JP4790481B2 - 車両用灯具ユニット - Google Patents
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Description
ところで、近年、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の半導体発光素子は、高輝度化が進み、消費電力も小さいことから次世代の車両用光源として期待されている。
従来、この種のLEDを用いた車両用灯具ユニットは、チップ形状を投影する複数の光学ユニットを備え、配光を重ね合わせることにより、所定の形状及び照度分布を形成していた。
そのため、LEDチップを直接投影する単一ユニットによって、所定の形状と照度分布が得られる車両用灯具ユニットの実用化が望まれている。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、半導体発光素子を備えた単一ユニットで構成するランプであっても、ムラの無い照度勾配の配光パターンが得られる車両用灯具ユニットを提供することを目的とする。
前記光源モジュールにおける前記複数の層の一表面には、光の反射を低減させるサブ波長格子が形成されており、
前記サブ波長格子の形成密度が、前方に投影される反転像中の発光強度分布が変化させられるように場所により異なっていることを特徴とする車両用灯具ユニットにより達成される。
前記複数の層は、
前記基板上に配置された半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を覆うように配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層が上に形成され、平坦な表層面を備えた封止部材と、
を備えていることが望ましい。
これにより、例えば発光層から出射される青色光と、蛍光体層の励起光とを混合させた白色光の均一出射が可能となる。
前記光源モジュールに形成された最上層の表面が略四角形形状を有しており、対向する2辺の一辺側から他辺側へ向けて前記サブ波長格子の密度が徐々に変化することが望ましい。
そこで、発光層からの光の取り出し効率が徐々に変化可能となり、所望の配光パターンがムラのない照度分布で形成可能となる。
前記光学部材が投影レンズであり、前記光源モジュールが前記投影レンズの焦点近傍に配置されて、直射型の灯具ユニットとして構成されることが望ましい。
したがって、凹凸を徐変することで、チップ表面での発光輝度を明るいところから、徐々に暗くなるように変えることができ、このチップを直射光学系で投影することで、単一ユニットで構成するランプであっても、ムラの無い照度勾配の配光パターンを得ることができる。
図1は本発明の一実施形態に係る車両用灯具ユニットの断面図である。
本実施形態による車両用灯具ユニット100は、LED型の灯具であって、すれ違いビーム用前照灯として好適に用いることができる。この車両用灯具ユニット100は、図1に示すようように、ランプボディ21と光学部材である投影レンズ23とによって覆われる灯室25内に、光を出射する灯具ユニット27が配置されている。
LEDモジュール35は、光を発生する発光モジュールの一例であり、基板37、複数の電極39、キャビティ41、保持部43、封止部材45、発光層となる発光ダイオード素子47、及び蛍光体層49を有する。
これにより、LEDモジュール35は、発光ダイオード素子47及び蛍光体層49が発生する青色光及び黄色光に基づき、白色光を発生する。なお、蛍光体層49は、発光ダイオード素子47が発生する紫外光に応じて、赤色光、緑色光、及び青色光を発生するものであってもよい。この場合、LEDモジュール35は、蛍光体層49による赤色光、緑色光、及び青色光によって白色光を発生する。
ここで、発光ダイオード素子47が、色光を発生する場合、図4に示すように、発光ダイオード素子(青色発光チップ)47に、蛍光体層(黄色蛍光体層)49を積層し、LEDモジュール35の一表面である対向面59にサブ波長格子57を設ける。
図7(b)に示す配光パターンPは、車両用灯具ユニット100の前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるすれ違いビーム用配光パターンである。
本実施形態において、車両用灯具ユニット100は、略水平方向の明暗境界を定める水平カットラインCL1と、水平方向に対して15°程度の角度をなす所定の斜め方向の明暗境界を定める斜めラインCL2とを有する配光パターンPを形成する。
したがって、略扇形状のサブ波長格子57の凹凸密度D1,D2,D3,D4を中心から半径方向外側へ徐々に薄くすることで、チップ表面(本実施形態では対向面59)での発光輝度を図7(a)のように明るいところから、徐々に暗くなるように変える(徐変する)ことができる。この発光ダイオード素子47を投影レンズ23で投影することで、境界部分の照度勾配がなめらかになり、単一ユニットで構成するランプであってもムラの無い図7(b)に示す配光パターンPが得られるようになる。
したがって、凹凸を徐変することで、チップ表面での発光輝度を明るいところから、徐々に暗くなるように変えることができ、このチップを投影レンズ23で投影することで、単一ユニットで構成するランプであっても、ムラの無い照度勾配の配光パターンPを得ることができる。
図8は本発明に係る車両用灯具ユニットの変形例におけるサブ波長格子と照度勾配の説明図である。
本実施形態において、車両用灯具ユニットは、図8(a)(b)(c)に示すように、それぞれ異なる配光特性を有する複数のLEDモジュール71,73,75を備え、それぞれのLEDモジュール71,73,75が発生する光に基づき、図8(d)に示す合成配光パターンPAを形成する。なお、その他の構成は上記の車両用灯具ユニット100と同一であるので、同一部材には同符号を付して説明は省略する。
また、発光ダイオード素子73a,75aのそれぞれは、最上層の表面にサブ波長格子57を有している。
そして、この合成配光パターンPAでは、パターン中央部Phの輝度が高まり、特に高い前方視認性を得ることができる。これに加え、サブ波長格子57の密度が一辺側から他辺側へ向けて徐々に変化することで、発光層からの光の取り出し効率が徐々に可変可能となり、所望の合成配光パターンPAがムラのない照度分布で形成可能となっている。
35…LEDモジュール(光源モジュール)
37…基板
45…封止部材
47…発光ダイオード素子(半導体発光素子)
49…蛍光体層
57…サブ波長格子
59…対向面(一表面)
100…車両用灯具ユニット
Claims (4)
- 基板と、前記基板上に配置され少なくとも一つの発光層を備えた複数の層を有し、表面が平坦とされた光源モジュールと、前記光源モジュールの発光像を反転像として前方に投影する光学部材と、を備え、
前記光源モジュールにおける前記複数の層の一表面には、光の反射を低減させるサブ波長格子が形成されており、
前記サブ波長格子の形成密度が、前方に投影される反転像中の発光強度分布が変化させられるように場所により異なっていることを特徴とする車両用灯具ユニット。 - 前記複数の層は、
前記基板上に配置された半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を覆うように配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層が上に形成され、平坦な表層面を備えた封止部材と、
を備えていることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具ユニット。 - 前記光源モジュールに形成された最上層の表面が略四角形形状を有しており、対向する2辺の一辺側から他辺側へ向けて前記サブ波長格子の密度が徐々に変化することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用灯具ユニット。
- 前記光学部材が投影レンズであり、前記光源モジュールが前記投影レンズの焦点近傍に配置されて、直射型の灯具ユニットとして構成されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の車両用灯具ユニット。
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