JP6069762B2 - Lamp unit for vehicle lamp - Google Patents
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Description
本発明は、車両用灯具の灯具ユニットに係り、特に、半導体レーザー素子を光源に用いた車両用灯具の灯具ユニットに関する。 The present invention relates to a lamp unit for a vehicular lamp, and more particularly to a lamp unit for a vehicular lamp that uses a semiconductor laser element as a light source.
従来、車両用灯具の分野においては、半導体レーザー素子を光源に用いた車両用灯具が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, in the field of vehicular lamps, vehicular lamps using semiconductor laser elements as light sources have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
図６は、特許文献１に記載された車両用灯具２００の縦断面図である。 FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the vehicular lamp 200 described in Patent Document 1. As shown in FIG.
図６に示すように、特許文献１に記載された車両用灯具２００は、プロジェクタ型の灯具ユニットで、発光装置２１０、投影レンズ２２０、反射面２３０、これらを保持する保持部材２４０等を備えている。 As shown in FIG. 6, a vehicular lamp 200 described in Patent Document 1 is a projector-type lamp unit, and includes a light emitting device 210, a projection lens 220, a reflecting surface 230, a holding member 240 that holds these, and the like. Yes.
発光装置２１０は、レーザー光を放出する半導体レーザー素子２１２、レーザー光の少なくとも一部を吸収して波長変換する波長変換部材２１４、半導体レーザー素子２１２からのレーザー光を集光して、波長変換部材２１４を照射する集光レンズ２１６、これらを保持するホルダ２１８等を備えている。波長変換部材２１４は、ホルダ２１８の上部開口端を覆った状態でホルダ２１８上部の予め定められた箇所に固定されている。 The light-emitting device 210 includes a semiconductor laser element 212 that emits laser light, a wavelength conversion member 214 that absorbs at least a part of the laser light and converts the wavelength, and condenses the laser light from the semiconductor laser element 212 to provide a wavelength conversion member. A condenser lens 216 for irradiating 214, a holder 218 for holding these, and the like are provided. The wavelength conversion member 214 is fixed to a predetermined location on the upper part of the holder 218 while covering the upper opening end of the holder 218.
上記構成の車両用灯具２００においては、半導体レーザー素子２１２からのレーザー光は、集光レンズ２１６で集光されて、半導体レーザー素子２１２から離間した位置に配置された波長変換部材２１４を照射する。そして、レーザー光が照射された波長変換部材２１４は、これを透過するレーザー光とレーザー光による発光との混色による白色光（疑似白色光）をその上面から放出する。波長変換部材２１４からの光は、反射面２３０で反射され、投影レンズ２２０を透過して前方に照射されて、仮想鉛直スクリーン上に基本配光パターン（例えば、ロービーム用配光パターンの少なくとも一部）を形成する。 In the vehicular lamp 200 having the above-described configuration, the laser light from the semiconductor laser element 212 is collected by the condenser lens 216 and irradiates the wavelength conversion member 214 disposed at a position separated from the semiconductor laser element 212. Then, the wavelength conversion member 214 irradiated with the laser light emits white light (pseudo white light), which is a color mixture of the laser light that passes through the light and the light emitted by the laser light, from the upper surface thereof. The light from the wavelength conversion member 214 is reflected by the reflecting surface 230, is transmitted through the projection lens 220, and is irradiated forward, so that the basic light distribution pattern (for example, at least part of the low beam light distribution pattern) is displayed on the virtual vertical screen. ).
しかしながら、上記構成の車両用灯具２００においては、波長変換部材２１４等に作用する熱応力、波長変換部材２１４とホルダ２１８との接合部の劣化、振動等に起因して、波長変換部材２１４が予め定められた箇所から脱落する可能性があり、波長変換部材２１４が脱落した場合、半導体レーザー素子２１２からのレーザー光が、反射面２３０で反射され、投影レンズ２２０を透過して前方に直接照射されるという問題がある。 However, in the vehicular lamp 200 having the above-described configuration, the wavelength conversion member 214 is previously formed due to thermal stress acting on the wavelength conversion member 214 and the like, deterioration of the joint between the wavelength conversion member 214 and the holder 218, vibration, and the like. When the wavelength conversion member 214 falls off, the laser beam from the semiconductor laser element 212 is reflected by the reflecting surface 230, passes through the projection lens 220, and is directly irradiated forward. There is a problem that.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、レーザー光を放出する半導体レーザー素子と、予め定められた箇所に固定され、レーザー光の少なくとも一部を吸収して波長変換する波長変換部材と、前記半導体レーザー素子からのレーザー光を集光して、前記波長変換部材を照射する集光レンズと、を含む発光装置と、前記発光装置からの光を反射する反射面と、を備えた車両用灯具の灯具ユニットにおいて、波長変換部材が予め定められた箇所から脱落した場合であっても、半導体レーザー素子からのレーザー光が反射面で反射され、灯具ユニット外へ直接照射されるのを抑制することができる車両用灯具の灯具ユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a semiconductor laser element that emits laser light and a wavelength that is fixed to a predetermined location and absorbs at least part of the laser light to convert the wavelength. A light emitting device including a conversion member, a condensing lens for condensing the laser light from the semiconductor laser element and irradiating the wavelength conversion member, and a reflective surface for reflecting the light from the light emitting device. In the vehicular lamp unit provided, even when the wavelength conversion member is dropped from a predetermined location, the laser light from the semiconductor laser element is reflected by the reflecting surface and directly irradiated outside the lamp unit. An object of the present invention is to provide a lamp unit for a vehicular lamp that can suppress the above.
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、レーザー光を放出する半導体レーザー素子と、予め定められた箇所に固定され、レーザー光の少なくとも一部を吸収して波長変換する波長変換部材と、前記半導体レーザー素子からのレーザー光を集光して、前記波長変換部材を照射する集光レンズと、を含む発光装置と、前記発光装置からの光を反射する反射面と、を備えた車両用灯具の灯具ユニットにおいて、前記波長変換部材が前記予め定められた箇所から脱落した状態で、前記集光レンズで集光される前記半導体レーザー素子からのレーザー光の集光点は、前記反射面上に位置しており、前記反射面上の前記集光点を含む少なくとも一部の領域は、前記半導体レーザー素子からのレーザー光が前記集光点に集光しない状態で透明で、かつ、前記半導体レーザー素子からのレーザー光が前記集光点に集光した状態で不透明部が発生して、前記集光点に集光する前記半導体レーザー素子からのレーザー光を吸収する透明材料で覆われていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a semiconductor laser element that emits laser light, and wavelength conversion that is fixed to a predetermined location and absorbs at least part of the laser light to convert the wavelength. A light-emitting device including a member, a condensing lens that condenses the laser light from the semiconductor laser element and irradiates the wavelength conversion member, and a reflective surface that reflects the light from the light-emitting device. In the lamp unit of the vehicular lamp, the condensing point of the laser light from the semiconductor laser element condensed by the condensing lens in a state where the wavelength conversion member is removed from the predetermined location is Located on the reflecting surface, at least a part of the region including the condensing point on the reflecting surface is transparent in a state where laser light from the semiconductor laser element is not condensed on the condensing point. And a transparent material that absorbs the laser light from the semiconductor laser element that is focused on the condensing point when an opaque portion is generated in a state where the laser light from the semiconductor laser element is condensed at the condensing point. It is characterized by being covered.
請求項１に記載の発明によれば、レーザー光を放出する半導体レーザー素子と、予め定められた箇所に固定され、レーザー光の少なくとも一部を吸収して波長変換する波長変換部材と、前記半導体レーザー素子からのレーザー光を集光して、前記波長変換部材を照射する集光レンズと、を含む発光装置と、前記発光装置からの光を反射する反射面と、を備えた車両用灯具の灯具ユニットにおいて、波長変換部材が予め定められた箇所から脱落した場合であっても、複雑な機構を用いること無く、半導体レーザー素子からのレーザー光が反射面で反射され、灯具ユニット外へ直接照射されるのを抑制することができる車両用灯具の灯具ユニットを提供することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, a semiconductor laser element that emits laser light, a wavelength conversion member that is fixed at a predetermined location and that absorbs at least part of the laser light and converts the wavelength, and the semiconductor A vehicle lamp comprising: a light-emitting device that includes a condensing lens that collects laser light from a laser element and irradiates the wavelength conversion member; and a reflective surface that reflects light from the light-emitting device. In the lamp unit, even when the wavelength conversion member falls off a predetermined location, the laser light from the semiconductor laser element is reflected by the reflecting surface without using a complicated mechanism, and is directly irradiated outside the lamp unit. Therefore, it is possible to provide a lamp unit for a vehicular lamp that can be suppressed.
これは、波長変換部材が予め定められた箇所から脱落した場合、半導体レーザー素子からのレーザー光が集光点に集光することで透明部材に不透明部（例えば、焦げ）が発生し、当該不透明部（例えば、焦げ）が集光点に集光する半導体レーザー素子からのレーザー光を吸収することによるものである。 This is because when the wavelength conversion member falls off from a predetermined location, the laser beam from the semiconductor laser element is focused on the condensing point, and an opaque portion (for example, scorching) is generated in the transparent member. This is because the portion (for example, scorching) absorbs the laser beam from the semiconductor laser element that focuses on the condensing point.
半導体レーザー素子からのレーザー光が前記集光点に集光しない状態で透明で、かつ、半導体レーザー素子からのレーザー光が集光点に集光した状態で不透明部（例えば、焦げ）が発生して、集光点に集光する半導体レーザー素子からのレーザー光を吸収する透明材料としては、炭素を含むケイ素系材料、例えば、シロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−結合）を主鎖とし置換基（例えば、メチル基またはフェニル基）を側鎖とした分子構造のシリコーン樹脂、その他分子構造のシリコーン樹脂、シリコーン複合剤を用いることができる。 The laser beam from the semiconductor laser element is transparent in a state where it is not focused on the condensing point, and an opaque portion (for example, burnt) occurs when the laser beam from the semiconductor laser element is focused on the condensing point. As a transparent material that absorbs laser light from a semiconductor laser element that collects light at a condensing point, a silicon-based material containing carbon, for example, a siloxane bond (—Si—O—Si— bond) is used as a main chain. A silicone resin having a molecular structure having a side group (for example, a methyl group or a phenyl group) as a side chain, a silicone resin having another molecular structure, and a silicone composite agent can be used.
なお、透明材料は焦げ発生の起点となる吸収点を含んでいてもよい。このようにすれば、不透明部（焦げ）の発生を加速させることが可能となる。 Note that the transparent material may include an absorption point that is a starting point for the occurrence of scorching. In this way, it is possible to accelerate the generation of the opaque portion (burn).
本発明によれば、レーザー光を放出する半導体レーザー素子と、予め定められた箇所に固定され、レーザー光の少なくとも一部を吸収して波長変換する波長変換部材と、前記半導体レーザー素子からのレーザー光を集光して、前記波長変換部材を照射する集光レンズと、を含む発光装置と、前記発光装置からの光を反射する反射面と、を備えた車両用灯具の灯具ユニットにおいて、波長変換部材が予め定められた箇所から脱落した場合であっても、半導体レーザー素子からのレーザー光が反射面で反射され、灯具ユニット外へ直接照射されるのを抑制することができる車両用灯具の灯具ユニットを提供することが可能となる。 According to the present invention, a semiconductor laser element that emits laser light, a wavelength conversion member that is fixed at a predetermined location and absorbs at least part of the laser light and converts the wavelength, and a laser from the semiconductor laser element In a lamp unit of a vehicle lamp, comprising: a light-emitting device that includes a condensing lens that collects light and irradiates the wavelength conversion member; and a reflective surface that reflects light from the light-emitting device. A vehicular lamp that can suppress laser light from a semiconductor laser element from being reflected by a reflecting surface and directly radiating out of a lamp unit even when the conversion member drops off from a predetermined location. It becomes possible to provide a lamp unit.
以下、本発明の一実施形態である車両用灯具の灯具ユニット１００（以下、単に灯具ユニット１００と称する）について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a lamp unit 100 of a vehicle lamp that is an embodiment of the present invention (hereinafter simply referred to as a lamp unit 100) will be described with reference to the drawings.
図１は灯具ユニット１００の縦断面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the lamp unit 100.
灯具ユニット１００は、プロジェクタ型の灯具ユニットで、図１に示すように、発光装置１０、投影レンズ２０、反射面２２、これらを保持する保持部材２４等を備えている。なお、灯具ユニット１００はプロジェクタ型の灯具ユニットに限定されず、反射型の灯具ユニットであってもよい。 As shown in FIG. 1, the lamp unit 100 is a projector-type lamp unit, and includes a light emitting device 10, a projection lens 20, a reflecting surface 22, a holding member 24 for holding them, and the like. The lamp unit 100 is not limited to a projector-type lamp unit, and may be a reflective lamp unit.
発光装置１０は、半導体レーザー素子１２、波長変換部材１４、集光レンズ１６、これらを保持するホルダ１８等を備えている。 The light emitting device 10 includes a semiconductor laser element 12, a wavelength conversion member 14, a condenser lens 16, a holder 18 for holding them, and the like.
波長変換部材１４は、レーザー光の少なくとも一部を吸収して波長変換する波長変換部材である。波長変換部材１４は、ホルダ１８の上部開口端を覆った状態でホルダ１８上部の予め定められた箇所にシリコーンや低融点ガラス等の透明な接着剤により接着されて、固定されている。 The wavelength conversion member 14 is a wavelength conversion member that absorbs at least part of the laser light and converts the wavelength. The wavelength conversion member 14 is fixed by being bonded to a predetermined location on the upper portion of the holder 18 with a transparent adhesive such as silicone or low-melting glass in a state where the upper opening end of the holder 18 is covered.
波長変換部材１４としては、例えば、セリウムＣｅ等の付活剤が導入されたＹＡＧとアルミナＡｌ２Ｏ３との複合体（例えば、焼結体）で、外形が矩形でかつ互いに略平行に配置された下面及び上面を含む板状又は層状のものを用いることができる。波長変換部材１４の厚みは、目的の色度に応じて、適宜の厚みとすることができる。波長変換部材１４は、これを透過する半導体レーザー素子１２からのレーザー光と半導体レーザー素子１２からのレーザー光による発光との混色による白色光（疑似白色光）を放出する。 As the wavelength conversion member 14, for example, a composite (for example, a sintered body) of YAG and alumina Al 2 O 3 into which an activator such as cerium Ce is introduced, the outer shape is rectangular and arranged substantially in parallel with each other. A plate-like or layer-like one including a lower surface and an upper surface can be used. The thickness of the wavelength conversion member 14 can be set to an appropriate thickness according to the target chromaticity. The wavelength conversion member 14 emits white light (pseudo white light) due to a color mixture of the laser light from the semiconductor laser element 12 that transmits the light and the light emitted by the laser light from the semiconductor laser element 12.
波長変換部材１４は、上記に限られず、例えば、セリウムＣｅ等の付活剤が導入されたＹＡＧとガラスバインダーとの複合体であってもよいし、その他の材料を用いたものであってもよい。波長変換部材１４の厚みは、その全域にわたって略均一であってもよいし、部分的に異なっていてもよい。波長変換部材１４の下面及び上面は、平面であってもよいし、曲面であってもよいし、凹凸及び／又は曲面を含む面であってもよい。波長変換部材１４は、直方体以外の、円柱形状であってもよいし、その他の形状であってもよい。なお、波長変換部材１４の下面及び／又は上面は拡散層で覆われていてもよい。 The wavelength conversion member 14 is not limited to the above, and may be, for example, a composite of YAG and a glass binder into which an activator such as cerium Ce is introduced, or a material using other materials. Good. The thickness of the wavelength conversion member 14 may be substantially uniform over the entire region, or may be partially different. The lower surface and the upper surface of the wavelength conversion member 14 may be a flat surface, a curved surface, or a surface including unevenness and / or a curved surface. The wavelength conversion member 14 may have a cylindrical shape other than a rectangular parallelepiped, or may have another shape. The lower surface and / or the upper surface of the wavelength conversion member 14 may be covered with a diffusion layer.
半導体レーザー素子１２は、レーザー光を放出する半導体発光素子である。半導体レーザー素子１２としては、例えば、発光波長が青系（４５０ｎｍ程度）のレーザー光を放出するレーザーダイオード等の半導体レーザー素子を用いることができる。本実施形態では、図１に示すように、半導体レーザー素子１２は、パッケージ化されて、キャンタイプの半導体レーザー光源１２Ａを構成している。 The semiconductor laser element 12 is a semiconductor light emitting element that emits laser light. As the semiconductor laser element 12, for example, a semiconductor laser element such as a laser diode that emits laser light having a light emission wavelength of blue (about 450 nm) can be used. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the semiconductor laser element 12 is packaged to form a can type semiconductor laser light source 12A.
半導体レーザー素子１２の発光波長は、青系（４５０ｎｍ程度）に限定されず、例えば、近紫外域（４０５ｎｍ程度）であってもよいし、それ以外の波長であってもよい。半導体レーザー素子１２の発光波長が近紫外域（４０５ｎｍ程度）の場合、波長変換部材１４として、青、緑、赤の３色の蛍光体、もしくは、青、黄色の２色の蛍光体が用いられる。 The emission wavelength of the semiconductor laser element 12 is not limited to blue (about 450 nm), and may be, for example, the near ultraviolet range (about 405 nm) or other wavelengths. When the emission wavelength of the semiconductor laser element 12 is in the near ultraviolet region (about 405 nm), the wavelength conversion member 14 is a phosphor of three colors of blue, green, and red, or a phosphor of two colors of blue and yellow. .
図１に示すように、半導体レーザー素子１２（半導体レーザー光源１２Ａ）は、ホルダ１８内においてホルダ１８の下端側に固定されている。 As shown in FIG. 1, the semiconductor laser element 12 (semiconductor laser light source 12 </ b> A) is fixed to the lower end side of the holder 18 in the holder 18.
集光レンズ１６は、半導体レーザー素子１２からのレーザー光Ｒａｙを集光して、波長変換部材１４を照射する集光レンズである。集光レンズ１６は、ホルダ１８内において波長変換部材１４と半導体レーザー素子１２との間に固定されている。波長変換部材１４が予め定められた箇所から脱落した状態で、集光レンズ１６で集光される半導体レーザー素子１２からのレーザー光Ｒａｙの集光点Ｐは、反射面２２上に位置している。 The condenser lens 16 is a condenser lens that condenses the laser light Ray from the semiconductor laser element 12 and irradiates the wavelength conversion member 14. The condenser lens 16 is fixed between the wavelength conversion member 14 and the semiconductor laser element 12 in the holder 18. The condensing point P of the laser beam Ray from the semiconductor laser element 12 collected by the condensing lens 16 in a state where the wavelength conversion member 14 is dropped from a predetermined position is located on the reflecting surface 22. .
半導体レーザー素子１２からのレーザー光Ｒａｙは、集光レンズ１６で集光されて、半導体レーザー素子１２から離間した位置に配置された波長変換部材１４を照射する。スポットサイズは、例えば、長手が約１００μｍ、短手が約２０〜３０μｍの楕円形状に調整されている。レーザー光Ｒａｙが照射された波長変換部材１４は、これを透過するレーザー光とレーザー光による発光との混色による白色光（疑似白色光）をその上面から放出する。 The laser beam Ray from the semiconductor laser element 12 is collected by the condenser lens 16 and irradiates the wavelength conversion member 14 disposed at a position separated from the semiconductor laser element 12. The spot size is adjusted, for example, to an elliptical shape having a long side of about 100 μm and a short side of about 20-30 μm. The wavelength conversion member 14 irradiated with the laser light Ray emits white light (pseudo white light) resulting from a color mixture of the laser light transmitted therethrough and the light emitted by the laser light from its upper surface.
投影レンズ２０は、アクリル等の透明樹脂製で、前方側表面（凸面）、後方側表面（例えば、平面又は凸面）及び後方側表面側の後側焦点Ｆを含む非球面レンズである。 The projection lens 20 is an aspherical lens made of a transparent resin such as acrylic and including a front surface (convex surface), a rear surface (for example, a flat surface or a convex surface), and a rear focal point F on the rear surface side.
投影レンズ２０、例えば、後側焦点Ｆが反射面２２の第２焦点Ｆ２（又はその近傍）に位置した状態で保持部材２４に保持されたレンズホルダ２６に固定されて、車両前後方向に延びる光軸ＡＸ上に配置されている。 Light that is fixed to the projection lens 20, for example, the lens holder 26 held by the holding member 24 in a state where the rear focal point F is positioned at the second focal point F <b> 2 (or the vicinity thereof) of the reflecting surface 22, and extends in the vehicle longitudinal direction. It is arranged on the axis AX.
反射面２２は、発光装置１０からの光を反射し、投影レンズ２０を透過させて前方に照射し、車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン（車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に基本配光パターン（例えば、ロービーム用配光パターンの少なくとも一部）を形成するように構成された反射面である。具体的には、反射面２２は、光軸ＡＸを含む断面形状が第１焦点Ｆ１及び第２焦点Ｆ２を含む楕円形状で、その離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定された回転楕円系反射面（回転楕円面又はこれに類する自由曲面等）である。反射面２２は、その周縁下端部において保持部材２４に固定されている。 The reflecting surface 22 reflects light from the light emitting device 10, passes through the projection lens 20 and irradiates forward, and is on a virtual vertical screen (disposed approximately 25 m forward from the front of the vehicle) facing the front of the vehicle. The reflection surface is configured to form a basic light distribution pattern (for example, at least part of the low beam light distribution pattern). Specifically, the reflecting surface 22 has an elliptical shape including a first focal point F1 and a second focal point F2 in a cross-sectional shape including the optical axis AX, and its eccentricity gradually increases from the vertical cross section toward the horizontal cross section. Is a spheroid reflection surface (such as a spheroid or a free-form surface similar to this). The reflection surface 22 is fixed to the holding member 24 at the lower end portion of the periphery.
反射面２２は、上向き（半球方向）に放出される発光装置１０からの光が入射するように、発光装置１０（波長変換部材１４）の側方から上方にかけての範囲（但し、反射面２２からの反射光が通過する車両前方側領域を除く）をドーム状に覆っている。 The reflection surface 22 has a range from the side of the light emitting device 10 (wavelength conversion member 14) to the upper side (however, from the reflection surface 22 so that light from the light emitting device 10 emitted upward (hemispherical direction) may enter. (Except the front area of the vehicle through which the reflected light passes) is covered in a dome shape.
反射面２２上の集光点Ｐを含む少なくとも一部の領域は、半導体レーザー素子１２からのレーザー光が集光点Ｐに集光しない状態（すなわち、波長変換部材１４が予め定められた箇所に固定されている状態）で透明で、かつ、半導体レーザー素子１２からのレーザー光が集光点Ｐに集光した状態（すなわち、波長変換部材１４が予め定められた箇所から脱落した状態）で不透明部（例えば、焦げ）が発生して、集光点Ｐに集光する半導体レーザー素子１２からのレーザー光を吸収する透明材料２８で覆われている。このような性質を持つ透明材料２８としては、炭素を含むケイ素系材料、例えば、シロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−結合）を主鎖とし置換基（例えば、メチル基またはフェニル基）を側鎖とした分子構造のシリコーン樹脂、その他分子構造のシリコーン樹脂、シリコーン複合剤を用いることができる。 At least a part of the region including the condensing point P on the reflecting surface 22 is in a state where the laser light from the semiconductor laser element 12 is not condensed at the condensing point P (that is, at a place where the wavelength conversion member 14 is predetermined). It is transparent in a fixed state) and opaque in a state where the laser light from the semiconductor laser element 12 is condensed at the condensing point P (that is, in a state where the wavelength conversion member 14 is dropped from a predetermined position). A portion (for example, scorching) is generated and is covered with a transparent material 28 that absorbs the laser light from the semiconductor laser element 12 that is focused on the condensing point P. As the transparent material 28 having such properties, a silicon-based material containing carbon, for example, a siloxane bond (—Si—O—Si— bond) as a main chain and a substituent (for example, a methyl group or a phenyl group) as a side. A silicone resin having a molecular structure as a chain, a silicone resin having another molecular structure, and a silicone composite agent can be used.
次に、シリコーン樹脂（透明材料２８）の効果を確認するために行った実施例について説明する。 Next, an example performed to confirm the effect of the silicone resin (transparent material 28) will be described.
実施例では、ガラス基板上に塗布したシリコーン樹脂（厚み：1mm）に対して、青色レーザー光（レーザー出力：１Ｗ程度、レーザースポット径：Φ0.03mm）を照射した。その結果、シリコーン樹脂（透明材料２８）に、図２に示すような不透明部２８ａ（黒い焦げ）が発生した。 In the examples, blue laser light (laser output: about 1 W, laser spot diameter: Φ0.03 mm) was applied to the silicone resin (thickness: 1 mm) applied on the glass substrate. As a result, an opaque portion 28a (black burnt) as shown in FIG. 2 occurred in the silicone resin (transparent material 28).
本願の発明者は、シリコーンがレーザー光をどの程度吸収するかを調べるため、熱シミュレーションを行った。 The inventor of the present application conducted a thermal simulation in order to examine how much silicone absorbs laser light.
シミュレーション条件は次のとおりである。シリコーン樹脂はガラス基板上に塗布されている。熱源はシリコーン樹脂である。発熱サイズはΦ0.03mm（レーザー光のスポットを想定）である。 The simulation conditions are as follows. The silicone resin is applied on the glass substrate. The heat source is a silicone resin. The heat generation size is Φ0.03mm (assuming a laser beam spot).
図３は上記シミュレーション条件の下、発熱量を変化させた場合のシリコーン温度の変化（シミュレーション結果）を、縦軸がシリコーン温度、横軸が発熱量である座標系にプロットしたグラフである。 FIG. 3 is a graph in which changes in the silicone temperature (simulation results) when the calorific value is changed under the above simulation conditions are plotted in a coordinate system in which the vertical axis represents the silicone temperature and the horizontal axis represents the calorific value.
図３を参照すると、発熱量が増加するとシリコーン温度がこれに比例して上昇することが分かる。 Referring to FIG. 3, it can be seen that the silicone temperature rises in proportion to the amount of heat generated.
シリコーンの分解温度は500℃以上である。このため、発熱量が0.3W以上でないと不透明部２８ａ（黒い焦げ）は発生しない。 The decomposition temperature of silicone is 500 ° C or higher. For this reason, the opaque portion 28a (black burn) does not occur unless the heat generation amount is 0.3 W or more.
しかしながら、シリコーン樹脂の透過率は90％以上である。このため、レーザー出力が１Ｗの場合、吸収される熱量は多く見積もって0.1Wである。この熱量がシミュレーション結果の発熱量と考えると、200℃程度温度が上昇する。しかしながら、シリコーンの分解温度は500℃以上であるため、200℃程度温度が上昇しても不透明部２８ａ（黒い焦げ）は発生しない。 However, the transmittance of silicone resin is 90% or more. For this reason, when the laser output is 1 W, the amount of heat absorbed is estimated to be 0.1 W. If this amount of heat is considered as the calorific value of the simulation result, the temperature rises by about 200 ° C. However, since the decomposition temperature of silicone is 500 ° C. or higher, the opaque portion 28a (black burn) does not occur even when the temperature rises by about 200 ° C.
よって、何らかの影響でシリコーンの透過率が70％以下になったと考えられる。 Therefore, it is considered that the silicone transmittance became 70% or less due to some influence.
上記実施例でシリコーン樹脂に、図２に示すような不透明部２８ａ（黒い焦げ）が発生した原因を考察すると（メカニズムは解明できていないが）、シリコーン樹脂にレーザー光が照射された瞬間にシリコーン樹脂表面の一部が分解され、吸収点が生じ、これを起点に熱が吸収され分解を繰り返す連鎖反応が生じたものと考えられる。 Considering the cause of the occurrence of the opaque portion 28a (black burnt) as shown in FIG. 2 in the silicone resin in the above example (the mechanism has not been clarified), the silicone resin is irradiated at the moment when laser light is irradiated on the silicone resin. It is considered that a part of the resin surface was decomposed to generate an absorption point, and a chain reaction in which heat was absorbed and repeated decomposition occurred starting from this absorption point.
また、本願の発明者は、熱源サイズ（集光点のサイズ）とシリコーンの温度との関係を調べるため、熱シミュレーションを行った。 Further, the inventor of the present application performed a thermal simulation in order to investigate the relationship between the heat source size (the size of the light condensing point) and the temperature of the silicone.
シミュレーション条件は次のとおりである。シリコーン樹脂はガラス基板上に塗布されている。熱源はシリコーン樹脂である。発熱量は１Ｗである。 The simulation conditions are as follows. The silicone resin is applied on the glass substrate. The heat source is a silicone resin. The calorific value is 1W.
図４は上記シミュレーション条件の下、熱源サイズ（レーザー光のスポットサイズに対応）を変化させた場合のシリコーン温度の変化（シミュレーション結果）を、縦軸がシリコーン温度、横軸が熱源サイズである座標系にプロットしたグラフである。 FIG. 4 shows the change in the silicone temperature (simulation result) when the heat source size (corresponding to the laser beam spot size) is changed under the above simulation conditions, with the vertical axis representing the silicone temperature and the horizontal axis representing the heat source size. It is a graph plotted in the system.
図４を参照すると、熱源サイズが小さくなると急激にシリコーン温度が上昇する（累乗関数的に急激に上昇する）ことが分かる。温度が上昇すると、不透明部２８ａ（黒い焦げ）が発生する速度が速くなる。速やかに不透明部２８ａ（黒い焦げ）を発生させるためには、熱源サイズ（集光点のサイズ）を最少にするのが望ましいが、目的の速度（温度）に応じて熱源サイズ（集光点のサイズ）を変更してもよい。 Referring to FIG. 4, it can be seen that as the heat source size is reduced, the silicone temperature rapidly increases (abruptly increases as a power function). When the temperature rises, the speed at which the opaque portion 28a (black burn) is generated increases. In order to quickly generate the opaque portion 28a (black burn), it is desirable to minimize the heat source size (the size of the condensing point), but the heat source size (the condensing point size) depends on the target speed (temperature). (Size) may be changed.
また、本願の発明者は、レーザー光の照射時間とシリコーン温度との関係を調べるため、熱シミュレーションを行った。 In addition, the inventor of the present application conducted a thermal simulation in order to investigate the relationship between the irradiation time of the laser beam and the silicone temperature.
シミュレーション条件は次のとおりである。シリコーン樹脂はガラス基板上に塗布されている。熱源はシリコーン樹脂である。発熱サイズはΦ0.03mm（レーザー光のスポットを想定）である。 The simulation conditions are as follows. The silicone resin is applied on the glass substrate. The heat source is a silicone resin. The heat generation size is Φ0.03mm (assuming a laser beam spot).
図５は上記シミュレーション条件の下、レーザー光の照射時間を変化させた場合のシリコーン温度の変化（シミュレーション結果）を、縦軸がシリコーン温度、横軸が時間である座標系にプロットしたグラフである。 FIG. 5 is a graph in which changes in the silicone temperature (simulation results) when the laser light irradiation time is changed under the above simulation conditions are plotted in a coordinate system in which the vertical axis represents the silicone temperature and the horizontal axis represents the time. .
図５を参照すると、1msec程度で不透明部２８ａ（黒い焦げ）が発生するのに充分な温度（約１８００℃）まで上昇することが分かる。なお、連鎖反応で不透明部２８ａ（黒い焦げ）が発生すると考えると、速度は多少変化すると予想される。 Referring to FIG. 5, it can be seen that the temperature rises to a temperature (about 1800 ° C.) sufficient to generate the opaque portion 28a (black burn) in about 1 msec. In addition, if it thinks that the opaque part 28a (black scorch) will generate | occur | produce by a chain reaction, it is estimated that a speed will change a little.
なお、透明材料２８中に予め不透明部２８ａ（黒い焦げ）の起点となる吸収点を作成することにより、さらに不透明部２８ａ（黒い焦げ）の発生を加速させることが可能である。この吸収点としては、例えば、金属微粒子、有機物微粒子、カーボン微粒子、蛍光体微粒子、酸化物微粒子などを用いることができる。 In addition, it is possible to further accelerate the generation of the opaque portion 28a (black burn) by creating in advance in the transparent material 28 an absorption point that becomes the starting point of the opaque portion 28a (black burn). As the absorption point, for example, metal fine particles, organic fine particles, carbon fine particles, phosphor fine particles, oxide fine particles and the like can be used.
保持部材２４は、投影レンズ２０の後側焦点Ｆから発光装置１０に向かって延びるミラー面３０を含んでいる。ミラー面３０の前端縁３０ａは、投影レンズ２０の球面収差による影響を抑制し、カットオフラインを明瞭なものとする観点から、直線ではなく、投影レンズ２０の球面収差に応じて湾曲した形状とされている。 The holding member 24 includes a mirror surface 30 that extends from the rear focal point F of the projection lens 20 toward the light emitting device 10. The front edge 30a of the mirror surface 30 is not a straight line but a curved shape according to the spherical aberration of the projection lens 20 from the viewpoint of suppressing the influence of the spherical aberration of the projection lens 20 and making the cutoff line clear. ing.
ミラー面３０に入射した発光装置１０からの光は、上向きに反射されて、投影レンズ２０で屈折してカットオフライン以下に照射される。すなわち、上向きに反射される発光装置１０からの光がミラー面３０の前端縁３０ａ（カットオフライン）を境に折り返される形となる。 The light from the light emitting device 10 incident on the mirror surface 30 is reflected upward, refracted by the projection lens 20 and irradiated below the cutoff line. That is, the light from the light emitting device 10 reflected upward is folded back at the front end edge 30a (cut-off line) of the mirror surface 30.
上記構成の灯具ユニット１００においては、波長変換部材１４が予め定められた箇所に固定されている場合、半導体レーザー素子１２からのレーザー光Ｒａｙは、集光レンズ１６で集光されて、半導体レーザー素子１２から離間した位置に配置された波長変換部材１４を照射する。そして、レーザー光Ｒａｙが照射された波長変換部材１４は、これを透過するレーザー光とレーザー光による発光との混色による白色光（疑似白色光）をその上面から放出する。波長変換部材１４からの光は、反射面２２（透明材料２８で覆われた領域を含む）で反射され、投影レンズ２０を透過して前方に照射されて、仮想鉛直スクリーン上に基本配光パターン（例えば、カットオフラインを含むロービーム用配光パターンの少なくとも一部）を形成する。 In the lamp unit 100 having the above-described configuration, when the wavelength conversion member 14 is fixed at a predetermined location, the laser light Ray from the semiconductor laser element 12 is condensed by the condenser lens 16 and is then transmitted to the semiconductor laser element. The wavelength conversion member 14 disposed at a position separated from the position 12 is irradiated. Then, the wavelength conversion member 14 irradiated with the laser light Ray emits white light (pseudo white light), which is a color mixture of the laser light transmitted therethrough and the light emitted by the laser light, from its upper surface. The light from the wavelength conversion member 14 is reflected by the reflection surface 22 (including the region covered with the transparent material 28), passes through the projection lens 20, and is irradiated forward, and the basic light distribution pattern on the virtual vertical screen. (For example, at least a part of a low beam light distribution pattern including a cut-off line) is formed.
一方、上記構成の灯具ユニット１００においては、波長変換部材１４等に作用する熱応力、波長変換部材１４とホルダ１８との接合部の劣化、振動等に起因して、波長変換部材１４が予め定められた箇所から脱落した場合、半導体レーザー素子１２からのレーザー光Ｒａｙは、集光レンズ１６により反射面２２上の集光点Ｐに集光する。その結果、透明材料２８に不透明部２８ａ（黒い焦げ）が発生し、集光点Ｐに集光する半導体レーザー素子１２からのレーザー光Ｒａｙが吸収される。これにより、波長変換部材１４が予め定められた箇所から脱落した場合、半導体レーザー素子１２からのレーザー光Ｒａｙが、反射面２２で反射されて、投影レンズ２０を透過して前方へ直接照射されるのを抑制することが可能となる。 On the other hand, in the lamp unit 100 having the above-described configuration, the wavelength conversion member 14 is determined in advance due to thermal stress acting on the wavelength conversion member 14 and the like, deterioration of the joint between the wavelength conversion member 14 and the holder 18, vibration, and the like. When falling off from the spot, the laser beam Ray from the semiconductor laser element 12 is condensed at the condensing point P on the reflecting surface 22 by the condenser lens 16. As a result, an opaque portion 28a (black scorch) is generated in the transparent material 28, and the laser beam Ray from the semiconductor laser element 12 focused on the condensing point P is absorbed. As a result, when the wavelength conversion member 14 falls off from a predetermined location, the laser light Ray from the semiconductor laser element 12 is reflected by the reflecting surface 22, passes through the projection lens 20, and is directly irradiated forward. Can be suppressed.
以上説明したように、本実施形態の灯具ユニット１００によれば、レーザー光を放出する半導体レーザー素子１２と、予め定められた箇所に固定され、レーザー光の少なくとも一部を吸収して波長変換する波長変換部材１４と、半導体レーザー素子１２からのレーザー光を集光して、波長変換部材１４を照射する集光レンズ１６と、を含む発光装置１０と、発光装置１０からの光を反射する反射面２２と、を備えた車両用灯具の灯具ユニット１００において、波長変換部材１４が予め定められた箇所から脱落した場合であっても、複雑な機構を用いること無く、半導体レーザー素子１２からのレーザー光が反射面２２で反射され、灯具ユニット１００外へ直接照射されるのを抑制することができる車両用灯具の灯具ユニットを提供することが可能となる。 As described above, according to the lamp unit 100 of the present embodiment, the semiconductor laser element 12 that emits laser light and the semiconductor laser element 12 that is fixed to a predetermined location and absorbs at least a part of the laser light to convert the wavelength. A light-emitting device 10 that includes a wavelength conversion member 14 and a condenser lens 16 that condenses the laser light from the semiconductor laser element 12 and irradiates the wavelength conversion member 14, and a reflection that reflects light from the light-emitting device 10 In the lamp unit 100 of the vehicular lamp provided with the surface 22, even when the wavelength conversion member 14 is dropped from a predetermined location, the laser from the semiconductor laser element 12 is used without using a complicated mechanism. To provide a lamp unit for a vehicular lamp that can prevent light from being reflected by the reflecting surface 22 and being directly irradiated outside the lamp unit 100. The ability.
これは、波長変換部材１４が予め定められた箇所から脱落した場合、半導体レーザー素子１２からのレーザー光が集光点Ｐに集光することで透明部材２８に不透明部２８ａ（黒い焦げ）が発生し、当該不透明部２８ａ（黒い焦げ）が集光点Ｐに集光する半導体レーザー素子１２からのレーザー光を吸収することによるものである。 This is because when the wavelength conversion member 14 falls off from a predetermined location, the laser light from the semiconductor laser element 12 is condensed at the condensing point P, and an opaque portion 28a (black burn) is generated in the transparent member 28. This is because the opaque portion 28a (black scorch) absorbs the laser light from the semiconductor laser element 12 that is focused at the condensing point P.
また、本実施形態の灯具ユニット１００によれば、半導体レーザー素子１２の出力が高くなると、それに従って不透明部２８ａ（黒い焦げ）の発生速度が向上するため、新たな機構を加えること無く、迅速にレーザー光を遮断することが可能となる。 Further, according to the lamp unit 100 of the present embodiment, when the output of the semiconductor laser element 12 is increased, the generation speed of the opaque portion 28a (black burn) is improved accordingly, so that it can be quickly performed without adding a new mechanism. It becomes possible to block the laser beam.
また、集光点Ｐが反射面２２上に位置しており、波長変換部材１４に照射されるレーザー光の密度が低くなるため、波長変換部材１４の消光を抑制することが可能となる。 Moreover, since the condensing point P is located on the reflective surface 22 and the density of the laser light irradiated to the wavelength conversion member 14 becomes low, quenching of the wavelength conversion member 14 can be suppressed.
さらに、反射面２２が透明材料２８で覆われているため、反射面２２を保護することが可能となる。 Furthermore, since the reflective surface 22 is covered with the transparent material 28, the reflective surface 22 can be protected.
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限
定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
The above embodiment is merely an example in all respects. The present invention is not construed as being limited to these descriptions. The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof.
１０…発光装置、１２…半導体レーザー素子、１２Ａ…半導体レーザー光源、１４…波長変換部材、１６…集光レンズ、１８…ホルダ、２０…投影レンズ、２２…反射面、２４…保持部材、２６…レンズホルダ、２８…透明材料、３０…ミラー面、３０ａ…前端縁、１００…灯具ユニット DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Light-emitting device, 12 ... Semiconductor laser element, 12A ... Semiconductor laser light source, 14 ... Wavelength conversion member, 16 ... Condensing lens, 18 ... Holder, 20 ... Projection lens, 22 ... Reflecting surface, 24 ... Holding member, 26 ... Lens holder, 28 ... transparent material, 30 ... mirror surface, 30a ... front edge, 100 ... lamp unit
Claims (4)
前記発光装置からの光を反射する反射面と、を備えた車両用灯具の灯具ユニットにおいて、
前記波長変換部材が前記予め定められた箇所から脱落した状態で、前記集光レンズで集光される前記半導体レーザー素子からのレーザー光の集光点は、前記反射面上に位置しており、
前記反射面上の前記集光点を含む少なくとも一部の領域は、前記半導体レーザー素子からのレーザー光が前記集光点に集光しない状態で透明で、かつ、前記半導体レーザー素子からのレーザー光が前記集光点に集光した状態で不透明部が発生して、前記集光点に集光する前記半導体レーザー素子からのレーザー光を吸収する透明材料で覆われていることを特徴とする車両用灯具の灯具ユニット。 A semiconductor laser element that emits laser light, a wavelength conversion member that is fixed at a predetermined location and absorbs at least part of the laser light and converts the wavelength, and the laser light from the semiconductor laser element is condensed A light-emitting device including a condensing lens that irradiates the wavelength conversion member;
In a lamp unit of a vehicular lamp including a reflective surface that reflects light from the light emitting device,
In a state where the wavelength conversion member is dropped from the predetermined location, the condensing point of the laser light from the semiconductor laser element condensed by the condensing lens is located on the reflection surface,
At least a part of the region including the condensing point on the reflecting surface is transparent in a state where the laser light from the semiconductor laser element is not condensed on the condensing point, and the laser light from the semiconductor laser element. An opaque portion is generated in a state where the light is condensed at the light condensing point, and the vehicle is covered with a transparent material that absorbs laser light from the semiconductor laser element that condenses at the light condensing point. Lamp unit for lighting equipment.
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