JP5571532B2 - Vehicle headlamp - Google Patents
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Description
本発明は、車両用前照灯に関する。 The present invention relates to a vehicle headlamp.
従来、自動車用ヘッドライトなどの車両用前照灯として、例えば特許文献1に記載のように、半導体発光素子と蛍光体とを組み合わせて用いるものが知られている。この特許文献1に記載の車両用前照灯は、半導体発光素子からの励起光を受けて蛍光体が出射した可視光を、反射鏡によって前方へ反射させて所定の配光パターンを形成している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a vehicle headlamp such as an automobile headlight, a combination of a semiconductor light emitting element and a phosphor is known as described in
しかしながら、上記特許文献1に記載の車両用前照灯では、蛍光体の発光態様や反射鏡の反射態様が一定であるため、単一の配光パターンしか形成することができない。
この点、いわゆるカラーホイールのように、複数の蛍光体を切り替え可能に構成して複数の配光パターンを形成可能にすることも考えられる。しかしながら、このような構成では、意図しない光が複数の蛍光体の間から漏れないように当該複数の蛍光体間を遮光しなければならないところ、そのための遮光部材が光束密度の高い半導体発光素子からの光によって熱変形してしまう恐れがある。そのため、半導体発光素子からの光は、遮光されることなく常時蛍光体に照射されていることが望ましい。
However, in the vehicle headlamp described in
In this respect, it is also conceivable that a plurality of phosphors can be switched to form a plurality of light distribution patterns like a so-called color wheel. However, in such a configuration, it is necessary to shield between the plurality of phosphors so that unintended light does not leak between the plurality of phosphors. There is a risk of thermal deformation due to the light. For this reason, it is desirable that the light from the semiconductor light emitting element is always irradiated to the phosphor without being blocked.
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、半導体発光素子からの光を遮光することなく、複数の配光パターンを形成することのできる車両用前照灯の提供を課題とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the vehicle headlamp which can form a some light distribution pattern, without light-blocking the light from a semiconductor light-emitting device.
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複数の蛍光体と、
前記複数の蛍光体から出射された前記可視光を車両前方へ投影する投影レンズと、
を備える車両用前照灯において、
前記複数の蛍光体は、前記投影レンズの光軸上に位置するとともに当該光軸に直交する回動軸を中心に回動可能な回動部材の周面に周方向に沿って配列され、正面から見た外形がそれぞれ異なるように形成されており、
前記半導体発光素子は、前記複数の蛍光体のうち前記投影レンズの後面に対向する一の蛍光体に前記励起光を照射することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
A semiconductor light emitting device;
A plurality of phosphors that receive the excitation light emitted from the semiconductor light emitting element and emit visible light;
A projection lens that projects the visible light emitted from the plurality of phosphors forward of the vehicle;
In a vehicle headlamp comprising:
The plurality of phosphors are arranged along the circumferential direction on a circumferential surface of a rotating member that is positioned on the optical axis of the projection lens and that is rotatable about a rotating shaft that is orthogonal to the optical axis. The external shape seen from each is formed differently,
The semiconductor light emitting element irradiates one of the plurality of phosphors facing the rear surface of the projection lens with the excitation light.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の車両用前照灯において、
前記複数の蛍光体は、当該蛍光体からの前記可視光によって形成される配光パターンのうちの照度がより高い部分に投影される表面部分ほど、前記半導体発光素子からの前記励起光がより鋭角に入射するように、表面が凹凸面状に形成されていることを特徴とする。
The invention according to
The plurality of phosphors are such that the excitation light from the semiconductor light emitting element has a sharper angle as the surface portion is projected onto a higher illuminance portion of the light distribution pattern formed by the visible light from the phosphor. The surface is formed in a concavo-convex shape so as to be incident on the surface.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の車両用前照灯において、
前記半導体発光素子は、レーザーダイオードであることを特徴とする。
The invention according to
The semiconductor light emitting device is a laser diode.
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前照灯において、
前記蛍光体は、拡散材を含有することを特徴とする。
Invention of
The phosphor includes a diffusing material.
請求項1に記載の発明によれば、複数の蛍光体のうち投影レンズの後面に対向する一の蛍光体に向けて半導体発光素子から励起光が照射され、当該一の蛍光体から可視光が出射されて投影レンズによって車両前方へ投影される。このとき、複数の蛍光体は、投影レンズの光軸上に位置するとともに当該光軸に直交する回動軸を中心に回動可能な回動部材の周面に周方向に沿って配列され、正面から見た外形がそれぞれ異なるように形成されているので、回動部材を回動させることによって、投影レンズの後面に対向する蛍光体を外形の異なるものに切り替えることができ、ひいては投影レンズから投影される発光形状を変化させることができる。したがって、半導体発光素子からの光を遮光することなく、回動部材を回動させるだけで複数の配光パターンを形成することができる。 According to the first aspect of the present invention, excitation light is emitted from the semiconductor light emitting element toward one phosphor facing the rear surface of the projection lens among the plurality of phosphors, and visible light is emitted from the one phosphor. The light is emitted and projected forward of the vehicle by the projection lens. At this time, the plurality of phosphors are arranged along the circumferential direction on the peripheral surface of the rotating member that is positioned on the optical axis of the projection lens and that can rotate around the rotating shaft orthogonal to the optical axis. Since the external shapes seen from the front are different from each other, by rotating the rotating member, the phosphor facing the rear surface of the projection lens can be switched to one having a different external shape. The projected light emission shape can be changed. Therefore, a plurality of light distribution patterns can be formed by merely rotating the rotating member without blocking light from the semiconductor light emitting element.
請求項2に記載の発明によれば、複数の蛍光体は、当該蛍光体からの可視光によって形成される配光パターンのうちの照度がより高い部分に投影される表面部分ほど、半導体発光素子からの励起光がより鋭角に入射するように、表面が凹凸面状に形成されているので、蛍光体の表面形状に応じた照度分布の配光パターンが形成される。したがって、蛍光体の表面を適切に形成するだけで、所望の照度分布を有する配光パターンを形成することができる。 According to the second aspect of the present invention, the plurality of phosphors are arranged such that the surface portion projected onto the portion having a higher illuminance in the light distribution pattern formed by the visible light from the phosphor, the semiconductor light emitting element Since the surface is formed in a concavo-convex shape so that the excitation light from is incident at an acute angle, a light distribution pattern having an illuminance distribution according to the surface shape of the phosphor is formed. Therefore, a light distribution pattern having a desired illuminance distribution can be formed only by appropriately forming the surface of the phosphor.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態における車両用前照灯1の平面図であり、図2は、車両用前照灯1の側面図である。
これらの図に示すように、車両用前照灯1は、レーザーダイオード(以下、LDという)2と、発光部材3と、投影レンズ4とを備えている。
FIG. 1 is a plan view of a
As shown in these drawings, the
このうち、LD2は、本発明に係る半導体発光素子であり、青色のレーザー光を右斜め後方の発光部材3に向かって出射する。より詳しくは、LD2は、発光部材3の周面に配列された後述する複数の蛍光体31,…のうち、投影レンズ4の後面に対向する1つの蛍光体31に向けて青色光を照射する。
Among these, the LD 2 is a semiconductor light emitting element according to the present invention, and emits blue laser light toward the
発光部材3は、例えば左右方向に延在する円柱状の回動部材30を有している。この回動部材30は、回動角を制御可能なアクチュエータ(図示せず)と端部で接続されており、左右方向に沿った回動軸を中心に回動可能となっている。なお、回動部材30の形状は回動可能なものであれば特に限定されない。
回動部材30の周面には、4つの蛍光体31,…が当該回動部材30の周方向に沿って中心角90度のピッチで配列されている。この蛍光体31,…は、LD2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から形成されている。そのため、この蛍光体31が青色光を受けると、当該蛍光体31で散乱した青色光が黄色光と混色される結果、白色光が放射状に出射される。ここで、蛍光体31は、実質的に発光面として(擬似的に光源として)機能するものであるため、その表面だけに蛍光材料を塗布する構成としてもよい。この蛍光体31を形成する蛍光材料には、希土類添加のYAG(Yttrium Aluminum Garnet)など、種々のものを用いることができる。
The
On the circumferential surface of the rotating
図3(a)〜(d)は、図2のA矢視図〜D矢視図であり、図4(a)〜(d)は、図2のPO線〜SO線での断面図である。但し、図3(a)〜(d)は、当該各図で正面視した蛍光体31を前方に向けた状態で発光部材3を前方から見た図である。
図3(a)〜(d)に示すように、4つの蛍光体31,…は、それぞれ形状の異なる第1蛍光体31A〜第4蛍光体31Dとなっている。これら第1蛍光体31A〜第4蛍光体31Dは、回動部材30の外径方向から見た正面視での外形がそれぞれ異なるように形成されており、何れの外形もそれぞれが形成する配光パターンの外形となっている。具体的には、第1蛍光体31Aの外形がすれ違いビームの外形となっており、第2蛍光体31Bの外形が走行ビームの外形となっており、第3蛍光体31Cの外形が高速走行用ビームの外形となっており、第4蛍光体31Dの外形が市街地走行用ビームの外形となっている。
3A to 3D are views taken along arrows A to D in FIG. 2, and FIGS. 4A to 4D are cross-sectional views taken along lines PO and SO in FIG. is there. However, FIGS. 3A to 3D are views of the
As shown in FIGS. 3A to 3D, the four
また、第1蛍光体31A〜第4蛍光体31Dは、図4(a)〜(d)に示すように、表面が凹凸面状に形成されている。この表面の凹凸は、各蛍光体31からの白色光によって形成される配光パターンの照度分布を決定している。これは、図5に示すように、蛍光体31のうち、LD2からの青色光Lbが当該蛍光体31の表面に対してより鋭角に入射する部分ほど、高密度に白色光Lwを出射させ、高輝度に発光することを利用したものである。そのため、第1蛍光体31A〜第4蛍光体31Dの表面は、各蛍光体31からの白色光によって形成される配光パターンのうちの照度がより高い部分に投影される表面部分ほど、LD2からの青色光がより鋭角に入射するように、凹凸面状に形成されている。具体的には、第1蛍光体31Aの表面がすれ違いビームの照度分布に対応し、第2蛍光体31Bの表面が走行ビームの照度分布に対応し、第3蛍光体31Cの表面が高速走行用ビームの照度分布に対応し、第4蛍光体31Dの表面が市街地走行用ビームの照度分布に対応するように、各表面が凹凸面状に形成されている。
Further, the
投影レンズ4は、例えば前面が凸面の平凸レンズであり、前後方向に沿った光軸Ax上に発光部材3(回動部材30)が位置するように当該発光部材3の前方に配置されている。この投影レンズ4は、その後面に対向する蛍光体31の近傍に位置する物側焦点を有しており、当該蛍光体31から前方へ出射された白色光を上下及び左右に反転させつつ車両前方へ投影する。
The
図6(a)〜(d)は、車両用前照灯1によって形成される各配光パターンを車両側から見た図であり、図7(a)〜(d)は、当該各配光パターンを上方から見た図である。
車両用前照灯1では、LD2から出射された青色光(励起光)が投影レンズ4の後面に対向する蛍光体31に照射され、当該蛍光体31で白色光とされて前方に出射された後、投影レンズ4で上下及び左右に反転されつつ車両前方へ投影される。
FIGS. 6A to 6D are views of each light distribution pattern formed by the
In the
このとき、第1蛍光体31Aが投影レンズ4の後面に対向している場合には、この第1蛍光体31Aの外形が反転投影されるとともに当該第1蛍光体31Aが表面の凹凸に応じた輝度分布で発光することにより、図6(a)及び図7(a)に示すように、第1蛍光体31Aの外形が上下及び左右に反転された外形と第1蛍光体31Aの表面の凹凸に応じた照度分布とを有するすれ違いビームPaが車両前方に形成される。
また、この状態から発光部材3を回動させて第2蛍光体31Bを投影レンズ4の後面に対向させた場合には、この第2蛍光体31Bの外形が反転投影されるとともに当該第2蛍光体31Bが表面の凹凸に応じた輝度分布で発光することにより、図6(b)及び図7(b)に示すように、第2蛍光体31Bの外形が上下及び左右に反転された外形と第2蛍光体31Bの表面の凹凸に応じた照度分布とを有する走行ビームPbが車両前方に形成される。
同様にして、第3蛍光体31Cを投影レンズ4の後面に対向させた場合には、図6(c)及び図7(c)に示す高速走行用ビームPcが形成され、第4蛍光体31Dを投影レンズ4の後面に対向させた場合には、図6(d)及び図7(d)に示す市街地走行用ビームPdが形成される。
At this time, when the
In addition, when the
Similarly, when the
以上の車両用前照灯1によれば、発光部材3(回動部材30)を回動させることによって、投影レンズ4の後面に対向する蛍光体31を外形の異なるものに切り替えることができ、ひいては投影レンズ4から投影される発光形状を変化させることができる。したがって、LD2からの光を遮光することなく、回動部材30を回動させるだけで複数の配光パターンを形成することができる。
According to the
また、蛍光体31は、当該蛍光体31からの白色光によって形成される配光パターンのうちの照度がより高い部分に投影される表面部分ほど、LD2からの青色光がより鋭角に入射するように、表面が凹凸面状に形成されているので、当該蛍光体31の表面形状に応じた照度分布の配光パターンが形成される。したがって、蛍光体31の表面を適切に形成するだけで、所望の照度分布を有する配光パターンを形成することができる。
Further, in the
なお、本発明は上記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。 It should be noted that the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiment, and of course can be modified or improved as appropriate.
例えば、上記実施形態では、本発明に係る半導体発光素子としてレーザーダイオード(LD2)を用いることとしたが、発光ダイオードを用いることとしてもよい。但し、蛍光体31への集光性の点からは、レーザーダイオードを用いることが好ましい。また、LD2から出射される青色光は、蛍光体31に対してコリメートされることが好ましい。
For example, in the above embodiment, the laser diode (LD2) is used as the semiconductor light emitting element according to the present invention, but a light emitting diode may be used. However, it is preferable to use a laser diode from the point of condensing light to the
また、蛍光体31には、LD2から出射された青色光を拡散させる拡散材を含有させてもよい。拡散材としては、炭酸カルシウムや酸化チタン,アルミナなどを用いることができる。この場合、蛍光材料と拡散材とは、樹脂などのバインダーを用いて混合材とするのではなく、焼結によって一体化させることが耐久性・耐熱性の点から好ましい。
The
また、LD2が青色光を出射し、蛍光体31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(励起光と蛍光材料との組合せ)であってもよいし、白色光以外の可視光が得られる構成であってもよい。例えば、励起光を青色光とし、赤色光と緑色光とを発する各蛍光材料を混在させてもよいし、励起光を紫外光とし、赤色光と緑色光と青色光とを発する各蛍光材料を混在させてもよい。なお、後者の場合に、紫外光が漏れると不都合が生じるのであれば、蛍光体31には拡散材を含有させない方がよい。
In addition, the
また、LD2は、右斜め後方に向けて青色光を出射させることとしたが、他の方向から青色光を出射させることとしてもよい。但し、この青色光の出射方向を変更した場合に、蛍光体31の表面の凹凸形状も適宜変更する必要があるのは勿論である。
In addition, the
また、蛍光体31の大きさは、当該蛍光体31を点光源に近づけるためには極力小さいことが好ましいものの、加工性やハンドリング性を損ねない程度のサイズであることが好ましい。
In addition, the size of the
また、蛍光体31は、当該蛍光体31を形成する蛍光材料や拡散材の密度によって輝度が変化するため、例えば中心付近の密度を高くするなどのように、所望の配光パターンの照度分布に応じて蛍光材料や拡散材の密度分布を調整してもよい。
In addition, since the luminance of the
また、回動部材30は、蛍光体31のストークス損による発熱を逃がすための放熱部材でもあることから、銅やアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属製であることが好ましい。
Moreover, since the
1 車両用前照灯
2 LD(半導体発光素子)
3 発光部材
4 投影レンズ
30 回動部材
31 蛍光体
31A 第1蛍光体
31B 第2蛍光体
31C 第3蛍光体
31D 第4蛍光体
Ax 光軸
Lb 青色光(励起光)
Lw 白色光(可視光)
Pa すれ違いビーム
Pb 走行ビーム
Pc 高速走行用ビーム
Pd 市街地走行用ビーム
1
3
Lw White light (visible light)
Pa Passing beam Pb Traveling beam Pc High-speed traveling beam Pd Urban traveling beam
Claims (4)
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複数の蛍光体と、
前記複数の蛍光体から出射された前記可視光を車両前方へ投影する投影レンズと、
を備える車両用前照灯において、
前記複数の蛍光体は、前記投影レンズの光軸上に位置するとともに当該光軸に直交する回動軸を中心に回動可能な回動部材の周面に周方向に沿って配列され、正面から見た外形がそれぞれ異なるように形成されており、
前記半導体発光素子は、前記複数の蛍光体のうち前記投影レンズの後面に対向する一の蛍光体に前記励起光を照射することを特徴とする車両用前照灯。 A semiconductor light emitting device;
A plurality of phosphors that receive the excitation light emitted from the semiconductor light emitting element and emit visible light;
A projection lens that projects the visible light emitted from the plurality of phosphors forward of the vehicle;
In a vehicle headlamp comprising:
The plurality of phosphors are arranged along the circumferential direction on a circumferential surface of a rotating member that is positioned on the optical axis of the projection lens and that is rotatable about a rotating shaft that is orthogonal to the optical axis. The external shape seen from each is formed differently,
The semiconductor light emitting element irradiates one of the plurality of phosphors facing the rear surface of the projection lens with the excitation light.
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