KR20040086819A - 차량용 전조등 및 반도체 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배광 패턴을 적절히 형성하는 것을 과제로 한다.
미리 정해진 배광 패턴의 빛을 조사하는 차량용 전조등으로서, 대략 선형의 발광 영역으로부터 빛을 발생하는 반도체 발광 소자와, 반도체 발광 소자가 발생하는 빛을 반사 또는 편향하여 그 발광 영역의 형상을 투영함으로써, 배광 패턴에 있어서의 명암 경계를 정하는 컷트라인의 적어도 일부를 형성하는 광학 부품을 구비한다. 또, 컷트라인의 적어도 일부에 대응하는 방향으로 늘어서 배치된 복수의 반도체 발광 소자를 구비하며, 광학 부품은 복수의 반도체 발광 소자의 각각에 있어서의 발광 영역의 형상을 컷트라인의 적어도 일부의 위에 늘어서는 각각 다른 위치에 투영함으로써, 컷트라인의 적어도 일부를 형성하더라도 좋다.

Description

차량용 전조등 및 반도체 발광 소자{VEHICULAR HEADLAMP AND SEMICONDUCTOR LIGHT SOURCE}
본 발명은 차량용 전조등 및 반도체 발광 소자에 관한 것이다. 특히 본 발명은 미리 정해진 배광 패턴의 빛을 조사하는 차량용 전조등에 관한 것이다.
차량용 전조등에 있어서는, 안전상의 관점에서 높은 정밀도로 배광 패턴을 형성할 필요가 있다. 이 배광 패턴은 예컨대 반사경 또는 렌즈 등을 이용한 광학계에 의해 형성된다(예컨대, 특허문헌1 참조). 또한, 최근, 차량용 전조등에 반도체 발광 소자를 이용하는 것이 검토되고 있다.
<특허문헌 1>
일본 특허 공개 평6-89601호 공보(제3-7페이지, 도 1∼도 14)
반도체 발광 소자는 예컨대 표면이나 단부면 등의 소정의 넓이를 갖는 발광영역으로부터 빛을 발생한다. 이 경우, 광학계 설계가 복잡하게 되는 등으로 인해, 적절한 배광 패턴을 형성하기가 곤란한 경우가 있었다.
그래서 본 발명은 상기한 과제를 해결할 수 있는 차량용 전조등 및 반도체 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 목적은 특허청구범위에 있어서의 독립항에 기재한 특징의 조합에 의해 달성된다. 또 종속항은 본 발명의 한층 더 유리한 구체예를 규정한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 등기구(400)의 구성의 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 광원 유닛(100a)의 구성의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 광원 유닛(100b)의 구성의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 배광 패턴(300)의 일례를 도시하는 개념도이다.
도 5는 광원 유닛(100c)의 구성의 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 광원 유닛(100d)의 구성의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 복수의 광원 유닛(100a, 100c, 100d)의 배광 특성의 일례를 설명하는 도면이다.
도 8은 반도체 발광 소자(102)의 구성의 일례를 도시한 도면이다.
도 9는 광원(120)의 구성의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 10은 광원(120)의 구성의 또 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 11은 광원 유닛(100)의 BB 수직 단면도이다.
도 12는 광원 유닛(100)의 AA 수평 단면도이다.
도 13은 배광 패턴(300)의 일례를 도시하는 개념도이다.
도 14는 반도체 발광 소자(102)의 구성의 다른 예를 도시하는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 광원 유닛
102 : 반도체 발광 소자
104 : 렌즈
106 : 기판
108 : 투명 부재
110 : 지지 부재
114 : 발광 영역
116 : 활성층
120 : 광원
202 : 리플렉터
204 : 지지 부재
300 : 배광 패턴
302 : 경사 컷트라인
304 : 수평 컷트라인
306 : 영역
308 : 영역
310 : 영역
400 : 차량용 등기구
402 : 투명 커버
404 : 램프 보디
502 : 점
504 : 상
602 : 사파이어부
604 : N형 반도체층
606 : P형 반도체층
즉, 본 발명의 제1 형태에 따르면, 미리 정해진 배광 패턴의 빛을 조사하는 차량용 전조등으로서, 대략 선형의 발광 영역으로부터 빛을 발생하는 반도체 발광 소자와, 반도체 발광 소자가 발생하는 빛을 반사 또는 편향하여 그 발광 영역의 형상을 투영함으로써, 배광 패턴에 있어서의 명암 경계를 정하는 컷트라인의 적어도 일부를 형성하는 광학 부품을 구비한다.
또, 컷트라인의 적어도 일부에 대응하는 방향으로 늘어서 배치된 복수의 반도체 발광 소자를 구비하고, 광학 부품은 복수의 반도체 발광 소자의 각각에 있어서의 발광 영역의 형상을 컷트라인의 적어도 일부의 위에 나란히 늘어서는 각각 다른 위치에 투영함으로써, 컷트라인의 적어도 일부를 형성하여도 좋다.
또, 발광 영역은, 반도체 발광 소자의 표면에 대략 선형으로 연신하여 형성되고 개구부의 적어도 일부로부터 빛을 발생하며 적어도 활성층의 일부에까지 달하는 깊이의 홈을 포함하여도 좋다.
본 발명의 제2 형태에 따르면, 미리 정해진 배광 패턴의 빛을 조사하는 차량용 전조등에 이용되는 반도체 발광 소자로서, 배광 패턴에 있어서의 명암 경계를 정하는 컷트라인의 적어도 일부에 대응하는 방향으로 연신하여 표면에 형성되며 개구부의 적어도 일부로부터 빛을 발생하고 적어도 활성층의 일부에까지 달하는 깊이의 홈을 구비한다.
한편 상기한 발명의 개요는 본 발명의 필요한 특징 모두를 열거한 것이 아니라, 이들의 특징군의 서브컴비네이션도 또 발명이 될 수 있다.
이하, 발명의 실시형태를 통하여 본 발명을 설명하지만, 이하의 실시형태는 특허청구의 범위에 따른 발명을 한정하는 것은 아니며, 또 실시형태에서 설명되고 있는 특징의 조합의 전부가 발명의 해결수단에 필수적이라고는 할 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 등기구(400)의 구성의 일례를 도시한다. 차량용 등기구(400)는 예컨대, 차량의 전방의 미리 정해진 조사 방향으로 빛을 조사하는 로우빔 조사용의 차량용 전조등(헤드램프)이다. 본 예의 차량용 등기구(400)는 차량용 전조등의 배광 패턴을 적절히 형성하는 것을 목적으로 한다. 차량용 등기구(400)는 트랜스퍼런트(transparent)형의 투명 커버(402)와 램프 보디(404)로 형성되는 등실 내에, 복수의 광원 유닛(100)을 대략 가로 일렬로 수용한다.
이들 광원 유닛(100)은 동일하거나 또는 같은 식의 구성을 지니며, 광축이 차량 전후 방향에 대하여 차량용 등기구(400)를 차체에 부착한 경우에 0.3∼0.6°정도 하향으로 되도록, 등실 내에 수용되어 있다. 차량용 등기구(400)는 이들 광원 유닛(100)이 조사하는 빛에 기초해, 차량의 전방으로 빛을 조사하여 소정의 배광 패턴을 형성한다. 차량용 등기구(400)는 각각 다른 배광 특성을 갖는 복수의 광원 유닛(100)을 갖추더라도 좋다. 본 예에서, 차량용 등기구(400)는 각각 다른 배광 특성을 갖는 복수의 광원 유닛(100a∼100d)을 구비한다.
도 2는 광원 유닛(100a)의 구성의 일례를 도시한다. 광원 유닛(100a)은 광원(120)이 발생하는 빛을 렌즈(104)에 의해 전방으로 조사하는 직사형의 광원 유닛이며, 지지 부재(110), 광원(120) 및 렌즈(104)를 갖는다. 지지 부재(110)는 차량의 전방을 향하는 표면 위에 광원(120)의 바닥면을 지지하여 고정하는 판형체이며, 이에 따라 광원(120)을 차량의 전방을 향해서 발광시킨다. 또, 지지 부재(110)는 금속 등의 공기보다도 열전도율이 높은 소재로, 표면이 광원(120)의 바닥면과 접하도록 형성함으로써 광원(120)이 발생하는 열을 방열하는 방열판의 기능을 갖는다. 이에 따라, 광원(120)의 광도가 열에 의해 저하되는 것을 막을 수 있다.
광원(120)은 발광 다이오드 모듈이며, 기판(106), 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102e) 및 밀봉 부재(108)를 포함한다. 기판(106)은 지지 부재(110)의 표면에 고정된 원반형체이며, 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102e)를 렌즈(104)에 대향시켜 유지한다. 또한, 기판(106)의 적어도 일부는 금속 등의 공기보다도 열전도율이 높은 소재로 형성되어, 반도체 발광 소자(102a∼102e)가 발생하는 열을 지지 부재(110)에 전달한다.
복수의 반도체 발광 소자(102a∼102e)는 대략 선형의 발광 영역(114a∼114e)으로부터 각각 빛을 발생하는 발광 다이오드 소자이며, 기판(106)을 사이에 두고 지지 부재(110)와 대향하여, 차량의 대략 좌우 방향으로 대략 일렬로 늘어서 대략등간격으로 배치된다. 본 예에서, 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102e)는 각각의 발광 영역(114a∼114e)을 대략 일직선상에 가지런히 되도록 배치된다. 이 경우, 광원(120)은 발광 영역(114a∼114e)을 연결한 대략 일직선형의 영역으로부터 빛을 발생한다.
여기서, 반도체 발광 소자(102)의 표면은 예컨대, 1 ㎜각형 정도의 대략 정방형이다. 발광 영역(114)은 짧은 방향의 폭이 0.1∼0.2 ㎜이며, 길이 방향의 길이가 0.7∼0.8 ㎜정도이다. 발광 영역(114)의 폭은 1∼10 ㎛ 정도라도 좋다. 발광 영역(114)의 길이는 발광 영역(114)의 길이 방향에 있어서의 반도체 발광 소자(102)의 폭과 대략 동일하여도 좋다. 발광 영역(114)의 폭은 반도체 발광 소자(102)의 폭보다도 작아도 된다. 발광 영역(114)의 폭은 예컨대, 길이의 1/100∼1/1000 정도라도 좋다. 발광 영역(114)의 폭은 예컨대 수십 ㎛ 정도인 0.1 ㎜ 이하라도 좋다.
또, 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102e)는 예컨대 인접하는 반도체 발광 소자(102)와 대략 접하는 정도의 좁은 간격으로 배열되는 것이 바람직하다. 이 경우, 광원(120)이 발생하는 빛에 기초하여, 이음매가 없는 직선형의 상을 형성할 수 있다.
또, 본 예에서, 반도체 발광 소자(102a∼102e)의 각각은, 예컨대 표면 위에 각각 형성된 형광체에 대하여 청색광을 조사함으로써, 형광체에 청색광의 보색인 황색광을 발생시킨다. 이에 따라, 광원(120)은 반도체 발광 소자(102a∼102e) 및 형광체가 각각 발생하는 청색광 및 황색광에 기초하여, 백색광을 발생한다. 다른예에서, 반도체 발광 소자(102a∼102e)는 형광체에 대하여 자외광을 조사함으로써, 형광체에 백색광을 발생시키더라도 좋다.
밀봉 부재(108)는 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102e)를 사이에 두고 기판(106)과 대향하여, 예컨대 투명 수지 등에 의해 형성된 몰드이며, 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102e)를 봉하여 막는다. 본 예에서, 밀봉 부재(108)는 발광 영역(114c)의 중앙 근방에 중심을 갖는 대략 반구형체이다. 이 경우, 밀봉 부재(108)의 표면에 있어서의 반사를 저감시킨다. 그 때문에, 광원(120)은 반도체 발광 소자(102a∼102e)가 발생하는 빛을 효율적으로 외부로 조사할 수 있다.
렌즈(104)는 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102e)가 발생하는 빛을 편향하는 광학 부품의 일례이며, 반도체 발광 소자(102a∼102e)에 대하여 차량의 전방측에 설치되고, 이들이 발생하는 빛을 투과시킴으로써, 그 빛을 차량 전방의 조사 방향으로 조사한다. 렌즈(104)는 발광 영역(114a∼114e)의 형상을 차량의 전방으로 투영함으로써, 배광 패턴에 있어서의 명암 경계를 정하는 컷트라인의 적어도 일부를 형성한다. 렌즈(104)는 발광 영역(114a∼114e)의 상을 투영함으로써, 그 상의 명암 경계에 기초하여, 컷트라인의 적어도 일부를 형성하여도 좋다.
여기서, 본 예에 있어서, 렌즈(104)는 발광 영역(114c) 상에, 예컨대 초점 또는 광학 설계상의 기준점 등인 광학적 중심(F)을 갖는다. 이 경우, 예컨대 초점면 내에 있는 발광 영역(114a∼114e)의 형상을, 높은 정밀도로 투영할 수 있다. 본 예에 따르면, 명확하고 적절한 컷트라인을 형성할 수 있다. 또, 본 예에 따르면, 광원으로서 반도체 발광 소자(102)를 이용함으로써, 광원 유닛(100)의 사이즈를 저감할 수 있다.
또, 컷트라인의 형성에 필요한 정밀도에 따라서, 렌즈(104)는 광학적 중심(F)을, 발광 영역(114c) 상에 있어서의 상기 정밀도에 대응하는 소정의 범위 중에 갖더라도 좋다. 또, 렌즈(104)는 복수의 발광 영역(114a∼114b, 114d∼114e) 중 어느 하나의 대략 위에 광학적 중심(F)을 갖더라도 좋다.
또, 다른 예에 있어서, 광원 유닛(100a)은 1개의 반도체 발광 소자(102)를 갖더라도 좋다. 이 경우, 렌즈(104)는 예컨대, 이 반도체 발광 소자(102)에 있어서의 발광 영역(114) 위에 광학적 중심(F)을 지니고, 이 발광 영역(114)의 상을 투영함으로써, 컷트라인의 적어도 일부를 형성한다. 렌즈(104)는 예컨대, 그 상에 있어서의 명암 경계에 기초하여 컷트라인을 형성한다. 이 경우도, 대략 선형의 발광 영역(114)의 형상에 기초하여, 컷트라인을 적절히 형성할 수 있다.
또, 이 경우, 광원 유닛(100a)은 1개의 반도체 발광 소자(102)에 있어서의 발광 영역(114)의 상을 투영하기 때문에, 발광 영역(114)의 형상에 기초하여, 예컨대 이음매가 없는 직선형의 상을 적절히 형성할 수 있다. 나아가서는, 이 경우, 1개의 반도체 발광 소자(102)에 대응하여 1개의 렌즈(104)가 설치되어 있으므로, 발광 영역(114)의 상을 명확하게 투영할 수 있다. 또, 이에 따라, 컷트라인을 명확하게 형성할 수 있다.
또 더 다른 예에 있어서, 광원 유닛(100a)은 광원(120)이 발생하는 빛의 일부를 차광하는 차광 부재(쉐도)를 더욱 구비하더라도 좋다. 차광 부재는 예컨대, 투영 렌즈(104)와 광원(120) 사이에 설치되어도 좋다. 투영 렌즈(104)는 예컨대,차광 부재의 가장자리 근방에 형성되는 명암 경계에 기초하여, 컷트라인의 일부를 형성하여도 좋다.
도 3은 광원 유닛(100b)의 구성의 일례를 도시한다. 광원 유닛(100b)은 지지 부재(110), 광원(120) 및 렌즈(104)를 갖는다. 광원(120)은 기판(106), 복수의 반도체 발광 소자(102f∼102i) 및 밀봉 부재(108)를 포함한다.
광원(120)은 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102e)(도 2 참조) 대신에, 복수의 반도체 발광 소자(102f∼102i)를 포함하는 것 외에는 광원 유닛(100a)에 있어서의 광원(120)과 동일하거나 또는 같은 식의 구성 및 기능을 갖는다.
복수의 반도체 발광 소자(102f∼102i)는 반도체 발광 소자(102a∼102e)의 간격과 대략 같은 간격으로, 각각의 발광 영역(114f∼114i)을 대략 일직선상에 가지런히 되도록 배치된다. 또, 복수의 반도체 발광 소자(102f∼102i)의 각각은 광원 유닛(100a)에 마련된 인접하는 2개의 반도체 발광 소자(102)의 간극에 대응하는 위치에, 각각의 중심을 맞춰 배치된다. 예컨대, 반도체 발광 소자(102f)는 반도체 발광 소자(102a)(도 2 참조)와 반도체 발광 소자(102b)(도 2 참조)와의 간극에 대응하는 위치에 맞춰 배치된다. 이에 따라, 반도체 발광 소자(102f∼102i)는 반도체 발광 소자(102a∼102e)가 발생하는 빛의 간극을 상보적으로 조사하는 빛을 발생한다. 반도체 발광 소자(102f∼102i)는 광원 유닛(100a)에 있어서의 반도체 발광 소자(102a∼102d)에 대하여, 반도체 발광 소자(102)의 폭의 반 정도 가로로 틀어진 위치에 형성되더라도 좋다.
이 경우, 광원 유닛(100a, 100b)은 발광 영역(114a∼114e)의 상과 발광영역(114f∼114i)의 상을 상보적으로 투영한다. 차량용 등기구(400)는 이들 상의 명암 경계에 기초하여, 컷트라인의 적어도 일부를 형성한다. 본 예에 따르면, 적절히 컷트라인을 형성할 수 있다. 한편, 상기한 것 이외의 점에 있어서, 도 3에서, 도 2와 동일한 부호를 붙인 구성은 도 2에 있어서의 구성과 동일하거나 또는 같은 기능을 갖기 때문에 설명을 생략한다.
도 4는 차량용 등기구(400)에 의해 형성되는 배광 패턴(300)의 일례를 도시하는 개념도이다. 배광 패턴(300)은 광원 유닛(100)의 전방 25 m의 위치에 배치된 가상 수직 스크린 상에 형성되는 로우빔 배광 패턴이다. 본 예에서, 차량용 등기구(400)는 대략 수평 방향의 명암 경계를 정하는 수평 컷트라인(304) 및 수평 방향에 대하여 15°정도의 각도를 이루는 소정의 경사 방향의 명암 경계를 정하는 경사 컷트라인(302)을 갖는 배광 패턴(300)을 형성한다.
본 예에서, 차량용 등기구(400)는 각각 다른 배광 특성을 갖는 복수의 광원 유닛(100)을 구비하며, 각각의 광원 유닛(100)이 발생하는 빛에 기초하여, 배광 패턴(300)을 형성한다. 이 경우, 각각의 광원 유닛(100)은 배광 패턴(300)에 있어서의 일부의 영역을 형성한다. 예컨대, 광원 유닛(100a)은 배광 패턴(300)의 일부의 영역(306a∼306e)을 형성한다. 광원 유닛(100b)은 영역(306f∼306i)을 형성한다.
이하, 광원 유닛(100a, 100b)의 배광 특성에 관해서 더욱 자세히 설명한다. 광원 유닛(100a)에 있어서, 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102e)는 수평 컷트라인(304)에 대응하여, 차량의 좌우를 향하는 대략 수평 방향으로 나란히 늘어서 배치된다. 또, 이에 따라, 복수의 발광 영역(114a∼114e)은 대략 일직선상에배치된다.
렌즈(104)는 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102e)의 각각에 있어서의 발광 영역 a∼e의 형상을, 수평 컷트라인(304)을 형성해야 할 위치를 따라서 나란히 늘어서는 영역(306a∼306e)에 각각 투영한다. 렌즈(104)는 발광 영역 a∼e의 형상을 각각 다른 위치에 투영하여도 좋다.
여기서, 렌즈(104)는 광학적 중심(F)을 발광 영역(114C) 위에 갖는다. 또, 복수의 발광 영역(114a∼114e)은 광원 유닛(100a)의 광축과 수직인, 광학적 중심(F)을 포함하는 면 내에 형성되어 있다. 그 때문에, 렌즈(104)는 가상 수직 스크린 상의 영역(306a∼306e)에 발광 영역 a∼e의 형상을 명확하게 투영한다. 렌즈(104)는 예컨대 소정의 렌즈 스텝 등에 의해, 조사하는 빛을 차량 좌우 방향에 있어서 배광 패턴(300)의 중심에서 멀어지는 방향으로 편향하여도 좋다. 이 경우, 수평 컷트라인(304)을 형성해야 할 위치를 따라서, 영역(306a∼306e)에 빛을 적절히 조사할 수 있다.
또, 광원 유닛(100b)에 있어서, 복수의 반도체 발광 소자(102f∼102i)는 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102e)와 동일한 방향으로 늘어서 배치된다. 그리고, 렌즈(104)는 복수의 반도체 발광 소자(102f∼102i)의 각각에 있어서의 발광 영역 f∼i의 형상을, 수평 컷트라인(304)을 형성해야 할 위치를 따라서 늘어서는 영역(306f∼306i)에 각각 투영한다. 이 경우, 렌즈(104)는 영역(306f∼306i)의 각각의 중심을, 광원 유닛(100a)에 의해 형성되는 영역(306a∼306e)의 각각의 사이에 있어서의 경계 또는 간극에 맞추도록 발광 영역 f∼i의 형상을 투영한다.
이에 따라, 광원 유닛(100a, 100b)은 복수의 영역(306a∼306i)을 간극 없이 늘어서게 형성한다. 또, 이에 따라, 광원 유닛(100a, 100b)은 적절한 수평 컷트라인(304)을 형성한다. 한편, 차량용 등기구(400)에 있어서의, 광원 유닛(100a, 100b) 이외의 광원 유닛(100)은 예컨대, 배광 패턴(300)에 있어서의 영역(306a∼306i) 이외의 영역에 빛을 조사한다.
여기서, 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102e)의 각각의 사이에 있어서의 간극이 큰 경우, 광원 유닛(100a)이 발생하는 빛만을 전방으로 조사한다고 하면, 차량용 등기구(400)는 이 간극에 대응하는 암부(暗部)를 갖는 배광 패턴을 형성하게 되는 경우가 있다. 그러나, 본 예에 따르면, 광원 유닛(100a)이 암부를 갖는 배광 패턴을 형성했다고 해도, 그 암부를 광원 유닛(100b)이 발생하는 빛으로 보충함으로써, 적절한 배광 패턴을 형성할 수 있다. 본 예에 따르면, 배광 패턴(300)의 컷트라인을 명확하고 또한 적절하게 형성할 수 있다. 또, 이에 따라, 배광 패턴을 적절히 형성할 수 있다.
도 5는 광원 유닛(100c)의 구성의 일례를 도시한다. 광원 유닛(100c)은 지지 부재(110), 광원(120) 및 렌즈(104)를 갖는다. 광원(120)은 기판(106), 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102d) 및 밀봉 부재(108)를 포함한다.
광원 유닛(100c)에 있어서, 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102d)는 경사 컷트라인(302)(도 4 참조)에 대응하여, 수평 방향에 대하여 15°정도의 각도를 이루는 소정의 경사 방향으로 나란히 늘어서 배치된다. 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102d)는 발광 영역(114a∼114e)이, 그 경사 방향의 대략 일직선상에 가지런히 되도록 배치된다.
렌즈(104)는 발광 영역(114a∼114e)의 상을 투영함으로써, 그 상의 명암 경계에 기초하여 경사 컷트라인(302)의 적어도 일부를 형성한다. 본 예에 따르면, 경사 컷트라인(302)을 적절히 형성할 수 있다. 한편, 상기한 것 이외의 점에 있어서, 도 5에서, 도 2와 동일한 부호를 붙인 구성은 도 2에 있어서의 구성과 동일하거나 또는 같은 기능을 갖기 때문에 설명을 생략한다.
도 6은 광원 유닛(100d)의 구성의 일례를 도시한다. 광원 유닛(100d)은 지지 부재(110), 광원(120) 및 렌즈(104)를 갖는다. 광원(120)은 기판(106), 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102d) 및 밀봉 부재(108)를 포함한다.
광원 유닛(100d)에 있어서, 반도체 발광 소자(102a∼102d)는 광원 유닛(100a)(도 2 참조)에 있어서의 발광 영역(114a∼114d)보다도 폭이 큰 발광 영역(114a∼114d)을 갖는다. 반도체 발광 소자(102a∼102d)는 예컨대 0.3∼04 ㎜ 정도의 폭의 발광 영역(114a∼114d)을 갖더라도 좋다.
이 경우, 렌즈(104)는 광원 유닛(100a)이 형성하는 발광 영역(114a∼114e)의 상보다도 폭이 큰 발광 영역(114a∼114e)의 상을 투영한다. 렌즈(104)는 예컨대, 이 상을 배광 패턴(300)(도 4참조)에 있어서의 컷트라인 이외의 부분에 투영한다. 렌즈(104)는 반도체 발광 소자(102a∼102d)가 발생하는 빛을 컷트라인 이외의 부분을 향한 확산광으로서 조사하여도 좋다. 본 예에 따르면, 배광 패턴(300)을 적절히 형성할 수 있다. 또, 상기한 것 이외의 점에 있어서, 도 6에서, 도 2와 동일한 부호를 붙인 구성은 도 2에 있어서의 구성과 동일하거나 또는 같은 기능을 갖기 때문에, 설명을 생략한다.
도 7은 복수의 광원 유닛(100a, 100c, 100d)의 배광 특성의 일례를 설명하는 도면이다. 본 예에 있어서, 복수의 광원 유닛(100a, 100c, 100d)의 각각은 차량용 등기구(400)(도 1 참조)의 배광 패턴(300)에 있어서의 일부의 영역(306, 308, 310)을 각각 조사한다.
예컨대, 광원 유닛(100a)은 수평 방향으로 나란히 늘어서 배치된 복수의 반도체 발광 소자(102)의 각각에 있어서의 발광 영역(114)의 형상을 전방으로 투영함으로써, 수평 컷트라인(304)의 적어도 일부를 경계로 갖는 영역(306)을 조사한다. 이에 따라, 광원 유닛(100a)은 수평 컷트라인(304)의 적어도 일부를 형성한다.
또, 광원 유닛(100c)은 경사 방향으로 나란히 늘어서 배치된 복수의 반도체 발광 소자(102)의 각각에 있어서의 발광 영역(114)의 형상을 전방으로 투영함으로써, 경사 컷트라인(302)의 적어도 일부를 경계로 갖는 영역(308)을 조사한다. 이에 따라, 광원 유닛(100c)은 경사 컷트라인(302)의 적어도 일부를 형성한다.
광원 유닛(100d)은 수평 방향으로 늘어서 배치된 복수의 반도체 발광 소자(102)의 각각에 있어서의 발광 영역(114)의 형상을 전방으로 투영함으로써, 수평 컷트라인(304)보다도 아래쪽의 영역(310)을 조사한다. 광원 유닛(100d)은 광원 유닛(100a)에 있어서의 발광 영역(114)보다도 폭이 넓은 발광 영역(114)의 형상을 투영함으로써, 영역(306)보다도 큰 영역(310)을 조사한다. 이에 따라, 광원 유닛(100d)은 배광 패턴(300)의 적어도 일부에, 컷트라인 이외의 부분을 형성하기 위한 확산광을 조사한다.
본 예에 따르면, 경사 컷트라인(302) 및 수평 컷트라인(304)을 적절하고 또한 명확하게 형성할 수 있다. 또, 이에 따라, 적절한 배광 패턴(300)을 형성할 수 있다. 또, 광원 유닛(100a, 100c)에 있어서, 렌즈(104)는 렌즈 스텝 등에 의해, 조사하는 빛을 배광 패턴(300)의 중심에서 멀어지는 방향으로 편향하여도 좋다. 이 경우, 광원 유닛(100a, 100c)의 각각은 각각 대략 반대 방향으로 광을 편향하더라도 좋다. 또, 광원 유닛(100d)은 렌즈 스텝에 의한 빛의 편향을 행하지 않고 영역(310)을 조사하더라도 좋다.
또, 차량용 등기구(400)(도 1 참조)는 광원 유닛(100c, 100d)에 대한 상보적인 빛을 각각 조사하는 복수의 광원 유닛(100)을 더욱 구비하더라도 좋다. 이들 광원 유닛(100)은 예컨대 광원 유닛(100a)에 대한 광원 유닛(100b)(도 3 참조)과 마찬가지로, 광원 유닛(100c, 100d)이 조사하는 빛의 간극을 각각 상보적으로 조사하여도 좋다.
도 8은 반도체 발광 소자(102)의 구성의 일례를 도시한다. 반도체 발광 소자(102)는 활성층(116) 및 발광 영역(114)을 포함한다. 활성층(116)은 반도체 발광 소자(102) 내에 형성된 PN 접합을 포함하는 층이며, 반도체 발광 소자(102)에 공급되는 전력에 따라서, 예컨대 자외광이나 청색광 등의, 그 PN 접합 특성에 의해 정해진 파장의 빛을 발생한다.
또, 본 예에서, 발광 영역(114)은 반도체 발광 소자(102)의 표면에 대략 직선형으로 연신하여 형성된 V자형의 홈이다. 이 홈은 적어도 활성층의 일부에까지 달하는 깊이를 갖는다. 이에 따라, 발광 영역(114)은 이 홈의 개구부의 적어도 일부로부터 빛을 발생한다. 이에 따라, 발광 영역(114)은 대략 선형의 영역에서 빛을 발생한다.
또, 발광 영역(114)은 예컨대 수평 컷트라인(304)(도 4참조)에 대응하여, 차체에 부착된 경우에 차량의 좌우 방향이 되는 방향으로 연신하여 형성된다. 이 경우, 렌즈(104)(도 4 참조)는 발광 영역(114)의 형상을 투영함으로써, 수평 컷트라인(304)의 적어도 일부를 적절히 형성할 수 있다.
한편, 본 예에 있어서, 반도체 발광 소자(102)는 표면과 수직인 방향으로 광을 발생하는 단부면 발광형의 발광 다이오드이다. 이 경우, 활성층(116)은 홈 형상의 발광 영역(114)에 있어서의 활성층(116)에 달하고 있는 부분을 향하여, 반도체 발광 소자(102)의 표면과 수직인 방향으로 광을 발생한다. 발광 영역(114)은 이 빛을 홈의 벽면에서 반사함으로써, 반도체 발광 소자(102)의 표면에 수직인 방향을 향해서 조사한다. 이 경우, 반도체 발광 소자(102)는 홈 형상의 발광 영역(114)으로부터 집중적으로 빛을 발생함으로써 높은 휘도의 빛을 발생한다. 본 예에 따르면, 가는 선형의 영역으로부터 높은 휘도의 빛을 발생하는 광원을 제공할 수 있다.
또, 반도체 발광 소자(102)는 예컨대, 이 홈의 개구부의 적어도 일부를 덮는 형광체를 갖더라도 좋다. 이 형광체는 발광 영역(114)으로부터 조사되는 빛에 따라서, 백색광이나 황색광 등을 발생하여도 좋다. 본 예에 따르면, 대략 선형의 발광 영역을 갖는 반도체 발광 소자를 적절히 형성할 수 있다.
다른 예에 있어서, 반도체 발광 소자(102)는 표면과 수직인 방향으로 광을발생하는 면 발광형의 발광 다이오드라도 좋다. 이 경우, 발광 영역(114)은 예컨대, 반도체 발광 소자(102)의 표면으로 빛이 나오도록 형성되고 활성층(116)에 달하지 않는 깊이를 갖는 홈이라도 좋다. 또, 이 경우, 발광 영역(114)은 반도체 발광 소자(102)의 표면에 있어서의 발광 영역(114) 이외의 부분을 차광성 부재로 덮음으로써 형성되더라도 좋다.
도 9는 광원(120)의 구성의 다른 예를 도시한다. 본 예에서, 광원(120)은 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102f)를 갖는다. 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102c)는 수평 컷트라인(304)(도 4 참조)에 대응하여, 차량의 대략 좌우 방향으로 배열되어 늘어서져 있다. 또, 반도체 발광 소자(102d∼102f)는 경사 컷트라인(302)(도 4 참조)에 대응하여, 차량의 대략 좌우 방향에 대하여 경사져 아래쪽으로 배열되어 늘어서져 있다. 또, 이에 따라, 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102f)는 대략 へ자형으로 늘어서 배치된다.
이 경우, 렌즈(104)(도 2 참조)는 예컨대, 반도체 발광 소자(102a∼102c)가 발광 영역(114a∼114c)으로부터 발생하는 빛에 기초하여 수평 컷트라인(304)을 형성하고, 반도체 발광 소자(102d∼102f)가 발광 영역(114d∼114f)에서 발생하는 빛에 기초하여 경사 컷트라인(302)을 형성한다. 이 경우도, 컷트라인을 명확하고 적절하게 형성할 수 있다. 또, 이에 따라, 배광 패턴을 적절히 형성할 수 있다. 한편, 도 9에서, 도 2와 동일한 부호를 붙인 구성은 도 2에 있어서의 구성과 동일하거나 또는 같은 기능을 갖기 때문에 설명을 생략한다.
도 10은 광원(120)의 구성의 또 다른 예를 도시한다. 본 예에 있어서, 복수의 반도체 발광 소자(102a∼102e)는 대략 일렬로 늘어서 배치된다. 또, 밀봉 부재(108)는 중심축을 포함하는 면에서 대략 원주를 2분할한 형상의 대략 반원주형체이다. 밀봉 부재(108)는 원통형 렌즈의 기능을 갖더라도 좋다.
밀봉 부재(108)는 중심축을 발광 영역(114a∼114e)의 대략 위에 두고, 길이 방향을 반도체 발광 소자(102a∼102e)가 배열되는 방향과 맞춰 형성된다. 이 경우, 광원(120)은 대략 일직선형의 영역으로부터 발생하는 빛을 대칭성 좋게 외부로 조사한다. 또, 이 경우, 광원(120)의 크기를 저감할 수 있다. 한편, 도 10에서, 도 2와 동일한 부호를 붙인 구성은 도 2에 있어서의 구성과 동일하거나 또는 같은 기능을 갖기 때문에 설명을 생략한다.
도 11 및 도 12는 광원 유닛(100)의 구성의 다른 예를 도시한다. 도 11은 광원 유닛(100)의 BB 수직 단면도를 도시한다. 도 12는 광원 유닛(100)의 AA 수평 단면도를 도시한다. 본 예에서, 광원 유닛(100)은 지지 부재(204), 광원(120) 및 리플렉터(202)를 갖는다. 지지 부재(204)는 대략 수평인 하면에 있어서 광원(120)을 유지하는 판형체이다. 지지 부재(204)는 광원(120)을 방열하는 방열판의 기능을 갖더라도 좋다. 광원(120)은 기판(106), 밀봉 부재(108) 및 반도체 발광 소자(102)를 지니고, 지지 부재(204)의 하면에 하향으로 부착된다.
반도체 발광 소자(102)는 도 8을 이용하여 설명한 반도체 발광 소자(102)와 동일하거나 또는 같은 기능을 지니며, 발광 영역(114)의 길이 방향을 차량의 전후 방향과 대략 평행하게 하여 고정된다. 기판(106) 및 밀봉 부재(108)는 도 2를 이용하여 설명한 기판(106) 및 밀봉 부재(108)와 동일하거나 또는 같은 기능을 갖더라도 좋다.
리플렉터(202)는 반도체 발광 소자(102)가 발생하는 빛을 반사하는 광학 부품의 일례이며, 광원(120)의 후방에서부터 하부 전방으로 연신하여, 광원(120)을 덮도록, 광원(120)을 사이에 두고 지지 부재(204)와 대향하여 형성된다. 본 예에서, 리플렉터(202)는 회전 포물면 반사경이며, 발광 영역(114)의 차량 전방측 단부의 근방에 광학적 중심(F)을 갖는다.
리플렉터(202)는 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 예컨대 점(502a∼502c) 등의 리플렉터(202) 상의 각각의 점에 있어서, 반도체 발광 소자(102)가 발광 영역(114)으로부터 발생하는 빛을 전방으로 반사한다. 그리고, 리플렉터(202)는 예컨대, 각각의 점(502a∼502c)에 대응하는 발광 영역(114)의 상(504a∼504c)을 차량의 전방에 형성한다. 광원 유닛(100)은 상(504a∼504c)을 전방에 투영함으로써, 차량용 등기구(400)(도 1 참조)의 배광 패턴의 일부를 형성한다. 본 예에 의해서도, 배광 패턴을 적절히 형성할 수 있다.
도 13은 도 11 및 도 12를 이용하여 설명한 광원 유닛(100)에 의해 형성되는 배광 패턴(300)의 일례를 도시하는 개념도이다. 본 예에 있어서, 반도체 발광 소자(102)(도 11 참조)의 발광 영역(114)은 광학적 중심(F)보다도 차량의 후방에 형성된다. 이 경우, 리플렉터(202)는 광축에 대하여 반사광을 교차시키지 않고서, 발광 영역(114)의 상(504)을 형성한다.
그 때문에, 리플렉터(202)는 발광 영역(114)에 있어서의 광학적 중심(F)에 가까운 단부의 상을 배광 패턴(300)의 중심 부근에 투영하고, 광학적 중심(F)에서먼 단부의 상을 배광 패턴(300)에 있어서의 중심에서부터 먼 가장자리 부근에 투영한다. 이에 따라, 광원 유닛(100)은 리플렉터(202) 위의 각각의 점에 대응하여, 배광 패턴(300)의 중심에서 가장자리에 걸치는 상(504)을 형성한다. 예컨대, 광원 유닛(100)은 점(502a∼502c)(도 11, 도 12 참조)에 대응하여, 상(504a∼504c)을 형성한다.
광원 유닛(100)은 리플렉터(202) 위의 복수의 점에 대응하여 복수의 상(504)을 형성함으로써, 배광 패턴(300)의 적어도 일부를 형성한다. 본 예에 따르면, 배광 패턴(300)을 적절히 형성할 수 있다.
도 14는 반도체 발광 소자(102)의 구성의 다른 예를 도시한다. 본 예에 있어서, 반도체 발광 소자(102)는 대략 원주형의 형상을 지니고, 사파이어부(602), N형 반도체층(604) 및 P형 반도체층(606)을 갖는다. 사파이어부(602)는 사파이어로 형성된 봉형체이며, 측면 상에 GaN의 결정을 성장시키기 위해서 이용된다.
N형 반도체층(604)은 사파이어부(602)의 측면을 대략 덮는 N형 반도체의 층이다. N형 반도체층(604)은 예컨대, 사파이어부(602)의 측면에, 다결정 GaN 버퍼층, 단결정 N형 GaN층 및 N형 AlGaN층을 순차 적층함으로써 형성된다.
P형 반도체층(606)은 N형 반도체층(604)의 표면을 대략 덮는 P형 반도체의 층이다. P형 반도체층(606)은 예컨대, N형 반도체층(604)에 있어서의 N형 AlGaN의 층 위에, Zn을 도핑한 P형 InGaN 활성층, P형 AlGaN층, P형 GaN 층을 순차 적층함으로써 형성된다.
이에 따라, 반도체 발광 소자(102)는 P형 InGaN 활성층으로부터 청색광을 발생한다. 또, 반도체 발광 소자(102)는 발생한 청색광을, P형 InGaN 활성층보다 위에 적층되어 있는 각 층을 투과시켜 외측으로 조사한다. 이에 따라, 반도체 발광 소자(102)는 직선형의 발광 영역으로부터 빛을 발생한다. 본 예에 따르면, 반도체 발광 소자(102)를 적절히 형성할 수 있다.
한편, 사파이어부(602)는 예컨대, 기계적인 가공 등에 의해 봉형상으로 형성되더라도 좋다. 또, 사파이어부(602)는 대략 선형의 판형체라도 좋다. N형 반도체층(604) 및 P형 반도체층(606)에 있어서의 각 층은 예컨대, MOCVD(유기금속 화학적기층증착)법, MBE(분자선 에피텍셜)법, LPE(액층 에피텍셜)법에 의해 적층되더라도 좋다.
또, N형 반도체층(604) 및 P형 반도체층(606)의 각각은 각각 도시하지 않는 전극으로부터 전력을 받아들인다. N형 반도체층(604)에 대한 전극은 예컨대 P형 반도체층(606)의 일부를 에칭 등에 의해 제거함으로써 N형 반도체층(604)의 일부를 노출시켜 그 노출된 부분에 형성되더라도 좋다.
다른 예에서는, 예컨대, N형 반도체층(604) 또는 P형 반도체층(606)에 포함되는 층의 일부를, 예컨대 Cz법(쵸크랄스키)법이나 FZ(부유대용해)법에 의해 봉형체로서 형성하고, 그 밖의 층을 이 봉형체 위에 적층하여 형성하더라도 좋다. 이 경우, 사파이어부(602)를 이용하지 않음으로써, 반도체 발광 소자(102)의 사이즈를 저감시킬 수 있다. 또, N형 반도체층(604) 및 P형 반도체층(606)은 N형 SiC 및 P형 SiC에 의해 각각 형성되더라도 좋다.
이상, 본 발명을 실시형태를 이용하여 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는상기 실시형태에 기재의 범위에는 한정되지 않는다. 상기 실시형태에 다양한 변경 또는 개량을 가할 수 있다. 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있음이, 특허청구의 범위 기재로부터 분명하다.
상기 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 배광 패턴을 적절히 형성할 수 있다.

Claims (4)

  1. 미리 정해진 배광 패턴의 빛을 조사하는 차량용 전조등으로서,
    대략 선형의 발광 영역으로부터 빛을 발생하는 반도체 발광 소자와,
    상기 반도체 발광 소자가 발생하는 빛을 반사 또는 편향하여 상기 발광 영역의 형상을 투영함으로써, 상기 배광 패턴에 있어서의 명암 경계를 정하는 컷트라인의 적어도 일부를 형성하는 광학 부품
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
  2. 제1항에 있어서, 상기 컷트라인의 적어도 일부에 대응하는 방향으로 늘어서 배치된 복수의 상기 반도체 발광 소자를 구비하고,
    상기 광학 부품은 상기 복수의 반도체 발광 소자의 각각에 있어서의 상기 발광 영역의 형상을 상기 컷트라인의 적어도 일부의 위에 나란히 늘어서는 각각 다른 위치에 투영함으로써, 상기 컷트라인의 적어도 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발광 영역은, 상기 반도체 발광 소자의 표면에 대략 선형으로 연신하여 형성되고 개구부의 적어도 일부로부터 빛을 발생하며 적어도 활성층의 일부에까지 달하는 깊이의 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
  4. 미리 정해진 배광 패턴의 빛을 조사하는 차량용 전조등에 이용되는 반도체 발광 소자로서,
    배광 패턴에 있어서의 명암 경계를 정하는 컷트라인의 적어도 일부에 대응하는 방향으로 연신하여 표면에 형성되고 개구부의 적어도 일부로부터 빛을 발생하며 적어도 활성층의 일부에까지 달하는 깊이의 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
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