面设置凹凸面，从而主光出射面54处的光提取效率提高，与平坦表面即副光出射面56比较，光的出射量相对变多。

如此，本实施方式所涉及的光波长变换部52通过将主光出射面54的光提取效率设置得比副光出射面56大，从而使得利用荧光体30将紫外线或短波长可见光变换而成的变换光更多地从主光出射面54出射。

因此，光波长变换部52被构成为：出射的可见光的强度的峰值方向d2与发光元件发出的紫外线或短波长可见光的强度的峰值方向d1不同。由此，光波长变换部52出射的可见光的指向性与发光元件24发出的紫外线或短波长可见光的指向性不同，所以能够实现具有与光源即发光元件24自身不同的指向特性的发光模块50。

凹凸面优选为ra(表面粗糙度)为5微米到数毫米的范围。进一步优选为ra为10微米到5毫米左右。需要说明的是，凹凸面例如可以是将设置在模具自身的凹凸面转印而制作，也可以塑形之后再加工而形成。

图8(a)～图8(f)是示出凹凸面的凸部的一例的图。凸部可以是：长方体(图8(a))、半球状(图8(b))、圆锥状(图8(c))、三棱锥、多棱锥、圆锥台、棱锥台、钟形等。另外，也可以是：截面为长方形或梯形的四棱柱形状(图8(d))、截面是半圆的半圆柱形状(图8(e))、截面是三角形的三棱柱形状(图8(f))。由此，光从光波长变换部的主光出射面的提取效率变高。

图9(a)、图9(b)是示出凹凸面的凹部的一例的图。凹部使用与前述的凸部相当的形状凹陷而成的部件。例如，可以是半球状的坑(图9(a))、半圆柱状的槽(图9(b))。由此，光从光波长变换部的主光出射面的提取效率变高。

此外，凹凸面也可以是种类不同的凹部和凸部混合，或者，种类不同的凹部和凸部按规律或随机地配置。

(第3实施方式)

第1实施方式所涉及的发光模块20中，可以取代主光出射面32，而使用第2实施方式所涉及的主光出射面54。由此，从主光出射面出射的光的量与从副光出射面出射的光的量相比，相对地变得更多，所以能够将欲成为指向特性的峰值的方向向与主光出射面垂直的方向进一步靠近。

(第4实施方式)

图10(a)是第4实施方式所涉及的发光模块的侧视图，图10(b)是第4实施方式的变形例所涉及的发光模块的侧视图。

图10(a)所示的发光模块60与第1实施方式所涉及的发光模块20相比，光波长变换部62不将发光元件24直接密封。光波长变换部62可以是截面l字的单一部件、也可以将多个板状的部件组合而制作。光波长变换部62的厚度t在0.1～10mm的范围内，优选为1～3mm左右的范围。

光波长变换部62具有相对于基板22不平行地配置的多个板状的透射部件，或者光波长变换部62具有透射部件28，该透射部件28具有相对于基板22不平行的多个出射面(主光出射面32、副光出射面34)。另外，发光模块60中，发光元件24和光波长变换部62隔开，且其中间被充满空气。也可以取代空气，而将不含有荧光体的硅树脂、玻璃等填充在该空间。此外，对于发光元件发出的光，填充的材料的透射率为50％以上即可。

像这样填充空间的情况下，光波长变换部62具有：透射部件28，与将发光元件24的发光面24a密封的硅树脂或玻璃相接，且使紫外线或短波长可见光透射；以及荧光体30，其被包含在透射部件28中。由此，能够用简单的结构来实现具有与发光元件24的指向性不同的指向性的光波长变换部62。

图10(b)所示的发光模块70与第2实施方式所涉及的发光模块50相比，除了光波长变换部72的构成以外都相同。光波长变换部72不将发光元件24的发光面24a直接密封。

(第5实施方式)

图11(a)是第5实施方式涉及的发光模块的侧视图，图11(b)是第5实施方式的变形例所涉及的发光模块的侧视图，图11(c)是第5实施方式的其他变形例所涉及的发光模块的侧视图。

图11(a)所示的发光模块80与第1实施方式所涉及的发光模块20主要的不同点是：光波长变换部26不将发光元件24密封，而从基板22离开。

图11(b)所示的发光模块90与第4实施方式所涉及的发光模块60主要的不同点是，光波长变换部62从基板22离开。

图11(c)所示的发光模块110与图11(b)所示的发光模块90主要的不同点是，具有反射部件64，该反射部件64将从发光元件24的发光面24a向侧面出射的光向着光波长变换部62反射。由此，能够将发光元件24发出的光不浪费地导入光波长变换部62。

光波长变换部62中的透射部件28以被包含在发光元件24发出的紫外线或短波长可见光的相对辐射强度在0.5以上的辐射角度(±55～70°)的范围内的方式，从基板22离开配置。由此，由于能够使发光元件24发出的紫外线或短波长可见光入射到整个透射部件28，所以能够降低出射可见光的光波长变换部62的在发光面内(主光出射面32、副光出射面34)的亮度的差别。

(第6实施方式)

图12是第6实施方式所涉及的发光模块的侧视图。图12所示的发光模块120与第4实施方式所涉及的发光模块60比较，主要不同点是，在光波长变换部74的主光出射面54形成有凹凸面，且在副光出射面34的相反侧的入射面76也形成有凹凸面。

特别地，利用形成在入射面76的凹凸面的工作，使包含在光波长变换部74的荧光体30发出的变换光的一部分从入射面76回到内部空间78，并再次从主光出射面54向外部出射，从而能够增大从主光出射面54出射的光的量。

根据上述的各实施方式所涉及的发光模块，通过设计光波长变换部的出射面的斜率、大小、从而得到与发光元件的指向特性不同的指向特性。特别地，由于光波长变换部含有的荧光体所形成的变换光是无指向性的光(各向同性的光)，所以变换光在从出射面垂直的方向(光轴)上的强度较大。因此，通过利用这种特性，从而即使在发光元件自身的发光面的朝向相同的情况下，通过设计主光出射面32的形状，从而能够实现各种配光的发光模块。

(第7实施方式)

图13是第7实施方式所涉及的发光模块的侧视图。发光模块130中，多个发光元件24在基板22上排成一列，并将各发光元件24用波长变换部82密封。光波长变换部82具有4个主光出射面84a～84d，但各主光出射面的斜率被形成为随着向外侧(图中的左侧)而渐渐变化。由此，发光模块130能够实现从车辆前后方向x到车辆宽度方向w的较宽范围的配光。需要说明的是，也可以将主光出射面84a、84b设为相同斜率，将主光出射面84c、84d设为相同斜率。

(第8实施方式)

图14是第8实施方式所涉及的车辆用灯具的示意图。车辆用灯具200具备发光模块140和反射镜86。发光模块140通过设计主光出射面32的构成，从而能够增加从主光出射面32出射的光的量。由此，即使将反射镜86的长度设置得较短，也使够将足够量的光从发光模块140向着反射镜86出射。

以上，虽然参照上述的实施方式、实施例来说明本发明，但是本发明并不限定于上述实施方式，将实施方式的构成适当组合或置换的结构也包含在本发明中。另外，可以基于本领域技术人员的知识将实施方式中的组合、处理的顺序进行适当的重新安排，或对实施方式添加各种设计变更等的变形，添加了这种变形的实施方式也包含在本发明的范围内。