JP6146734B2 - 半導体発光装置とその製造方法 - Google Patents

Description

本願発明は、半導体発光装置に関する。より詳しくは、半導体発光素子から発した光によって波長変換材料を励起し、波長変換光を放出させ、この波長変換光を利用する光源装置に関する。

従来、車両用灯具の分野においては、ＬＥＤ等の半導体発光素子を用いた車両用灯具が提案されている。

例えば、特許文献１は、半導体発光素子を用いた車両用灯具を開示している。この車両用灯具は、投影レンズ、ＬＥＤ等の半導体発光素子、第１焦点が半導体発光素子近傍に、第２焦点が投影レンズの車両後方側焦点近傍にそれぞれ設定された回転楕円系の第１反射面、第１反射面の前端から前方へ向けて下向きに傾斜するように延びる第２反射面、シェード等を備えている。

この車両用灯具においては、半導体発光素子から放出される相対的に高い光度の光のうち第１反射面に入射した光は、当該第１反射面で反射されて投影レンズの車両後方側焦点近傍で集光した後、投影レンズを透過して前方に照射される。一方、第２反射面に入射した光は、当該第２反射面で反射されて第２焦点の上方を通過し、投影レンズを透過して前方に照射される。以上のようにして、車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン（車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に、所定配光パターンが形成される。

特開２００１−３１７５１３

近年、車両の燃費向上などの要請から、より小型化された灯具が望まれる。このことに鑑み、より小型の灯具およびその製造方法を簡便に提供することを本願発明の目的とする。

上記課題解決のため、本願発明者は以下の発明を完成するに至った。即ち、励起光を発生する光源と、励起光を吸収し、蛍光を発する発光体と、を備えており、前記発光体は、第一の面と、前記第一の面とは反対側の第二の面と、前記第一の面と前記第二面との間にある外周面とを備えた板状の第一の透光部と、前記第一の透光部の外周面に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層の外周に配置された第二の透光部と、前記第一の面を覆う遮光手段と、を備え、前記励起光が前記第二の面から入射し、前記第一の透光部を通って前記蛍光体層に到達するように前記光源が配置されていて、前記遮光手段は、更に前記蛍光体層及び前記第二の透光部の前記第一の面と同じ側の面を覆っている発光装置である。

また、更に上記課題を解決のため、本願発明者は以下の発明を完成するに至った。即ち、励起光を発生する光源と、励起光を吸収し、蛍光を発する発光体と、を備えており、前記発光体は、第一の面と、前記第一の面とは反対側の第二の面と、前記第一の面と前記第二面との間にある外周面とを備えた板状の第一の透光部と、前記第一の透光部の外周面に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層の外周に配置された第二の透光部と、前記第一の面を覆う遮光手段と、を備え、前記励起光が前記第二の面から入射し、前記第一の透光部を通って前記蛍光体層に到達するように前記光源が配置されていて、前記蛍光体層は前記第一の面側に露出しており、前記遮光手段は前記第一の面と前記第二の透光部の前記第一の面と同じ側の面とを覆っている発光装置である。

また、更に上記課題を解決のため、本願発明者は以下の発明を完成するに至った。即ち、板状の第一の透光部と、前記透光部の外周に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層の外周に配置された第二の透光部と、前記第一の透光部の上面を覆う遮光手段と、を備え、前記蛍光体層は前記第一の透光部と前記第二の透光部の間から露出しており、前記遮光手段は前記蛍光体層が露出している部分以外を覆っている発光体である。

上記発明により、より小型の灯具およびその製造方法をより簡便に提供することができる。

本願発明による発光体を利用する車両用灯具である。 本願発明による発光体の周辺を拡大した図である。 本願発明による発光体の斜視図である。 本願発明による発光体の指向特性を説明するための図である。 本願発明による発光体の指向特性を説明するための図である。 本願発明による発光体を利用した発光装置を組み込んだ車両用灯具の図である。 本願発明による発光体を利用した発光装置を組み込んだ車両用灯具の図である。 本願発明による発光体を利用した発光装置を組み込んだ車両用灯具の図である。 本願発明による発光体を利用した発光装置を組み込んだ車両用灯具の図である。 本願発明による発光体を利用した発光装置を組み込んだ車両用灯具の図である。 本願発明による発光体を利用した発光装置を組み込んだ車両用灯具の配光を説明する図である。 本願発明による発光体の図である。 本願発明による発光体の製造方法を示す図である。 本願発明による発光体の変形例を示す図である。 本願発明による発光体の変形例の製造方法を示す図である。

以下、本発明による発光体について説明するために、この発光体を利用する車両用灯具について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明による発光体を利用した車両用灯具ユニット２０をその光軸ＡＸを含む鉛直面で切断した断面図である。また、図２は発光体１３周辺を拡大した拡大図である。

図１に示すように、車両用灯具ユニット２０は、フェルール１１、ライトガイド１２、発光体１３、励起光源１４等を備えている。

フェルール１１は、ライトガイド１２を保持するための部材であり、上面１１ａ中心と下面１１ｂ中心とを連通するライトガイド用貫通穴１１ｃが形成されている。ライトガイド１２は、その出射端側がライトガイド用貫通穴１１ｃに挿入されてフェルール１１に保持されている。ライトガイド１２の出光面１２ｂとフェルール１１の上面１１ａとは、フェルール１１の上面１１ａを研磨することで、同一平面とされている。

フェルール１１は、ライトガイド１２を保持することができるものであればよく、その材質は特に問わない。例えば、フェルール１１は、ステンレス製、ニッケル製、ジルコニア製であってもよいし、その他の金属製、樹脂製、ガラス製であってもよい。

フェルール１１の上面１１ａは、例えば、円形で、図２に示すように、反射手段１６で覆われている。反射手段１６は、発光体１３が発する光を発光体１３側に反射するものであればよい。例えば、フェルール１１の上面１１ａに対してアルミニウムや銀等の金属蒸着や鍍金を施すことで形成された反射層であってもよいし、また、誘電体多層膜によって形成された反射膜であってもよい。あるいは、反射手段１６は、フェルール１１の上面１１ａ（上面１１ａのうちライトガイド１２の出光面１２ｂ以外の領域）に接着された薄い板状の反射部材であってもよいし、フェルール１１が金属製の場合には、フェルール１１の上面１１ａに対して鏡面研磨を施すことで形成された反射面であってもよい。

ライトガイド１２は、励起光源１４からの励起光を導光して発光体１３を照射する導光部材である。ライトガイド１２は、例えば、中心部のコア（例えば、コア径：０．２ｍｍ）とその周囲を覆うクラッド（いずれも図示せず）とを含む光ファイバである。コアは、クラッドと比較して屈折率が高い。従って、ライトガイド１２の一端面（以下入光面１２ａと称す）からライトガイド１２内に導入された励起光は、コアとクラッドとの境界の全反射を利用してコア内部に閉じこめられた状態で他端面（以下出光面１２ｂと称す）まで導光されて、出光面１２ｂから出射する。

ライトガイド１２は、励起光源１４からの励起光を導光することができるものであればよく、単線ファイバであってもよいし、多線ファイバであってもよい。また、ライトガイド１２は、単一モードファイバであってもよいし、多モードファイバであってもよい。また、ライトガイド１２の材質は特に問わない。例えば、ライトガイド１２は、石英ガラス製であってもよいし、プラスチック製であってもよい。なお、ライトガイド１２は、単線ファイバ、多モードファイバが好ましい。

ライトガイド１２の入光面１２ａは、例えば、励起光源１４の前方近傍に配置されている。励起光源１４からの励起光が効率よく入光するように、ライトガイド１２の入光面１２ａと励起光源１４との間に集光レンズ（図示せず）を配置してもよい。

図３は、発光体１３の斜視図である。

図３に示すように、発光体１３は、励起光を吸収し、波長変換して所定の波長域の光を放出する蛍光体を含み、例えば、円形をフェルール１１の上面１１ａに対して面直方向に引き延ばした形状である。発光体１３は、円形の上面１３ａ（本発明の第二面に相当）、円形の下面１３ｂ（本発明の第一面に相当）及びリング状の周端面１３ｃ（側面）を含んでいる（例えば、厚み：０．２ｍｍ、直径：１．０ｍｍ）。

発光体１３として、例えば、円形をフェルール１１の上面１１ａに対して面直方向に引き延ばした円盤型のＹＡＧ等蛍光体の焼結体を用いれば、ライトガイド１２の出光面１２ｂから発光体１３の周端面１３ｃまでの光路長がその全周に渡り均一となるため、発光体１３の周端面１３ｃの色ムラ、輝度ムラを抑えることが可能となる。

なお、発光体１３は、多角形又はその他の形状を、フェルール１１の上面１１ａに対して面直方向に引き延ばした形状であってもよい。発光体１３は、内部に含まれる黄色蛍光体の濃度を調整することで、発光色が法規で規定されたＣＩＥ色度図上の白色範囲を満たすように調整されている。

発光体１３の上面１３ａは、遮光手段１５で覆われている。遮光手段１５は、発光体１３から放出される光のうちその上面１３ａから出射しようとする光を遮光するものであればよく、例えば、発光体１３の上面１３ａに対して施された黒色塗装であってもよいし、発光体１３の上面１３ａに対してアルミニウムや銀等の金属蒸着を施すことで形成された反射層であってもよいし、発光体１３の上面１３ａに接着された薄い板状の反射部材又は白樹脂等の拡散反射部材であってもよい。また、遮光手段１５は、励起光源１４の波長で最適設計された誘電体多層膜であってもよい。

遮光手段１５として反射層や反射板等の反射面を用いれば、発光体１３が発する光のうち発光体１３の上面１３ａから出射しようとする光は、遮光手段１５で反射されて発光体１３側に戻されるため、発光体１３の周端面１３ｃから放出される光の取り出し効率を高めることが可能となる。

図２に示すように、発光体１３の下面１３ｂは、フェルール１１の上面１１ａ（反射手段１６）のうちライトガイド用貫通穴１１ｃ周囲の領域に接着されて、ライトガイド用貫通穴１１ｃ（ライトガイド１２の出光面１２ｂ）を覆っている。発光体１３は、フェルール１１の上面１１ａの中心に配置されている。また、図２に示すように、発光体１３の下面１３ｂ中心とライトガイド用貫通穴１１ｃの中心（ライトガイド１２の出光面１２ｂの中心）とは一致している。従って、発光体１３の下面１３ｂは、ライトガイド用貫通穴１１ｃ（ライトガイド１２の出光面１２ｂ）が対向する領域以外、反射手段１６で覆われている。従って、発光体１３が発する光のうち発光体１３の下面１３ｂから出射しようとする光は、反射手段１６で反射されて発光体１３側に戻される。これにより、光の取り出し効率が向上する。

ライトガイド１２の出光面１２ｂは、フェルール１１の上面１１ａと同一平面である。従って、発光体１３の下面１３ｂとライトガイド１２の出光面１２ｂとは密着している。なお、発光体１３の下面１３ｂとライトガイド１２の出光面１２ｂとの間には若干の隙間が存在していてもよい。

反射手段１６（フェルール１１の上面１１ａ）は、発光体１３より大径で、発光体１３の下面１３ｂの外径より外側に延伸している。すなわち、反射手段１６は、発光体１３の下面１３ｂの周囲にも配置されている。従って、発光体１３の周端面１３ｃ全周から下方に放出される光は、反射手段１６で反射されて折り返されて上方に向かう。これにより、図Ｘに示すような、双指向性を半分にした半双指向性の分布を持つ光を放出する発光装置１０が構成される。

励起光源１４は、励起光を発生する励起光源で、ＬＥＤやＬＤ等の半導体発光素子が望ましく、特に、光利用効率の観点から、ＬＤ（レーザーダイオード）が望ましい。本実施形態では、励起光源１４として、発光波長が４００〜４５０ｎｍ程度のＬＤを用いている。なお、励起光源１４は、車両用灯具ユニット２０以外の適宜の箇所（例えば車体フレームや車体フレームに固定されたハウジング）にネジ等の公知の手段で固定されている。

上記構成の発光装置１０によれば、図１、図２に示すように、励起光源１４からの励起光Ｒａｙ１は、ライトガイド１２の入光面１２ａからライトガイド１２内に導入され出光面１２ｂまで導光されて、出光面１２ｂから出射し、発光体１３を照射する。

励起光源１４からの励起光が入射した発光体１３は、励起光源１４からの励起光により励起される光と発光体１３を透過する励起光源１４からの励起光との混色による白色光Ｒａｙ２を発する。

発光体１３が発する白色光Ｒａｙ２は、遮光手段１５及び／又は反射手段１６で反射されて（又は遮光手段１５又は反射手段１６で反射されることなく直接）、発光体１３の周端面１３ｃ全周から放出される。

図４は、発光体１３の指向特性を説明するための図である。図４中、実線は発光体１３の、光軸ＡＸ_１０（ライトガイド用貫通穴１１ｃの中心軸）を含む鉛直面で切断した断面（発光体１３の周端面１３ｃの断面）における指向特性（双指向性）を表し、二点鎖線は発光体１３の上面１３ａから見た指向特性を表している。

発光体１３の上面１３ａが遮光手段１５で覆われているため、発光体１３の、光軸ＡＸ_１０（ライトガイド用貫通穴１１ｃの中心軸）を含む鉛直面で切断した断面（発光体１３の周端面１３ｃの断面）における指向特性は、図４に実線で示すように、上下対象の双指向性の分布となる（光軸ＡＸを含む水平面内の強度が最大となる）。

一方、発光体１３の周端面１３ｃがリング状の面であるため、発光体１３の上面１３ａから見た指向特性は、図４に二点鎖線で示すように、発光体１３を中心に放射状に広がる分布となる。

発光体１３の周端面１３ｃ全周から下方に放出される白色光Ｒａｙ２は、発光体１３の下面１３ｂの周囲に配置された反射手段１６で反射されて折り返されて上方に向かう。

その結果、発光装置１０の、光軸ＡＸ_１０を含む鉛直面で切断した断面における指向特性は、図５に実線で示すように、双指向性を上半分にした半双指向性の分布となる（光軸ＡＸを含む水平面内の強度が最大となる）。

一方、発光体１３の周端面１３ｃはリング状の面であるため、発光装置１０の上面から見た指向特性は、図５に二点鎖線で示すように、発光体１３を中心に放射状に広がる分布となる。

図５は、発光装置１０の指向特性を説明するための図である。図５中、実線は発光装置１０の、光軸ＡＸ_１０を含む鉛直面で切断した断面における指向特性（半双指向性）を表し、二点鎖線は発光装置１０の上面から見た指向特性を表している。

以上のように、発光装置１０の指向特性は、図５に実線で示す円弧を、光軸ＡＸ_１０を中心に３６０°回転させた立体形状の分布、すなわち、光軸ＡＸを含む水平面内の強度が最大で水平面から離れるに従って強度が低下する、配光パターン（例えば、ロービーム用配光パターン）の分布に略一致した立体形状の分布となる。

以上説明したように、本実施形態の発光装置１０によれば、遮光手段１５及び発光体１３の下面１３ｂの周囲に配置された反射手段１６の作用により、発光体１３の周端面１３ｃから放出される双指向性の分布を持つ光が反射されるため、双指向性を半分にした半双指向性の分布を持つ光を放出する、車両用灯具の鉛直方向の薄型化に適した発光装置１０を構成することが可能となる。

次に、上記構成の発光装置１０を用いた車両用灯具ユニット２０の構成例について説明する。

本実施形態の車両用灯具ユニット２０は、自動車等の車両の前面の左右両側に配置されて車両用前照灯を構成している。図６は発光装置１０を用いた車両用灯具ユニット２０の構成例、図７は車両用灯具ユニット２０の斜視図、図８（ａ）は上面図、図８（ｂ）は正面図、図８（ｃ）は側面図である。

図６に示すように、車両用灯具ユニット２０は、前面レンズ９１とハウジング９２とで区画された灯室９３内に配置されている。車両用灯具ユニット２０には、その光軸調整が可能なように公知のエイミング機構（図示せず）が連結されている。

図１、図６〜図８に示すように、車両用灯具ユニット２０は、ロービーム用配光パターンを形成するように構成されたプロジェクタ型の灯具ユニットであり、投影レンズ２１、発光装置１０、メイン反射面２２、シェード２３、第１サブ反射面２４、第２サブ反射面２５、ミラーシェード兼保持部材２６等を備えている。

図１に示すように、発光装置１０を構成するフェルール１１は、コネクタ９６をミラーシェード兼保持部材２６にネジ止め固定することにより（又はコネクタ９６をミラーシェード兼保持部材２６に係合させることにより）着脱自在に固定されている。コネクタ９６としては、例えば、ＪＩＳ規格のＦＣコネクタやＳＣコネクタ等の公知のものを用いることが可能である。

図１に示すように、投影レンズ２１は、アルミ等の金属製ミラーシェード兼保持部材２６に保持されて、車両前後方向に延びる光軸ＡＸ上に配置されている。

投影レンズ２１は、例えば、車両前方側表面が凸面で車両後方側表面が平面の平凸非球面の投影レンズである。図６に示すように、投影レンズ２１は、エクステンション９４に形成された開口９４ａから露出するとともに、その外周縁がエクステンション９４で覆われている。

図１に示すように、発光装置１０は、その反射手段１６を、光軸ＡＸを含む上向きの水平面とした状態で、ミラーシェード兼保持部材２６に固定されている。光軸ＡＸは、発光体１３の中心を通っている（図３、図４参照）。従って、発光装置１０の指向特性は、図５に示すように、光軸ＡＸを含む水平面内の強度が最大の半双指向性の分布となる。

図１に示すように、メイン反射面２２は、鉛直方向においては第１焦点Ｆ１_２２が発光体１３近傍に設定され、第２焦点Ｆ２_２２が投影レンズ２１の車両後方側焦点Ｆ_２１近傍に設定された回転楕円系の反射面（回転楕円面又はこれに類する自由曲面等）である。

図９は車両用灯具ユニット２０をその光軸ＡＸを含む水平面で切断した断面図（光路含む）、図１０は車両用灯具ユニット２０をその光軸ＡＸを含む鉛直面で切断した断面図（光路含む）である。

メイン反射面２２は、発光装置１０からの光、例えば、図５に実線で示す円弧を、光軸ＡＸ_１０を中心に、車両後方側に延びる光軸ＡＸに対して左右１２０°（合計２４０°）回転させた立体形状の分布の光が入射するように、発光体１３（周端面１３ｃ）を覆っている。具体的には、メイン反射面２２は、発光体１３の周囲、例えば、車両後方側に延びる光軸ＡＸに対して左右１２０°（合計２４０°）の範囲（図９参照）から上方に延びて、発光体１３（周端面１３ｃ）を覆っている（図１、図８（ａ）、図８（ｃ）、図９参照）。メイン反射面２２の下端縁２２ａは、光軸ＡＸを含む水平面上に位置している（図１参照）。

従って、発光体１３の周端面１３ｃ（光軸ＡＸに対して左右１２０°（合計２４０°）の範囲）から放出される相対的に高い光度の光Ｒａｙ２（例えば、光度の割合が５０％となる半値角から内の光（半双指向性））は、メイン反射面２２のうち光軸ＡＸを含む水平面近傍の領域２２ｂに入射する（図９、図１０参照）。

メイン反射面２２（領域２２ｂ）は鉛直方向では楕円であるため、鉛直方向に関しては、メイン反射面２２（領域２２ｂ）からの相対的に高い光度の反射光Ｒａｙ２は、第２焦点Ｆ２２２に集光し投影レンズ２１でほぼ平行光線となる（図１０参照）。一方、メイン反射面２２（領域２２ｂ）は水平方向では楕円ではないため、水平方向に関しては、投影レンズ２１を透過したメイン反射面２２（領域２２ｂ）からの相対的に高い光度の反射光Ｒａｙ２は、いったん交差した後、水平方向に拡散される（図９参照）。これにより、図１１に示すように、鉛直方向に薄く水平方向（左右方向）に広がりのある高い照度の部分配光パターンＰ１（高照度帯）が形成される。図１１は、車両用灯具ユニット２０により形成される部分配光パターンＰ１の例である。

なお、メイン反射面２２は、発光体１３の周囲に配置されていればよく、光軸ＡＸに対して左右１２０°（合計２４０°）の範囲に限定されず、適宜の範囲に配置することが可能である。

図１に示すように、シェード２３は、投影レンズ２１の車両後方側焦点Ｆ_２１から発光装置１０（発光体１３）側に延びるミラー面２３ａを含んでいる。シェード２３の前端縁は、投影レンズ２１の車両後方側の焦点面に沿って凹に湾曲している。ミラー面２３ａに入射し上向きに反射される光は投影レンズ２１で屈折して路面方向に向かう。すなわち、ミラー面２３ａに入射した光がカットオフラインを境に折り返されてカットオフライン以下の配光パターンに重畳される形となる。これにより、図１１に示すように、ロービーム用配光パターンＰ１の上端縁にカットオフラインＣＬが形成される。

第１サブ反射面２４は、第１焦点Ｆ１_２４が発光体１３近傍に設定され、第２焦点Ｆ２_２４が第２サブ反射面２５の下方の所定位置に設定された回転楕円系の反射面（回転楕円面又はこれに類する自由曲面等）である。

第１サブ反射面２４は、発光装置１０から前方上向きに放出される光（半双指向性）が入射するように、メイン反射面２２の先端付近から投影レンズ２１に向かって延びて、投影レンズ２１とメイン反射面２２との間に配置されている。なお、第１サブ反射面２４は、その先端が投影レンズ２１に入射するメイン反射面２２からの反射光を遮らない長さとされている。

メイン反射面２２と第１サブ反射面２４とは、金型を用いて一体成形されたリフレクタ基材に対してアルミ蒸着等の鏡面処理を施すことで、一つの部品として構成されている。これにより、各反射面２２、２４を個々の部品として構成する場合と比べ、部品点数の削減、各反射面２２、２４の組み付け工程の簡略化、さらには、各反射面２２、２４の組み付け誤差の低減等が可能となる。なお、メイン反射面２２と第１サブ反射面２４とは、一体成形することなく個々の部品として構成してもよい。

第２サブ反射面２５は、第１サブ反射面２４で反射されて第２焦点Ｆ２_２４で集光する光が入射するように、投影レンズ２１とその車両後方側焦点Ｆ_２１との間に配置されている。

上記構成の車両用灯具ユニット２０によれば、発光装置１０から放出される光のうち相対的に高い光度の光Ｒａｙ２（例えば、光度の割合が５０％となる半値角から内の光（半双指向性））は、メイン反射面２２のうち光軸ＡＸを含む水平面近傍の領域２２ｂに入射する（図９、図１０参照）。メイン反射面２２（領域２２ｂ）は鉛直方向では楕円であるため、鉛直方向に関しては、メイン反射面２２（領域２２ｂ）からの相対的に高い光度の反射光Ｒａｙ２は、第２焦点Ｆ２_２２に集光し投影レンズ２１でほぼ平行光線となる（図１０参照）。一方、メイン反射面２２（領域２２ｂ）は水平方向では楕円ではないため、水平方向に関しては、投影レンズ２１を透過したメイン反射面２２（領域２２ｂ）からの相対的に高い光度の反射光Ｒａｙ２は、いったん交差した後、水平方向に拡散される（図９参照）。これにより、図１１に示すように、鉛直方向に薄く水平方向（左右方向）に広がりのある高い照度の部分配光パターンＰ１（高照度帯）が形成される。

一方、発光装置１０から放出される光のうち領域２２ｂ以外のメイン反射面２２に入射した光（相対的に低い光度の光。例えば、光度の割合が５０％となる半値角から外の光）は、上記と同様、領域２２ｂ以外のメイン反射面２２で反射されて、仮想鉛直スクリーン（車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に、鉛直方向及び左右方向に広がりのある部分配光パターンＰ２を形成する。

以上のようにして、部分配光パターンＰ１（高照度帯）と部分配光パターンＰ２とを含む遠方視認性に優れた合成配光パターン（ロービーム用配光パターン）が形成される。

また、発光装置１０から放出されて第１サブ反射面２４に入射する光は、当該第１サブ反射面２４及び第２サブ反射面２５で反射されて投影レンズ２１を透過して、水平面に対して上向きの角度の方向（例えば、２〜４度の範囲）へ照射される。これにより、図１１に示すように、仮想鉛直スクリーン（例えば、車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上のオーバーヘッドサイン領域Ａに、オーバーヘッドサイン配光パターンＰ２が形成される。

なお、車両用灯具ユニット２０は、各配光パターンＰ１〜Ｐ３が仮想鉛直スクリーン上の適正範囲を照射するように公知のエイミング機構（図示せず）により光軸調整されている。

本実施形態の車両用灯具ユニット２０によれば、発光装置１０から放出される相対的に高い光度の光（例えば、光度の割合が５０％となる半値角から内の光（半双指向性））が光軸ＡＸ_１０上の領域ではなくメイン反射面２２のうち光軸ＡＸを含む水平面近傍の領域２２ｂに入射する構成であるため、鉛直方向寸法が薄型の車両用灯具ユニット２０を構成することが可能となる。

次に、発光体１３の具体的な構造と製造方法について説明する。発光体１３は、内部に励起光を吸収し、波長変換して所定の波長域の光を放出する蛍光体を含み、円形等所定の平面形状を面直方向に引き延ばした形状である。発光体１３は上面１３ａ、下面１３ｂ、周端面１３ｃを含む。

ここで、このような構成の発光体１３として、ＹＡＧ等の蛍光体を焼結した板状体を所定の形状に切り出したものを用いることが考えられる。しかし、このような構成とすると、発光体１３内部で励起光及び蛍光が内部散乱を起こし、光の一部が閉じ込められたまま外部に放出されないという問題が発生する。こうして閉じ込められた光は、最終的に発光体１３の内部で熱エネルギーに変化し、蛍光体の温度消光による効率低下の原因となる。

そこで、例えば、発光体１３として、所定の平面形状を有する板状の透光体３０の周端面近傍に蛍光体層３１を形成し、透光体３０上面に遮光手段１５を形成したものを用いることとしても良い（図１２参照）。この構成による発光体１３によれば、励起光及び蛍光が内部散乱を起こし、光の一部が閉じ込められたままとなる可能性を低減し、発光光率の向上を図ることができる。

図１２において、発光体１３は、例えば上方から見て円盤形状である。また、上面１３ａは遮光手段１５で覆われている。透光体３０は、内部透光体３０ａと、外周透光体３０ｂからなる。蛍光体層３１は、内部透光体３０ａと外周透光体３０ｂの間に形成されている。

発光体１３の下面１３ｂは内部透光体の下面でもあり、ライトガイドの出光面１２ｂのと向かい合っている。ライトガイドの出光面１２ｂから放出される励起光は、内部透光体を導光して蛍光体層３１の内周面側に入射し、蛍光体層に含まれる蛍光体を励起する。蛍光体層から放出される蛍光と、蛍光体層を透過した励起光は、混色され、白色光として発光体１３の外部へ放出され、メイン反射面２２等によって光学的に利用される。

図１３に、発光体１３の製造方法を示す。

最初に、透光板４０を準備する（（図１３（１））。透光板４０は可視光の波長領域で透過率９０％以上の材料であることが望ましい。例えば、ほうケイ酸ガラス、石英などである。

透光板４０に溝４１を形成する（図１３（２））。加工方法としてはダイサーを用いたハーフダイシング、ドライエッチング、ブラスト処理等の公知の方法を用いることができる。溝４１は、上面から見て発光体１３の形状、例えば円形などとする。溝４１の深さは、少なくとも発光体１３の高さ（１００〜４００μｍ）と一致するか、それ以上とする。溝４１の幅は、例えば５０〜５００μｍ程度とする。

溝４１に蛍光体を埋め込み、蛍光体層３１を形成する（図１３（３））。蛍光体層３１は、蛍光体粉末と、バインダ材料を含む。蛍光体は、励起光の波長や所望の蛍光波長に応じて選択する。例えば、励起光源として波長４５０ｎｍ近傍の光を発するレーザダイオードを用いる場合、蛍光体としてＬｕＡＧ：Ｃｅ、ＹＡＧ：Ｃｅ、ＣＡＳＮ：Ｅｕ等を好適に用いることができる。また、２種類以上の蛍光体を所望の混合比で用い、色度を調整してもよい。バインダ材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の各種樹脂材料や、リン酸塩ガラスなどの低融点ガラス材料を用いることができる。

バインダ材料として樹脂を用いる場合には、事前に所望の量の蛍光体と樹脂を混合した後、攪拌脱泡し、樹脂中に蛍光体粉末を均一に分散させる。その後、溝にディスペンスや印刷などの手法によって蛍光体含有樹脂で溝を埋める。その後、樹脂の通常の硬化条件で所定の時間だけ加熱し、樹脂硬化を完了させることで蛍光体層が完成する。

バインダ材料としてガラスを用いる場合には、事前に所望の量の蛍光体とガラス粉末を混合し、乳鉢等を用いて均一分散させる。その後、スキージなどを用いてこうして得た混合粉末で溝を埋める。その後、ガラス粉末の溶融条件で加熱することにより蛍光体を含有するガラス層が形成される。

透光板４０を研磨して薄くし、所望の厚みとする（図１３（４））。このために、ポリッシング等公知の手法を用いることができる。透光板の片面のみを研磨しても良いし、両面であっても良い。また、研磨に用いる研磨粉の粒径を調整し、表面を粗面としても良い。なお、後述の遮光手段１５を蒸着等で設ける場合には、表面側を研磨し、平坦化しておくことが望ましい。

透光板４０表面に遮光手段１５を設ける（図１３（５））。遮光手段１５は、例えば黒色塗装、高反射率の金属膜、接着された板状の遮光ないし反射部材、誘電体多層膜等である。反射膜や誘電体多層膜とする場合には蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどの公知の手法を用いることができる。用いる材料としては、銀又は銀合金、アルミニウム、ロジウムなどが好適である。なお、これら材料を透光板表面に設ける際に、密着層としてＡｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２などを介しても良い。また、遮光手段又は反射手段を設けた後、保護膜としてＡｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２などを更に設けても良い。特に、銀又は銀合金を反射膜として使用する場合、硫化対策の観点から保護膜による被覆は好適である。

透光板の溝より外周部分を切断して個片化する（図１３（６））。切断のためにレーザダイシング等公知の手法を用いることができる。

なお、透光板を研磨して薄くする工程と、遮光手段を設ける工程とは逆の順序で行ってもよい。

次に、発光体１３の変形例について説明する。

図１４は、発光体１３の変形例である。図１２等で説明した実施例との相違は、蛍光体層３１が遮光手段１５でその上面部を覆われず、発光体１３の上面１３ａに露出していることである。この変形例による実施形態は、蛍光体層３１が発光体１３の上面１３ａに露出している部分を、成膜のために平坦化する必要がなくなり、より簡便な製造方法をとることができる利点がある。

図１５に、発光体１３の変形例についての製造方法を示す。

最初に、透光板４０を準備する（図１５（１））。透光板４０は可視光の波長領域で透過率９０％以上の材料であることが望ましい。例えば、ほうケイ酸ガラス、石英などである。

透光板４０表面に遮光手段１５を設ける（図１５（２））。遮光手段１５は、例えば黒色塗装、高反射率の金属膜、接着された板状の遮光ないし反射部材、誘電体多層膜等である。反射膜や誘電体多層膜とする場合には蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなどの公知の手法を用いることができる。用いる材料としては、銀又は銀合金、アルミニウム、ロジウムなどが好適である。なお、これら材料を透光板表面に設ける際に、密着層としてＡｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２などを介しても良い。また、遮光手段又は反射手段を設けた後、保護膜としてＡｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２などを更に設けても良い。特に、銀又は銀合金を反射膜として使用する場合、硫化対策の観点から保護膜による被覆は好適である。なお、本変形例においては、遮光手段１５を形成する工程の順序が図１３に説明のものと異なる。

透光板４０に溝を形成する（図１５（３））。加工方法としてはダイサーを用いたハーフダイシング、ドライエッチング、ブラスト処理等の公知の方法を用いることができる。溝４１は、上面から見て発光体１３の形状、例えば円形などとする。溝４１の深さは、少なくとも発光体１３の高さ（１００〜４００μｍ）と一致するか、それ以上とする。溝４１の幅は、例えば５０〜５００μｍ程度とする。特に、図１３等の説明との相違点は、遮光手段１５ごと透光板４０に溝を形成することである。

溝４１に蛍光体を埋め込み、蛍光体層３１を形成する（図１５（４））。蛍光体層３１は、蛍光体粉末と、バインダ材料を含む。蛍光体は、励起光の波長や所望の蛍光波長に応じて選択する。例えば、励起光源として波長４５０ｎｍ近傍の光を発するレーザダイオードを用いる場合、蛍光体としてＬｕＡＧ：Ｃｅ、ＹＡＧ：Ｃｅ、ＣＡＳＮ：Ｅｕ等を好適に用いることができる。また、２種類以上の蛍光体を所望の混合比で用い、色度を調整してもよい。バインダ材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の各種樹脂材料や、リン酸塩ガラスなどの低融点ガラス材料を用いることができる。

透光板４０を研磨して薄くし、所望の厚みとする（図１５（５））。このために、ポリッシング等公知の手法を用いることができる。

透光板の溝より外周部分を切断して個片化する（図１５（６））。切断のためにレーザダイシング等公知の手法を用いることができる。

１０ 発光装置
１１ フェルール
１１ａ フェルール上面
１１ｂ フェルール下面
１１ｃ ライトガイド用貫通穴
１２ ライトガイド
１２ａ ライトガイド入光面
１２ｂ ライトガイド出光面
１３ 発光体
１３ａ 発光体上面
１３ｂ 発光体下面
１３ｃ 発光体周端面
１４ 励起光源
１５ 遮光手段
１６ 反射手段
２０ 車両用灯具ユニット
２１ 投影レンズ
２２ メイン反射面
２２ａ メイン反射面下端縁
２２ｂ メイン反射面水平面近傍領域
２３ シェード
２３ａ シェードミラー面
２４ 第１サブ反射面
２５ 第２サブ反射面
２６ ミラーシェード兼保持部材
３０ 透光体
３０ａ 内部透光体
３０ｂ 外周透光体
４０ 透光板
４１ 溝
３１ 蛍光体層
９１ 前面レンズ
９２ ハウジング
９３ 灯室
９４ エクステンション
９４ａ エクステンション開口
９６ コネクタ

Claims (3)

1. 励起光を発生する光源と、
   励起光を吸収し、蛍光を発する発光体と、
   を備えており、
   前記発光体は、第一の面と、前記第一の面とは反対側の第二の面と、前記第一の面と前記第二面との間にある外周面とを備えた板状の第一の透光部と、前記第一の透光部の外周面に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層の外周に配置された第二の透光部と、前記第一の面を覆う遮光手段と、を備え、
   前記励起光が前記第二の面から入射し、前記第一の透光部を通って前記蛍光体層に到達するように前記光源が配置されていて、
   前記遮光手段は、更に前記蛍光体層及び前記第二の透光部の前記第一の面と同じ側の面を覆っている発光装置。
2. 励起光を発生する光源と、
   励起光を吸収し、蛍光を発する発光体と、
   を備えており、
   前記発光体は、第一の面と、前記第一の面とは反対側の第二の面と、前記第一の面と前記第二面との間にある外周面とを備えた板状の第一の透光部と、前記第一の透光部の外周面に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層の外周に配置された第二の透光部と、前記第一の面を覆う遮光手段と、を備え、
   前記励起光が前記第二の面から入射し、前記第一の透光部を通って前記蛍光体層に到達するように前記光源が配置されていて、
   前記蛍光体層は前記第一の面側に露出しており、前記遮光手段は前記第一の面と前記第二の透光部の前記第一の面と同じ側の面とを覆っている発光装置。
3. 板状の第一の透光部と、
   前記透光部の外周に配置された蛍光体層と、
   前記蛍光体層の外周に配置された第二の透光部と、
   前記第一の透光部の上面を覆う遮光手段と、を備え、
   前記蛍光体層は前記第一の透光部と前記第二の透光部の間から露出しており、前記遮光手段は前記蛍光体層が露出している部分以外を覆っている発光体。