JP6227596B2 - レーザ光学系とこれを備えた車両用ランプ - Google Patents

Description

本発明はレーザ光学系に関し、より詳しくは、駆動が可能な蛍光体を備えたレーザ光学系に関する。

一般的に車両は、夜間走行の際に車両周辺に位置する対象物を容易に確認するための照明機能および他の車両や道路の利用者に車両の走行状態を知らせるための信号機能を有する車両用ランプを備える。

このようなランプで使用される光源は、バルブからＬＥＤへ、ＬＥＤからレーザダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）へと次第に発展している。

このようなランプに使用される既存のＬＥＤ光学系の場合は、ブルーチップ（Ｂｌｕｅ ｃｈｉｐ）の直ぐ上に蛍光体を塗布して白色光を実現していた。また、これを利用して自動車の光学系に使用するようになる。

しかし、レーザ光学系の場合は、輝度が高くて蛍光体を破壊する恐れがあるため、ＬＥＤのような方法は使用し難い。したがって、蛍光体とレーザダイオードを離隔させるシステムを使用するようになる。

このようなシステムを使用する自動車用レーザモジュールの場合は、蛍光体の性能が限界性能を決める主要な要素となる。耐熱的に強い蛍光体の場合は価格が高く、安価な蛍光体の場合はレーザ（Ｌａｓｅｒ）モジュールの性能を十分に引き上げることができないという問題がある。

大韓民国登録実用新案第２０−０４２５９１８号

本発明の実施形態は、蛍光体の耐熱性能を満たすために、駆動部を利用して蛍光体を振動させてレーザモジュールの高輝度性能を確保することができるレーザ光学系とこれを利用した車両用ランプを提供することを目的とする。

本発明の好ましい一実施形態であるレーザ光学系は、レーザダイオード、前記レーザダイオードから放出する光の色を変更させる蛍光体、前記レーザダイオードと前記蛍光体との間に位置し、前記レーザダイオードから放出する光を前記蛍光体に直進させるレンズ、および前記蛍光体に連結する駆動部を備えることができる。

好ましくは、前記蛍光体は、前記レンズを透過する光の面積よりも大きく形成されることを特徴とすることができる。

好ましくは、前記駆動部は、モータで形成されることを特徴とすることができる。

好ましくは、前記駆動部は、前記蛍光体を収容するフレームと、前記フレームと前記蛍光体を連結する弾性体とで備えることができる。

好ましくは、前記弾性体は、複数が備えられることを特徴とすることができる。

好ましくは、前記弾性体は、スプリングで形成されることを特徴とすることができる。

好ましくは、前記レーザダイオードと連結する放熱板をさらに備えることができる。

また、上述した目的を達成するための本発明は、レーザ光学系を備える車両用ランプを提供することができる。

本発明の一実施形態によるレーザ光学系によると、ＬＥＤランプに比べて２倍の遠距離性能を実現し、高速走行の際に運転手の便宜性および走行の安全性を向上することができる効果がある。

また、レーザヘッドランプで蛍光体が破壊することによって発生し得る安全性の問題を解決することができる効果がある。

本発明の好ましい実施形態によるレーザ光学系の構造を示した図である。 図１に示した駆動部の一例を示した図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態によるレーザ光学系とこれを備えた車両用ランプについて詳しく説明する。先ず、各図面の構成要素に参照符号を付与するにおいて、同じ構成要素に関しては、たとえ他の図面上に表示されていたとしても、同じ符号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、以下では本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明の技術的思想がこれに限定されたり制限されてはならず、当業者の変形によって多様に実施できることは当然である。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるレーザ光学系の構造を示した図である。図１を参照しながら、本発明の一実施形態によるレーザ光学系の構造について説明する。

図１を参照すると、レーザ光学系は、レーザダイオード１０、レンズ２０、蛍光体３０、および駆動部４０を備えることができる。

レーザダイオード１０は、ＬＥＤに比べて高い輝度が可能であるという長所をもつ。レーザダイオード１０はＬＥＤに比べて優れた直進性を有しており、ＬＥＤと対比して５倍以上の高い輝度を実現することが可能である。一例として、レーザダイオード１０は、ブルーレーザダイオードを使用することができる。

レンズ２０は、レーザダイオード１０から照射した光を前方に直進させる役割をする。一例として、レンズ２０は、レーザダイオード１０から出た光を再び集光させて蛍光体３０に送るようになる。レンズ２０は光を集光するために、入射面は平板の形態をなし、出射面は膨らんだ断面の形状をなすことができる。さらに、レンズ２０は、圧縮プラスチックやガラスなどの多様な材質を使用することができる。

蛍光体３０にはレンズ２０で集光した光が到達し、レーザダイオード１０から出た光が白色光に変換して蛍光体３０を経て出るようになる。レンズ２０で集光をさらにさせるほど、蛍光体３０にはさらに高い輝度の実現が可能となる。ハイビームに使用されるレーザモジュールの場合は、ＬＥＤと対比して５倍以上の高い輝度を利用し、ＬＥＤと対比して２倍以上の遠距離まで光を送ることができる。しかし、レーザダイオード１０から照射した光が集光するほど、蛍光体３０では劣化反応が発生するようになり、これを解決するために蛍光体３０を駆動部４０と連結させる。これに関しては詳しく後述する。

駆動部４０は蛍光体３０と連結することができる。上述したように、レーザを集光させるときに蛍光体３０では耐熱問題が発生する。これは、蛍光体３０の熱伝導度が低いため周囲に熱を容易に分散させることができず、局所的に温度が上がることによって発生する問題である。ハイビーム用レーザモジュールの場合、レーザを直径１００μｍ以下まで集光させて蛍光体３０に照射するようになる。このような集光によって蛍光体３０が破壊することを防ぐために、駆動部４０は蛍光体３０を振動させ、集光したレーザが蛍光体３０の一部分のみを集光して蛍光体３０が破壊しないようにすることができる。これは、レーザの集光サイズが極めて小さいため、小さい量の変位にも蛍光体３０の耐熱限度を大きく上げることができる。

駆動部４０は、機械的に動作するものと、車両の動きによって自体的に動作できるものとに区分される。

機械的に動作が可能なものの一例として、駆動部４０はモータで構成することができる。駆動部４０がモータで構成される場合は、蛍光体３０を支持するための別途の支持部（図示せず）を追加することができる。

レーザダイオード１０の一側には、放熱板（図示せず）が連結することができる。レーザダイオード１０から光が照射した場合、高い熱が発生するため、高熱の発熱温度によってレーザダイオード１０を適用し難いという点があり、適切に放熱されない場合には、ランプの効率と耐久性が低下するという問題が発生する。このような問題を防ぐために放熱板（図示せず）を設置する。一例として、放熱板（図示せず）は、ヒートシンク、スラッグ、または水冷式のように多様な種類の放熱板を使用することができる。

図２は、本発明の好ましい一実施形態であるレーザ光学系の構成要素である駆動部４０の構造を示した図である。

図２を参照すると、車両の動きによって自体的に動作する駆動部４０は、フレーム４２および弾性体４４を備えることができる。

フレーム４２は、弾性体４４を収容することができる空間を有し、ランプハウジング（図示せず）の内部の一領域に固定されることができる。一例として、フレーム４２は四角の枠で形成されることができ、蛍光体３０の形状に応じて多様な変形実施が可能である。

弾性体４４は、フレーム４２と蛍光体３０を連結することができる。一例として、弾性体４４の一端はフレーム４２に連結し、他端は蛍光体３０と連結することができる。弾性体４４は、蛍光体３０の上下左右にそれぞれ連結してフレーム４２に固定されることができ、それぞれが複数で備えられることができる。

弾性体４４によって連結した蛍光体３０は、車両の動きによって自動的に振動が発生するようになり、レーザが蛍光体３０の一部分に集中することを防ぐことができる。

蛍光体３０の大きさは、車両の動きによってレーザダイオード１０から照射した光が蛍光体３０の範囲を離脱しないように実験によって決めることができる。一例として、弾性体４４はスプリングで備えることができ、蛍光体３０の流動を支持するための多様な変形実施が可能である。

上述したように、本発明の一実施形態によるレーザ光学系によると、ＬＥＤランプに比べて２倍の遠距離性能を実現し、高速走行の際に運転手の便宜性および走行の安全性を向上することができる効果がある。

また、レーザヘッドランプで蛍光体が破壊することによって発生し得る安全性の問題を解決することができる効果がある。

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様な修正、変更、および置換が可能である。したがって、本発明に開示された実施形態および添付の図面は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施形態および添付の図面によって本発明の技術思想の範囲が限定されてはならない。本発明の保護範囲は、添付する特許請求の範囲によって解釈されなければならず、これと同等な範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されなければならない。

１０ ・・・レーザダイオード
２０ ・・・レンズ
３０ ・・・蛍光体
４０ ・・・駆動部
４２ ・・・フレーム
４４ ・・・弾性体

Claims (6)

1. レーザ光学系であって、
   レーザダイオード、
   前記レーザダイオードから放出する光の色を変更させる蛍光体、
   前記レーザダイオードと前記蛍光体の間に位置し、前記レーザダイオードから放出する光を前記蛍光体に直進させるレンズ、および
   前記蛍光体に連結する駆動部
   を備え、
   前記駆動部は、前記蛍光体を収容するフレームと、前記フレームと前記蛍光体を連結する少なくとも一つの弾性体とを備え、
   前記レーザ光学系は車両に搭載され、前記蛍光体は前記車両の動きによって振動が発生し、
   前記レーザ光学系は、ハイビーム用レーザモジュールであり、前記レーザダイオードから放出する光を直径１００μｍ以下まで集光させて蛍光体に照射することを特徴とする、
   レーザ光学系。
2. 前記蛍光体は、前記レンズを透過する光の面積よりも大きく形成されることを特徴とする、請求項１に記載のレーザ光学系。
3. 前記弾性体は、複数であることを特徴とする、請求項１に記載のレーザ光学系。
4. 前記弾性体は、スプリングで形成されることを特徴とする、請求項１に記載のレーザ光学系。
5. 前記レーザダイオードと連結する放熱板をさらに備える、請求項１に記載のレーザ光学系。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザ光学系を備える、車両用ランプ。