KR101125903B1 - 발광 모듈 및 차량용 등기구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원하는 배광 특성을 높은 정밀도로 실현하는 발광 모듈을 제공한다.
발광 모듈(32)은 반도체 발광 소자(42a, 42b, 42c, 42d)를 이용하여 빛을 발하는 복수의 발광 유닛(36a, 36b, 36c, 36d)과, 배열된 복수의 발광 유닛을 지지하는 기판(34)을 포함한다. 발광 유닛은 반도체 발광 소자가 발한 빛이 인접하는 발광 유닛의 조사 영역으로 향하지 않도록, 반도체 발광 소자가 발한 빛을 도광하는 도광체(41a, 41b, 41c, 41d)를 갖는다. 이에 따라, 발광 유닛이 발하는 빛은, 그 발광 유닛에 대응하는 도광체를 통과함으로써, 인접하는 발광 유닛의 조사 영역으로 빛이 누출되는 것이 억제된다.

Description

발광 모듈 및 차량용 등기구{LIGHT EMITTING MODULE AND VEHICLE LAMP}
본 발명은 LED 등의 발광 소자를 구비한 발광 모듈에 관한 것이다.
종래, 다수의 반도체 광원을 매트릭스형으로 배치하여, 선택적으로 특정 부위의 반도체 광원을 점등함으로써 임의의 배광(配光)을 실현하고자 하는 차량용 조명 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 3 참조).
일본 특허 공개 제2003-45210호 공보 일본 특허 공표 제2003-503253호 공보 일본 특허 공개 제2001-266620호 공보
그러나, 전술한 바와 같은 조명 장치에서는, 원하는 배광을 실현하기 위해 일부의 반도체 광원을 소등한 경우, 소등된 반도체 광원에 인접하여 점등된 반도체 광원이 발하는 빛이, 소등된 반도체 광원에 대응하여 원래 빛이 조사되지 않는 영역으로까지 누출될 가능성이 있었다. 그 때문에, 원래 빛이 조사되지 않는 영역에 존재하는 대상에게 있어서는, 누출된 빛이 글래어(glare)가 되어 버린다.
본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 원하는 배광 특성을 높은 정밀도로 실현하는 발광 모듈을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태의 발광 모듈은, 반도체 발광 소자를 이용하여 빛을 발하는 복수의 발광 유닛과, 배열된 복수의 발광 유닛을 지지하는 기판을 포함한다. 발광 유닛은, 반도체 발광 소자가 발한 빛이 인접하는 발광 유닛의 조사 영역으로 향하지 않도록, 상기 반도체 발광 소자가 발한 빛을 도광하는 도광부를 갖는다.
이 양태에 의하면, 발광 유닛이 발하는 빛은, 그 발광 유닛에 대응하는 도광부를 통과함으로써, 인접하는 발광 유닛의 조사 영역으로 빛이 누출되는 것이 억제된다.
본 발명의 다른 양태는, 차량용 등기구이다. 이 차량용 등기구는, 발광 모듈과, 발광 모듈이 포함하는 복수의 반도체 발광 소자를 개별적으로 조광 제어하는 제어 회로를 포함한다.
이 양태에 의하면, 원하는 배광 특성을 높은 정밀도로 실현할 수 있다.
또한, 이상의 구성 요소의 임의의 조합, 본 발명의 표현을 방법, 장치, 시스템 등의 사이에서 변환한 것 또한, 본 발명의 양태로서 유효하다.
본 발명에 의하면, 원하는 배광 특성을 높은 정밀도로 실현하는 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 차량용 전조등 장치를 구성하는 등기구 본체 유닛의 개략 구조도이다.
도 2는 본 실시형태의 등기구 본체 유닛에 포함되는 제2 등기구 유닛의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 제1 실시형태에 따른 발광 모듈의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 차량용 전조등 장치의 좌우의 등기구 본체 유닛으로부터 전방으로 조사되는 빛에 의해, 예를 들어 차량 전방 25 미터의 위치에 배치된 가상 수직 스크린 상에 형성되는 배광 패턴을 나타내는 도면이다.
도 5는 제1 실시형태에 따른 발광 모듈의 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 6은 제1 실시형태에 따른 발광 모듈의 다른 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 실시형태에 적합한 발광 유닛의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 8은 제2 실시형태에 따른 발광 모듈의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 9는 제2 실시형태에 따른 발광 모듈의 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 10은 제3 실시형태에 따른 발광 모듈의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 11은 제3 실시형태에 따른 발광 모듈의 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 12는 제3 실시형태에 따른 발광 모듈의 다른 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 13은 제3 실시형태에 따른 발광 모듈의 다른 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 14는 제4 실시형태에 따른 발광 모듈의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 15는 제4 실시형태에 따른 발광 모듈의 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 16은 제4 실시형태에 따른 발광 모듈의 다른 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 17은 제4 실시형태에 따른 발광 모듈의 다른 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 18은 제5 실시형태에 따른 발광 모듈의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 19는 제6 실시형태에 따른 발광 모듈의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 20은 차량용 전조등 장치의 조사 제어부와 차량측의 차량 제어부의 구성을 설명하는 기능 블록도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 관해 상세하게 설명한다. 또한, 도면의 설명에서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 적절하게 생략한다.
본 실시형태의 차량용 전조등 장치는, 하이빔용 배광 패턴의 일부 영역을 형성할 수 있는 빛을 조사하는 등기구 유닛과, 이 등기구 유닛의 빛의 조사 상태를 제어하는 조사 제어부를 포함한다. 그리고, 조사 제어부는, 하이빔용 배광 패턴의 일부 영역이 적어도 차폭 방향으로 복수로 분할된 부분 영역에 의해 형성되도록 빛의 조사 상태를 제어한다. 또, 각 부분 영역에 대응하는 조사광의 광도를 개별적으로 조정하여 하이빔 조사 모드와 주간 점등 조사 모드를 전환하여 하이빔 조사 모드에 적합한 광도 분포와 주간 점등 조사 모드에 적합한 광도 분포를 형성한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 차량용 전조등 장치를 구성하는 등기구 본체 유닛의 개략 구조도이다. 본 실시형태의 차량용 전조등 장치는, 차량의 전방부의 차폭 방향 좌우 양단에 한쌍의 등기구 본체 유닛을 포함한다. 그리고, 좌우의 등기구 본체 유닛으로부터 조사되는 배광 패턴을 차량의 전방에서 중첩시킴으로써 차량용 전조등 장치로서의 조사를 완성시킨다. 도 1은 좌우의 등기구 본체 유닛 중 우측에 배치되는 등기구 본체 유닛(10)의 구성을 나타낸다. 도 1에서는, 이해를 쉽게 하기 위해 등기구 본체 유닛(10)을 수평면으로 절단하여 상측으로부터 본 단면도를 나타내고 있다. 또한, 좌측에 배치되는 등기구 본체 유닛은 우측에 배치되는 등기구 본체 유닛(10)과 좌우 대칭의 구조이며 기본 구조는 동일하다. 따라서, 우측에 배치되는 등기구 본체 유닛(10)을 설명함으로써 좌측에 배치되는 등기구 본체 유닛의 설명은 생략한다. 또, 이하에서는 편의상, 등기구의 빛이 조사되는 방향을 차량 전방(전측), 그 반대측을 차량 후방(후측)으로 하여 설명하는 경우가 있다.
등기구 본체 유닛(10)은 투광 커버(12), 램프 보디(14), 익스텐션(16), 제1 등기구 유닛(18) 및 제2 등기구 유닛(20)을 갖는다. 램프 보디(14)는 수지 등에 의해 가늘고 긴 개구부를 갖는 컵형으로 성형되어 있다. 투광 커버(12)는 투광성을 갖는 수지 등에 의해 성형되며, 램프 보디(14)의 개구부를 막도록 램프 보디(14)에 부착된다. 이렇게 하여 램프 보디(14)와 투광 커버(12)에 의해 실질적으로 폐쇄 공간이 되는 등실이 형성되며, 이 등실 내에 익스텐션(16), 제1 등기구 유닛(18) 및 제2 등기구 유닛(20)이 배치된다.
익스텐션(16)은 제1 등기구 유닛(18) 및 제2 등기구 유닛(20)으로부터의 조사광을 통과시키기 위한 개구부를 가지며, 램프 보디(14)에 고정된다. 제1 등기구 유닛(18)은 제2 등기구 유닛(20)보다 차량의 차폭 방향의 외측에 배치된다. 제1 등기구 유닛(18)은 소위 파라볼라형의 등기구 유닛이며, 후술하는 로우빔용 배광 패턴을 형성한다.
제1 등기구 유닛(18)은 리플렉터(22), 광원 밸브(24) 및 쉐이드(26)를 갖는다. 리플렉터(22)는 컵형으로 형성되며, 중앙에 삽입 통과 구멍이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 광원 밸브(24)는 할로겐 램프 등 필라멘트를 갖는 백열등에 의해 구성되어 있다. 또한, 광원 밸브(24)는 방전등 등 다른 타입의 광원이 채택될 수 있다. 광원 밸브(24)는 내부에 돌출되도록 리플렉터(22)의 삽입 통과 구멍에 삽입 관통되어 리플렉터(22)에 고정된다. 리플렉터(22)는 광원 밸브(24)가 조사한 빛을 차량 전방을 향해서 반사시키도록, 내면의 곡면이 형성되어 있다. 쉐이드(26)는 광원 밸브(24)로부터 차량 전방으로 직접 진행하는 빛을 차단한다. 제1 등기구 유닛(18)의 구성은 공지되어 있으므로, 제1 등기구 유닛(18)에 관한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 실시형태의 등기구 본체 유닛(10)에 포함되는 제2 등기구 유닛(20)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 2에서는 제2 등기구 유닛(20)을 수평면으로 절단하여 상측으로부터 본 단면도를 나타내고 있다. 제2 등기구 유닛(20)은 홀더(28), 투영 렌즈(30), 발광 모듈(32) 및 히트 싱크(38)를 포함한다. 제2 등기구 유닛(20)은, 하이빔용 배광 패턴의 전부 또는 일부 영역을 형성할 수 있는 빛을 조사하는 등기구 유닛이다. 즉, 제2 등기구 유닛(20)은, 하이빔 조사 모드시에, 제1 등기구 유닛(18)에 의해 형성되는 로우빔용 배광 패턴의 상부에 하이빔용 배광 패턴을 형성한다. 하이빔용 배광 패턴이 로우빔용 배광 패턴에 추가됨으로써, 전체적으로 조사 범위가 넓어지고, 원방(遠方) 시인 성능도 향상된다. 또, 제2 등기구 유닛(20)은, 주간 점등 조사 모드시에 단독으로 빛을 조사함으로써, 주간 등 대향차나 보행자 등에 자차의 존재를 인식하기 쉽게 하기 위한 주간 점등 조사 램프, 소위 데이타임 러닝 램프(DRL)로서 기능한다.
투영 렌즈(30)는 전방측 표면이 볼록면이고 후방측 표면이 평면인 평볼록 비구면 렌즈로 이루어지고, 그 후측 초점면 상에 형성되는 광원 이미지를, 반전 이미지로서 등기구 전방의 가상 수직 스크린 상에 투영한다. 투영 렌즈(30)는 통형상으로 형성된 홀더(28)의 한쪽 개구부에 부착된다.
(제1 실시형태)
도 3은 제1 실시형태에 따른 발광 모듈의 주요부를 나타내는 단면도이다. 발광 모듈(32)은 제1 발광 유닛(36a), 제2 발광 유닛(36b), 제3 발광 유닛(36c), 제4 발광 유닛(36d)과, 제1 발광 유닛(36a)～제4 발광 유닛(36d)을 지지하는 기판(34)을 갖는다. 각 발광 유닛(36a～36d)을 특별히 구별하지 않는 경우는, 총칭하여 발광 유닛(36)으로 나타낸다. 본 실시형태에 따른 기판(34)은 실장 기판이며, 복수의 발광 유닛(36a～36d)을 지지하고 있다.
발광 모듈(32)은 하이빔용 배광 패턴의 빛을 조사하는 것이며, 차폭 방향으로 복수로 분할된 복수의 영역의 일부를 선택적으로 조사할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태의 경우, 제1 발광 유닛(36a)～제4 발광 유닛(36d)에 대응하여 분할되어 있는 각 조사 영역을 합하여 하이빔용 배광 패턴이 형성되어 있다. 또한, 그 분할수는, 하이빔 조사 모드나 주간 점등 조사 모드에서 요구되는 성능에 따라서 결정할 수 있다. 예를 들어, 분할되는 영역의 수는, 복수라면 4개보다 많아도 좋고 적어도 좋으며, 또 홀수개이어도 되고 짝수개이어도 상관없다.
제1 발광 유닛(36a)～제4 발광 유닛(36d)은 각각 직사각형으로 형성되어 있고, 기판(34)에 제1 발광 유닛(36a)～제4 발광 유닛(36d)의 순서로 띠형상이 되도록 일직선형으로 배치된다. 제1 발광 유닛(36a)～제4 발광 유닛(36d)은, 예를 들어 개별적으로 광도 제어가 가능한 광원으로 구성할 수 있다. 즉, 제2 등기구 유닛(20)은, 다등식 광원으로 되어 있다.
제1 발광 유닛(36a)～제4 발광 유닛(36d)을 구성하는 광원은, 반도체 발광 소자, 예를 들어 한변이 1 mm 정도인 정방형의 발광면을 갖는 LED 소자 등을 포함한다. 또한, 발광 유닛(36)의 광원이 이것에 한정되지 않는 것은 물론이며, 예를 들어 레이저 다이오드 등 대략 점형상으로 면발광하는 다른 소자형의 광원이어도 좋다. 또, 반도체 발광 소자가 발하는 빛의 파장은, 가시광 영역에 한정되지 않고 자외광 영역이어도 좋다.
도 2에 나타내는 히트 싱크(38)는, 알루미늄 등의 금속에 의해 다수의 핀을 갖는 형상으로 형성되며, 기판(34)의 이면에 부착된다. 이와 같이, 제1 발광 유닛(36a)～제4 발광 유닛(36d)을 LED 광원으로 구성함으로써, 각 발광 유닛(36)의 발광 상태를 정밀하게 조정할 수 있다. 그 결과, 후술하는 하이빔 조사 모드나 주간 점등 조사 모드에서, 원하는 배광 특성을 높은 정밀도로 실현할 수 있다.
발광 모듈(32)은 좌측으로부터 제1 발광 유닛(36a)～제4 발광 유닛(36d)의 순서대로 나열되어 홀더(28)의 내부에 배치되도록, 기판(34)이 홀더(28)의 다른쪽 개구부에 부착된다. 제1 발광 유닛(36a)～제4 발광 유닛(36d)은 각각, 발광함으로써 각각의 이미지가 등기구 전방의 가상 수직 스크린 상에 투영된다.
도 4는 본 실시형태에 따른 차량용 전조등 장치의 좌우의 등기구 본체 유닛(10)으로부터 전방에 조사되는 빛에 의해, 예를 들어 차량 전방 25 미터의 위치에 배치된 가상 수직 스크린 상에 형성되는 배광 패턴을 나타내는 도면이다.
로우빔용 배광 패턴(PL)은 제1 등기구 유닛(18)에 의해 형성된다. 로우빔용 배광 패턴(PL)은 좌측 통행의 지역에서 이용되는 좌배광의 로우빔용 배광 패턴이며, 그 상단 가장자리에 제1 컷오프 라인(CL1)～제3 컷오프 라인(CL3)을 갖는다. 제1 컷오프 라인(CL1)과 제3 컷오프 라인(CL3)은, 등기구 정면 방향에 설정된 수직선(V-V)을 경계로 좌우 단차를 두고 수평 방향으로 연장된다. 제1 컷오프 라인(CL1)은, 수직선(V-V)보다 우측이며 등기구 정면 방향에 설정된 수평선(H-H)보다 아래쪽에서 수평 방향으로 연장된다. 이 때문에, 제1 컷오프 라인(CL1)은 대향차선 컷오프 라인으로서 이용된다.
제3 컷오프 라인(CL3)은 제1 컷오프 라인(CL1)의 좌단부에서 좌상측을 향하여 예를 들어 45°의 경사 각도로 비스듬하게 연장된다. 제2 컷오프 라인(CL2)은, 제3 컷오프 라인(CL3)과 수평선(H-H)의 교점으로부터 좌측에서 수평선(H-H) 상으로 연장된다. 이 때문에, 제2 컷오프 라인(CL2)은 자차선(自車線)측 컷오프 라인으로서 이용된다. 또한, 로우빔용 배광 패턴(PL)에서, 제1 컷오프 라인(CL1)과 수직선(V-V)의 교점인 엘보점(E)은 교점(H-V)의 0.5～0.6°정도 아래쪽에 위치하고 있고, 이 엘보점(E)을 약간 좌측 주변으로 둘러싸도록 하여 고광도 영역인 핫존(HZ)이 리플렉터(22)의 형상 조정 등에 의해 형성되어, 자차선측의 시인성을 향상시키고 있다.
하이빔용 배광 패턴의 일부 영역인 부가 배광 패턴(PA)은, 제2 등기구 유닛(20)으로부터의 조사광에 의해 형성된다. 부가 배광 패턴(PA)은, 수평선(H-H)을 포함하여 수평 방향으로 연장되는 띠형상으로 형성된다.
부가 배광 패턴(PA)은, 발광 유닛(36)의 수에 따라 수평 방향으로 나열된 4개의 직사각형 영역으로 분할되어 구성되어 있다. 이하, 이들 영역을 우측으로부터 순서대로 제1 부분 영역(PA1)～제4 부분 영역(PA4)이라고 하고, 인접하는 부분 영역의 경계선을 분할 라인이라고 한다. 제2 부분 영역(PA2)과 제3 부분 영역(PA3)의 분할 라인은 0°로 설정되며, 수직선(V-V)에 대응한다.
제1 부분 영역(PA1)은, 제1 발광 유닛(36a)의 조사광에 의해 형성된다. 제2 부분 영역(PA2)은, 제2 발광 유닛(36b)의 조사광에 의해 형성된다. 제3 부분 영역(PA3)은, 제3 발광 유닛(36c)에 의해 형성된다. 제4 부분 영역(PA4)은, 제4 발광 유닛(36d)에 의해 형성된다.
상세한 것은 후술하지만, 제1 발광 유닛(36a)～제4 발광 유닛(36d)은, 운전자의 조작 또는, 차량에 탑재되어 대향차나 앞차 등 전방 차량이나 보행자를 검출하는 장치로부터의 정보에 기초하여, 개별 또는 그룹화된 복수의 유닛마다 점/소등이나 조광(調光)이 가능하다. 이에 따라, 조사 영역이 상이한 복수의 배광 패턴을 얻을 수 있다. 따라서, 제1 부분 영역(PA1)～제4 부분 영역(PA4) 중 전방 차량이나 보행자가 존재하는 영역을 조사하는 발광 유닛(36)을 소등함으로써, 전방 차량이나 보행자에게 부여하는 글레어를 억제할 수 있다.
예를 들어, 자차량과 반대 차선을 주행하는 대향차가 존재하는 경우, 제1 발광 유닛(36a)이나 제2 발광 유닛(36b)을 소등함으로써 대향차의 운전자에게 글레어를 부여하지 않도록 할 수 있다. 또, 자차량과 동일한 차선을 주행하는 선행차가 존재하는 경우, 제2 발광 유닛(36b)이나 제3 발광 유닛(36c)을 소등함으로써 선행차의 운전자에게 글레어를 부여하지 않도록 할 수 있다. 또, 도로의 가장자리 구역을 주행하는 보행자가 존재하는 경우, 제1 발광 유닛(36a)이나 제4 발광 유닛(36d)을 소등함으로써 보행자에게 글레어를 부여하지 않도록 할 수 있다. 이와 같이, 대향차나 선행차, 보행자 등에게 글레어를 느끼게 하지 않도록 복수의 발광 유닛(36)을 부분적으로 소등하고, 나머지 발광 유닛(36)을 점등함으로써, 운전자의 원방 시인성의 확보가 가능해진다.
그런데, 복수의 발광 유닛(36)이 각각 조사하는 영역을 합성하여 하나의 배광 패턴을 형성하는 경우, 각 영역 사이에 간극(비조사 영역)이 없는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서는, 발광 모듈(32)은 각 발광 유닛(36)의 조사 영역의 경계 부분이 중복되는 방향에서 구성이 설정되게 된다. 한편, 각 조사 영역의 경계 부분의 중복이 많으면, 몇개의 발광 유닛(36)을 소등하고, 그 밖의 발광 유닛(36)을 점등한 경우, 점등된 발광 유닛(36)의 빛이 소등된 발광 유닛의 조사 영역으로 누출되게 되어, 그 영역에 존재하는 앞차나 보행자에 대하여도 글레어를 부여하게 된다.
따라서, 발명자들이 예의 검토한 결과, 점등된 발광 유닛이나 반도체 발광 소자가 발하는 빛이 도광체를 통과함으로써 빛의 조사 범위가 규제되는 것에 생각이 미쳤다. 이에 따라, 인접하고 있는 발광 유닛이나 반도체 발광 소자가 소등된 경우라 하더라도, 소등된 발광 유닛이나 반도체 발광 소자에 대응하는 부분 영역에 존재하는 앞차나 보행자에게 부여하는 글레어가 억제되게 된다. 또, 발명자들은, 형광체 등의 광파장 변환 부재와 반도체 발광 소자 사이에 도광체를 설치함으로써, 방열성의 개선이 도모되는 것에 생각이 미쳤다. 이에 따라, 발광 유닛이 높은 빈도로 점등된 경우라 하더라도, 승온에 의한 발광 특성의 변화나, 발광 소자 및 형광체의 열화가 억제되게 된다.
본 실시형태에서, 도광체는, 발광 유닛이나 반도체 발광 소자가 발하는 빛을 투과시킬 수 있는 투광성(투명) 재료를 갖는다. 투광성 재료로는, 예를 들어, 투명한 수지 재료 등의 유기 재료, 투명한 무기 유리 등의 무기 재료, 유기 재료와 무기 재료의 혼합물, 졸ㆍ겔 재료 등을 들 수 있다. 예를 들어, 수지 재료로는, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
또, 도광체는, 전술한 투광성 재료로 이루어진 투명 부분의 표면이, 그 재료보다 굴절률이 낮은 물질로 덮여 있어도 좋다. 이 경우, 도광체의 내부를 통과하는 빛은, 전반사에 의해 외부로 잘 누출되지 않게 된다. 또, 도광체는, 빛이 입사하는 면과 출사하는 면을 제외한 다른 부분이, 금속 반사막, 백색 조성물, 유전체 다층막, 빛을 흡수하는 차광 재료 등으로 덮여 있어도 좋다. 이 경우, 빛이 출사하는 면 이외에서 빛이 누출되는 것이 방지된다. 또한, 도광체는, 중공 튜브 등의 관형상물이어도 좋다. 또, 도광체는, 하나의 부재이어도 좋고, 광파이버와 같은 복수의 부재가 다발로 된 것이어도 좋다.
본 실시형태에 따른 발광 모듈(32)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 발광 유닛(36a)～제4 발광 유닛(36d)을 포함한다. 제1 발광 유닛(36a)은, 도광체(41a)와 반도체 발광 소자(42a)와 형광체층(44a)을 포함한다. 제2 발광 유닛(36b)은, 도광체(41b)와 반도체 발광 소자(42b)와 형광체층(44b)을 포함한다. 제3 발광 유닛(36c)은, 도광체(41c)와 반도체 발광 소자(42c)와 형광체층(44c)을 포함한다. 제4 발광 유닛(36d)은, 도광체(41d)와 반도체 발광 소자(42d)와 형광체층(44d)을 포함한다.
발광 유닛끼리의 간격(W1)은, 발광 유닛의 폭(W2)보다 작으면 좋다. 간격(W1)은, 각 발광 유닛이 각각 조사하는 영역의 사이에 간극이 생기지 않도록 고려하면서, 실험이나 지금까지의 지견(知見)을 이용하여 적절하게 설계하면 된다. 발광 모듈을 차량용 전조등 장치에 이용하는 경우, 예를 들어, 발광 유닛끼리의 간격(W1)은 50 ㎛～500 ㎛의 범위에서 설정되어 있으면 좋다.
또한, 제1 발광 유닛(36a)～제4 발광 유닛(36d)은, 적절하게 발광 유닛(36)으로 지칭된다. 또, 도광체(41a～41d)는, 적절하게 도광체(41)로 지칭된다. 반도체 발광 소자(42a～42d)는, 적절하게 반도체 발광 소자(42)로 지칭된다. 형광체층(44a～44d)은, 적절하게 형광체층(44)으로 지칭된다.
각 도광체(41)는, 각 형광체층(44)의 상면을 덮도록 배치되어 있다. 이에 따라, 반도체 발광 소자(42)로부터 발한 빛 및 반도체 발광 소자(42)로부터 발한 빛중 형광체층(44)에서 파장 변환된 빛이 도광체(41)에 입사된다. 도광체(41)에 입사된 빛은, 도광체(41)의 내부를 통과함으로써 산란이 억제되고, 각 도광체(41)로부터 출사된 빛은, 인접하는 발광 유닛(36)의 미리 정해진 조사 영역으로 누출되는 것이 억제된다. 즉, 각 발광 유닛(36)이 발하는 빛은, 그 발광 유닛(36)에 대응하는 도광체(41)를 통과함으로써, 인접하는 발광 유닛(36)의 조사 영역으로 빛이 누출되는 것이 억제된다. 따라서, 본 실시형태에 따른 발광 모듈(32)에 의하면, 원하는 배광 특성을 높은 정밀도로 실현할 수 있다. 그 결과, 발광 모듈(32)의 몇개의 발광 유닛(36)을 소등하고, 그 밖의 발광 유닛(36)을 점등한 경우, 점등된 발광 유닛(36)의 빛이, 소등된 발광 유닛(36)의 조사 영역으로 누출되어 버리는 것이 억제되어, 그 영역에 존재하는 앞차나 보행자에 대하여 글레어를 부여하는 상황이 개선된다.
도 5는 제1 실시형태에 따른 발광 모듈의 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다. 이하에서는, 도 3에 나타내는 발광 모듈(32)과 상이한 구성에 관해 주로 설명한다. 발광 모듈(132)은 제1 발광 유닛(136a)～제4 발광 유닛(136d)을 포함한다. 또, 발광 모듈(132)은 제1 발광 유닛(136a)～제4 발광 유닛(136d)(이하, 적절하게 발광 유닛(136)으로 지칭한다)이 갖는 형광체층(44a～44d)의 상부를 일체적으로 덮는 도광체(141)를 포함한다.
도광체(141)는 각 형광체층(44)과 대향하는 복수의 영역(141a～141d)으로 구획되어 있다. 각 영역(141a～141d)의 경계에는, 차광부(58b～58d)가 형성되어 있다. 따라서, 형광체층(44a)으로부터 출사하여 도광체(141)의 영역(141a)에 입사된 빛의 일부가, 인접하는 영역(141b)으로 향했다 하더라도, 차광부(58b)에 의해 차단된다. 또, 형광체층(44b)으로부터 출사하여 도광체(141)의 영역(141b)에 입사된 빛의 일부가, 인접하는 영역(141a, 141c)으로 향했다 하더라도, 차광부(58b, 58c)에 의해 차단된다. 또, 형광체층(44c)으로부터 출사하여 도광체(141)의 영역(141c)에 입사된 빛의 일부가, 인접하는 영역(141b, 141d)으로 향했다 하더라도, 차광부(58c, 58d)에 의해 차단된다. 또, 형광체층(44d)으로부터 출사하여 도광체(141)의 영역(141d)에 입사한 빛의 일부가, 인접하는 영역(141c)으로 향했다 하더라도, 차광부(58d)에 의해 차단된다. 그 결과, 발광 모듈(132)은, 발광 모듈(32)의 설명에서 기술한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 일체로 형성된 도광체(141)를 각 형광체층(44)의 상부에 설치함으로써, 발광 유닛(36)마다 도광체를 설치하는 경우보다 발광 모듈의 제조가 용이해진다.
차광부에 충전되는 재료나 차광부의 구성은, 적어도 입사되는 빛을 그대로 투과하는 것을 방해하는 것이라면 된다. 차광부의 충전 재료로는, 적어도 도광체(141)보다 빛의 투과율이 낮은 것이 바람직하고, 예를 들어 수지 조성물, 금속, 유전체 등의 불투명한 각종 재료에서 적절하게 선택된다. 또한, 불투명한 재료란, 전자파의 전체 파장 영역에 걸쳐 빛의 흡수를 나타낼 필요는 없고, 적어도 반도체 발광 소자가 발하는 빛의 파장 영역에 대하여 흡수를 나타내는 것이라면 된다. 예를 들어, 반도체 발광 소자가 발하는 자외광이나 청색광 등, 형광체가 발하는 황색광 등을 선택적으로 차광하는 것이어도 좋다.
또, 차광부는 반사 부재로서 기능하는 것이어도 좋다. 예를 들어, 반사율이 높은 수지 조성물이나 금속, 유전체 등을 들 수 있다. 또, 차광부는, 형광체층과의 경계면에 금속막이나 유전체 박막이 형성된 것이어도 좋다. 예를 들어, 고굴절률과 저굴절률의 유전체 박막을 교대로 다층 겹친 반사막을 차광부에 형성하면 좋다. 또, 형광체층과 차광부의 굴절률의 차이를 이용하여 빛이 차광부의 표면에서 반사되도록 해도 좋다. 이 경우, 차광부에 충전되는 물질의 굴절률은, 형광체층을 구성하는 물질의 굴절률보다 낮으면 좋다. 또, 차광부의 형상은, 단면이 사각형과 같은 다각형에 한정되지 않고, 도 5에 나타내는 차광부와 같은 얇은 형상이어도 좋다.
광파장 변환 부재에 이용되는 재료는, 분말의 형광체를 분산시킨 수지 조성물이나 유리 조성물, 후술하는 형광 세라믹을 들 수 있다. 특히, 무기 재료인 형광 세라믹은, 다양한 형상으로의 성형이나, 정밀도가 높은 가공을 용이하게 행할 수 있다. 그 때문에, 형광 세라믹은, 특히 판형상의 광파장 변환 부재로서 이용하는 경우에 바람직하다. 반도체 발광 소자로는 전술한 LED 소자가 바람직하지만, 그 발광 파장은, 가시광의 범위뿐만 아니라 자외광의 범위이어도 좋다.
도 6은 제1 실시형태에 따른 발광 모듈의 다른 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다. 이하에서는, 도 3에 나타내는 발광 모듈(32)이나 도 5에 나타내는 발광 모듈(132)과 다른 구성에 관해 주로 설명한다. 발광 모듈(232)은, 제1 발광 유닛(236a)～제4 발광 유닛(236d)(이하, 적절하게 발광 유닛(236)으로 지칭한다)에 따른 도광체(241a～241d)를 포함한다. 도광체(241a)는 형광체층(44a)의 상면, 그리고 반도체 발광 소자(42a) 및 형광체층(44a)의 측면을 전체적으로 덮고 있다. 도광체(241b)는, 형광체층(44b)의 상면, 그리고 반도체 발광 소자(42b) 및 형광체층(44b)의 측면을 전체적으로 덮고 있다. 도광체(241c)는, 형광체층(44c)의 상면, 그리고 반도체 발광 소자(42c) 및 형광체층(44c)의 측면을 전체적으로 덮고 있다. 도광체(241d)는, 형광체층(44d)의 상면, 그리고 반도체 발광 소자(42d) 및 형광체층(44d)의 측면을 전체적으로 덮고 있다.
따라서, 발광 모듈(232)은 발광 모듈(32)의 설명에서 기술한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 발광 모듈(232)은, 각 도광체(241a～241d)에 의해 각 반도체 발광 소자(42)의 측면까지 덮여 있기 때문에, 각 반도체 발광 소자(42)의 측면으로부터 출사한 빛도 전방을 조사하기 위해 유효하게 이용할 수 있다. 또한, 각 도광체(241a～241d)를 일체적으로 설치해도 좋다. 이 경우, 각 도광체의 경계에는 차광부를 설치하면 좋다.
다음으로, 반도체 발광 소자(42)를 포함하는 발광 유닛(36)에 관해 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 전술한 발광 유닛(136)이나 발광 유닛(236)에 관해서는, 발광 유닛(36)과 거의 동일한 구성이므로 설명을 생략한다. 도 7은 본 실시형태에 적합한 발광 유닛의 일례를 나타내는 단면도이다. 발광 유닛(36)은 성장 기판(40)과, 그 위에 성장시킨 반도체 발광 소자(42)와, 형광체층(44)을 포함한다. 발광 유닛(36)은, 기판(34)에 지지되어 있다. 기판(34)으로는, 예를 들어, 유리 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, SUS 등의 스테인리스강, Cu, AlN, SiC, Si 등 중에서 적절하게 선택된다. 성장 기판(40)은 반도체 발광 소자(42)를 제작하기 위해 적당한 격자 정수의 결정이며, 투광성을 갖는 것이 바람직하다. 본 실시형태에 따른 발광 유닛(36)에서는, 성장 기판(40)으로서 사파이어가 이용되고 있다.
도 7에 나타내는 발광 유닛(36)에서는, 판형상의 형광체층(44)이 성장 기판(40)을 사이에 두고 반도체 발광 소자(42)의 발광면에 대향하도록 형성되어 있다. 반도체 발광 소자(42)는, LED 소자에 의해 구성된다. 본 실시형태에서는, 반도체 발광 소자(42)로서, 청색 파장의 빛을 주로 발하는 청색 LED가 채택되고 있다. 구체적으로, 반도체 발광 소자(42)는, 사파이어의 성장 기판(40) 상에 결정성장된 n형 반도체층(46) 및 p형 반도체층(48)과, 그 사이에 형성되어 있는 발광층(50)을 갖는다. 그리고, 반도체 발광 소자(42)는, 주로 발광층(50)에서 발광하기 때문에, 발광층(50)의 상면을 발광면으로서 파악할 수도 있다. 반도체 발광 소자(42)는, 범프(52)를 통해 기판(34)에 플립칩 실장된다. 또한, 반도체 발광 소자(42)의 구성이나 발하는 빛의 파장이 전술한 것에 한정되지 않는 것은 물론이다.
형광체층(44)은, 광파장 변환 부재이며, 적어도 광파장 변환 세라믹으로 구성되어 있다. 광파장 변환 세라믹은, 1 ㎛ 이상 5000 ㎛ 미만, 바람직하게는 10 ㎛ 이상 1000 ㎛ 미만의 두께의 판형상으로 형성된 것을, 반도체 발광 소자(42)의 사이즈에 맞춰 가공한 것이다. 또한, 광파장 변환 세라믹의 크기가 이것에 한정되지 않는 것은 물론이다.
광파장 변환 세라믹은, 소위 발광 세라믹, 또는 형광 세라믹이라고 불리는 것이며, 청색광에 의해 여기되는 형광체인 YAG(Yttrium Aluminium Garnet) 분말을 이용하여 작성된 세라믹 소자를 소결함으로써 얻을 수 있다. 이러한 광파장 변환 세라믹의 제조 방법은 공지되어 있기 때문에 상세한 설명은 생략한다. 이렇게 하여 얻어진 광파장 변환 세라믹은, 예를 들어 분말형의 형광체와 달리, 분말 표면에서의 광확산을 억제할 수 있어, 반도체 발광 소자(42)가 발하는 빛의 손실이 매우 적다.
광파장 변환 세라믹은, 반도체 발광 소자(42)가 주로 발하는 청색광의 파장을 변환하여 황색광을 출사한다. 이 때문에, 발광 유닛(36)으로부터는, 형광체층(44)을 그대로 투과한 청색광과, 광파장 변환 세라믹에 의해 파장이 변환된 황색광과의 합성광이 출사된다. 이렇게 하여, 발광 유닛(36)은, 백색의 빛을 발하는 것이 가능해진다.
또한, 반도체 발광 소자(42)는, 청 이외의 파장의 빛을 주로 발하는 것이 채용되어도 좋다. 이 경우도, 광파장 변환 세라믹에는, 반도체 발광 소자(42)가 주로 발하는 빛의 파장을 변환하는 것이 채용된다. 또한, 광파장 변환 세라믹은, 이 경우에도 반도체 발광 소자(42)가 주로 발하는 파장의 빛과 조합함으로써 백색 또는 백색에 가까운 색의 파장의 빛이 되도록, 반도체 발광 소자(42)가 발하는 빛의 파장을 변환해도 좋다.
(제2 실시형태)
도 8은 제2 실시형태에 따른 발광 모듈의 주요부를 나타내는 단면도이다. 또한, 제1 실시형태와 동일한 구성이나 효과에 관해서는 설명을 적절하게 생략한다. 본 실시형태에 따른 발광 모듈(332)은, 제1 발광 유닛(336a)～제4 발광 유닛(336d)을 포함한다. 제1 발광 유닛(336a)은, 반도체 발광 소자(42a)와 형광체층(44a)을 포함한다. 제2 발광 유닛(336b)은, 반도체 발광 소자(42b)와 형광체층(44b)을 포함한다. 제3 발광 유닛(336c)은, 반도체 발광 소자(42c)와 형광체층(44c)을 포함한다. 제4 발광 유닛(336d)은, 반도체 발광 소자(42d)와 형광체층(44d)을 포함한다. 각 발광 유닛에서, 반도체 발광 소자(42)와 형광체층(44)은 이격되어 있다. 이에 따라, 반도체 발광 소자(42)나 형광체층(44)의 방열성이 향상되어, 발광 모듈 전체의 특성이 개선된다.
도 9는 제2 실시형태에 따른 발광 모듈의 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다. 발광 모듈(432)은, 도 8에 나타내는 발광 모듈(332)과 달리, 제1 발광 유닛(436a)～제4 발광 유닛(436d) 모두에 공통되는 형광체층(144)을 포함한다. 이에 따라, 형광체층(144)을 복수의 반도체 발광 소자(42)에 대하여 한번에 위치 결정할 수 있다.
(제3 실시형태)
도 10은 제3 실시형태에 따른 발광 모듈의 주요부를 나타내는 단면도이다. 또한, 전술한 각 실시형태와 동일한 구성이나 효과에 관해서는 설명을 적절하게 생략한다. 본 실시형태에 따른 발광 모듈(532)은 제1 발광 유닛(536a)～제4 발광 유닛(536d)을 포함하고, 제1 실시형태에 따른 발광 모듈(32)과 비교하여, 각 도광체(41a～41d)가, 각 반도체 발광 소자(42a～42d)와 각 형광체층(44a～44d) 사이에 배치되어 있는 점이 상이하다. 이러한 구성에 의하면, 각 반도체 발광 소자(42)가 발하는 빛은 대응하는 도광체(41)를 통과함으로써 산란이 억제된다. 또, 반도체 발광 소자(42)와 형광체층(44)은 이격되어 있기 때문에, 반도체 발광 소자(42)나 형광체층(44)의 방열성이 향상되어, 발광 모듈 전체의 특성이 개선된다.
도 11은 제3 실시형태에 따른 발광 모듈의 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다. 이하에서는, 도 10에 나타낸 발광 모듈(532)과 상이한 구성에 관해 주로 설명한다. 발광 모듈(632)은, 제1 발광 유닛(636a)～제4 발광 유닛(636d)(이하, 적절하게 발광 유닛(636)으로 지칭한다)에 따른 도광체(341a～341d)를 포함한다. 도광체(341a)는 반도체 발광 소자(42a)의 상면 및 측면을 덮도록 설치되어 있다. 형광체층(44a)은 도광체(341a)의 상면에 적층되어 있다. 도광체(341b)는 반도체 발광 소자(42b)의 상면 및 측면을 덮도록 설치되어 있다. 형광체층(44b)은 도광체(341b)의 상면에 적층되어 있다. 도광체(341c)는 반도체 발광 소자(42c)의 상면 및 측면을 덮도록 설치되어 있다. 형광체층(44c)은 도광체(341c)의 상면에 적층되어 있다. 도광체(341d)는 반도체 발광 소자(42d)의 상면 및 측면을 덮도록 설치되어 있다. 형광체층(44d)은 도광체(341d)의 상면에 적층되어 있다.
따라서, 발광 모듈(632)은, 발광 모듈(532)의 설명에서 기술한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 발광 모듈(632)에서는, 각 반도체 발광 소자(42)가 각 도광체(341a～341d)에 의해 측면까지 덮여 있기 때문에, 각 반도체 발광 소자(42)의 측면으로부터 출사한 빛도 전방을 조사하기 위해 유효하게 이용되게 된다.
도 12는 제3 실시형태에 따른 발광 모듈의 다른 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다. 이하에서는, 도 9에 나타낸 발광 모듈(432)과 상이한 구성에 관해 주로 설명한다. 발광 모듈(732)은 제1 발광 유닛(736a)～제4 발광 유닛(736d)을 포함한다. 또, 발광 모듈(732)은 제1 발광 유닛(736a)～제4 발광 유닛(736d)(이하, 적절하게 발광 유닛(736)으로 지칭한다)이 갖는 반도체 발광 소자(42a～42d)의 상부를 일체적으로 덮는 도광체(141)를 포함한다. 도광체(141)에는, 도 5에 나타낸 것과 동일한 구성이며, 형광체층(144)과 각 반도체 발광 소자(42) 사이에 배치되어 있다.
따라서, 반도체 발광 소자(42a)로부터 출사하여 도광체(141)의 영역(141a)에 입사된 빛의 일부가, 인접하는 영역(141b)으로 향했다 하더라도, 차광부(58b)에 의해 차단된다. 또, 반도체 발광 소자(42b)로부터 출사하여 도광체(141)의 영역(141b)에 입사된 빛의 일부가, 인접하는 영역(141a, 141c)으로 향했다 하더라도, 차광부(58b, 58c)에 의해 차단된다. 또, 반도체 발광 소자(42c)로부터 출사되어 도광체(141)의 영역(141c)에 입사된 빛의 일부가, 인접하는 영역(141b, 141d)으로 향했다 하더라도, 차광부(58c, 58d)에 의해 차단된다. 또, 반도체 발광 소자(42d)로부터 출사되어 도광체(141)의 영역(141d)에 입사된 빛의 일부가, 인접하는 영역(141c)으로 향했다 하더라도, 차광부(58d)에 의해 차단된다. 그 결과, 발광 모듈(732)은, 발광 모듈(32)의 설명에서 기술한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 일체로 형성된 도광체(141)를 각 반도체 발광 소자(42)의 상부에 설치함으로써, 발광 유닛(736)마다 도광체를 설치하는 경우보다 발광 모듈의 제조가 용이해진다. 또, 이러한 구성에 의하면, 각 반도체 발광 소자(42a～42d)가 발하는 빛은, 대응하는 도광체(141)의 영역(141a～141d)을 각각 통과함으로써 산란이 억제된다. 또, 반도체 발광 소자(42)와 형광체층(144)은 이격되어 있기 때문에, 반도체 발광 소자(42)나 형광체층(144)의 방열성이 향상되어, 발광 모듈 전체의 특성이 개선된다.
도 13은, 제3 실시형태에 따른 발광 모듈의 다른 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다. 이하에서는, 도 11에 나타내는 발광 모듈(632)과 상이한 구성에 관해 주로 설명한다. 발광 모듈(832)은, 제1 발광 유닛(836a)～제4 발광 유닛(836d)을 포함한다. 또, 발광 모듈(832)은, 제1 발광 유닛(836a)～제4 발광 유닛(836d)(이하, 적절하게 발광 유닛(836)으로 지칭한다)이 갖는 반도체 발광 소자(42a～42d)의 상면 및 측면을 일체적으로 덮는 도광체(441)를 포함한다.
도광체(441)는, 각 반도체 발광 소자(42)와 대향하는 복수의 영역(441a～441d)으로 구획되어 있다. 각 영역(441a～441d)의 경계에는, 차광부(158b～158d)가 형성되어 있다. 따라서, 반도체 발광 소자(42a)로부터 출사하여 도광체(441)의 영역(441a)에 입사된 빛의 일부가, 인접하는 영역(441b)으로 향했다 하더라도, 차광부(158b)에 의해 차단된다. 또, 반도체 발광 소자(42b)로부터 출사되어 도광체(441)의 영역(441b)에 입사된 빛의 일부가, 인접하는 영역(441a, 441c)으로 향했다 하더라도, 차광부(158b, 158c)에 의해 차단된다. 또, 반도체 발광 소자(42c)로부터 출사되어 도광체(441)의 영역(441c)에 입사된 빛의 일부가, 인접하는 영역(441b, 441d)으로 향했다 하더라도, 차광부(158c, 158d)에 의해 차단된다. 또, 반도체 발광 소자(42d)로부터 출사되어 도광체(441)의 영역(441d)에 입사된 빛의 일부가, 인접하는 영역(441c)으로 향했다 하더라도, 차광부(158d)에 의해 차단된다.
그 결과, 발광 모듈(832)은, 발광 모듈(32)의 설명에서 기술한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 일체로 형성된 도광체(441)를 각 반도체 발광 소자(42)의 상부에 설치함으로써, 발광 유닛(836)마다 도광체를 설치하는 경우보다 발광 모듈의 제조가 용이해진다. 또, 발광 모듈(832)에서는, 각 반도체 발광 소자(42)가 도광체(441)의 각 영역(441a～441d)에 의해 측면까지 덮여 있기 때문에, 각 반도체 발광 소자(42)의 측면으로부터 출사된 빛도 전방을 조사하기 위해 유효하게 이용되게 된다.
(제4 실시형태)
도 14는 제4 실시형태에 따른 발광 모듈의 주요부를 나타내는 단면도이다. 또한, 전술한 각 실시형태와 동일한 구성이나 효과에 관해서는 설명을 적절하게 생략한다. 본 실시형태에 따른 발광 모듈(932)은, 제1 발광 유닛(936a)～제4 발광 유닛(936d)을 포함한다. 또, 발광 모듈(932)에서는, 각 반도체 발광 소자(42a～42d)의 출사면(42a1～42d1)의 크기와, 대응하는 각 형광체층(244a～244d)(이하, 적절하게 형광체층(244)으로 지칭한다)의 입사면(244a1～244d1)의 크기가 상이하다. 그 때문에, 각 반도체 발광 소자(42a～42d)와 형광체층(244a～244d) 사이에 배치되어 있는 각 도광체(541a～541d)(이하, 적절하게 도광체(541)로 지칭한다)는, 발광 유닛의 빛의 조사 방향에 대하여 수직인 단면적이 형광체층(244)에 근접함에 따라서 작아지도록 구성되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 각 반도체 발광 소자(42)가 발하는 빛은 대응하는 도광체(541)를 통과함으로써 산란이 억제된다. 또, 반도체 발광 소자(42)와 형광체층(244)은 이격되어 있기 때문에, 반도체 발광 소자(42)나 형광체층(244)의 방열성이 향상되어, 발광 모듈 전체의 특성이 개선된다. 또한, 반도체 발광 소자(42)에서 출사된 빛은 도광체(541)에 의해 집속되어 형광체층(244)에 입사되기 때문에, 형광체층(244)으로부터 출사되는 빛의 휘도가 올라간다.
도 15는 제4 실시형태에 따른 발광 모듈의 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다. 이하에서는, 도 14에 나타낸 발광 모듈(932)과 상이한 구성에 관해 주로 설명한다. 발광 모듈(1032)은, 제1 발광 유닛(1036a)～제4 발광 유닛(1036d)(이하, 적절하게 발광 유닛(1036)으로 지칭한다)을 포함한다. 도광체(641a)는 반도체 발광 소자(42a)의 상면 및 측면을 덮도록 설치되어 있다. 형광체층(244a)은 도광체(641a)의 상면에 적층되어 있다. 도광체(641b)는 반도체 발광 소자(42b)의 상면 및 측면을 덮도록 설치되어 있다. 형광체층(244b)은 도광체(641b)의 상면에 적층되어 있다. 도광체(641c)는 반도체 발광 소자(42c)의 상면 및 측면을 덮도록 설치되어 있다. 형광체층(244c)은 도광체(641c)의 상면에 적층되어 있다. 도광체(641d)는, 반도체 발광 소자(42d)의 상면 및 측면을 덮도록 설치되어 있다. 형광체층(244d)은, 도광체(641d)의 상면에 적층되어 있다.
따라서, 발광 모듈(1032)은, 발광 모듈(932)의 설명에서 기술한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 발광 모듈(1032)은, 각 도광체(641a～641d)에 의해 각 반도체 발광 소자(42)의 측면까지 덮여 있기 때문에, 각 반도체 발광 소자(42)의 측면으로부터 출사된 빛도 전방을 조사하기 위해 유효하게 이용할 수 있다.
도 16은 제4 실시형태에 따른 발광 모듈의 다른 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다. 이하에서는, 도 12에 나타낸 발광 모듈(732)과 상이한 구성에 관해 설명한다. 발광 모듈(1132)은, 제1 발광 유닛(1136a)～제4 발광 유닛(1136d)(이하, 적절하게 발광 유닛(1136)으로 지칭한다)을 포함한다. 또, 발광 모듈(1132)은, 제1 발광 유닛(1136a)～제4 발광 유닛(1136d)(이하, 적절하게 발광 유닛(1136)으로 지칭한다)이 갖는 반도체 발광 소자(42a～42d)의 상부를 일체적으로 덮는 도광체(741)를 포함한다. 도광체(741)는, 형광체층(144)과 각 반도체 발광 소자(42) 사이에 배치되어 있고, 차광부(258b～258c)에 의해 복수의 영역(741a～741d)으로 구획되어 있다. 발광 모듈(1132)은, 도광체(741)가 도 12에 나타낸 도광체(141)와 유사한 구성이므로, 발광 모듈(732)과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 도광체(741)는, 각 반도체 발광 소자(42)와 대향하는 쪽의 면적보다, 형광체층(144)과 대향하는 쪽의 면적이 작아지도록 구성되어 있다. 그 때문에, 제1 발광 유닛(1136a)이나 제4 발광 유닛(1136d)에서는, 반도체 발광 소자(42a, 42d)에서 출사된 빛은 도광체(741)의 영역(741a, 741d)에 의해 집속되어 형광체층(144)에 입사되기 때문에, 형광체층(144)으로부터 출사되는 빛의 휘도가 상승한다.
도 17은 제4 실시형태에 따른 발광 모듈의 다른 변형예의 주요부를 나타내는 단면도이다. 이하에서는, 도 13에 나타내는 발광 모듈(832)과 상이한 구성에 관해서 주로 설명한다. 발광 모듈(1232)은, 제1 발광 유닛(1236a)～제4 발광 유닛(1236d)을 포함한다. 또, 발광 모듈(1232)은, 제1 발광 유닛(1236a)～제4 발광 유닛(1236d)(이하, 적절하게 발광 유닛(1236)으로 지칭한다)이 갖는 반도체 발광 소자(42a～42d)의 상면 및 측면을 일체적으로 덮는 도광체(841)를 포함한다.
도광체(841)는 각 반도체 발광 소자(42)와 대향하는 복수의 영역(841a～841d)으로 구획되어 있다. 각 영역(841a～841d)의 경계에는, 차광부(358b～358d)가 형성되어 있다. 발광 모듈(1232)은, 도광체(841)가 도 13에 나타낸 도광체(441)와 유사한 구성이므로, 발광 모듈(832)과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 도광체(841)는, 내포되는 각 반도체 발광 소자(42)의 상면과 접하고 있는 면의 면적보다, 형광체층(144)과 대향하는 쪽의 면적이 작아지도록 구성되어 있다. 그 때문에, 제1 발광 유닛(1236a)이나 제4 발광 유닛(1236d)에서는, 반도체 발광 소자(42a, 42d)를 출사한 빛은 도광체(841)의 영역(841a, 841d)에 의해 집속되어 형광체층(144)에 입사되기 때문에, 형광체층(144)으로부터 출사되는 빛의 휘도가 올라간다.
(제5 실시형태)
도 18은 제5 실시형태에 따른 발광 모듈의 주요부를 나타내는 단면도이다. 본 실시형태에 따른 발광 모듈은, 렌즈나 프리즘 등의 광학 부품을 이용하여 반도체 발광 소자로부터 발하는 빛을 집속하여, 도광체로 향하게 하고 있는 점에 특징이 있다. 본 실시형태에 따른 발광 모듈(1332)은, 제1 발광 유닛(1336a)～제4 발광 유닛(1336d)(이하, 적절하게 발광 유닛(1336)으로 지칭한다)을 포함한다.
제1 발광 유닛(1336a)은, 기판(34)에 지지되어 있는 반도체 발광 소자(42a)와, 반도체 발광 소자(42a)의 발광면과 대향하도록 설치된 볼록 렌즈(60a)와, 볼록 렌즈(60a)의 출사측에 설치된 도광체(941a)와, 도광체(941a)의 출사측에 적층되어 있는 형광체층(244a)을 포함한다. 제2 발광 유닛(1336b)은, 기판(34)에 지지되어 있는 반도체 발광 소자(42b)와, 반도체 발광 소자(42b)의 발광면과 대향하도록 설치된 볼록 렌즈(60b)와, 볼록 렌즈(60b)의 출사측에 설치된 도광체(941b)와, 도광체(941b)의 출사측에 적층되어 있는 형광체층(244b)을 포함한다. 제3 발광 유닛(1336c)은, 기판(34)에 지지되어 있는 반도체 발광 소자(42c)와, 반도체 발광 소자(42c)의 발광면과 대향하도록 설치된 볼록 렌즈(60c)와, 볼록 렌즈(60c)의 출사측에 설치된 도광체(941c)와, 도광체(941c)의 출사측에 적층되어 있는 형광체층(244c)을 포함한다. 제4 발광 유닛(1336d)은, 기판(34)에 지지되어 있는 반도체 발광 소자(42d)와, 반도체 발광 소자(42d)의 발광면과 대향하도록 설치된 볼록 렌즈(60d)와, 볼록 렌즈(60d)의 출사측에 설치된 도광체(941d)와, 도광체(941d)의 출사측에 적층되어 있는 형광체층(244d)을 포함한다.
또, 각 반도체 발광 소자(42)의 출사면(42a1～42d1)의 면적은, 대응하는 형광체층(244)의 입사면(244a1～244d1)의 면적 이상이다. 또한, 볼록 렌즈(60a～60d)를 적절하게 볼록 렌즈(60)로 지칭한다. 또, 도광체(941a～941d)를 적절하게 도광체(941)로 지칭한다.
반도체 발광 소자(42)로부터 발한 빛은, 볼록 렌즈(60)에 의해 집광되어, 도광체(941)에 입사된다. 도광체(941)에 입사된 빛은, 반도체 발광 소자(42)의 발광면 이하의 입사면을 갖는 형광체층(244)을 통과하여 전방에 조사된다. 이 구성에 의해, 반도체 발광 소자(42)로부터 발하는 빛이 발산되는 경우라 하더라도, 볼록 렌즈(60)와 도광체(941)에 의해 확실하게 형광체층(244)에 집광된다. 따라서, 각 형광체층(244)으로부터 출사된 빛은, 인접하는 발광 유닛(1336)의 미리 정해진 조사 영역으로 누출되는 것이 억제된다. 따라서, 본 실시형태에 따른 발광 모듈(1332)에 의하면, 원하는 배광 특성을 높은 정밀도로 실현할 수 있다. 그 결과, 발광 모듈(1332)의 몇개의 발광 유닛(1336)을 소등하고, 그 밖의 발광 유닛(1336)을 점등한 경우, 점등된 발광 유닛(1336)의 빛이, 소등된 발광 유닛(1336)의 조사 영역으로 누출되어 버리는 것이 억제되어, 그 영역에 존재하는 앞차나 보행자에 대하여 글레어를 부여하는 상황이 개선된다. 또, 반도체 발광 소자(42)에서 출사된 빛은 볼록 렌즈(60)에 의해 집속되어 형광체층(244)에 입사되기 때문에, 형광체층(244)으로부터 출사되는 빛의 휘도가 상승한다.
(제6 실시형태)
도 19는 제6 실시형태에 따른 발광 모듈의 주요부를 나타내는 단면도이다. 본 실시형태에 따른 발광 모듈은, 반사경을 이용하여 반도체 발광 소자의 측면으로부터 발하는 빛을 집속하여, 도광체로 향하게 하고 있는 점에 특징이 있다. 이하에서는, 도 10에 나타내는 발광 모듈(532)과 상이한 구성에 관해 주로 설명한다. 본 실시형태에 따른 발광 모듈(1432)은, 제1 발광 유닛(1436a)～제4 발광 유닛(1436d)(이하, 적절하게 발광 유닛(1436)으로 지칭한다)을 포함한다.
제1 발광 유닛(1436a)은, 기판(34)에 지지되어 있는 반도체 발광 소자(42a)와, 반도체 발광 소자(42a)를 둘러싸도록 설치된 반사경(62a)과, 반도체 발광 소자(42a)의 출사측에 간격을 두고 설치되어 있는 도광체(41a)와, 도광체(41a)의 출사측에 적층되어 있는 형광체층(44a)을 포함한다. 제2 발광 유닛(1436b)은, 기판(34)에 지지되어 있는 반도체 발광 소자(42b)와, 반도체 발광 소자(42b)를 둘러싸도록 설치된 반사경(62b)과, 반도체 발광 소자(42b)의 출사측에 간격을 두고 설치되어 있는 도광체(41b)와, 도광체(41b)의 출사측에 적층되어 있는 형광체층(44b)을 포함한다. 제3 발광 유닛(1436c)은, 기판(34)에 지지되어 있는 반도체 발광 소자(42c)와, 반도체 발광 소자(42c)를 둘러싸도록 설치된 반사경(62c)과, 반도체 발광 소자(42c)의 출사측에 간격을 두고 설치되어 있는 도광체(41c)와, 도광체(41c)의 출사측에 적층되어 있는 형광체층(44c)을 포함한다. 제4 발광 유닛(1436d)은, 기판(34)에 지지되어 있는 반도체 발광 소자(42d)와, 반도체 발광 소자(42d)를 둘러싸도록 설치된 반사경(62d)과, 반도체 발광 소자(42d)의 출사측에 간격을 두고 설치되어 있는 도광체(41d)와, 도광체(41d)의 출사측에 적층되어 있는 형광체층(44d)을 포함한다. 또한, 반사경(62a～62d)을 적절하게 반사경(62)으로 지칭한다. 또, 도광체(41a～41d)를 적절하게 도광체(41)로 지칭한다.
발광 유닛(1436)에서는, 반도체 발광 소자(42)로부터 발한 빛 중 측면으로부터 측방으로 향하여 출사된 빛이라 하더라도, 반사경(62)에 의해 반사되어, 도광체(41)에 입사된다. 도광체(41)에 입사된 빛은, 형광체층(44)을 통과하여 전방에 조사된다. 이 구성에 의해, 반도체 발광 소자(42)로부터 발하는 빛이 측면으로부터 출사되는 경우라 하더라도, 반사경(62)과 도광체(41)에 의해 확실하게 형광체층(44)에 집광된다. 따라서, 각 형광체층(44)으로부터 출사된 빛은, 인접하는 발광 유닛(1436)의 미리 정해진 조사 영역으로 누출되는 것이 억제된다. 따라서, 본 실시형태에 따른 발광 모듈(1432)에 의하면, 원하는 배광 특성을 높은 정밀도로 실현할 수 있다. 그 결과, 발광 모듈(1432)의 몇개의 발광 유닛(1436)을 소등하고, 그 밖의 발광 유닛(1436)을 점등한 경우, 점등된 발광 유닛(1436)의 빛이, 소등된 발광 유닛(1436)의 조사 영역으로 누출되는 것이 억제되어, 그 영역에 존재하는 앞차나 보행자에 대하여 글레어를 부여하는 상황이 개선된다.
(차량용 등기구)
도 20은 전술한 바와 같이 구성되는 차량용 전조등 장치의 조사 제어부와 차량측의 차량 제어부의 구성을 설명하는 기능 블록도이다. 차량용 전조등 장치(100)의 조사 제어부(102)는, 차량(104)에 탑재된 차량 제어부(106)의 지시에 따라서 전원 회로(108)를 제어하여 제1 등기구 유닛(18)이나 제2 등기구 유닛(20)의 조사를 제어한다.
차량 제어부(106)에는, 라이트 스위치(110), 시계(112), 조도 센서(114), 카메라(116), 차속 센서(118)가 접속되어 있다. 라이트 스위치(110)는 제1 등기구 유닛(18)의 온/오프에 의한 로우빔 조사 전환, 제1 등기구 유닛(18)의 점등시의 제2 등기구 유닛(20)의 온/오프에 의한 하이빔 조사 전환, 제1 등기구 유닛(18)의 소등시의 제2 등기구 유닛(20)의 온/오프에 의한 DRL 조사 전환을 수동으로 행하는 스위치이다.
본 실시형태의 차량용 전조등 장치(100)는, 라이트 스위치(110)의 조작이 없는 경우에도 차량(104)의 주위 상황을 검출하여 제1 등기구 유닛(18)이나 제2 등기구 유닛(20)의 점/소등을 제어할 수 있다. 예를 들어, 시계(112)는, 현재의 일시 또는 현재의 계절과 시각을 차량 제어부(106)에 제공한다. 차량 제어부(106)는, 일시나 계절에 기초하여 차량(104)의 주위가 차량용 전조등 장치(100)를 점등해야 할 밝기라고 판정할 수 있는 경우는, 조사 제어부(102)에 제1 등기구 유닛(18)의 점등 지령을 보내어 로우빔을 자동 점등하도록 해도 좋다. 한편, 차량 제어부(106)가 차량용 전조등 장치(100)의 점등은 필요없는 밝기라고 판정한 경우, 조사 제어부(102)에 제2 등기구 유닛(20)의 감광 점등 지령을 보내어 DRL을 자동 점등하도록 해도 좋다. 또, 차량 제어부(106)는, 카메라(116)로부터의 정보에 기초하여, 차량 전방에 전방 차량이나 보행자가 존재하지 않는 경우, 로우빔 조사로부터 하이빔 조사로 자동적으로 전환해도 좋다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태의 경우, 제1 등기구 유닛(18)과 함께 제2 등기구 유닛(20)을 점등했을 때, 하이빔 조사 영역 중에 조사를 억제해야 할 물체가 존재하는 경우, 상기 물체가 존재하는 위치에 대응하는 제2 등기구 유닛(20)의 조사에 의한 부분 영역을 소등 제어한다. 여기서, 조사를 억제해야 할 물체란, 대향차나 앞차, 보행자 등이다. 이러한 소등 제어를 실행하기 위해, 차량 제어부(106)는, 물체의 인식 수단으로서 예를 들어 스테레오 카메라 등의 카메라(116)로부터 제공되는 화상 데이터를 이용한다. 카메라(116)의 촬영 영역은 가상 수직 스크린의 영역과 일치한다. 촬영 화상 중에 미리 유지하고 있는 차량이나 보행자를 나타내는 특징점을 포함하는 화상이 존재하는 경우, 하이빔 조사 영역 중에 조사를 억제해야 할 물체가 존재한다고 판정한다. 그리고, 조사를 억제해야 할 물체가 존재하는 위치에 대응하는 부분 영역을 형성하고 있는 발광 유닛(36)을 소등하도록 조사 제어부(102)에 정보를 공급한다. 또한, 하이빔 조사 영역 중에 조사를 억제해야 할 대상물을 검출하는 수단은 적절하게 변경 가능하고, 카메라(116) 대신 밀리파 레이더나 적외선 레이더 등의 다른 검출 수단을 이용해도 좋다. 또, 이들을 조합해도 좋다. 또, 카메라(116)로부터의 정보에 기초하여, 차량(104) 주위의 밝기를 검출하여 하이빔 조사 모드와 주간 점등 조사 모드의 전환 제어를 행하도록 해도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는, 차량용 등기구로서의 차량용 전조등 장치는, 발광 모듈이 포함하는 복수의 발광 유닛을 개별적으로 조광 제어하는 제어 회로를 포함한다. 또한, 제어 회로는, 발광 모듈이 포함하는 복수의 발광 유닛을 복수의 그룹으로 나눈 경우에 그룹마다 조광 제어하는 것이어도 좋다. 이러한 차량용 전조등 장치는, 전술한 발광 모듈을 포함함으로써, 원하는 배광 특성을 높은 정밀도로 실현할 수 있다.
이상, 본 발명을 각 실시형태를 바탕으로 설명했다. 이 실시형태는 예시적이며, 이들의 각 구성 요소나 각 처리 프로세스의 조합에 여러 변형예가 가능한 것, 또한 그러한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은 당업자에게 이해되어야 하는 점이다.
전술한 실시형태에서는, 청색의 빛을 발하는 반도체 발광 소자와 황색의 형광체를 조합한 발광 유닛에 관해 설명했지만, 발광 유닛으로는, 자외광을 발하는 반도체 발광 소자와, 자외광에 의해 여기되어, 적, 녹, 청의 빛을 각각 발하는 복수의 형광체를 갖는 것이어도 좋다. 또는, 자외광을 발하는 반도체 발광 소자와, 자외광에 의해 여기되어, 청색, 황색의 빛을 발하는 형광체를 갖는 발광 유닛이어도 좋다.
또, 전술한 실시형태에서는, 광파장 변환 부재로서 세라믹 재료가 이용되고 있지만, 그 대신 실리콘 수지나 유리, 졸ㆍ겔제와, 분말 형광체를 혼합하여 판형상으로 가공한 것을 광파장 변환 부재로서 이용해도 좋다. 또한, 형광체층으로는, 파장 600 nm에서의 광투과율이 40% 이상인 것이 바람직하다. 또, 본 실시형태에 따른 발광 모듈은, 차량용 등기구 뿐만 아니라 조명용 등기구에도 이용할 수 있다.
10 : 등기구 본체 유닛 12 : 투광 커버
14 : 램프 보디 16 : 익스텐션
18 : 제1 등기구 유닛 20 : 제2 등기구 유닛
22 : 리플렉터 24 : 광원 밸브
25 : 차량 전방 26 : 쉐이드
28 : 홀더 30 : 투영 렌즈
32 : 발광 모듈 34 : 기판
36 : 발광 유닛 40 : 성장 기판
41 : 도광체 42 : 반도체 발광 소자
44 : 형광체층 60 : 볼록 렌즈
62 : 반사경 100 : 차량용 전조등 장치
102 : 조사 제어부 104 : 차량
106 : 차량 제어부 108 : 전원 회로
110 : 라이트 스위치 112 : 시계
114 : 조도 센서 116 : 카메라
118 : 차속 센서

Claims (10)

  1. 반도체 발광 소자를 이용하여 빛을 발하는 복수의 발광 유닛과,
    배열된 상기 복수의 발광 유닛을 지지하는 기판을 포함하며,
    상기 복수의 발광 유닛은, 각각 상기 반도체 발광 소자가 발한 빛을 도광시키는 도광부를 가지며, 상기 각 발광 유닛이 발한 빛은 대응하는 도광부를 통과함으로써, 인접하는 발광 유닛의 조사 영역을 향하지 않는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각 발광 유닛은 광파장 변환 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광파장 변환 부재는 세라믹 형광체인 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  4. 제2항에 있어서, 상기 도광부는 상기 반도체 발광 소자와 상기 광파장 변환 부재와의 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도광부는 복수의 영역으로 구획되어 있고, 상기 각 영역의 경계에는 차광부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 유닛끼리의 간격은 50 ㎛ ～ 500 ㎛의 범위에서 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  7. 제5항에 있어서, 상기 발광 유닛끼리의 간격은 50 ㎛ ～ 500 ㎛의 범위에서 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 모듈.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 발광 모듈과,
    상기 발광 모듈이 포함하는 복수의 반도체 발광 소자를 개별적으로 조광(調光) 제어하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 등기구.
  9. 제5항에 기재된 발광 모듈과,
    상기 발광 모듈이 포함하는 복수의 반도체 발광 소자를 개별적으로 조광 제어하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 등기구.
  10. 제6항에 기재된 발광 모듈과,
    상기 발광 모듈이 포함하는 복수의 반도체 발광 소자를 개별적으로 조광 제어하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 등기구.
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