JP2018041723A - Light emitting module and vehicular headlight - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光モジュールに関する。 The present invention relates to a light emitting module.
従来、LEDチップと蛍光体からなる白色発光モジュールを基板上に配置した車両用灯具が考案されている(特許文献1参照)。このような白色発光モジュールは、LEDチップから出射した光で励起された蛍光体の光と、LEDチップの出射光とが混色されることで白色光を実現している。 Conventionally, a vehicular lamp in which a white light emitting module made of an LED chip and a phosphor is arranged on a substrate has been devised (see Patent Document 1). Such a white light emitting module realizes white light by mixing the phosphor light excited by the light emitted from the LED chip and the emitted light of the LED chip.
ところで、上述のような白色発光モジュールを高輝度光源として用いる場合、蛍光体サイズの小型化による発光面積の低減や、LEDチップの高出力化等の手法が採られてきた。しかしながら、前者は光束の低下を伴うため、大幅な輝度の向上は困難である。また、後者は電流を多く流すことでLEDチップ内の電流密度を高める必要があるが、電流密度が増えると、発光効率の低下により光出力の飽和や低下が起こるため、高輝度化には限界がある。 By the way, when using the white light emitting module as described above as a high-luminance light source, techniques such as reducing the light emitting area by reducing the phosphor size and increasing the output of the LED chip have been adopted. However, since the former is accompanied by a decrease in luminous flux, it is difficult to significantly improve the luminance. In the latter case, it is necessary to increase the current density in the LED chip by flowing a large amount of current. However, as the current density increases, the light output is saturated or decreased due to a decrease in light emission efficiency. There is.
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、発光モジュールの輝度を向上する新たな構成を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a condition, The place made into the objective is to provide the new structure which improves the brightness | luminance of a light emitting module.
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、第1光源と、第1光源と発光特性が異なる第2光源と、第1光源が発する第1の光および第2光源が発する第2の光を波長変換する光波長変換部と、を備える。 In order to solve the above problems, a light emitting module according to an aspect of the present invention includes a first light source, a second light source having a light emission characteristic different from that of the first light source, and first light and second light source emitted from the first light source. An optical wavelength converter that converts the wavelength of the emitted second light.
この態様によると、複数の光源から発した光が光波長変換部で波長変換されるため、一つの光源から発した光が光波長変換部で波長変換される場合と比較して、発光モジュールの輝度を高められる。ここで、発光特性が異なるとは、例えば、指向性、発光波長、励起波長、光源の輝度、発光スペクトルの半値幅等の諸元が光源によって異なる場合が含まれる。 According to this aspect, since light emitted from a plurality of light sources is wavelength-converted by the light wavelength conversion unit, the light emitted from the light source module is compared with a case where light emitted from one light source is wavelength-converted by the light wavelength conversion unit. Brightness can be increased. Here, the case where the light emission characteristics are different includes, for example, a case where specifications such as directivity, light emission wavelength, excitation wavelength, light source luminance, half width of light emission spectrum, and the like differ depending on the light source.
第1光源の指向性と第2光源の指向性とが異なってもよい。これにより、一部の輝度を高めることができる。 The directivity of the first light source and the directivity of the second light source may be different. Thereby, a part of luminance can be increased.
第1光源は、光波長変換部の一方の面側から第1の光を照射するように構成されており、第2光源は、光波長変換部の他方の面側から第2の光を照射するように構成されてもよい。これにより、第1光源と第2光源の配置の自由度が増す。 The first light source is configured to irradiate the first light from one surface side of the light wavelength conversion unit, and the second light source irradiates the second light from the other surface side of the light wavelength conversion unit. It may be configured to. Thereby, the freedom degree of arrangement | positioning of a 1st light source and a 2nd light source increases.
第1光源は、光波長変換部の近傍に配置された発光ダイオードを有してもよい。第2光源は、第1光源よりも光波長変換部から離間して配置されたレーザーダイオードを有してもよい。 The 1st light source may have a light emitting diode arranged near the light wavelength conversion part. The second light source may include a laser diode arranged farther from the light wavelength conversion unit than the first light source.
光波長変換部は、レーザーダイオードが発するレーザービーム光が照射される面の長手方向が、レーザービーム光のスポット形状の長手方向に沿うように配置されていてもよい。これにより、レーザービーム光を効率よく光波長変換部の励起光として利用できる。 The optical wavelength converter may be arranged such that the longitudinal direction of the surface irradiated with the laser beam emitted from the laser diode is along the longitudinal direction of the spot shape of the laser beam. Thereby, the laser beam light can be efficiently used as the excitation light of the optical wavelength conversion unit.
光波長変換部は、レーザーダイオードが発するレーザービーム光が照射される面の短手方向が、レーザービーム光のスポット形状の長手方向に沿うように配置されており、かつ、レーザービーム光が照射される面の短手方向の幅より、レーザービーム光のスポット形状の長手方向の幅が狭くなるように構成されていてもよい。これにより、光波長変換部の一部の輝度を高めることができる。 The optical wavelength converter is arranged so that the short side of the surface irradiated with the laser beam emitted from the laser diode is along the longitudinal direction of the spot shape of the laser beam, and the laser beam is irradiated. The width in the longitudinal direction of the spot shape of the laser beam light may be configured to be narrower than the width in the short direction of the surface. Thereby, the brightness | luminance of a part of optical wavelength conversion part can be raised.
発光ダイオードが発する光が入射する光波長変換部の面と反対側の発光面を囲む遮光部を有してもよい。これにより、発光面の形状に応じて照射領域を精度良く実現できる。 You may have the light-shielding part surrounding the light emission surface on the opposite side to the surface of the light wavelength conversion part into which the light which a light emitting diode emits enters. Thereby, an irradiation area | region is realizable with sufficient precision according to the shape of a light emission surface.
レーザーダイオードが発するレーザービーム光が光波長変換部の表面で正反射した方向に配置された遮光部を有してもよい。これにより、光波長変換部の表面で正反射したレーザービーム光がモジュール外に放出されることを抑制できる。 You may have the light-shielding part arrange | positioned in the direction in which the laser beam light which a laser diode emits specularly reflected on the surface of the optical wavelength conversion part. Thereby, it can suppress that the laser beam light specularly reflected on the surface of the optical wavelength conversion part is emitted outside the module.
光波長変換部は、第1光源が発する第1の光で励起され、第1の色の変換光を発する第1蛍光体と、第2光源が発する第2の光で励起され、第2の色の変換光を発する第2蛍光体と、を含んでもよい。これにより、第1蛍光体および第2蛍光体をそれぞれ選択することで、発光特性の異なる第1光源および第2光源の組合せの自由度が高くなる。また、第1光源が発する第1の光と、第1の色の変換光と、第2光源が発する第2の光と、第2の色の変換光と、を混色できるので、発光モジュールが実現できる色の範囲が広がる。 The light wavelength converter is excited by the first light emitted from the first light source, excited by the first phosphor emitting the converted light of the first color, and the second light emitted by the second light source, A second phosphor that emits color-converted light. Thereby, the freedom degree of the combination of the 1st light source and 2nd light source from which light emission characteristics differ by selecting a 1st fluorescent substance and a 2nd fluorescent substance, respectively becomes high. In addition, since the first light emitted from the first light source, the converted light of the first color, the second light emitted from the second light source, and the converted light of the second color can be mixed, the light emitting module Expands the range of colors that can be realized.
本発明の別の態様もまた、発光モジュールである。この発光モジュールは、第1光源と、第1光源と発光特性が異なる第2光源と、第1光源が発する第1の光を波長変換する光波長変換部と、を備える。第2光源が発する第2の光は、第1の光と色が異なる。 Another embodiment of the present invention is also a light emitting module. The light emitting module includes a first light source, a second light source having a light emission characteristic different from that of the first light source, and an optical wavelength conversion unit that converts the wavelength of the first light emitted from the first light source. The second light emitted from the second light source is different in color from the first light.
この態様によると、第1光源が発する第1の光と、光波長変換部が第1の光を波長変換した光と、第2光源が発する、第1の光と色が異なる第2の光と、を混色できるので、発光モジュールが実現できる色の範囲が広がる。また、第2光源は、光波長変換部の出射面に向けて第2の光を発するように配置されていてもよい。第2の光は、光波長変換部の出射面で反射され、あるいは、光波長変換部の内部で反射される。これにより、光波長変換部の出射面で各光が混色されるため、均斉度が向上する。 According to this aspect, the first light emitted from the first light source, the light obtained by wavelength conversion of the first light by the light wavelength conversion unit, and the second light emitted from the second light source and having a color different from that of the first light. As a result, the range of colors that can be realized by the light emitting module is expanded. The second light source may be arranged to emit the second light toward the emission surface of the light wavelength conversion unit. The second light is reflected by the light exit surface of the light wavelength conversion unit or reflected inside the light wavelength conversion unit. Thereby, since each light is color-mixed by the output surface of a light wavelength conversion part, a uniformity is improved.
本発明の更に別の態様もまた、発光モジュールである。この発光モジュールは、アレイ状に配置された複数の半導体発光素子を有する第1光源と、第1光源と発光特性が異なる第2光源と、第1光源が発する第1の光を波長変換する光波長変換部と、第2光源が発する第2の光を所望の方向に反射し、光波長変換部の表面の一部を該第2の光で照射するように構成されている回転反射部と、を備える。光波長変換部は、励起光である第2の光を波長変換してもよい。 Yet another embodiment of the present invention is also a light emitting module. The light emitting module includes a first light source having a plurality of semiconductor light emitting elements arranged in an array, a second light source having a light emission characteristic different from that of the first light source, and light for converting the wavelength of the first light emitted from the first light source. A wavelength conversion unit, and a rotary reflection unit configured to reflect the second light emitted from the second light source in a desired direction and irradiate a part of the surface of the light wavelength conversion unit with the second light; . The light wavelength conversion unit may convert the wavelength of the second light that is the excitation light.
この態様によると、光波長変換部の表面の一部を第2光源が発する第2の光で照射することで、第2の光が波長変換され、第2の光で照射された部分を選択的に明るくできる。 According to this aspect, by irradiating a part of the surface of the light wavelength conversion part with the second light emitted from the second light source, the second light is wavelength-converted and the part irradiated with the second light is selected. Can be bright.
第1光源は、複数の半導体発光素子の点消灯を制御する制御部を有しており、制御部は、複数の半導体発光素子のうち一部の半導体発光素子を消灯することで、光波長変換部の表面に発光部と非発光部を形成し、回転反射部は、発光部の非発光部と隣接する領域を第2の光で照射するように構成されていてもよい。これにより、非発光部と発光部との境界に対応する領域における視認性を高めることができる。 The first light source has a control unit that controls turning on / off of the plurality of semiconductor light emitting elements, and the control unit turns off a part of the plurality of semiconductor light emitting elements, thereby converting the light wavelength. The light-emitting part and the non-light-emitting part may be formed on the surface of the light-emitting part, and the rotary reflection part may be configured to irradiate a region adjacent to the non-light-emitting part of the light-emitting part with the second light. Thereby, the visibility in the area | region corresponding to the boundary of a non-light-emitting part and a light-emitting part can be improved.
発光モジュールと、レーザーダイオードが発するレーザービーム光が光波長変換部の表面に向かうように該レーザービーム光の光路を変化させる光学部材と、第1光源、第2光源および光学部材をそれぞれ所定の位置で支持する支持構造と、を備えてもよい。光波長変換部は、発光ダイオードと一体的に構成されていてもよい。これにより、発光モジュールの位置が変更されても、各光源や光学部材の互いの位置関係を保ちやすい。 A light emitting module, an optical member that changes an optical path of the laser beam light so that the laser beam light emitted from the laser diode is directed to the surface of the light wavelength conversion unit, and the first light source, the second light source, and the optical member are respectively positioned at predetermined positions. And a support structure that supports the above. The light wavelength conversion unit may be configured integrally with the light emitting diode. Thereby, even if the position of a light emitting module is changed, it is easy to maintain the mutual positional relationship of each light source and an optical member.
光波長変換部の前方に配置された、配光パターンのカットラインを形成するシェードを更に備えてもよい。光学部材は、光波長変換部の発光部のうちカットラインに対応する部分をレーザービーム光が照射するように構成されていてもよい。これにより、配光パターンのカットラインの視認性を向上できる。 You may further provide the shade which forms the cut line of the light distribution pattern arrange | positioned ahead of the light wavelength conversion part. The optical member may be configured such that the laser beam light irradiates a portion corresponding to the cut line in the light emitting portion of the light wavelength conversion portion. Thereby, the visibility of the cut line of a light distribution pattern can be improved.
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。 It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and a representation of the present invention converted between a method, an apparatus, a system, etc. are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、発光モジュールの輝度を向上できる。 According to the present invention, the luminance of the light emitting module can be improved.
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。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate.
[第1の実施の形態]
(車両用灯具)
はじめに、第1の実施の形態に係る発光モジュールが適用される灯具の一例として、車両用灯具を説明する。図1は、第1の実施の形態に係る車両用灯具の概略断面図である。
[First Embodiment]
(Vehicle lamp)
First, a vehicle lamp will be described as an example of a lamp to which the light emitting module according to the first embodiment is applied. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the vehicular lamp according to the first embodiment.
車両用灯具10は、灯具ボディ12と、透光カバー14と、灯具ボディ12および透光カバー14によって形成された灯室16内に収容されている灯具ユニット18と、灯室16内において灯具ユニット18を支持する支持部材としてのブラケット20と、を備える。灯具ユニット18は、直射方式のプロジェクタ型灯具ユニットであり、発光モジュール22と、投影レンズ24と、エクステンション26と、を備える。また、ブラケット20の後方側の面には、ヒートシンク28と、放熱フィン30とが設けられている。
The
発光モジュール22は、半導体発光素子としての複数のLED(発光ダイオード)チップと光波長変換部材とからなるLEDパッケージ32と、LEDチップと発光特性の異なる半導体LD(レーザーダイオード)素子34と、LD素子34が発するレーザービーム光を集光するレンズやリフレクタ等の光学要素36と、を備える。
The
LEDパッケージ32は、その照射軸が灯具ユニット18の照射方向(図1中左方向)と略平行となる車両前方に向けられた状態で、ヒートシンク28上に載置されている。
The
投影レンズ24は、発光モジュール22から出射した光を灯具前方に投影する、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であって、車両前後方向に延びる光軸Ax上に配置されている。投影レンズ24の後方焦点近傍には、発光モジュール22のLEDチップが配置されている。発光モジュール22から出射した光は、投影レンズ24に直接入射する。投影レンズ24に入射した光は、投影レンズ24で集光されて略平行な光として前方に照射される。
The
図2は、図1に示す発光モジュール22の要部を上方から見た断面図である。LEDパッケージ32は、セラミックスなどで形成された熱伝導性絶縁基板38と、その上にハンダ39を介して搭載された複数のLEDチップ40と、LEDチップ40の出射面40aと対向するように搭載された光波長変換部42と、LEDチップ40および光波長変換部42の周囲を取り囲むように設けられた白樹脂部44と、を備える。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the
LEDチップ40は、例えば、波長が435〜480nm程度の青色光B1を発する。光波長変換部42は、青色光B1の波長の光に励起され、波長が500〜595nm程度の黄色光Y1を発する蛍光体を含有する。光波長変換部42は、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(Yttrium Aluminum Garnet:YAG)のセラミックス蛍光体や、YAGの蛍光体粉末をガラスやシリコーン樹脂などの透明媒質に分散させたものが用いられる。白樹脂部44は、LEDチップ40や光波長変換部42から側方へ出射した光を散乱させることで、LEDパッケージ32の正面から光を出射させるためのものであり、例えば、白色の微粒子を樹脂に分散させたものである。
The
LD素子34は、例えば、波長が435〜480nm程度の青色のレーザービーム光B2を発する。レーザービーム光B2は、LEDチップ40が発した青色光B1より指向性が高く、また、半値幅も小さい。出射したレーザービーム光B2は、光学要素36により集光され、LEDパッケージ32の光波長変換部42の表面を照射する。その結果、光波長変換部42は、青色のレーザービーム光B2によっても励起され、ランバーシアンな黄色光Y2を発する。
The
このように、第1の実施の形態に係る発光モジュール22は、第1光源としての複数のLEDチップ40と、LEDチップ40と発光特性が異なる第2光源としてのLD素子34と、LEDチップ40が発する青色光およびLD素子34が発する青色光を波長変換する光波長変換部42と、を備える。
As described above, the
これにより、別々の位置に配置されたLEDチップ40およびLD素子34から発した光が光波長変換部42で波長変換されるため、一つの光源から発した光が光波長変換部42で波長変換される場合と比較して、発光モジュール22の輝度を高められる。
As a result, the light emitted from the
図3は、点灯条件による発光面内の輝度分布をまとめた表を示す図である。なお、輝度分布の測定は、図2に示すようにLEDパッケージ32の光波長変換部42の発光面42aと対向する位置に配置された既存の輝度計46により行った。図3に示すように、LEDパッケージ32のLEDチップ40のみを点灯させた場合、発光面42aの全体がほぼ均一な輝度となっている。一方、LD素子34のみを点灯させた場合、LD素子34のレーザービーム光は、LEDチップ40の発光よりも指向性が高いため、特に発光面42aの中央の輝度が高くなっている。
FIG. 3 is a diagram showing a table summarizing the luminance distribution in the light-emitting surface according to the lighting conditions. The luminance distribution was measured by an existing
そこで、LEDチップ40とLD素子34との両方を点灯すると、発光面42aの中央部の輝度が、LEDパッケージ32だけ点灯した場合と比較して向上できる。このように、LEDチップ40の指向性よりも高いLD素子34を併用することで、発光面42aの一部の輝度を高めることができる。
Therefore, when both the
なお、第1の実施の形態に係るLEDチップ40は、光波長変換部42の後方の面側から青色光B1を照射するように構成されており、LD素子34は、光波長変換部42の前方の面側からレーザービーム光B2を照射するように構成されている。これにより、LEDパッケージ32やLD素子34が、他の光源から出射する光を妨げることなく配置できるため、LEDパッケージ32とLD素子34の配置の自由度が増す。
The
また、発光モジュール22は、光波長変換部42の近傍にLEDチップ40を配置し、光波長変換部42から離間した位置にLD素子34を配置している。LD素子34から出射した光は、指向性が高く、また、光学要素36によって光の拡がりが抑えられるので、光波長変換部42から離間した位置に設けても、ほとんどの光が光波長変換部42の発光面42aに到達する。そのため、光の利用効率を高められる。
In the
図4は、LD素子34が発する光の照射分布と光波長変換部42の発光面42aの形状との関係を示す図である。なお、図4では、説明の便宜上、照射分布48と発光面42aとが離れて記載されているが、実際は重なっている。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the irradiation distribution of light emitted from the
光波長変換部42は、LD素子34が発するレーザービーム光が照射される発光面42aの長手方向(図4に示すX方向)が、レーザービーム光の照射分布(スポット形状)48の長手方向(図4に示すX方向)に沿うように配置されている。これにより、レーザービーム光を効率よく光波長変換部42の励起光として利用できる。
In the light
図5は、LD素子34が発する光の変形例に係る照射分布と光波長変換部42の発光面42aの形状との関係を示す図である。なお、図5では、説明の便宜上、照射分布50と発光面42aとが離れて記載されているが、実際は重なっている。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the irradiation distribution and the shape of the
光波長変換部42は、LD素子34が発するレーザービーム光が照射される発光面42aの短手方向(図5に示すY方向)が、レーザービーム光の照射分布(スポット形状)50の長手方向(図5に示すY方向)に沿うように配置されており、かつ、レーザービーム光が照射される発光面42aの短手方向の幅W1より、レーザービーム光のスポット形状の長手方向の幅W2が狭くなるように構成されている。これにより、光波長変換部42の中央部の輝度を高めることができる。なお、LD素子34が発するレーザービーム光が照射される光波長変換部42の領域は、発光面42aの中央であってもよく、また、中央から外れた端部領域であってもよい。
In the light
したがって、このような構成の発光モジュールは、ハイビーム用の車両用灯具により適したものである。ハイビーム用の車両用灯具では、ハイビーム用配光パターンとして投影される発光面42aの中央部の輝度を高めることで、より遠方を十分な量の光で照射することができる。
Therefore, the light emitting module having such a configuration is more suitable for a high beam vehicle lamp. In a high beam vehicular lamp, by increasing the luminance of the central portion of the
また、第1の実施の形態に係る発光モジュール22は、図1や図2に示すように、LD素子34が発するレーザービーム光が光波長変換部42の表面で正反射した方向に配置された遮光部52を有している。これにより、光波長変換部42の発光面42aで正反射したレーザービーム光(B2)がモジュール外に放出されることを抑制できる。
Further, the
図6(a)は、光波長変換部42の発光面42aを囲む遮光部を説明するための上面図、図6(b)は、図6(a)に示すLEDパッケージ32のB−B断面図である。
6A is a top view for explaining a light shielding portion surrounding the
LEDパッケージ32は、LEDチップ40が発する光が入射する光波長変換部42の入射面42bと反対側の発光面42aを囲む遮光枠54を有している。遮光枠54は、発光面42aに相似の長方形の開口部54aが中央に形成されている。これにより、発光面42aや開口部54aの形状に応じた照射領域を精度良く実現できる。
The
[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概略構成を示す図である。発光モジュール60は、第1光源としてのLEDチップ62と、光波長変換部64と、第2の光源としてのLD素子66と、を備える。
[Second Embodiment]
FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of a light emitting module according to the second embodiment. The
光波長変換部64は、LEDチップ62が発する第1の光L1(青色光や紫色光)で励起され、第1の色の変換光として黄色光を発する第1蛍光体64aと、LD素子66が発する第2の光L2(青色光や紫色光)で励起され、第2の色の変換光として赤色光を発する第2蛍光体64bと、第1蛍光体64aおよび第2蛍光体64bが分散された透明なマトリックス相64cと、を含んでいる。
The
第1蛍光体64aは、例えば、YAG等の黄色蛍光体粒子である。あるいは、一般式が(M2 x,M3 y,M4 z)mM1O3X(2/n)(ここで、M1はSi、Ge、Ti、Zr及びSnからなる群より選ばれる少なくともSiを含む1種以上の元素、M2はCa、Mg、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくともCaを含む1種以上の元素、M3はSr、Mg、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくともSrを含む1種以上の元素、Xは少なくとも1種のハロゲン元素、M4は希土類元素及びMnからなる群より選ばれる少なくともEu2+を含む1種以上の元素を示す。また、mは0.11≦m≦8/6、nは5≦n≦7の範囲である。また、x、y、zは、x+y+z=1、0<x<1、0<y<1、0.01≦z≦0.3を満たす範囲である。)で表される黄色蛍光体粒子である。
The
また、第2蛍光体64bは、例えば、
(i)(Ca1−x,Srx)AlSiN3:Eu2+(0≦x<0.4)
(ii)(Ca,Sr)2Si5N8:Eu2+
(iii)(Ca,Sr,Ba)3SiO5:Eu2+
といった組成式で表される赤色蛍光体粒子である。マトリックス相64cは、例えば、透明な樹脂材料や無機材料(ガラスやセラミックス)からなり、可視光の全光束に対する透過率が50%以上のものが好ましい。
The
(I) (Ca 1-x , Sr x ) AlSiN 3 : Eu 2+ (0 ≦ x <0.4)
(Ii) (Ca, Sr) 2 Si 5 N 8 : Eu 2+
(Iii) (Ca, Sr, Ba) 3 SiO 5 : Eu 2+
The red phosphor particles represented by the composition formula The
これにより、LEDチップ62やLD素子66の特性に応じて第1蛍光体64aおよび第2蛍光体64bを選択することで、発光特性の異なるLEDチップ62およびLD素子66の組合せの自由度が高くなる。また、LEDチップ62が発する第1の光L1と、第1の光L1によって励起された第1蛍光体64aが発する第1の色の変換光L1’(黄色光)と、LD素子66が発する第2の光L2(青色光や紫色光)と、第2の光L2によって励起された第2蛍光体64bが発する第2の色の変換光L2’(赤色光)と、を混色できるので、発光モジュールが実現できる色の範囲が広がり、演色性が向上する。
Thus, by selecting the
図8は、第2の実施の形態の変形例に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。図8に示す発光モジュール70は、LEDチップ62と発光特性が異なる第3光源としてのLD素子68を備える点が前述の発光モジュール60と異なる。また、光波長変換部64は、LD素子68が発する第3の光(青色光や紫色光)で励起され、第3の色の変化光として緑色光を発する第3蛍光体64dを含む。発光モジュール70のその他の構成は発光モジュール60とほぼ同じである。
FIG. 8 is a diagram illustrating a schematic configuration of a light emitting module according to a modification of the second embodiment. The
第3蛍光体64dは、例えば、
(i)(Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu2+
(ii)(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+
(iii)Sr2SiO4:Eu2+
(iv)Eu付活βサイアロン
(v)Ba3Si6O12N2:Eu2+
(vi)SrGa2S4:Eu2+
(vii)SrSi2O2N2:Eu2+
(viii)(Ba,Sr)Si2O2N2:Eu2+
(ix)SrAlO4:Eu2+
(x)(Sr,Ba)Al2Si2O8:Eu2+
(xi)(Ba,Sr,Ca)2(Mg,Zn)Si2O7:Eu2+
(xii)Sr2Si3O8−2SrCl2:Eu2+
といった組成式で表される緑色蛍光体粒子である。
The
(I) (Ba, Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu 2+
(Ii) (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+
(Iii) Sr 2 SiO 4 : Eu 2+
(Iv) Eu-activated β sialon (v) Ba 3 Si 6 O 12 N 2 : Eu 2+
(Vi) SrGa 2 S 4 : Eu 2+
(Vii) SrSi 2 O 2 N 2 : Eu 2+
(Viii) (Ba, Sr) Si 2 O 2 N 2 : Eu 2+
(Ix) SrAlO 4 : Eu 2+
(X) (Sr, Ba) Al 2 Si 2 O 8 : Eu 2+
(Xi) (Ba, Sr, Ca) 2 (Mg, Zn) Si 2 O 7 : Eu 2+
(Xii) Sr 2 Si 3 O 8 -2SrCl 2:
The green phosphor particles represented by the composition formula
上述の蛍光体に加えて、あるいは一部の蛍光体に換えて橙色蛍光体や他の色の蛍光体を用いてもよい。橙色蛍光体は、発光スペクトルのピーク波長が590nm〜620nmの範囲にある光を発するものである。 In addition to the above-described phosphors, or in place of some phosphors, an orange phosphor or another color phosphor may be used. The orange phosphor emits light having an emission spectrum peak wavelength in the range of 590 nm to 620 nm.
これにより、LEDチップ62やLD素子66,68の特性に応じて第1蛍光体64a、第2蛍光体64bおよび第3蛍光体64dを選択することで、発光特性の異なるLEDチップ62やLD素子66,68の組合せの自由度が高くなる。また、LEDチップ62が発する第1の光L1と、第1の光L1によって励起された第1蛍光体64aが発する第1の色の変換光L1’(黄色光)と、LD素子66が発する第2の光L2(青色光や紫色光)と、第2の光L2によって励起された第2蛍光体64bが発する第2の色の変換光L2’(赤色光)と、LD素子68が発する第3の光L3(青色光や紫色光)によって励起され第3蛍光体64dが発する第3の色の変換光L3’(緑色光)を混色できるので、発光モジュールが実現できる色の範囲が広がり、演色性が向上する。また、視感度の高い緑色光が加わることで輝度や光束の向上が可能となる。
Accordingly, the
また、光波長変換部64においては、第1蛍光体64aをLEDチップ62が発する第1の光L1が入射する側に偏在させ、第2蛍光体64bや第3蛍光体64dをLD素子66,66が発する光L2,L3が入射する側に偏在させてもよい。これにより、光波長変換部64で生成される変換光をあまり減らさずに、含ませる蛍光体の混入量を抑えることができるため、光波長変換部64自体の透過率も向上する。
Further, in the
[第3の実施の形態]
第2の実施の形態に係る光波長変換部64は、透明なマトリックス相に複数種の蛍光体を混在させている。しかしながら、セラミックス蛍光体のように全体が均一な材料で光波長変換部を構成する場合、他の種類の蛍光体を光波長変換部に含有させることは難しい。そこで、第3の実施の形態に係る発光モジュールでは、第2光源が発する光を反射光として利用している。
[Third Embodiment]
In the
図9は、第3の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。発光モジュール72は、LEDチップ62と、光波長変換部74と、LD素子76と、を備える。LEDチップ62は、出射面が光波長変換部74の一方の面74aと対向するように設けられており、第1の光L1を光波長変換部74に向けて出射する。光波長変換部74は、全体が均一な材料からなるセラミックス蛍光体である。セラミックス蛍光体としては、例えば、YAGや酸化イットリウム(Y2O3)が挙げられる。このようなセラミックス蛍光体からなる光波長変換部74は、LEDチップ62が発する青色光(L1)の一部を吸収し、波長変換された黄色光(L1’)を出射する。
FIG. 9 is a diagram illustrating a schematic configuration of a light emitting module according to the third embodiment. The
LD素子76は、光波長変換部74の他方の面74b側に配置されている。LD素子76が発する光L2は、光波長変換部74の他方の面74bで反射され、あるいは、光波長変換部74の内部で反射される。LD素子76が発する光L2は、LEDチップ62が発する青色光や光波長変換部74から出射する黄色光以外の光、例えば、赤色光、緑色光、橙色光等である。
The
これにより、LEDチップ62が発する第1の光L1(青色光)と、光波長変換部74が第1の光L1を波長変換した光L1’(黄色光)と、LD素子76が発する、第1の光L1と色が異なる第2の光L2(例えば赤色光)と、を混色できるので、発光モジュール72が実現できる色の範囲が広がる。また、LD素子76は、光波長変換部74の他方の面74b(出射面)に向けて第2の光L2を発するように配置されている。第2の光L2は、光波長変換部74の他方の面74bで反射され、あるいは、光波長変換部74の内部で反射される。これにより、光波長変換部74の出射面近傍で各光が混色されるため、均斉度が向上する。なお、出射する光の色が異なる複数のLD素子を配置してもよい。
Accordingly, the first light L1 (blue light) emitted from the
[第4の実施の形態]
図10(a)は、第4の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す図、図10(b)は、図10(a)に示す発光モジュールにより形成される配光パターンの一例を示す図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 10A is a diagram showing a schematic configuration of the light emitting module according to the fourth embodiment, and FIG. 10B is an example of a light distribution pattern formed by the light emitting module shown in FIG. FIG.
図10(a)に示す発光モジュール78は、基板80上にアレイ状に配置された複数のLEDモジュール82a〜82gと、LD素子84と、LD素子84が発する光を各LEDモジュール82の出射面に向かって反射する可動ミラー86と、を備える。LEDモジュール82a〜82gのそれぞれは、青色光や紫色光(L1)を発するLEDチップと、励起光である青色光や紫色光を波長変換して黄色光(L1’)を発する光波長変換部と、を有する。
The
可動ミラー86は、図10(a)の紙面に対して垂直な回転軸を中心に左右に回転し、LD素子84が発する光を所望の方向に反射することができる。これにより、LD素子84が発する青色光や紫色光(L2)が、複数のLEDモジュール82a〜82gの出射面側にそれぞれ設けられている光波長変換部の表面を照射(走査)し、一部が波長変換されて黄色光(L1’)として出射する。これにより、LEDモジュール82a〜82gのみの発光モジュールよりも、より明るいハイビーム用配光パターンPHを形成できる。
The
また、図10(b)に示すように、発光モジュール78は、ハイビーム用配光パターンPHを形成するように構成されている。ハイビーム用配光パターンPHは、図10(a)に示す7個のLEDモジュール82a〜82gのそれぞれに対応するパターンP1〜P7を合成したものである。
As shown in FIG. 10B, the
また、発光モジュール78は、7個のLEDモジュールのうち真ん中のLEDモジュール82dの出射面だけを光L2が走査するように、LD素子84の点灯タイミングを制御してもよい。これにより、ハイビーム用配光パターンPHの中央領域(遠方領域)をより明るく照射できる。
The
[第5の実施の形態]
図11(a)は、第5の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す図、図11(b)は、図11(a)に示す発光モジュールにより形成される配光パターンの一例を示す図である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 11A is a diagram showing a schematic configuration of a light emitting module according to the fifth embodiment, and FIG. 11B is an example of a light distribution pattern formed by the light emitting module shown in FIG. FIG.
図11(a)に示す発光モジュール88は、第4の実施の形態に係る発光モジュール78の構成に加えて、LD素子90と、LD素子90が発する光を各LEDモジュール82a〜82gの出射面に向かって反射する可動ミラー92と、各LEDモジュール82a〜82gの点消灯を制御する制御部94を備える。
In addition to the configuration of the
制御部94は、LEDモジュール82a〜82gのうち一部のLEDモジュール82を消灯することで、各モジュールに対応する光波長変換部の表面に発光部と非発光部を形成する。発光モジュール88は、図11(b)に示すように、一部が非照射状態である部分ハイビーム用配光パターンPH’を形成するように構成されている。具体的には、7個のLEDモジュールのうち左から2個目のLEDモジュール82bを消灯することで、パターンP2に対応する領域が非照射領域となっている。このような部分ハイビーム用配光パターンPH’を車両前方に形成している状態で、例えば、非照射領域に存在する駐車中の車両の陰から人が出てきた場合、運転者は認識しにくい。
The
そこで、LEDモジュールの光波長変換部の表面の一部をLD素子84やLD素子90が発する第2の光L2で照射することで、第2の光L2が波長変換され、第2の光L2で照射された部分を選択的に明るくできる。詳述すると、LD素子84が発する光を可動ミラー86で反射し、LEDモジュール82aの、LEDモジュール82bと隣接する側の端部を照射する。また、LD素子90が発する光を可動ミラー92で反射し、LEDモジュール82cの、LEDモジュール82bと隣接する側の端部を照射する。これにより、発光モジュール88は、部分ハイビーム用配光パターンPH’の非照射領域R1の両側(パターンP1およびパターンP3)の境界部分を明るく照射できる。そのため、非発光部と発光部との境界に対応する領域における視認性を高めることができ、前述のように車両の陰から人が出てきた際に発見しやすくなる。
Therefore, the second light L2 is wavelength-converted by irradiating a part of the surface of the light wavelength conversion part of the LED module with the second light L2 emitted from the
[第6の実施の形態]
図12は、第6の実施の形態に係る車両用灯具の概略構成を示す図である。図13(a)は、図12に示す矢印Cの方向からシェードを見た正面図、図13(b)は、図12に示す車両用灯具により形成される配光パターンの一例を示す図である。
[Sixth Embodiment]
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of the vehicular lamp according to the sixth embodiment. 13A is a front view of the shade seen from the direction of arrow C shown in FIG. 12, and FIG. 13B is a diagram showing an example of a light distribution pattern formed by the vehicle lamp shown in FIG. is there.
図12に示す車両用灯具100は、車両用の前照灯として用いられる。車両用灯具100は、発光モジュール102と、リフレクタ104と、投影レンズ105と、を備える。発光モジュール102は、第1光源であるLEDチップ106と、第2光源であるLD素子108と、シェード110と、を有する。LEDチップ106は、光波長変換部が発光ダイオードと一体的に構成されたものである。
A
リフレクタ104は、LD素子108が発するレーザービーム光(L2)がLEDチップ106の光波長変換部の表面に向かうようにレーザービーム光の光路を変化させる光学部材として機能する。また、支持構造112は、LEDチップ106、LD素子108およびリフレクタ104を、それぞれ所定の位置で支持する支持基板114を備えている。支持基板114は、上部に光軸調整スクリュー116が連結されており、下部にピボット機構118が設けられている。これにより、発光モジュール102の位置が変更されても、LEDチップ106やLD素子108、リフレクタ104の互いの位置関係を保ちやすい。
The
次に、本実施の形態に係るシェード110について説明する。図13(a)に示すように、シェード110は、LEDチップ106の光波長変換部106aの前方に配置され、配光パターンのカットラインを形成する。また、シェード110は、車両前方側から見て光波長変換部106aと一部がオーバーラップしている。また、シェード110は、配光パターンのカットラインを形成するカットラインを形成するための段差部110aを有している。これにより、車両用灯具100は、図13(b)に示すロービーム用配光パターンPLが形成できる。ロービーム用配光パターンPLは、上端に段差のあるカットラインCL1,CL2が形成されている。
Next, the
リフレクタ104は、光波長変換部106aの発光部のうちカットラインに対応する領域R3をレーザービーム光が照射するように構成されている。これにより、図13(b)に示すように、ロービーム用配光パターンPLのカットラインCL1,CL2の視認性を向上できる。
The
[他の変形例]
上述の各実施の形態において、光源であるLEDチップやLD素子を光ファイバーを介して配置してもよい。これにより、LEDチップやLD素子のレイアウトの自由度が増すため、LEDチップやLD素子の冷却に必要なヒートシンク等の部材を、車両用灯具内の空いたスペースに配置できる。その結果、車両用灯具の小型化が図られる。
[Other variations]
In each of the above-described embodiments, an LED chip or an LD element that is a light source may be disposed via an optical fiber. As a result, the degree of freedom in layout of the LED chip and the LD element is increased, and thus a member such as a heat sink necessary for cooling the LED chip and the LD element can be arranged in an empty space in the vehicular lamp. As a result, the vehicle lamp can be reduced in size.
以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。 As described above, the present invention has been described with reference to the above-described embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the configurations of the embodiments are appropriately combined or replaced. Those are also included in the present invention. Further, it is possible to appropriately change the combination and processing order in each embodiment based on the knowledge of those skilled in the art and to add various modifications such as various design changes to each embodiment. Embodiments to which is added can also be included in the scope of the present invention.
10 車両用灯具、 18 灯具ユニット、 22 発光モジュール、 24 投影レンズ、 32 LEDパッケージ、 34 LD素子、 36 光学要素、 40 LEDチップ、 40a 出射面、 42 光波長変換部、 42a 発光面、 42b 入射面、 44 白樹脂部、 48,50 照射分布、 52 遮光部、 54 遮光枠。
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記第1光源と発光特性が異なる第2光源と、
前記第1光源が発する第1の光および前記第2光源が発する第2の光を波長変換する光波長変換部と、
を備える発光モジュール。 A first light source;
A second light source having a light emission characteristic different from that of the first light source;
An optical wavelength converter that converts the wavelength of the first light emitted from the first light source and the second light emitted from the second light source;
A light emitting module comprising:
前記第2光源は、前記光波長変換部の他方の面側から前記第2の光を照射するように構成されている、
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。 The first light source is configured to irradiate the first light from one surface side of the light wavelength conversion unit,
The second light source is configured to irradiate the second light from the other surface side of the light wavelength conversion unit,
The light emitting module according to claim 1, wherein the light emitting module is a light emitting module.
前記第2光源は、前記第1光源よりも前記光波長変換部から離間して配置されたレーザーダイオードを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の発光モジュール。 The first light source includes a light emitting diode disposed in the vicinity of the light wavelength conversion unit,
4. The light emitting module according to claim 1, wherein the second light source includes a laser diode that is disposed farther from the light wavelength conversion unit than the first light source. 5.
前記レーザーダイオードが発するレーザービーム光が照射される面の短手方向が、前記レーザービーム光のスポット形状の長手方向に沿うように配置されており、かつ、
前記レーザービーム光が照射される面の短手方向の幅より、前記レーザービーム光のスポット形状の長手方向の幅が狭くなるように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の発光モジュール。 The optical wavelength converter is
The short direction of the surface irradiated with the laser beam light emitted from the laser diode is arranged along the longitudinal direction of the spot shape of the laser beam light, and
The light emission according to claim 4, wherein the width in the longitudinal direction of the spot shape of the laser beam light is narrower than the width in the short direction of the surface irradiated with the laser beam light. module.
前記第1光源と発光特性が異なる第2光源と、
前記第1光源が発する第1の光を波長変換する光波長変換部と、を備え、
前記第2光源が発する第2の光は、前記第1の光と色が異なることを特徴とする発光モジュール。 A first light source;
A second light source having a light emission characteristic different from that of the first light source;
An optical wavelength converter that converts the wavelength of the first light emitted from the first light source,
The light-emitting module, wherein the second light emitted from the second light source is different in color from the first light.
前記第1光源と発光特性が異なる第2光源と、
前記第1光源が発する第1の光を波長変換する光波長変換部と、
前記第2光源が発する第2の光を所望の方向に反射し、前記光波長変換部の表面の一部を該第2の光で照射するように構成されている回転反射部と、
を備えることを特徴とする発光モジュール。 A first light source having a plurality of semiconductor light emitting elements arranged in an array;
A second light source having a light emission characteristic different from that of the first light source;
An optical wavelength converter that converts the wavelength of the first light emitted from the first light source;
A rotary reflection unit configured to reflect the second light emitted from the second light source in a desired direction and irradiate a part of the surface of the light wavelength conversion unit with the second light;
A light emitting module comprising:
前記制御部は、前記複数の半導体発光素子のうち一部の半導体発光素子を消灯することで、前記光波長変換部の表面に発光部と非発光部を形成し、
前記回転反射部は、前記発光部の前記非発光部と隣接する領域を前記第2の光で照射するように構成されていることを特徴とする請求項11に記載の発光モジュール。 The first light source has a control unit that controls turning on and off of the plurality of semiconductor light emitting elements,
The control unit forms a light emitting unit and a non-light emitting unit on the surface of the light wavelength conversion unit by turning off some of the semiconductor light emitting devices among the plurality of semiconductor light emitting devices.
The light emitting module according to claim 11, wherein the rotation reflection unit is configured to irradiate a region adjacent to the non-light emitting unit of the light emitting unit with the second light.
前記レーザーダイオードが発するレーザービーム光が前記光波長変換部の表面に向かうように該レーザービーム光の光路を変化させる光学部材と、
前記第1光源、前記第2光源および前記光学部材をそれぞれ所定の位置で支持する支持構造と、を備え、
前記光波長変換部は、前記発光ダイオードと一体的に構成されていることを特徴とする車両用前照灯。 The light emitting module according to any one of claims 4 to 8,
An optical member that changes the optical path of the laser beam light so that the laser beam light emitted from the laser diode is directed toward the surface of the light wavelength conversion unit;
A support structure for supporting each of the first light source, the second light source, and the optical member at predetermined positions;
The vehicular headlamp, wherein the light wavelength conversion unit is configured integrally with the light emitting diode.
前記光学部材は、前記光波長変換部の発光部のうち前記カットラインに対応する部分を前記レーザービーム光が照射するように構成されていることを特徴とする請求項13に記載の車両用前照灯。 Further comprising a shade disposed in front of the light wavelength conversion unit to form a cut line of a light distribution pattern;
14. The vehicle front according to claim 13, wherein the optical member is configured so that the laser beam light irradiates a portion corresponding to the cut line in a light emitting unit of the light wavelength conversion unit. Lighting.
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