JP2012164586A

JP2012164586A - 車両用灯具

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Publication number: JP2012164586A
Application number: JP2011025530A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Nakazato; 嘉昭中里
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2011-02-09
Filing date: 2011-02-09
Publication date: 2012-08-30
Anticipated expiration: 2031-02-09
Also published as: JP5688990B2

Abstract

【課題】配光パターンの色ムラを抑制する。
【解決手段】車両用灯具３は、ＬＤ３１と、ＬＤ３１から出射された青色光を受けて白色光を出射する蛍光体３４と、蛍光体３４の後方から上方に掛けて当該蛍光体３４を覆うように配設され、当該蛍光体３４から出射された白色光を前方へ反射させる反射面３５１とを備える。蛍光体３４は、青色光を後方から受けるように配設されるとともに、当該青色光のうち当該蛍光体３４の表面で正反射されたものを、当該蛍光体３４の前方斜め上方かつ反射面３５１よりも前側の領域であって配光パターンに影響しない領域へ向かわせるように、表面が傾斜している。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

従来、自動車用ヘッドライトなどの車両用灯具として、光源に半導体発光素子と蛍光体を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の車両用灯具では、半導体発光素子から蛍光体へ励起光（例えば青色光）を照射することによって、蛍光体が励起されて発する光（例えば黄色光）と励起光とを混色させて可視光（例えば白色光）を出射させ、この可視光を投影レンズ等の光学系によって車両前方へ投影している。

特許第４１２４４４５号公報

しかしながら、上記従来の車両用灯具において、蛍光体の光取り出し方向から当該蛍光体に励起光を入射させる場合、一部の励起光が蛍光体の表面で正反射されて、所定の色に混色されることなくそのまま投影レンズ等から出射されてしまうため、投影像である配光パターンに部分的な色ムラが生じてしまう。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、配光パターンの色ムラを抑制することのできる車両用灯具の提供を課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された励起光を受けて可視光を出射する蛍光体と、
前記蛍光体の後方から上方に掛けて当該蛍光体を覆うように配設され、当該蛍光体から出射された可視光を前方へ反射させる反射面と、
を備える車両用灯具において、
前記蛍光体は、
前記励起光を後方から受けるように配設されるとともに、
当該励起光のうち当該蛍光体の表面で正反射されたものを、当該蛍光体の前方斜め上方かつ前記反射面よりも前側の領域であって当該車両用灯具が形成する配光パターンに影響しない領域へ向かわせるように、表面が傾斜していることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用灯具において、
前記蛍光体の表面で正反射された励起光が向かう領域に配設され、当該励起光を前記蛍光体へ集光させつつ反射させる集光反射面を備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の車両用灯具において、
前記集光反射面は、前記反射面と一体的に形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用灯具において、
前記半導体発光素子はレーザー光を出射するものであることを特徴とする。

本発明によれば、蛍光体に入射した励起光のうち可視光とされなかった一部の励起光は、後方から蛍光体の表面へ入射して当該表面で前方斜め上方へ正反射され、蛍光体の前方斜め上方かつ反射面よりも前側の領域であって配光パターンに影響しない領域へ向かう。したがって、蛍光体の表面で正反射された励起光が配光パターン上に投影されることを防止でき、ひいては配光パターンの色ムラを抑制することができる。

第一の実施形態における車両用灯具の側断面図である。第一の実施形態における車両用灯具での光路を説明するための図である。第一の実施形態における車両用灯具の変形例を示す側断面図である。第二の実施形態における車両用灯具の側断面図である。第二の実施形態における車両用灯具での光路を説明するための図である。第二の実施形態における車両用灯具の変形例を示す側断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明では、特に断らない限り、「上」「下」「前」「後」「左」「右」との記載を、各実施形態における車両用灯具から見た方向を指すものとして、図面の記載と対応させて用いることとする。

［１第一の実施形態］
図１は、本発明の第一の実施形態における車両用灯具３の側断面図である。
この図に示すように、車両用灯具３は、いわゆるプロジェクタ型の灯具であり、レーザーダイオード（以下、ＬＤという）３１と、集光レンズ３２と、蛍光体３４と、リフレクタ３５と、シェード１６と、投影レンズ１７とを備えている。
このうち、ＬＤ３１は、本発明に係る半導体発光素子であり、蛍光体３４の励起光としての青色のレーザー光を、後述する投影レンズ１７の光軸Ａｘに沿って前方へ向けて出射する。

集光レンズ３２は、ＬＤ３１の前方に配置され、当該ＬＤ３１から前方へ出射された青色光を、更に前方に配置された蛍光体３４の表面（上面）に集光させる。より詳しくは、集光レンズ３２は、ＬＤ３１からの青色光を、蛍光体３４の表面を通じてその厚さ方向の略中心に集光させる。

蛍光体３４は、集光レンズ３２の前方に配置されている。この蛍光体３４は、ＬＤ３１から出射された青色光を受けることで励起されて黄色光を発する蛍光材料である。そのため、蛍光体３４が青色光を受けると、当該蛍光体３４で散乱した青色光が黄色光と混色される結果、当該蛍光体３４から白色光が出射される。また、蛍光体３４の表面の面積は、集光レンズ３２によって集光される青色光の集光スポットの面積と略同一となっている。これにより、蛍光体３４は、青色光の集光スポットと略同サイズの点光源のごとく白色光を出射する。また、蛍光体３４は、当該蛍光体３４と同様に傾斜した金属平板１８の上面に支持されている。この金属平板１８の上面は、アルミ蒸着が施された鏡面となっており、蛍光体３４から下方へ出射された白色光を上方へ反射させる。
また、蛍光体３４は、表面（上面）が前後方向に対して２２．５度の角度をなして後方向きに傾斜しており、後述するように、後方から入射した青色光のうち当該蛍光体３４の表面で正反射されたものを前方斜め上方の所定の領域へ向かわせるように構成されている。ここで「所定の領域」とは、蛍光体３４の前方斜め上方かつ後述の反射面３５１よりも前側の領域であって、蛍光体３４からの光が配光パターン（すれ違いビーム）に影響しない領域であり、本第一の実施形態では、蛍光体３４からの光が灯具外へ出射されない領域となっている。

リフレクタ３５は、下方斜め前方に開口する湾曲板状に形成されて、蛍光体３４の上方を覆うように配設されている。このリフレクタ３５の下面は、蛍光体３４から出射された白色光を前方へ反射させる反射面３５１となっている。
反射面３５１は、蛍光体３４の位置を第１焦点とする回転楕円面が基調とされた自由曲面であり、離心率が鉛直断面から水平断面に向かって徐々に大きくなるように形成されている。この反射面３５１は、蛍光体３４の後方から上方に掛けて当該蛍光体３４を覆うように配設されており、この蛍光体３４から出射された白色光を、鉛直断面ではシェード１６の前端近傍に集光させ、水平断面に向かうにつれて徐々に前方に集光させるように反射させる。

シェード１６は、蛍光体３４の前方に配置された遮光部材である。このシェード１６は、リフレクタ３５の反射面３５１で反射された白色光の一部を遮光して、すれ違いビームのカットオフラインを形成する。また、シェード１６の上面は、後述する投影レンズ１７の光軸Ａｘを含む水平面（上下方向に直交する面）と略一致する高さとされるとともに、金属平板１８の上面と同様にアルミ蒸着が施されており、反射面３５１で反射されて当該上面に入射した白色光を前方の投影レンズ１７に向けて反射させる。

投影レンズ１７は、前面が凸面の非球面平凸レンズであり、前後方向に沿った光軸Ａｘ上にシェード１６の上面及び蛍光体３４が位置するように蛍光体３４及びリフレクタ３５の前方に配置されている。この投影レンズ１７は、シェード１６の前端近傍に位置する物側焦点を有しており、リフレクタ３５の反射面３５１で反射されて当該投影レンズ１７に入射した白色光を車両前方へ反転投影する。

図２（ａ），（ｂ）は、車両用灯具３での光路を説明するための図である。
図２（ａ）に示すように、車両用灯具３では、ＬＤ３１から青色光が出射されると、当該青色光は集光レンズ３２で集光された後に、蛍光体３４の表面に後方から入射する。すると、蛍光体３４に入射した青色光は、その殆どが白色光とされて上方へ放射状に出射されるものの、一部が白色光とされずに蛍光体３４の傾斜した表面で正反射され、蛍光体３４の前方斜め上方かつ反射面３５１よりも前側の領域であって配光パターン（すれ違いビーム）に影響しない領域へ向かう。
蛍光体３４から上方へ出射された白色光は、図２（ｂ）に示すように、リフレクタ３５の反射面３５１で前方へ反射されて投影レンズ１７から車両前方へ照射される。このとき、投影レンズ１７の下部へ入射する白色光の一部がシェード１６によって遮光されることにより、カットオフラインより上方への照射光が遮られたすれ違いビームが形成される。

以上のように、車両用灯具３によれば、後方から蛍光体３４に入射した青色光のうち白色光とされなかった一部の青色光が、傾斜した蛍光体３４の表面で前方斜め上方へ正反射され、蛍光体３４の前方斜め上方かつ反射面３５１よりも前側の領域であって配光パターン（すれ違いビーム）に影響しない領域へ向かう。したがって、蛍光体３４の表面で正反射された青色光が配光パターン上に投影されることを防止でき、ひいては配光パターンの色ムラを抑制することができる。

また、レーザー光である青色光が灯具外へ出射されることを防止できるので、最大許容露光量（ＭＰＥ）を確保する点においても好ましい。

なお、図３に示すように、蛍光体３４の表面で正反射された青色光が向かう領域に、当該青色光を蛍光体３４へ集光させつつ反射させる集光反射面３５２を設けてもよい。このような集光反射面３５２を設けることにより、蛍光体３４で正反射された青色光を蛍光体３４へ集光させて白色光とすることができるため、光束利用率を高めることができる。また、集光反射面３５２は、部品点数を抑える点から、反射面３５１と一体的に形成されることが好ましい。

［２第二の実施形態］
続いて、本発明の第二の実施形態について説明する。なお、上記第一の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図４は、本発明の第二の実施形態における車両用灯具４の側断面図である。
この図に示すように、車両用灯具４は、いわゆるパラボラ型の灯具であり、上記第一の実施形態と同様に構成されたＬＤ３１及び集光レンズ３２の他、蛍光体４４と、リフレクタ４５とを備えている。

このうち、蛍光体４４は、集光レンズ３２の前方に配置されている。この蛍光体４４は、表面（上面）が前後方向に対して２７．５度の角度をなして後方向きに傾斜しており、後方から入射した青色光のうち当該蛍光体４４の表面で正反射されたものを前方斜め上方の所定の領域へ向かわせるように構成されている。ここで「所定の領域」とは、蛍光体４４の前方斜め上方かつ後述の反射面４５１よりも前側の領域であって、蛍光体４４からの光が配光パターン（すれ違いビーム）に影響しない領域であり、本第二の実施形態では、蛍光体４４からの光が灯具外へ出射されない領域となっている。また、上記以外の蛍光体４４の構成は、上記第一の実施形態における蛍光体３４の構成と同様である。

リフレクタ４５は、下方斜め前方に開口する湾曲板状に形成されて、蛍光体４４の上方を覆うように配設されている。このリフレクタ４５の下面は、蛍光体４４から出射された白色光を前方へ反射させる反射面４５１となっている。
反射面４５１は、蛍光体４４の位置を焦点とする回転放物面が基調とされた自由曲面であり、蛍光体４４の後方から上方に掛けて当該蛍光体４４を覆うように配設されている。

図５（ａ），（ｂ）は、車両用灯具４での光路を説明するための図である。
図５（ａ）に示すように、車両用灯具４では、ＬＤ３１から青色光が出射されると、当該青色光は集光レンズ３２で集光された後に、蛍光体４４の表面に後方から入射する。すると、蛍光体４４に入射した青色光は、その殆どが白色光とされて上方へ放射状に出射されるものの、一部が白色光とされずに蛍光体４４の傾斜した表面で正反射され、蛍光体４４の前方斜め上方かつ反射面４５１よりも前側の領域であって配光パターン（すれ違いビーム）に影響しない領域へ向かう。
蛍光体４４から上方へ出射された白色光は、図５（ｂ）に示すように、リフレクタ４５の反射面４５１で前方へ反射されて車両前方へ照射され、配光パターンとしてすれ違いビームを形成する。

以上の車両用灯具４によっても、上記第一の実施形態における車両用灯具３と同様の効果を奏することができる。
なお、図６に示すように、蛍光体４４の表面で正反射された青色光が向かう領域に、当該青色光を蛍光体４４へ集光させつつ反射させる集光反射面４５２を設けてもよい。このような集光反射面４５２を設けることにより、蛍光体４４で正反射された青色光を蛍光体４４へ集光させて白色光とすることができるため、光束利用率を高めることができる。また、集光反射面４５２は、部品点数を抑える点から、反射面４５１と一体的に形成されることが好ましい。

なお、本発明は上記第一及び第二の実施形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。

例えば、本発明に係る半導体発光素子としてＬＤ３１を挙げて説明したが、当該半導体発光素子はレーザーダイオードに限定されるものではなく、発光ダイオードなどであってもよい。

また、ＬＤ３１が青色光を出射し、蛍光体３４，４４が当該青色光により黄色光を発することとしたが、これに限定されず、白色光が得られる他の構成（励起光と蛍光体との組合せ）であってもよい。更に、蛍光体３４，４４から出射される光は白色光に限定されず、他の色の可視光であってもよい。

３，４車両用灯具
３１ＬＤ（半導体発光素子）
３２集光レンズ
３４，４４蛍光体
３５，４５リフレクタ
３５１，４５１反射面
３５２，４５２集光反射面
１６シェード
１７投影レンズ
Ａｘ光軸

Claims

半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された励起光を受けて可視光を出射する蛍光体と、
前記蛍光体の後方から上方に掛けて当該蛍光体を覆うように配設され、当該蛍光体から出射された可視光を前方へ反射させる反射面と、
を備える車両用灯具において、
前記蛍光体は、
前記励起光を後方から受けるように配設されるとともに、
当該励起光のうち当該蛍光体の表面で正反射されたものを、当該蛍光体の前方斜め上方かつ前記反射面よりも前側の領域であって当該車両用灯具が形成する配光パターンに影響しない領域へ向かわせるように、表面が傾斜していることを特徴とする車両用灯具。
前記蛍光体の表面で正反射された励起光が向かう領域に配設され、当該励起光を前記蛍光体へ集光させつつ反射させる集光反射面を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
前記集光反射面は、前記反射面と一体的に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
前記半導体発光素子はレーザー光を出射するものであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用灯具。