JP2011090903A - 発光モジュールおよび車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の配光特性を高い精度で実現する技術を提供する。
【解決手段】発光モジュール３２は、半導体発光素子を用いて白色の光を発する複数の発光ユニット３６ａ〜３６ｄと、複数の発光ユニットを支持する基板３４と、を備える。基板３４は、複数の発光ユニット３６ａ〜３６ｄのうち少なくとも一つの発光ユニット３６ａが、隣接する他の発光ユニット３６ｂを支持する基板の上面よりも低い位置に発光面を有するように形状が定められている。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光素子を備えた発光モジュールに関する。

従来、多数の半導体光源をマトリクス状に配置し、選択的に特定部位の半導体光源を点灯させることで任意の配光を実現しようとする車両用の照明装置が知られている（例えば、特許文献１乃至３参照）。

特開２００３−４５２１０号公報 特表２００３−５０３２５３号公報 特開２００１−２６６６２０号公報

しかしながら、上述のような照明装置では、所望の配光を実現するために一部の半導体光源を消灯した場合、消灯した半導体光源に隣接して点灯している半導体光源が発する光が、消灯した半導体光源に対応して本来光が照射されない領域にまで漏れてしまう可能性があった。そのため、本来光が照射されない領域に存在する対象にとっては、漏れた光がグレアとなってしまう。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所望の配光特性を高い精度で実現する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光モジュールは、半導体発光素子を用いて白色の光を発する複数の発光ユニットと、複数の発光ユニットを支持する基板と、を備える。基板は、複数の発光ユニットのうち少なくとも一つの発光ユニットが、隣接する他の発光ユニットを支持する基板の上面よりも低い位置に発光面を有するように形状が定められている。

この態様によると、少なくとも一つの発光ユニットは、隣接する他の発光ユニットを支持する基板の上面よりも低い位置に発光面を有している。そのため、一つの発光ユニットの光の一部が隣接する発光ユニットの照射領域に向かって照射されても、その光が隣接する発光ユニットや基板によって遮られる。したがって、少なくとも一つの発光ユニットから発する光が、隣接する発光ユニットの照射領域に漏れることが抑制される。

基板は、表面に段差を有するとともに複数の発光ユニットを段差を挟んで並んで支持しており、複数の発光ユニットのうち少なくとも一つの発光ユニットは、段差の高い部分より低い位置に発光面を有してもよい。これにより、一つの発光ユニットの光の一部が隣接する発光ユニットの照射領域に向かって照射されても、その光が基板の段差によって遮られる。

基板は、半導体結晶を成長させる際の下地基板であるとともに、複数の発光ユニットのうち少なくとも一つの発光ユニットを支持する第１の支持部と、隣接する他の発光ユニットを支持し、第１の支持部より厚みが厚い第２の支持部と、を有してもよい。これにより、下地基板の加工を前もって行うことで簡易に発光モジュールを作製することができる。

複数の発光ユニットのそれぞれが個別に調光可能であってもよい。これにより、一つの発光ユニットを点灯させ、点灯している発光ユニットに隣接している発光ユニットを消灯させた場合、消灯している発光ユニットの照射領域に、点灯している発光ユニットの光が漏れてグレアとなることが抑制される。

複数の発光ユニットは、基板に直線状に載置されており、複数の発光ユニットのうち端部に近い発光ユニットは、中央部側に隣接する発光ユニットとの間に形成されている段差の高い部分よりも低い位置に発光面を有してもよい。これにより、複数の発光ユニットで実現される照射領域の中央部近傍を、一部の発光ユニットを消灯することで非照射領域とする場合、非照射領域でのグレアの発生が抑制される。

本発明の別の態様は、車両用灯具である。この車両用灯具は、発光モジュールと、発光モジュールが備える複数の発光ユニットを個別に調光制御する制御回路と、を備える。

この態様によると、所望の配光特性を高い精度で実現することができる

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、所望の配光特性を高い精度で実現する技術を提供することができる。

本実施の形態に係る車両用前照灯装置を構成する灯具本体ユニットの概略構造図である。 本実施の形態の灯具本体ユニットに含まれる第２灯具ユニットの構成を示す図である。 第１の実施の形態に係る発光モジュールの要部を示す断面図である。 本実施の形態に係る車両用前照灯装置の左右の灯具本体ユニットから前方へ照射される光により、例えば車両前方メートルの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを示す図である。 本実施の形態に好適な発光ユニットの一例を示す断面図である。 本実施の形態に好適な発光ユニットの他の変形例を示す断面図である。 第２の実施の形態に係る発光モジュールの要部を示す断面図である。 第４の実施の形態に係る発光モジュールの要部を示す断面図である。 車両用前照灯装置の照射制御部と車両側の車両制御部の構成を説明する機能ブロック図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

本実施の形態の車両用前照灯装置は、ハイビーム用配光パターンの一部領域を形成可能な光を照射する灯具ユニットと、この灯具ユニットの光の照射状態を制御する照射制御部とを備える。そして、照射制御部は、ハイビーム用配光パターンの一部領域が少なくとも車幅方向に複数に分割された部分領域により形成されるように光の照射状態を制御する。また、各部分領域に対応する照射光の光度を個別に調整してハイビーム照射モードと昼間点灯照射モードを切り替えてハイビーム照射モードに適した光度分布と昼間点灯照射モードに適した光度分布を形成する。

図１は、本実施の形態に係る車両用前照灯装置を構成する灯具本体ユニットの概略構造図である。本実施の形態の車両用前照灯装置は、車両の前部の車幅方向左右両端に一対の灯具本体ユニットを含む。そして、左右の灯具本体ユニットから照射される配光パターンを車両の前方で重畳させることにより車両用前照灯装置としての照射を完成させる。図１は、左右の灯具本体ユニットのうち右側に配置される灯具本体ユニット１０の構成を示す。図１では、理解を容易にするために灯具本体ユニット１０を水平面で切断して上方から見た断面図を示している。なお、左側に配置される灯具本体ユニットは右側に配置される灯具本体ユニット１０と左右対称の構造であり基本構造は同一である。したがって、右側に配置される灯具本体ユニット１０を説明することで左側に配置される灯具本体ユニットの説明は省略する。また、以下では、便宜上、灯具の光が照射する方向を車両前方（前側）、その反対側を車両後方（後側）として説明する場合がある。

灯具本体ユニット１０は、透光カバー１２、ランプボディ１４、エクステンション１６、第１灯具ユニット１８、および第２灯具ユニット２０を有する。ランプボディ１４は、樹脂などによって細長い開口部を有するカップ型に成形されている。透光カバー１２は、透光性を有する樹脂などによって成形され、ランプボディ１４の開口部を塞ぐようにランプボディ１４に取り付けられる。こうしてランプボディ１４と透光カバー１２とによって実質的に閉鎖空間となる灯室が形成され、この灯室内にエクステンション１６、第１灯具ユニット１８、および第２灯具ユニット２０が配置される。

エクステンション１６は、第１灯具ユニット１８および第２灯具ユニット２０からの照射光を通すための開口部を有し、ランプボディ１４に固定される。第１灯具ユニット１８は、第２灯具ユニット２０より車両の車幅方向の外側に配置される。第１灯具ユニット１８は、いわゆるパラボラ型の灯具ユニットであり、後述するロービーム用配光パターンを形成する。

第１灯具ユニット１８は、リフレクタ２２、光源バルブ２４、およびシェード２６を有する。リフレクタ２２は、カップ型に形成され、中央に挿通孔が設けられている。本実施の形態では、光源バルブ２４はハロゲンランプなどフィラメントを有する白熱灯によって構成されている。なお、光源バルブ２４は、放電灯等他のタイプの光源が採用されてもよい。光源バルブ２４は、内部に突出するようリフレクタ２２の挿通孔に挿通されてリフレクタ２２に固定される。リフレクタ２２は、光源バルブ２４が照射した光を車両前方に向けて反射させるよう、内面の曲面が形成されている。シェード２６は、光源バルブ２４から車両前方へ直接進行する光を遮断する。第１灯具ユニット１８の構成は公知であるため、第１灯具ユニット１８に関する詳細な説明は省略する。

図２は、本実施の形態の灯具本体ユニット１０に含まれる第２灯具ユニット２０の構成を示す図である。図２では、第２灯具ユニット２０を水平面で切断して上方から見た断面図を示している。第２灯具ユニット２０は、ホルダ２８、投影レンズ３０、発光モジュール３２、およびヒートシンク３８を備える。第２灯具ユニット２０は、ハイビーム用配光パターンの全部または一部領域を形成可能な光を照射する灯具ユニットである。すなわち、第２灯具ユニット２０は、ハイビーム照射モード時に、第１灯具ユニット１８により形成されるロービーム用配光パターンの上部にハイビーム用配光パターンを形成する。ハイビーム用配光パターンがロービーム用配光パターンに追加されることで、全体として照射範囲が広くなり、遠方視認性能も向上する。また、第２灯具ユニット２０は、昼間点灯照射モード時に単独で光を照射することにより、昼間など対向車や歩行者などに自車の存在を認識し易くするための昼間点灯照射ランプ、いわゆるデイタイムランニングランプ（ＤＲＬ）として機能する。

投影レンズ３０は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズからなり、その後側焦点面上に形成される光源像を、反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。投影レンズ３０は筒状に形成されたホルダ２８の一方の開口部に取り付けられる。発光モジュール３２は、第１発光ユニット３６ａ、第２発光ユニット３６ｂ、第３発光ユニット３６ｃ、第４発光ユニット３６ｄと、第１発光ユニット３６ａ〜第４発光ユニット３６ｄを支持する基板３４と、を有する。なお、各発光ユニット３６ａ〜３６ｄを特に区別しない場合は、総称して発光ユニット３６と示す。

（第１の実施の形態）
図３は、第１の実施の形態に係る発光モジュールの要部を示す断面図である。本実施の形態に係る基板３４は、実装基板であり、発光ユニット３６を支持する面に段差３７が形成されている。また、基板３４は、複数の発光ユニット３６ａ〜３６ｄを段差３７を挟んで並んで支持している。段差３７を挟んで低い位置にある底面３４ａ，３４ｃには、それぞれ発光ユニット３６ａ，３６ｃが支持されている。また、段差３７を挟んで高い位置にある上面３４ｂ，３４ｄには、それぞれ発光ユニット３６ｂ，３６ｄが支持されている。

発光モジュール３２は、ハイビーム用配光パターンの光を照射するものであり、車幅方向に複数に分割された複数の領域の一部を選択的に照射することができるように構成されている。本実施の形態の場合、第１発光ユニット３６ａ〜第４発光ユニット３６ｄに対応して分割されている各照射領域を合わせてハイビーム用配光パターンが形成されている。なお、その分割数は、ハイビーム照射モードや昼間点灯照射モードで要求される性能に応じて決定することができる。例えば、分割される領域の数は、複数であれば４個より多くても少なくてもよく、また、奇数個でも偶数個でも構わない。

第１発光ユニット３６ａ〜第４発光ユニット３６ｄの各々は矩形に形成されており、基板３４の段差３７が形成されている面に第１発光ユニット３６ａ〜第４発光ユニット３６ｄの順に帯状となるよう一直線状に配置される。第１発光ユニット３６ａ〜第４発光ユニット３６ｄは、例えば個別に光度制御が可能なＬＥＤ光源で構成可能である。つまり、第２灯具ユニット２０は、多灯式光源となっている。

第１発光ユニット３６ａ〜第４発光ユニット３６ｄを構成するＬＥＤ光源は、例えば１ｍｍ角程度の正方形の発光面を有する白色ＬＥＤによって構成されている。なお、発光ユニット３６の光源がこれに限られないことはもちろんであり、例えばレーザダイオードなど略点状に面発光する他の素子状の光源であってもよい。

ヒートシンク３８は、アルミなどの金属により多数のフィンを有する形状に形成され、基板３４の裏面に取り付けられる。このように、第１発光ユニット３６ａ〜第４発光ユニット３６ｄをＬＥＤ光源で構成することにより、各発光ユニット３６の発光状態の調整が精度よくできる。その結果、後述するハイビーム照射モードや昼間点灯照射モードにおいて、所望の配光特性を高い精度で実現できる。

発光モジュール３２は、図２に示すように、左から第１発光ユニット３６ａ〜第４発光ユニット３６ｄの順に並んでホルダ２８の内部に配置されるよう、基板３４がホルダ２８の他方の開口部に取り付けられる。第１発光ユニット３６ａ〜第４発光ユニット３６ｄの各々は、発光することによりそれぞれの像が灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影される。

図４は、本実施の形態に係る車両用前照灯装置の左右の灯具本体ユニット１０から前方へ照射される光により、例えば車両前方２５メートルの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを示す図である。

ロービーム用配光パターンＰＬは第１灯具ユニット１８によって形成される。ロービーム用配光パターンＰＬは左側通行の地域で利用される左配光のロービーム用配光パターンであり、その上端縁に第１カットオフラインＣＬ１〜第３カットオフラインＣＬ３を有する。第１カットオフラインＣＬ１と第３カットオフラインＣＬ３は、灯具正面方向に設定された鉛直線Ｖ−Ｖを境にして左右段違いで水平方向に延在する。第１カットオフラインＣＬ１は、鉛直線Ｖ−Ｖより右側且つ灯具正面方向に設定された水平線Ｈ−Ｈより下方において水平方向に延在する。このため、第１カットオフラインＣＬ１は対向車線カットオフラインとして利用される。

第３カットオフラインＣＬ３は、第１カットオフラインＣＬ１の左端部から左上方に向かって例えば４５°の傾斜角度で斜めに延在する。第２カットオフラインＣＬ２は、第３カットオフラインＣＬ３と水平線Ｈ−Ｈとの交点から左側において水平線Ｈ−Ｈ上に延在する。このため、第２カットオフラインＣＬ２は自車線側カットオフラインとして利用される。なお、ロービーム用配光パターンＰＬにおいて、第１カットオフラインＣＬ１と鉛直線Ｖ−Ｖとの交点であるエルボ点Ｅは交点Ｈ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方に位置しており、このエルボ点Ｅをやや左よりに囲むようにして高光度領域であるホットゾーンＨＺがリフレクタ２２の形状調整等により形成され、自車線側の視認性を向上させている。

ハイビーム用配光パターンの一部領域である付加配光パターンＰＡは、第２灯具ユニット２０からの照射光によって形成される。付加配光パターンＰＡは、水平線Ｈ−Ｈを含んで水平方向に延びる帯状に形成される。

付加配光パターンＰＡは、発光ユニット３６の数にしたがい水平方向に並ぶ４つの矩形領域に分割されて構成されている。以下、これらの領域を右から順に第１部分領域ＰＡ１〜第４部分領域ＰＡ４といい、隣り合う部分領域の境界線を分割ラインという。第２部分領域ＰＡ２と第３部分領域ＰＡ３との分割ラインは０°に設定され、鉛直線Ｖ−Ｖに対応する。

第１部分領域ＰＡ１は、第１発光ユニット３６ａの照射光によって形成される。第２部分領域ＰＡ２は、第２発光ユニット３６ｂの照射光によって形成される。第３部分領域ＰＡ３は、第３発光ユニット３６ｃによって形成される。第４部分領域ＰＡ４は、第４発光ユニット３６ｄによって形成される。

詳しくは後述するが、第１発光ユニット３６ａ〜第４発光ユニット３６ｄは、運転者の操作または、車両に搭載され対向車や前走車など前方車両や歩行者を検出する装置からの情報に基づき、個別またはグループ化された複数のユニット毎に点消灯や調光が可能である。したがって、第１部分領域ＰＡ１〜第４部分領域ＰＡ４のうち前方車両や歩行者の存在する領域を照射する発光ユニット３６を消灯することにより、前方車両や歩行者に与えるグレアを抑制できる。

例えば、自車両と反対車線を走行する対向車が存在する場合、第１発光ユニット３６ａや第２発光ユニット３６ｂを消灯することにより対向車の運転者にグレアを与えないようにすることができる。また、自車両と同じ車線を走行する先行車が存在する場合、第２発光ユニット３６ｂや第３発光ユニット３６ｃを消灯することにより先行者の運転者にグレアを与えないようにすることができる。また、道路の路側帯を走行する歩行者が存在する場合、第１発光ユニット３６ａや第４発光ユニット３６ｄを消灯することにより歩行者にグレアを与えないようにすることができる。このように、対向車や先行車、歩行者などにグレアを感じさせないように複数の発光ユニット３６を部分的に消灯し、残りの発光ユニット３６を点灯させることで、運転者の遠方視認性の確保が可能になる。

ところで、複数の発光ユニット３６のそれぞれが照射する領域を合成して一つの配光パターンを形成する場合、各領域の間に隙間（非照射領域）がないことが望ましい。このような観点からは、発光モジュール３２は、各発光ユニット３６の照射領域の境界部分が重なる方向で構成が設定されることになる。一方、各照射領域の境界部分の重なりが多いと、いくつかの発光ユニット３６を消灯し、その他の発光ユニット３６を点灯させた場合、点灯している発光ユニット３６の光が、消灯している発光ユニットの照射領域に漏れ出てしまうこととなり、その領域に存在する前走車や歩行者に対してグレアを与えることにもなる。

そこで、発明者らが鋭意検討した結果、点灯している発光ユニットが発する光を、隣接した発光ユニットやそれを支持する基板の段差を利用して遮蔽することに想到した。これにより、仮に隣接している発光ユニットが消灯している場合であっても、消灯した発光ユニットに対応する部分領域に存在する前走車や歩行者に与えるグレアが抑制されることになる。

本実施の形態に係る発光モジュール３２は、図３に示すように、複数の発光ユニット３６のうち発光ユニット３６ａ，３６ｃが、隣接する発光ユニット３６ｂ，３６ｄを支持する基板３４の上面３４ｂ，３４ｄよりも低い位置に発光面を有するように形状が定められている。これにより、発光ユニット３６ａ，３６ｃの光の一部が隣接する発光ユニット３６ｂ，３６ｄの照射領域（第２部分領域ＰＡ２、第４部分領域ＰＡ４）に向かって照射されても、その光が基板３４の段差３７や発光ユニット３６ｂ，３６ｄ自体によって遮られる。したがって、少なくとも発光ユニット３６ａ，３６ｃから発する光が、隣接する発光ユニット３６ｂ，３６ｄの照射領域に漏れることが抑制される。なお、発光面は、様々に定義することが可能であるが、例えば、発光ユニット３６では、最上面を発光面とすることもできる。

ここで、発光面について更に詳述する。図５は、本実施の形態に好適な発光ユニットの一例を示す断面図である。発光ユニット１３６は、成長基板４０と、その上に成長させた半導体発光素子４２と、セラミックユニット４４と、を備える。発光ユニット１３６は、実装基板１３４に支持されている。実装基板１３４としては、例えば、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＳＵＳなどのステンレス鋼、Ｃｕ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉなどの中から適宜選択される。また、実装基板１３４は、図３に示す基板３４と同様の形状を有している。成長基板４０は、半導体発光素子４２を作製するために適当な格子定数の結晶であり、透光性を有するものが好ましい。本実施の形態に係る発光ユニット１３６では、成長基板４０としてサファイアが用いられている。

図５に示す発光ユニット１３６では、板状のセラミックユニット４４が成長基板４０を挟んで半導体発光素子４２の発光面に対向するように設けられている。このような場合には、半導体発光素子４２の上面を発光面としてとらえることもできる。半導体発光素子４２は、ＬＥＤ素子によって構成される。本実施の形態では、半導体発光素子４２として、青色の波長の光を主として発する青色ＬＥＤが採用されている。具体的には、半導体発光素子４２は、サファイアの成長基板４０上に結晶成長したｎ型半導体層４６およびｐ型半導体層４８と、その間に形成されている発光層５０と、を有する。そして、半導体発光素子４２は、主として発光層５０において発光するため、発光層５０の上面を発光面としてとらえることもできる。半導体発光素子４２は、バンプ５２を介して実装基板１３４にフリップチップ実装される。なお、半導体発光素子４２の構成や発する光の波長が上述したものに限られないことはもちろんである。

セラミックユニット４４は、光波長変換部材であり、少なくとも光波長変換セラミックから構成されている。光波長変換セラミックは、１μｍ以上５０００μｍ未満、好ましくは５０μｍ以上１０００μｍ未満の厚さの板状に形成されたものを、半導体発光素子４２のサイズに合わせてダイシングされたものである。なお、光波長変換セラミックの大きさがこれに限られないことはもちろんである。

光波長変換セラミックは、いわゆる発光セラミック、または蛍光セラミックと呼ばれるものであり、青色光によって励起される蛍光体であるＹＡＧ（Yttrium Alminium Garnet）粉末を用いて作成されたセラミック素地を焼結することにより得ることができる。このような光波長変換セラミックの製造方法は公知であることから詳細な説明は省略する。こうして得られた光波長変換セラミックは、例えば粉末状の蛍光体と異なり、粉末表面での光拡散を抑制でき、半導体発光素子４２が発する光の損失が非常に少ない。

光波長変換セラミックは、半導体発光素子４２が主として発する青色光の波長を変換して黄色光を出射する。このため、発光ユニット１３６からは、セラミックユニット４４をそのまま透過した青色光と、光波長変換セラミックによって波長が変換された黄色光との合成光が出射する。こうして、発光ユニット１３６は、白色の光を発することが可能となる。このように、セラミックユニット４４は、内部で波長が変換された黄色光を発するものともいえるため、セラミックユニット４４の上面を発光面ととらえることもできる。

なお、半導体発光素子４２は、青以外の波長の光を主として発するものが採用されてもよい。この場合も、光波長変換セラミックには、半導体発光素子４２が発する主とする光の波長を変換するものが採用される。なお、光波長変換セラミックは、この場合においても半導体発光素子４２が主として発する波長の光と組み合わせることにより白色または白色に近い色の波長の光となるよう、半導体発光素子４２が発する光の波長を変換してもよい。

図６は、本実施の形態に好適な発光ユニットの他の変形例を示す断面図である。なお、以下の説明では、図５に示す発光ユニット１３６と同じ要素については同じ符号を付し、説明を省略する。発光ユニット２３６は、支持基板５４と、その上に積層した半導体発光素子４２と、セラミックユニット４４と、を備える。発光ユニット２３６は、実装基板１３４に支持されている。支持基板５４としては、例えば、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｉ、またはこれらの合金から適宜選択される。あるいは、成長基板の材料としても適当なＧａＮやＳｉＣであってもよい。発光ユニット２３６においても、発光層５０やセラミックユニット４４の上面を発光面としてとらえることができる。半導体発光素子４２は、ワイヤーボンディング５６を介して実装基板１３４に実装される。

（第２の実施の形態）
図７は、第２の実施の形態に係る発光モジュールの要部を示す断面図である。本実施の形態に係る発光モジュール１３２は、高さの異なる第１発光ユニット１３６ａ〜第４発光ユニット１３６ｄと、第１発光ユニット１３６ａ〜第４発光ユニット１３６ｄを支持する実装基板１３４と、を備える。第１発光ユニット１３６ａおよび第３発光ユニット１３６ｃは、第２発光ユニット１３６ｂおよび第４発光ユニット１３６ｄの支持基板１５４ｂ，１５４ｄと比較して、支持基板１５４ａ，１５４ｃの厚みが薄い。

このように、各発光ユニットの支持基板の厚みを異ならせることで、各発光ユニットの高さに差を設けている。したがって、支持基板１５４ａ〜１５４ｄと実装基板１３４を合わせて図３に示す基板３４とみなすことで、本実施の形態に係る発光モジュール１３２は、図３に示す発光モジュール３２と同様の作用効果を得ることができる。なお、支持基板１５４ａ〜１５４ｄは、各半導体発光素子１４２ａ〜１４２ｄを支持するものであり、通常は成長基板とは異なる基板である。

支持基板を有する発光モジュールの製造方法としては、成長基板上に形成した半導体発光素子の更に上面に熱伝導性の高い金属、例えばＣｕ、を蒸着法などにより形成して支持基板とし、反対側の面にある成長基板を除去する。そして、支持基板を実装基板１３４に対向させた状態で各発光ユニットが実装基板に実装されることで発光モジュールが製造される。

また、支持基板を有する発光モジュールの他の製造方法としては、図３に示す基板３４と同様に支持基板自体を表面に段差のある形状に加工し、その上に成長基板を上面にして半導体発光素子を搭載し、成長基板を除去する。支持基板の表面形状の加工は、例えば、リソグラフィを用いたエッチングにより行われる。

このように、半導体発光素子を支持する支持基板を図３に示す基板３４ととらえると、支持基板は、複数の発光ユニットのうち発光ユニットを支持する第１の支持部と、隣接する他の発光ユニットを支持し、第１の支持部より厚みが厚い第２の支持部と、を有しているといえる。また、支持基板は、複数の発光ユニットのうち少なくとも一つの発光ユニットが、隣接する他の発光ユニットを支持する基板の上面よりも低い位置に発光面を有するように形状が定められているともいえる。これにより、支持基板の加工を前もって行うことで簡易に発光モジュールを作製することができる。また、このような方法であれば、段差の大きさや凹部の位置が精度よく加工されるため、所望の配光特性をより高い精度で実現することができる。

（第３の実施の形態）
第２の実施の形態では、支持基板の厚みを発光ユニットによって異ならせたり、一つの支持基板の表面に段差を設けたりする構成について説明したが、成長基板についても同様の構成が可能である。なお、本実施の形態に係る発光モジュールは、図７の支持基板の代わりに成長基板が用いられている以外は細部を除いて大きな相違はないため、第２の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。成長基板としては、窒化物半導体（ＧａＮ）やＩＶ族半導体（ＳｉＣ）、酸化物（サファイア）などが好適である。

成長基板を有する発光モジュールの製造方法としては、発光ユニットに応じた異なる厚みの成長基板を用意し、各成長基板上に半導体発光素子を形成する。そして、成長基板を実装基板１３４に対向させた状態で各発光ユニットが実装基板に実装されることで発光モジュールが製造される。あるいは、成長基板が実装基板１３４と反対側になるように、半導体発光素子を実装基板１３４に実装してもよい。これらの場合、蛍光体成分を含むセラミックユニットは、半導体発光素子の発光面よりも上方（照射方向）に配置されている。

また、成長基板を有する発光モジュールの他の製造方法としては、図３に示す基板３４と同様に成長基板自体を表面に段差のある形状に加工し、その上に半導体発光素子を成長させる。成長基板の表面形状の加工は、例えば、リソグラフィを用いたエッチングにより行われる。

このように、半導体発光素子を支持する成長基板を図３に示す基板３４ととらえると、成長基板は、複数の発光ユニットのうち発光ユニットを支持する第１の支持部と、隣接する他の発光ユニットを支持し、第１の支持部より厚みが厚い第２の支持部と、を有しているといえる。また、成長基板は、複数の発光ユニットのうち少なくとも一つの発光ユニットが、隣接する他の発光ユニットを支持する基板の上面よりも低い位置に発光面を有するように形状が定められている。これにより、成長基板の加工を前もって行うことで簡易に発光モジュールを作製することができる。また、このような方法であれば、段差の大きさや凹部の位置が精度よく加工されるため、所望の配光特性をより高い精度で実現することができる。

（第４の実施の形態）
図８は、第４の実施の形態に係る発光モジュールの要部を示す断面図である。本実施の形態に係る基板２３４は、複数の発光ユニットを支持する面に、中央に向かって凸状となるように段差３７が形成されている。また、基板２３４は、直線状に並んだ複数の発光ユニット２３６ａ〜２３６ｅを段差３７を挟んで支持している。段差３７を挟んで最も低い位置にある下段面２３４ａ，２３４ｅには、それぞれ発光ユニット２３６ａ，２３６ｅが支持されている。また、段差３７を挟んで発光ユニット２３６ａ，２３６ｅより高い位置にある中段面２３４ｂ，２３４ｄには、それぞれ発光ユニット２３６ｂ，２３６ｄが支持されている。また、段差３７を挟んで発光ユニット２３６ｂ，２３６ｄより高い位置にある上段面２３４ｃには、発光ユニット２３６ｃが支持されている。

発光モジュール２３２は、ハイビーム用配光パターンの光を照射するものであり、車幅方向に複数に分割された複数の領域の一部を選択的に照射することができるように構成されている。本実施の形態の場合、第１発光ユニット２３６ａ〜第５発光ユニット２３６ｅに対応して分割されている各照射領域を合わせてハイビーム用配光パターンが形成されている。

図８に示すように、本実施の形態に係る発光モジュール２３２では、複数の発光ユニット２３６ａ〜２３６ｅのうち端部に近い発光ユニット（例えば、発光ユニット２３６ｂ，２３６ｄ）は、中央部側に隣接する発光ユニット（例えば、発光ユニット２３６ｃ）との間に形成されている段差３７の高い部分（上段面２３４ｃ）よりも低い位置に発光面を有している。これにより、複数の発光ユニットで実現される照射領域の中央部近傍を、発光ユニット２３６ｃを消灯することで非照射領域とする場合、隣接する発光ユニット２３６ｂ，２３６ｄが発する光の一部が段差３７で遮蔽されるため、非照射領域でのグレアの発生が抑制される。

上述のように、所定の発光ユニットが発する光が隣接する発光ユニットの照射領域に漏れにくくするための構成のひとつは、所定の発光ユニットが、隣接する他の発光ユニットを支持する基板の上面よりも低い位置に発光面を有している場合である。例えば、発光ユニット２３６ａが点灯し、発光ユニット２３６ｂが消灯している場合、発光ユニット２３６ａが発する光が発光ユニット２３６ｂの照射領域に与えるグレアの発生を抑制することができる。一方、発光ユニット２３６ａが消灯し、発光ユニット２３６ｂが点灯している場合、発光ユニット２３６ｂが発する光が発光ユニット２３６ａの照射領域に与えるグレアの発生を抑制する効果はあまり得られない。

このような点を考慮すれば、基板の段差の低い位置に支持されている発光ユニットは、相対的に使用（点灯）頻度の高いものであるとよい。また、基板の段差の高い位置に支持されている発光ユニットは、相対的に使用（点灯）頻度が低いものであるとよい。これにより、複数の発光ユニットの一部を点灯し、その他を消灯する場合に、消灯している発光ユニットの照射領域でのグレアの発生を抑えることができる可能性が高まる。

なお、上述の基板の段差の側壁に遮光膜や遮光部材を設けてもよい。これにより、点灯している発光ユニットが発する光が隣接する発光ユニットと干渉して、隣接する発光ユニットの照射領域でグレアを発生させることがより抑制される。

（車両用灯具）
図９は、上述のように構成される車両用前照灯装置の照射制御部と車両側の車両制御部の構成を説明する機能ブロック図である。車両用前照灯装置１００の照射制御部１０２は、車両１０４に搭載された車両制御部１０６の指示に従って電源回路１０８の制御を行い第１灯具ユニット１８や第２灯具ユニット２０の照射制御を行う。

車両制御部１０６には、ライトスイッチ１１０、時計１１２、照度センサ１１４、カメラ１１６、車速センサ１１８が接続されている。ライトスイッチ１１０は第１灯具ユニット１８のオン／オフによるロービーム照射切り替え、第１灯具ユニット１８の点灯時における第２灯具ユニット２０のオン／オフによるハイビーム照射切り替え、第１灯具ユニット１８の消灯時における第２灯具ユニット２０のオン／オフによるＤＲＬ照射切り替えを手動で行うスイッチである。

本実施の形態の車両用前照灯装置１００は、ライトスイッチ１１０の操作がない場合でも車両１０４の周囲の状況を検出して第１灯具ユニット１８や第２灯具ユニット２０の点消灯制御を行うことができる。例えば、時計１１２は、現在の日時または現在の季節と時刻を車両制御部１０６に提供する。車両制御部１０６は、日時や季節に基づき車両１０４の周囲が車両用前照灯装置１００を点灯すべき暗さであると判定できる場合は、照射制御部１０２に第１灯具ユニット１８の点灯指令を送りロービームを自動点灯するようにしてもよい。一方、車両制御部１０６が車両用前照灯装置１００の点灯は必要ない明るさであると判定した場合、照射制御部１０２に第２灯具ユニット２０の減光点灯指令を送りＤＲＬを自動点灯するようにしてもよい。また、車両制御部１０６は、カメラ１１６からの情報に基づき、車両前方に前方車両や歩行者が存在しない場合、ロービーム照射からハイビーム照射に自動的に切り替えてもよい。

前述したように、本実施形態の場合、第１灯具ユニット１８とともに第２灯具ユニット２０を点灯させているときに、ハイビーム照射領域中に照射を抑制すべき物体が存在する場合、前記物体が存在する位置に対応する第２灯具ユニット２０の照射による部分領域を消灯制御する。ここで、照射を抑制すべき物体とは、対向車や前走車、歩行者などである。このような消灯制御を実行するために、車両制御部１０６は、物体の認識手段として例えばステレオカメラなどのカメラ１１６から提供される画像データを用いる。カメラ１１６の撮影領域は仮想鉛直スクリーンの領域と一致している。撮影画像中に予め保持している車両や歩行者を示す特徴点を含む画像が存在する場合、ハイビーム照射領域中に照射を抑制すべき物体が存在すると判定する。そして、照射を抑制すべき物体の存在する位置に対応する部分領域を形成している発光ユニット３６を消灯するように照射制御部１０２に情報を供給する。なお、ハイビーム照射領域中に照射を抑制すべき対象物を検出する手段は適宜変更可能であり、カメラ１１６に代えてミリ波レーダや赤外線レーダなど他の検出手段を用いてもよい。また、それらを組み合わせてもよい。また、カメラ１１６からの情報に基づき、車両１０４の周囲の明るさを検出してハイビーム照射モードと昼間点灯照射モードの切り替え制御を行うようにしてもよい。

なお、本実施の形態においては、車両用灯具としての車両用前照灯装置は、発光モジュールが備える複数の発光ユニットを個別に調光制御する制御回路を備えている。なお、制御回路は、発光モジュールが備える複数の発光ユニットを複数のグループに分けた場合にグループ毎に調光制御するものであってもよい。

以上、本発明を各実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上述の実施の形態では、青色の光を発する半導体発光素子と黄色の蛍光体の組み合わせた発光ユニットについて説明したが、発光ユニットとしては、紫外光を発する半導体発光素子と、紫外光で励起され、赤、緑、青の光をそれぞれ発する複数の蛍光体と、を有するものであってもよい。あるいは、紫外光を発する半導体発光素子と、紫外光で励起され、青、黄の光を発する蛍光体と、を有する発光ユニットであってもよい。また、発光ユニットの蛍光体がない構成であってもよい。例えば、赤、緑、青の光をそれぞれ発する複数の半導体発光素子を組み合わせて白色光を発する発光ユニットであってもよい。

また、上述の実施の形態では、光波長変換部材としてセラミック材料が用いられているが、これに代えて樹脂やガラスで粉末蛍光体を封止したものを光波長変換部材として用いてもよい。

１０ 灯具本体ユニット、 ３４ 基板、 ３６ 発光ユニット、 ３７ 段差、 ３８ ヒートシンク、 ４０ 成長基板、 ４２ 半導体発光素子、 ４４ セラミックユニット、 ４６ ｎ型半導体層、 ４８ ｐ型半導体層、 ５０ 発光層、 ５４ 支持基板、 １００ 車両用前照灯装置、 １０２ 照射制御部、 １０６ 車両制御部、 １０８ 電源回路。

Claims (6)

1. 半導体発光素子を用いて白色の光を発する複数の発光ユニットと、
   前記複数の発光ユニットを支持する基板と、を備え、
   前記基板は、前記複数の発光ユニットのうち少なくとも一つの発光ユニットが、隣接する他の発光ユニットを支持する基板の上面よりも低い位置に発光面を有するように形状が定められていることを特徴とする発光モジュール。
2. 前記基板は、表面に段差を有するとともに前記複数の発光ユニットを前記段差を挟んで並んで支持しており、
   前記複数の発光ユニットのうち少なくとも一つの発光ユニットは、前記段差の高い部分より低い位置に発光面を有することを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
3. 前記基板は、半導体結晶を成長させる際の下地基板であるとともに、前記複数の発光ユニットのうち少なくとも一つの発光ユニットを支持する第１の支持部と、隣接する他の発光ユニットを支持し、前記第１の支持部より厚みが厚い第２の支持部と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の発光モジュール。
4. 前記複数の発光ユニットのそれぞれが個別に調光可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の発光モジュール。
5. 前記複数の発光ユニットは、前記基板に直線状に載置されており、
   前記複数の発光ユニットのうち端部に近い発光ユニットは、中央部側に隣接する発光ユニットとの間に形成されている段差の高い部分よりも低い位置に発光面を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の発光モジュール。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の発光モジュールと、
   前記発光モジュールが備える複数の発光ユニットを個別に調光制御する制御回路と、
   を備えることを特徴とする車両用灯具。

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