JP2006351369A - 車両用灯具及びそのled光源 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 青色光を発光する第一のLEDチップ22、前記第一のLEDチップとは異なる色を発光する第二のLEDチップ23、並びに、蛍光体25aを含み前記第一及び第二のLEDチップの発光領域を覆うように配される蛍光体層25を有するLED光源12と、前記LEDを駆動する電流値を制御する駆動制御部30と、を備える車両用前照灯10を構成する。
【選択図】 図1
Description
即ち、図12において、LED光源1は、基台2上に載置された少なくとも一つ(図示の場合、四つ)のLEDチップ3と、このLEDチップ3を包囲するように基台2上に設けられたリフレクタ4と、リフレクタ4の中空部4a内に充填された蛍光体層5と、から構成されている。
尚、上記リフレクタ4は、好ましくは、その中空部4aの内面が反射面として構成されている。
ここで、上記蛍光体は、上記各LEDチップ3からの光により励起されて、異なる波長の蛍光を発生させるようになっている。
即ち、白色光を得るために、青色光を出射する青色LEDチップと、青色LEDチップからの青色光により黄色光を発生させる蛍光体が使用される。これにより、LEDチップからの青色光と蛍光体からの黄色光との混色により、擬似的に白色光が得られるようになっている。
その際、例えばLEDチップ3からの青色光が、蛍光体層5中の蛍光体に当たると、蛍光体は、この青色光を吸収して、波長変換により蛍光としての黄色光を発生させる。そして、この黄色光がLEDチップ3からの青色光と混色されることにより、白色光となって外部に出射されることになる。
このため、LED光源は、LEDチップ3に対する駆動電流を変化させることにより、LEDチップ3の光出力を変更したとしても、外部に出射する白色光の色調を変更することはできなかった。
即ち、従来のLEDチップ3からの出射光と蛍光体による蛍光の混色により擬似的に白色光を得るようにした構成のLED光源1においては、出力(光束)を変更することは可能であるが、構成上その色調を変更することはできなかった。
即ち、例えば晴天時にヘッドランプを点灯させた場合には、所謂データイムランニングランプとして明るく高い視認性を確保することが考えられる。
また、同様に濃霧等の発生時においてヘッドランプを点灯させた場合には、ヘッドランプから出射する白色光線(特に短波長の光線)が霧を構成する微細な水滴により散乱されやすいことから、ヘッドランプからの光が前方まで届きにくくなると共に、散乱光が運転者に対して強い眩惑を与えることになってしまう。
さらに、積雪時等においても、同様にしてヘッドランプからの光が雪の結晶により散乱されることになるため、前方の物体を立体的に視認することが困難になってしまう。
ここで、黄色光を採用しているのは、霧や雪の微細な粒子による散乱は屈折によるものであり、その屈折角は波長の短い光ほど大きいことから、できるだけ長波長の光が好適であることによる。なお、最も長波長である赤色光は、自動車の前部での(前照灯としての)使用が禁止されているため用いない。
。
従って、各種類のLEDチップの出力がそれぞれ変更されることにより、白色光と第二のLEDチップの発光色の光量比が変化することになるので、外部に出射される光の色調が白から第二のLEDチップの発光色寄りの白の間で変調され得ることになる。
従って、各種類のLEDチップの出力がそれぞれ変更されることにより、白色光と第二のLEDチップの発光色の光量比が変化することになるので、外部に出射される光の色調が白から第二のLEDチップの発光色寄りの白の間で変調され得ることになる。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。[実施例1]
図1において、車両前照灯10は、複数個(図示の場合、5個)の光学モジュール11(11a〜11e)から構成されており、各光学モジュール11は、図2に示すように、それぞれ異なる領域に対して光を照射するように構成されている。
即ち、例えば光学モジュール11aが集光配光部Aに対して、また光学モジュール11bが中間配光部Bに対して、さらに光学モジュール11c,11dがそれぞれ左右の拡散配光部Cに対して、最後に光学モジュール11eが全体配光部Dに対して、それぞれ光を照射するようになっている。
図3において、光学モジュール11は、LED光源12と、LED光源12からの光を光軸Oに沿って前方に向かって反射させるリフレクタ13と、リフレクタ13の前方に配置された投影レンズ14と、投影レンズ14の後側の焦点位置付近に配置されたシャッタ15と、から構成されている。
尚、上記LED光源12は、図示の場合、放熱対策のため、ヒートシンク16上に実装されている。
この場合、上記光学モジュール11は、リフレクタ13の第三の反射面13cが、投影レンズ14の下側から前方に向かって光を照射するように、例えば回転放物面として構成されており、その焦点位置が、図3に示した光学モジュール11の場合と同様に、第二の反射面13bの第二の焦点位置付近になるように配置されている。
このような構成の光学モジュール11は、第三の反射面13cで反射される光が拡散性を備えることになるので、前述した光学モジュール11cから11eとして好適に使用され得ることになる。
なお、本実施の形態で示す光学モジュールは、一例であり、様々な光学系を有する光学モジュールを用いることができる。
図5及び図6において、上記LED光源12は、基台21上に載置された少なくとも一つ(図示の場合、四つ)の第一のLEDチップ22と、これらのLEDチップ22の間にて同様に基台21上に載置された複数個(図示の場合、三つ)の第二のLEDチップ23と、これらのLEDチップ22,23を包囲するように基台21上に設けられたリフレクタ24と、リフレクタ24の中空部24a内に充填された蛍光体層25と、から構成されている。
尚、上記基台21は、所謂サブマウントとして、構成されていてもよく、その場合、サブマウントがさらに例えば銅等のブロック上に接合されるようになっている。
ここで、上記第一のLEDチップ22は、例えばInGaNから成る青色LEDチップである。
尚、上記リフレクタ24は、好ましくは、その中空部24aの内面が反射面として構成されている。
ここで、上記蛍光体25aは、上記第一のLEDチップ22からの青色光により励起されて、異なる波長、即ち黄色の蛍光を発生させるようになっている。
これにより、第一のLEDチップ22からの青色光と蛍光体25aからの黄色光との混色により、擬似的に白色光が得られるようになっている。
また、マイクロビーズの代わりに、上記蛍光体層25の表面が微細な凹凸形状を備えるようにしてもよい。
即ち、集光配光部Aに対して光を照射する光学モジュール11aにおいては、第二のLEDチップ23は、短波長側、例えば緑色または青緑色の発光色のLEDチップが使用される。
全体配光部Dに対して光を照射する光学モジュール11eにおいては、第二のLEDチップ23は、備えられていない。なお、Dについても配光制御を行うときには、25を備えるようにしてもよい。
図7において、駆動制御部30は、光学モジュール11のLED光源12(簡略化のため一つのみが図示されている)に対して給電するための電源回路31と、電源回路31を制御するための制御部32と、から構成されている。
上記制御部32は、例えばハンドル操舵角,車両速度,天候,時間あるいはユーザの操作に基づいて、上記第一のLEDチップ22及び第二のLEDチップ23に供給する駆動電流をそれぞれ独立的に制御するようになっている。
これにより、第一のLEDチップ22から青色光が出射して、蛍光体層25内の蛍光体25aに入射し、蛍光体25aから黄色の蛍光が発生することになる。 従って、第一のLEDチップ22からの青色光と蛍光体25aからの黄色光が混色され、白色光となって、蛍光体層25の表面から前方(図6にて上方)に向かって出射することになる。
これにより、各光学モジュール11のLED光源12から白色光が出射し、リフレクタ13により前方に向かって反射され、さらに投影レンズ14により集束されると共に、シャッタ15により中心から左上がりのカットオフラインを有する配光特性を付与されることにより、前方の所定の照明領域に対して光を照射することになる。
このようにして、車両前照灯10は、全体として所定の配光パターンを形成し、前方の視界を確保するようになっている。
即ち、明るい場所では、網膜照度が高い所謂明所視として、広い波長範囲に亘って高い視感効率(感度)を備えているが、暗い場所では、網膜照度が低い所謂暗所視として、短波長領域での視感効率が上昇して高くなる。
これは、プルキンエ現象として知られており、夜間運転の場合には、さらに図11のグラフに示すように、例えば波長530nm付近の緑(G)系の分光感度が高くなることが分かる。
これにより、人間の視感度の最も高い緑色の波長を重視したスペクトル分布の光を集光配光部Aに対して照射することにより、高速走行時の視認性が向上することになる。
これにより、短波長側にシフトした人間の視感度に対応して、短波長側に変調された緑または青色がかった光を照射することにより、白線等をはっきりと視認することができる。
これにより、微細な水滴や雪の結晶によって散乱されにくい長波長側に変調された黄色がかった光を照射することにより、散乱の少ないはっきりとした視界が確保され得ることになる。
これにより、例えば交差点における歩行者や自転車あるいは路肩や縁石等に対して短波長側に変調された青色がかった光を照射することにより、歩行者や自転車あるいは路肩等の視認性が向上することになる。
尚、各LED光源12から出射する光は、基本的に第一のLEDチップ22からの青色光と蛍光体25aからの黄色光との混色光である擬似白色光であるので、上述のように第二のLEDチップ23からの出射光により色調が変更されたとしても、例えば赤,青,緑や黄色から成る交通信号,交通標識等の色の識別に影響を与えることはないので、交通安全上での不都合は発生しない。
尚、第二のLEDチップ23として赤色LEDチップを使用する場合には、車両前部に設ける灯火については赤色光が禁止されているので、第一のLEDチップ22と蛍光体25aによる擬似白色光との混色により、赤色と認識され得ないような色調となるように、上記制御部32が第二のLEDチップ23の駆動制御を行なうようにすればよい。
すなわち、車両用前照灯は、紫外光を発光する紫外LEDの上に、RGBの蛍光体を用いた白色LED光源を有する。そして、この白色LED光源は、蛍光体を異ならせることによって、異なる色度の白色LEDとなる。このような異なる色度の白色LEDを複数個利用して、車両用前照灯は、それぞれの光源による照射範囲を変えることで視認性を向上させるものであってもよい。
上述の構成を用いた場合、車両用灯具は、個々の光源ごとの電流制御などを行う必要はなく、予め異なる色の光源で異なる範囲を照射することで視認性を向上させることができる。このとき、例えば、遠方と中心と路肩で異なる色度の白色光源を利用することによって、視認性を向上させる。
11,11a〜11e 光学モジュール
12 LED光源
13 リフレクタ
14 投影レンズ
15 シャッタ
16 ヒートシンク
21 基台
22 第一のLEDチップ(青色LEDチップ)
23 第二のLEDチップ
24 リフレクタ
24a 中空部
25 蛍光体層
25a 蛍光体
30 駆動制御部
31 駆動回路
32 制御部
33 バッテリ
A 集光配光部
B 中間配光部
C 拡散配光部
D 全体配光部
Claims (14)
- 青色光を発光する第一のLEDチップ、前記第一のLEDチップとは異なる色を発光する第二のLEDチップ、並びに、蛍光体を含み前記第一及び第二のLEDチップの発光領域を覆うように配される蛍光体層を有するLED光源と、前記LEDを駆動する電流値を制御する駆動制御部と、を備える車両用前照灯。
- 前記駆動制御部が、
上記第一のLEDチップによる発光色が前記LED光源の発光色となる第一の状態と、前記第一のLEDチップ及び第二のLEDチップ双方による発光色が前記LED光源の発光色となる第二の状態とを生成可能となるように、当該第一のLEDチップ及び第二のLEDチップを駆動する電流値を制御する、請求項1に記載の車両用前照灯。 - 青色光を発光する第一のLEDチップ、前記第一のLEDチップとは異なる色を発光する第二のLEDチップ、並びに、蛍光体を含み前記第一及び第二のLEDチップの発光領域を覆うように配される蛍光体層を有するLED光源と、前記LEDを駆動する電流値を制御する駆動制御部とを有する光学モジュールの複数からなる灯具ユニットと、
前記複数の光学モジュールにおけるLEDチップを駆動する電流値を個々の光学モジュールごとに制御する駆動制御部と、を備える車両用前照灯。 - 前記駆動制御部が、
前記複数の光学モジュールごとに、
前記第一のLEDチップによる発光色が前記LED光源の発光色となる第一の状態と、前記第一のLEDチップ及び第二のLEDチップ双方による発光色が前記LED光源の発光色となる第二の状態とを生成可能となるように、当該第一のLEDチップ及び第二のLEDチップを駆動する電流値を制御する、請求項3に記載の車両用前照灯。 - 前記複数の光学モジュールが、
それぞれのモジュールに対応した照射領域を有している、請求項3または4に記載の車両用前照灯。 - 前記複数の光学モジュールのそれぞれが、
異なる発光色を得る第二のLEDチップを有している、請求項3から5のいずれかに記載の車両用前照灯。 - 前記駆動制御部が、
車両側から取得した車両環境情報に基づいて、
前記第一のLEDチップ及び第二のLEDチップを駆動する電流値を制御する、請求項1または3に記載の車両用前照灯。 - 前記駆動制御部が、
車両側から取得した車両環境情報に基づいて、
車両の操舵角、操舵各速度、車速、天候、時刻に係る情報のうち、少なくとも何れか一つの情報を含む車両環境情報に基づいて、
前記第一のLEDチップ及び第二のLEDチップを駆動する電流値を制御する、請求項1または3に記載の車両用前照灯。 - 基台上に実装された少なくとも一つの青色LEDチップと、これらの青色LEDチップを包囲するように配置され且つ上記青色LEDチップからの青色光により黄色光を発生させる粒子状の蛍光体が混入された蛍光体層と、を含んでいて、白色光を外部に出射するようにした車両用前照灯であり、さらに車両用前照灯LED光源を駆動するための駆動制御部とを備えた車両用前照灯であって、
前記基台上にて青色LEDチップに隣接して実装され、上記青色LEDチップとは異なる発光色の第二のLEDチップを含んでおり、
各発光色のLEDチップの出力を変更することにより、出射光の色が変調可能であり、
前記駆動制御部が、降雨等により車両前方の路面が濡れている場合に、上記車両前照灯用LED光源を、その発光色の色調が短波長側にずれるように駆動制御することを特徴とする車両用前照灯。 - 基台上に実装された少なくとも一つの青色LEDチップと、これらの青色LEDチップを包囲するように配置され且つ上記青色LEDチップからの青色光により黄色光を発生させる粒子状の蛍光体が混入された蛍光体層と、を含んでいて、白色光を外部に出射するようにした車両用前照灯であり、さらに車両用前照灯LED光源を駆動するための駆動制御部とを備えた車両用前照灯であって、
前記基台上にて青色LEDチップに隣接して実装され、上記青色LEDチップとは異なる発光色の第二のLEDチップを含んでおり、
各発光色のLEDチップの出力を変更することにより、出射光の色が変調可能であり、
前記駆動制御部が、濃霧,積雪,降雪時等に、上記車両前照灯用LED光源を、その発光色の色調が長波長側にずれるように駆動制御することを特徴とする車両用前照灯。 - 前記第二のLEDチップが、緑色または青緑色LEDチップ等の短波長側の発光色のLEDチップであって、
各発光色のLEDチップの出力を変更することにより、出射光の色が白から緑色がかった白の間で変調可能であることを特徴とする、請求項9に記載の車両用前照灯。 - 上記第二のLEDチップが、橙色または黄橙色LEDチップ等の長波長側の発光色のLEDチップであって、
各種類のLEDチップの出力を変更することにより、出射光の色が白から橙色がかった白の間で変調可能であることを特徴とする、請求項10に記載の車両用前照灯。 - 上記第二のLEDチップが、短波長側及び長波長側の発光色のLEDチップであって、
各発光色のLEDチップの出力を変更することにより、出射光の色が変調可能であることを特徴とする、請求項9または10に記載の車両用前照灯。 - 複数個の互いに異なる領域に光を照射する請求項1から5の何れかに記載の車両前照灯LED光源と、各車両前照灯用LED光源をそれぞれ駆動するための駆動制御部とを備えた車両前照灯であって、
上記駆動制御部が、各車両前照灯LED光源を、それぞれ互いに異なる色調の光を出射するように、駆動制御することを特徴とする、請求項9または10に記載の車両前照灯用LED光源。
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