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Hintergrund
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeuglampe mit einem Halbleiterlaserelement als Lichtquelle und insbesondere eine Fahrzeuglampe zum Erzeugen eines weißen Lichts durch Kombinieren eines Halbleiterlaserelements und Phosphor.
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Stand der Technik
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In einer Fahrzeuglampe wie beispielsweise einem Scheinwerfer eines Automobils wurde die Verwendung einer Laserdiode (LD) anstelle einer lichtemittierenden Diode (LED) versucht (siehe Patentdokument 1). Da eine LD-Lichtquelle eine hohe Lichtumwandlungseffizienz und eine kleine Lichtemissionsfläche aufweist, ist die LD-Lichtquelle vorteilhaft für die Miniaturisierung der Lampe. In der Fahrzeuglampe mit der LD-Lichtquelle wird ein Laserlicht, z. B. ein blaues Laserlicht, von einem LD-Element auf ein Phosphor gestrahlt, bei dem es sich um ein Wellenlängenumwandlungselement handelt, ein Licht, wie z. B. ein gelbes Licht wird aufgrund der Erregung des Phosphors emittiert, und das blaue Laserlicht und das gelbe Licht werden gemischt, so dass ein weißes Licht emittiert wird.
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Laserlicht ist ein energiereiches Licht mit starker Richtwirkung. Bei der Verwendung als Licht für einen Fahrzeugscheinwerfer oder dergleichen, wie oben beschrieben, trifft das Laserlicht auf den Phosphor und wird gestreut. Auf diese Weise wird das Laserlicht zu weißem Licht umgewandelt, das für die Strahlung auf die Fahrbahn geeignet ist und eine geeignete Energie aufweist. Wenn das Laserlicht nicht ausreichend auf den Phosphor trifft, wird das energiereiche Laserlicht in dem Reflektor reflektiert und auf einen Fußgänger, ein Fahrzeug, eine Fahrbahn oder dergleichen vor einem Fahrzeug gestrahlt. Zur Vermeidung solcher Situationen, wird der Phosphor fest auf einem Montagekörper fixiert, um ein Loslösen oder eine Beschädigung desselben zu verhindern.
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Zur Vermeidung der direkten Abstrahlung des energiereichen Laserlichts wurden verschiedene Verfahren eingesetzt, unter anderem ein Verfahren zum festen Fixieren des Phosphors an dem oben erwähnten Montagekörper auf solche Art, dass der Phosphor sich nicht löst oder beschädigt wird. Doch auch wenn die Wahrscheinlichkeit eines solchen Ereignisses extrem gering ist, ist es dennoch schwierig die Loslösung des Phosphors vollständig auszuschließen. Um sicherzustellen (mit anderen Worten, um eine Abnormalität zu ermitteln), dass der Phosphor korrekt arbeitet, d. h. dass das Laserlicht auf den Phosphor trifft und korrekt gestreut wird, wird in der Regel ein Lichtdetektor an einer erforderlichen Position in einem optischen Weg installiert, um eine Energiemenge (Lichtintensität) oder Wellenlänge des Lichts zu messen und dadurch die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Abnormalität festzustellen. Wenn eine Abnormalität ermittelt und bestimmt wird, dass das energiereiche Laserlicht ohne Auftreffen auf den Phosphor abgestrahlt wird, wird geschätzt, dass sich der Phosphor aus irgendeinem Grund gelöst hat oder beschädigt wurde, und die Ansteuerung des Laserelements wird gestoppt.
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Zusätzlich dazu wurde vorgeschlagen, die Reflexion des energiereichen Laserlichts auf der Vorderseite eines Reflektor zu verhindern, indem eine Durchgangsöffnung oder eine Austrittsöffnung (Bezugsziffer H2 in Patentdokument 1) in dem Reflektor gebildet wird, auf die das Laserlicht in einer abnormalen Situation trifft, so dass das Laserlicht aus dem Reflektor nach außen austreten kann.
Patentdokument 1: Offenlegungsschrift der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-180886 -
Es besteht allerdings dahingehend ein Problem, dass das energiereiche Laserlicht in dem Reflektor reflektiert wird und direkt an der Vorderseite abgestrahlt wird, wenn der Lichtdetektor nicht vorhanden ist, der Lichtdetektor beschädigt ist oder der Lichtdetektor nicht schnell genug arbeitet.
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Ferner besteht in dem Fall, in dem die oben beschriebene Austrittsöffnung vorhanden ist, der Nachteil, dass ein Teil des weißen Lichts, das den Reflektor bei normaler Ansteuerung erreicht, verloren geht. Ferner besteht die Möglichkeit, dass das aus dem Reflektor ausgetretene Laserlicht in einer abnormalen Situation von jedem Element mehrere Male reflektiert wird und schließlich ein energiereiches Laserlicht aus der Lampenkammer nach außen abgestrahlt wird.
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Zusammenfassung
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sehen eine Fahrzeuglampe vor, mit der verhindert werden kann, dass das Laserlicht in dem Reflektor reflektiert wird und direkt nach vorne abgestrahlt wird, selbst wenn sich ein Phosphor von einer vorgegebenen Position löst oder selbst wenn der Phosphor beschädigt ist, so dass er seine normale Funktion nicht ausüben kann.
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Eine Fahrzeuglampe gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst: ein Halbleiterlaserelement, das dazu konfiguriert ist, Laserlicht zu emittieren; eine Bündelungslinse, die dazu konfiguriert ist, das Laserlicht zu bündeln; einen Phosphor, der dazu konfiguriert ist, weißes Licht durch Umwandeln der Wellenlänge von zumindest einem Teil des gebündelten Laserlichts zu bilden; und einen Reflektor, der dazu konfiguriert ist, das weiße Licht zu reflektieren, wobei ein Streulicht-Erzeugungsteil auf einer Oberfläche des Reflektors ausgebildet ist, bei der es sich um eine Fläche handelt, auf der sich ein Weg, der durch Verlängern eines optischen Weges des Laserlichts vor dem Auftreffen des Laserlichts auf den Phosphor mit dem Reflektor kreuzt.
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(Funktionsweise) Bei einer solchen Konfiguration wird in einer normalen Situation, d. h. wenn der Phosphor an einer vorgegebenen Position fixiert ist und dazu dient, die Wellenlänge von zumindest einem Teil des Laserlichts umzuwandeln, die starke Richtwirkung des energiereichen Laserlichts abgeschwächt, so dass energiearmes weißes Licht entsteht, und das weiße Licht trifft auf einer relativ breiten Fläche auf den Reflektor, so dass nahezu das gesamte weiße Licht an der Vorderseite reflektiert wird, um eine Fahrbahn oder dergleichen zu bestrahlen.
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Wenn sich jedoch der Phosphor von einer vorgegebenen Position löst oder funktionell eingeschränkt ist, auch wenn er noch an der vorgegebenen Position vorhanden ist, wird bei der Konfiguration nach stand der Technik, bei welcher der Streulicht-Bildungsteil nicht auf der Oberfläche des Reflektors ausgebildet ist, das energiereiche Laserlicht direkt reflektiert, oder Laserlicht, das nicht ausreichend in energiearmes Licht umgewandelt wurde, wird auf einem sehr engen Bereich des Reflektors gebündelt und direkt reflektiert. Somit wird das energiereiche Laserlicht auf eine Fahrbahn oder einen Fußgänger oder dergleichen gestrahlt.
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Die vorliegende Erfindung ist dagegen wie folgt konfiguriert. Angenommen es besteht der Fall, dass sich der Phosphor löst oder in seiner Funktion verschlechtert ist, so dass sich Laserlicht (z. B. blaues oder violettes kurzwelliges Laserlicht), das durch Auftreffen auf den Phosphor zu energiearmem Licht umgewandelt werden soll, mit nach wie vor hoher Energie einem sehr engen Bereich des Reflektors nähert. Dann wird selbst in diesem Fall, da der Streulicht-Bildungsteil auf einer Oberfläche des Reflektors ausgebildet ist, die einem Verlängerungsweg eines optischen Weges des Laserlichts entspricht, im Wesentlichen das gesamte Laserlicht diffus reflektiert, indem es auf den Streulicht-Bildungsteil trifft, und wird im Wesentlichen in alle Richtungen auf der Innenseite des Reflektors verstreut. Durch diese Streuung wird die Richtwirkung des Laserlichts entfernt und das Laserlicht wird in das energiearme Streulicht umgewandelt. Auf diese Weise besteht keine Gefahr, dass das Laserlicht nach vorne abgestrahlt wird.
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In diesem Fall wird der Großteil des Streulichts nicht direkt zu der Vorderseite der Lampenkammer nur durch eine einzige Reflexion des Reflektors abgestrahlt. Die wesentliche Menge des Streulichts wird indirekt zu der Vorderseite der gesamten Kammer durch zahlreiche Reflexionen des Reflektors oder dergleichen abgestrahlt. Bei normaler Ansteuerung wird das weiße Licht in dem Streulicht-Bildungsteil reflektiert und dadurch Streulicht erzeugt. Aus demselben Grund kann im Wesentlichen das gesamte Streulicht zur Abstrahlung an der Vorderseite verwendet werden, so dass kaum Licht verloren geht.
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Der Streulicht-Bildungsteil ist so geformt, dass im Wesentlichen das gesamte Laserlicht, das den Streulicht-Bildungsteil erreicht, auf den Streulicht-Bildungsteil auftrifft. Normales Laserlicht weist in der vertikalen und horizontalen Richtung eines Emitters unterschiedliche Divergenzwinkel auf, und das Strahlungsmuster davon wird in einer elliptischen oder rechtwinkligen Form erzeugt. Daher ist es wünschenswert, dass der Streulicht-Bildungsteil eine geringfügig größere elliptische oder rechtwinklige Form aufweist als die elliptische Form des Laserlichts, das den Reflektor erreicht.
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Ferner besteht in der vorliegenden Konfiguration keine Notwendigkeit, eine Öffnung entsprechend der Austrittsöffnung in dem Reflektor im Stand der Technik zu bilden. Insbesondere besteht keine Gefahr, dass das weiße Licht, dessen Wellenlänge bei normalem Betrieb umgewandelt wird, die Außenseite des Reflektors erreicht und damit unnötig verbraucht wird. Somit kann ein Beitrag zur Verbesserung der Energieeffizienz geleistet werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist der Streulicht-Bildungsteil ein Hilfsphosphor, der auf der Oberfläche des Reflektors angeordnet ist.
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(Funktionsweise)
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Bei dem Hilfsphosphor kann es sich um denselben oder einen anderen Phosphor als denjenigen handeln, der in dem ersten Aspekt spezifiziert wurde. In der vorliegenden Konfiguration wird das energiereiche Laserlicht, das in einer abnormalen Situation in die Nähe des Reflektors gelangt, durch Auftreffen auf den Hilfsphosphor gestreut. Somit wird die Richtwirkung des Laserlichts entfernt und energiearmes Streulicht erzeugt. Auf diese Weise wird kein energiereiches Laserlicht nach vorne abgestrahlt. Da ferner die Wellenlänge des energiereichen Laserlichts durch Auftreffen auf den Hilfsphosphor umgewandelt wird, wird das energiearme Laserlicht vor der Streuung erzeugt. Wenn es sich bei dem Hilfsphosphor um denselben Phosphor wie den Phosphor handelt, wird das Streulicht ein weißes Licht, so dass dasselbe Licht wie in der normalen Situation erzielt wird.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist der Streulicht-Bildungsteil eine gebogene Fläche oder eine unregelmäßige Fläche, die auf der Oberfläche des Reflektors angeordnet ist.
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(Funktionsweise)
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Die gebogene Fläche oder unregelmäßige Fläche in der vorliegenden Konfiguration kann durch Formen und Befestigen desselben oder eines anderen Materials als das des Reflektors auf der Oberfläche des Reflektors gebildet werden, oder durch integrales Formen eines Reflektors mit einer gebogenen Fläche oder einer unregelmäßigen Fläche, oder durch Zerkratzen und Aufrauen der Oberfläche des Reflektors oder dergleichen. In der vorliegenden Konfiguration wird das energiereiche Laserlicht, das auf die gebogene Fläche oder die unregelmäßige Fläche in einer abnormalen Situation gestrahlt wird, in den jeweiligen Oberflächen gestreut, so dass Streulicht erzeugt wird. Somit wird entsprechend auch kein energiereiches Laserlicht nach vorne abgestrahlt.
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Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist der Streulicht-Bildungsteil ein Streuungsmittel, das auf der Oberfläche des Reflektors angeordnet ist.
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(Funktionsweise)
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Das Streuungsmittel in der vorliegenden Konfiguration beinhaltet ein beliebiges Material, um die Streuung auf der Oberfläche des Reflektors zu bewirken. Das Streuungsmittel kann durch Aufbringen und Trocknen eines Lösungsmittels mit darin gelösten feinen Partikeln mit Lichtstreuungsfähigkeit auf der Oberfläche des Reflektors oder durch Aufbringen und Trocknen von Lack auf der Oberfläche des Reflektors gebildet werden.
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Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist anstelle des in dem ersten Aspekt beschriebenen Streulicht-Bildungsteils ein Beugungsgitter auf der Oberfläche des Reflektors angeordnet.
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(Funktionsweise)
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Das Beugungsgitter ist ein Spektralelement, bei dem die große Anzahl von unregelmäßigen parallelen Nuten in der Größenordnung von Mikrometern auf der Oberfläche ausgebildet ist. Das Beugungsgitter kann das Licht einer bestimmten Wellenlänge in einer bestimmten Richtung brechen. In der vorliegenden Erfindung wird das Beugungsgitter, bei dem feine parallele Nuten entsprechend der Ziel-Wellenlänge des Laserlichts ausgebildet sind, beispielsweise durch Bonding oder dergleichen an der Position der Oberfläche des Reflektors ausgebildet, auf die das Laserlicht in einer abnormalen Situation gestrahlt wird. Auf diese Weise wird aus dem Laserlicht, das nicht auf den Phosphor auftrifft oder das auf den in seiner Funktion verschlechterten Phosphor auftrifft und damit noch mit hoher Energie in die Nähe des Reflektors gelangt, das Licht entsprechend der Ziel-Wellenlänge in einer anderen Richtung als der vorderseitigen Richtung in dem Beugungsgitter gebrochen. Somit wird verhindert, dass das energiereiche Laserlicht aus der Lampenkammer nach außen gestrahlt wird.
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Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung umfasst die Fahrzeuglampe des Weiteren:
mindestens einen Lichtdetektor,
wobei aus dem Licht, das auf das Beugungsgitter gestrahlt wird, Licht mit einer bestimmten Wellenlänge gebrochen und zu den einen oder zwei oder mehreren Lichtdetektoren geleitet wird.
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(Funktionsweise)
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Selbst wenn das energiearme Laserlicht unter Verwendung der in dem ersten bis fünften Aspekt beschriebenen Erfindungen erzielt werden kann, ist es nicht wünschenswert, eine Fahrzeuglampe an Ort und Stelle zu belassen, bei welcher sich der Phosphor gelöst hat oder beschädigt ist. In der vorliegenden Konfiguration wird das Licht mit einer bestimmten Wellenlänge, das in einer bestimmten Richtung durch das Beugungsgitter gebrochen wird, von dem Lichtdetektor ermittelt und dadurch eine Abnormalität des Phosphors erkannt. Indem ferner der Fahrer über die Abnormalität unter Verwendung eines Alarms oder dergleichen informiert wird, kann die Abnormalität schnell beseitigt werden.
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Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung umfasst die Fahrzeuglampe des Weiteren:
eine Blende, die zwischen dem Phosphor und dem Streulicht-Bildungsteil oder dem Beugungsgitter angeordnet ist, wobei die Blende ein feines Loch aufweist und das feine Loch so ausgebildet ist, dass eine gerade Linie zum Verbinden der erwarteten Position einer maximalen Verschiebung der Bündelungslinse und einem äußeren Rand des Streulicht-Bildungsteils oder des Beugungsgitters durch das feine Loch verläuft.
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(Funktionsweise)
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Wenn bei der Fahrzeuglampe mit dem Streulicht-Bildungsteil oder dem Beugungsgitter eine Emissionsrichtung eines Laserlichts von dem Laserelement eine konstante Richtung ist, üblicherweise eine vertikalen Richtung, trifft das Laserlicht auf den Streulicht-Bildungsteil oder das Beugungsgitter auf, so dass das energiereiche Laserlicht nicht aus der Lampenkammer nach außen abgestrahlt wird, selbst wenn sich der Phosphor löst und das Laserlicht somit in die Nahe des Reflektors gelangt. Diese Funktionsweise ist identisch mit den oben beschriebenen Wirkungsweisen. Wenn allerdings das Laserelement geneigt ist und somit die Emissionsrichtung des Laserlichts aus der vertikalen Richtung verschoben wird, neigt sich auch die Bewegungsrichtung des Laserlichts. Somit besteht die Möglichkeit, dass das Laserlicht die Oberfläche des Reflektors an einer Stelle erreicht, an der der Streulicht-Bildungsteil oder das Beugungsgitter nicht vorhanden ist.
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In diesem Fall ist, wie in der vorliegenden Konfiguration, die Blende mit dem feinen Loch so installiert, dass eine gerade Linie, welche die erwartete Position einer maximalen Verschiebung der Bündelungslinse als Bewegungsbasispunkt des Laserlichts und einen äußeren Rand des Streulicht-Bildungsteils oder des Beugungsgitters verbindet, durch das feine Loch verläuft. Mit anderen Worten ist das feine Loch so ausgebildet, dass das gesamte Laserlicht, das von der Bündelungslinse emittiert wird und durch das kleine Loch verläuft, den Streulicht-Bildungsteil oder das Beugungsgitter erreicht. Bei dieser Konfiguration wird das Laserlicht, das von dem Laserelement emittiert wird und die Außenseite der Region des Streulicht-Bildungsteils oder des Beugungsgitters erreicht, wenn das feine Loch nicht vorhanden ist und das Laserelement geneigt oder horizontal verschoben wird, durch die Blende mit dem feinen Loch blockiert, so dass es den Streulicht-Bildungsteil oder das Beugungsgitter nicht erreichen kann. Somit wird verhindert, dass das energiereiche Laserlicht in dem Reflektor reflektiert und zur Vorderseite abgestrahlt wird.
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Bei der Fahrzeuglampe gemäß der vorliegenden Erfindung sind der Streulicht-Bildungsteil oder das Beugungsgitter in dem Reflektor angeordnet. Auf diese Weise wird energiereiches Laserlicht, das den Reflektor in einer abnormalen Situation eventuell erreicht, in energiearmes Licht umgewandelt und an der Innenseite des Reflektors gestreut oder gebrochen. Somit kann verhindert werden, dass das energiereiche Laserlicht auf der Vorderseite der Lampenkammer abgestrahlt wird. Da ferner keine Laserlicht-Durchgangsöffnung wie die Austrittsöffnung im Stand der Technik in dem Reflektor ausgebildet werden muss, kann das erzeugte Licht effektiv genutzt werden.
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Darüber hinaus kann in einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, in dem das feine Loch ausgebildet ist, verhindert werden, dass Laserlicht aufgrund der Neigung oder Verschiebung des Laserelements an der Vorderseite abgestrahlt wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine seitliche Schnittdarstellung in Längsrichtung der Fahrzeuglampe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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2A bis 2C sind jeweils seitliche Teil-Schnittdarstellungen in Längsrichtung der Fahrzeuglampen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine seitliche Schnittdarstellung in Längsrichtung der Fahrzeuglampe gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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4 ist eine frontale Schnittdarstellung in Längsrichtung der Fahrzeuglampe aus 3.
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5A und 5B sind jeweils seitliche Schnittdarstellungen in Längsrichtung einer Fahrzeuglampe gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie in 1 dargestellt, beinhaltet eine Fahrzeuglampe 1 vom Reflektortyp gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eine lichtemittierende Vorrichtung 3, eine Projektionslinse 5, die auf einer optischen Achse angeordnet ist, welche sich in einer Front-Heck-Richtung eines Fahrzeugs erstreckt, und einen Reflektor 7. Die lichtemittierende Vorrichtung 3 beinhaltet ein Halbleiterlaserelement 9 zum Emittieren von Laserlicht, eine Bündelungslinse 11 zum Bündeln des Laserlichts von dem Halbleiterlaserelement 9, und einen Phosphor 13. Das Licht von der Bündelungslinse 11 wird auf den Phosphor gestrahlt und durch den Phosphor 13 nach oben geleitet. Das Halbleiterlaserelement 9 ist ein lichtemittierendes Halbleiterelement zum Emittieren von Laserlicht. Beispielsweise wird ein Element zum Emittieren von Laserlicht mit einer blauen Emissionswellenlänge (etwa 450 nm) oder von Laserlicht mit einer Emissionswellenlänge nahe Ultraviolett (etwa 405 nm) verwendet.
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Die lichtemittierende Vorrichtung 3 weist eine zylindrische Form auf und ist so konfiguriert, dass das Halbleiterlaserelement 9 an der Innenseite einer elliptischen peripheren Wand 17 fixiert ist, die integral mit einer kreisförmigen Platte 15 ausgebildet ist, die sich an einer unteren Innenseite befindet. Die Bündelungslinse 11 ist etwa in der Mitte einer zylindrischen Innenwandfläche der lichtemittierenden Vorrichtung 3 fixiert. Ferner ist eine rechtwinklige oder runde Befestigungsöffnung 19 in der Mitte der oberen Fläche der lichtemittierenden Vorrichtung 3 ausgebildet. Der Phosphor 13 wird mithilfe eines transparenten Klebstoffes wie Silikon oder Glas mit niedrigem Schmelzpunkt in die Befestigungsöffnung 19 eingepasst und daran fixiert. Da typisches Laserlicht nicht mit einer perfekten Kreisform sondern einer elliptischen Form erzeugt wird, kann die Befestigungsöffnung eine elliptische Form aufweisen. In jedem Fall ist die Befestigungsöffnung 19 so geformt, dass zumindest ein Teil des in dem Halbleiterlaserelement 9 erzeugten Laserlichts absorbiert wird, ohne abgeschirmt zu werden, seine Wellenlänge umgewandelt wird und es anschließend weitergeleitet wird.
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Beispielsweise ist der Phosphor 13 ein komplexer Körper aus Aluminiumoxid (Al2O3) und YAG mit einem Aktivator wie beispielsweise Cerium (Ce). Der Phosphor 13 weist eine plattenartige Form oder eine geschichtete Form mit einer oberen Fläche und einer unteren Fläche auf, die im Wesentlichen parallel angeordnet sind. Eine Dicke des Phosphors 13 kann je nach der erwünschten Farbart auf die richtige Dicke festgelegt werden. Der Phosphor 13 emittiert weißes Licht, das durch die Farbmischung des oben beschriebenen, in der Wellenlänge umgewandelten Lichtes und des Laserlichtes von dem Halbleiterlaserelement 9 entsteht.
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Die Bündelungslinse 11 bündelt das Laserlicht von dem Halbleiterlaserelement 9 und bewirkt, dass das gebündelte Licht auf den Phosphor 13 gestrahlt wird. Die Bündelungslinse 11 ist an einer Innenwand zwischen dem Phosphor 13 und dem Halbleiterlaserelement 9 in der zylindrischen lichtemittierenden Vorrichtung 3 fixiert.
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Die Projektionslinse 5 besteht aus einem transparenten Kunstharz wie beispielsweise Acryl. In dem dargestellten Beispiel ist die Projektorlinse 5 eine asphärische Linse mit einer vorderen konvexen Fläche und einer hinteren flachen Fläche. Die Projektionslinse 5 ist an einem Halter 21 fixiert und auf einer optischen Achse angeordnet, die sich in einer Front-Heck-Richtung eines Fahrzeugs erstreckt.
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Ein Reflektor nach Stand der Technik weist eine kuppelförmige Form auf, um den Bereich über der Oberseite von der Seite der lichtemittierenden Vorrichtung 3 abzudecken. Der kuppelförmige Reflektor ist so geformt, dass im Wesentlichen das gesamte weiße Licht, das in dem Phosphor der lichtemittierenden Vorrichtung entsteht, an der Vorderseite reflektiert wird, durch die Projektionslinse verläuft und dann auf der Vorderseite des Fahrzeugs abgestrahlt wird. Auf diese Weise entsteht ein Basis-Lichtverteilungsmuster (z. B. zumindest ein Teil eines Abblendlicht-Lichtverteilungsmusters) auf einer virtuellen vertikalen Rasterplatte (die auf einer Position von etwa 25 m vor der Fahrzeugvorderseite angeordnet ist), die zu der Fahrzeugvorderseite ausgerichtet ist.
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Der Reflektor 7 weist in dem dargestellten Beispiel grundlegend dieselbe Struktur wie der Reflektor im Stand der Technik auf, unterscheidet sich jedoch darin von dem Reflektor im Stand der Technik, dass ein Streulicht-Bildungsteil 23, der in einer Halbkugelform vorsteht, integral an einer Unterseite des Reflektors 7 ausgebildet ist. Das Licht, das der Reihenfolge nach durch das Halbleiterlaserelement 9, die Bündelungslinse 11 und den Phosphor 13 verläuft, wird in weißes Licht umgewandelt und auf die Unterseite des Reflektors 7 gestrahlt. Das Laserlicht von dem Halbleiterlaserelement 9 wird so durch den Phosphor 13 geleitet, dass das Laserlicht in weißes Licht umgewandelt wird und seine Richtwirkung verliert. Damit verläuft das Laserlicht direkt nach oben und wird außerdem schwach gebrochen und in der Form eines umgekehrten Kegels gestreut, so dass das Laserlicht den Reflektor 7 erreicht. Das weiße Licht, das direkt nach oben oder fast direkt nach oben verläuft, erreicht den halbkugelförmigen Streulicht-Bildungsteil 23 und wird in alle Richtungen entlang der Wölbung der halbkugelförmigen Fläche des Streulicht-Bildungsteils 23 abgestrahlt (siehe die durchgehenden Linien in 1). Auch wenn der Großteil des Streulichts nicht direkt die Projektionslinse 5 erreicht, wird das Streulicht von zahlreichen Elementen in der Lampenkammer reflektiert, so dass schließlich fast das gesamte Streulicht an der Vorderseite des Fahrzeugs abgestrahlt wird.
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Das weiße Licht, das in einem anderen Weg als direkt nach oben und fast direkt nach oben verläuft, wird an einer anderen Oberfläche des Reflektors 7 als dem Streulicht-Bildungsteil 23 reflektiert, der in der Halbkugelform vorsteht und wird üblicherweise von der Projektionslinse 5 an der Vorderseite des Fahrzeugs abgestrahlt. Gleichzeitig ist, wie später auch in anderen Ausführungsbeispielen beschrieben wird, ein Prozentsatz des Streulicht-Bildungsteils, der an der Unterseite des Reflektors ausgebildet ist, zur gesamten Fläche des Reflektors gering. Der Großteil des weißen Lichts, das normalerweise in dem Phosphor 13 erzeugt wird, wird üblicherweise an der Unterseite des Reflektors an anderer Stelle als dem Streulicht-Bildungsteils reflektiert und an der Vorderseite des Fahrzeugs abgestrahlt.
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Ferner wird in einer abnormalen Situation, in der sich der Phosphor 13 von der Phosphor-Befestigungsöffnung 19 gelöst hat oder die Funktion des Phosphors 13 beschädigt ist, das Laserlicht, welches den Phosphor 13 erreicht, nicht durch den Phosphor in der Wellenlänge umgewandelt, so dass im Wesentlichen das gesamte Laserlicht den Reflektor 7 mit nach wie vor starke Richtwirkung erreicht. Wenn in diesem Fall der Streulicht-Bildungsteil nicht in der Unterseite ausgebildet ist wie in dem Reflektor nach Stand der Technik, wird das Laserlicht mit der starken Richtwirkung direkt in der Unterseite des Reflektors reflektiert und an der Vorderseite des Fahrzeugs abgestrahlt.
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Wie oben beschrieben, ist dagegen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der kugelförmige Streulicht-Bildungsteil 23 integral an der Stelle der Unterseite des Reflektors 7 ausgebildet, zu der das Laserlicht verläuft. Somit wird das Laserlicht, das in einer abnormalen Situation in dem Phosphor 13 nicht in seiner Wellenlänge umgewandelt wird, sondern auf den Streulicht-Bildungsteil 23 einfällt, in alle Richtungen gestreut (siehe die durchgehenden Linien in 1). So wird das Laserlicht zu dem Streulicht umgewandelt, dessen Richtwirkung stark reduziert ist.
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Dadurch wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen kein Laserlicht mit starker Richtwirkung an der Außenseite des Fahrzeugs abgestrahlt, selbst wenn Abnormalitäten mit dem Phosphor auftreten. Allerdings ist es unerwünscht, den Phosphor in einer abnormalen Situation zu belassen. Vielmehr ist es beispielsweise wünschenswert, das Fahrzeug an einem sicheren Ort anzuhalten und die Lampe anschließend abzuschalten, wenn eine Abnormalität in einem Fotosensor ermittelt wird, wie unten beschrieben.
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2A bis 2C sind teilweise unterbrochene seitliche Teil-Schnittdarstellungen in Längsrichtung von Fahrzeuglampen gemäß jeweils dem zweiten bis vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsbeispiele weisen dieselbe Konfiguration wie das erste Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme auf, dass ein Streulicht-Bildungsteil in einer Unterseite eines Reflektors einer Lampeneinheit ausgebildet ist.
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In dem zweiten Ausführungsbeispiel, das in 2A dargestellt ist, ist eine konkave Nut 25 in der Unterseite des Reflektors 7 ausgebildet und weist eine Bodenfläche auf, die als Reflexionsfläche dient. Ferner ist ein Hilfsphosphor, bei dem es sich um denselben oder einen ähnlichen Phosphor wie den Phosphor 13 handelt und der als der Streulicht-Bildungsteil 23a dient, in der konkaven Nut 25 eingebettet. In dem dritten Ausführungsbeispiel aus 2B ist ein Streulicht-Bildungsteil 23b, bei dem es sich um unregelmäßige Kerben handelt, integral auf der Unterseite des Reflektors 7 ausgebildet. In dem vierten Ausführungsbeispiel aus 2C, ist ein Streuungsmittel, das als der Streulicht-Bildungsteil 23c dient und dazu eingerichtet ist, ein Streulicht durch Streuen des Laserlichts zu erzeugen, auf der Unterseite des Reflektors 7 durch Beschichtung oder Ankleben oder dergleichen ausgebildet.
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In dem Ausführungsbeispiel aus 2A trifft das Laserlicht, das aufgrund der Loslösung oder Beschädigung des ursprünglichen Phosphors 13 nicht in der Wellenlänge umgewandelt wurde und den Streulicht-Bildungsteil 23a (den Hilfsphosphor) erreicht, auf den Hilfsphosphor 23a und wird durch den Hilfsphosphor geleitet. Auf diese Weise wird, ähnlich wie in dem Fall des Phosphors 13 in einer normalen Situation, das Laserlicht zu weißem Licht umgewandelt und in der Bodenfläche der konkaven Nut 25 reflektiert. So wird das weiße Licht wieder durch den Hilfsphosphor 23a geleitet und in Richtung der Vorderseite abgestrahlt. Dadurch kann auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel verhindert werden, dass das Laserlicht mit einer starken Richtwirkung zur Außenseite des Fahrzeugs abgestrahlt wird, selbst wenn sich der Phosphor 13 löst oder beschädigt ist. Da ferner der Hilfsphosphor 23a zur Durchführung der Wellenlängenumwandlung derselbe oder ein ähnlicher Phosphor wie der originale Phosphor 13 ist, kann dieselbe Funktionalität garantiert werden.
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Da außerdem während eines normalen Betriebs das Laserlicht zweimal auf den Phosphor trifft, kann die Wellenlängenumwandlung somit noch zuverlässiger durchgeführt werden. Außerdem besteht bei der Wellenlängenumwandlung durch den originalen Phosphor 13 die Möglichkeit, dass die Richtwirkung nicht ausreichend geschwächt wird, und somit eine geringe Richtwirkung übrig bleibt. Selbst in diesem Fall trifft das Licht, in dem noch Richtwirkung vorhanden ist, auf den Hilfsphosphor 23a, so dass ein Streulicht erzeugt wird, aus dem die Richtwirkung vollständig entfernt ist.
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In dem Ausführungsbeispiel aus 2B ist der Streulicht-Bildungsteil 23b, bei dem es sich um unregelmäßige Kerben handelt, integral an der Unterseite des Reflektors 7 ausgebildet. Somit wird das Laserlicht, das aufgrund der Loslösung oder Beschädigung des originalen Phosphors 13 nicht in der Wellenlänge umgewandelt wurde und den Streulicht-Bildungsteil 23b (die unregelmäßig eingekerbte Oberfläche) erreicht, in alle Richtungen auf der Oberfläche des Streulicht-Bildungsteils 23b gestreut, je nach Form der unregelmäßigen Fläche. So wird das Laserlicht, ähnlich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, zu dem Streulicht umgewandelt, dessen Richtwirkung stark reduziert ist. Um das Streulicht mit verschiedenen Winkeln zu erzeugen, ist es wünschenswert, dass eine Vielzahl von Flächen, die in der unregelmäßig eingekerbten Oberfläche in derselben Richtung geneigt sind, nicht parallel zueinander verlaufen, sondern leicht abweichende Winkel aufweisen.
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Der integral auf der Unterseite des Reflektors 7 ausgebildete Streulicht-Bildungsteil kann eine aktenordnerähnliche Oberfläche aufweisen, in der eine große Anzahl von feinen Nuten ausgebildet ist, die einander kreuzen, oder eine halbkugelförmige Vertiefung, die mit einer in Abhängigkeit von der Stärke des Reflektors 7 zulässigen Tiefe ausgebildet ist, oder dergleichen, anstelle des halbkugelförmigen Streulicht-Bildungsteils 23 aus 1 oder der unregelmäßig eingekerbten Oberfläche 23b aus 2. In jedem Fall sollte es die Form des Streulicht-Bildungsteils ermöglichen, dass das Laserlicht, welches den Reflektor erreicht, in so vielen verschiedenen Winkeln wie möglich gestreut wird. So ist beispielsweise eine konkave Nut oder ein konvex vorstehender Teil oder dergleichen, der eine im Querschnitt rechtwinklige Form aufweist, nicht vorteilhaft, da die Reflexionsrichtung eingeschränkt ist.
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In dem Ausführungsbeispiel aus 2C ist das Streuungsmittel, das als der Streulicht-Bildungsteil 23c dient, auf die Unterseite des Reflektors 7 aufgeschichtet oder angeklebt. Das Streuungsmittel kann beispielsweise direkt auf der Unterseite des Reflektors 7 ausgebildet werden, indem ein Lösungsmittel mit darin aufgelösten feinen Partikeln mit Lichtstreuungsfähigkeit auf die Oberfläche des Reflektors aufgebracht und getrocknet wird, wie beispielsweise Bariumsulfat, oder durch Aufbringen und Trocknen von Lack auf der Oberfläche des Reflektors.
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Ferner kann eine Streuungsplatte an einer vorgegebenen Stelle auf die Unterseite des Reflektors 7 geklebt werden. Die Streuungsplatte wird durch Beschichten und Trocknen des Lacks oder Lösungsmittels, in dem die feinen Partikel gelöst sind, und durch anschließendes Ausbilden des Streuungsmittels in Schichtform auf einer Oberfläche des getrockneten Lacks oder Lösungsmittels erhalten. Darüber hinaus kann eine Oberfläche der Streuungsplatte aufgeraut werden, so dass feine Unregelmäßigkeiten entstehen, und anschließend kann die Streuungsplatte an die Unterseite des Reflektors 7 geklebt werden.
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Außerdem dient in diesem Ausführungsbeispiel, wenn das Laserlicht mit der starken Richtwirkung den Streulicht-Bildungsteil 23c aufgrund der Loslösung oder Beschädigung des Phosphors 13 erreicht, der Streulicht-Bildungsteil 23c als das Streuungsmittel. Auf diese Weise wird, ähnlich wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, das Laserlicht in alle Richtungen gestreut und damit in Streulicht umgewandelt, in dem keine oder nur eine geringe Richtwirkung vorhanden ist.
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Eine Fahrzeuglampe 1 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, wie in 3 und 4 dargestellt, weist dieselben Konfigurationen wie die Fahrzeuglampe aus 1 auf. Dieselben oder ähnliche Teile sind daher mit denselben oder ähnlichen Bezugsziffern gekennzeichnet und auf eine Wiederholung der Beschreibung derselben wird verzichtet. In dem fünften Ausführungsbeispiel wird ein Beugungsgitter 23d als der Streulicht-Bildungsteil verwendet. Ferner wird das Laserlicht, das in dem Beugungsgitter 23d gebrochen wird, von einem oder zwei oder mehreren Detektorelementen 27, wie beispielsweise einem Fotosensor ermittelt.
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Außerdem fungiert in dem fünften Ausführungsbeispiel während einer normalen Situation der Phosphor 13 dazu, die Wellenlänge von zumindest einen Teil des Laserlichts umzuwandeln. Somit wird eine starke Richtwirkung des energiereichen Laserlichts abgeschwächt und dadurch energiearmes weißes Licht erzeugt. Wenn das weiße Licht in der Unterseite des Reflektors 7 an einer anderen Stelle als dem Beugungsgitter 23b reflektiert wird, wird nahezu das gesamte weiße Licht in Richtung der Vorderseite abgestrahlt. Das weiße Licht, welches das Beugungsgitter 43d erreicht, wird in Richtungen entsprechend den Neigungswinkeln der feinen Gitter des Beugungsgitters 23d reflektiert. Wenn zuvor an ein oder zwei oder mehreren Stellen in der Fahrzeuglampe 1 das Detektorelement 27 installiert wird, und besonders wenn eine Vielzahl von Detektorelementen 27 installiert wird, fällt das reflektierte Licht auf zumindest ein Detektorelement 27, wie in 3 dargestellt. Durch Messen der Wellenlänge oder Intensität des Lichts kann bestätigt werden, dass eine vorgegebene Menge an weißem Licht normal erzeugt wird.
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Wenn sich jedoch der Phosphor von einer vorgegebenen Position löst oder der Phosphor in seiner Funktion verschlechtert ist, selbst wenn er zu diesem Zeitpunkt noch an der vorgegebenen Position vorhanden ist, erreicht im Wesentlichen das gesamte Laserlicht mit starker Richtwirkung das Beugungsgitter 23d, wird in den Richtungen entsprechend den Neigungswinkeln der feinen Gitter des Beugungsgitters 23d reflektiert und fällt dann auf das Detektorelement 27, wie bei dem weißen Licht. Das Licht, das auf das Detektorelement 27 fällt, weist die Wellenlänge des Laserlichts und eine größere Menge an Licht als das weiße Licht auf. Durch Messen der Wellenlänge oder Intensität des Lichts kann somit bestätigt werden, dass in der normalen Situation kein weißes Licht entsteht, sondern Laserlicht in dem Halbleiterlaserelement erzeugt wird, das direkt auf eines aus der Vielzahl von Detektorelementen 27 fällt, ohne durch den Phosphor in der Wellenlänge umgewandelt zu werden. Wenn eine solche Situation eintritt, ist es wünschenswert, einen Fahrer unter Verwendung eines Alarms oder dergleichen auf die Abnormalität hinzuweisen. Gleichzeitig, wie in 4 zu sehen, ist eine Installationsfläche des Beugungsgitters 23d sehr gering relativ zu der Gesamtfläche des Reflektors 7. Der Großteil des in der normalen Situation erzeugten weißen Lichts erreicht das Beugungsgitter 23d nicht, sondern wird von dem Reflektor 7 reflektiert, um an der Vorderseite abgestrahlt zu werden. Ferner weist das Halbleiterlaserelement 9 üblicherweise eine elliptische Form auf, und auch das in dem Halbleiterlaserelement 9 erzeugte Laserlicht bildet einen elliptischen Lichtfluss. Bei einer abnormalen Situation, wenn der Phosphor 13 nicht vorhanden ist, erreicht das Laserlicht den Reflektor 7, wobei es noch eine elliptische Form aufweist. Daher ist es wünschenswert, dass auch das in dem Reflektor 7 ausgebildete Beugungsgitter 23d eine elliptische Form aufweist, wie in 4 dargestellt.
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5A und 5B sind jeweils seitliche Schnittdarstellungen in Längsrichtung einer Fahrzeuglampe gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Eine lichtemittierende Vorrichtung 3 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist dieselbe Konfiguration wie die Fahrzeuglampe aus 1 auf. Dieselben oder ähnliche Teile sind daher mit denselben oder ähnlichen Bezugsziffern gekennzeichnet und auf eine Wiederholung der Beschreibung derselben wird verzichtet. Ähnlich wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wird in dem sechsten Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, den Streulicht-Bildungsteil an dem Reflektor auszubilden, um eine Loslösung oder Beschädigung des Phosphors 13 oder eine Situation handhaben zu können, in der sich ein optischer Weg des Laserlichts aufgrund einer schrägen oder horizontalen Verschiebung der lichtemittierenden Vorrichtung 3 ändert.
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Anders als der Reflektor 7 in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist ein Reflektor 7a in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen durch einen kugelförmig gewölbten Abschnitt konfiguriert und hat in Oben-Unten-Richtung eine geringe Breite. Allerdings ist derselbe Streulicht-Bildungsteil 23 wie in dem ersten Ausführungsbeispiel an der Unterseite des Reflektors 7a ausgebildet. Eine Blendenplatte 31 mit einem feinen Loch 29 ist quer durchgehend an einem unteren Ende des Reflektors 7a angeordnet. Der Reflektor 7a und die Blendenplatte 31 sind integral aus Kunstharz oder dergleichen geformt. Auf diese Weise ist ein räumliches Verhältnis zwischen dem Streulicht-Bildungsteil 23 des Reflektors 7a und dem feinen Loch 29 der Blendenplatte 31 unveränderlich, selbst wenn eine Kraft von außen einwirkt. Dabei wird der tatsächliche Durchmesser des feinen Lochs in der Lampeneinheit meistens auf etwa 1 mm festgelegt.
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5A zeigt einen normalen Zustand, in dem sich die lichtemittierende Vorrichtung 3 in einer normalen Position befindet. In diesem Zustand ist das feine Loch 29 in der Blendenplatte 31 so ausgebildet, dass sein äußerer Rand sich außerhalb aller geraden Linien befindet, die eine Außenumfangsfläche des Streulicht-Bildungsteils 23 und die Mitte der Bündelungslinse auf der erwarteten Position einer maximalen Verschiebung der Bündelungslinse 11 verbindet, nachdem die lichtemittierende Vorrichtung 3 schräg oder horizontal verschoben wurde, wie in 5B dargestellt. Im normalen Zustand, wie in 5A dargestellt, verläuft das Laserlicht, das in dem Halbleiterlaserelement 9 erzeugt wird, ähnlich wie im Falle der vorhergehenden Ausführungsbeispiele durch die Bündelungslinse 11 und erreicht dann den Phosphor 13. Anschließend wird die Wellenlänge des Laserlichts umgewandelt, so dass weißes Licht entsteht. Im Wesentlichen das gesamte weiße Licht erreicht den Streulicht-Bildungsteil 23 durch das feine Loch 29, das in der Blendenplatte 31 ausgebildet ist, und wird in alle Richtungen gestreut. Das Streulicht wird von zahlreichen Elementen in der Lampenkammer reflektiert, so dass schließlich fast das gesamte Streulicht an der Vorderseite des Fahrzeugs abgestrahlt wird.
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Selbst wenn abnormale Situationen wie beispielsweise die Loslösung des Phosphors 13 von der Phosphor-Befestigungsöffnung 19 oder die funktionelle Beschädigung des Phosphors 13 auftreten, verläuft in dem Zustand, der in 5A dargestellt ist, im Wesentlichen das gesamte Laserlicht durch das feine Loch 29 und erreicht den Streulicht-Bildungsteil 23 des Reflektors 7a, ohne eine Wellenlängenumwandlung durch den Phosphor 13 zu erfahren und nach wie vor mit starker Richtwirkung. Anschließend wird das Laserlicht in dem Streulicht-Bildungsteil 23 gestreut und damit seine starke Richtwirkung abgeschwächt. Auf diese Weise wird das Laserlicht zu energiearmem Streulicht und wird auf dieselbe Weise wie in der normalen Situation an der Vorderseite des Fahrzeugs abgestrahlt.
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Somit wird in dem Beispiel aus 5A und den vorhergehenden Ausführungsbeispielen das Laserlicht, selbst wenn es aufgrund der Loslösung oder Beschädigung des Phosphors 13 nicht in der Wellenlänge umgewandelt wird und den Reflektor erreicht, durch den Streulicht-Bildungsteil gestreut und in energiearmes Streulicht umgewandelt. Dadurch wird verhindert, dass energiereiches Laserlicht mit starker Richtwirkung von dem Fahrzeug nach außen abgestrahlt wird.
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Wenn sich dagegen beispielsweise in dem ersten Ausführungsbeispiel, das in 1 dargestellt ist, der Phosphor 13 löst und die lichtemittierende Vorrichtung 3 geneigt oder horizontal verschoben wird, verschiebt sich die Position des Halbleiterlaserelements 9 oder der Bündelungslinse 11. Somit ändert sich eine optische Achse des Laserlichts und das durch die Bündelungslinse 11 geleitete Laserlicht erreicht den Reflektor 7, ohne dass seine Wellenlänge durch den Phosphor 13 umgewandelt wurde. Folglich besteht die Möglichkeit, dass ein Teil des Laserlichts auf einen anderern Teil der Unterseite des Reflektors 7 als den Streulicht-Bildungsteil 23 trifft und damit das energiereiche Licht mit der starken Richtwirkung von dem Streulicht-Bildungsteil 23 in Richtung der Vorderseite des Fahrzeugs reflektiert wird.
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Dagegen ist in dem sechsten Ausführungsbeispiel aus 5B, wie oben beschrieben, das feine Loch 29 so ausgebildet, dass die gerade Verbindungslinie zwischen der Mitte der Bündelungslinse auf zu erwartenden Position einer maximalen Verschiebung der Bündelungslinse 11 und dem äußeren Rand des Streulicht-Bildungsteils 23 durch das feine Loch 29 verläuft. Selbst in der äußerst unwahrscheinlichen Situation, in der beispielsweise die Loslösung oder Beschädigung des Phosphors 13 und die Neigung oder horizontale Verschiebung der lichtemittierenden Vorrichtung 3 gleichzeitig auftreten, wird in dem sechsten Ausführungsbeispiel das Licht des Laserlichts aus der verschobenen Bündelungslinse 11, das die Unterseite des Reflektors 7 an anderen Stellen als dem Streulicht-Bildungsteil 23 erreicht, durch die Blendenplatte 31 um das feine Loch 29 abgeblendet und kann damit den Reflektor 7 nicht erreichen. Dadurch wird zuverlässig verhindert, dass energiereiches Laserlicht von dem Fahrzeug nach außen abgestrahlt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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