JP4823866B2 - 車両用灯具の発光モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、ＬＥＤなど、半導体発光素子を光源とする車両用灯具の発光モジュールに関する。
近年、ヘッドランプを含む車両用灯具に、小型軽量で発光効率にも優れる半導体発光素子（ＬＥＤ）を搭載する例が増加している（例えば、特許文献１参照）。通常、光源として用いるＬＥＤチップの発光面は略矩形であり、この光源を投影してロービームを形成する場合、１５°（または４５°）カットラインを生成するためのシェードを用いる必要がある。しかし、シェードにより遮光すると光量が無駄になるという問題があった。
特開２００５−８５５４８号公報 第４頁〜第２５頁 図７
従来の半導体発光素子を用いた光源は、通電接続用ワイヤのボンディング部を矩形の半導体発光素子の中央に形成して発光面内がほぼ均一に発光するように構成されているため、光源を投影レンズで投影した場合、その配光パターンはほぼ均一となる（図８（ａ）参照）。従って、複数の発光モジュールを用いて配光パターンを形成する場合、重ね合わせて路面に投影された配光パターンの境界付近で明るさのムラを生じ、視認性が劣るという課題があった（図８（ｂ）参照）。
本発明は、シェード不要でカットラインを形成でき、且つ、配光ムラを低減することを目的とする。
本発明の車両用灯具の発光モジュールは、車両用灯具に用いられる発光モジュールであって、略矩形の半導体発光素子と、前記半導体発光素子の表面に形成される面状電極とを備え、前記面状電極は、半導体発光素子の四隅のいずれかに、斜めカット線によって区画された略直角三角形状電極部を有し、前記略直角三角形状電極部に通電接続するためのワイヤボンディング部が形成されたものである。この構成によれば、略直角三角形状電極部の形状により、シェードを用いることなく配光パターンのカットラインを形成できる。また、発光素子の四隅の何れかに略直角三角形状電極部を設けて発光素子の発光中心を四隅の移すことで、複数の発光モジュールを用いて配光パターンを形成した場合でも、四隅を発光中心として周辺に向かって明るさが暫減する配光パターンを形成できるため、配光ムラを低減することができる。
本発明において、前記面状電極の前記略直角三角形状電極部は、その鋭角の角度が１５度から４５度であることが好ましい。この構成によれば、良好なカットラインを配光パターンに形成することができる。
本発明において、前記面状電極は、前記略直角三角形状電極部の斜辺上から、前記半導体発光素子上の略矩形内において放射状に伸延する線状電極部を有する。この構成によれば、電極部を延長させることで、明るさの調整が可能となる。
本発明において、前記半導体発光素子の表面の、前記略直角三角形状電極部を除く部分に蛍光体層が形成することが好ましい。この構成によれば、良好なカットラインを配光パターンに形成することができる。
本発明によれば、略直角三角形状電極部の形状により、シェードを用いることなく配光パターンのカットラインを形成できる。また、発光素子の四隅の何れかに略直角三角形状電極部を設けて発光素子の発光中心を四隅の移すことで、複数の発光モジュールを用いて配光パターンを形成した場合でも、四隅を発光中心として周辺に向かって明るさが暫減する配光パターンを形成できるため、配光ムラを低減することができる。
図１は、本発明の実施の形態における車両用灯具の発光モジュールの構成を示す図である。発光モジュールは、主に、半導体発光素子１と、半導体発光素子１上の表面に形成される面状電極２と、で構成される。半導体発光素子１は、ｐ型半導体層１１およびｎ型半導体層１２を接合した素子であり、接合界面に発光層１３を含む。また、面状電極２は、ｐ電極であり、図１に示すように矩形の半導体発光素子１上の１つの角を含む略直角三角形状電極部２１を有する。略直角三角形状電極部２１とワイヤ４０とは、面状電極２内のワイヤボンディング部２２で接合され、通電接続される。また、ｐ電極に対応する電極として、半導体発光素子１の反対側表面にはｎ電極３０が形成されている。ｐ型半導体層１１の、面状電極２が形成された領域を除く表面（図１中の斜線で示す領域）には、半導体発光素子１の発光により励起されて発光する蛍光体１４が塗布されている。つまり、この発光モジュールは、半導体発光素子１の発光層１３の発光により蛍光体１４が励起され、発光することにより光の照射を行う。
図２は、本発明の実施の形態における発光モジュールの発光面の形状を示す図である。図中の斜線で示す面状電極部２以外の領域に蛍光体１４が塗布されており、この部分が発光する。電極は、直角三角形の鋭角が１５°から４５°となるように形成されており、発光面におけるＡで示す辺（辺Ａ）と、Ｂで示す辺（辺Ｂ：略直角三角形状電極部２１の斜辺）により、光照射時のカットラインが形成される。配光パターンのカットラインについては後述する。
図３は、本発明の実施の形態における発光モジュールを用いた灯具の光照射の様子を示す図である。図３に示すように、本発明の実施の形態における発光モジュールは、灯具に搭載する場合、半導体発光素子１の発光面が投影レンズ５０と対向するように、また、略直角三角形状電極部２１が下方になるように、投影レンズ５０の焦点近傍に配置される。投影レンズ５０による半導体発光素子１の投影像は、図中の符号５１に示すような位置となるが、投影レンズ５０により、投影像５１が横方向に拡散された配光パターンが形成される。
図４は、本発明の実施の形態における発光モジュールを搭載した灯具により形成される配光パターンを示す図である。半導体発光素子１の発光面における辺Ａと辺Ｂが、それぞれカットラインＣＬ１とＣＬ２を形成する。ＣＬ１は、半導体発光素子１の辺Ａにより形成された所謂水平カットラインである。ＣＬ２は、面状電極２の形状により半導体発光素子１の発光面に生成された１５°の傾斜ライン（即ち、辺Ｂ）により形成された所謂１５°カットラインである。尚、傾斜ラインが４５°である場合には、４５°のカットラインとなることは言うまでもない。
図４の配光パターンに示すように、配光パターン内の明るさ（照度）の分布は、カットライン近傍が最も高く、下方（路面手前）に向かうにつれて暫減している。これは、電極に近い部分ほど輝度が高くなるためであり、面状電極を上記のような形状と配置とすることにより実現できるものである。つまり、本発明の実施の形態における発光モジュールによれば、１つのモジュールで配光パターンに自然で適切な照度勾配を付与することができる。
図５、図６及び図７は、本発明の実施の形態における発光モジュールの、面状電極の形状変形例を示す図である。図に示すように、略直角三角形状電極部２１に加えて、それから放射状に伸びる線状電極部２３、２４、２５が付加された構成となっている。線状電極の数が増加するほど電極間の距離が短くなるため、輝度の勾配を緩和でき、従って、照度分布も緩慢にすることができる（具体的には、車両前方と路面手前の照度差を少なくすることができる）。
走行時における気象状態や路面状況などにより、適切な、または必要な配光パターンは異なるので、面状電極の形状の異なる発光モジュールを搭載した灯具ユニットを複数装備した車両用灯具としておけば、適宜、最適な配光パターンで点灯を行うことができる。
本発明の実施の形態における車両用灯具の発光モジュールの構成を示す図 本発明の実施の形態における発光モジュールの発光面の形状を示す図 本発明の実施の形態における発光モジュールを用いた灯具の光照射の様子を示す図 本発明の実施の形態における発光モジュールを搭載した灯具により形成される配光パターンを示す図 本発明の実施の形態における発光モジュールの、面状電極の形状変形例を示す図（１本の線状電極を付加） 本発明の実施の形態における発光モジュールの、面状電極の形状変形例を示す図（２本の線状電極を付加） 本発明の実施の形態における発光モジュールの、面状電極の形状変形例を示す図（３本の線状電極を付加） 従来の半導体発光素子を用いた光源による配光パターンとその重ね合わせの様子を説明するための図
符号の説明
１ 半導体発光素子
２ 面状電極部
１１ ｐ型半導体層
１２ ｎ型半導体層
１３ 発光層
１４ 蛍光体
２１ 略直角三角形状電極部
２２ ワイヤボンディング部
２３、２４、２５ 線状電極
３０ ｎ電極
４０ ワイヤ
５０ 投影レンズ
５１ 半導体発光素子投影像
ＣＬ１ 水平カットライン
ＣＬ２ １５°カットライン

Claims (5)

  1. 車両用灯具に用いられる発光モジュールであって、
    略矩形の半導体発光素子と、前記半導体発光素子の表面に形成される面状電極とを備え、
    前記面状電極は、半導体発光素子の四隅のいずれかに、斜めカット線によって区画された略直角三角形状電極部を有し、前記略直角三角形状電極部に通電接続するためのワイヤボンディング部が形成されている発光モジュール。
  2. 前記面状電極の前記略直角三角形状電極部は、その鋭角の角度が１５度から４５度である請求項１に記載の発光モジュール。
  3. 前記面状電極は、前記略直角三角形状電極部の斜辺上から、前記半導体発光素子上の略矩形内において放射状に伸延する線状電極部を有する請求項１又は２に記載の発光モジュール。
  4. 前記半導体発光素子の表面の、前記略直角三角形状電極部を除く部分に蛍光体層が形成される請求項１から３のいずれか一項記載の発光モジュール。
  5. 請求項１から４のいずれか一項記載の発光モジュールと、前記発光モジュールからの光を投影拡大するレンズとを備える車両用前照灯。
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