JP6504355B2 - ランプおよび車両用ヘッドランプ - Google Patents
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Description
(D+Dphos)/2≦y1≦4f
を満足し、前記第2の半導体発光素子の光軸と前記凹面鏡の光軸との距離y2は、
4f<y2≦R
を満足する。
(D+Dphos)/2≦y1≦4f
を満足し、前記第2の半導体発光素子の光軸と前記凹面鏡の光軸との距離y2は、
4f<y2≦R
を満足する。
図1は、本開示の第1の実施の形態に係る光源ランプ(以下、単に「ランプ」と称する。)の概略構成を示す構成図である。本実施の形態のランプ50は、波長変換素子10と、複数の半導体発光素子11と、凹面鏡13とを備える。以下の説明では、半導体発光素子を、単に「発光素子」と称することがある。
図4は、本開示の第2の実施の形態に係るランプの概略構成を示す構成図である。上述した第1の実施の形態と同様の構成要素については、同じ符号を付してその説明を省略する。本実施の形態のランプ51において、複数の発光素子11は、凹面鏡13の上部および側部に支持体17によってそれぞれ支持された第1の発光素子11aおよび第2の発光素子11bを有する。ここで「上部」は、図4における上(+y方向)における部分を指し、「側部」は、図4における紙面奥方向(+x方向)における部分を指す。他の構成および動作は第1の実施の形態と同様である。
(D+Dphos)/2≦y1≦4f (1)
4f<y2≦R (2)
図6は、本開示の第3の実施の形態に係るランプの概略構成を示す構成図である。上述した第2の実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。本実施の形態のランプ52では、複数の発光素子11は、凹面鏡13の外に配置されている。発光素子11は、支持体17によってケース(またはハウジング)に固定され支持されている。また、ランプ52は、2つの発光素子11から出射された励起光を凹面鏡13の反射面に導く2つの反射鏡18を有する。
図7は、本開示の第4の実施の形態に係る車両60の概略構成を示す図である。車両60は、第1の実施の形態に係るランプ50と、電力供給源61とを備える。車両60は、エンジン等の駆動源によって回転駆動され、電力を発生する発電機62を有していてもよい。発電機62が生成した電力は、電力供給源61に蓄えられる。電力供給源61は、充放電が可能な2次電池である。この実施形態におけるランプ50は、車両用ヘッドライトである。ランプ50は、電力供給源61からの電力によって点灯する。車両60は、例えば、自動車、2輪車、または特殊車両である。車両60は、エンジン車、電気車、またはハイブリッド車であってもよい。第1の実施の形態におけるランプ50に代えて、第2または第3の実施の形態におけるランプ51または52を用いてもよい。
本開示の実施の形態に係る構成により、車両走行中などの振動する環境下でも安定した発光が可能なランプを実現できる。また、実施の形態2、3における構成では、フレネルレンズやアパーチャーなどの光学的な損失が大きい光学部品を用いることなく、ランプからの出射光のビームプロファイルを変化させることができる。このことを確認するために、本発明者らは、光線追跡法による光学シミュレーションを行った。光学シミュレーションには、サイバネット社製LightToolsを使用した。
次に、実施例3を説明する。本実施例では、実施例2と同様の光学構成において、2つの発光素子11a、11bを交互に駆動し、かつ、両者の駆動時間の長さが異なるように制御することにより、発光素子の温度上昇を抑制する例を説明する。
11、11a、11b 発光素子
12 入射光学系
13 凹面鏡
14 蛍光体層
15 結着材料
16 担持材
17 支持体
18 反射鏡
19 蛍光体粉体
20 反射層
21 受光器
24a、24b 発光素子の光軸
25 凹面鏡の光軸
50、51、52 ランプ
60 車両
61 電力供給源
62 発電機
Claims (14)
- 励起光を出射する複数の半導体発光素子と、
前記励起光を前記励起光とは異なる波長の光に変換する波長変換素子と、
前記複数の半導体発光素子の各々から出射された前記励起光を反射して前記波長変換素子に入射させ、かつ、前記波長変換素子から出射した光を反射してランプの外部に出射するように配置された凹面鏡と、
を備え、
前記波長変換素子は、前記凹面鏡の光軸上に位置し、
前記複数の半導体発光素子は、第1の半導体発光素子および第2の半導体発光素子を含み、
前記励起光のビーム径をD、前記第1および第2の半導体発光素子の少なくとも一方の光軸および前記凹面鏡の光軸を含む平面における前記凹面鏡の光軸に垂直な方向の前記波長変換素子の長さをDphos、前記凹面鏡の焦点距離をf、前記凹面鏡の開口半径をRとするとき、
前記第1の半導体発光素子の光軸と前記凹面鏡の光軸との距離y1は、
(D+Dphos)/2≦y1≦4f
を満足し、
前記第2の半導体発光素子の光軸と前記凹面鏡の光軸との距離y2は、
4f<y2≦R
を満足するランプ。 - 前記波長変換素子は、前記励起光を受けて前記励起光よりも長い波長の光を発生する蛍光体を有する、請求項1に記載のランプ。
- 前記蛍光体が設けられている領域は、前記凹面鏡の焦点領域に位置している、請求項2に記載のランプ。
- 前記蛍光体が設けられている領域の表面の中央部は、前記凹面鏡の前記焦点領域に位置している、請求項3に記載のランプ。
- 前記第1の半導体発光素子および前記第2の半導体発光素子は、前記凹面鏡の光軸に平行に前記励起光を出射するように配置され、
前記波長変換素子は、前記第1の半導体発光素子および前記第2の半導体発光素子から前記凹面鏡に向かう前記励起光を遮らない位置に配置されている、
請求項1から4のいずれかに記載のランプ。 - 前記第1の半導体発光素子および前記第2の半導体発光素子および前記波長変換素子を前記凹面鏡の光軸に垂直な面に投影したとき、前記第1の半導体発光素子は、前記波長変換素子から第1の方向に位置し、前記第2の半導体発光素子は、前記波長変換素子から前記第1の方向に垂直な第2の方向に位置している、
請求項1から5のいずれかに記載のランプ。 - 前記凹面鏡の反射面は、放物線の回転体形状を有している、請求項1から6のいずれかに記載のランプ。
- 前記凹面鏡の反射面は、楕円曲線の部分回転体形状を有している、請求項1から6のいずれかに記載のランプ。
- 前記凹面鏡の反射面は、双曲線の部分回転体形状を有している、請求項1から6のいずれかに記載のランプ。
- 前記凹面鏡の反射面は、非線形曲線の部分回転体形状を有している、請求項1から6のいずれかに記載のランプ。
- 前記第1の半導体発光素子と、前記第2の半導体発光素子とが、交互に前記励起光を出射するように前記複数の半導体発光素子を駆動する制御回路をさらに備える、請求項1から10のいずれかに記載のランプ。
- 前記制御回路は、前記第1の半導体発光素子が前記励起光を出射する時間よりも前記第2の半導体発光素子が前記励起光を出射する時間の方が長くなるように、前記第1および第2の半導体発光素子を駆動する、請求項11に記載のランプ。
- 前記複数の半導体発光素子は、前記第1の半導体発光素子および前記第2の半導体発光素子のみから構成される、請求項1から12のいずれかに記載のランプ。
- 請求項1から13のいずれかに記載のランプを備えた車両用ヘッドランプ。
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