JPWO2017179465A1 - 発光ユニットおよび車両用灯具 - Google Patents

Abstract

車両用灯具（１０）は、発光ユニット（２０）を備える。発光ユニット（２０）は、レーザ光源（２６）と、レーザ光源（２６）を支持する光源ベース（２８）と、光源ベース（２８）が取り付けられるヒートシンク（３０）と、リフレクタ（３２）と、を備える。光源ベース（２８）が、リフレクタ（３２）をレーザ光源（２６）に対し位置決めする位置決め構造（３４）を備える。位置決め構造（３４）は、レーザ光源（２６）の光軸を中心とする位置決め面を定めてもよい。

Description

本発明は、発光ユニットおよび車両用灯具に関する。

従来、半導体レーザ光源を用いた車両用前照灯用の光源ユニットが考案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−３８０１０号公報

実際の製品における光軸の位置は、光学部品同士の組付精度など種々の公差の範囲内で、設計上の位置と異なりうる。このような光軸の位置ずれはごく小さいものではあるが、厳密に言えば、車両用灯具からの光の照射位置の誤差につながる。半導体レーザ光源は高輝度であり遠方まで照らすことができるので、わずかな光軸のずれが比較的大きな照射位置誤差をもたらしうる。他の半導体発光素子をもつ光源に関しても、なるべく良好な光軸精度が望まれる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、光軸精度が向上される発光ユニットおよびこれを備える車両用灯具を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光ユニットは、半導体発光素子を備える光源と、光源を支持する光源ベースと、光源ベースが取り付けられる放熱部材と、光学部材と、を備える。光源ベースが、光学部材を光源に対し位置決めする光学部材位置決め構造を備える。

この態様によると、光源と光学部材の両方が光源ベースに支持される。そのため、放熱部材を介さずに光学部材を光源ベースに直接取り付けることができる。放熱部材は、光源から光学部材までの寸法公差の積み上げに関与しない。よって、光源ベースと光学部材をそれぞれ放熱部材に組み付ける場合に比べて、発光ユニットの部品組付精度すなわち光軸精度を向上することができる。

光学部材位置決め構造は、光源の光軸を中心とする位置決め面を定めてもよい。

光学部材位置決め構造は、光源が載置される光源載置凹部を形成する筒状位置決めピンを備え、位置決め面は、筒状位置決めピンの外周面又は内周面であってもよい。

光学部材位置決め構造は、光軸方向に第１高さに位置する先端面を備え、光源の光出射面が光軸方向に第１高さより高い第２高さに位置してもよい。

光学部材位置決め構造は、スリット付きの位置決めピンを備えてもよい。

本発明の別の態様の発光ユニットは、半導体発光素子を備える光源と、光源を支持する光源支持部材と、光学部材と、光学部材が光源に対し異なる二軸まわりにそれぞれ傾動可能であるように、光源支持部材に設けられた光学部材傾動機構と、を備える。

この態様によると、光源支持部材に光学部材傾動機構が設けられている。そのため、発光ユニットを所定の場所に取り付けてから、光学部材傾動機構を用いて光学部材を光源に対し傾動させて光軸の位置ずれを補正することができる。よって、発光ユニットの光軸精度を向上することができる。

光学部材傾動機構は、第１傾動軸まわりに光源に対し光学部材が傾動可能であるよう構成され、かつ、第２傾動軸まわりに光源に対し光学部材が傾動可能であるよう構成され、第１傾動軸は、光源の光軸であり、第２傾動軸は、光軸に直交し光源の光出射面の高さに位置してもよい。

光源支持部材は、光学部材傾動機構を光源に対し位置決めする位置決め構造を備えてもよい。位置決め構造は、光源の光軸を中心とする位置決め面を定めてもよい。

位置決め構造は、光軸方向に第１高さに位置する先端面を備え、光源の光出射面が光軸方向に第１高さより高い第２高さに位置してもよい。

光源支持部材は、光源を支持する光源ベースと、光源ベースが取り付けられまたは光源ベースと一体的に形成された放熱部材と、を備えてもよい。

位置決め構造は、スリット付きの位置決めピンを備えてもよい。

車両用灯具は、上記の発光ユニットを備えてもよい。

本発明によれば、光軸の精度が向上される発光ユニットおよびこれを備える車両用灯具を提供することができる。

第１の実施の形態に係る車両用灯具の内部構造を概略的に示す図である。 第１の実施の形態に係るレーザ光源の内部構造を概略的に示す図である。 第１の実施の形態に係る発光ユニットの外観を概略的に示す斜視図である。 第１の実施の形態に係る光源ベースおよびリフレクタの外観を概略的に示す斜視図である。 第１の実施の形態に係るレーザ光源および光源ベースの外観を概略的に示す斜視図である。 図６（ａ）は、第１の実施の形態に係るレーザ光源および光源ベースの概略上面図であり、図６（ｂ）は、第１の実施の形態に係るレーザ光源および光源ベースの概略正面図である。 第１の実施の形態に係るリフレクタの概略下面図である。 第１の実施の形態に係る光源ベースおよびリフレクタの概略正面図である。 図８のＡ−Ａ断面図である。 第２の実施の形態に係る車両用灯具の内部構造を概略的に示す図である。 第２の実施の形態に係るレーザ光源の内部構造を概略的に示す図である。 第２の実施の形態に係る発光ユニットの外観を概略的に示す斜視図である。 図１２に示す発光ユニットの概略分解斜視図である。 図１２に示す発光ユニットの概略断面図である。 発光ユニットに採用しうる他の光源を例示する図である。 図１６（ａ）は、スリット付きの第１位置決めピンを例示する概略斜視図であり、図１６（ｂ）は、レーザ光源の搬送を例示する図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。

（第１の実施の形態）
図１は、実施の形態に係る車両用灯具１０の内部構造を概略的に示す図である。車両用灯具１０は、車体の前端部における左端部に設けられた左側車両用前照灯であり、車体の前端部の右端部には車両用灯具１０に対して形状が鏡像である右側車両用前照灯が配置されている。なお、左側車両用前照灯および右側車両用前照灯は、構造が共に同様なため、以下では、左側車両用前照灯を例に説明する。

車両用灯具１０は、前方に開口された凹部を有するランプボディ１２と、ランプボディ１２の開口を閉塞する透光性のカバー１４とを備えている。ランプボディ１２とカバー１４とによって灯具筐体１６が構成されている。灯具筐体１６の内部空間は、灯室１８として形成されている。

灯室１８には、発光ユニット２０、エクステンション２２、および光学部材２４が配置されている。光学部材２４は、発光ユニット２０から出射した光を集光し又は絞るために設けられている。光学部材２４は、例えば、凸レンズ、投影レンズ、集光レンズ、導光体、シリンドリカルレンズ、等である。

発光ユニット２０は、レーザ光源２６と、レーザ光源２６を支持する光源ベース２８と、光源ベース２８が取り付けられる放熱部材（以下、ヒートシンクともいう）３０と、レーザ光源２６からの光を灯具前方に反射するリフレクタ３２とを備える。光源ベース２８には、リフレクタ３２をレーザ光源２６に対し位置決めする位置決め構造３４が設けられている。発光ユニット２０および位置決め構造３４の詳細は後述する。

ヒートシンク３０は、金属製支持部材４０の略中央部に取り付けられている。金属製支持部材４０の上部には第１エイミングスクリュー４２が取り付けられており、金属製支持部材４０の下部には第２エイミングスクリュー４４が取り付けられている。金属製支持部材４０は、第１エイミングスクリュー４２および第２エイミングスクリュー４４によってランプボディ１２に傾動自在に支持されている。そして、第１エイミングスクリュー４２や第２エイミングスクリュー４４を回転することで金属製支持部材４０が傾動し、それに伴って発光ユニット２０が傾動されて、照明光の光軸調整（エイミング調整）が行われる。

図２は、実施の形態に係るレーザ光源２６の内部構造を概略的に示す図である。レーザ光源２６は、半導体発光素子の一種であるレーザダイオード４６と、レーザダイオード４６から出射した光を集光する集光レンズ４８と、レーザダイオード４６および集光レンズ４８を収容する筐体５０と、筐体５０の上部に形成された貫通部に設けられている光波長変換部５２と、を備える。レーザダイオード４６は、筐体５０の底部に設けられている。レーザダイオード４６は、例えば、一つまたは複数の青色ＬＤを並べたものである。光波長変換部５２は、例えば、黄色蛍光体を透明な封止部材に分散させたものや、板状の黄色蛍光体セラミック等が用いられる。光波長変換部５２の上面がレーザ光源２６の光出射面５４となる。

レーザ光源２６の光軸５６は、レーザ光源２６の出射光の最も強い方向である。また、光軸５６は、光出射面５４の中心を通り、光出射面５４に垂直である。本書では説明の便宜上、光出射面５４の中心を、光源センタ５７と呼ぶことがある。

図３は、実施の形態に係る発光ユニット２０の外観を概略的に示す斜視図である。図４は、実施の形態に係る光源ベース２８およびリフレクタ３２の外観を概略的に示す斜視図である。理解の容易のために、図４においてはリフレクタ３２に斜線が付してある。

光源ベース２８は、光源ベース２８の底板２９をヒートシンク３０の上面に当接させて、ヒートシンク３０に直接取り付けられている。図示の例では、光源ベース取付ねじ５８を用いて光源ベース２８がヒートシンク３０に取り付けられているが、他の任意の取付手段が用いられてもよい。

リフレクタ３２は、反射面６０を有しており、反射面６０に光出射面５４から光を受けるようレーザ光源２６の外（図においては上方）に配置されている。反射面６０は、光出射面５４と対向する。リフレクタ３２は、光源ベース２８に直接取り付けられている。図示の例では、リフレクタ取付ねじ６２を用いてリフレクタ３２が光源ベース２８に取り付けられているが、他の任意の取付手段が用いられてもよい。

なお、ヒートシンク３０の底部にはファン（図示せず）が取り付けられていてもよい。

図５は、実施の形態に係るレーザ光源２６および光源ベース２８の外観を概略的に示す斜視図である。理解の容易のために、図５においては位置決め面に斜線が付してある。図６（ａ）は、実施の形態に係るレーザ光源２６および光源ベース２８の概略上面図であり、図６（ｂ）は、実施の形態に係るレーザ光源２６および光源ベース２８の概略正面図である。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、以下では説明の便宜上、光源センタ５７を原点とする直交座標系を考える。すなわち、灯具の前後方向および左右方向をそれぞれＸ軸およびＹ軸とし、光軸方向をＺ軸とする。レーザ光源２６からの出射光はリフレクタ３２によってＸ方向前方に向けられる。なお図６（ａ）においてはレーザ光源２６の給電端子を挿通させる穴の図示が便宜上省略されている。

また、図７は、実施の形態に係るリフレクタ３２の概略下面図である。図８は、実施の形態に係る光源ベース２８およびリフレクタ３２の概略正面図である。図９は、図８のＡ−Ａ断面図である。

光源ベース２８上の位置決め構造３４は、円筒状の第１位置決めピン６４および円柱状の第２位置決めピン６６を備える。第１位置決めピン６４および第２位置決めピン６６は、光源ベース２８の底板２９に立設され、光源ベース２８に一体形成されている。光源ベース２８は、Ｘ軸に関し概ね対称に形成されている。

また、光源ベース２８は、レーザ光源２６を給電可能に保持する部材である。光源ベース２８には、レーザ光源２６への給電のための給電用基板６８が設置されている。

第１位置決めピン６４の中心は光軸５６に一致する。第２位置決めピン６６の中心は第１位置決めピン６４の中心とＹ方向位置が一致する。すなわち第１位置決めピン６４の中心および第２位置決めピン６６の中心はともにＸ軸上にある。第２位置決めピン６６は、第１位置決めピン６４よりもＸ方向後方に配置されている。

第１位置決めピン６４は、光軸５６を中心とする第１位置決め側面７０を定める。第１位置決め側面７０は、第１位置決めピン６４の外周面にあたる。第１位置決め側面７０は、光軸５６まわりの回転方向に関して、リフレクタ３２をレーザ光源２６に対し位置決めするために使用される。

また、第１位置決めピン６４は、第１位置決め端面７２を定める。第１位置決め端面７２は、第１位置決めピン６４の上面（すなわち光軸方向の先端面）にあたる。第１位置決め端面７２は、光軸方向に関して、リフレクタ３２をレーザ光源２６に対し位置決めするために使用される。

図９に示されるように、第１位置決め端面７２は、光源ベース２８の底板２９から光軸方向に第１高さＨ１を有する。光出射面５４は、光源ベース２８の底板２９から光軸方向に第２高さＨ２を有する。第２高さＨ２は、第１高さＨ１より高い。このように、光出射面５４は、第１位置決め端面７２よりも上方に位置する。

第１位置決めピン６４には、レーザ光源２６が載置される光源載置凹部７４が形成されている。レーザ光源２６は、光出射面５４およびその近傍を除く大半の部分が光源載置凹部７４に収容されている。光源載置凹部７４はレーザ光源２６より大径であり、第１位置決めピン６４の内周面とレーザ光源２６の外周面との間には隙間がある。このようにして、第１位置決めピン６４は、レーザ光源２６を囲うように形成されている。

図５、図６（ａ）、図６（ｂ）を再び参照する。第２位置決めピン６６は、第２位置決め側面７６を定める。第２位置決め側面７６は、第２位置決めピン６６の外周面にあたる。第２位置決め側面７６は、光軸５６まわりの回転方向に関して、リフレクタ３２をレーザ光源２６に対し位置決めするために使用される。第２位置決めピン６６の外径は、第１位置決めピン６４の外径より小さい。

光源ベース２８は、２つのリフレクタ取付ねじ穴部７８を備える。これらリフレクタ取付ねじ穴部７８は、Ｘ軸を挟んで両側に配置されている。各リフレクタ取付ねじ穴部７８は、光源ベース２８の底板２９に円柱状に立設され、光源ベース２８に一体形成されている。リフレクタ取付ねじ穴部７８の中心にはリフレクタ取付ねじ６２（図４参照）のためのねじ穴が形成されている。

リフレクタ取付ねじ穴部７８は、第２位置決め端面８０を定める。第２位置決め端面８０は、リフレクタ取付ねじ穴部７８の上面にあたる。第２位置決め端面８０は、光軸方向に関して、リフレクタ３２をレーザ光源２６に対し位置決めするために使用される。よって第２位置決め端面８０は位置決め構造３４の一部である。第２位置決め端面８０は、第１位置決め端面７２と光軸方向に同じ高さに位置する。

光源ベース２８の底板２９には、２つのヒートシンク取付ねじ穴８２が形成されている。これらヒートシンク取付ねじ穴８２は、Ｘ軸を挟んで両側に配置されている。ヒートシンク取付ねじ穴８２は、リフレクタ取付ねじ穴部７８よりもＸ方向に外側に設けられている。ヒートシンク取付ねじ穴８２に光源ベース取付ねじ５８（図３参照）が挿入される。

図７から図９に示されるように、リフレクタ３２は、第１位置決めピン６４と係合する係合部８４を備える。係合部８４は、光軸５６を通すための開口部８５を有する円形部分である。すなわち光出射面５４からの出射光は、開口部８５を通ってリフレクタ３２の反射面６０に向かう。係合部８４の上面８９は、光出射面５４と光軸方向に同じ高さに位置する。

係合部８４は、第１位置決めピン６４の第１位置決め側面７０に対応する第１位置決め穴８６を定める。第１位置決め穴８６は、係合部８４の内周面にあたる。また、係合部８４は、第１位置決めピン６４の第１位置決め端面７２に当接する第１当接面８８を定める。第１当接面８８は、開口部８５と第１位置決め穴８６との間の領域である。

また、リフレクタ３２は、リフレクタ３２を支持するためのリフレクタベース部８３を備える。係合部８４はリフレクタベース部８３の一部である。リフレクタベース部８３は、Ｘ方向後方でリフレクタ３２の反射面６０に結合されている。係合部８４が第１位置決めピン６４に被さるように配置されるとき、リフレクタベース部８３はリフレクタ３２の反射面６０をレーザ光源２６の上方に支持することができる。

リフレクタベース部８３は、第２位置決めピン６６と係合する第２位置決め穴９０を有する。第２位置決め穴９０は、第２位置決めピン６６を挿入可能なＸ方向に長い長穴である。

リフレクタベース部８３には、光源ベース２８のリフレクタ取付ねじ穴部７８に対応する取付ねじ穴９２が形成されている。リフレクタベース部８３は、第２位置決め端面８０と当接する第２当接面９４を取付ねじ穴９２の周囲に定める。

第１位置決め穴８６および第２位置決め穴９０がそれぞれ第１位置決めピン６４および第２位置決めピン６６と係合することにより、光源ベース２８は、光軸５６まわりの回転方向に関してリフレクタ３２をレーザ光源２６に対し位置決めすることができる。

第１当接面８８および第２当接面９４がそれぞれ第１位置決め端面７２および第２位置決め端面８０に突き当たることで、光源ベース２８は、光軸方向に関してリフレクタ３２をレーザ光源２６に対し位置決めすることができる。

以上説明したように、リフレクタ３２をレーザ光源２６に対し位置決めする位置決め構造３４が光源ベース２８上に設けられている。言い換えれば、レーザ光源２６とリフレクタ３２の両方が光源ベース２８に支持されている。光源ベース２８はヒートシンク３０に取り付けられている。よって、リフレクタ３２は、ヒートシンク３０を介さずに光源ベース２８に直接固定されている。

発光ユニット２０の光軸精度を評価するために、光源センタ５７を起点としリフレクタ３２の第１位置決め穴８６の径を終点とする寸法公差の積み上げが考慮される。この積上結果は、発光ユニット２０の光学部品同士の組付精度のばらつき、すなわち光軸精度を反映する。リフレクタ３２が光源ベース２８に直接固定されているので、寸法公差の積上結果を比較的小さくすることができる。したがって、光軸精度が向上される発光ユニット２０およびこれを備える車両用灯具１０を提供することができる。

これに対し、ある典型的な発光ユニットにおいては、光源ベースとリフレクタがそれぞれヒートシンクに取り付けられている。この場合、リフレクタは、ヒートシンクを介して光源ベースに取り付けられている。同様に、光源センタを起点としリフレクタの位置決め穴径を終点とする寸法公差の積み上げを考えるとき、この典型的な構成においてはヒートシンクが介在するので寸法公差の積上結果が比較的大きくなる。

加えて、第１位置決めピン６４は、レーザ光源２６の光軸５６を中心とする第１位置決め側面７０を定める。すなわち、第１位置決めピン６４の中心が光源センタ５７に一致する。この設計により第１位置決めピン６４の中心と光源センタ５７との寸法公差を積上の際に省略することができ、これにより光軸精度を向上させることができる。また、第２位置決めピン６６の中心がＸ方向において光源センタ５７に一致する。このことも、光軸精度の向上に役立つ。

第１位置決めピン６４は、レーザ光源２６が載置される光源載置凹部７４を形成し、第１位置決め側面７０は、第１位置決めピン６４の外周面である。これにより、レーザ光源２６と第１位置決めピン６４を同軸に配置し、レーザ光源２６を光源載置凹部７４に収容することができるので、光源ベース２８を小型化することができる。

第１位置決めピン６４は、光軸方向に第１高さＨ１に位置する第１位置決め端面７２を備え、光出射面５４が光軸方向に第１高さＨ１より高い第２高さＨ２に位置する。このように、第１位置決めピン６４の光軸方向先端面の高さがレーザ光源２６の光出射面５４より低くなっている。こうして、リフレクタ３２の係合部８４の上面８９を光出射面５４と同じ高さに配置することができる。または、リフレクタ３２の係合部８４の上面８９を光出射面５４の高さより低い位置に配置することも可能である。よって、係合部８４は、光出射面５４からリフレクタ３２に向けて出射する光を遮らない。

（第２の実施の形態）
図１０は、実施の形態に係る車両用灯具１１０の内部構造を概略的に示す図である。車両用灯具１１０は、車体の前端部における左端部に設けられた左側車両用前照灯であり、車体の前端部の右端部には車両用灯具１１０に対して形状が鏡像である右側車両用前照灯が配置されている。なお、左側車両用前照灯および右側車両用前照灯は、構造が共に同様なため、以下では、左側車両用前照灯を例に説明する。

車両用灯具１１０は、前方に開口された凹部を有するランプボディ１１２と、ランプボディ１１２の開口を閉塞する透光性のカバー１１４とを備えている。ランプボディ１１２とカバー１１４とによって灯具筐体１１６が構成されている。灯具筐体１１６の内部空間は、灯室１１８として形成されている。

灯室１１８には、発光ユニット１２０、エクステンション１２２、および光学部材１２４が配置されている。光学部材１２４は、発光ユニット１２０から出射した光を集光し又は絞るために設けられている。光学部材１２４は、例えば、凸レンズ、投影レンズ、集光レンズ、導光体、シリンドリカルレンズ、等である。

発光ユニット１２０は、レーザ光源１２６と、レーザ光源１２６を支持する光源ベース１２８と、光源ベース１２８が取り付けられる放熱部材（以下、ヒートシンクともいう）１３０と、レーザ光源１２６からの光を灯具前方に反射するリフレクタ１３２とを備える。

光源ベース１２８には、リフレクタ１３２をレーザ光源１２６に対し位置決めする位置決め構造１３４が設けられている。発光ユニット１２０は、リフレクタ１３２がレーザ光源１２６に対し異なる二軸まわりにそれぞれ傾動可能であるように、光源ベース１２８に設けられたリフレクタ傾動機構１３６を備える。リフレクタ１３２は、リフレクタ傾動機構１３６を介して光源ベース１２８およびヒートシンク１３０に取り付けられている。位置決め構造１３４は、リフレクタ傾動機構１３６の一部でもある。発光ユニット１２０、位置決め構造１３４、およびリフレクタ傾動機構１３６の詳細は後述する。

ヒートシンク１３０は、発光ユニット支持部材１４０の略中央部に取り付けられている。発光ユニット支持部材１４０は、例えば、金属製のブラケットであってもよい。発光ユニット支持部材１４０の上部には第１エイミングスクリュー１４２が取り付けられており、発光ユニット支持部材１４０の下部には第２エイミングスクリュー１４４が取り付けられている。発光ユニット支持部材１４０は、第１エイミングスクリュー１４２および第２エイミングスクリュー１４４によってランプボディ１１２に傾動自在に支持されている。そして、第１エイミングスクリュー１４２や第２エイミングスクリュー１４４を回転することで発光ユニット支持部材１４０が傾動し、それに伴って発光ユニット１２０が傾動されて、照明光の光軸調整（エイミング調整）が行われる。

車両用灯具１１０には、複数の発光ユニット１２０が設けられていてもよい。複数の発光ユニット１２０それぞれのヒートシンク１３０が、共通の発光ユニット支持部材１４０に取り付けられていてもよい。この場合、ある発光ユニット１２０のリフレクタ傾動機構１３６を用いて、当該発光ユニット１２０の光軸を他の発光ユニット１２０に対し調整することが可能である。

また、レーザ光源１２６は遠方を照らすのに適するから、発光ユニット１２０は、ハイビーム用配光パターンを形成するために設けられていてもよい。加えて、車両用灯具１１０には、ロービーム用配光パターンを形成するための別の発光ユニットが設けられていてもよい。別の発光ユニットに対して発光ユニット１２０の光軸を調整するためにリフレクタ傾動機構１３６が使用されてもよい。例えば、ロービーム用配光パターンのエルボ点に対して発光ユニット１２０の光軸が調整されてもよい。

図１１は、実施の形態に係るレーザ光源１２６の内部構造を概略的に示す図である。レーザ光源１２６は、半導体発光素子の一種であるレーザダイオード１４６と、レーザダイオード１４６から出射した光を集光する集光レンズ１４８と、レーザダイオード１４６および集光レンズ１４８を収容する筐体１５０と、筐体１５０の上部に形成された貫通部に設けられている光波長変換部１５２と、を備える。レーザダイオード１４６は、筐体１５０の底部に設けられている。レーザダイオード１４６は、例えば、一つまたは複数の青色ＬＤを並べたものである。光波長変換部１５２は、例えば、黄色蛍光体を透明な封止部材に分散させたものや、板状の黄色蛍光体セラミック等が用いられる。光波長変換部１５２の上面がレーザ光源１２６の光出射面１５４となる。

レーザ光源１２６の光軸１５６は、レーザ光源１２６の出射光の最も強い方向である。また、光軸１５６は、光出射面１５４の中心を通り、光出射面１５４に垂直である。本書では説明の便宜上、光出射面１５４の中心を、光源センタ１５７と呼ぶことがある。

図１２は、実施の形態に係る発光ユニット１２０の外観を概略的に示す斜視図である。図１３は、図１２に示す発光ユニット１２０の概略分解斜視図である。理解の容易のために、図１３においては位置決め面に斜線が付してある。図１４は、図１２に示す発光ユニット１２０の概略断面図である。以下では説明の便宜上、光源センタ１５７を原点とする直交座標系を考える。すなわち、灯具の前後方向および左右方向をそれぞれＸ軸およびＹ軸とし、光軸方向をＺ軸とする。レーザ光源１２６からの出射光はリフレクタ１３２によってＸ方向前方に向けられる。図１４にはＸＺ断面が示される。

リフレクタ傾動機構１３６は、第１傾動軸まわりにレーザ光源１２６に対しリフレクタ１３２が傾動可能であるよう構成され、かつ、第２傾動軸１５８まわりにレーザ光源１２６に対しリフレクタ１３２が傾動可能であるよう構成されている。ここで、第１傾動軸は、レーザ光源１２６の光軸１５６である。第２傾動軸１５８は、光軸１５６に直交し、レーザ光源１２６の光出射面１５４の高さに位置する。第１傾動軸および第２傾動軸１５８はそれぞれＺ軸およびＹ軸にあたり、ともに光源センタ１５７を通る。

光源ベース１２８は、光源ベース１２８の底板１２９をヒートシンク１３０の上面に当接させて、ヒートシンク１３０に直接取り付けられている。光源ベース１２８は、ねじ留めまたは他の任意の取付手段を用いてヒートシンク１３０に取り付けられる。光源ベース１２８およびヒートシンク１３０は、Ｘ軸に関し概ね対称に形成されている。ヒートシンク１３０は、例えば発光ユニット支持部材１４０等の固定場所にヒートシンク１３０を固定するためのボス部１３１をＸ方向の背面側に備える。なおヒートシンク１３０の底部にはファン（図示せず）が取り付けられていてもよい。

光源ベース１２８上の位置決め構造１３４は、光軸１５６に一致する中心を有する円筒状の位置決めピン１６４を備える。位置決めピン１６４は、光源ベース１２８の底板１２９に立設され、光源ベース１２８に一体形成されている。

位置決めピン１６４は、光軸１５６を中心とする円筒状の位置決め側面１７０を定める。位置決め側面１７０は、位置決めピン１６４の外周面にあたる。位置決め側面１７０は、光軸１５６まわりの回転方向に関して、リフレクタ１３２をレーザ光源１２６に対し位置決めするために使用される。

また、位置決めピン１６４は、第１位置決め端面１７２を定める。第１位置決め端面１７２は、位置決めピン１６４の上面（すなわち光軸方向の先端面）にあたり、光軸１５６に垂直な平面上にある。第１位置決め端面１７２は、光軸方向に関して、リフレクタ１３２をレーザ光源１２６に対し位置決めするために使用される。

図１４に示されるように、第１位置決め端面１７２は、光源ベース１２８の底板１２９から光軸方向に第１高さＨ１を有する。光出射面１５４は、光源ベース１２８の底板１２９から光軸方向に第２高さＨ２を有する。第２高さＨ２は、第１高さＨ１より高い。このように、光出射面１５４は、第１位置決め端面１７２よりも上方に位置する。

位置決めピン１６４には、レーザ光源１２６が載置される光源載置凹部１７４が形成されている。レーザ光源１２６は、光出射面１５４およびその近傍を除く大半の部分が光源載置凹部１７４に収容されている。光源載置凹部１７４はレーザ光源１２６より大径であり、位置決めピン１６４の内周面とレーザ光源１２６の外周面との間には隙間がある。このようにして、位置決めピン１６４は、レーザ光源１２６を囲うように形成されている。レーザ光源１２６と位置決めピン１６４を同軸に配置し、レーザ光源１２６を光源載置凹部１７４に収容することができるので、光源ベース１２８を小型化することができる。

光源ベース１２８は、レーザ光源１２６を給電可能に保持する部材である。光源ベース１２８には、レーザ光源１２６への給電のための給電用基板１６８が設置されている。

図１３に示されるように、ヒートシンク１３０は、２つのリフレクタベース取付部１７８を備える。これらリフレクタベース取付部１７８は、Ｘ軸を挟んで両側に配置されている。リフレクタベース取付部１７８は、位置決めピン１６４よりもＸ方向後方に配置されている。

リフレクタベース取付部１７８は、第２位置決め端面１８０を定める。第２位置決め端面１８０は、リフレクタベース取付部１７８のねじ穴１７９を囲むように形成されている。第２位置決め端面１８０は、リフレクタベース取付部１７８の上面の一部であり、光軸１５６に垂直な平面上にある。第２位置決め端面１８０は、第１位置決め端面１７２と光軸方向に同じ高さに位置する。リフレクタベース取付部１７８が位置決めピン１６４よりもＸ方向後方に位置するから、第２位置決め端面１８０も位置決めピン１６４よりＸ方向後方に位置する。第２位置決め端面１８０は、リフレクタ１３２を光軸方向に関してレーザ光源１２６に対し位置決めするために使用される。よって第２位置決め端面１８０は位置決め構造１３４の一部である。

リフレクタ傾動機構１３６は、リフレクタ１３２を支持するためのリフレクタベース１３８を備える。リフレクタベース１３８のＸ方向前方中央部には、位置決めピン１６４と係合する円形蓋状の係合部１８４が設けられている。リフレクタベース１３８は、略矩形状の平板部材であり、係合部１８４のＸ方向前方の半円状部分が平板部材からＸ方向前方に突き出している。係合部１８４の上面１８９は、光出射面１５４と光軸方向に同じ高さに位置する。

係合部１８４は、位置決めピン１６４の位置決め側面１７０に対応する円筒状の内周面と、第１位置決め端面１７２に対応する環状の平坦面とを有する。係合部１８４の環状平坦面は、係合部１８４の上面１８９と反対側の裏面にあたる。係合部１８４が位置決めピン１６４に被さるように配置されるとき、係合部１８４の円筒状内周面および環状平坦面がそれぞれ第１位置決め端面１７２および第２位置決め端面１８０に接触する。この接触状態で係合部１８４は位置決めピン１６４に対し光軸１５６まわりに回転可能である。

リフレクタベース１３８は、２つのリフレクタベース取付部１７８それぞれに対応して配置された２つの円弧形状溝部１６０を有する。２つの円弧形状溝部１６０は、光源センタ１５７を中心とする同一の円弧に沿って形成されている。係合部１８４が位置決めピン１６４に被さるように配置されるとき、円弧形状溝部１６０の外周部がリフレクタベース１３８の裏面側で第２位置決め端面１８０と接触するとともに、円弧形状溝部１６０がリフレクタベース取付部１７８のねじ穴１７９に連通される。

位置決めピン１６４に対し係合部１８４を光軸１５６まわりに回転させることにより、リフレクタベース１３８およびこれに支持されるリフレクタ１３２をレーザ光源１２６に対し光軸１５６まわりに傾動させることができる。このようにして、リフレクタ傾動機構１３６は、光軸１５６まわりにレーザ光源１２６に対しリフレクタ１３２が傾動可能であるよう光源ベース１２８に設けられている。円弧形状溝部１６０の円弧長の範囲でレーザ光源１２６に対する光軸１５６まわりのリフレクタ１３２の設置角度を適切に選択することによって、発光ユニット１２０の光軸をＹ方向（つまり灯具左右方向）に調整することができる。

また、リフレクタベース１３８は、第１位置決め端面１７２および第２位置決め端面１８０によって光軸方向に位置決めされる。

図１３に示されるように、リフレクタベース取付ねじ１６２がリフレクタベース１３８の上面側から円弧形状溝部１６０に挿入され、リフレクタベース取付部１７８のねじ穴１７９に取り付けられる。こうして、リフレクタベース１３８が光源ベース１２８およびヒートシンク１３０に固定される。

なお、リフレクタベース取付部１７８および円弧形状溝部１６０の数は２つには限られない。リフレクタベース取付部１７８および円弧形状溝部１６０は１つずつであってもよいし、３つ以上設けられていてもよい。

係合部１８４は、光軸１５６を通すための開口部１８５を有する。すなわちレーザ光源１２６の光出射面１５４からの出射光は、開口部１８５を通ってリフレクタ１３２に向かう。リフレクタ１３２で反射された光はＸ方向前方に向けられる。

開口部１８５の径Ｂは、レーザ光源１２６の径Ｃより小さい。これにより、レーザ光源１２６が光源載置凹部１７４から開口部１８５を通じて外部に脱落するのを防止することができる。

リフレクタベース１３８は、リフレクタ１３２を第２傾動軸１５８まわりに傾動可能に支持する。そのため、リフレクタ傾動機構１３６は、リフレクタ１３２をリフレクタベース１３８に対し第２傾動軸１５８まわりに傾動可能に連結する２つの連結部１８２と、リフレクタ１３２とリフレクタベース１３８との間隔を調整可能に構成される調整部１８３とを備える。

２つの連結部１８２は、Ｘ軸を挟んで両側に配置されている。各連結部１８２は、第２傾動軸１５８上に配置されかつ第２傾動軸１５８に沿って延在するシャフト１８６を備えており、従って連結部１８２は係合部１８４の両側に位置する。各シャフト１８６は、リフレクタベース１３８の第１シャフト挿通穴１８７およびリフレクタ１３２の第２シャフト挿通穴１８８に挿通されている。シャフト１８６が挿通された第１シャフト挿通穴１８７および第２シャフト挿通穴１８８を両側から挟み込むようにして一対のＥリング１９０がシャフト１８６に取り付けられている。このようにして、各連結部１８２は、リフレクタベース１３８に対しリフレクタ１３２がシャフト１８６まわりに回転可能であるようにリフレクタベース１３８にリフレクタ１３２を連結する。

調整部１８３は、第２傾動軸１５８から外れた位置に配置されている。図示されるように、調整部１８３は、連結部１８２に対しＸ方向後方でリフレクタ１３２をリフレクタベース１３８に連結する。調整部１８３は、調整ねじ９１、スプリング１９２、および調整ねじ穴部１９３を備える。調整ねじ穴部１９３はリフレクタベース１３８に設けられている。調整ねじ９１が光軸方向にリフレクタ１３２の調整ねじ挿通穴１９４へと挿通され、調整ねじ穴部１９３のねじ穴に取り付けられる。スプリング１９２は、リフレクタ１３２とリフレクタベース１３８の間隔を保持するよう調整ねじ９１に沿ってリフレクタ１３２とリフレクタベース１３８の間に配置されている。

調整ねじ９１を回転させることによりリフレクタ１３２とリフレクタベース１３８の光軸方向の間隔が調整される。連結部１８２によってリフレクタ１３２がリフレクタベース１３８に連結されているので、リフレクタベース１３８に対し第２傾動軸１５８まわりにリフレクタ１３２を傾動させることができる。こうして、発光ユニット１２０の光軸をＺ方向（つまり灯具上下方向）に調整することができる。

以上説明したように、異なる二軸まわりに傾動可能なリフレクタ傾動機構１３６が発光ユニット１２０の光源ベース１２８に設けられている。そのため、発光ユニット支持部材１４０など所定の場所に発光ユニット１２０が取り付けられた状態で、それら二軸それぞれについてレーザ光源１２６に対するリフレクタ１３２の角度を調節することができる。このようにして、発光ユニット１２０の光軸を微調整し、発光ユニット１２０の光軸精度を向上することができる。

上述のように、第１傾動軸（すなわち光軸１５６）および第２傾動軸１５８はそれぞれＺ軸およびＹ軸にあたり、ともに光源センタ１５７を通る。このように、リフレクタ傾動機構１３６の回転中心が光源センタ１５７に一致する。そのため、配光への影響を最小限に抑えつつ、発光ユニット１２０の光軸を調整することができる。

加えて、位置決めピン１６４は、レーザ光源１２６の光軸１５６を中心とする位置決め側面１７０を定める。すなわち、位置決めピン１６４の中心が光源センタ１５７に一致する。この設計により、寸法公差の積上を考慮する際に、位置決めピン１６４の中心と光源センタ１５７との寸法公差を省略することができる。このことも、光軸精度の向上に役立つ。

位置決めピン１６４は、光軸方向に第１高さＨ１に位置する第１位置決め端面１７２を備え、光出射面１５４が光軸方向に第１高さＨ１より高い第２高さＨ２に位置する。このように、位置決めピン１６４の光軸方向先端面の高さがレーザ光源１２６の光出射面１５４より低くなっている。こうして、リフレクタ１３２の係合部１８４の上面１８９を光出射面１５４と同じ高さに配置することができる。または、リフレクタ１３２の係合部１８４の上面１８９を光出射面１５４の高さより低い位置に配置することも可能である。よって、係合部１８４は、光出射面１５４からリフレクタ１３２に向けて出射する光を遮らない。

本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることが可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれる。

上述の実施の形態では、レーザ光源２６、１２６は円柱状の形状を有するが、光源の形状は任意である。レーザ光源２６、１２６は、角柱状その他の柱状の形状を有してもよいし、あるいは、基板状など面的な形状を有してもよい。

上述の実施の形態では、光源としてレーザダイオード４６、１４６を備えるレーザ光源２６、１２６が用いられているが、これに限られない。発光ユニット２０、１２０は、発光ダイオード（ＬＥＤ（Light Emitting Diode））などその他の半導体発光素子を備える光源を備えてもよい。

図１５は、発光ユニット２０、１２０に採用しうるＬＥＤ光源９５を例示する図である。ＬＥＤ光源９５は、基板９６と、基板９６に実装されているＬＥＤチップ９７と、ＬＥＤチップ９７上に設けられている蛍光層９８と、を備える。ＬＥＤチップ９７は、例えば、一つまたは複数の青色ＬＥＤを並べたものである。また、蛍光層９８は、例えば、黄色蛍光体を透明な封止部材に分散させたものや、板状の黄色蛍光体セラミック等の光波長変換部材が用いられる。ＬＥＤ光源９５の場合、蛍光層９８の上面が光出射面５４となる。光軸５６は、ＬＥＤ光源９５からの出射光の最も強い方向である。また、光軸５６は、光出射面５４の中心（すなわち光源センタ５７）を通り、光出射面５４に垂直である。

上述の実施の形態では、位置決め構造３４、１３４は円筒状または円柱状の位置決めピンを有するが、位置決めピンの形状はこれに限られない。位置決めピンは、角筒状または角柱状その他任意の形状を有してもよい。

筒状位置決めピン（例えば、第１位置決めピン６４、位置決めピン１６４）の位置決め面は、筒状位置決めピンの外周面に限られず、内周面であってもよい。この場合、光学部材（例えば、リフレクタ３２、リフレクタベース１３８）の係合部は、筒状位置決めピンの内周面と係合する外周面を有してもよい。

また、筒状位置決めピンは、光軸５６、１５６まわりの周方向に全周に連続していなくてもよい。筒状位置決めピンは、光軸方向に延びる１つ又は複数のスリットを有してもよい。筒状位置決めピンは、光軸５６、１５６を囲むように配列された複数の突起であってもよい。筒状位置決めピンまたは位置決め構造は、位置決め面を定めることができる限り、任意の形状をもつ筒状位置決めピンまたは位置決め構造であってもよい。

図１６（ａ）は、スリット付きの第１位置決めピン６４を例示する概略斜視図であり、図１６（ｂ）は、レーザ光源２６の搬送を例示する図である。理解の容易のために、図１６（ａ）には、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示す。

上述の実施の形態と同様に、第１位置決めピン６４は、その外周面を第１位置決め側面７０とし、光源ベース２８の底板２９に立設されている。第１位置決めピン６４は筒状であり、内側に光源載置凹部７４を定める。

ところが、図１６（ａ）に示されるように、第１位置決めピン６４には３つのスリット６４ａが形成されている。スリット６４ａは、周方向に等間隔に設けられている。３つのスリット６４ａによって第１位置決めピン６４は、光軸５６を囲むように配列された３つの突起に分割されている。よって第１位置決め端面７２もスリット６４ａによって３つに分割されている。

第１位置決めピン６４は、光源ベース２８の底板２９上に環状の基部６４ｂを有しており、この基部６４ｂから３つの突起が光軸５６に沿って突き出している。なお、第１位置決めピン６４は基部６４ｂを有していなくてもよく、３つの突起が光源ベース２８の底板２９から突き出していてもよい。

図１６（ｂ）には、レーザ光源２６が実装機９９によって運ばれる様子が示されている。レーザ光源２６は実装機９９によって光源ベース２８へと運ばれて、第１位置決めピン６４内の光源載置凹部７４に載置される。実装機９９は、レーザ光源２６を把持するための３本のチャック爪９９ａを有する。３本のチャック爪９９ａが上述の３つのスリット６４ａと対応する配置を有するので（すなわち、３本のチャック爪９９ａが等角度間隔にレーザ光源２６を囲むように配置されているので）、レーザ光源２６が光源載置凹部７４に載置されるとき３本のチャック爪９９ａは第１位置決めピン６４に接触しない。レーザ光源２６が光源載置凹部７４に載置されると、実装機９９はチャック爪９９ａを解放する。このようにして、チャック爪９９ａが第１位置決めピン６４と干渉することなく、実装機９９は、光源ベース２８へのレーザ光源２６のＺ方向の位置決めをすることが可能である。

また、図１６（ｂ）に示されるように、レーザ光源２６はその底部に給電端子２６ａを有する。光源ベース２８は、図１６（ａ）に示されるように、レーザ光源２６の給電端子２６ａが挿通される挿通穴２９ａを有する。挿通穴２９ａは光源載置凹部７４から光源ベース２８の底板２９の裏面へと貫通している。レーザ光源２６が光源載置凹部７４に載置されるとき、レーザ光源２６の給電端子２６ａが挿通穴２９ａへと挿入される。レーザ光源２６の給電端子２６ａは、光源ベース２８の底板２９の裏面側で給電部に接続される。こうした挿通穴２９ａは、図１から図１５を参照して説明した実施の形態においても同様に光源ベース２８に設けられていてもよい。

レーザ光源２６が傾かないよう運ぶために、実装機９９のチャック爪９９ａの数は３本またはそれより多いことが望ましい。第１位置決めピン６４にはチャック爪９９ａと同数のスリット６４ａが形成されることが望ましい。例えば、実装機９９が４本のチャック爪９９ａを有する場合には、第１位置決めピン６４は４つのスリット６４ａを有してもよい。

スリット６４ａは、位置決めピン１６４に設けられてもよい。

位置決め構造によって光源に対し位置決めされる光学部材は、リフレクタ３２に限られない。光学部材は、レンズなどその他の光学部材であってもよい。

同様に、傾動機構によって光源に対し傾動可能である光学部材は、リフレクタ１３２に限られない。光学部材は、レンズなどその他の光学部材であってもよい。

上述の実施の形態では、発光ユニット１２０が光源支持部材として光源ベース１２８を備え、ヒートシンク１３０は光源ベース１２８と別個の部材として設けられているが、これに限られない。ある実施の形態においては、発光ユニットは、光源ベースと放熱部材とが一体的に形成された光源支持部材を備えてもよい。

第１の実施の形態に関連して説明した特徴は、適用可能であれば、第２の実施の形態にも適用されてもよい。同様に、第２の実施の形態に関連して説明した特徴は、適用可能であれば、第１の実施の形態にも適用されてもよい。例えば、位置決め構造３４がリフレクタ傾動機構１３６を備えてもよい。光学部材位置決め構造は、光学部材が光源に対し異なる二軸まわりにそれぞれ傾動可能とするよう構成された光学部材傾動機構を備えてもよい。

１０ 車両用灯具、 ２０ 発光ユニット、 ２４ 光学部材、 ２６ レーザ光源、
２８ 光源ベース、 ３０ ヒートシンク、 ３２ リフレクタ、 ３４ 位置決め構造、 ４６ レーザダイオード、 ５４ 光出射面、 ５６ 光軸、 ５７ 光源センタ、 ６０ 反射面、 ６４ 第１位置決めピン、 ６６ 第２位置決めピン、 ７０ 第１位置決め側面、 ７２ 第１位置決め端面、 ７４ 光源載置凹部、 ７６ 第２位置決め側面、 ８０ 第２位置決め端面、 ８４ 係合部、 ８６ 第１位置決め穴、 ９０ 第２位置決め穴、 １１０ 車両用灯具、 １２０ 発光ユニット、 １２４ 光学部材、 １２６ レーザ光源、 １２８ 光源ベース、 １３２ リフレクタ、 １３４
位置決め構造、 １３６ リフレクタ傾動機構、 １３８ リフレクタベース、 １４６ レーザダイオード、 １５４ 光出射面、 １５６ 光軸、 １５７ 光源センタ、
１５８ 第２傾動軸、 １６４ 位置決めピン、 １７０ 位置決め側面、 １７２ 第１位置決め端面、 １８０ 第２位置決め端面、 １８２ 連結部、 １８３ 調整部、 １８４ 係合部、 １８６ シャフト、 １９１ 調整ねじ。

本発明は、発光ユニットおよび車両用灯具に利用できる。

Claims (12)

1. 半導体発光素子を備える光源と、
   前記光源を支持する光源ベースと、
   前記光源ベースが取り付けられる放熱部材と、
   光学部材と、を備え、
   前記光源ベースが、前記光学部材を前記光源に対し位置決めする光学部材位置決め構造を備えることを特徴とする発光ユニット。
2. 前記光学部材位置決め構造は、前記光源の光軸を中心とする位置決め面を定めることを特徴とする請求項１に記載の発光ユニット。
3. 前記光学部材位置決め構造は、前記光源が載置される光源載置凹部を形成する筒状位置決めピンを備え、前記位置決め面は、前記筒状位置決めピンの外周面又は内周面であることを特徴とする請求項２に記載の発光ユニット。
4. 前記光学部材位置決め構造は、光軸方向に第１高さに位置する先端面を備え、前記光源の光出射面が光軸方向に前記第１高さより高い第２高さに位置することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発光ユニット。
5. 前記位置決め構造は、スリット付きの位置決めピンを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の発光ユニット。
6. 半導体発光素子を備える光源と、
   前記光源を支持する光源支持部材と、
   光学部材と、
   前記光学部材が前記光源に対し異なる二軸まわりにそれぞれ傾動可能であるように、前記光源支持部材に設けられた光学部材傾動機構と、を備えることを特徴とする発光ユニット。
7. 前記光学部材傾動機構は、第１傾動軸まわりに前記光源に対し前記光学部材が傾動可能であるよう構成され、かつ、第２傾動軸まわりに前記光源に対し前記光学部材が傾動可能であるよう構成され、
   前記第１傾動軸は、前記光源の光軸であり、前記第２傾動軸は、前記光軸に直交し前記光源の光出射面の高さに位置することを特徴とする請求項６に記載の発光ユニット。
8. 前記光源支持部材は、前記光学部材傾動機構を前記光源に対し位置決めする位置決め構造を備え、
   前記位置決め構造は、前記光源の光軸を中心とする位置決め面を定めることを特徴とする請求項６または７に記載の発光ユニット。
9. 前記位置決め構造は、光軸方向に第１高さに位置する先端面を備え、前記光源の光出射面が光軸方向に前記第１高さより高い第２高さに位置することを特徴とする請求項８に記載の発光ユニット。
10. 前記位置決め構造は、スリット付きの位置決めピンを備えることを特徴とする請求項８または９に記載の発光ユニット。
11. 前記光源支持部材は、前記光源を支持する光源ベースと、前記光源ベースが取り付けられまたは前記光源ベースと一体的に形成された放熱部材と、を備えることを特徴とする請求項６から１０のいずれかに記載の発光ユニット。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載の発光ユニットを備えることを特徴とする車両用灯具。

Images