CN102374466A - 灯具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供灯具。作为课题,提供不是像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止、而是使用了能够将亮度分布的最大部分配光给截止线的光源的车辆用灯具。该车辆用灯具具有:光源,其构成为包括LED元件和被配置成覆盖所述LED元件的发光面的波长转换层,并发出通过加色混合而形成的白色光;以及投影光学系统,其构成为通过将所述光源的光源像投影到前方,从而在配置于灯具前方的预定位置的假想铅直屏幕上形成前照灯用配光图案。所述LED元件是具有第1长边和第2长边的矩形,在一个长边附近具有亮度峰值部分,利用光源像的亮度峰值部分形成期望配光图案的截止线。
Description
技术领域
本发明涉及灯具,特别是涉及能够形成清晰的截止线(cut offline)的车辆用灯具。
背景技术
以往,在车辆用灯具的领域中,使用了在LED元件表面上层叠厚度均匀的波长转换层而得到的半导体发光装置(例如,参照日本特开2005-322923号、日本特开2008-507850号)。图1、图2是在LED元件Cp表面上以大致均匀的厚度层叠了波长转换层Ly而得到的半导体发光装置的例子。在日本特开2005-322923号等记载的半导体发光装置中,由于波长转换层的厚度均匀,因而形成芯片中心部(绕光轴)最大、且随着靠近周围而缓缓地下降的亮度分布(参照图3)。这是与面发光的朗伯分布(Lambertian Distribution)相同的原理,可说明为是这样的现象:在面内亮度分布相同的情况下,与中心部示出最大值的COS函数相符。
然而,在车辆用前照灯的领域中,为了形成清晰的截止线,要求将亮度分布的最大部分配给截止线。为了应对该要求,必须使用遮光罩等而如图4所示地使亮度分布的一半左右截止。因此,存在这样的问题:不能利用最大亮度的部分的光,光利用效率下降。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的,本发明的目的是提供一种不像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止、而是使用了能够将亮度分布的最大部分配光给截止线的光源的车辆用灯具。
本发明提供一种灯具,该灯具具有:光源,其由LED元件构成;以及投影光学系统,其构成为通过将光源的光源像投影到前方,由此在灯具前方的预定距离处假定的假想铅直屏幕上形成期望的配光图案,所述光源是由长边和短边构成的矩形,所述光源在一个长边附近具有亮度峰值部分,通过由投影光学系统将与亮度峰值部分对应的像投影到预定区域,由此形成所述预定的配光图案。
在上述结构的灯具中,优选的是,所述光源构成为:包括具有发光面的LED元件和被配置成覆盖该发光面的波长转换层,并且,该光源发出通过来自所述LED元件的光中透射过所述波长转换层的光与受到来自所述LED元件的光的激励而发出的来自波长转换层的光的加色混合而形成的光。
在上述结构中,优选的是,所述LED元件是包括第1长边和第2长边、并且具有以下部分的面朝上型LED元件:矩形的基板;n型半导体层,其层叠在所述基板的单面上;n电极,其形成在所述n型半导体层的表面的包括第1长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸;活性层,其层叠在所述n型半导体层的表面上;p型半导体层,其层叠在所述活性层的表面上;透明电极,其形成在所述p型半导体层的表面上;以及p电极,其形成在所述透明电极的表面中包括第2长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸(第1方面)。
根据上述结构,由于采用了特定的电极结构,因而能构成这样的适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,即:在光源的发光面中,在短边方向截面上形成在p电极侧具有峰值(p电极侧急剧上升)、且从p电极朝向n电极逐渐减小的亮度分布,在长边方向截面上形成恒定的亮度分布。
并且,利用投影光学系统的作用,能够在配光图案内沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源的多个光源像各自的与p电极侧(亮度峰值部分)对应的多个像部分。由此,能够形成具有以下梯度(gradation)的、远视性优良的交错光束用配光图案,所述梯度为:截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮,随着从该截止线向下侧移动,照度逐渐下降。
并且,LED元件成为在p电极侧具有峰值(p电极侧急剧上升)的亮度分布。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止(参照图4),能够原样地利用该亮度分布的LED元件的发光状态来形成交错光束用配光图案。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止,而是设计出在配光图案内沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置与p电极侧(亮度峰值部分)对应的多个像部分的反射面,也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,光利用效率提高。
并且,通过调整透明电极的厚度、各电极的面积、p电极和n电极的间隔等,能够将LED元件(光源)的短边方向截面上的亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
在上述第1方面的结构中,特征在于,所述透明电极形成在所述p型半导体层的表面中从第1长边到第2长边的大致全部区域中,所述投影光学系统构成为:以使与所述p电极对应的亮度峰值部分的像位于上方的方式,将所述光源投影到前方而成为多个光源像,在所述假想铅直屏幕上形成包括截止线的前照灯用配光图案,所述截止线是由所述光源的多个光源像各自的所述亮度峰值部分的像形成的。
根据上述结构,由于采用了特定的电极结构,因而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、且随着从该截止线向下侧移动照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整电极尺寸,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
在第1方面的结构中,特征在于,所述透明电极形成在所述p型半导体层的表面中从第2长边到在该第2长边与第1长边的中间沿长边方向延伸的中间线的区域中,所述投影光学系统构成为:以使与所述p电极对应的亮度峰值部分的像位于上方的方式,将所述光源投影到前方而成为多个光源像,在所述假想铅直屏幕上形成包括截止线的前照灯用配光图案,所述截止线是由所述光源的多个光源像各自的所述亮度峰值部分的像形成的。
根据上述结构,由于采用了特定的电极结构,因而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、且随着从该截止线向下侧移动照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整电极尺寸,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
在前面的基础结构中,所述LED元件是包括第1长边和第2长边、并且具有以下部分的面朝上型LED元件:矩形的基板;n型半导体层,其层叠在所述基板的单面上;n电极,其形成在所述n型半导体层的表面的包括第1长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸;活性层,其层叠在所述n型半导体层的表面上;p型半导体层,其层叠在所述活性层的表面上;透明电极,其形成在所述p型半导体层的表面中从第1长边到第2长边的大致全部区域中;以及p电极,其在所述透明电极的表面中第1长边与第2长边的中间沿长边方向延伸,所述投影光学系统构成为:以使与所述n电极对应的亮度峰值部分的像位于上方的方式,将所述光源投影到前方而成为多个光源像,在所述假想铅直屏幕上形成包括截止线的前照灯用配光图案,所述截止线是由所述光源的多个光源像各自的所述亮度峰值部分的像形成的(第2方面)。
根据上述结构,由于采用了特定的电极结构,因而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、且随着从该截止线向下侧移动照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整电极尺寸,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
在上述第1方面的结构中,该灯具还包括与所述p电极连接、且从该p电极向所述n电极延伸的多个p附加电极,并且,该灯具还包括与所述n电极连接、且从该n电极向所述p电极延伸的多个n附加电极,所述投影光学系统构成为:以使与所述p电极的多个p附加电极的末端和所述n电极的多个n附加电极的末端之间对应的亮度峰值部分的像位于上方的方式,将所述光源投影到前方而成为多个光源像,在所述假想铅直屏幕上形成包括截止线的前照灯用配光图案,所述截止线是由所述光源的多个光源像各自的所述亮度峰值部分的像形成的。
根据上述结构,由于采用了特定的电极结构,因而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、且随着从该截止线向下侧移动照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整各电极的附加电极的尺寸,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
在上述基础结构中,所述LED元件是具有第1长边和第2长边、并且具有以下部分的面朝上型LED元件:矩形的基板;n型半导体层,其层叠在所述基板的单面上;n电极,其形成在所述n型半导体层的表面的包括第1长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸;多个活性层,它们层叠在所述n型半导体层的表面上,并由沿着所述基板的长边方向延伸且到达所述n型半导体层的至少一个槽部划分而成;p型半导体层,其层叠在所述多个活性层的表面各自之上;透明电极,其形成在所述p型半导体层的表面各自之上;以及p电极,其形成在所述透明电极的表面各自的包括第2长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸,所述投影光学系统构成为:以使与所述p电极中位于第2长边侧的p电极对应的亮度峰值部分的像位于上方的方式,将所述光源投影到前方而成为多个光源像,在所述假想铅直屏幕上形成包括截止线的前照灯用配光图案,所述截止线是由所述光源的多个光源像各自的所述亮度峰值部分的像形成的(第3方面)。
根据上述结构,由于采用了特定的电极结构,因而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、且随着从该截止线向下侧移动照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整电极尺寸,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
并且,在前面的基础结构中,所述LED元件是包括第1长边和第2长边、并且具有以下部分的面朝上型LED元件:矩形的基板;多个n型半导体层,它们层叠在基板的单面上,并由沿所述基板的长边方向延伸且到达所述基板的至少一个槽部划分而成;n电极,其形成在所述多个n型半导体层的表面各自的包括第1长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸;活性层,其层叠在所述多个n型半导体层的表面各自之上;p型半导体层,其层叠在所述活性层的表面各自之上;透明电极,其形成在所述p型半导体层的表面各自之上;以及p电极,其形成在所述透明电极的表面各自的包括第2长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸,所述投影光学系统构成为:以使与所述p电极中位于第2长边侧的p电极对应的亮度峰值部分的像位于上方的方式,将所述光源投影到前方而成为多个光源像,在所述假想铅直屏幕上形成包括截止线的前照灯用配光图案,所述截止线是由所述光源的多个光源像各自的所述亮度峰值部分的像形成的(第4方面)。
根据上述结构,由于采用了特定的电极结构,因而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、且随着从该截止线向下侧移动照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整电极尺寸,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
而且在上述第3方面的结构中,特征在于,所述划分出的活性层中第2长边侧的活性层、层叠在所述第2长边侧的活性层的表面上的第2长边侧的p型半导体层、形成在所述第2长边侧的p型半导体层的表面上的第2长边侧的透明电极、以及形成在所述第2长边侧的透明电极的表面中包括第2长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸的第2长边侧的p电极构成第2长边侧的元件部,所述划分出的活性层中第1长边侧的活性层、层叠在所述第1长边侧的活性层的表面上的第1长边侧的p型半导体层、形成在所述第1长边侧的p型半导体层的表面上的第1长边侧的透明电极、以及形成在所述第1长边侧的透明电极的表面中包括第2长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸的第1长边侧的p电极构成第1长边侧的元件部,而且,该灯具还具有向所述第2长边侧的元件部和所述第1长边侧的元件部供给电流的电路,所述电路以电流密度比所述第1长边侧的元件部大的方式向所述第2长边侧的元件部供给电流。
根据上述结构,以电流密度比第1长边侧的元件部大的方式向第2长边侧的元件部供给电流,从而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、且随着从该截止线向下侧移动照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整电流密度,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
在上述第4方面的结构中,特征在于,所述划分出的n型半导体层中第2长边侧的n型半导体层、形成在所述第2长边侧的n型半导体层的表面中包括第1长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸的第2长边侧的n电极、层叠在所述第2长边侧的n型半导体层的表面上的第2长边侧的活性层、层叠在所述第2长边侧的活性层的表面上的第2长边侧的p型半导体层、形成在所述第2长边侧的p型半导体层的表面上的第2长边侧的透明电极、以及形成在所述第2长边侧的透明电极的表面中包括第2长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸的第2长边侧的p电极构成第2长边侧的元件部,所述划分出的n型半导体层中第1长边侧的n型半导体层、形成在所述第1长边侧的n型半导体层的表面中包括第1长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸的第1长边侧的n电极、层叠在所述第1长边侧的n型半导体层的表面上的第1长边侧的活性层、层叠在所述第1长边侧的活性层的表面上的第1长边侧的p型半导体层、形成在所述第1长边侧的p型半导体层的表面上的第1长边侧的透明电极、以及形成在所述第1长边侧的透明电极的表面中包括第2长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸的第1长边侧的p电极构成第1长边侧的元件部,而且,该灯具还具有向所述第2长边侧的元件部和所述第1长边侧的元件部供给电流的电路,所述电路以电流密度比所述第1长边侧的元件部大的方式向所述第2长边侧的元件部供给电流。
根据上述结构,以电流密度比第1长边侧的元件部大的方式向第2长边侧的元件部供给电流,从而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、且随着从该截止线向下侧移动而照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整电流密度,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
在上述基础结构中,所述LED元件是包括第1长边和第2长边、并且具有以下部分的纵型LED元件:矩形的支撑基板;背面电极,其形成在所述支撑基板的单面上;作为反射电极的p电极,其形成在所述支撑基板的所述单面的相反侧的面上;p型半导体层,其形成在所述p电极上;活性层,其形成在所述p型半导体层上;n型半导体层,其形成在所述活性层上;以及n电极,其形成在所述n型半导体层的表面中包括第1长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸,所述投影光学系统构成为:以使与所述n电极对应的亮度峰值部分的像位于上方的方式,将所述光源投影到前方而成为多个光源像,在所述假想铅直屏幕上形成包括截止线的前照灯用配光图案,所述截止线是由所述光源的多个光源像各自的所述亮度峰值部分的像形成的(第5方面)。
根据上述结构,由于采用了特定的电极结构,因而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、且随着从该截止线向下侧移动照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整电极尺寸,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
在上述第5方面的结构中,特征在于,该灯具包括与所述n电极连接且沿长边方向延伸的n附加电极,所述n附加电极形成在所述n型半导体层的表面中、第1长边与第2长边的中间。
根据上述结构,由于采用了特定的电极结构,因而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、且随着从该截止线向下侧移动照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整电极的尺寸、数量、配置方法,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
在上述第5方面的结构中,特征在于,所述n型半导体层的表面包括由凹部或/和凸部构成的多个结构物,所述多个结构物形成为:从所述n型半导体层的表面中的第2长边朝向所述n电极,该多个结构物逐渐变密。
根据上述结构,由于采用了多个结构物,因而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、且随着从该截止线向下侧移动照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整结构物的尺寸、数量、密度、配置方法,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
在上述第5方面的结构中,特征在于,该灯具还包括与所述n电极连接且沿长边方向延伸的多个n附加电极,所述多个n附加电极形成为:从所述n型半导体层的表面中的第2长边朝向所述n电极,该多个n附加电极的间隔逐渐变密。
根据上述结构,由于采用了特定的电极结构,因而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、且随着从该截止线向下侧移动照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整附加电极的尺寸、数量、配置方法等,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
在上述第5方面的结构中,特征在于,该灯具还包括与所述n电极连接且沿长边方向延伸的多个n附加电极,并且,该灯具包括与所述p电极连接且沿长边方向延伸的多个第1反射率电极、以及沿长边方向延伸且反射率比所述第1反射率电极低的多个第2反射率电极,所述第1反射率电极和所述第2反射率电极交替地形成,所述多个第2反射率电极形成为:从所述n电极朝向第2长边,该多个第2反射率电极的间隔逐渐变密。
根据上述结构,由于采用了特定的电极结构,因而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、且随着从该截止线向下侧移动照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整电极尺寸,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
在上述第5方面的结构中,特征在于,LED元件还具有:第1透明导电膜,其形成在所述n型半导体层的表面上且沿长边方向延伸;以及第2透明导电膜,其覆盖所述多个第1透明导电膜及这多个第1透明导电膜之间的所述n型半导体层的表面,且折射率比所述第1透明导电膜低,所述第1透明导电膜与所述第2透明导电膜重合的部分形成为:从所述n型半导体层的表面中的第2长边朝向所述n电极,该部分的短边方向尺寸逐渐变大。
根据上述结构,由于采用了特定的电极结构,因而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、随着从该截止线向下侧移动照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整透明导电膜尺寸,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
而且在前面的基础结构中,特征在于,所述LED元件是包括第1长边和第2长边、并且具有以下部分的倒装型LED元件:矩形的基板;n型半导体层,其形成在所述基板的单面上;n电极,其形成在所述n型半导体层的表面中包括第1长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸;活性层,其形成在所述n型半导体层的表面上;p型半导体层,其形成在所述活性层的表面上;透明电极,其形成在所述p型半导体层的表面上;以及作为反射电极的p电极,其形成在所述透明电极的表面上,所述投影光学系统构成为:以使与所述n电极对应的亮度峰值部分的像位于上方的方式,将所述光源投影到前方而成为多个光源像,在所述假想铅直屏幕上形成包括截止线的前照灯用配光图案,所述截止线是由所述光源的多个光源像各自的所述亮度峰值部分的像形成的(第6方面)。
根据上述结构,由于采用了特定的电极结构,因而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、且随着从该截止线向下侧移动照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整电极尺寸,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
在上述第6方面的结构中,特征在于,所述p电极形成在所述透明电极的表面中从第1长边到第2长边的大致全部区域中。
根据上述结构,由于采用了特定的电极结构,因而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、且随着从该截止线向下侧移动照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整电极尺寸,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
并且,在上述第6方面的结构中,特征在于,所述p电极是沿长边方向延伸、且在短边方向上隔开间隔而形成的多个电极,所述多个电极形成为:从所述透明电极的表面中的第2长边朝向所述n电极,该多个电极的短边方向尺寸逐渐变大。
根据上述结构,由于采用了特定的电极结构,因而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、且随着从该截止线向下侧移动照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整电极的尺寸和数量,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
并且,在上述第6方面的结构中,特征在于,所述基板的表面包括由凹部或/和凸部构成的多个结构物,所述多个结构物形成为:从所述基板的表面中的第2长边朝向所述n电极侧,该多个结构物逐渐变密。根据上述结构,由于采用了多个结构物,因而与前面的结构一样,能构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源,能够形成具有截止线(水平截止线和倾斜截止线)附近最亮、且随着从该截止线向下侧移动照度逐渐下降的梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案,光利用效率也得到提高。并且,通过调整结构物的尺寸、数量、密度,能够将亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
并且,在上述任一结构的灯具中,优选的是,通过加色混合得到的光是白色光,该灯具被用于车辆。
而且优选的是,该灯具是前照灯用车辆用灯具。
根据本发明,能够提供不是像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止、而是使用了能够将亮度分布的最大部分配光给截止线的光源的车辆用灯具。
附图说明
图1是现有的半导体发光装置的侧视图。
图2是现有的半导体发光装置的侧视图。
图3是现有的电极结构的LED元件(发光面)的亮度分布的例子。
图4是示出在现有的电极结构的LED元件中、使来自该LED元件的光的一部分截止的状态的亮度分布图。
图5(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具10的外观图,图5(b)是纵截面图。
图6是光源20的简化的截面图。
图7(a)是LED元件21的主视图(俯视图),图7(b)是LED元件21的截面图(侧视图),图7(c)是图7(a)中A-A截面上的LED元件21(发光面)的亮度分布的例子。
图8是以电流密度为15A/cm2、35A/cm2的方式供给电流时的亮度分布(纵截面)的例子。
图9是前照灯用配光图案的例子。
图10是LED元件21的变型例的主视图(俯视图)。
图11是前照灯用配光图案的例子。
图12(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具10(变型例1-1)的外观图,图12(b)是纵截面图。
图13(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具10(变型例1-2)的外观图,图13(b)是纵截面图。
图14是本发明的一个实施方式的车辆用灯具10(变型例1-3)的纵截面图。
图15是本发明的一个实施方式的车辆用灯具10(变型例1-4)的纵截面图。
图16(a)是LED元件21(变型例2-1)的主视图(俯视图),图16(b)是LED元件21(变型例2-1)的截面图(侧视图),图16(c)是图16(a)中B-B截面上的LED元件21(变型例2-1)的亮度分布的例子。
图17(a)是LED元件21(变型例2-2)的主视图(俯视图),图17(b)是LED元件21(变型例2-2)的截面图(侧视图),图17(c)是图17(a)中C-C截面上的LED元件21(变型例2-2)的亮度分布的例子。
图18(a)是LED元件21(变型例2-3)的主视图(俯视图),图18(b)是LED元件21(变型例2-3)的截面图(侧视图),图18(c)是图18(a)中D-D截面上的LED元件21(变型例2-3)的亮度分布的例子。
图19(a)是LED元件21(变型例2-4)的主视图(俯视图),图19(b)是LED元件21(变型例2-4)的截面图(侧视图),图19(c)是图19(a)中E-E截面上的LED元件21(变型例2-4)的亮度分布的例子。
图20(a)是恒流电路的例子,图20(b)是另一恒定电路的例子。
图21是示出检测到LED元件21中的线W等的断线、短路时的处理例的流程图。
图22(a)是LED元件21(变型例2-5)的主视图(俯视图),图22(b)是LED元件21(变型例2-5)的截面图(侧视图),图22(c)是图22(a)中F-F截面上的LED元件21(变型例2-5)的亮度分布的例子。
图23是用于说明在LED元件的亮度分布中产生了条纹时、纵条纹比横条纹更得到允许的图。
图24(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具110的外观图,图24(b)是纵截面图。
图25是光源120的简化的截面图。
图26(a)是LED元件121的主视图(俯视图),图26(b)是LED元件121的截面图(侧视图),图26(c)是图26(a)中A-A截面上的LED元件121(发光面)的亮度分布的例子。
图27是LED元件121的变型例的主视图(俯视图)。
图28(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具110(变型例3-1)的外观图,图28(b)是纵截面图。
图29(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具110(变型例3-2)的外观图,图29(b)是纵截面图。
图30是本发明的一个实施方式的车辆用灯具110(变型例3-3)的纵截面图。
图31是本发明的一个实施方式的车辆用灯具110(变型例3-4)的纵截面图。
图32(a)是LED元件121(变型例4-1)的主视图(俯视图),图32(b)是LED元件121(变型例4-1)的截面图(侧视图),图32(c)是图32(a)中B-B截面上的LED元件121(变型例4-1)的亮度分布的例子。
图33(a)是LED元件121(变型例4-2)的主视图(俯视图),图33(b)是LED元件121(变型例4-2)的侧视图,图33(c)是图33(a)中C-C截面上的LED元件121(变型例4-2)的亮度分布的例子。
图34(a)是LED元件121(变型例4-3)的主视图(俯视图),图34(b)是LED元件121(变型例4-3)的截面图(侧视图),图34(c)是图34(a)中D-D截面上的LED元件121(变型例4-3)的亮度分布的例子。
图35(a)是LED元件121(变型例4-4)的主视图(俯视图),图35(b)是P电极121d的主视图,图35(c)是LED元件121(变型例4-4)的截面图(侧视图),图35(d)是图35(a)中E-E截面上的LED元件121(变型例4-4)的亮度分布的例子。
图36(a)是LED元件121(变型例4-5)的主视图(俯视图),图36(b)是LED元件121(变型例4-5)的截面图(侧视图),图36(c)是图36(a)中F-F截面上的LED元件121(变型例4-5)的亮度分布的例子。
图37(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具210的外观图,图37(b)是纵截面图。
图38是光源220的简化的截面图。
图39(a)是LED元件221的主视图(俯视图),图39(b)是LED元件221的后视图,图39(c)是LED元件221的截面图(侧视图),图39(d)是图39(a)中A-A截面上的LED元件221(发光面)的亮度分布的例子。
图40是LED元件221的变型例的主视图(俯视图)。
图41(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具210(变型例5-1)的外观图,图41(b)是纵截面图。
图42(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具210(变型例5-2)的外观图,图42(b)是纵截面图。
图43是本发明的一个实施方式的车辆用灯具210(变型例5-3)的纵截面图。
图44是本发明的一个实施方式的车辆用灯具210(变型例5-4)的纵截面图。
图45(a)是LED元件221(变型例6-1)的主视图(俯视图),图45(b)是LED元件221(变型例6-1)的后视图,图45(c)是LED元件221(变型例6-1)的截面图(侧视图),图45(d)是图45(a)中B-B截面上的LED元件221(变型例6-1)的亮度分布的例子。
图46(a)是LED元件221(变型例6-2)的主视图(俯视图),图46(b)是LED元件221(变型例6-2)的后视图,图46(c)是LED元件221(变型例6-2)的截面图(侧视图),图46(d)是图46(a)中C-C截面上的LED元件221(变型例6-2)的亮度分布的例子。
具体实施方式
以下,参照附图来说明本发明的一个实施方式的车辆用灯具。
本实施方式的车辆用灯具10例如是车辆用前照灯,分别被配置在车辆前部的左右两侧。
图5(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具10的外观图,图5(b)是其纵截面图。图6是光源20的简化的截面图。
如图5(a)、图5(b)、图6所示,车辆用灯具10具有光源20、投影光学系统30等。光源20构成为包括LED元件21和被配置成覆盖LED元件21的发光面的波长转换层22(含有荧光体等)。光源20通过通电,从LED元件21发出光,该光的一部分透射过波长转换层22,另一部分光通过对波长转换层22进行激励而进行波长转换,发出波长转换光。因此,光源20构成为通过该无转换光和波长转换光的混色而发出白色光。投影光学系统30构成为,通过将光源20的光源像投影到车辆前方,从而在与车辆前端部正对的假想铅直屏幕上形成前照灯用配光图案。
[LED元件21的结构]
首先,说明LED元件21的结构。图7(a)是LED元件21的主视图(俯视图),图7(b)是LED元件21的截面图(侧视图),图7(c)是图7(a)中A-A截面上的LED元件21(发光面)的亮度分布的例子。
LED元件21是从外延生长面侧取出蓝色光的面朝上(face-up)型(也称为FU型)的LED元件,在主视图中具有大致矩形的发光面(参照图7(a))。一般的LED元件(发光面)为纵300μm×横500μm左右的尺寸,而本实施方式的LED元件21(发光面)可采用纵H(窄边方向)=500~1200μm、横W(长度方向)=4~5mm左右的大尺寸构成(参照图7(a))。
如图7(b)所示,LED元件21具有以下部分等:矩形的基板21a;n型半导体层21b,其层叠在基板21a的单面上;n电极21c,其形成在n型半导体层21b表面中包括一个长边在内的小宽度区域21b1内且沿长边方向延伸;活性层21d,其层叠在n型半导体层21b表面中离电极21c远的长边和n电极21c之间;p型半导体层21e,其层叠在活性层21d表面中的一个长边和另一个长边之间;透明电极21f,其形成在p型半导体层21e表面中的一个长边和另一个长边之间;以及p电极21g,其形成在透明电极21f表面中包括离n电极21c远的长边在内的小宽度区域21f1内且在与n电极21c相同的方向上延伸。
基板21a例如是蓝宝石基板等单晶基板。n型半导体层21b例如是n-GaN层等氮化物半导体层。n电极21c例如是包括与供电用的线连接的焊盘21c1的电极。焊盘21c1的数量可根据供电量适当增减。活性层21d例如是InGaN层等发光层。p型半导体层21e例如是p-GaN层等氮化物半导体层。透明电极21f是AuNi、ITO等的薄膜且是低电阻的透明电极。透明电极21f层叠在p型半导体层21e表面中从一个长边到另一个长边的大致全部区域中(参照图7(a))。透明电极21f用于弥补比n型半导体层21b电阻率高的p型半导体层21e的电流扩散。p电极21g例如是包括与供电用的线连接的焊盘21g1的电极。焊盘21g1的数量可根据供电量适当增减。
对前照灯的用途进行例示。在该情况下,LED元件21连接着由DC-DC转换器等控制的用于供给恒定电流(正向电流:1~5A,电流密度:35A/cm2以上)的电路(例如恒流电路。未图示)。该电路例如向LED元件21供给形成有下述的电流分布的程度的电流密度的电流。来自该电路的电流通过p电极21g、透明电极21f、p型半导体层21e、活性层21d、n型半导体层21b流向n电极21c。由此,活性层21d发出蓝色光。该蓝色光在图7(b)中,从透明电极21f朝上方向出射。
由于p电极21g由容易使电流扩散的金属制成,因而,提供给p电极21g的电流在p电极21g中均匀地扩散。另一方面,在透明电极21f(纵截面)中,由于该透明电极21f的电阻率的关系,电流不是均匀扩散的,而是形成这样的电流分布:电流集中于p电极21g附近(在p电极21g侧具有峰值),且从p电极21g朝向n电极21c,电流逐渐减小(与图7(c)的亮度分布大致对应的分布)。另一方面,在透明电极21f(横截面方向)中,n电极21c和p电极21g相互平行地配置(参照图7(a)),因而提供给p电极21g的电流形成恒定的电流分布。
活性层21d利用这样分布的电流进行发光,从而在LED元件21的发光面上形成与上述电流分布相同的亮度分布,即,在LED元件21的发光面(纵截面方向)上形成在p电极21g附近具有峰值、且从p电极21g朝向n电极21c逐渐减小的亮度分布(参照图7(c)),在LED元件21的发光面(横截面方向)上形成恒定的亮度分布。
例如,在向纵H为500μm的LED元件21以电流密度为15A/cm2、35A/cm2的方式提供了电流的情况下,形成图8所示的亮度分布(纵截面方向)。
另外,通过调整透明电极21f的厚度、各电极21c、21f、21g的面积、两个电极21c、21g的间隔等,能够将LED元件21(光源20)的纵截面方向上的亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
[LED元件21的制造方法]
下面,说明LED元件21的制造方法(实施例)。
制备蓝宝石基板21a,利用MOCVD生长出各个半导体层(n型半导体层21b、活性层21d、p型半导体层21e等)(外延生长)。
现具体地按顺序说明半导体层的生长。将蓝宝石基板21a放入到MOCVD装置中,之后,在氢气环境中进行10分钟的1000℃的热清洗。供给TMG(三甲基镓)和NH3来形成由GaN层构成的缓冲层(未图示)。接着,供给TMG、NH3和作为掺杂气体的SiH4,在蓝宝石基板21a上形成由n型GaN层构成的n型半导体层21b。接着,在n型半导体层21b上形成活性层21d。在本实施例中,在活性层21d上设有由InGaN/GaN构成的多量子阱结构。即,以InGaN/GaN的形成为1个周期进行5个周期的生长。具体地说,供给TMG、TMI(三甲基铟)、NH3来形成InGaN阱层,接着供给TMG、NH3来形成GaN阻挡层。通过重复该处理5个周期来形成活性层21d。然后,供给TMG、TMA(三甲基铝)、NH3和作为掺杂剂的CP2Mg(bis-cyclopentadienylMg,二茂镁),形成p型AlGaN包层(未图示)。接着,供给TMG、NH3和作为掺杂剂的CP2Mg,形成由p型GaN层构成的p型半导体层21e。
然后,从晶片上方实施干蚀刻,使得n型半导体层21b(n型GaN层)的一部分露出。在干蚀刻时,利用光刻形成抗蚀剂图案,将抗蚀剂图案作为掩模,通过反应性离子蚀刻(RIE)对未被抗蚀剂图案覆盖的部分进行蚀刻。之后,使用去除剂(remover)去除抗蚀剂图案。在利用光刻新形成了覆盖n型半导体层21b(n型GaN层)露出的部分21b1的抗蚀剂图案之后,使用蒸镀和合金炉,以覆盖p型半导体层21e的方式,形成由ITO构成的透明电极21f。之后,使用去除剂去除抗蚀剂图案。
在透明电极21f的一部分表面和n型半导体层21b(n型GaN层)的露出面21b1上分别形成由TiAu构成的p电极21g和由TiAl构成的n电极21c。在形成电极21g、21c时,除了分别形成电极21g、21c的部分以外,利用光刻等还形成了掩模,在形成电极21g、21c后,使用去除剂去除掩模。
通过以上方式来制造LED元件21。
[波长转换层22]
波长转换层22被配置成覆盖LED元件21的发光面。图6是安装在陶瓷基板或硅基板等安装基板C上的LED元件21、被配置成覆盖LED元件21的发光面的波长转换层22的例子。另外,LED元件21和安装基板C上的图案电极通过线W而电连接。另外在该图中,LED元件21以简化的状态表示。
由此,能够构成发出白色光(伪白色光)的光源20(白色光源),其中,该白色光是通过来自LED元件21的蓝色光中透射过波长转换层22的蓝色光成分与受到来自LED元件21的蓝色光的激励而发出的来自波长转换层22的黄色光成分相混色而得到的。作为波长转换层22,例如可使用受到来自LED元件21的蓝色光的激励而发出黄色光的萤光体(例如,YAG系萤光体粒子等萤光体粒子分散后的树脂层)。另外,在本说明书中,按以下方式进行了(进行)说明:LED元件21是发出蓝色光的LED元件,波长转换层22是受到来自LED元件21的蓝色光的激励而发出黄色光的波长转换层,然而本发明不限于此。作为LED元件21,可使用发出蓝色光以外的波长的光的LED元件,作为波长转换层22,可使用发出黄色以外的波长的光的波长转换层。通过恰当地使用与来自LED元件21的发光色对应的波长转换材料的组合,能够获得所需的发光色(不限于白色)。
由于在LED元件21的发光面上形成上述的亮度分布(参照图7(c)),因而在光源20的发光面上形成与上述亮度分布相同的亮度分布,即,在光源20的发光面的纵截面方向(窄边方向)上形成在p电极21g侧具有峰值、且从p电极21g朝向电极21c逐渐减小的亮度分布(参照图7(c)),在光源20的发光面的横截面方向(长度方向)上形成恒定的亮度分布。
图7(c)是LED元件21发光面的纵截面方向上的亮度分布的例子。可知,在以往的电极结构的LED元件中形成芯片中心部最大、随着靠近周围而缓缓下降的亮度分布(参照图3),而在LED元件21中成为在p电极21g附近具有峰值(p电极21g侧急剧上升)的亮度分布(参照图7(c)和图8)。
图9是前照灯用配光图案的例子。图9中的中央水平线表示明暗边界,上部的暗部表示对面车侧,下部的亮部表示路面和人行道侧。该照度(亮度)的最大部优选如图9中的深浅所示,位于明暗边界部的正下方,随着向下侧移动(在三维上随着接近车辆附近)照度逐渐下降的梯度形状是远视性和路面照度的最佳配光。在以往的电极结构的LED元件中,如图4的上侧的亮度分布曲线所示,由于亮度的峰值处于芯片中心,因而为了满足所述配光条件,必须使一半区域截止来进行使用,浪费了光。
与此相对,在本实施方式的LED元件21中成为在p电极21g附近具有峰值(p电极21g侧急剧上升)的亮度分布(参照图7(c)、图8)。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止,能够原样地利用该亮度分布的LED元件21的发光状态来形成适合于交错光束的配光图案P。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止,而是将p电极21g侧(亮度分布中的亮度峰值的部分)配置在与所述配光的照度最大部分对应的位置。由此,也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,光利用效率提高。
如以上说明的那样,根据本实施方式的LED元件21,通过具有特定的电极结构,从而在矩形的发光面中,在纵截面方向上形成在p电极21g附近具有峰值(p电极21g侧急剧上升)、随着从p电极21g靠近n电极21c逐渐减小的亮度分布(参照图7(c)、图8),在横截面方向上形成恒定的亮度分布,能够构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源20。
并且,LED元件21是长方形的单一的LED元件,因而与以往那样将多个LED元件排成一列而成为长方形的情况(参照图1)相比,能够形成更均匀的发光面。另外,如图10所示,可以根据亮度分布将具有本发明的电极结构的多个LED元件21排成一列来使用。
并且,在使用长方形的单一LED元件21的情况下,波长转换层22是长方形的单一的波长转换层。因此,与以往那样将与各自对应地被波长转换层覆盖的多个LED元件排成一列的情况(参照图1)相比,不容易产生萤光体粒子的分布偏差,能够防止颜色不均和亮度不均。
[车辆用灯具10]
下面,参照附图说来明使用上述结构的光源20构成车辆用灯具10的例子。
如图5(a)、图5(b)所示,车辆用灯具10具有:配置在车辆前方侧的光源20、以及配置在车辆后方侧的作为投影光学系统的反射面31等。
具有先前说明的本发明的结构的光源20被配置成:p电极21g侧(亮度峰值部分)位于车辆前方侧,n电极21c侧位于车辆后方侧(即反射面31侧),而且,该光源20的照射方向(即该光源20的发光面)朝下(参照图5(b))。
反射面31是焦点被设定在光源20附近的旋转抛物面系统的反射面。反射面31被配置成覆盖光源20的从侧方到前方的范围,即与光源20的发光面对置,以入射来自光源20的光(参照图5(a)、图5(b))。这里,反射面31例如可以由被划分为多个小反射区域的所谓的多反射器构成。
如图5(b)所示,反射面31以如下方式将光源20的发光面的多个光源像P1(在图5(b)中例示出其中1个光源像P1)投影到车辆前方,所示方式是:使得与p电极21g(亮度峰值部分)对应的像部分P1’在投影到假想铅直屏幕(未图示)上的状态下位于上方。由此,可构成为,在假想铅直屏幕上,沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°),紧密地配置光源20的多个光源像P1各自的与p电极21g(亮度峰值部分)对应的像部分P1’。通过这多个光源像P1形成包括预定的截止线(包括水平截止线CL1和倾斜截止线CL2,参照图11)的前照灯用配光图案P。
根据本实施方式的车辆用灯具10,光源20相对于反射面31被配置成上述位置关系(参照图5(a)、图5(b))。因此,能够沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源20的多个光源像P1各自的与p电极21g(亮度峰值部分)对应的多个像部分P1’。由此,能够形成具有以下梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案P(参照图11),所述梯度为:截止线(水平截止线CL1和倾斜截止线CL2)附近最亮,随着从该截止线向下侧移动,照度逐渐下降。
并且,根据本实施方式的车辆用灯具10,LED元件21成为在p电极21g附近具有峰值(p电极21g侧急剧上升)的亮度分布(参照图7(c)、图8)。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止(参照图4),能够原样地利用该亮度分布的LED元件21的发光状态来形成交错光束用配光图案P(参照图11)。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止,而是设计出使p电极21g侧(亮度峰值部分)沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地进行配置的反射面31,从而也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,根据本实施方式的车辆用灯具10,光利用效率提高。
[变型例1-1]
下面,参照附图来说明车辆用灯具10的变型例1-1。
图12(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具10(变型例1-1)的外观图,图12(b)是纵截面图。
如图12(a)、图12(b)所示,本变型例的车辆用灯具10具有:配置在车辆前方侧的光源20、以及配置在车辆后方侧的作为投影光学系统的反射面32等。
具有先前说明的本发明的结构的光源20被配置成,n电极21c侧位于车辆前方侧,p电极21g侧(亮度峰值部分)位于车辆后方侧(即反射面31侧),而且,该光源20的照射方向(即该光源20的发光面)朝上(参照图12(b))。
反射面32是焦点被设定在光源20附近的旋转抛物面系统的反射面。反射面32被配置成覆盖光源20的从侧方到前方的范围,即与光源20的发光面对置,以入射来自光源20的光(参照图12(a)、图12(b))。这里,反射面32例如可以由被划分为多个小反射区域的所谓的多反射器构成。
如图12(b)所示,反射面32以如下方式将光源20的发光面的多个光源像P1(在图12(b)中例示出其中1个光源像P1)投影到车辆前方,所述方式是:使得与p电极21g(亮度峰值部分)对应的像部分P1’在投影到假想铅直屏幕(未图示)上的状态下位于上方。由此,可构成为,在假想铅直屏幕上,沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°),紧密地配置光源20的多个光源像P1各自的与p电极21g(亮度峰值部分)对应的像部分P1’。通过这多个光源像P1形成包括预定的截止线(包括水平截止线CL1和倾斜截止线CL2,参照图11)的前照灯用配光图案P。
根据本变型例的车辆用灯具10,光源20相对于反射面32被配置成上述位置关系(参照图12(a)、图12(b))。因此,能够沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源20的多个光源像P1各自的与p电极21g(亮度峰值部分)对应的多个像部分P1’。由此,能够形成具有以下梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案P(参照图11),所述梯度为:截止线(水平截止线CL1和倾斜截止线CL2)附近最亮,随着从该截止线向下侧移动,照度逐渐下降。
并且,根据本变型例的车辆用灯具10,LED元件21成为在p电极21g附近具有峰值(p电极21g侧急剧上升)的亮度分布(参照图7(c))。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止(参照图4),能够原样地利用该亮度分布的LED元件21的发光状态来形成交错光束用配光图案P(参照图11)。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止,而是设计出使p电极21g侧(亮度峰值部分)沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地进行配置的反射面32,从而也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,根据本变型例的车辆用灯具10,光利用效率提高。
[变型例1-2]
下面,参照附图来说明车辆用灯具10的变型例1-2。
图13(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具10(变型例1-2)的外观图,图13(b)是纵截面图。
如图13(a)、图13(b)所示,本变型例的车辆用灯具10具有:配置在车辆前方侧的光源20、以及配置在车辆后方侧的作为投影光学系统的反射面33等。
具有先前说明的本发明的结构的光源20被配置成,n电极21c侧位于铅直上方,p电极21g侧(亮度峰值部分)位于铅直下方,而且,该光源20的照射方向为大致水平方向(参照图13(b))(即,该光源20的发光面为大致垂直方向)。
反射面33是焦点被设定在光源20附近的旋转抛物面系统的反射面。反射面33被配置在光源20的前方,以入射来自光源20的光(参照图13(a)、图13(b))。这里,反射面33例如可以由被划分为多个小反射区域的所谓的多反射器构成。
如图13(b)所示,反射面33以如下方式将光源20的发光面的多个光源像P1(在图13(b)中例示出其中1个光源像P1)投影到前方,所述方式是:使得与p电极21g(亮度峰值部分)对应的像部分P1’在投影到假想铅直屏幕(未图示)上的状态下位于上方。由此,可构成为,在假想铅直屏幕上,沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源20的多个光源像P1各自的与p电极21g(亮度峰值部分)对应的像部分P1’。通过这多个光源像P1形成包括预定的截止线(包括水平截止线CL1和倾斜截止线CL2,参照图11)的前照灯用配光图案P。
根据本变型例的车辆用灯具10,光源20相对于反射面33被配置成上述位置关系(参照图13(a)、图13(b))。因此,能够沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源20的多个光源像P1各自的与p电极21g(亮度峰值部分)对应的多个像部分P1’。由此,能够形成具有以下梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案P(参照图11),所述梯度为:截止线(水平截止线CL1和倾斜截止线CL2)附近最亮,随着从该截止线向下侧移动,照度逐渐下降。
并且,根据本变型例的车辆用灯具10,LED元件21成为在p电极21g附近具有峰值(p电极21g侧急剧上升)的亮度分布(参照图7(c))。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止(参照图4),能够原样地利用该亮度分布的LED元件21的发光状态来形成交错光束用配光图案P(参照图11)。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止,而是设计出使p电极21g侧(亮度峰值部分)沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地进行配置的反射面33,从而也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,根据本变型例的车辆用灯具10,光利用效率提高。
[变型例1-3]
下面,参照附图来说明车辆用灯具10的变型例1-3。
图14是本发明的一个实施方式的车辆用灯具10(变型例1-3)的纵截面图。
如图14所示,本变型例的车辆用灯具10具有:配置在车辆前方侧的投影镜头34a、配置在车辆后方侧的光源20、被配置成覆盖光源20的从侧方到前方的范围(即与光源20对置)以入射来自光源20的光的反射面34b、以及配置在投影镜头34a和光源20之间的遮光罩34c等。投影镜头34a、反射面34b、遮光罩34c构成本发明中的投影光学系统。
光源20被配置成:p电极21g侧(亮度峰值部分)位于车辆前方侧,n电极21c侧位于车辆后方侧,即反射面31侧,而且,该光源20的照射方向(即该光源20的发光面)朝上(参照图14)。
反射面34b是第1焦点被设定在光源20附近、第2焦点被设定在遮光罩34c的上端缘附近的旋转椭圆系统的反射面,反射面34b被配置成覆盖光源20的从侧方到前方的范围(即与光源20对置),以入射来自光源20的光(参照图14)。
反射面34b可构成为,以如下方式将光源20的发光面的多个光源像P1投影到前方,所述方式是:使得与p电极21g(亮度峰值部分)对应的像部分P1’在投影到假想铅直屏幕(未图示)上的状态下位于上方。在假想铅直屏幕上,沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°),紧密地配置光源20的多个光源像P1各自的与p电极21g(亮度峰值部分)对应的像部分P1’。通过这多个光源像P1形成包括预定的截止线(包括水平截止线CL1和倾斜截止线CL2,参照图11)的前照灯用配光图案P。
遮光罩34c是用于对来自反射面34b的反射光的一部分进行遮光来形成截止线的遮光部件。遮光罩34c以其上端缘位于投影镜头34a的焦点附近的状态被配置在投影镜头34a和光源20之间。
根据本变型例的车辆用灯具10,光源20被配置成上述位置关系(参照图14)。因此,能够沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源20的多个光源像P1各自的与p电极21g(亮度峰值部分)对应的多个像部分P1’。由此,能够形成具有以下梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案P(参照图11),所述梯度为:截止线(水平截止线CL1和倾斜截止线CL2)附近最亮,随着从该截止线向下侧移动,照度逐渐下降。
并且,根据本变型例的车辆用灯具10,LED元件21成为在p电极21g附近具有峰值(p电极21g侧急剧上升)的亮度分布(参照图7(c))。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的大致一半截止(参照图4),只需使来自LED元件21的高亮度侧端部的极小一部分光截止,能够大致原样地利用该亮度分布的LED元件21的发光状态来形成交错光束用配光图案P(参照图11)。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的大致一半截止,而是设计出使p电极21g侧(亮度峰值部分)沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地进行配置的反射面34b等,从而也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,根据本变型例的车辆用灯具10,光利用效率提高。
并且,根据本变型例的车辆用灯具10,与使用以往的LED元件的情况相比较,遮光罩34c接收的能量减少。即,仅来自LED元件21的高亮度侧端部的极小一部分光照射到遮光罩34c,因而能够减少遮光罩34c受到不必要加热的量。
[变型例1-4]
下面,参照附图来说明车辆用灯具10的变型例1-4。
图15是本发明的一个实施方式的车辆用灯具10(变型例1-4)的纵截面图。
如图15所示,本变型例的车辆用灯具10具有:配置在车辆前方侧的投影镜头35a、配置在车辆后方侧的光源20、以及配置在投影镜头35a和光源20之间的遮光罩35b等。投影镜头35a、遮光罩35b构成本发明中的投影光学系统。
光源20被配置成,n电极21c侧位于铅直上方,p电极21g侧(亮度峰值部分)位于铅直下方,而且,该光源20的照射方向(即该光源20的发光面)朝向车辆前方侧(参照图15)。
遮光罩35b是用于对来自光源20的光的一部分进行遮光来形成截止线的遮光部件,遮光罩35b以其上端缘位于投影镜头35a的焦点附近的状态被配置在投影镜头35a和光源20之间。
根据本变型例的车辆用灯具10,光源20被配置成上述位置关系(参照图15)。因此,能够沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源20的多个光源像P1各自的与p电极21g(亮度峰值部分)对应的多个像部分P1’。由此,能够形成具有以下梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案P(参照图11),所述梯度为:截止线(水平截止线CL1和倾斜截止线CL2)附近最亮,随着从该截止线向下侧移动,照度逐渐下降。
并且,根据本变型例的车辆用灯具10,LED元件21成为在p电极21g附近具有峰值(p电极21g侧急剧上升)的亮度分布(参照图7(c))。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的大致一半截止(参照图4),只需使来自LED元件21的高亮度侧端部的极小一部分光截止,能够大致原样地利用该亮度分布的LED元件21的发光状态来形成交错光束用配光图案P(参照图11)。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的大致一半截止,而是设计出使p电极21g侧(亮度峰值部分)沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地进行配置的光学系统,从而也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,根据本变型例的车辆用灯具10,光利用效率提高。
并且,根据本变型例的车辆用灯具10,与使用以往的LED元件的情况相比较,遮光罩35b接收的能量减少。即,仅来自LED元件21的高亮度侧端部的极小一部分光照射到遮光罩35b,因而能够减少遮光罩35b受到不必要加热的量。
[变型例2-1]
下面,参照附图来说明LED元件21的结构(变型例2-1)。图16(a)是LED元件21(变型例2-1)的主视图(俯视图),图16(b)是LED元件21(变型例2-1)的截面图(侧视图),图16(c)是图16(a)中B-B截面上的LED元件21(变型例2-1)的亮度分布的例子。
在上述实施方式和各变型例中,透明电极21f形成在p型半导体层21e表面中从一个长边到另一个长边的大致全部区域中(参照图7(a))。然而,本发明不限于此。例如,如图16(a)、图16(b)所示,透明电极21f可以仅形成在p型半导体层21e表面中从p电极21g侧的长边到中间线L的区域中,所述中间线L在该长边与另一个长边的中间沿长边方向延伸。
根据本变型例,在p型半导体层21e表面中从中间线L到n电极21c侧的长边的区域中不形成透明电极21f,来自p电极21g的电流不容易扩散。因此,提供给p电极21g的电流在纵截面方向上形成这样的电流分布(即,与图16(c)的亮度分布大致对应的分布):电流集中于p电极21g侧(在p电极21g侧具有峰值),从p电极21g朝向n电极21c,电流逐渐减小,且在中间线L附近急剧减小。
活性层21d利用这样分布的电流进行发光,从而在LED元件21的发光面上形成与上述电流分布相同的亮度分布。即,在LED元件21的发光面(纵截面方向)上形成在p电极21g附近具有峰值、从p电极21g朝向n电极21c逐渐减小、且在中间线L附近急剧减小的亮度分布(参照图16(c)),在LED元件21的发光面(横截面方向)上形成恒定的亮度分布。
因此,通过将波长转换层22配置成覆盖本变型例的LED元件21的发光面,从而在纵截面方向上,形成在p电极21g附近具有峰值、从p电极21g朝向n电极21c逐渐减小、且在中间线L附近急剧减小的亮度分布(参照图16(c))。并且,在横截面方向上形成恒定的亮度分布。这样,能够构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源20。
并且,包括本变型例的LED元件21的光源20与上述实施方式的光源20一样,形成在p电极21g附近具有峰值(p电极21g侧急剧上升)的亮度分布。因此,使用包括本变型例的LED元件21的光源20,能够构成车辆用灯具10(参照图5)、变型例1-1~1-4的车辆用灯具10(参照图12~图15)。
并且,根据本变型例,通过调整透明电极21f的纵方向尺寸H1(参照图16(a)),能够将LED元件21(光源20)的纵截面方向上的亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
[变型例2-2]
下面,参照附图来说明LED元件21的结构(变型例2-2)。图17(a)是LED元件21(变型例2-2)的主视图(俯视图),图17(b)是LED元件21(变型例2-2)的截面图(侧视图),图17(c)是图17(a)中C-C截面上的LED元件21(变型例2-2)的亮度分布的例子。
在上述实施方式和各变型例中,将p电极21g形成在透明电极21f表面中包括离n电极21c远的长边在内的小宽度区域21f1内而作了说明(参照图7(a)),然而本发明不限于此。例如,如图17(a)、图17(b)所示,p电极21g也可以形成在透明电极21f中的一个长边和另一个长边的中间。
根据本变型例,由于p电极21g由容易使电流扩散的金属制成,因而提供给p电极21g的电流在p电极21g中均匀扩散。另一方面,在透明电极21f(纵截面)中,由于该透明电极21f与电阻率的关系,电流不是均匀扩散的,因而形成这样的电流分布(与图17(c)的亮度分布大致对应的分布):电流集中于p电极21g和n电极21c之间(在p电极21g和n电极21c之间具有峰值),且随着沿纵方向(窄边方向)离开p电极21g而逐渐减小。并且,在透明电极21f的横截面方向上,由于n电极21c和p电极21g相互平行地配置(参照图17(a)),因而提供给p电极21g的电流形成恒定的电流分布。
活性层21d利用这样分布的电流进行发光,从而在LED元件21的发光面上形成与上述电流分布相同的亮度分布,即,在LED元件21的发光面(纵截面方向)上,形成在p电极21g和n电极21c之间具有峰值(在p电极和n电极之间急剧上升)、且随着沿纵方向(窄边方向)离开p电极21g而逐渐减小的亮度分布(参照图17(c))。并且,在LED元件21的发光面(横截面方向)上形成恒定的亮度分布。
因此,通过将波长转换层22配置成覆盖本变型例的LED元件21的发光面,从而在纵截面方向上,形成在p电极21g和n电极21c之间具有峰值(在p电极和n电极之间急剧上升)、且随着沿纵方向离开p电极21g而逐渐减小的亮度分布(参照图17(c))。并且,在横截面方向上形成恒定的亮度分布。这样,能够构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源20。
并且,包括本变型例的LED元件21的光源20与上述实施方式的光源20一样,形成在p电极21g和n电极21c之间具有峰值的亮度分布。因此,使用包括本变型例的LED元件21的光源20,能够构成车辆用灯具10(参照图5)、变型例1-1~1-4的车辆用灯具10(参照图12~图15)。
例如,将光源20配置成,使p电极21g侧和n电极21c之间(亮度峰值部分)位于车辆前方侧、使离n电极远的长边位于车辆后方侧(即反射面31侧)、而且使照射方向(即发光面)朝下,从而能够构成与图5所示的车辆用灯具10相同的灯具。也可基于相同的设计构成图12~图15所示的车辆用灯具10。
并且,根据本变型例,通过调整n电极21c和p电极21g的间隔H3(参照图17(a)),能够将LED元件21(光源20)的纵截面方向上的亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
这里,在前照灯用配光图案中,与发光元件(LED元件)光源的上下方向的扩散相比,左右方向上的扩散更大。因此,在LED元件的亮度分布中,与产生横条纹相比,产生纵条纹对配光不均匀的影响更小(例如参照图23)。另外,本申请中的横条纹表现的不是亮度从上方(一个长边侧)的端部向下方(另一个长边侧)的端部下降的亮度分布,而是在纵截面方向上连续重复山(峰)、谷、山(峰)的亮度分布(参照图23)。
因此,优选的是,通过调整各电极21c、21f、21g的面积、宽度、厚度、两个电极21c、21g的间隔等,形成不产生因多个峰引起的横条纹的亮度分布。
[变型例2-3]
下面,参照附图来说明LED元件21的结构(变型例2-3)。图18(a)是LED元件21(变型例2-3)的主视图(俯视图),图18(b)是LED元件21(变型例2-3)的截面图(侧视图),图18(c)是图18(a)中D-D截面上的LED元件21(变型例2-3)的亮度分布的例子。
如图18(a)、图18(b)所示,可以包括与p电极21g连接且从该p电极21g向n电极21c延伸的多个p附加电极21g2,可以包括与n电极21c连接且从该n电极21c向p电极21g延伸的多个n附加电极21c2。另外,根据图示的变型例,这些p电极21g和n电极21c分别为梳形,并且面对面地配置成使p附加电极21g2、n附加电极21c2相互交错。
根据本变型例,由于p电极21g及其多个p附加电极21g2由容易使电流扩散的金属制成,因而提供给p电极21g的电流在p电极21g及其多个p附加电极21g2中均匀地扩散。另一方面,在透明电极21f中,由于该透明电极21f与电阻率的关系从而电流不是均匀扩散的,形成这样的电流分布(与图18(c)的亮度分布大致对应的分布):电流集中于p电极21g的p附加电极21g2的末端和n电极21c的n附加电极21c2的末端之间(在p电极21g的p附加电极21g2的末端与n电极21c的n附加电极21c2的末端之间具有峰值),随着沿纵方向(窄边方向)离开该末端而逐渐减小。并且,由于在透明电极21f(横截面方向)中,n电极21c和p电极21g相互平行地配置(参照图18(a)),因而提供给p电极21g的电流形成大致恒定的电流分布。
活性层21d利用这样分布的电流进行发光,从而在LED元件21的发光面上形成与上述电流分布相同的亮度分布,即,在LED元件21的发光面(纵截面方向)上,形成在p电极21g的p附加电极21g2的末端和n电极21c的n附加电极21c2的末端之间具有峰值(在p电极21g的多个p附加电极21g1的末端与n电极21c的多个n附加电极21c1的末端之间急剧上升)、且随着沿纵方向(窄边方向)离开该末端而逐渐减小的亮度分布(参照图18(c)),在LED元件21的发光面(横截面方向)上形成大致恒定的亮度分布。
因此,通过将波长转换层22配置成覆盖本变型例的LED元件21的发光面,从而在纵截面方向上,形成在p电极21g的p附加电极21g2的末端和n电极21c的n附加电极21c2的末端之间具有峰值(在p电极21g的多个p附加电极21g1的末端和n电极21c的多个n附加电极21c1的末端之间急剧上升)、且随着沿纵方向离开该末端而逐渐减小的亮度分布(参照图18(c))。并且,在横截面方向上形成大致恒定的亮度分布。这样,能够构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源20。
并且,包括本变型例的LED元件21的光源20与上述实施方式的光源20一样,形成在p电极21g的p附加电极21g2的末端和n电极21c的n附加电极21c2的末端之间具有峰值的亮度分布。因此,使用包括本变型例的LED元件21的光源20,能够构成车辆用灯具10(参照图16)、变型例1-1~1-4的车辆用灯具10(参照图5、图12~图15)。
例如,将光源20配置成,使p电极21g的p附加电极21g2的末端和n电极21c的n附加电极21c2的末端之间(亮度峰值部分)位于车辆前方侧、而且使照射方向(即发光面)朝下,从而能够构成与图5所示的车辆用灯具10相同的灯具。也可以基于相同的设计来构成图12~图15所示的车辆用灯具10。
并且,根据本变型例,通过调整p电极21g的p附加电极21g2和n电极21c的n附加电极21c2在纵方向上的重合量H2(参照图18(a)),能够将LED元件21(光源20)的纵截面方向上的亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
[变型例2-4]
图19(a)是LED元件21(变型例2-4)的主视图(俯视图),图19(b)是LED元件21(变型例2-4)的截面图(侧视图),图19(c)是图19(a)中E-E截面上的LED元件21(变型例2-4)的亮度分布的例子。
在上述实施方式和各变型例中,对使用了由活性层21d、p型半导体层21e以及透明电极21f构成的1个元件部21h的例子(参照图7等)作了说明,然而本发明不限于此。
例如,如图19(a)、图19(b)所示,也可以使用多个(例如2个)元件部21h。例如,利用干蚀刻等形成沿与n电极21c相同的方向延伸、且从p型半导体层21e表面到达n型半导体层21b的至少一个槽部G1,由此在纵方向上将p型半导体层21e等划分为上下部分(参照图19(a))。在该划分后的上下的p型半导体层21e表面各自之上形成透明电极21f、p电极21g。由此,能够形成沿纵方向上下并列配置的多个元件部21h(参照图19(a)、图19(b))。
上方元件部21h(离n电极21c远)和下方元件部21h(离n电极21c近)分别连接着由DC-DC转换器等控制的用于供给恒定电流(正向电流:1~5A、电流密度:35A/cm2以上)的电路(例如恒流电路)。该电路例如以比下方元件部21h的电流密度大的方式向上方元件部21h提供电流。作为该电路,例如可使用图20(a)所示的电路。
根据本变型例,通过向上方元件部21h提供比下方元件部21h大的电流,能够在纵截面方向上形成在上方元件部21h的p电极21g附近具有峰值、且从上方元件部21h的p电极21g朝向n电极21c而逐渐减小的电流分布(与图19(c)的亮度分布大致对应的分布)。也就是说,上方元件部21h的电流密度大于下方元件部21h的电流密度。
上下方元件部21h的活性层21d利用这样分布的电流进行发光,从而在LED元件21(的发光面)上形成与上述电流分布相同的亮度分布,即,在LED元件21的发光面(纵截面方向)上,形成在上方元件部21h的p电极21g附近具有峰值、且从上方元件部21h的p电极21g朝向n电极21c逐渐减小的亮度分布(参照图19(c)),在LED元件21的发光面(横截面方向)上形成恒定的亮度分布。
因此,通过将波长转换层22配置成覆盖本变型例的LED元件21的发光面,从而在纵截面方向上,形成在上方元件部21h的p电极21g附近具有峰值、且从上方元件部21h的p电极21g(离n电极21c远)朝向n电极21c逐渐减小的亮度分布(参照图19(c))。并且,在横截面方向上形成恒定的亮度分布。这样,能够构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源20。
并且,包括本变型例的LED元件21的光源20与上述实施方式的光源20一样,形成在上方元件部21h的p电极21g附近具有峰值(在上方元件部21h的p电极21g侧急剧上升)的亮度分布。因此,使用包括本变型例的LED元件21的光源20,能够构成车辆用灯具10(参照图5)、变型例1-1~1-4的车辆用灯具10(参照图12~图15)。
例如,将光源20配置成,使上方元件部21h的p电极21g侧(亮度高)的峰值部分位于车辆前方侧、使n电极21c位于车辆后方侧(即反射面31侧)、而且使照射方向(即发光面)朝下。由此,能够构成与图5所示的车辆用灯具10相同的灯具。也可以基于相同的设计来构成图12~图15所示的车辆用灯具10。
并且,根据本变型例,通过单独调整提供给上方元件部21h和下方元件部21h的电流、电流密度,能够将LED元件21(光源20)的纵截面方向上的亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
在该情况下,优选的是,调整各电极21c、21f、21g的面积、宽度、厚度、两个电极21c、21g的间隔、槽部G1的位置、宽度等,形成不产生横条纹的亮度分布。
并且,根据本变型例2-4,与后述的变型例2-5相比,被去除的活性层21的量可以更少(参照图19(b)、图22(b))。因此,能够构成更亮的LED元件21(光源20)。
在本变型例中,例如可以设置检测提供给LED元件21的电流量的变化的电路(未图示)等。使用该电路,如图21所示地检测LED元件21中的线W等的断线、短路(步骤S10、S12),在检测出该断线、短路的情况下(步骤S10:是、步骤12:是),向车辆侧装置送出表示该情况的异常信号送(步骤S14)。在该情况下,在车辆侧装置中,根据该异常信号进行表示该情况的显示等。
[变型例2-5]
图22(a)是LED元件21(变型例2-5)的主视图(俯视图),图22(b)是LED元件21(变型例2-5)的截面图(侧视图),图22(c)是图22(a)中F-F截面上的LED元件21(变型例2-5)的亮度分布的例子。
在上述实施方式和各变型例中,对使用了由n型半导体层21b、n电极21c、活性层21d、p型半导体层21e、透明电极21f以及p电极21g构成的1个元件部21i的例子(参照图5(a)等)作了说明,然而本发明不限于此。
例如,如图22(a)、图22(b)所示,也可以使用多个(例如2个)元件部21i。例如,利用干蚀刻等形成沿与n电极21c相同的方向延伸、且从p型半导体层21e表面到达基板21a的至少一个槽部G2,在纵方向上将p型半导体层21e等划分为上下部分。在该划分后的上下的p型半导体层21e表面各自之上形成n电极21c、透明电极21f、p电极21g。由此,能够形成沿纵方向上下并列配置的多个元件部21i(参照图22(a)、图22(b))。另外,即使单纯地沿纵方向上下并列地配置多个LED元件21,也能够形成多个元件部21i。
上方元件部21i和下方元件部21i分别连接着由DC-DC转换器等控制的用于供给恒定电流(正向电流:1~5A、电流密度:35A/cm2以上)的电路(例如恒流电路)。该电路例如以比下方元件部21i的电流密度大的方式,向上方元件部21i提供电流。作为该电路,例如可使用图20(b)所示的电路。
根据本变型例,通过向上方元件部21i提供比下方元件部21i大的电流,能够在纵截面方向上,形成在上方元件部21i的p电极21g(p电极中最接近全体LED元件的长边的p电极21g)附近具有峰值、且从上方元件部21i的p电极21g朝向下方元件部21i的n电极21c逐渐减小的电流分布(与图22(c)的亮度分布大致对应的分布)。也就是说,上方元件部21i的电流密度大于下方元件部21i的电流密度。
上下方元件部21i的活性层21d利用这样分布的电流进行发光,从而在LED元件21(的发光面)上形成与上述电流分布相同的亮度分布,即,在LED元件21的发光面(纵截面方向)上,形成在上方元件部21i的p电极21g附近具有峰值、且从上方元件部21i的p电极21g朝向下方元件部21i的n电极21c逐渐减小的亮度分布(参照图22(c)),在LED元件21的发光面(横截面方向)上形成恒定的亮度分布。
因此,通过将波长转换层22配置成覆盖本变型例的LED元件21的发光面,从而在纵截面方向上,形成在上方元件部21i的p电极21g附近具有峰值、且从上方元件部21i的p电极21g朝向下方元件部21i的n电极21c逐渐减小的亮度分布(参照图22(c))。并且,在横截面方向上形成恒定的亮度分布。这样,能够构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源20。
并且,包括本变型例的LED元件21的光源20与上述实施方式的光源20一样,形成在上方元件部21i的p电极21g附近具有峰值(在上方元件部21h的p电极21g侧急剧上升)的亮度分布。因此,使用包括本变型例的LED元件21的光源20,能够构成车辆用灯具10(参照图5)、变型例1-1~1-4的车辆用灯具10(参照图12~图15)。
例如,将光源20配置成,使上方元件部21i的p电极21g侧(亮度峰值部分)位于车辆前方侧、使下方元件部21i的n电极位于车辆后方侧(即反射面31侧)、而且使照射方向(即发光面)朝下。由此,能够构成与图5所示的车辆用灯具10相同的灯具。也可以基于相同的设计构成图12~图15所示的车辆用灯具10。
并且,根据本变型例,通过单独调整提供给上方元件部21i和下方元件部21i的电流、电流密度,能够将LED元件21(光源20)的纵截面方向上的亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
在该情况下,优选的是,调整各电极21c、21f、21g的面积、宽度、厚度、两个电极21c、21g的间隔、槽部G2的位置、宽度等,形成不产生横条纹的亮度分布。
在本变型例中,例如还可以设置检测提供给LED元件21的电流量的变化的电路(未图示)等,根据图21所示的流程,检测LED元件21中的线W等的断线、短路(步骤S10、S12),在检测出该断线、短路的情况下(步骤S10:是、步骤12:是),向车辆侧装置送出表示该情况的异常信号(步骤S14)。在该情况下,在车辆侧装置中,根据该异常信号进行表示该情况的显示等。
下面,参照附图来说明本发明的一个实施方式的车辆用灯具。
本实施方式的车辆用灯具110也例如是车辆用前照灯,分别被配置在车辆前部的左右两侧。
图24(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具110的外观图,图24(b)是纵截面图。图25是光源120的简化的截面图。
如图24(a)、图24(b)所示,车辆用灯具110与图5(a)、图5(b)所示的车辆用灯具10一样,具有光源120、投影光学系统130等。光源120包括LED元件121和被配置成覆盖LED元件121的发光面的波长转换层122。本实施方式与前面的车辆用灯具10相比,在光源120方面、特别是LED元件121方面不同,因而以下仅说明该不同点。
[LED元件121的结构]
首先,说明LED元件121的结构。图26(a)是LED元件121的主视图(俯视图),图26(b)是LED元件121的截面图(侧视图),图26(c)是图26(a)中A-A截面上的LED元件121(发光面)的亮度分布的例子。
LED元件121是在图26(b)中电流沿上下方向流动的纵型(也称为TF型、贴合型)的LED元件。LED元件121在主视图中具有大致矩形的发光面(参照图26(a))。本实施方式的LED元件121(发光面)可以采用纵H(窄边方向)=500~1200μm、横W(长度方向)=4~5mm左右的大尺寸构成(参照图26(a))。
如图26(b)所示,LED元件121具有以下部分等:矩形的基板121e;背面电极121g,其形成在支撑基板121e的单面上;作为反射电极的p电极121d,其形成在支撑基板121e的所述单面的相反侧的面上;p型半导体层121c,其形成在p电极121d上;活性层121b,其形成在p型半导体层121c上;n型半导体层121a,其形成在活性层121b上;以及n电极121f,其形成在n型半导体层121a表面中包括一个长边在内的小宽度区域121a1内且沿长边方向延伸。
n型半导体层121a例如是n-GaN层等氮化物半导体层。活性层121b例如是InGaN层等发光层。p型半导体层121c例如是p-GaN层等氮化物半导体层。p电极121d例如是对于蓝色光反射率高的电极(也称为反射电极)。根据本实施方式的LED元件121,与使用透明电极的面朝上(face-up)型LED元件相比,利用p电极121d的反射作用,能够实现输出增加。并且,在本实施方式的LED元件121中,由于能够使用散热效果高的大尺寸的p电极121d,因而与使用透明电极的面朝上型LED元件相比,能够防止或缓解因供给大电流引起的LED元件121的发热的影响(发光亮度的下降等)。支撑基板121e例如是对于蓝色光不透明的半导体基板。n电极121f例如是包括焊盘121f1的电极。焊盘121f1的数量可根据供电量适当增减。
对前照灯的用途进行例示。在该情况下,LED元件121连接着由DC-DC转换器等控制的用于供给恒定电流(正向电流:1~5A,电流密度:35A/cm2以上)的电路(例如恒流电路。未图示)。该电路例如向LED元件121供给形成下述的电流分布的程度的电流密度的电流。来自该电路的电流通过背面电极121g、p电极121d、p型半导体层121c、活性层121b、n型半导体层121a流向n电极121f。由此,活性层121d发出蓝色光。该蓝色光在图26(b)中,从n型半导体层121a朝上方向直接出射或者由p电极121d反射而出射。
由于p电极121d形成在p型半导体层121c的大致全部区域中,因而提供给p电极121d的电流在p电极121d中均匀地扩散。另一方面,由于电流倾向于以最短距离通过,因而形成这样的电流分布(与图26(c)的亮度分布大致对应的分布):电流集中于n电极121f附近(在n电极121f侧具有峰值),且随着沿纵方向(窄边方向)离开n电极121f而逐渐减小。而在横截面方向上,由于n电极121f和p电极121d相互平行地配置(参照图26(b)),因而提供给p电极121d的电流形成恒定的电流分布。
活性层121b利用这样分布的电流进行发光,从而在LED元件121的发光面上形成与上述电流分布相同的亮度分布,即,在LED元件121的发光面(纵截面方向)上形成在n电极121f附近具有峰值(在n电极121f侧具有最大亮度部分)、且随着沿纵方向离开n电极121f而逐渐减小的亮度分布(参照图26(c))。并且,在LED元件121的发光面(横截面方向)上形成恒定的亮度分布。在LED元件121的发光面的亮度分布中,表示最大亮度的峰值相对于元件中央位于一个长边侧,且从一个长边到另一个长边存在一个亮度峰值。
另外,通过调整各电极121d、121f的面积、两个电极121d、121f的间隔等,能够将LED元件121(光源120)的纵截面方向上的亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
[LED元件121的制造方法]
下面,说明LED元件121的制造方法(实施例)。
制备蓝宝石基板(未图示)作为生长基板。之后,进行蓝宝石基板的热清洗。接着,通过MOVPE法(有机金属气相生长法)在蓝宝石基板上生长半导体层(n型半导体层121a、活性层121b、p型半导体层121c)。具体地说,供给TMG和NH3来形成由GaN层构成的缓冲层(未图示)。接着,供给TMG、NH3和作为掺杂气体的SiH4,形成由n型GaN层构成的n型半导体层121a。接着,在n型半导体层121a上形成活性层121b。在本实施例中,在活性层121b上设有由InGaN/GaN构成的多量子阱结构。即,以InGaN/GaN的形成为1个周期进行5个周期的生长。具体地说,供给TMG、TMI、NH3来形成InGaN阱层,接着供给TMG、NH3来形成GaN阻挡层。通过重复该处理5个周期来形成发光层121b。然后,供给TMG、TMA、NH3和作为掺杂剂的CP2Mg(bis-cyclopentadienyl Mg,二茂镁),形成p型AlGaN包层(未图示)。接着,供给TMG、NH3和作为掺杂剂的CP2Mg,形成由p型GaN层构成的p型半导体层21c。
当半导体层的形成完成后,进行半导体层和支撑基板121e的接合。
这里,支撑基板121e采样Si基板或Ge基板等对于发光波长不透明的半导体基板。半导体层和支撑基板121e是通过隔着p电极121d(金属层)将两者贴合而接合的,所述p电极121d是通过层叠含有例如AuSn焊料的多个金属膜而构成的。p电极121d(金属层)除了发挥半导体层与支撑基板121e的接合层的作用以外,还作为光反射层发挥功能。p电极121d(金属层)可适当设置在半导体层侧或/和支撑基板21e侧。
另外,作为支撑基板121e,还可以在p电极121d(金属层)上形成Cu等的镀膜,来取代对Si基板或Ge基板等进行接合的方式。
然后,将蓝宝石基板从半导体层上剥离。蓝宝石基板的剥离可以采用LLO(laserlift-off,激光剥离)法等公知的方法。在LLO法中,所照射的激光将形成在蓝宝石基板上的GaN层分解为金属Ga和N,由此剥离蓝宝石基板。之后,露出n型半导体层121a(参照图26(b))。
然后,在通过剥离蓝宝石基板而露出的n型半导体层121a的上表面形成n电极121f(电极焊盘)。n电极121f是这样形成的:通过溅射法等将Au、Ag或Al等金属堆积在n型半导体层121a上,之后,利用光刻技术对其实施构图。
另一方面,通过将Pt等金属蒸镀在支撑基板121e的背面上来形成背面电极121g。
通过以上方式来制造LED元件121。
[波长转换层122]
波长转换层122被配置成覆盖LED元件121的发光面。图25是安装在陶瓷基板、硅基板等安装基板C上的LED元件121、被配置成覆盖LED元件121的发光面的波长转换层122的例子。另外,LED元件121与安装基板C上的图案电极通过线W和背面电极121g电连接。另外在该图中,LED元件121以简化的状态表示。
由此,能够构成发出白色光(伪白色光)的光源120(白色光源),其中,该白色光包含来自LED元件121的蓝色光中透射过波长转换层122的蓝色光成分与受到来自LED元件121的蓝色光的激励而发出的来自波长转换层122的黄色光成分。作为波长转换层122,可与前面所述的LED元件进行组合。
在LED元件121的发光面上形成上述的亮度分布(参照图26(c)),因此,在光源120的发光面上形成与上述亮度分布相同的亮度分布,即,在光源120的发光面的纵截面方向(窄边方向)上,形成在n电极121f附近具有峰值(在n电极121f侧具有最大亮度部分)、且随着沿纵方向离开n电极121f而逐渐减小的亮度分布(参照图26(c)),在光源120的发光面的横截面方向(长度方向)上形成恒定的亮度分布。
图26(c)是LED元件121发光面的纵截面方向上的亮度分布的例子。可知,在LED元件121中,成为在n电极121f附近具有峰值(在n电极121f侧具有最大亮度部分)的亮度分布(参照图26(c))。
在以往的电极结构的LED元件中,如图4的上侧的亮度分布图所示,由于亮度峰值位于芯片中心,因而为了满足所述配光条件,必须使一半区域的光截止来使用(参照图4下侧),浪费了光。
与此相对,在本实施方式的LED元件121中,也成为在n电极121f附近具有峰值(在n电极121f侧具有最大亮度部分)的亮度分布(参照图26(c))。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止,能够原样地利用该亮度分布的LED元件121的发光状态来形成适合于交错光束的配光图案P。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止,而是将n电极121f侧(亮度分布中的亮度峰值的部分)配置在与所述配光的照度最大部分对应的位置。由此,也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,光利用效率提高。
如以上说明的那样,根据本实施方式的LED元件121,通过具有特定的电极结构,从而在矩形的发光面中,在纵截面方向上形成在n电极121f附近具有峰值(在n电极121f侧具有最大亮度部分)、且随着沿纵方向离开n电极121f而逐渐减小的亮度分布(参照图26(c)),在横截面方向上形成恒定的亮度分布,能够构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源120。
并且,由于LED元件121是长方形的单一的LED元件,因而与以往那样将多个LED元件排成一列而成为长方形的情况(参照图23)相比,能够形成更均匀的发光面。另外,如图27所示,也可以根据亮度分布将具有本发明的电极结构的多个LED元件121排成一列来使用。
并且,在使用长方形的单一LED元件121的情况下,波长转换层122是长方形的单一的波长转换层。因此,与以往那样将被各自所对应的波长转换层覆盖的多个LED元件排成一列的情况(参照图1)相比,不容易产生萤光体粒子的分布偏差,能够防止颜色不均和亮度不均。
[车辆用灯具10]
下面,参照附图来说明使用上述结构的光源120构成车辆用灯具110的例子。
如图24(a)、图24(b)所示,车辆用灯具110具有:配置在车辆前方侧的光源120、以及配置在车辆后方侧的作为本发明的投影光学系统的反射面131等。
具有本发明的结构的光源120被配置成:n电极121f侧(亮度峰值部分)位于车辆前方侧,离n电极121f远的长边121a2位于车辆后方侧(即反射面131侧),而且,该光源120的照射方向(即该光源120的发光面)朝下(参照图24(b))。
反射面131是焦点被设定在光源120附近的旋转抛物面系统的反射面。反射面131被配置成覆盖光源120的从侧方到前方的范围,即与光源120的发光面对置,以入射来自光源120的光(参照图24(a)、图24(b))。另外,这里,反射面131例如可以由被划分为多个小反射区域的所谓的多反射器构成。
如图24(b)所示,反射面131以如下方式将光源120的发光面的多个光源像P1(在图24(b)中例示出其中1个光源像P1)投影到前方,所示方式是:使得与n电极121f(亮度峰值部分)对应的像部分P1’在投影到假想铅直屏幕(未图示)上的状态下位于上方。由此,可构成为,在假想铅直屏幕上,沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源120的多个光源像P1各自的与n电极121f(亮度峰值部分)对应的像部分P1’。通过这多个光源像P1形成包括预定的截止线(包括水平截止线CL1和倾斜截止线CL2,参照图11)的前照灯用配光图案P。
根据本实施方式的车辆用灯具110,光源120相对于反射面131被配置成上述位置关系(参照图24(a)、图24(b))。因此,能够沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源120的多个光源像P1各自的与n电极121f(亮度峰值部分)对应的多个像部分P1’。由此,能够形成具有以下梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案P(参照图11),所述梯度为:截止线(水平截止线CL1和倾斜截止线CL2)附近最亮,随着从该截止线向下侧移动,照度逐渐下降。
并且,根据本实施方式的车辆用灯具110,LED元件121成为在n电极121f附近具有峰值(在n电极121f侧具有最大亮度部分)的亮度分布(参照图26(c))。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止(参照图4),能够原样地利用该亮度分布的LED元件121的发光状态来形成交错光束用配光图案P(参照图11)。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止,而是设计出使n电极121f侧(亮度峰值部分)沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地进行配置的反射面131,从而也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,根据本实施方式的车辆用灯具110,光利用效率提高。
[变型例3-1]
下面,参照附图来说明车辆用灯具110的变型例3-1。
图28(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具110(变型例3-1)的外观图,图28(b)是纵截面图。
如图28(a)、图28(b)所示,本变型例的车辆用灯具110具有:配置在车辆前方侧的光源120、以及配置在车辆后方侧的作为投影光学系统的反射面132等。
具有本发明的结构的光源120被配置成:离n电极121f远的长边121a2位于车辆前方侧,n电极121f侧(亮度峰值部分)位于车辆后方侧(即反射面131侧),而且,该光源120的照射方向(即该光源120的发光面)朝上(参照图28(b))。
反射面132是焦点被设定在光源120附近的旋转抛物面系统的反射面。反射面132被配置成覆盖光源120的从侧方到前方的范围,即与光源120的发光面对置,以入射来自光源120的光(参照图28(a)、图28(b))。这里,反射面132例如可以由被划分为多个小反射区域的所谓的多反射器构成。
如图28(b)所示,反射面132以如下方式将光源120的发光面的多个光源像P1(在图28(b)中例示出其中1个光源像P1)投影到车辆前方,所示方式是:使得与n电极121f(亮度峰值部分)对应的像部分P1’在投影到假想铅直屏幕(未图示)上的状态下位于上方。由此,可构成为,在假想铅直屏幕上,沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源120的多个光源像P1各自的与n电极121f(亮度峰值部分)对应的像部分P1’。通过这多个光源像P1形成包括预定的截止线(包括水平截止线CL1和倾斜截止线CL2,参照图11)的前照灯用配光图案P。
根据本变型例的车辆用灯具110,光源120相对于反射面132被配置成上述位置关系(参照图28(a)、图28(b))。因此,能够沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源120的多个光源像P1各自的与n电极121f(亮度峰值部分)对应的多个像部分P1’。由此,能够形成具有以下梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案P(参照图11),所述梯度为:截止线(水平截止线CL1和倾斜截止线CL2)附近最亮,随着从该截止线向下侧移动,照度逐渐下降。
并且,根据本变型例的车辆用灯具110,LED元件121成为在n电极121f附近具有峰值(在n电极121f侧具有最大亮度部分)的亮度分布(参照图26(c))。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止(参照图4),能够原样地利用该亮度分布的LED元件121的发光状态来形成交错光束用配光图案P(参照图11)。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止,而是设计出使n电极121f侧(亮度峰值部分)沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地进行配置的反射面132,从而也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,根据本变型例的车辆用灯具110,光利用效率提高。
[变型例3-2]
下面,参照附图来说明车辆用灯具110的变型例3-2。
图29(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具110(变型例3-2)的外观图,图29(b)是纵截面图。
如图29(a)、图29(b)所示,本变型例的车辆用灯具110具有:配置在车辆前方侧的光源120、以及配置在车辆后方侧的作为本发明的投影光学系统的反射面133等。
具有本发明的结构的光源120被配置成:离n电极121f远的长边121a2位于铅直上方,n电极121f侧(亮度峰值部分)位于铅直下方,而且,该光源120的照射方向为大致水平方向(参照图29(b))(即,该光源120的发光面平行于大致垂直方向)。
反射面133是焦点被设定在光源120附近的旋转抛物面系统的反射面。反射面133被配置在光源120的前方,以入射来自光源120的光(参照图29(a)、图29(b))。这里,反射面133例如可以由被划分为多个小反射区域的所谓的多反射器构成。
如图29(b)所示,反射面133以如下方式将光源120的发光面的多个光源像P1(在图29(b)中例示出其中1个光源像P1)投影到前方,所示方式是:使得与n电极121f(亮度峰值部分)对应的像部分P1’在投影到假想铅直屏幕(未图示)上的状态下位于上方。由此,可构成为,在假想铅直屏幕上,沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源120的多个光源像P1各自的与n电极121f(亮度峰值部分)对应的像部分P1’。通过这多个光源像P1形成包括预定的截止线(包括水平截止线CL1和倾斜截止线CL2,参照图11)的前照灯用配光图案P。
根据本变型例的车辆用灯具110,光源120相对于反射面133被配置成上述位置关系(参照图29(a)、图29(b))。因此,能够沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源120的多个光源像P1各自的与n电极121f(亮度峰值部分)对应的多个像部分P1’。由此,能够形成具有以下梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案P(参照图11),所述梯度为:截止线(水平截止线CL1和倾斜截止线CL2)附近最亮,随着从该截止线向下侧移动,照度逐渐下降。
并且,根据本变型例的车辆用灯具110,LED元件121成为在n电极121f附近具有峰值(在n电极121f侧具有最大亮度部分)的亮度分布(参照图26(c))。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止(参照图4),能够原样地利用该亮度分布的LED元件121的发光状态来形成交错光束用配光图案P(参照图11)。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止,而是设计出使n电极121f侧(亮度峰值部分)沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地进行配置的反射面133,从而也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,根据本变型例的车辆用灯具110,光利用效率提高。
[变型例3-3]
下面,参照附图来说明车辆用灯具110的变型例3-3。
图30是本发明的一个实施方式的车辆用灯具110(变型例3-3)的纵截面图。
如图30所示,本变型例的车辆用灯具110具有:配置在车辆前方侧的投影镜头134a、配置在车辆后方侧的光源120、被配置成覆盖光源120的从侧方到前方的范围(即与光源120对置)以入射来自光源120的光的反射面134b、以及配置在投影镜头134a和光源120之间的遮光罩134c等。投影镜头134a、反射面134b、遮光罩134c构成本发明中的投影光学系统。
光源120被配置成:n电极121f侧(亮度峰值部分)位于车辆前方侧,离n电极121f远的长边121a2位于车辆后方侧,即反射面131侧,而且,该光源120的照射方向(即该光源120的发光面)朝上(参照图30)。
反射面134b是第1焦点被设定在光源120附近、第2焦点被设定在遮光罩134c的上端缘附近的旋转椭圆系统的反射面,反射面134b被配置成覆盖光源120的从侧方到前方的范围(即与光源120对置),以入射来自光源120的光(参照图30)。
反射面134b可构成为,以如下方式将光源120的发光面的多个光源像P1投影到前方,所示方式是:使得与n电极121f(亮度峰值部分)对应的像部分P1’在投影到假想铅直屏幕(未图示)上的状态下位于上方,在假想铅直屏幕上,沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源120的多个光源像P1各自的与n电极121f(亮度峰值部分)对应的像部分P1’。通过这多个光源像P1形成包括预定的截止线(包括水平截止线CL1和倾斜截止线CL2,参照图11)的前照灯用配光图案P。
遮光罩134c是用于对来自反射面134b的反射光的一部分进行遮光来形成截止线的遮光部件。遮光罩134c以其上端缘位于投影镜头134a的焦点附近的状态被配置在投影镜头134a和光源120之间。
根据本变型例的车辆用灯具110,光源120被配置成上述位置关系(参照图30)。因此,能够沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源120的多个光源像P1各自的与n电极121f(亮度峰值部分)对应的多个像部分P1’。由此,能够形成具有以下梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案P(参照图11),所述梯度为:截止线(水平截止线CL1和倾斜截止线CL2)附近最亮,随着从该截止线向下侧移动,照度逐渐下降。
并且,根据本变型例的车辆用灯具110,LED元件121成为在n电极121f附近具有峰值(在n电极121f侧具有最大亮度部分)的亮度分布(参照图26(c))。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的大致一半截止(参照图4),只需使来自LED元件121的高亮度侧端部的极小一部分光截止,能够大致原样地利用该亮度分布的LED元件121的发光状态来形成交错光束用配光图案P(参照图11)。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的大致一半截止,而是设计出使n电极121f侧(亮度峰值部分)沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地进行配置的反射面134b等,从而也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,根据本变型例的车辆用灯具110,光利用效率提高。
并且,根据本变型例的车辆用灯具110,与使用以往的LED元件的情况相比较,遮光罩134c接收的能量减少。即,仅来自LED元件121的高亮度侧端部的极小一部分光照射到遮光罩134c,因而能够减少遮光罩134c受到不必要加热的量。
[变型例3-4]
下面,参照附图来说明车辆用灯具110的变型例3-4。
图31是本发明的一个实施方式的车辆用灯具110(变型例3-4)的纵截面图。
如图31所示,本变型例的车辆用灯具110具有:配置在车辆前方侧的投影镜头135a、配置在车辆后方侧的光源120、以及配置在投影镜头135a和光源120之间的遮光罩135b等。投影镜头135a、遮光罩135b构成本发明中的投影光学系统。
光源120被配置成:离n电极121f远的长边121a2位于铅直上方,n电极121f侧(亮度峰值部分)位于铅直下方,而且,该光源120的照射方向(即该光源120的发光面)朝向车辆前方侧(参照图31)。
遮光罩135b是用于对来自光源120的光的一部分进行遮光来形成截止线的遮光部件,遮光罩135b以其上端缘位于投影镜头135a的焦点附近的状态被配置在投影镜头135a和光源120之间。
根据本变型例的车辆用灯具110,光源120被配置成上述位置关系(参照图31)。因此,能够沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源120的多个光源像P1各自的与n电极121f(亮度峰值部分)对应的多个像部分P1’。由此,能够形成具有以下梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案P(参照图11),所述梯度为:截止线(水平截止线CL1和倾斜截止线CL2)附近最亮,随着从该截止线向下侧移动,照度逐渐下降。
并且,根据本变型例的车辆用灯具110,LED元件121成为在n电极121f附近具有峰值(在n电极121f侧具有最大亮度部分)的亮度分布(参照图26(c))。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的大致一半截止(参照图4),只需使来自LED元件121的高亮度侧端部的极小一部分光截止,能够大致原样地利用该亮度分布的LED元件121的发光状态来形成交错光束用配光图案P(参照图11)。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的大致一半截止,而是设计出使n电极121f侧(亮度峰值部分)沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地进行配置的光学系统,从而也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,根据本变型例的车辆用灯具110,光利用效率提高。
并且,根据本变型例的车辆用灯具110,与使用以往的LED元件的情况相比较,遮光罩135b接收的能量减少。即,仅来自LED元件121的高亮度侧端部的极小一部分光照射到遮光罩135b,因而能够减少遮光罩135b受到不必要加热的量。
[变型例4-1]
下面,参照附图来说明LED元件121的结构(变型例4-1)。图32(a)是LED元件121(变型例4-1)的主视图(俯视图),图32(b)是LED元件121(变型例4-1)的截面图(侧视图),图32(c)是图32(a)中B-B截面上的LED元件121(变型例4-1)的亮度分布的例子。
在上述实施方式和各变型例中,n电极121f形成在n型半导体层121a表面中包括一个长边在内的小宽度区域121a1中(参照图26(a))。然而本发明不限于此。例如,如图32(a)、图32(b)所示,n电极121f也可以包括沿与该n电极121f相同的方向延伸的n附加电极121f2。例如,如图32(a)、图32(b)所示,在n型半导体层121a表面中的一个长边121a2和另一个长边121a4的中间形成n附加电极121f2,通过沿纵方向延伸的n附加电极121f3将该n附加电极121f2和n电极121f连接。在该情况下,来自外部的供电用的导电线等的电连接也是在n电极121f上进行的。
根据本变型例,由于p电极121d形成在p型半导体层121c的大致全部区域中,因而提供给p电极121d的电流在p电极121d中均匀地扩散。然而,由于电流倾向于以最短距离通过,因而形成这样的电流分布(与图32(c)的亮度分布大致对应的分布):电流集中于n电极121f(和n附加电极121f2)侧(在n电极121f侧具有峰值),且随着沿纵方向离开n电极121f而逐渐减小。另一方面,在横截面方向上,由于n电极121f和p电极121d相互平行地配置(参照图32(b)),因而提供给p电极121d的电流形成恒定的电流分布。
活性层121b利用这样分布的电流进行发光,从而在LED元件121的发光面上形成与上述电流分布相同的亮度分布,即,在LED元件121的发光面(纵截面方向)上,形成在n电极121f附近具有峰值、且随着沿纵方向离开n电极121f而逐渐减小的亮度分布(参照图32(c)),在LED元件121的发光面(横截面方向)上形成恒定的亮度分布。
因此,通过将波长转换层122配置成覆盖本变型例的LED元件121的发光面(参照图25),从而在纵截面方向上,形成在n电极121f附近具有峰值(在n电极121f侧具有最大亮度部分)、且随着沿纵方向离开n电极121f而逐渐减小的亮度分布(参照图32(c))。并且,在横截面方向上形成恒定的亮度分布。这样,能够构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源120。
并且,包括本变型例的LED元件121的光源120与上述实施方式的光源120一样,是在n电极121f附近具有峰值的亮度分布。因此,使用包括本变型例的LED元件121的光源120,能够构成车辆用灯具110(参照图24)、变型例3-1~3-4的车辆用灯具110(参照图28~图31)。
并且,根据本变型例,通过调整n电极121f和n附加电极121f2的间隔H1(参照图32(a))、n附加电极121f2的面积、个数等,能够将LED元件121(光源120)的纵截面方向上的亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
这里,如前面参照图23所说明的那样,优选的是,调整n电极121f和n附加电极121f2的间隔H1(参照图32(a))、n附加电极121f2的面积、个数等,形成不产生横条纹的亮度分布。
[变型例4-2]
下面,参照附图来说明LED元件121的结构(变型例4-2)。图33(a)是LED元件121(变型例4-2)的主视图(俯视图),图33(b)是LED元件121(变型例4-2)的侧视图,图33(c)是图33(a)中C-C截面上的LED元件121(变型例4-2)的亮度分布的例子。
如图33(a)、图33(b)所示,可以在n型半导体层121a表面上形成用于取出来自活性层121b的光(来自活性层121b的直接光或者来自p电极121d的反射光)的多个结构物121a3(称为微型锥:micro cone)。多个结构物121a3相对于n型半导体层121a的表面,可以是凸的,也可以是凹的。
例如,如图33(a)、图33(b)所示,沿着离n电极121f远的长边121a2形成沿与n电极121f相同的方向延伸的n附加电极121f2,通过沿纵方向延伸的n附加电极121f3将n电极121f和n附加电极121f2连接。而且,如图33(a)所示,将多个结构物121a3形成为:从n型半导体层121a表面中离n电极121f远的长边121a2朝向n电极121f,该多个结构物121a3逐渐变密(基于数量的控制)。并且,光取出效率随结构物121a3的尺寸不同而变化,因而通过调整多个结构物121a3的大小,也能适当调整亮度分布。
例如,在形成n电极121f之前,将通过剥离蓝宝石基板而露出的n型半导体层121a的上表面(“C-”面)浸渍在KOH等碱性溶液内进行湿蚀刻,由此能够形成多个结构物121a3。在该湿蚀刻时,例如,使用将开口率控制成从离n电极121f远的长边121a2朝向n电极121f逐渐变密的掩模,能够将多个结构物121a3形成为从离n电极121f远的长边121a2朝向n电极121f逐渐变密。并且,例如,在利用多个等级的碱性溶液进行处理的情况下,通过按各个等级控制在碱性溶液中的浸渍时间,能够将多个结构物121a3形成为从离n电极121f远的长边121a2朝向n电极121f、尺寸逐渐变大。
另外,在微型锥的形成时,优选的是,恰当地形成防止p型电极层和粘接层内包含的金属元素与KOH溶液发生反应的耐碱性溶液保护膜,并在湿蚀刻后去除保护膜。另外,也可利用干蚀刻代替湿蚀刻,形成多个结构物121a3。
根据本变型例,活性层121b的大致全部区域利用从p电极121d流入n电极121f(和n附加电极121f2、121f3)的电流进行发光。来自活性层121b的光更多地是从n型半导体层121a表面中紧密地形成有多个结构物121a3的n电极121f侧被取出。因此,在LED元件121的发光面(纵截面方向)上,形成在n电极121f附近具有峰值、且随着沿纵方向离开n电极121f而逐渐减小的亮度分布(参照图33(c))。并且,在LED元件121的发光面(横截面方向)上形成恒定的亮度分布。
因此,通过将波长转换层122配置成覆盖本变型例的LED元件121的发光面(参照图25),从而在纵截面方向上,形成在n电极121f附近具有峰值(在n电极121f侧具有最大亮度部分)、且随着沿纵方向离开n电极121f而逐渐减小的亮度分布(参照图33(c))。并且,在横截面方向上形成恒定的亮度分布。这样,能够构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源120。
并且,包括本变型例的LED元件121的光源120与上述实施方式的光源120一样,是在n电极121f附近具有峰值的亮度分布。因此,使用包括本变型例的LED元件121的光源120,能够构成车辆用灯具110(参照图24)、变型例3-1~3-4的车辆用灯具110(参照图28~图31)。
并且,根据本变型例,通过调整多个结构物121a3的密度、尺寸等,能够将LED元件121(光源120)的纵截面方向上的亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
[变型例4-3]
下面,参照附图来说明LED元件121的结构(变型例4-3)。图34(a)是LED元件121(变型例4-3)的主视图(俯视图),图34(b)是LED元件121(变型例4-3)的截面图(侧视图),图34(c)是图34(a)中D-D截面上的LED元件121(变型例4-3)的亮度分布的例子。
如图34(a)、图34(b)所示,n电极121f可以包括沿与该n电极121f相同的方向延伸的多个n附加电极121f2。
例如,如图34(a)、图34(b)所示,将多个n附加电极121f2形成为从n型半导体层121a表面中离n电极121f远的长边121a2朝向n电极121f、间隔逐渐变密,通过沿纵方向延伸的n附加电极121f3将这多个n附加电极121f2和n电极121f连接。
根据本变型例,由于p电极121d形成在p型半导体层121c的大致全部区域中,因而提供给p电极121d的电流在p电极121d中均匀地扩散。另一方面,由于电流倾向于以最短距离通过,因而形成这样的电流分布(与图34(c)的亮度分布大致对应的分布):电流集中于n电极121f和紧密地形成有多个n附加电极121f2的n电极121f侧(在n电极121f侧具有峰值),且随着沿纵方向离开n电极121f而逐渐减小。并且,提供给p电极121d的电流在横截面方向上形成恒定的电流分布。
活性层121b利用这样分布的电流进行发光,从而在LED元件121的发光面上形成与上述电流分布相同的亮度分布,即,在LED元件121的发光面(纵截面方向)上,形成在n电极121f附近具有峰值、且随着沿纵方向(窄边方向)离开n电极121f而逐渐减小的亮度分布(参照图34(c)),在LED元件121的发光面(横截面方向)上形成恒定的亮度分布。
因此,通过将波长转换层122配置成覆盖本变型例的LED元件121的发光面(参照图25),从而在纵截面方向上,形成在n电极121f附近具有峰值(在n电极121f侧具有最大亮度部分)、且随着沿纵方向离开n电极121f而逐渐减小的亮度分布(参照图34(c))。并且,在横截面方向上形成恒定的亮度分布。这样,能够构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源120。
并且,包括本变型例的LED元件121的光源120与上述实施方式的光源120一样,是在n电极121f附近具有峰值的亮度分布。因此,使用包括本变型例的LED元件121的光源120,能够构成车辆用灯具110(参照图24)、变型例3-1~3-4的车辆用灯具110(参照图28~图31)。
并且,根据本变型例,通过调整多个n附加电极121f2的间隔、n附加电极121f2的面积、个数等,能够将LED元件121(光源120)的纵截面方向上的亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
[变型例4-4]
下面,参照附图来说明另一种LED元件121的结构(变型例4-4)。图35(a)是LED元件121(变型例4-4)的主视图(俯视图),图35(b)是P电极121d的部分的主视图,图35(c)是LED元件121(变型例4-4)的截面图(侧视图),图35(d)是图35(a)中E-E截面上的LED元件121(变型例4-4)的亮度分布的例子。
如图35(a)、图35(c)所示,n电极121f包括沿与该n电极121f相同的方向延伸的多个n附加电极121f2。并且,如图35(b)、图35(c)所示,p电极121d可以包括:交替配置的、沿与n电极121f相同的方向延伸的高反射率电极121d1(相当于本发明的第1反射率电极)和沿与n电极121f相同的方向延伸的低反射率电极121d2(相当于本发明的第2反射率电极)。高反射率电极121d1例如是由对于蓝色光反射率高的金属材料构成的电极(例如Al为100%)。低反射率电极121d2是由反射率比高反射率电极121d1低的金属材料构成的电极(例如Al为80%)。
例如,如图35(a)、图35(c)所示,将n电极121f和多个n附加电极121f2形成为大致等间隔。而且,通过沿纵方向延伸的n附加电极121f3将这多个n附加电极121f2和n电极121f连接。
另一方面,如图35(b)、图35(c)所示,在p电极121d层中,将低反射率电极121d2形成为从n电极121f侧朝向远的长边121a2、间隔逐渐变密。
根据本变型例,p电极121d由高反射率电极121d1和低反射率电极121d2构成,活性层121b的大致全部区域利用从该p电极121d流入n电极121f(和n附加电极121f2、121f3)的电流进行发光。来自活性层121b的光更多地是从形成有纵尺寸大的高反射率电极121d1的n电极121f侧(即,未紧密地形成低反射率电极121d2的n电极121f侧)被取出。通过这样控制反射光,从而在LED元件121的发光面(纵截面方向)上,形成在n电极121f侧具有峰值、且随着沿纵方向离开n电极121f而逐渐减小的亮度分布(参照图35(d))。并且,在LED元件121的发光面(横截面方向)上形成恒定的亮度分布。
因此,通过将波长转换层122配置成覆盖本变型例的LED元件121的发光面(参照图25),从而在纵截面方向上,形成在n电极121f附近具有峰值(在n电极121f侧具有最大亮度部分)、且随着沿纵方向离开n电极121f而逐渐减小的亮度分布(参照图35(d))。并且,在横截面方向上形成恒定的亮度分布。这样,能够构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源120。
并且,包括本变型例的LED元件121的光源120与上述实施方式的光源120一样,是在n电极121f附近具有峰值的亮度分布。因此,使用包括本变型例的LED元件121的光源120,能够构成车辆用灯具110(参照图24)、变型例3-1~3-4的车辆用灯具110(参照图28~图31)。
并且,根据本变型例,通过调整各反射率电极121d1、121d2的纵方向尺寸等,能够将LED元件121(光源120)的纵截面方向上的亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
另外,还可以将本变型例4-4和其它变型例组合而构成LED元件121。
[变型例4-5]
下面,参照附图来说明LED元件121的结构(变型例4-5)。图36(a)是LED元件121(变型例4-5)的主视图(俯视图),图36(b)是LED元件121(变型例4-5)的截面图(侧视图),图36(c)是图36(a)中F-F截面上的LED元件121(变型例4-5)的亮度分布的例子。
如图36(a)、图36(b)所示,可以在n型半导体层121a表面上形成:沿与n电极121f相同的方向延伸的高折射率的多个透明导电膜121B(相当于本发明的第1透明导电膜);以及覆盖这多个透明导电膜121B和它们之间的n型半导体层121a表面的低折射率的透明导电膜121A(相当于本发明的第2透明导电膜)。
例如,如图36(b)所示,以如下方式形成透明导电膜21A和透明导电膜121B重合的部分,所示方式是:从n型半导体层121a表面中离n电极121f远的长边121a2朝向n电极121f,纵方向的尺寸逐渐增大。
透明导电膜121A、121B例如可通过在蓝宝石基板的剥离工序之后,实施以下工序来形成。在通过剥离蓝宝石基板而露出的n型半导体层121a表面上,利用溅射法局部地形成ITO膜作为透明导电膜121B。进而,在n型半导体层121a表面和ITO膜上形成ZnO膜作为透明导电膜121A。通过调整成膜条件,获得折射率为2.0~2.1的ZnO膜和折射率为2.2~2.3的ITO膜。这里,ITO膜和ZnO膜均可获得与例如由折射率约为2.7的GaN构成的n型半导体层121a的欧姆接触。然后,在透明导电膜21A表面(ZnO膜表面)形成n电极121f。
通过以上方式,能够在n型半导体层121a表面上形成透明导电膜121A、121B。
根据本变型例,活性层121b的大致全部区域利用从p电极121d流入n电极121f(和透明导电膜121A、121B)的电流进行发光。来自活性层121b的光更多地是从n型半导体层121a表面中的透明导电膜121B和透明导电膜121A重合的部分被取出。这是因为,对于形成于LED元件121与外部(树脂、空气等)之间的界面上的全反射量,层叠有透明导电膜121B和透明导电膜121A的区域的全反射量比仅覆盖有透明导电膜121A的区域小。因此,在LED元件121的发光面(纵截面方向)上,形成在n电极121f附近具有峰值、且随着沿纵方向离开n电极121f而逐渐减小的亮度分布(参照图36(c))。在LED元件121的发光面(横截面方向)上形成恒定的亮度分布。并且,在纵截面方向上形成与图36(c)所示的亮度分布大致相同的分布。
因此,通过将波长转换层122配置成覆盖本变型例的LED元件121的发光面(参照图25),从而在纵截面方向上,形成在n电极121f附近具有峰值(在n电极121f侧具有最大亮度部分)、且随着沿纵方向离开n电极121f而逐渐减小的亮度分布(参照图36(c))。并且,在横截面方向上形成恒定的亮度分布。这样,能够构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源120。
并且,包括本变型例的LED元件121的光源120与上述实施方式的光源120一样,形成在n电极121f附近具有峰值的亮度分布。因此,使用包括本变型例的LED元件121的光源120,能够构成车辆用灯具110(参照图24)、变型例3-1~3-4的车辆用灯具110(参照图28~图31)。
并且,根据本变型例,通过调整透明导电膜121A和透明导电膜121B重合的部分的纵方向尺寸,能够将LED元件121(光源120)的纵截面方向上的亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
下面,参照附图来说明本发明的又一个实施方式的车辆用灯具。
本实施方式的车辆用灯具210也例如是车辆用前照灯,分别被配置在车辆前部的左右两侧。
图37(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具210的外观图,图37(b)是纵截面图。图38是光源220的简化的截面图。
如图37(a)、图37(b)、图38所示,车辆用灯具210与图5(a)、图5(b)所示的车辆用灯具10一样,具有光源220、投影光学系统230等。光源220包括LED元件221和被配置成覆盖LED元件221的发光面的波长转换层222。本实施方式与前面的车辆用灯具10在光源220方面、特别是LED元件221方面不同,因而以下仅说明该不同点。
[LED元件221的结构]
首先,说明LED元件221的结构。图39(a)是LED元件221的主视图(俯视图),图39(b)是LED元件221的后视图,图39(c)是LED元件221的截面图(侧视图),图39(d)是图39(a)中A-A截面上的LED元件221(发光面)的亮度分布的例子。
LED元件221是通过将基板(例如蓝宝石基板)安装成位于上方的状态而从该基板侧取出蓝色光的倒装(flip-chip)型(也称为FC型)的LED元件。LED元件221在主视图中具有大致矩形的发光面(参照图39(a))。本实施方式的LED元件221(发光面)可以采用纵H(窄边方向)=500~1200μm、横W(长度方向)=4~5mm左右的大尺寸构成(参照图39(a))。
如图39(b)所示,LED元件221具有以下部分等:矩形的基板221a;n型半导体层221b,其形成在基板221a的单面上;n电极221c,其形成在n型半导体层221b表面中包括一个长边在内的小宽度区域221b1中且沿长边方向延伸;活性层221d,其形成在离n电极221c远的长边和n电极221c之间的n型半导体层221b表面上;p型半导体层221e,其形成在活性层221d表面中的一个长边和另一个长边之间;透明电极221f,其形成在p型半导体层221e表面中的一个长边和另一个长边之间;以及p电极221g,其形成在透明电极221f表面中的一个长边和另一个长边之间。
基板221a例如是对于蓝色光具有透射性的蓝宝石基板等的单晶基板。n型半导体层221b例如是n-GaN层等氮化物半导体层。n电极221c例如是经由凸块等与基板上的配线图案连接的包括焊盘221c1的电极。焊盘221c1是任意设置的。焊盘221c1的数量也是任意设定的。活性层221d例如是InGaN层等发光层。p型半导体层221e例如是p-GaN层等氮化物半导体层。透明电极221f是AuNi、ITO等薄膜且是低电阻的透明电极。透明电极221f用于弥补与n型半导体层221b相比电阻率高的p型半导体层221e的电流扩散。p电极221g例如是对于蓝色光反射率高的电极(也称为反射电极)。p电极221g形成在透明电极221f表面中从一个长边到另一个长边的大致全部区域中(参照图39(b))。根据本实施方式的LED元件221,与面朝上(face-up)型LED元件相比,利用p电极221g的反射作用,能够实现输出增加。并且,在本实施方式的LED元件221中,能够使用散热效果高的大尺寸的p电极221g,因而与面朝上型LED元件相比,能够防止或缓解因供给大电流引起的LED元件221的发热的影响(发光亮度的下降等)。
对前照灯的用途进行例示。在该情况下,LED元件221连接着由DC-DC转换器等控制的用于供给恒定电流(正向电流:1~5A,电流密度:35A/cm2以上)的电路(例如恒流电路。未图示)。该电路例如向LED元件221供给形成下述的电流分布的程度的电流密度的电流。来自该电路的电流通过p电极221g、透明电极221f、p型半导体层221e、活性层221d、n型半导体层221b流向n电极221c。由此,活性层221d发出蓝色光。该蓝色光在图39(c)中,从基板221a朝上方向直接出射或者由p电极221g反射而出射。
由于p电极221g和透明电极221f形成在p型半导体层221e的大致全部区域中,因而提供给p电极221g的电流在p电极221g中均匀地扩散。另一方面,由于电流倾向于以最短距离通过,因而在p型半导体层221e(纵截面)中不是均匀地扩散的,形成了电流集中于n电极221c附近(在n电极221c侧具有峰值)、且随着沿纵方向离开n电极221c而逐渐减小的电流分布(与图39(d)的亮度分布大致对应的分布)。并且,在透明电极221f(横截面方向)上,由于n电极221c和p电极221g相互平行地配置(参照图39(b)),因而提供给p电极221g的电流形成恒定的电流分布。
活性层221d利用这样分布的电流进行发光,从而在LED元件221的发光面上形成与上述电流分布相同的亮度分布,即,在LED元件221的发光面(纵截面方向)上,形成在n电极221c附近具有峰值(在n电极221c侧具有最大亮度部分)、且随着沿纵方向离开n电极221c而逐渐减小的亮度分布(参照图39(d))。并且,在LED元件221的发光面(横截面方向)上形成恒定的亮度分布。在LED元件221的发光面的亮度分布中,表示最大亮度的峰值相对于元件中央位于一个长边侧,且从一个长边到另一个长边存在一个亮度峰值。
另外,通过调整透明电极221f的厚度、各电极221c、221f、221g的面积、两个电极221c、221g的间隔等,能够将LED元件221(光源220)的纵截面方向上的亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
[LED元件221的制造方法]
下面,说明LED元件221的制造方法(实施例)。
制备蓝宝石基板221a,利用MOCVD生长(外延生长)半导体层(n型半导体层221b、活性层221d、p型半导体层221e等)。
具体地按顺序说明半导体层的生长。将蓝宝石基板221a放入到MOCVD装置中,之后,在氢气环境中进行10分钟的1000℃的热清洗。供给TMG和NH3来形成由GaN层构成的缓冲层(未图示)。接着,供给TMG、NH3和作为掺杂气体的SiH4,形成由n型GaN层构成的n型半导体层221b。接着,在n型半导体层221b上形成活性层221d。在本实施例中,在活性层221d上设有由InGaN/GaN构成的多量子阱结构。即,以InGaN/GaN的形成为1个周期进行5个周期的生长。具体地说,供给TMG、TMI、NH3来形成InGaN阱层,接着供给TMG、NH3来形成GaN阻挡层。通过重复该处理5个周期来形成活性层221d。然后,供给TMG、TMA、NH3和作为掺杂剂的CP2Mg(bis-cyclopentadienyl Mg,二茂镁),形成p型AlGaN包层(未图示)。接着,供给TMG、NH3和作为掺杂剂的CP2Mg,形成由p型GaN层构成的p型半导体层221e。
然后,从晶片上方实施干蚀刻,使得n型半导体层221b(n型GaN层)的一部分露出。利用光刻新形成覆盖n型半导体层221b(n型GaN层)露出的部分221b1的抗蚀剂图案。之后,以覆盖p型半导体层221e的方式形成由ITO构成的透明电极221f。接着,通过电子光束蒸镀法形成反射电极221g。例如,反射电极221g是由Ag/Ti/Pt/Au构成的多层膜。可以通过电阻加热蒸镀形成反射电极221g。之后,使用去除剂去除抗蚀剂图案。
然后,在n型半导体层221b(n型GaN层)的露出面221b1上形成由TiAu、TiAl构成的n电极221c。在焊盘或电极221c形成时,除了形成有各自的部分以外,利用光刻等还形成了掩模,在焊盘或电极221c形成后,使用去除剂去除掩模。
通过以上方式来制造LED元件221。
[波长转换层222]
波长转换层222被配置成覆盖LED元件221的发光面。图38是安装在陶瓷基板或硅基板等安装基板C上的LED元件221、被配置成覆盖LED元件221的发光面的波长转换层222的例子。另外,关于LED元件221与安装基板C,例如经由凸块B等将p电极221g、n电极221c与安装基板C上的配线图案电连接。另外在该图中,LED元件121以简化的状态表示。
由此,能够构成发出白色光(伪白色光)的光源220(白色光源),其中,所述白色光包括来自LED元件221的蓝色光中透射过波长转换层222的蓝色光成分和受到来自LED元件221的蓝色光的激励而发出的来自波长转换层222的黄色光成分。作为波长转换层222,例如可与前面描述的LED元件进行组合。
在LED元件221的发光面上形成上述的亮度分布(参照图39(d))。因此,在光源220的发光面上形成与上述亮度分布相同的亮度分布,即,在光源220的发光面的纵截面方向(窄边方向)上,形成在n电极221c附近具有峰值(在n电极221c侧具有最大亮度部分)、且随着沿纵方向离开n电极221c而逐渐减小的亮度分布(参照图39(d)),在光源220的发光面的横截面方向(长度方向)上形成恒定的亮度分布。
图39(d)是LED元件221发光面的纵截面方向上的亮度分布的例子。可知,在LED元件221中成为在n电极221c附近具有峰值(在n电极221c侧具有最大亮度部分)的亮度分布(参照图39(d))。
在以往的电极结构的LED元件中,如图4的上侧的亮度分布曲线所示,由于亮度的峰值位于芯片中心,因而为了满足所述配光条件,必须使一半区域的光截止来使用(参照图4下侧),浪费了光。
与此相对,在本实施方式的LED元件221中,形成在n电极221c附近具有峰值(在n电极221c侧具有最大亮度部分)的亮度分布(参照图39(d))。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止,能够原样地利用该亮度分布的LED元件221的发光状态来形成适合于交错光束的配光图案P。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止,而是将n电极221c侧(亮度分布中的亮度峰值的部分)配置在与所述配光的照度最大部分对应的位置。由此,也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,光利用效率提高。
如以上说明的那样,根据本实施方式的LED元件221,通过具有特定的电极结构,从而在矩形的发光面上,在纵截面方向上形成在n电极221c附近具有峰值(在n电极221c侧具有最大亮度部分)、且随着沿纵方向离开n电极221c而逐渐减小的亮度分布(参照图39(d)),在横截面方向上形成恒定的亮度分布,能够构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源220。
并且,LED元件221是长方形的单一的LED元件,因而与以往那样将多个LED元件排成一列而成为长方形的情况(参照图1)相比,能够形成更均匀的发光面。另外,如图40所示,也可以根据亮度分布将具有本发明的元件结构的多个LED元件221排成一列来使用。
并且,在使用长方形的单一LED元件121的情况下,波长转换层222是长方形的单一的波长转换层。因此,与以往那样将被各自所对应的波长转换层覆盖的多个LED元件排成一列的情况(参照图1)相比,不容易产生萤光体粒子的分布偏差,能够防止颜色不均和亮度不均。
[车辆用灯具210]
下面,参照附图来说明使用上述结构的光源220构成车辆用灯具210的例子。
如图37(a)、图37(b)所示,车辆用灯具210具有:配置在车辆前方侧的光源220、以及配置在车辆后方侧的作为本发明的投影光学系统的反射面231等。
具有本发明的元件结构的光源220被配置成:n电极221c侧(亮度峰值部分)位于车辆前方侧,离n电极221c远的长边221a2侧位于车辆后方侧(即反射面231侧),而且,该光源220的照射方向(即该光源220的发光面)朝下(参照图37(b))。
反射面231是焦点被设定在光源220附近的旋转抛物面系统的反射面。反射面231被配置成覆盖光源220的从侧方到前方的范围,即与光源220的发光面对置,以入射来自光源220的光(参照图37(a)、图37(b))。另外,这里,反射面231例如可以由被划分为多个小反射区域的所谓的多反射器构成。
如图37(b)所示,反射面231以如下方式将光源220的发光面的多个光源像P1(在图37(b)中例示出其中1个光源像P1)投影到前方,所示方式是:使得与n电极221c(亮度峰值部分)对应的像部分P1’在投影到假想铅直屏幕(未图示)上的状态下位于上方。由此,可构成为,在假想铅直屏幕上,沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源220的多个光源像P1各自的与n电极221c(亮度峰值部分)对应的像部分P1’。通过这多个光源像P1形成包括预定的截止线(包括水平截止线CL1和倾斜截止线CL2,参照图11)的前照灯用配光图案P。
根据本实施方式的车辆用灯具210,光源220相对于反射面231被配置成上述位置关系(参照图37(a)、图37(b))。因此,能够沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源220的多个光源像P1各自的与n电极221c(亮度峰值部分)对应的多个像部分P1’。由此,能够形成具有以下梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案P(参照图11),所述梯度为:截止线(水平截止线CL1和倾斜截止线CL2)附近最亮,随着从该截止线向下侧移动,照度逐渐下降。
并且,根据本实施方式的车辆用灯具210,LED元件221形成在n电极221c附近具有峰值(在n电极221c侧具有最大亮度部分)的亮度分布(参照图37(d))。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止(参照图4),能够原样地利用该亮度分布的LED元件221的发光状态来形成交错光束用配光图案P(参照图11)。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止,而是设计出使n电极221c侧(亮度峰值部分)沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地进行配置的反射面231,从而也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,根据本实施方式的车辆用灯具210,光利用效率提高。
[变型例5-1]
下面,参照附图来说明车辆用灯具210的变型例5-1。
图41(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具210(变型例5-1)的外观图,图41(b)是纵截面图。
如图41(a)、图41(b)所示,本变型例的车辆用灯具210具有:配置在车辆前方侧的光源220、以及配置在车辆后方侧的作为投影光学系统的反射面232等。
具有本发明的元件结构的光源220被配置成:离n电极221c远的长边221a2侧位于车辆前方侧,n电极221c侧(亮度峰值部分)位于车辆后方侧(即反射面231侧),而且,该光源220的照射方向(即该光源220的发光面)朝上(参照图41(b))。
反射面232是焦点被设定在光源220附近的旋转抛物面系统的反射面。反射面232被配置成覆盖光源220的从侧方到前方的范围,即与光源220的发光面对置,以入射来自光源220的光(参照图41(a)、图41(b))。这里,反射面232例如可以由被划分为多个小反射区域的所谓的多反射器构成。
如图41(b)所示,反射面232以如下方式将光源220的发光面的多个光源像P1(在图41(b)中例示出其中1个光源像P1)投影到前方,所示方式是:使得与n电极221c(亮度峰值部分)对应的像部分P1’在投影到假想铅直屏幕(未图示)上的状态下位于上方。由此,可构成为,在假想铅直屏幕上,沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源220的多个光源像P1各自的与n电极221c(亮度峰值部分)对应的像部分P1’。通过这多个光源像P1形成包括预定的截止线(包括水平截止线CL1和倾斜截止线CL2,参照图11)的前照灯用配光图案P。
根据本变型例的车辆用灯具210,光源220相对于反射面232被配置成上述位置关系(参照图41(a)、图41(b))。因此,能够沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源220的多个光源像P1各自的与n电极221c(亮度峰值部分)对应的多个像部分P1’。由此,能够形成具有以下梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案P(参照图11),所述梯度为:截止线(水平截止线CL1和倾斜截止线CL2)附近最亮,随着从该截止线向下侧移动,照度逐渐下降。
并且,根据本变型例的车辆用灯具210,LED元件221成为在n电极221c附近具有峰值(在n电极221c侧具有最大亮度部分)的亮度分布(参照图39(d))。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止(参照图4),能够原样地利用该亮度分布的LED元件221的发光状态来形成交错光束用配光图案P(参照图11)。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止,而是设计出使n电极221c侧(亮度峰值部分)沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地进行配置的反射面232,从而也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,根据本变型例的车辆用灯具210,光利用效率提高。
[变型例5-2]
下面,参照附图来说明车辆用灯具210的变型例5-2。
图42(a)是本发明的一个实施方式的车辆用灯具210(变型例5-2)的外观图,图42(b)是纵截面图。
如图42(a)、图42(b)所示,本变型例的车辆用灯具210具有:配置在车辆前方侧的光源220、以及配置在车辆后方侧的作为本发明的投影光学系统的反射面233等。
具有本发明的元件结构的光源220被配置成:离n电极221c远的长边221a2侧位于铅直上方,n电极221c侧(亮度峰值部分)位于铅直下方,而且,该光源220的照射方向为大致水平方向(参照图42(b))(即,该光源220的发光面平行于大致垂直方向)。
反射面233是焦点被设定在光源220附近的旋转抛物面系统的反射面。反射面233被配置在光源220的前方,以入射来自光源220的光(参照图42(a)、图42(b))。这里,反射面233例如可以由被划分为多个小反射区域的所谓的多反射器构成。
如图42(b)所示,反射面233以如下方式将光源220的发光面的多个光源像P1(在图42(b)中例示出其中1个光源像P1)投影到前方,所示方式是:使得与n电极221c(亮度峰值部分)对应的像部分P1’在投影到假想铅直屏幕(未图示)上的状态下位于上方。由此,可构成为,在假想铅直屏幕上,沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源220的多个光源像P1各自的与n电极221c(亮度峰值部分)对应的像部分P1’。通过这多个光源像P1形成包括预定的截止线(包括水平截止线CL1和倾斜截止线CL2,参照图11)的前照灯用配光图案P。
根据本变型例的车辆用灯具210,光源220相对于反射面233被配置成上述位置关系(参照图42(a)、图42(b))。因此,能够沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源220的多个光源像P1各自的与n电极221c(亮度峰值部分)对应的多个像部分P1’。由此,能够形成具有以下梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案P(参照图11),所述梯度为:截止线(水平截止线CL1和倾斜截止线CL2)附近最亮,随着从该截止线向下侧移动,照度逐渐下降。
并且,根据本变型例的车辆用灯具210,LED元件221形成在n电极221c附近具有峰值(在n电极221c侧具有最大亮度部分)的亮度分布(参照图39(d))。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止(参照图4),能够原样地利用该亮度分布的LED元件221的发光状态来形成交错光束用配光图案P(参照图11)。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的一部分截止,而是设计出使n电极221c侧(亮度峰值部分)沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地进行配置的反射面233,从而也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,根据本变型例的车辆用灯具210,光利用效率提高。
[变型例5-3]
下面,参照附图来说明车辆用灯具210的变型例5-3。
图43是本发明的一个实施方式的车辆用灯具210(变型例5-3)的纵截面图。
如图43所示,本变型例的车辆用灯具210具有:配置在车辆前方侧的投影镜头234a、配置在车辆后方侧的光源220、被配置成覆盖光源220的从侧方到前方的范围(即与光源220对置)以入射来自光源220的光的反射面234b、以及配置在投影镜头234a和光源220之间的遮光罩234c等。投影镜头234a、反射面234b、遮光罩234c构成本发明中的投影光学系统。
光源220被配置成:n电极221c侧(亮度峰值部分)位于车辆前方侧,离n电极221c远的长边221a2侧位于车辆后方侧,即反射面231侧,而且,该光源220的照射方向(即该光源220的发光面)朝上(参照图43)。
反射面234b是第1焦点被设定在光源220附近、第2焦点被设定在遮光罩234c的上端缘附近的旋转椭圆系统的反射面,反射面234b被配置成覆盖光源220的从侧方到前方的范围(即与光源220对置),以入射来自光源220的光(参照图43)。
反射面234b可构成为,以如下方式将光源220的发光面的多个光源像P1投影到前方,所示方式是:使得与n电极221c(亮度峰值部分)对应的像部分P1’在投影到假想铅直屏幕(未图示)上的状态下位于上方,在假想铅直屏幕上,沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源220的多个光源像P1各自的与n电极221c(亮度峰值部分)对应的像部分P1’。通过这多个光源像P1形成包括预定的截止线(包括水平截止线CL1和倾斜截止线CL2,参照图11)的前照灯用配光图案P。
遮光罩234c是用于对来自反射面234b的反射光的一部分进行遮光来形成截止线的遮光部件。遮光罩234c以其上端缘位于投影镜头234a的焦点附近的状态被配置在投影镜头234a和光源220之间。
根据本变型例的车辆用灯具210,光源220被配置成上述位置关系(参照图43)。因此,能够沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地配置光源220的多个光源像P1各自的与n电极221c(亮度峰值部分)对应的多个像部分P1’。由此,能够形成具有以下梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案P(参照图11),所述梯度为:截止线(水平截止线CL1和倾斜截止线CL2)附近最亮,随着从该截止线向下侧移动,照度逐渐下降。
并且,根据本变型例的车辆用灯具210,LED元件221成为在n电极221c附近具有峰值(在n电极221c侧具有最大亮度部分)的亮度分布(参照图39(d))。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的大致一半截止(参照图4),只需使来自LED元件221的高亮度侧端部的极小一部分光截止,能够大致原样地利用该亮度分布的LED元件221的发光状态来形成交错光束用配光图案P(参照图11)。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的大致一半截止,而是设计出使n电极221c侧(亮度峰值部分)沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地进行配置的反射面234b等,从而也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,根据本变型例的车辆用灯具210,光利用效率提高。
并且,根据本变型例的车辆用灯具210,与使用以往的LED元件的情况相比较,遮光罩234c接收的能量减少。即,仅来自LED元件221的高亮度侧端部的极小一部分光照射到遮光罩234c。因此,能够减少遮光罩234c受到不必要加热的量。
[变型例5-4]
下面,参照附图来说明车辆用灯具210的变型例5-4。
图44是本发明的一个实施方式的车辆用灯具210(变型例5-4)的纵截面图。
如图44所示,本变型例的车辆用灯具210具有:配置在车辆前方侧的投影镜头235a、配置在车辆后方侧的光源220、以及配置在投影镜头235a和光源220之间的遮光罩235b等。投影镜头235a、遮光罩235b构成本发明中的投影光学系统。
光源220被配置成:离n电极221c远的长边221a2侧位于铅直上方,n电极221c侧(亮度峰值部分)位于铅直下方,而且,该光源220的照射方向(即该光源220的发光面)朝向车辆前方侧(参照图44)。
遮光罩235b是用于对来自光源220的光的一部分进行遮光来形成截止线的遮光部件,遮光罩235b以其上端缘位于投影镜头235a的焦点附近的状态被配置在投影镜头235a和光源220之间。
根据本变型例的车辆用灯具210,光源220被配置成上述位置关系(参照图44),因而能够沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)配置光源220的多个光源像P1各自的与n电极221c(亮度峰值部分)对应的多个像部分P1’。由此,能够形成具有以下梯度的、远视性优良的交错光束用配光图案P(参照图11),所述梯度为:截止线(水平截止线CL1和倾斜截止线CL2)附近最亮,随着从该截止线向下侧移动,照度逐渐下降。
并且,根据本变型例的车辆用灯具210,LED元件221成为在n电极221c附近具有峰值(在n电极221c侧具有最大亮度部分)的亮度分布(参照图39(d))。因此,不需要像以往那样使来自LED元件的光的大致一半截止(参照图4),只需使来自LED元件221的高亮度侧端部的极小一部分光截止,能够大致原样地利用该亮度分布的LED元件221的发光状态来形成交错光束用配光图案P(参照图11)。即,不是像以往那样使来自LED元件的光的大致一半截止,而是设计出使n电极221c侧(亮度峰值部分)沿水平方向和倾斜方向(例如与水平呈15°)紧密地进行配置的光学系统,从而也能够使亮度梯度部与配光一致。因此,根据本变型例的车辆用灯具210,光利用效率提高。
并且,根据本变型例的车辆用灯具210,与使用以往的LED元件的情况相比较,遮光罩235b接收的能量减少。即,仅来自LED元件221的高亮度侧端部的极小一部分光照射到遮光罩235b,因而能够减少遮光罩235b受到不必要加热的量。
[变型例6-1]
下面,参照附图来说明LED元件221的结构(变型例6-1)。图45(a)是LED元件221(变型例6-1)的主视图(俯视图),图45(b)是LED元件221(变型例6-1)的后视图,图45(c)是LED元件221(变型例6-1)的截面图(侧视图),图45(d)是图45(a)中B-B截面上的LED元件221(变型例6-1)的亮度分布的例子。
如图45(b)、图45(c)所示,p电极221g可以是沿与n电极221c相同的方向延伸的多个电极221g1。
例如,如图45(b)、图45(c)所示,将多个电极221g1形成为,在纵方向上隔开间隔,而且从透明电极221f表面中离n电极221c远的长边朝向n电极221c,纵方向尺寸逐渐增大。
根据本变型例,活性层221d的大致全部区域利用从各电极221g1流入n电极221c的电流进行发光。利用纵尺寸大的电极221g1(反射电极)的反射作用,使得来自活性层221d的光更多地是从形成有该纵尺寸大的电极221g1的n电极221c侧被取出。通过这样地利用反射电极控制反射光,在LED元件221的发光面(纵截面方向)上形成在n电极221c附近具有峰值、且随着沿纵方向离开n电极221c而逐渐减小的亮度分布(参照图45(d)),在LED元件221的发光面(横截面方向)上形成恒定的亮度分布。
因此,通过将波长转换层222配置成覆盖本变型例的LED元件221的发光面(参照图38),从而在纵截面方向上,形成在n电极221c附近具有峰值(在n电极221c侧具有最大亮度部分)、且随着沿纵方向离开n电极221c而逐渐减小的亮度分布(参照图45(d))。并且,在横截面方向上形成恒定的亮度分布。这样,能够构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源220。
并且,包括本变型例的LED元件221的光源220与上述实施方式的光源220一样,是在n电极221c附近具有峰值的亮度分布。因此,使用包括本变型例的LED元件221的光源220,能够构成车辆用灯具210(参照图37)、变型例5-1~5-4的车辆用灯具210(参照图41~图44)。
并且,根据本变型例,通过调整多个电极221g1的个数、纵方向尺寸等,能够将LED元件221(光源220)的纵截面方向上的亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
这里,如前面参照图23所说明的那样,优选的是,调整多个电极221g1的个数、纵方向尺寸等,形成不产生横条纹的亮度分布。
[变型例6-2]
下面,参照附图来说明LED元件221的结构(变型例6-2)。图46(a)是LED元件221(变型例6-2)的主视图(俯视图),图46(b)是LED元件221(变型例6-2)的后视图,图46(c)是LED元件221(变型例6-2)的截面图(侧视图),图46(d)是图46(a)中C-C截面上的LED元件221(变型例6-2)的亮度分布的例子。
如图46(a)、图46(c)所示,可以在基板221a表面上形成用于取出来自活性层221d的光(来自活性层221d的直接光或者来自p电极221g的反射光)的多个结构物221a1(称为微型锥)。多个结构物221a1相对于基板221a表面,可以是凸的,也可以是凹的。
例如,如图46(b)所示,沿着离n电极221c远的长边形成沿与n电极221c相同的方向延伸的n附加电极221c2,通过沿纵方向延伸的n附加电极221c3将n电极221c和n附加电极221c2连接。并且,如图46(a)所示,将多个结构物221a1形成为从基板221a表面中离n电极221c远的长边221a2朝向n电极221侧逐渐变密(基于数量的控制)。并且,光取出效率随结构物221a1的尺寸不同而变化,因而通过调整多个结构物221a1的大小,也能适当调整亮度分布。
例如,可通过对基板221a的表面实施干蚀刻来形成多个结构物221a1。
根据本变型例,活性层221d的大致全部区域利用从p电极221g流入n电极221c(和n附加电极221c2、221c3)的电流进行发光。来自活性层221d的光更多地是从基板221a表面中紧密地形成有多个结构物221a1的n电极221c侧被取出。因此,在LED元件221的发光面(纵截面方向)上,形成在n电极221c附近具有峰值、且随着沿纵方向离开n电极221c而逐渐减小的亮度分布(参照图46(d))。并且,在LED元件221的发光面(横截面方向)上形成恒定的亮度分布。
因此,通过将波长转换层222配置成覆盖本变型例的LED元件221的发光面(参照图38),从而在纵截面方向上,形成在n电极221c附近具有峰值(在n电极221c侧具有最大亮度部分)、且随着沿纵方向离开n电极221c而逐渐减小的亮度分布(参照图46(d))。并且,在横截面方向上形成恒定的亮度分布。这样,能够构成适合于形成前照灯用配光图案的亮度分布的光源220。
并且,包括本变型例的LED元件221的光源220与上述实施方式的光源220一样,是在n电极221c附近具有峰值的亮度分布。因此,使用包括本变型例的LED元件221的光源220,能够构成车辆用灯具210(参照图37)、变型例5-1~5-4的车辆用灯具210(参照图41~图44)。
并且,根据本变型例,通过调整多个结构物221a1的密度、尺寸等,能够将LED元件221(光源220)的纵截面方向上的亮度分布(峰的位置、峰的宽度等)调整为目标亮度分布。
另外,多个结构物221a1也可以不形成在基板221a表面上,而例如形成在基板221a和n型半导体层221b的界面等其它部分上。
另外,可以构成将本变型例6-2和上述实施方式或其它变型例进行组合后的LED元件221。
上述实施方式在所有方面都只不过是单纯的例示。本发明不由这些记载进行限定性的解释。本发明可在不脱离其精神或主要特征的情况下,以其它各种形式来实施。
Claims (23)
1.一种灯具,该灯具具有:
光源,其由LED元件构成;以及
投影光学系统,其构成为通过将光源的光源像投影到前方,由此在灯具前方的预定距离处假定的假想铅直屏幕上形成期望的配光图案,
所述光源是由长边和短边构成的矩形,
所述光源在一个长边附近具有亮度峰值部分,
通过由投影光学系统将与亮度峰值部分对应的像投影到预定区域,由此形成所述预定的配光图案。
2.根据权利要求1所述的灯具,其中,
所述光源构成为:包括具有发光面的LED元件和被配置成覆盖该发光面的波长转换层,并且,该光源发出通过来自所述LED元件的光中透射过所述波长转换层的光与受到来自所述LED元件的光的激励而发出的来自波长转换层的光的加色混合而得到的光。
3.根据权利要求1或2所述的灯具,其中,
所述LED元件是包括第1长边和第2长边、并且具有以下部分的面朝上型LED元件:
矩形的基板;
n型半导体层,其层叠在所述基板的单面上;
n电极,其形成在所述n型半导体层的表面的包括第1长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸;
活性层,其层叠在所述n型半导体层的表面上;
p型半导体层,其层叠在所述活性层的表面上;
透明电极,其形成在所述p型半导体层的表面上;以及
p电极,其形成在所述透明电极的表面中包括第2长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸。
4.根据权利要求3所述的灯具,其中,
所述透明电极形成在所述p型半导体层的表面中从第1长边到第2长边的大致全部区域中,
所述投影光学系统构成为:以使与所述p电极对应的亮度峰值部分的像位于上方的方式,将所述光源投影到前方而成为多个光源像,在所述假想铅直屏幕上形成包括截止线的前照灯用配光图案,所述截止线是由所述光源的多个光源像各自的所述亮度峰值部分的像形成的。
5.根据权利要求3所述的灯具,其中,
所述透明电极形成在所述p型半导体层的表面中从第2长边到在该第2长边与第1长边的中间沿长边方向延伸的中间线的区域中,
所述投影光学系统构成为:以使与所述p电极对应的亮度峰值部分的像位于上方的方式,将所述光源投影到前方而成为多个光源像,在所述假想铅直屏幕上形成包括截止线的前照灯用配光图案,所述截止线是由所述光源的多个光源像各自的所述亮度峰值部分的像形成的。
6.根据权利要求1或2所述的灯具,其中,
所述LED元件是包括第1长边和第2长边、并且具有以下部分的面朝上型LED元件:
矩形的基板;
n型半导体层,其层叠在所述基板的单面上;
n电极,其形成在所述n型半导体层的表面的包括第1长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸;
活性层,其层叠在所述n型半导体层的表面上;
p型半导体层,其层叠在所述活性层的表面上;
透明电极,其形成在所述p型半导体层的表面中从第1长边到第2长边的大致全部区域中;以及
p电极,其在所述透明电极的表面中第1长边与第2长边的中间沿长边方向延伸,
所述投影光学系统构成为:以使与所述n电极对应的亮度峰值部分的像位于上方的方式,将所述光源投影到前方而成为多个光源像,在所述假想铅直屏幕上形成包括截止线的前照灯用配光图案,所述截止线是由所述光源的多个光源像各自的所述亮度峰值部分的像形成的。
7.根据权利要求3所述的灯具,其中,
该灯具还包括与所述p电极连接、且从该p电极向所述n电极延伸的多个p附加电极,
并且,该灯具还包括与所述n电极连接、且从该n电极向所述p电极延伸的多个n附加电极,
所述投影光学系统构成为:以使与所述p电极的多个p附加电极的末端和所述n电极的多个n附加电极的末端之间相对应的亮度峰值部分的像位于上方的方式,将所述光源投影到前方而成为多个光源像,在所述假想铅直屏幕上形成包括截止线的前照灯用配光图案,所述截止线是由所述光源的多个光源像各自的所述亮度峰值部分的像形成的。
8.根据权利要求1或2所述的灯具,其中,
所述LED元件是具有第1长边和第2长边、并且具有以下部分的面朝上型LED元件:
矩形的基板;
n型半导体层,其层叠在所述基板的单面上;
n电极,其形成在所述n型半导体层的表面的包括第1长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸;
多个活性层,它们层叠在所述n型半导体层的表面上,并由沿着所述基板的长边方向延伸且到达所述n型半导体层的至少一个槽部划分而成;
p型半导体层,其层叠在所述多个活性层的表面各自之上;
透明电极,其形成在所述p型半导体层的表面各自之上;以及
p电极,其形成在所述透明电极的表面各自的包括第2长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸,
所述投影光学系统构成为:以使与所述p电极中位于第2长边侧的p电极对应的亮度峰值部分的像位于上方的方式,将所述光源投影到前方而成为多个光源像,在所述假想铅直屏幕上形成包括截止线的前照灯用配光图案,所述截止线是由所述光源的多个光源像各自的所述亮度峰值部分的像形成的。
9.根据权利要求1或2所述的灯具,其中,
所述LED元件是包括第1长边和第2长边、并且具有以下部分的面朝上型LED元件:
矩形的基板;
多个n型半导体层,它们层叠在基板的单面上,并由沿所述基板的长边方向延伸且到达所述基板的至少一个槽部划分而成;
n电极,其形成在所述多个n型半导体层的表面各自的包括第1长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸;
活性层,其层叠在所述多个n型半导体层的表面各自之上;
p型半导体层,其层叠在所述活性层的表面各自之上;
透明电极,其形成在所述p型半导体层的表面各自之上;以及
p电极,其形成在所述透明电极的表面各自的包括第2长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸,
所述投影光学系统构成为:以使与所述p电极中位于第2长边侧的p电极对应的亮度峰值部分的像位于上方的方式,将所述光源投影到前方而成为多个光源像,在所述假想铅直屏幕上形成包括截止线的前照灯用配光图案,所述截止线是由所述光源的多个光源像各自的所述亮度峰值部分的像形成的。
10.根据权利要求8所述的灯具,其中,
所述划分出的活性层中第2长边侧的活性层、层叠在所述第2长边侧的活性层的表面上的第2长边侧的p型半导体层、形成在所述第2长边侧的p型半导体层的表面上的第2长边侧的透明电极、以及形成在所述第2长边侧的透明电极的表面中包括第2长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸的第2长边侧的p电极构成第2长边侧的元件部,
所述划分出的活性层中第1长边侧的活性层、层叠在所述第1长边侧的活性层的表面上的第1长边侧的p型半导体层、形成在所述第1长边侧的p型半导体层的表面上的第1长边侧的透明电极、以及形成在所述第1长边侧的透明电极的表面中包括第2长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸的第1长边侧的p电极构成第1长边侧的元件部,
而且,该灯具还具有向所述第2长边侧的元件部和所述第1长边侧的元件部供给电流的电路,
所述电路以电流密度比所述第1长边侧的元件部大的方式向所述第2长边侧的元件部供给电流。
11.根据权利要求9所述的灯具,其中,
所述划分出的n型半导体层中第2长边侧的n型半导体层、形成在所述第2长边侧的n型半导体层的表面中包括第1长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸的第2长边侧的n电极、层叠在所述第2长边侧的n型半导体层的表面上的第2长边侧的活性层、层叠在所述第2长边侧的活性层的表面上的第2长边侧的p型半导体层、形成在所述第2长边侧的p型半导体层的表面上的第2长边侧的透明电极、以及形成在所述第2长边侧的透明电极的表面中包括第2长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸的第2长边侧的p电极构成第2长边侧的元件部,
所述划分出的n型半导体层中第1长边侧的n型半导体层、形成在所述第1长边侧的n型半导体层的表面中包括第1长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸的第1长边侧的n电极、层叠在所述第1长边侧的n型半导体层的表面上的第1长边侧的活性层、层叠在所述第1长边侧的活性层的表面上的第1长边侧的p型半导体层、形成在所述第1长边侧的p型半导体层的表面上的第1长边侧的透明电极、以及形成在所述第1长边侧的透明电极的表面中包括第2长边侧的长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸的第1长边侧的p电极构成第1长边侧的元件部,
而且,该灯具还具有向所述第2长边侧的元件部和所述第1长边侧的元件部供给电流的电路,
所述电路以电流密度比所述第1长边侧的元件部大的方式向所述第2长边侧的元件部供给电流。
12.根据权利要求1或2所述的灯具,其中,
所述LED元件是包括第1长边和第2长边、并且具有以下部分的纵型LED元件:
矩形的支撑基板;
背面电极,其形成在所述支撑基板的单面上;
作为反射电极的p电极,其形成在所述支撑基板的所述单面的相反侧的面上;
p型半导体层,其形成在所述p电极上;
活性层,其形成在所述p型半导体层上;
n型半导体层,其形成在所述活性层上;以及
n电极,其形成在所述n型半导体层的表面中包括第1长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸,
所述投影光学系统构成为:以使与所述n电极对应的亮度峰值部分的像位于上方的方式,将所述光源投影到前方而成为多个光源像,在所述假想铅直屏幕上形成包括截止线的前照灯用配光图案,所述截止线是由所述光源的多个光源像各自的所述亮度峰值部分的像形成的。
13.根据权利要求12所述的灯具,其中,
该灯具包括与所述n电极连接且沿长边方向延伸的n附加电极,
所述n附加电极形成在所述n型半导体层的表面中、第1长边与第2长边的中间。
14.根据权利要求12所述的灯具,其中,
所述n型半导体层的表面包括由凹部或/和凸部构成的多个结构物,
所述多个结构物形成为:从所述n型半导体层的表面中的第2长边朝向所述n电极,该多个结构物逐渐变密。
15.根据权利要求12所述的灯具,其中,
该灯具还包括与所述n电极连接且沿长边方向延伸的多个n附加电极,
所述多个n附加电极形成为:从所述n型半导体层的表面中的第2长边朝向所述n电极,该多个n附加电极的间隔逐渐变密。
16.根据权利要求12所述的灯具,其中,
该灯具包括与所述n电极连接且沿长边方向延伸的多个n附加电极,
并且,该灯具包括与所述p电极连接且沿长边方向延伸的多个第1反射率电极、以及沿长边方向延伸且反射率比所述第1反射率电极低的多个第2反射率电极,
所述第1反射率电极和所述第2反射率电极交替地形成,
所述多个第2反射率电极形成为:从所述n电极朝向第2长边,该多个第2反射率电极的间隔逐渐变密。
17.根据权利要求12所述的灯具,其中,
LED元件还具有:
第1透明导电膜,其形成在所述n型半导体层的表面上且沿长边方向延伸;以及
第2透明导电膜,其覆盖所述多个第1透明导电膜及这多个第1透明导电膜之间的所述n型半导体层的表面,且折射率比所述第1透明导电膜低,
所述第1透明导电膜与所述第2透明导电膜重合的部分形成为:从所述n型半导体层的表面中的第2长边朝向所述n电极,该部分的短边方向尺寸逐渐变大。
18.根据权利要求1或2所述的灯具,其中,
所述LED元件是包括第1长边和第2长边、并且具有以下部分的倒装型LED元件:
矩形的基板;
n型半导体层,其形成在所述基板的单面上;
n电极,其形成在所述n型半导体层的表面中包括第1长边在内的小宽度区域中且沿长边方向延伸;
活性层,其形成在所述n型半导体层的表面上;
p型半导体层,其形成在所述活性层的表面上;
透明电极,其形成在所述p型半导体层的表面上;以及
作为反射电极的p电极,其形成在所述透明电极的表面上,
所述投影光学系统构成为:以使与所述n电极对应的亮度峰值部分的像位于上方的方式,将所述光源投影到前方而成为多个光源像,在所述假想铅直屏幕上形成包括截止线的前照灯用配光图案,所述截止线是由所述光源的多个光源像各自的所述亮度峰值部分的像形成的。
19.根据权利要求18所述的灯具,其中,
所述p电极形成在所述透明电极的表面中从第1长边到第2长边的大致全部区域中。
20.根据权利要求18所述的灯具,其中,
所述p电极是沿长边方向延伸、且在短边方向上隔开间隔而形成的多个电极,
所述多个电极形成为:从所述透明电极的表面中的第2长边朝向所述n电极,该多个电极的短边方向尺寸逐渐变大。
21.根据权利要求18所述的灯具,其中,
所述基板的表面包括由凹部或/和凸部构成的多个结构物,
所述多个结构物形成为:从所述基板的表面中的第2长边朝向所述n电极侧,该多个结构物逐渐变密。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的灯具,其中,
通过加色混合得到的光是白色光,
该灯具被用于车辆。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的灯具,其中,
该灯具是前照灯用车辆用灯具。
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