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JP4771055B2 - 車両用灯具及びそのｌｅｄ光源 - Google Patents

車両用灯具及びそのｌｅｄ光源 Download PDF

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Description

本発明は、例えば自動車の前部に設けられた前照灯，補助前照灯等として使用される車両用灯具用のＬＥＤ光源と、このＬＥＤ光源を使用したものを含む車両用灯具に関するものである。
従来、このようなＬＥＤ光源は、例えば図１２に示すように、構成されている。
即ち、図１２において、ＬＥＤ光源１は、基台２上に載置された少なくとも一つ（図示の場合、四つ）のＬＥＤチップ３と、このＬＥＤチップ３を包囲するように基台２上に設けられたリフレクタ４と、リフレクタ４の中空部４ａ内に充填された蛍光体層５と、から構成されている。
上記基台２は、例えば銅またはセラミック（ＡｌＮ，アルミナ）やシリコン（Ｓｉ）等の熱伝導性の良好な材料から構成されている。
上記各ＬＥＤチップ３は、基台２上に形成された導電パターンによるチップ実装部上にダイボンディング等を行うことにより実装されており、隣接する同様の導電パターンによる接続部に対してボンディングワイヤ３ａにより電気的に接続されている。
上記リフレクタ４は、少なくともその中空部４ａの内面が遮光性を備えるように構成されており、すべてのＬＥＤチップ３を周りから包囲するように、上下に貫通する中空部４ａを備えている。
尚、上記リフレクタ４は、好ましくは、その中空部４ａの内面が反射面として構成されている。
上記蛍光体層５は、例えばシリコーン等の透光性材料から構成されていると共に、内部に粒子状の蛍光体が混入され、ほぼ均一に分散されている。
ここで、上記蛍光体は、上記各ＬＥＤチップ３からの光により励起されて、異なる波長の蛍光を発生させるようになっている。
ここで、上記ＬＥＤチップ３と蛍光体は、以下のような組合せで使用されるようになっている。
即ち、白色光を得るために、青色光を出射する青色ＬＥＤチップと、青色ＬＥＤチップからの青色光により黄色光を発生させる蛍光体が使用される。これにより、ＬＥＤチップからの青色光と蛍光体からの黄色光との混色により、擬似的に白色光が得られるようになっている。
このような構成のＬＥＤ光源１によれば、ＬＥＤチップ３から出射した光が、直接にまたはリフレクタ４の内壁で反射されて、蛍光体層５を介して上方に向かって出射する。
その際、例えばＬＥＤチップ３からの青色光が、蛍光体層５中の蛍光体に当たると、蛍光体は、この青色光を吸収して、波長変換により蛍光としての黄色光を発生させる。そして、この黄色光がＬＥＤチップ３からの青色光と混色されることにより、白色光となって外部に出射されることになる。
また、同様に白色光を得るために、例えば下記の特許文献１によれば、紫外光を出射する紫外線ＬＥＤチップと、紫外線ＬＥＤチップからの紫外線によりほぼ白色の可視光を発生させる蛍光体が使用される。
特開平１１−８７７７０号公報
ところで、このような構成のＬＥＤ光源１を車両用前照灯として使用する場合、その白色光の色調は、ＬＥＤチップ３の出力にかかわらず、ＬＥＤチップ３の周囲（例えば、中空部４ａ内）に配置される蛍光体の波長変換効率及び量によって決まる。
このため、ＬＥＤ光源は、ＬＥＤチップ３に対する駆動電流を変化させることにより、ＬＥＤチップ３の光出力を変更したとしても、外部に出射する白色光の色調を変更することはできなかった。
即ち、従来のＬＥＤチップ３からの出射光と蛍光体による蛍光の混色により擬似的に白色光を得るようにした構成のＬＥＤ光源１においては、出力（光束）を変更することは可能であるが、構成上その色調を変更することはできなかった。
これに対して、自動車は、種々の環境で使用されるものであり、その重要な保安灯具である車両用前照灯は、自動車の走行環境に適合させる必要がある。
即ち、例えば晴天時にヘッドランプを点灯させた場合には、所謂データイムランニングランプとして明るく高い視認性を確保することが考えられる。
他方、雨天時等に路面が濡れた状態の場合には、路面の反射率が低下すると共に、ヘッドランプから出射した光は、路面で遠方に向かって反射しやすくなることから、視認性が大幅に低下してしまうことになる。さらに、色の認識も殆どできなくなり、全体的に黒ずんだモノトーンのような視認環境になってしまう。
また、同様に濃霧等の発生時においてヘッドランプを点灯させた場合には、ヘッドランプから出射する白色光線（特に短波長の光線）が霧を構成する微細な水滴により散乱されやすいことから、ヘッドランプからの光が前方まで届きにくくなると共に、散乱光が運転者に対して強い眩惑を与えることになってしまう。
さらに、積雪時等においても、同様にしてヘッドランプからの光が雪の結晶により散乱されることになるため、前方の物体を立体的に視認することが困難になってしまう。
このため、従来は、特に濃霧や積雪時という環境に対応するために、黄色光を出射するフォグランプを点灯させることにより、視認性及び被視認性を確保するようにしているが、この場合、ヘッドランプとは別にフォグランプを追加装備する必要があり、自動車の使用者に負担となっていた。
ここで、黄色光を採用しているのは、霧や雪の微細な粒子による散乱は屈折によるものであり、その屈折角は波長の短い光ほど大きいことから、できるだけ長波長の光が好適であることによる。なお、最も長波長である赤色光は、自動車の前部での（前照灯としての）使用が禁止されているため用いない。
本発明は、以上の点から、雨天等の路面が濡れているときや、濃霧，積雪時に視認性及び被視認性を確保することができるようにした車両用照明にかかる技術を提供することを目的としている。
上記目的は、本発明の構成によれば、少なくとも、前方中心付近の配光パターンである集光配光部と左右方向にやや広がった配光パターンである中間配光部とを含む、異なる領域を照射する複数の配光部を組み合わせることにより、所定の一つの配光パターンを形成する車両用前照灯であり、青色光を発光する第一のＬＥＤチップ、上記第一のＬＥＤチップより短波長側の光を発光する第二のＬＥＤチップ、並びに、蛍光体を含み上記第一及び第二のＬＥＤチップの発光領域を一体に覆う蛍光体層を有するＬＥＤ光源をその光源として用い、上記集光配光部を形成する集光配光部用光学モジュールと、青色光を発光する第一のＬＥＤチップ、上記第一のＬＥＤチップより長波長または短波長側少なくともいずれかの光を発光する第二のＬＥＤチップ、並びに、蛍光体を含み上記第一及び第二のＬＥＤチップの発光領域を一体に覆う蛍光体層を有するＬＥＤ光源をその光源として用い、上記中間配光部を形成する中間配光部用光学モジュールとを少なくとも含み、上記複数の光学モジュールにおける上記ＬＥＤチップを駆動する電流値を個々の光学モジュールごとに制御する駆動制御部と、を備える車両用前照灯により、達成される。
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記駆動制御部が、上記第一のＬＥＤチップによる発光色が上記ＬＥＤ光源の発光色となる第一の状態と、上記第一のＬＥＤチップ及び第二のＬＥＤチップ双方の混色による発光色が上記ＬＥＤ光源の発光色となる第二の状態とを生成可能となるように、当該第一のＬＥＤチップ及び第二のＬＥＤチップを駆動する電流値を制御する
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記複数の配光パターンには、左右の路肩付近の配光パターンである拡散配光部をさらに含み、上記光学モジュールが、青色光を発光する第一のＬＥＤチップ、上記第一のＬＥＤチップより短波長側の光を発光する第二のＬＥＤチップ、並びに、蛍光体を含み上記第一及び第二のＬＥＤチップの発光領域を一体に覆う蛍光体層を有するＬＥＤ光源をその光源として用い、上記拡散配光部を形成する拡散配光部用光学モジュールをさらに含む。
本発明による車両前照灯は、好ましくは、前記複数の光学モジュールのそれぞれが、異なる発光色を得る第二のＬＥＤチップを有している、請求項２に記載の車両用前照灯である。
本発明による車両前照灯は、好ましくは、前記駆動制御部が、車両側から取得した車両環境情報に基づいて、前記第一のＬＥＤチップ及び第二のＬＥＤチップを駆動する電流値を制御する、請求項１または２に記載の車両用前照灯である。
本発明による車両前照灯は、好ましくは、前記駆動制御部が、車両の操舵角、操舵各速度、車速、天候、時刻に係る情報のうち、少なくとも何れか一つの情報を含む車両環境情報に基づいて、前記第一のＬＥＤチップ及び第二のＬＥＤチップを駆動する電流値を制御する、請求項１または２に記載の車両用前照灯である。
上記目的は、本発明の第三の構成によれば、基台上に実装された少なくとも一つの青色ＬＥＤチップと、これらの青色ＬＥＤチップを包囲するように配置され且つ上記青色ＬＥＤチップからの青色光により黄色光を発生させる粒子状の蛍光体が混入された蛍光体層と、を含んでいて、白色光を外部に出射するようにした車両用前照灯であり、さらに車両用前照灯ＬＥＤ光源を駆動するための駆動制御部とを備えた車両用前照灯であって、前記基台上にて青色ＬＥＤチップに隣接して実装され、上記青色ＬＥＤチップとは異なる発光色の第二のＬＥＤチップを含んでおり、各発光色のＬＥＤチップの出力を変更することにより、出射光の色が変調可能であり、前記駆動制御部が、降雨等により車両前方の路面が濡れている場合に、上記車両前照灯用ＬＥＤ光源を、その発光色の色調が短波長側にずれるように駆動制御することを特徴とする、車両用前照灯により、達成される。
上記目的は、本発明の第四の構成によれば、基台上に実装された少なくとも一つの青色ＬＥＤチップと、これらの青色ＬＥＤチップを包囲するように配置され且つ上記青色ＬＥＤチップからの青色光により黄色光を発生させる粒子状の蛍光体が混入された蛍光体層と、を含んでいて、白色光を外部に出射するようにした車両用前照灯であり、さらに車両用前照灯ＬＥＤ光源を駆動するための駆動制御部とを備えた車両用前照灯であって、前記基台上にて青色ＬＥＤチップに隣接して実装され、上記青色ＬＥＤチップとは異なる発光色の第二のＬＥＤチップを含んでおり、各発光色のＬＥＤチップの出力を変更することにより、出射光の色が変調可能であり、前記駆動制御部が、濃霧，積雪，降雪時等に、上記車両前照灯用ＬＥＤ光源を、その発光色の色調が長波長側にずれるように駆動制御することを特徴とする、車両用前照灯により、達成される。
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記集光配光部用光学モジュールの第二のＬＥＤチップが、出射光の色が白から緑色がかった白の間で変調可能である。
本発明による車両前照灯は、好ましくは、上記中間配光部用光学モジュールの第二のＬＥＤチップが、出射光の色が白から橙色がかった白の間で変調可能である。
本発明による車両前照灯は、好ましくは、複数個の互いに異なる領域に光を照射する請求項１から５の何れかに記載の車両前照灯ＬＥＤ光源と、各車両前照灯用ＬＥＤ光源をそれぞれ駆動するための駆動制御部とを備えた車両前照灯であって、上記駆動制御部が、各車両前照灯ＬＥＤ光源を、それぞれ互いに異なる色調の光を出射するように、駆動制御することを特徴とする、車両前照灯用ＬＥＤ光源である。

上記第一の構成によれば、青色ＬＥＤチップから出射した青色光が、蛍光体層に入射して、そのうち一部の光が蛍光体に吸収される。これにより、蛍光体は、波長変換により黄色光を出射する。そして、この黄色光が青色ＬＥＤチップからの青色光と混色されることにより、混色光としての白色光が外部に出射されることになる。
さらに、青色ＬＥＤチップからの青色光と蛍光体からの黄色光との混色光である白色光に対して、第二のＬＥＤチップからの光が追加されることによって、出射光としての混色光である白色光は、第二のＬＥＤチップの発光色で色付けされるようになる。
従って、各種類のＬＥＤチップの出力がそれぞれ変更されることにより、白色光と第二のＬＥＤチップの発光色の光量比が変化することになるので、外部に出射される光の色調が白から第二のＬＥＤチップの発光色寄りの白の間で変調され得ることになる。
上記第二のＬＥＤチップが、緑色または青緑色ＬＥＤチップ等の短波長側の発−光色のＬＥＤチップであって、各種類のＬＥＤチップの出力を変更することにより、出射光の色が白から緑色がかった白の間で変調可能である場合には、各種類のＬＥＤチップの出力変更によって、出射光を白から緑色がかった白の間で変調させることにより、例えば降雨時等にて路面が濡れている場合や、雨天時や極度の暗所等において、白線等の視認性が向上すると共に、暗所等でも黒っぽいモノトーンとなることなく、環境に適合した高い視認性を得ることができる。
上記第二のＬＥＤチップが、橙色または黄橙色ＬＥＤチップ等の長波長側の発光色のＬＥＤチップであって、各種類のＬＥＤチップの出力を変更することにより、出射光の色が白から橙色がかった白の間で変調可能である場合には、各種類のＬＥＤチップの出力変更によって、出射光を白から橙色がかった白の間で変調させることにより、例えば霧や降雪時に水滴や雪の結晶による光の散乱が抑制され、視認性が向上すると共に、積雪地帯の走行時には白っぽいモノトーンとなることなく、立体的な視認性が向上することになって、環境に適合した高い視認性を得ることができる。
上記第二のＬＥＤチップが、短波長側及び長波長側の発光色のＬＥＤチップであって、各種類のＬＥＤチップの出力を変更することにより、出射光の色が変調可能である場合には、各種類のＬＥＤチップ例えば短波長側の発光色の緑色または青緑色ＬＥＤチップの出力変更によって、出射光を白から青色がかった白の間で変調させることにより、例えば降雨時等にて路面が濡れている場合や、雨天時や極度の暗所等において、白線等の視認性が向上すると共に、暗所等でも黒っぽいモノトーンとなることない。
また、駆動制御部が例えば長波長側の発光色の橙色または黄橙色ＬＥＤチップの出力変更によって、出射光を白から橙色がかった白の間で変調させることにより、例えば霧や降雪時に水滴や雪の結晶による光の散乱が抑制され、視認性が向上すると共に、積雪地帯の走行時には白っぽいモノトーンとなることなく、立体的な視認性が向上することになるので、常に環境に適合した高い視認性を得ることができる。
また、上述した短波長側の発光色の第二のＬＥＤチップを含む車両用前照灯と、車両前照灯用ＬＥＤ光源を駆動するための駆動制御部とを備えた車両前照灯であって、上記駆動制御部が、降雨等により車両前方の路面が濡れている場合に、上記車両前照灯用ＬＥＤ光源を、その発光色の色調が短波長側にずれるように駆動制御することを特徴とする車両前照灯によれば、上記駆動制御部により各種類のＬＥＤチップを出力変更することによって、出射光を白から緑色がかった白の間で変調させることにより、例えば降雨時等にて路面が濡れている場合や、雨天時や極度の暗所等において、白線等の視認性が向上すると共に、暗所等でも黒っぽいモノトーンとなることなく、環境に適合した高い視認性を得ることができる。
また、上述した長波長側の発光色の第二のＬＥＤチップを含む車両用前照灯と、車両前照灯用ＬＥＤ光源を駆動するための駆動制御部とを備えた車両前照灯であって、上記駆動制御部が、濃霧，積雪，降雪時等に、上記車両前照灯用ＬＥＤ光源を、その発光色の色調が橙または赤寄りになるように駆動制御することを特徴とする車両前照灯によれば、上記駆動制御部により各種類のＬＥＤチップを出力変更することによって、出射光を白から橙色または赤色がかった白の間で変調させることにより、例えば霧や降雪時に水滴や雪の結晶による光の散乱が抑制され、視認性が向上すると共に、積雪地帯の走行時には白っぽいモノトーンとなることなく、立体的な視認性が向上することになって、環境に適合した高い視認性を得ることができる。
また、複数個の互いに異なる領域に光を照射する上述した車両前照灯用ＬＥＤ光源と、この車両前照灯用ＬＥＤ光源を駆動するための駆動制御部とを備えた車両前照灯であって、上記駆動制御部が、各車両前照灯ＬＥＤ光源を、それぞれ互いに異なる色調の光を出射するように、駆動制御することを特徴とする車両前照灯によれば、例えば交差点等における歩行者，自転車や縁石等の路肩方向に対して、短波長側の発光色の第二のＬＥＤチップにより青色がかった白色光を所謂拡散配光として照射することにより、歩行者等の視認性が向上すると共に、例えば自動車の進行方向遠方に対して、短波長側の発光色の第二のＬＥＤチップにより緑色がかった白色光を所謂集光配光として照射することにより、遠方視認性が向上し、さらに例えば自車線上の手前の領域に対して、長波長側の発光色の第二のＬＥＤチップにより橙色または黄色がかった白色光を所謂中間配光として照射することにより、例えば霧や降雪時の散乱が抑制され、非常に高い視認性が確保され得ることになる。
短波長側の発光色の第二のＬＥＤチップを備えた少なくとも一つの車両前照灯用ＬＥＤ光源を含んでおり、この車両前照灯用ＬＥＤ光源が、歩行者または路肩方向の所謂拡散領域に短波長側に変調された光を照射するように配置されている場合には、例えば交差点等における歩行者，自転車や縁石等の路肩方向に対して、短波長側の発光色の第二のＬＥＤチップにより青色がかった白色光を所謂拡散配光として照射することにより、歩行者等の視認性が向上することになる。
少なくとも短波長側の発光色の第二のＬＥＤチップを備えた少なくとも一つの車両前照灯用ＬＥＤ光源を含んでおり、この車両前照灯用ＬＥＤ光源が、遠方視認を目的とした集光領域に短波長側に変調された白色光を照射するように配置されている場合には、例えば自動車の進行方向遠方に対して、短波長側の発光色の第二のＬＥＤチップにより緑色がかった白色光を所謂集光配光として照射することにより、遠方視認性が向上することになる。
少なくとも長波長側の発光色の第二のＬＥＤチップを備えた少なくとも一つの車両前照灯用ＬＥＤ光源を含んでおり、この車両前照灯用ＬＥＤ光源が、中間領域に長波長側に変調された白色光を照射するように配置されている場合には、例えば自車線上の手前の領域に対して、長波長側の発光色の第二のＬＥＤチップにより橙色または黄色がかった白色光を所謂中間配光として照射することにより、例えば霧や降雪時の散乱が抑制され、視認性が向上することになる。
上記第二の構成によれば、各光学モジュールの白色ＬＥＤ光源が、それぞれ互いに異なる波長スペクトル分布の光を、互いに異なる領域に照射することにより、同様にして、例えば交差点等における歩行者，自転車や縁石等の路肩方向に対して、短波長側の発光色の第二のＬＥＤチップを備えた光モジュールにより青色がかった白色光を所謂拡散配光として照射することにより、歩行者等の視認性が向上すると共に、例えば自動車の進行方向遠方に対して、短波長側の発光色の第二のＬＥＤチップを備えた光モジュールにより緑色がかった白色光を所謂集光配光として照射することにより、遠方視認性が向上し、さらに例えば自車線上の手前の領域に対して、長波長側の発光色の第二のＬＥＤチップを備えた光モジュールにより橙色または黄色がかった白色光を所謂中間配光として照射することにより、例えば霧や降雪時の散乱が抑制され、非常に高い視認性が確保され得ることになる。
各光学モジュールが、それぞれ短波長側に変調された白色光を車両遠方に照射すると共に、長波長側に変調された白色光を中間領域に照射する場合には、例えば自動車の進行方向遠方に対して、短波長側の発光色の第二のＬＥＤチップを備えた光モジュールにより緑色がかった白色光を所謂集光配光として照射することにより、遠方視認性が向上し、また例えば自車線上の手前の領域に対して、長波長側の発光色の第二のＬＥＤチップを備えた光モジュールにより橙色または黄色がかった白色光を所謂中間配光として照射することにより、例えば霧や降雪時の散乱が抑制され、非常に高い視認性が確保され得ることになる。
このようにして、本発明による車両前照灯用ＬＥＤ光源そして車両前照灯によれば、青色ＬＥＤチップからの青色光と蛍光体からの黄色光との混色光である白色光に対して、第二のＬＥＤチップからの光が追加されることによって、出射光としての混色光である白色光は、第二のＬＥＤチップの発光色で色付けされるようになる。
従って、各種類のＬＥＤチップの出力がそれぞれ変更されることにより、白色光と第二のＬＥＤチップの発光色の光量比が変化することになるので、外部に出射される光の色調が白から第二のＬＥＤチップの発光色寄りの白の間で変調され得ることになる。
これにより、従来の白色ＬＥＤ光源を利用した車両前照灯の場合には、例えばフォグランプ等の補助前照灯を使用しなければならなかった霧，降雪時等においても、このような補助前照灯を追加装備することなく、例えば長波長側に変調された白色光を照射することにより、水滴や雪の結晶による散乱が少なくなり、視認性が向上され得ることになる等、車両前照灯による配光特性のうち、例えば拡散配光，集光配光及び中間配光に関して、それぞれ適宜に色調が変調された白色光を照射することが可能となり、自動車の走行状態や環境の変化に対応した配光特性の色調変更によって、より高い視認性が得られることになる。
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図１１を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。［実施例１］
図１から図７は、本発明を適用した車両前照灯の一実施形態の構成を示している。
図１において、車両前照灯１０は、複数個（図示の場合、５個）の光学モジュール１１（１１ａ〜１１ｅ）から構成されており、各光学モジュール１１は、図２に示すように、それぞれ異なる領域に対して光を照射するように構成されている。
即ち、例えば光学モジュール１１ａが集光配光部Ａに対して、また光学モジュール１１ｂが中間配光部Ｂに対して、さらに光学モジュール１１ｃ，１１ｄがそれぞれ左右の拡散配光部Ｃに対して、最後に光学モジュール１１ｅが全体配光部Ｄに対して、それぞれ光を照射するようになっている。
上記各光学モジュール１１は、例えば図３に示すように構成されている。
図３において、光学モジュール１１は、ＬＥＤ光源１２と、ＬＥＤ光源１２からの光を光軸Ｏに沿って前方に向かって反射させるリフレクタ１３と、リフレクタ１３の前方に配置された投影レンズ１４と、投影レンズ１４の後側の焦点位置付近に配置されたシャッタ１５と、から構成されている。
上記ＬＥＤ光源１２は、車両前照灯用光源として構成されており、後述するように複数個のＬＥＤチップが光軸Ｏから上向きに並んで配置されるようになっている。
尚、上記ＬＥＤ光源１２は、図示の場合、放熱対策のため、ヒートシンク１６上に実装されている。
上記リフレクタ１３は、図示の場合、三つの反射面１３ａ，１３ｂ，１３ｃに分割されており、各反射面１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、それぞれ以下に示すように形成されている。
即ち、第一の反射面１３ａは、光軸Ｏより上側で、ＬＥＤ光源１２の後方及び側方にて、例えば回転楕円面として形成されており、その光軸が前方に向かって延びるように、そして第一の焦点位置が、上記ＬＥＤ光源１２の発光中心付近となるように、配置されている。これにより、上記ＬＥＤ光源１２から出射して第一の反射面１３ａに入射した光は、第一の反射面１３ａで反射されて、第二の焦点位置に向かって集束するように進むことになる。
これに対して、第二の反射面１３ｂは、第一の反射面１３ａより前側で光軸Ｏの上側にて、例えば回転楕円面として形成されており、その光軸が前方に向かって延びるように、そして第一の焦点位置が、上記ＬＥＤ光源１２の発光中心付近となるように、配置されている。これにより、上記ＬＥＤ光源１２から出射して第二の反射面１３ｂに入射した光は、第二の反射面１３ｂで反射されて、第二の焦点位置に向かって集束するように進むことになる。
さらに、第三の反射面１３ｃは、第二の反射面１３ｂの下方にて、例えば回転楕円面として形成されており、その光軸が前方に向かって延びるように、そして第一の焦点位置が、上記第二の反射面１３ｂの第二の焦点位置付近となるように、さらにその第二の焦点位置が上記第一の反射面１３ａの第二の焦点位置付近となるように、配置されている。これにより、上記第二の反射面１３ｂで反射されて第三の反射面１３ｃに入射した光は、第三の反射面１３ｃで反射されて、その第二の焦点位置に向かって集束するように進むことになる。
上記投影レンズ１４は、透光性材料、例えばガラスやプラスチックから成る凸レンズであって、その後側の焦点位置が、上述した第一の反射面１３ａ及び第三の反射面１３ｃの第二の焦点位置付近となるように配置されており、ＬＥＤ光源１２からの直接光またはリフレクタ１３からの反射光を前方に向かって透過させるようになっている。
上記シャッタ１５は、リフレクタ１３の第一及び第三の反射面１３ａ，１３ｃの第二の焦点位置付近即ち投影レンズ１４の後側の焦点位置付近に配置されており、その端縁１５ａ（上縁）が、所定の配光パターンを生ずるように、カットオフを形成するようになっている。
尚、上記光学モジュール１１は、例えば図４に示すように構成されていてもよい。
この場合、上記光学モジュール１１は、リフレクタ１３の第三の反射面１３ｃが、投影レンズ１４の下側から前方に向かって光を照射するように、例えば回転放物面として構成されており、その焦点位置が、図３に示した光学モジュール１１の場合と同様に、第二の反射面１３ｂの第二の焦点位置付近になるように配置されている。
このような構成の光学モジュール１１は、第三の反射面１３ｃで反射される光が拡散性を備えることになるので、前述した光学モジュール１１ｃから１１ｅとして好適に使用され得ることになる。
なお、本実施の形態で示す光学モジュールは、一例であり、様々な光学系を有する光学モジュールを用いることができる。
上記ＬＥＤ光源１２は、図５及び図６に示すように構成されている。
図５及び図６において、上記ＬＥＤ光源１２は、基台２１上に載置された少なくとも一つ（図示の場合、四つ）の第一のＬＥＤチップ２２と、これらのＬＥＤチップ２２の間にて同様に基台２１上に載置された複数個（図示の場合、三つ）の第二のＬＥＤチップ２３と、これらのＬＥＤチップ２２，２３を包囲するように基台２１上に設けられたリフレクタ２４と、リフレクタ２４の中空部２４ａ内に充填された蛍光体層２５と、から構成されている。
上記基台２１は、例えば銅またはセラミック（ＡｌＮ，アルミナ）やシリコン（Ｓｉ）等の熱伝導性の高い絶縁材料から構成されており、その表面に銅や金等の導電パターン２１ａが形成されている。
尚、上記基台２１は、所謂サブマウントとして、構成されていてもよく、その場合、サブマウントがさらに例えば銅等のブロック上に接合されるようになっている。
上記各ＬＥＤチップ２２，２３は、基台２１上に形成された導電パターンによるチップ実装部２１ｂ上にダイボンディング等により実装されており、隣接する同様の導電パターンによる接続部２１ｃに対してボンディングワイヤ２２ａ，２３ａにより電気的に接続されている。
ここで、上記第一のＬＥＤチップ２２は、例えばＩｎＧａＮから成る青色ＬＥＤチップである。
これに対して、上記第二のＬＥＤチップ２３は、色調変更のためのＬＥＤチップであることから、上記第一のＬＥＤチップ２２より小型であって、後述するように、各光学モジュール１１ａ〜１１ｅの配光特性、即ち配光部Ａ〜Ｄに合わせて、それぞれ異なる発光色、例えば短波長側の緑色，青緑色や、長波長側の橙色，黄色，黄橙色，赤色の発光色のＬＥＤチップが使用され、さらに青色の発光色のＬＥＤチップも使用され得る。
上記リフレクタ２４は、少なくともその中空部２４ａの内面が遮光性を備えるように構成されており、すべてのＬＥＤチップ２２，２３を周りから包囲するように、上下に貫通する中空部２４ａを備えている。
尚、上記リフレクタ２４は、好ましくは、その中空部２４ａの内面が反射面として構成されている。
上記蛍光体層２５は、例えばシリコーン等の透光性材料から構成されていると共に、内部に粒子状の蛍光体２５ａが混入され、ほぼ均一に分散されている。
ここで、上記蛍光体２５ａは、上記第一のＬＥＤチップ２２からの青色光により励起されて、異なる波長、即ち黄色の蛍光を発生させるようになっている。
これにより、第一のＬＥＤチップ２２からの青色光と蛍光体２５ａからの黄色光との混色により、擬似的に白色光が得られるようになっている。
尚、上記蛍光体層２５は、その表面から外部に出射する光の色ムラ，輝度ムラ等のムラを低減するために、高屈折率のマイクロビーズを含有していてもよい。これにより、マイクロビーズに入射した光が拡散反射されるので、上記蛍光体層２５の表面（発光面）におけるムラが低減され得ることになる。
また、マイクロビーズの代わりに、上記蛍光体層２５の表面が微細な凹凸形状を備えるようにしてもよい。
ここで、上記第二のＬＥＤチップ２３は、例えば光学モジュール１１ａ〜１１ｅについて、それぞれ以下のように設定されている。
即ち、集光配光部Ａに対して光を照射する光学モジュール１１ａにおいては、第二のＬＥＤチップ２３は、短波長側、例えば緑色または青緑色の発光色のＬＥＤチップが使用される。
また、中間配光部Ｂに対して光を照射する光学モジュール１１ｂにおいては、第二のＬＥＤチップ２３は、短波長側、例えば緑色，青緑色及び／または長波長側、例えば橙色，黄色，黄橙色の発光色のＬＥＤチップが使用される。
さらに、拡散配光部Ｃに対して光を照射する光学モジュール１１ｃ，１１ｄにおいては、第二のＬＥＤチップ２３は、短波長側、例えば緑色，青緑色の発光色のＬＥＤチップが使用される。
全体配光部Ｄに対して光を照射する光学モジュール１１ｅにおいては、第二のＬＥＤチップ２３は、備えられていない。なお、Ｄについても配光制御を行うときには、２５を備えるようにしてもよい。
図７は、上述した各光学モジュール１１を駆動制御するための駆動制御部の構成例を示している。
図７において、駆動制御部３０は、光学モジュール１１のＬＥＤ光源１２（簡略化のため一つのみが図示されている）に対して給電するための電源回路３１と、電源回路３１を制御するための制御部３２と、から構成されている。
上記電源回路３１は、バッテリ３３からの電圧を、第一のＬＥＤチップ２２及び第二のＬＥＤチップ２３に対してそれぞれ独立的に供給するようになっている。
上記制御部３２は、例えばハンドル操舵角，車両速度，天候，時間あるいはユーザの操作に基づいて、上記第一のＬＥＤチップ２２及び第二のＬＥＤチップ２３に供給する駆動電流をそれぞれ独立的に制御するようになっている。
本発明実施形態による車両前照灯１０は、以上のように構成されており、駆動制御部３０により各光学モジュール１１を駆動制御することにより、通常は、各光学モジュール１１における第一のＬＥＤチップ２２のみが駆動される。
これにより、第一のＬＥＤチップ２２から青色光が出射して、蛍光体層２５内の蛍光体２５ａに入射し、蛍光体２５ａから黄色の蛍光が発生することになる。 従って、第一のＬＥＤチップ２２からの青色光と蛍光体２５ａからの黄色光が混色され、白色光となって、蛍光体層２５の表面から前方（図６にて上方）に向かって出射することになる。
これにより、各光学モジュール１１のＬＥＤ光源１２から白色光が出射し、リフレクタ１３により前方に向かって反射され、さらに投影レンズ１４により集束されると共に、シャッタ１５により中心から左上がりのカットオフラインを有する配光特性を付与されることにより、前方の所定の照明領域に対して光を照射することになる。
即ち、光学モジュール１１ａから出射した光は、図８にて符号Ａで示すように、前方中心付近の配光パターン（集光配光部Ａ）を形成し、また光学モジュール１１ｅから出射した光は、図８にて符号Ｄで示すように、左右方向に広がった比較的広い角度範囲に亘る配光パターン（全体配光部Ｄ）を形成する。
これに対して、光学モジュール１１ｂから出射した光は、図９にて符号Ｂで示すように、左右方向にやや広がった配光パターン（中間配光部Ｂ）を形成し、また光学モジュール１１ｃ，１１ｄから出射した光は、図９にて符号Ｃで示すように、左右の路肩付近の配光パターン（拡散配光部Ｃ）を形成する。
このようにして、車両前照灯１０は、全体として所定の配光パターンを形成し、前方の視界を確保するようになっている。
ところで、人間の視覚特性は、図１０のグラフに示すように、明るい昼間と夜間やトンネル等の非常に暗い場所とで大きく異なっている。
即ち、明るい場所では、網膜照度が高い所謂明所視として、広い波長範囲に亘って高い視感効率（感度）を備えているが、暗い場所では、網膜照度が低い所謂暗所視として、短波長領域での視感効率が上昇して高くなる。
これは、プルキンエ現象として知られており、夜間運転の場合には、さらに図１１のグラフに示すように、例えば波長５３０ｎｍ付近の緑（Ｇ）系の分光感度が高くなることが分かる。
従って、高速走行時には、上記制御部３２は、車速センサから取り込んだ車速情報から車両速度が例えば６０ｋｍ／ｈ以上である場合に、光学モジュール１１ａにおける第一のＬＥＤチップ２２の駆動電流を下げて、第一のＬＥＤチップ２２及び蛍光体２５ａによる白色光の光量を低下させると共に、第二のＬＥＤチップ２３に駆動電流を流して、短波長側の緑色または緑青色の光を集光配光部Ａに対して出射させる。
これにより、人間の視感度の最も高い緑色の波長を重視したスペクトル分布の光を集光配光部Ａに対して照射することにより、高速走行時の視認性が向上することになる。
また、降雨時には、上記制御部３２は、例えば、ワイパー動作制御用の雨滴センサなどを用いて天候を検知して、光学モジュール１１ａ，１１ｂにおける第一のＬＥＤチップ２２の駆動電流を下げて、第一のＬＥＤチップ２２及び蛍光体２５ａによる白色光の光量を低下させると共に、第二のＬＥＤチップ２３に駆動電流を流して、短波長側の緑色または緑青色の光を集光配光部Ａ及び中間配光部Ｂに対して出射させる。
これにより、短波長側にシフトした人間の視感度に対応して、短波長側に変調された緑または青色がかった光を照射することにより、白線等をはっきりと視認することができる。
これに対して、霧や降雪時には、上記制御部３２は、天候を検知して、あるいはユーザの操作に基づいて、光学モジュール１１ｂにおける第一のＬＥＤチップ２２の駆動電流を下げて、第一のＬＥＤチップ２２及び蛍光体２５ａによる白色光の光量を低下させると共に、第二のＬＥＤチップ２３に駆動電流を流して、長波長側の橙色または黄橙色の光を中間配光部Ｂに対して出射させる。
これにより、微細な水滴や雪の結晶によって散乱されにくい長波長側に変調された黄色がかった光を照射することにより、散乱の少ないはっきりとした視界が確保され得ることになる。
また、上記制御部３２は、例えばユーザの操作に基づいて、光学モジュール１１ｃ，１１ｄにおける第一のＬＥＤチップ２２の駆動電流を下げて、第一のＬＥＤチップ２２及び蛍光体２５ａによる白色光の光量を低下させると共に、第二のＬＥＤチップ２３に駆動電流を流して、短波長側の緑色または青緑色の光を拡散配光部Ｃに対して出射させる。
これにより、例えば交差点における歩行者や自転車あるいは路肩や縁石等に対して短波長側に変調された青色がかった光を照射することにより、歩行者や自転車あるいは路肩等の視認性が向上することになる。
このようにして、本発明実施形態による車両前照灯１０によれば、ＬＥＤ光源１２を使用した光学モジュールを複数備える車両前照灯１０において、第二のＬＥＤチップ２３の選択的な駆動により、各光学モジュール１１からの出射光を白色光から短波長側または長波長側に変調して、配光の照射領域ごとに色調を変更することにより、追加のフォグランプ等の補助前照灯を使用することなく、自動車の走行環境に適合した視認性の高い視界を確保することができる。
尚、各ＬＥＤ光源１２から出射する光は、基本的に第一のＬＥＤチップ２２からの青色光と蛍光体２５ａからの黄色光との混色光である擬似白色光であるので、上述のように第二のＬＥＤチップ２３からの出射光により色調が変更されたとしても、例えば赤，青，緑や黄色から成る交通信号，交通標識等の色の識別に影響を与えることはないので、交通安全上での不都合は発生しない。
上述した実施形態においては、第二のＬＥＤチップ２３は、緑色，青緑色，橙色，黄橙色のＬＥＤチップが使用されているが、これに限らず、第一のＬＥＤチップ２２と蛍光体２５ａによる擬似白色光の色調を短波長側または長波長側に変調することができれば、他の発光色、例えば赤色や青色のＬＥＤチップが使用されてもよいことは明らかである。
尚、第二のＬＥＤチップ２３として赤色ＬＥＤチップを使用する場合には、車両前部に設ける灯火については赤色光が禁止されているので、第一のＬＥＤチップ２２と蛍光体２５ａによる擬似白色光との混色により、赤色と認識され得ないような色調となるように、上記制御部３２が第二のＬＥＤチップ２３の駆動制御を行なうようにすればよい。
このようにして、本発明によれば、従来のような例えばフォグランプ等を追加装備することなく、雨天等の路面が濡れているときや、濃霧，積雪時に視認性及び被視認性を確保することができるようにした、極めて優れた車両前照灯とそのＬＥＤ光源が提供され得る。
また、以上説明した実施の形態に係る車両用前照灯は、例えば以下のような構成であってもよい。
すなわち、車両用前照灯は、紫外光を発光する紫外ＬＥＤの上に、ＲＧＢの蛍光体を用いた白色ＬＥＤ光源を有する。そして、この白色ＬＥＤ光源は、蛍光体を異ならせることによって、異なる色度の白色ＬＥＤとなる。このような異なる色度の白色ＬＥＤを複数個利用して、車両用前照灯は、それぞれの光源による照射範囲を変えることで視認性を向上させるものであってもよい。
上述の構成を用いた場合、車両用灯具は、個々の光源ごとの電流制御などを行う必要はなく、予め異なる色の光源で異なる範囲を照射することで視認性を向上させることができる。このとき、例えば、遠方と中心と路肩で異なる色度の白色光源を利用することによって、視認性を向上させる。
本発明を適用した車両前照灯の一実施形態の構成を示す概略斜視図である。 図１の車両前照灯の各光学モジュールの配光領域を示す概略図である。 図１の車両前照灯における各光学モジュールの第一の構成例を示す縦断面図である。 図１の車両前照灯における各光学モジュールの第二の構成例を示す縦断面図である。 図１の車両前照灯における各光学モジュールで使用されるＬＥＤ光源の一実施形態の構成を示す平面図である。 図５のＬＥＤ光源の概略断面図である。 図５のＬＥＤ光源を駆動制御するための駆動制御部の構成例を示すブロック図である。 図１の車両前照灯による配光パターンの一部を示すグラフである。 図１の車両前照灯による配光パターンの他の一部を示すグラフである。 明所視と暗所視における波長に対する視感効率を示すグラフである。 人間の眼の色別の分光感度を示すグラフである。 従来の車両前照灯で使用されるＬＥＤ光源の一例の構成を示す概略断面図である。
符号の説明
１０ 車両前照灯
１１，１１ａ〜１１ｅ 光学モジュール
１２ ＬＥＤ光源
１３ リフレクタ
１４ 投影レンズ
１５ シャッタ
１６ ヒートシンク
２１ 基台
２２ 第一のＬＥＤチップ（青色ＬＥＤチップ）
２３ 第二のＬＥＤチップ
２４ リフレクタ
２４ａ 中空部
２５ 蛍光体層
２５ａ 蛍光体
３０ 駆動制御部
３１ 駆動回路
３２ 制御部
３３ バッテリ
Ａ 集光配光部
Ｂ 中間配光部
Ｃ 拡散配光部
Ｄ 全体配光部

Claims (5)

  1. 少なくとも、前方中心付近の配光パターンである集光配光部と左右方向にやや広がった配光パターンである中間配光部とを含む、異なる領域を照射する複数の配光部を組み合わせることにより、所定の一つの配光パターンを形成する車両用前照灯であり、
    青色光を発光する第一のＬＥＤチップ、上記第一のＬＥＤチップより短波長側の光を発光する第二のＬＥＤチップ、並びに、蛍光体を含み上記第一及び第二のＬＥＤチップの発光領域を一体に覆う蛍光体層を有するＬＥＤ光源をその光源として用い、上記集光配光部を形成する集光配光部用光学モジュールと、
    青色光を発光する第一のＬＥＤチップ、上記第一のＬＥＤチップより長波長または短波長側少なくともいずれかの光を発光する第二のＬＥＤチップ、並びに、蛍光体を含み上記第一及び第二のＬＥＤチップの発光領域を一体に覆う蛍光体層を有するＬＥＤ光源をその光源として用い、上記中間配光部を形成する中間配光部用光学モジュールとを少なくとも含み、
    上記複数の光学モジュールにおける上記ＬＥＤチップを駆動する電流値を個々の光学モジュールごとに制御する駆動制御部と、を備える車両用前照灯。
  2. 上記駆動制御部が、
    上記第一のＬＥＤチップによる発光色が上記ＬＥＤ光源の発光色となる第一の状態と、上記第一のＬＥＤチップ及び第二のＬＥＤチップ双方の混色による発光色が上記ＬＥＤ光源の発光色となる第二の状態とを生成可能となるように、当該第一のＬＥＤチップ及び第二のＬＥＤチップを駆動する電流値を制御する、請求項１に記載の車両用前照灯。
  3. 上記複数の配光パターンには、左右の路肩付近の配光パターンである拡散配光部をさらに含み、
    上記光学モジュールが、
    青色光を発光する第一のＬＥＤチップ、上記第一のＬＥＤチップより短波長側の光を発光する第二のＬＥＤチップ、並びに、蛍光体を含み上記第一及び第二のＬＥＤチップの発光領域を一体に覆う蛍光体層を有するＬＥＤ光源をその光源として用い、上記拡散配光部を形成する拡散配光部用光学モジュールをさらに含む、請求項１または２に記載の車両用前照灯。
  4. 上記集光配光部用光学モジュールの第二のＬＥＤチップが、
    出射光の色が白から緑色がかった白の間で変調可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の車両用前照灯。
  5. 上記中間配光部用光学モジュールの第二のＬＥＤチップが、
    出射光の色が白から橙色がかった白の間で変調可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の車両用前照灯。
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