JP2018045838A - 発光モジュール及び車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の用途に使用することが可能な発光モジュール及び車両用灯具を提供する。
【解決手段】ロービーム用の配光パターンＰＬを形成する光Ｌ１を出射する第一半導体発光素子３１と、付加配光パターンＰＡを形成する光Ｌ２を出射する第二半導体発光素子３２と、これらの半導体発光素子３１，３２が搭載された第一面４１と、第一面４１と反対側に配置される第二面４２とを有する基板３３と、半導体発光素子３１，３２を覆うように設けられた波長変換層３４と、を備え、基板３３の厚さ方向において発光面３２ａは発光面３１ａより第二面４２側に配置されており、波長変換層３４は、発光面３１ａと対向する第一出射面部５１と、発光面３２ａと対向する第二出射面部５２とを有し、基板３３の厚さ方向において第二出射面部５１が第一出射面部５１より第二面４２側に配置されるように、段差部５３が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光モジュール及び車両用灯具に関する。

従来、例えば、一つの基板上で複数の半導体発光素子が共通の蛍光体層で覆われた発光モジュールを備える車両用灯具がある（特許文献１参照）。

国際公開第２０１３／０３８６４９号

しかしながら、特許文献１の発光モジュールを用いて、例えば単一の投影レンズを有する直射型の光学系を構成しようとした場合、隣接する半導体発光素子が共通の蛍光体層（波長変換層）によって擬似点灯してしまい、ロービームの配光パターンとハイビームの配光パターンをそれぞれ成立させることが難しかった。このように、特許文献１のような構成の発光モジュールは擬似点灯に起因して用途が制約されていた。

本発明は、複数の用途に使用することが可能な発光モジュール及び車両用灯具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の発光モジュールは、
第一配光パターンを形成する光を出射する第一半導体発光素子と、
前記第一配光パターンとは異なる第二配光パターンを形成する光を出射する第二半導体発光素子と、
前記第一半導体発光素子及び前記第二半導体発光素子が搭載された第一面と、前記第一面と反対側に配置される第二面とを有する基板と、
前記第一半導体発光素子及び前記第二半導体発光素子を覆うように設けられた波長変換層と、
を備え、
前記基板の厚さ方向において前記第二半導体発光素子の発光面は前記第一半導体発光素子の発光面より前記第二面側に配置されており、
前記波長変換層は、前記第一半導体発光素子の発光面と対向するように配置された第一出射面部と、前記第二半導体発光素子の発光面と対向するように配置された第二出射面部とを有し、
前記基板の厚さ方向において前記第二出射面部が前記第一出射面部より前記第二面側に配置されるように、前記第一出射面部と前記第二出射面部により段差部が形成されている。

上記構成によれば、第一半導体発光素子から出射される光のうち、その大部分は第一出射面部から出射される一方で、波長変換層の内部を通過して第二出射面部から出射される光は低減される。このため、第一半導体発光素子の光が第二出射面部から出射されることに起因して擬似点灯が発生することを抑制することができる。よって、例えば、第一半導体発光素子と第二半導体発光素子とを選択的に点消灯させて異なる配光パターンを形成することが可能となる。このように、上記構成によれば、複数の用途に使用することが可能な発光モジュールを提供することができる。

また、本発明の発光モジュールにおいて、
前記基板の厚さ方向において、前記第二出射面部は、前記第一半導体発光素子の発光面より前記第二面側に配置されていても良い。

上記構成によれば、第一半導体発光素子から出射される光のうち波長変換層の内部を通過して第二出射面部から出射する光がさらに低減されて、第一半導体発光素子から出射される光に起因する擬似点灯の現象が発生することを抑制することができる。

また、本発明の車両用灯具は、
投影レンズと、
上記の車両用灯具の発光モジュールと、
を備え、
前記第一半導体発光素子及び前記第二半導体発光素子は前記投影レンズの後方に配置されており、
前記第一配光パターンは、ロービーム用の配光パターンであり、
前記第二配光パターンは、ハイビーム用の付加配光パターンであり、
ロービーム照射とハイビーム照射とを選択的に行い得るように構成されており、
前記第一出射面部の縁部のうち前記第一出射面部と前記第二出射面部との間に配置される部位がカットオフライン形成部である。

上記構成によれば、第一半導体発光素子の光が第二出射面部から出射されることに起因して擬似点灯が発生することが抑制されているため、ロービーム用の第一配光パターンに明瞭なカットオフラインを形成することができる。

また、本発明の車両用灯具において、
前記第二半導体発光素子から出射された光の一部は、前記波長変換層の内部を通過して前記第一出射面部から出射されても良い。

上記構成によれば、第二半導体発光素子から出射された光の一部は、波長変換層の内部を通過して第一出射面部から出射される。この光は、第一配光パターンと第二配光パターンとの間に向けて照射され得るため、第一配光パターンと第二配光パターンとの間に暗部が生じにくくなる。
このように、上記構成によれば、ロービーム用の第一配光パターンに明瞭なカットオフラインを形成しつつ、第一配光パターンと第二配光パターンとの間に暗部が生じにくくすることができる。

本発明によれば、複数の用途に使用することが可能な発光モジュール及び車両用灯具を提供することができる。

本発明の実施形態に係る車両用灯具の縦断面図である。 車両用灯具に設けられる発光モジュールの正面図である。 車両用灯具に設けられる発光モジュールの縦断面図である。 発光モジュールにおける光路を示す図であって、（ａ）は第一半導体発光素子の発光時における発光モジュールの縦断面図、（ｂ）は第二半導体発光素子の発光時における発光モジュールの縦断面図である。 車両用灯具から照射される光により灯具前方に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図である。 参考例に係る発光モジュールの縦断面図である。 変形例に係る車両用灯具の縦断面図である。

以下、本実施形態の一例について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、車両用灯具１は、投影レンズ２と、投影レンズ２の後方に配置された光源としての発光モジュール３とを備えている。

これらの各部材は、アウターレンズ１１とハウジング１２とで区画された灯室１３内に収容されている。また、投影レンズ２は、その外周フランジ部２３においてレンズホルダ１４に支持されている。発光モジュール３及びレンズホルダ１４は、ベース部材１５に取り付けられて支持されている。本例の車両用灯具１は、ロービーム照射とハイビーム照射とを選択的に行い得るヘッドランプであり、プロジェクタ型の灯具ユニットとして構成されている。

投影レンズ２は、前面２１が凸面形状で、後面２２が平面形状を有する平凸非球面レンズであり、車両の前後方向に延びる光軸Ａｘを有している。投影レンズ２の後方焦点Ｆは、光軸Ａｘ上に位置しており、後方焦点Ｆを含む焦点面である後方焦点面上に形成される光源像が、反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影される。本例で仮想鉛直スクリーンは、例えば、車両前方２５ｍの位置に配置される。

図２及び図３に示すように、発光モジュール３は、第一半導体発光素子３１と、第二半導体発光素子３２と、基板３３と、波長変換層３４とを備えている。

第一半導体発光素子３１及び第二半導体発光素子３２は、それぞれ発光面３１ａ，３２ａから光を出射する光源であり、発光面３１ａ，３２ａを灯具前方に向けた状態で投影レンズ２の後方に配置されている。

第一半導体発光素子３１は、ロービーム用の配光パターン（第一配光パターンの一例）を形成する光を出射する光源である。第一半導体発光素子３１は、例えば白色発光ダイオードで構成されており、左右方向に複数個配列されている。

第二半導体発光素子３２は、ロービーム用の配光パターンとは異なるハイビーム用の付加配光パターン（第二配光パターンの一例）を形成する光を出射する光源である。第二半導体発光素子３２は、例えば白色発光ダイオードで構成されており、左右方向に複数個配列されている。

発光モジュール３では、第一半導体発光素子３１及び第二半導体発光素子３２が、点灯制御回路（図示省略）によって個別に点灯し得るように構成されており、また、第一半導体発光素子３１及び第二半導体発光素子３２の発光を選択的に切り替えることで、ロービーム照射とハイビーム照射とを選択的に行い得るように構成されている。

なお、本例において、上記「ロービーム用の配光パターン」及び後述する「ハイビーム用の付加配光パターン」は、例えば、車両前方２５ｍの位置に配置される仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを意味する。そして、「ロービーム用の配光パターンとハイビーム用の付加配光パターンとの間」とは、上記仮想鉛直スクリーン上に形成される両配光パターンの間を意味する。

基板３３は、灯具前方側の第一面４１と、この第一面４１と反対側に配置される第二面４２とを有している。第一半導体発光素子３１及び第二半導体発光素子３２は、基板３３の第一面４１に搭載されている。

基板３３は、第一面４１における第一半導体発光素子３１が搭載される搭載面４１ａに対して、第一面４１における第二半導体発光素子３２が搭載される搭載面４１ｂが灯具後方に配置されている。これにより、基板３３の厚さ方向において、第二半導体発光素子３２の発光面３２ａが、第一半導体発光素子３１の発光面３１ａより第二面４２側に配置されている。

波長変換層３４は、例えば透明な樹脂、透明なガラス等で形成されたもので、第一半導体発光素子３１及び第二半導体発光素子３２を覆うように設けられている。波長変換層３４は、第一半導体発光素子３１の発光面３１ａと対向するように配置された第一出射面部５１と、第二半導体発光素子３２の発光面３２ａと対向するように配置された第二出射面部５２とを有している。

上記構成の発光モジュール３には、基板３３の厚さ方向において、段差部５３が形成されている。段差部５３は、第一半導体発光素子３１と第二半導体発光素子３２との間に設けられている。そして、この段差部５３が形成されていることで、第二出射面部５２は、基板３３の厚さ方向において、第一出射面部５１より基板３３の第二面４２側に配置されており、さらに、第一半導体発光素子３１の発光面３１ａより寸法ｄだけ基板３３の第二面４２側に配置されている。また、発光モジュール３は、第一出射面部５１の縁部のうちの第一出射面部５１と第二出射面部５２との間に配置される部位が、ロービーム用の配光パターンのカットオフラインの形状を形成するカットオフライン形成部５５とされている。

上記構成の車両用灯具１では、図４（ａ）に示すように、第一半導体発光素子３１の発光面３１ａから出射される光Ｌ１は、波長変換層３４内を通り、この波長変換層３４の第一出射面部５１から出射され、投影レンズ２の後面２２へ入射され、投影レンズ２の前面２１から出射される。なお、波長変換層３４内には、第一半導体発光素子３１の発光面３１ａからの光の少なくとも一部を吸収し、第一半導体発光素子３１が発する光と異なる波長の光を発する蛍光体が含まれている。
また、図４（ｂ）に示すように、第二半導体発光素子３２の発光面３２ａから出射される光Ｌ２は、波長変換層３４内を通り、この波長変換層３４の第二出射面部５２から出射され、投影レンズ２の後面２２へ入射され、投影レンズ２の前面２１から出射される。また、第二半導体発光素子３２の発光面３２ａから出射される光Ｌ２の一部は、波長変換層３４の内部を通過し、この波長変換層３４の第一出射面部５１から出射され、投影レンズ２の後面２２へ入射され、投影レンズ２の前面２１から出射される。なお、波長変換層３４内には、第二半導体発光素子３２の発光面３２ａからの光の少なくとも一部を吸収し、第二半導体発光素子３２が発する光と異なる波長の光を発する蛍光体が含まれている。

図５は、車両用灯具１から前方へ向けて照射される光により、車両前方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ハイビーム用の配光パターンＰＨを透視的に示す図である。ハイビーム用の配光パターンＰＨは、ロービーム用の配光パターンＰＬとハイビーム用の付加配光パターンＰＡとの合成配光パターンとして形成されている。ロービーム用の配光パターンＰＬは、左配光のロービーム用の配光パターンであって、その上端縁にカットオフラインＣＬを有している。

ロービーム用の配光パターンＰＬは、第一半導体発光素子３１の光Ｌ１によって投影レンズ２の後方焦点面上に形成された光源像を、投影レンズ２により上記仮想鉛直スクリーン上に反転投影像として投影することにより形成される。カットオフラインＣＬは、第一出射面部５１の縁部のうちの第一出射面部５１と第二出射面部５２との間に配置される部位からなるカットオフライン形成部５５によって形成される。

ハイビーム用の配光パターンＰＨにおいては、付加配光パターンＰＡがカットオフラインＣＬから上方に拡がるように横長の配光パターンとして追加形成されることにより、車両前方走行路を幅広く照射するようになっている。付加配光パターンＰＡは、複数個の配光パターンＰａの合成配光パターンとして形成される。各配光パターンＰａは、それぞれの第二半導体発光素子３２の光Ｌ２によって投影レンズ２の後方焦点面上に形成された光源像の反転投影像として形成される配光パターンである。

各配光パターンＰａは、上下方向にやや長い略矩形状を有している。これは、第二半導体発光素子３２の発光面３２ａが縦長矩形状の外形形状を有していることに対応する。また、各配光パターンＰａは、互いに隣接する配光パターンＰａの相互間で僅かに重複するようにして形成されている。これは、それぞれの第二半導体発光素子３２が投影レンズ２の後方焦点面よりも後方に配置されており、互いに隣接する第二半導体発光素子３２相互間で投影レンズ２の後方焦点面を通過する光線束の範囲が僅かに重複することによる。

さらに、各配光パターンＰａは、その下端縁がカットオフラインＣＬと一致、または部分的に重複して形成されている。これは、波長変換層３４の第二出射面部５２から出射された第二半導体発光素子３２の光Ｌ２が、投影レンズ２の出射面２１からやや下向きの（ロービーム用の配光パターンＰＬ側に寄る）光として出射されることによる。

ここで、参考例に係る発光モジュールについて説明する。図６は、参考例に係る発光モジュールを示すものである。図６に示すように、参考例に係る発光モジュール３Ａでは、平板状の基板３３Ａに第一半導体発光素子３１と第二半導体発光素子３２とを搭載させ、その周囲を覆うように波長変換層３４Ａを設けている。この波長変換層３４Ａは、一つの出射面部５０を有しており、第一半導体発光素子３１及び第二半導体発光素子３２から出射される光Ｌ１，Ｌ２は、出射面部５０から出射される。

この発光モジュール３Ａでは、第一半導体発光素子３１から出射される光Ｌ１のうち、その大部分は第一半導体発光素子３１の前方側における出射面部５０から出射されるが、光Ｌ１の一部は、第二半導体発光素子３２の前方側へ入り込み、第二半導体発光素子３２の周囲の蛍光体が発光する。したがって、この発光モジュール３Ａでは、第一半導体発光素子３１の光Ｌ１が第二半導体発光素子３２の前方側から出射されることに起因して疑似点灯が発生してしまう。

これに対して、本実施形態の発光モジュール３によれば、基板３３の厚さ方向において第二半導体発光素子３２の発光面３２ａが第一半導体発光素子３１の発光面３１ａより第二面４２側に配置されており、また、基板３３の厚さ方向において第二出射面部５２が第一出射面部５１より第二面４２側に配置されるように、第一出射面部５１と第二出射面部５２により段差部５４が形成されている。これにより、第一半導体発光素子３１から出射される光Ｌ１のうち、その大部分は第一出射面部５１から出射される一方で、波長変換層３４の内部を通過して第二出射面部５２から出射される光Ｌ１は低減される。

このため、第一半導体発光素子３１の光Ｌ１が第二出射面部５２から出射されることに起因して擬似点灯が発生することを抑制することができる。よって、例えば、第一半導体発光素子３１と第二半導体発光素子３２とを選択的に点消灯させて異なる配光パターンを形成することが可能となる。このように、本実施形態によれば、複数の用途に使用することが可能な発光モジュール３を提供することができる。

特に、基板３３の厚さ方向において、第二出射面部５２が第一半導体発光素子３１の発光面３１ａより第二面４２側に配置されている。このため、第一半導体発光素子３１から出射される光Ｌ１のうち波長変換層３４の内部を通過して第二出射面部５２から出射する光Ｌ１がさらに低減されて、第一半導体発光素子３１から出射される光Ｌ１に起因する擬似点灯の現象が発生することをより抑制することができる。なお、この疑似点灯の現象の発生を抑制する効果は、第二出射面部５２と第一半導体発光素子３１の発光面３１ａとの寸法ｄを大きくすることでより大きくなる。

そして、上記発光モジュール３を備えた車両用灯具１によれば、第一出射面部５１の縁部のうち第一出射面部５１と第二出射面部５２との間に配置される部位がカットオフライン形成部５５であり、しかも、第一半導体発光素子３１の光Ｌ１が第二出射面部５２から出射されることに起因して擬似点灯が発生することが抑制されているため、ロービーム用の配光パターンＰＬである第一配光パターンに明瞭なカットオフラインＣＬを形成することができる。

しかも、第二半導体発光素子３２から出射された光Ｌ２の一部が、波長変換層３４の内部を通過して第一出射面部５１から出射される。そして、この光Ｌ２は、ロービーム用の配光パターンＰＬとハイビーム用の付加配光パターンＰＡとの間に向けて照射され得るため、ロービーム用の配光パターンＰＬとハイビーム用の付加配光パターンＰＡとの間に暗部が生じにくくなる。

このように、本実施形態によれば、ロービーム用の配光パターンＰＬに明瞭なカットオフラインＣＬを形成しつつ、ハイビーム用の付加配光パターンＰＡとの間に暗部が生じにくくすることができる。

なお、上記実施形態では、発光モジュール３からの光を、投影レンズ２を通して前方へ照射させるプロジェクタ型の前照灯を例示して説明したが、本発明は、プロジェクタ型の前照灯に限らず、パラボラ型等の灯具にも適用可能であり、また、フォグランプ、クリアランスランプあるいはデイタイムランニングランプ（ＤＲＬ：Daytime Running Lamps）などの用途にも応用可能である。

ここで、図７は、パラボラ型の灯具を示す図である。図７に示すように、この灯具では、発光モジュール３は、第一出射面部５１及び第二出射面部５２を上方へ向けて配置されており、この発光モジュール３の後方側における上方を覆うようにリフレクタ６０が配置されている。この灯具では、発光モジュール３の第一出射面部５１及び第二出射面部５２から出射された第一半導体発光素子３１及び第二半導体発光素子３２からの光Ｌ１，Ｌ２がリフレクタ６０で反射されて灯具前方へ照射される。

この灯具の場合も、基板３３の厚さ方向において、第二半導体発光素子３２の発光面３２ａが第一半導体発光素子３１の発光面３１ａより第二面４２側に配置され、また、第二出射面部５２が第一出射面部５１より第二面４２側に配置されるように段差部５４が形成された発光モジュール３を備える。このため、第一半導体発光素子３１から出射される光Ｌ１のうち、その大部分は第一出射面部５１から出射される一方で、波長変換層３４の内部を通過して第二出射面部５２から出射される光Ｌ１は低減される。したがって、第一半導体発光素子３１の光Ｌ１が第二出射面部５２から出射されることに起因して擬似点灯が発生することを抑制することができる。よって、例えば、第一半導体発光素子３１と第二半導体発光素子３２とを選択的に点消灯させて異なる配光パターンを形成することが可能となる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１：車両用灯具、２：投影レンズ、３：発光モジュール、３１：第一半導体発光素子、３１ａ：発光面、３２：第二半導体発光素子、３２ａ：発光面、３３：基板、３４：波長変換層、４１：第一面、４２：第二面、５１：第一出射面部、５２：第二出射面部、５３：段差部、５５：カットオフライン形成部、Ｌ１：光、Ｌ２：光、ＰＡ：付加配光パターン（第二配光パターン）、ＰＬ：ロービーム用の配光パターン（第一配光パターン）

Claims (4)

1. 第一配光パターンを形成する光を出射する第一半導体発光素子と、
   前記第一配光パターンとは異なる第二配光パターンを形成する光を出射する第二半導体発光素子と、
   前記第一半導体発光素子及び前記第二半導体発光素子が搭載された第一面と、前記第一面と反対側に配置される第二面とを有する基板と、
   前記第一半導体発光素子及び前記第二半導体発光素子を覆うように設けられた波長変換層と、
   を備え、
   前記基板の厚さ方向において前記第二半導体発光素子の発光面は前記第一半導体発光素子の発光面より前記第二面側に配置されており、
   前記波長変換層は、前記第一半導体発光素子の発光面と対向するように配置された第一出射面部と、前記第二半導体発光素子の発光面と対向するように配置された第二出射面部とを有し、
   前記基板の厚さ方向において前記第二出射面部が前記第一出射面部より前記第二面側に配置されるように、前記第一出射面部と前記第二出射面部により段差部が形成されている、
   車両用灯具の発光モジュール。
2. 前記基板の厚さ方向において、前記第二出射面部は、前記第一半導体発光素子の発光面より前記第二面側に配置されている、
   請求項１に記載の車両用灯具の発光モジュール。
3. 投影レンズと、
   請求項１または請求項２に記載の車両用灯具の発光モジュールと、
   を備え、
   前記第一半導体発光素子及び前記第二半導体発光素子は前記投影レンズの後方に配置されており、
   前記第一配光パターンは、ロービーム用の配光パターンであり、
   前記第二配光パターンは、ハイビーム用の付加配光パターンであり、
   ロービーム照射とハイビーム照射とを選択的に行い得るように構成されており、
   前記第一出射面部の縁部のうち前記第一出射面部と前記第二出射面部との間に配置される部位がカットオフライン形成部である、
   請求項１又は請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記第二半導体発光素子から出射された光の一部は、前記波長変換層の内部を通過して前記第一出射面部から出射される、
   請求項３に記載の車両用灯具。

Images