JP2010147196A - 発光モジュールおよび灯具ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】高光度を実現可能な発光モジュールを提供する。
【解決手段】発光モジュール４０において、第１半導体発光素子４８および第２半導体発光素子５０は、双方の合成光が白色となる青色光Ｌｂおよび黄色光Ｌｙのうち青色光Ｌｂを主として発するよう設けられる。光波長変換部材５２は、第２半導体発光素子５０が発する主となる青色光Ｌｂを波長変換して、双方の合成光が白色となる青色光Ｌｂおよび黄色光Ｌｙのうち黄色光Ｌｙを主として出射するよう設けられる。光学フィルタ５４は、第１半導体発光素子４８が発する主となる青色光Ｌｂを透過し、光波長変換部材５２から出射される黄色光Ｌｙを反射することにより、双方の光の合成光として合成白色光Ｌｗを出射する。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光モジュールおよび発光モジュールを備える灯具ユニットに関する。

近年、高寿命化や消費電力低減などを目的として、車両前方に光を照射する灯具ユニットなど強い光を照射するための光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子を有する発光モジュールを用いる技術の開発が進められている。しかし、このような用途で用いるためには発光モジュールに高輝度や高光度が求められることになる。このため、例えば白色光の取り出し効率を向上させるべく、主として青色光を発光する発光素子と、青色光により励起されて主として黄色光を発光する黄色系蛍光体と、発光素子から青色光を透過させ、黄色系蛍光体からの黄色光以上の波長の光を反射する青色透過黄色系反射手段と、を備える照明装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−５９８６４号公報

上述の特許文献に記載される技術は、単一の発光素子からの白色光の取り出し効率の向上を図るものである。しかし、上述のように車両前方に光を照射する灯具ユニットなどに利用可能な発光モジュールを実現するためには、単一の発光素子では光量が不足する場合が考えられる。これに対して、例えば全体としての光度を高めるために複数の発光素子を並設した場合、光源が分散したことによる影響がその投影像に及ぶおそれがある。

また、上述のＬＥＤなどの発光素子は、ある特定の波長の光を発するよう設けられている場合がある。このような発光素子を利用して、その発光素子が発する光の色とは異なる色の光を高光度で照射するためには、互いに異なる特定の波長の光を発するよう設けられた複数の発光素子の各々が発した光を合成して照射する態様が考えられる。しかしながら、このように発する光の色が互いに異なる複数種類の発光素子の点灯および消灯の制御は複雑化しがちである。また、このように複数種類の発光素子を用いた場合は、すべて共通の発光素子を用いる場合に比べて、生産数増大による発光素子のコストダウンは難しいものとなる。

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、高光度を実現可能な発光モジュール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モジュールは、ある範囲の波長の光を主として発する第１発光素子と、第１発光素子と略同一範囲の波長の光を主として発する第２発光素子と、第２発光素子が発する光を波長変換して出射する光波長変換部材と、第１発光素子が発する主となる波長の光および光波長変換部材から出射される主となる波長の光のうち一方を透過し他方を反射することにより、双方の光の合成光を出射する光学フィルタと、を備える。

この態様によれば、まず２つの発光素子を用いて合成光を出射するため、光源の分散を回避しつつ発する光の光度を高めることが可能となる。また、略同一範囲の波長の光を主として発する複数の発光素子を用いて合成光を出射することが可能となる。このため、互いに異なる波長の光を主として発する複数の発光素子を用いる場合に比べ、発光素子の点灯制御を容易にすることができ、また、発光素子の共通化が可能となる。

第１発光素子は、双方の合成光が白色となる第１波長の光および第２波長の光のうち一方を主として発するよう設けられ、光波長変換部材は、第２発光素子が発する光を波長変換して、第１波長の光および第２波長の光のうち他方を主として出射するよう設けられてもよい。

この態様によれば、ある同一範囲の波長の光を主として発する複数の発光素子を用いて白色光を出射することができる。このため、例えば車両前照灯に含まれる灯具ユニットなどに発光モジュールを利用することが可能となり、広範な種類の用途に適用可能な発光モジュールを提供することができる。

なお、第１発光素子および第２発光素子は、ともに青色の波長の光を主として出射してもよい。光波長変換部材は、青色の光を波長変換して黄色の波長の光を主として出射してもよい。光学フィルタは、青色の波長の光を透過して黄色の波長の光を反射することにより、双方の光の合成光である白色合成光を出射してもよい。または、光学フィルタは、青色の波長の光を反射して黄色の波長の光を透過することにより、双方の光の合成光である白色合成光を出射してもよい。

本発明のある態様の発光モジュールは、反射面をさらに備えてもよい。第２発光素子は、第１発光素子と同一面上に配置され、光学フィルタは、第１発光素子が発した光および光波長変換部材から出射された光のうち一方が入射する位置に配置され、反射面は、第１発光素子が発した光および光波長変換部材から出射された光のうち他方を光学フィルタの出射面に向けて反射するよう配置されてもよい。

この態様によれば、第１発光素子と第２発光素子とを同一面上に配置することが可能となる。このため、例えば第１発光素子および第２発光素子の双方がＬＥＤによって構成されている場合、双方を同一基板に配置することができることから、基板の構成を簡素にすることができる。

本発明の別の態様もまた、発光モジュールである。この発光モジュールは、ある範囲の波長の光を主として発する第１発光素子と、第１発光素子が発する光を波長変換して出射する第１光波長変換部材と、第１発光素子と略同一範囲の波長の光を主として発する第２発光素子と、第２発光素子が発する光を波長変換して、第１光波長変換部材から出射される光の主となる波長と異なる波長の光を主として出射する第２光波長変換部材と、第１光波長変換部材から出射される主となる波長の光および第２光波長変換部材から出射される主となる波長の光のうち一方を透過し他方を反射することにより、双方の光の合成光を出射する光学フィルタと、を備える。

この態様によれば、第１光波長変換部材が波長変換して出射する光の波長と第２光波長変換部材が変換して出射する光の波長との設定状況によって、様々な色の光を出射することが可能となる。このため、広範な用途に適用可能な発光モジュールを提供することが可能となる。

第１発光素子および第２発光素子は、紫外光を主として発してもよい。このような光波長変換部材は、一般的により波長の長い光に波長変換する。このため、入射される光が可視光よりも波長の短い紫外光であれば、光波長変換部材が出射する光の波長を可視光の範囲内で広く設定することが可能となる。このため、より様々な色の光を出射することが可能となる。

本発明のさらに別の態様は、灯具ユニットである。この灯具ユニットは、ある範囲の波長の光を主として発する第１発光素子と、第１発光素子と略同一範囲の波長の光を主として発する第２発光素子と、第２発光素子が発する光を波長変換して出射する光波長変換部材と、第１発光素子が発する主となる波長の光および光波長変換部材から出射される主となる波長の光のうち一方を透過し他方を反射することにより、双方の光の合成光を出射する光学フィルタと、を有する発光モジュールと、発光モジュールから出射された光を集光する光学部材と、を備える。

この態様によれば、高光度の発光モジュールを利用した灯具ユニットを提供することができる。このため、例えば車両用前照灯など、高光度の光が必要な様々な用途に適用した灯具ユニットを提供することができる。

本発明のさらに別の態様もまた、灯具ユニットである。この灯具ユニットは、ある範囲の波長の光を主として発する第１発光素子と、第１発光素子が発する光を波長変換して出射する第１光波長変換部材と、第１発光素子と略同一範囲の波長の光を主として発する第２発光素子と、第２発光素子が発する光を波長変換して、第１光波長変換部材から出射される光の主となる波長と異なる波長を主として出射する第２光波長変換部材と、第１光波長変換部材が出射する主となる波長の光および第２光波長変換部材から出射される主となる波長の光のうち一方を透過し他方を反射することにより、双方の光の合成光を出射する光学フィルタと、を有する発光モジュールと、発光モジュールから出射された光を集光する光学部材と、を備える。

この態様においても、高光度の発光モジュールを利用した灯具ユニットを提供することができる。このため、例えば車両用前照灯など、高光度の光が必要な様々な用途に適用した灯具ユニットを提供することができる。

本発明によれば、高光度を実現可能な発光モジュールを提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、実施形態という）について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る車両用前照灯１０の構成を示す断面図である。車両用前照灯１０は、灯具ボディ１２、前面カバー１４、および灯具ユニット１６を有する。以下、図１において左側を灯具前方、右側を灯具後方として説明する。また、灯具前方にみて右側を灯具右側、左側を灯具左側という。図１は、灯具ユニット１６の光軸を含む鉛直平面によって切断された車両用前照灯１０を灯具左側から見た断面を示している。なお、車両用前照灯１０が車両に装着される場合、車両には互いに左右対称に形成された車両用前照灯１０が車両左前方および右前方のそれぞれに設けられる。図１は、左右いずれかの車両用前照灯１０の構成を示している。

灯具ボディ１２は開口を有する箱状に形成される。前面カバー１４は透光性を有する樹脂またはガラスによって椀状に形成される。前面カバー１４は、縁部が灯具ボディ１２の開口部に取り付けられる。こうして、灯具ボディ１２と前面カバー１４とによって覆われる領域に灯室が形成される。

灯室内には、灯具ユニット１６が配置される。灯具ユニット１６は、エイミングスクリュー１８によって灯具ボディ１２に固定される。下方のエイミングスクリュー１８はレベリングアクチュエータ２０が作動することにより回転するよう構成されている。このため、レベリングアクチュエータ２０を作動させることで、灯具ユニット１６の光軸を上下方向に移動することが可能となっている。

灯具ユニット１６は、投影レンズ３０、支持部材３２、リフレクタ３４、ブラケット３６、発光モジュール基板３８、および放熱フィン４２を有する。投影レンズ３０は、灯具前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズからなり、その後方焦点面上に形成される光源像を反転像として灯具前方に投影する。支持部材３２は、投影レンズ３０を支持する。発光モジュール基板３８には発光モジュール４０が設けられている。リフレクタ３４は、発光モジュール４０からの光を反射して、投影レンズ３０の後方焦点面に光源像を形成する。このようにリフレクタ３４および投影レンズ３０は、発光モジュール４０が発した光を灯具前方に向けて集光する光学部材として機能する。放熱フィン４２は、ブラケット３６の後方側の面に取り付けられ、主に発光モジュール４０が発した熱を放熱する。

支持部材３２には、シェード３２ａが形成されている。車両用前照灯１０はロービーム用光源として用いられ、シェード３２ａは、発光モジュール４０から発せられリフレクタ３４にて反射した光の一部を遮ることで、車両前方においてロービーム用配光パターンにおけるカットオフラインを形成する。ロービーム用配光パターンは公知であることから説明を省略する。

図２は、第１の実施形態に係る発光モジュール基板３８の構成を示す図である。発光モジュール基板３８は、発光モジュール４０、基板４４、および透明カバー４６を有する。基板４４はプリント配線基板であり、上面に発光モジュール４０が取り付けられている。発光モジュール４０は、無色の透明カバー４６によって覆われており、内部は中空となっている。

発光モジュール４０は、第１半導体発光素子４８、第２半導体発光素子５０、光波長変換部材５２、光学フィルタ５４、支持基板５６、および支持部材５８を備える。第１半導体発光素子４８は、基板４４に取り付けられる。光学フィルタ５４は板状に形成され、第１半導体発光素子４８の上方に傾斜した状態で配置されるよう、支持部材５８を介して基板４４に固定される。第２半導体発光素子５０は、垂直に立てられた状態で光学フィルタ５４に向けて水平方向に光を発する姿勢が維持されるよう支持基板５６を介して基板４４に固定される。光波長変換部材５２は、第２半導体発光素子５０の発光面に取り付けられる。

図３は、第１の実施形態に係る発光モジュール４０の構成を示す図である。第１半導体発光素子４８は、発光面４８ａが水平になるよう配置される。第２半導体発光素子５０は、第１半導体発光素子４８より上方において、発光面５０ａが第１半導体発光素子４８の発光面４８ａと互いに直角を成すよう配置される。光波長変換部材５２は、第２半導体発光素子５０の発光面５０ａに取り付けられるため、光波長変換部材５２の出射面５２ａと第１半導体発光素子４８の発光面４８ａとは互いに直角を成す。

第１半導体発光素子４８は、ＬＥＤ素子によって構成される。第１の実施形態では、第１半導体発光素子４８として、青色の波長の光を主として発する青色ＬＥＤが採用されている。具体的には、第１半導体発光素子４８は、サファイヤ基板上にＩｎＧａＮ系半導体層を結晶成長させることにより形成されるＩｎＧａＮ系ＬＥＤ素子によって構成されている。第１半導体発光素子４８は、例えば１ｍｍ角のチップとして形成され、発する青色光Ｌｂの中心波長は４７０ｎｍとなるよう設けられている。なお、第１半導体発光素子４８の構成や発する光の波長が上述したものに限られないことは勿論である。第２半導体発光素子５０は、第１半導体発光素子４８と同じものが採用されており、第１半導体発光素子４８と同じ青色光Ｌｂを主として発する。

光波長変換部材５２は、いわゆる発光セラミック、または蛍光セラミックと呼ばれるものであり、青色光によって励起される蛍光体であるＹＡＧ（Yttrium Alminum Garnet）粉末を用いて作成されたセラミック素地を焼結することにより得ることができる。このような光波長変換セラミックの製造方法は公知であることから詳細な説明は省略する。

こうして得られた光波長変換部材５２は、第２半導体発光素子５０の発光面に取り付けられたときに、第２半導体発光素子５０が主として発する青色光Ｌｂの波長を変換して黄色光Ｌｙを出射する。なお、第１の実施形態に係る光波長変換部材５２は、第２半導体発光素子５０が発する青色光Ｌｂが高い確率で黄色光Ｌｙに変換されるよう、蛍光体の含有率の比較的高いものが用いられている。

このように、第１半導体発光素子４８は、双方の合成光が白色となる青色光Ｌｂおよび黄色光Ｌｙのうち青色光Ｌｂを主として発するよう設けられる。一方、光波長変換部材５２は、第２半導体発光素子５０が発する光を波長変換して、双方の合成光が白色となる青色光Ｌｂおよび黄色光Ｌｙのうち黄色光Ｌｙを主として出射するよう設けられる。

なお、光波長変換部材５２は、透明なものが採用されている。第１の実施形態において「透明」とは、変換波長域の光の全光線透過率が４０％以上のことを意味するものとする。発明者の鋭意なる研究開発の結果、変換波長域の光の全光線透過率が４０％以上の透明な状態であれば、光波長変換部材５２による光の波長を適切に変換できると共に、光波長変換部材５２を通過する光の光度の減少も適切に抑制できることが判明した。したがって、光波長変換部材５２をこのように透明な状態にすることによって、第１半導体発光素子４８が発する光をより効率的に変換することができる。なお、光波長変換部材５２は透明でないが透光性を有するものであってもよい。

また、光波長変換部材５２はバインダーレスの無機物で構成され、バインダーなどの有機物を含有する場合に比べて耐久性の向上が図られている。このため、例えば発光モジュール４０に１Ｗ（ワット）以上の電力を投入することが可能となっており、発光モジュール４０が発する光の輝度および光度を高めることが可能となっている。

光学フィルタ５４は、第１半導体発光素子４８の発光面４８ａおよび光波長変換部材５２の出射面５２ａの各々に対して４５度の角度を成すよう第１半導体発光素子４８の上方に配置される。このとき、第１半導体発光素子４８が発した光によって照らされる面が入射面５４ａとなり、光波長変換部材５２から出射された光によって照らされる面が出射面５４ｂとなる。

光学フィルタ５４は、光波長変換部材５２の一方の面上に屈折率の異なる材料を交互に蒸着して積層することにより多層膜化したダイクロイックミラーにより構成される。第１の実施形態では、光学フィルタ５４は、青色光Ｌｂを透過し、黄色光Ｌｙを反射するよう設けられている。なお、光学フィルタ５４は上述したものに限られないことは勿論であり、例えばロングパスフィルタ、ショートパスフィルタ、またはバンドパスフィルタが採用されてもよい。

光学フィルタ５４は、上述の角度で傾斜して配置されるため、第１半導体発光素子４８が発した青色光Ｌｂを透過して出射面５４ｂから出射する方向に向けて、光波長変換部材５２から出射された黄色光Ｌｙを出射面５４ｂで反射する。したがって、光学フィルタ５４の出射面５４ｂは、青色光Ｌｂと黄色光Ｌｙの双方の合成光である合成白色光Ｌｗを出射する。これにより、まず２つの発光素子を用いて合成光を出射するため、発光モジュール４０から出射される光の光度を高めることが可能となる。また、第１半導体発光素子４８と第２半導体発光素子５０とを共通化することも可能となる。

なお、第１半導体発光素子４８は青以外の波長の光を主として発するものが採用されてもよい。この場合も、光波長変換部材５２には、第１半導体発光素子４８が発する主とする光の波長を変換するものが採用される。なお、光波長変換部材５２は、この場合においても第１半導体発光素子４８が主として発する波長の光と組み合わせることにより白色または白色に近い色の波長の光となるよう、第１半導体発光素子４８が発する光の波長を変換してもよい。

また、第１の実施形態において、「透過する」とは、透過後の光度が透過前の光度より５０％以上となることを意味するものとする。また、「反射する」とは、反射後の光度が反射前の光度より５０％以上となることを意味するものとする。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る発光モジュール６０の構成を示す図である。なお、発光モジュール４０に代えて発光モジュール６０が設けられる以外は、車両用前照灯１０の構成は第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。

発光モジュール６０は、第１半導体発光素子４８、第２半導体発光素子５０、およびフィルタユニット６２を備える。第２の実施形態において、第１半導体発光素子４８の取付位置は第１の実施形態と同様である。また、第２半導体発光素子５０は、光波長変換部材５２が取り付けられていない以外、取付位置などは第１の実施形態と同様である。

フィルタユニット６２は、光学フィルタ５４と光波長変換部材６４によって構成される。光波長変換部材６４は、第１の実施形態に係る光波長変換部材５２と同様の材質によって形成され、入射した光の波長を変換する蛍光体を含む透明な板状部材として設けられる。

光学フィルタ５４は、石英によって形成される。光学フィルタ５４は、光波長変換部材６４の一面に取り付けられる。なお、光学フィルタ５４はフィルタユニット６２に蒸着されてもよく、また、板状に形成された光学フィルタ５４をフィルタユニット６２の一面に取り付けてもよい。

フィルタユニット６２は、光学フィルタ５４が、第１半導体発光素子４８の発光面４８ａに対して４５度の角度を成し、光波長変換部材６４が第２半導体発光素子５０の発光面５０ａに対して４５度の角度を成すよう第１半導体発光素子４８の上方に配置される。このとき、第１半導体発光素子４８が発した光によって照らされる光学フィルタ５４の面が入射面５４ａとなり、光波長変換部材５２から出射された光によって照らされる光波長変換部材６４の面が出射面６４ａとなる。

光学フィルタ５４は、第１半導体発光素子４８から出射された青色光Ｌｂを透過し、光波長変換部材６４に入射する。光波長変換部材６４は、こうして第１半導体発光素子４８から出射された青色光Ｌｂの一部を黄色光Ｌｙに変換し、出射面６４ａから合成白色光Ｌｗとして出射する。また、また、光波長変換部材６４は、第２半導体発光素子５０から出射された青色光Ｌｂの一部を黄色光Ｌｙに変換する。第２半導体発光素子５０から出射された光は光学フィルタ５４の出射面５４ｂによって反射され、光波長変換部材６４の出射面６４ａからから合成白色光Ｌｗとして出射する。

このとき、光学フィルタ５４は、上述の角度で傾斜して配置されるため、第１半導体発光素子４８が発した青色光Ｌｂを透過する方向に向けて、光波長変換部材５２から出射された青色光Ｌｂに基づく合成白色光Ｌｗを出射面５４ｂで反射する。したがって、光波長変換部材６４の出射面６４ａは、第１半導体発光素子４８が発する青色光Ｌｂが波長変換された合成白色光Ｌｗと、第２半導体発光素子５０が発する青色光Ｌｂが波長変換された合成白色光Ｌｗとの双方の合成光である合成白色光Ｌｗを出射する。このような態様においても、２つの半導体発光素子を利用して合成白色光Ｌｗを出射することができ、高光度の白色光を出射することが可能となる。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係る発光モジュール８０の構成を示す図である。なお、発光モジュール４０に代えて発光モジュール８０が設けられる以外は、車両用前照灯１０の構成は第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。

発光モジュール８０は、第１半導体発光素子４８、第２半導体発光素子５０、光波長変換部材５２、およびフィルタユニット８２を備える。フィルタユニット８２は、プリズム８４および光学フィルタ５４を有する。プリズム８４は、断面が直角２等三角形となる三角柱状に形成され、他の２つの面と４５度の角度をなす被取付面８４ａに光学フィルタ５４が取り付けられる。プリズム８４は、直角をなす２つの面の一方が光波長変換部材５２の出射面５２ａに対向し、他方が水平な上面となるよう配置される。これによって光学フィルタ５４が、第１の実施形態と同様に、第１半導体発光素子４８の発光面４８ａおよび光波長変換部材５２の出射面５２ａの双方に対して４５度の角度をなすように配置される。

これにより光学フィルタ５４は、第１半導体発光素子４８が発した青色光Ｌｂを透過して出射面５４ｂから出射する方向に向けて、光波長変換部材５２から出射された黄色光Ｌｙを出射面５４ｂで反射する。したがって、光学フィルタ５４の出射面５４ｂは、青色光Ｌｂと黄色光Ｌｙの双方の合成光である合成白色光Ｌｗを出射する。このようにプリズム８４を利用した場合においても、２つの半導体発光素子を利用して合成白色光Ｌｗを出射することができ、高光度の白色光を出射することが可能となる。

（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態に係る発光モジュール１００の構成を示す図である。なお、発光モジュール４０に代えて発光モジュール１００が設けられる以外は、車両用前照灯１０の構成は第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。

発光モジュール１００は、第１半導体発光素子４８、第２半導体発光素子５０、光波長変換部材５２、およびフィルタユニット１０２を有する。第４の実施形態では、第１半導体発光素子４８および第２半導体発光素子５０は、ともに基板４４の同一面上に配置される。これにより、第１半導体発光素子４８と第２半導体発光素子５０とを互いに直角に配置する場合に比べ、基板４４などの構成を簡素にすることができる。

フィルタユニット１０２は、第１プリズム１０４、第２プリズム１０６、および光学フィルタ５４を有する。第１プリズム１０４は、４つの角のうち鋭角となる２つの角の角度が４５度となる平行四辺形状の断面を有する四角柱状に形成される。この第１プリズム１０４の一面に光学フィルタ５４の一面が取り付けられる。第１プリズム１０４において、被取付面１０４ｂに対向する反射面１０４ａは、第１プリズム１０４内部を通過する光を反射するよう設けられる。第２プリズム１０６は、断面が直角二等辺三角形となる三角柱形状に形成され、他の２つの面と４５度の角度をなす被取付面１０６ａに、光学フィルタ５４のうち第１プリズム１０４に取り付けられた面とは反対の面が取り付けられる。

フィルタユニット１０２は、第１半導体発光素子４８の上方に位置し、反射面１０４ａが第２半導体発光素子５０および光波長変換部材５２の上方に位置するよう配置される。したがって、第１半導体発光素子４８は光学フィルタ５４の入射面５４ａに向けて青色光Ｌｂを発し、光波長変換部材５２は反射面１０４ａに向けて黄色光Ｌｙを出射する。

光学フィルタ５４は、第１半導体発光素子４８が発した青色光Ｌｂを透過して出射面５４ｂから出射する。反射面１０４ａは、光波長変換部材５２から出射された黄色光Ｌｙを光学フィルタ５４の出射面５４ｂに向けて反射する。光学フィルタ５４の出射面５４ｂは、反射面１０４ａによって反射された黄色光Ｌｙをさらに反射する。

光学フィルタ５４が上述の角度で傾斜して配置され、さらに反射面１０４ａが上述の角度で傾斜するよう設けられているため、光学フィルタ５４は、第１半導体発光素子４８が発した青色光Ｌｂを透過して出射面５４ｂから出射する方向に向けて、光波長変換部材５２から出射された黄色光Ｌｙを出射面５４ｂで反射する。したがって、光学フィルタ５４の出射面５４ｂは、青色光Ｌｂと黄色光Ｌｙの双方の合成光である合成白色光Ｌｗを出射する。

このように第４の実施形態においても、２つの半導体発光素子を利用して合成白色光Ｌｗを出射することができ、高光度の白色光を出射することが可能となる。また、第１プリズム１０４および第２プリズム１０６を利用することで、光学フィルタ５４の取り付け精度などを向上させることができ、合成白色光Ｌｗを適切に出射することが可能となる。

（第５の実施形態）
図７は、第５の実施形態に係る発光モジュール１２０の構成を示す図である。なお、発光モジュール４０に代えて発光モジュール１２０が設けられる以外は、車両用前照灯１０の構成は第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。

発光モジュール１２０は、第１半導体発光素子１２２、第２半導体発光素子１２４、第１光波長変換部材１２６、第２光波長変換部材１２８、および光学フィルタ５４を備える。第１半導体発光素子１２２および第２半導体発光素子１２４は、紫外線領域の波長の光である紫外光を主として発するよう設けられる。

第１半導体発光素子１２２は、発光面１２２ａが水平になるよう配置される。第２半導体発光素子１２４は、第１半導体発光素子１２２よりも上方において、発光面１２４ａが第１半導体発光素子１２２の発光面１２２ａとが互いに直角を成すよう配置される。第１光波長変換部材１２６は板状に形成され、第１半導体発光素子１２２の発光面１２２ａに取り付けられる。第２光波長変換部材１２８もまた板状に形成され、第２半導体発光素子１２４の発光面１２４ａに取り付けられる。したがって、第１光波長変換部材１２６の出射面１２６ａと第２光波長変換部材１２８の出射面１２８ａとは互いに直角を成す。

第１光波長変換部材１２６は、第１半導体発光素子１２２が主として発する紫外光の波長を変換して青色光Ｌｂを出射するよう設けられる。第２光波長変換部材１２８は、第２半導体発光素子１２４が主として発する紫外光の波長を変換して黄色光Ｌｙを出射するよう設けられる。第１光波長変換部材１２６および第２光波長変換部材１２８は、いわゆる発光セラミック、または蛍光セラミックと呼ばれるものであり、紫外光によって励起される蛍光体粉末を用いて作成されたセラミック素地を焼結することにより各々を得ることができる。第１光波長変換部材１２６および第２光波長変換部材１２８は透明なものが採用されている。なお、第１光波長変換部材１２６および第２光波長変換部材１２８は透明でないが透光性を有するものであってもよい。

また、第１光波長変換部材１２６および第２光波長変換部材１２８の各々はバインダーレスの無機物で構成され、バインダーなどの有機物を含有する場合に比べて耐久性の向上が図られている。このため、例えば発光モジュール４０に１Ｗ（ワット）以上の電力を投入することが可能となっており、発光モジュール４０が発する光の輝度および光度を高めることが可能となっている。

光学フィルタ５４は、第１光波長変換部材１２６の出射面１２６ａおよび第２光波長変換部材１２８の出射面１２８ａの各々に対して４５度の角度を成すよう第１半導体発光素子４８の上方に配置される。このとき、第１半導体発光素子４８が発した光によって照らされる面が入射面５４ａとなり、光波長変換部材５２から出射された光によって照らされる面が出射面５４ｂとなる。

光学フィルタ５４は、上述の角度で傾斜して配置されるため、第１光波長変換部材１２６から出射された青色光Ｌｂを透過して出射面５４ｂから出射する方向に向けて、第２光波長変換部材１２８から出射された黄色光Ｌｙを出射面５４ｂで反射する。したがって、光学フィルタ５４の出射面５４ｂは、青色光Ｌｂと黄色光Ｌｙの双方の合成光である合成白色光Ｌｗを出射する。このように第５の実施形態においても、２つの半導体発光素子を利用して合成白色光Ｌｗを出射することができ、高光度の白色光を出射することが可能となる。

（第６の実施形態）
図８は、第６の実施形態に係る発光モジュール１４０の構成を示す図である。なお、発光モジュール４０に代えて発光モジュール１４０が設けられる以外は、車両用前照灯１０の構成は第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。

発光モジュール１４０は、第１半導体発光素子１２２、第２半導体発光素子１２４、およびフィルタユニット１４２を備える。第１半導体発光素子１２２は、第１光波長変換部材１２６が取り付けられない以外、取付位置などは第５の実施形態と同様である。また、第２半導体発光素子１２４は、第２光波長変換部材１２８が取り付けられない以外、取付位置などは第５の実施形態と同様である。

フィルタユニット１４２は、光学フィルタ５４、第１光波長変換部材１４４、および第２光波長変換部材１４６を有する。第１光波長変換部材１４４の材質は、上述の第１光波長変換部材１２６と同様である。また、第２光波長変換部材１４６の材質は、上述の第２光波長変換部材１２８と同様である。このため、第１光波長変換部材１４４は、第１半導体発光素子１２２が主として発する紫外光Ｌｕの波長を変換して青色光Ｌｂを出射するよう設けられる。第２光波長変換部材１４６は、第２半導体発光素子１２４が主として発する紫外光Ｌｕの波長を変換して黄色光Ｌｙを出射するよう設けられる。第１光波長変換部材１４４は板状に形成され、光学フィルタ５４の入射面５４ａに取り付けられる。第２光波長変換部材１４６は板状に形成され、光学フィルタ５４の出射面５４ｂに取り付けられる。

フィルタユニット１４２は、光学フィルタ５４が第１光波長変換部材１４４の出射面１２６ａおよび第２光波長変換部材１４６の出射面１２８ａの各々に対して４５度の角度を成すよう第１半導体発光素子４８の上方に配置される。このとき、第１半導体発光素子４８が発した光によって照らされる第１光波長変換部材１４４の面が入射面１４４ａとなり、光波長変換部材５２から出射された光によって照らされる第２光波長変換部材１４６の面が出射面１４６ａとなる。

光学フィルタ５４は、上述の角度で傾斜して配置されるため、第１光波長変換部材１４４によって波長変換されて出射される青色光Ｌｂを透過して出射面５４ｂから出射する方向に向けて、第２光波長変換部材１４６によって波長変換されて出射される黄色光Ｌｙを出射面５４ｂで反射する。したがって、第２光波長変換部材１４６の出射面１４６ａは、青色光Ｌｂと黄色光Ｌｙの双方の合成光である合成白色光Ｌｗを出射する。このような態様においても、２つの半導体発光素子を利用して合成白色光Ｌｗを出射することができ、高光度の白色光を出射することが可能となる。

本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そのような例をあげる。

ある変形例では、上述の実施形態のいずれかにおいて、光学フィルタが、青色光Ｌｂを反射し黄色光Ｌｙを透過するよう設けられている。この光学フィルタは、第１半導体発光素子４８の発光面４８ａおよび光波長変換部材５２の出射面５２ａの各々に対して４５度の角度を成すよう配置される。これにより、光学フィルタは、光波長変換部材５２から出射された黄色光Ｌｙを透過してその出射面から出射する方向に向けて、第１半導体発光素子４８が発した青色光Ｌｂをその出射面で反射する。これによっても、光学フィルタの出射面は、青色光Ｌｂと黄色光Ｌｙの双方の合成光である合成白色光Ｌｗを出射することができる。

第１の実施形態に係る車両用前照灯の構成を示す断面図である。 第１の実施形態に係る発光モジュール基板の構成を示す図である。 第１の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す図である。 第２の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す図である。 第３の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す図である。 第４の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す図である。 第５の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す図である。 第６の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す図である。

符号の説明

１０ 車両用前照灯、 １６ 灯具ユニット、 ３０ 投影レンズ、 ３４ リフレクタ、 ４０ 発光モジュール、 ４４ 基板、 ４８ 第１半導体発光素子、 ４８ａ 発光面、 ５０ 第２半導体発光素子、 ５０ａ 発光面、 ５２ 光波長変換部材、 ５２ａ 出射面、 ５４ 光学フィルタ、 ５４ａ 入射面、 ５４ｂ 出射面。

Claims (7)

1. ある範囲の波長の光を主として発する第１発光素子と、
   前記第１発光素子と略同一範囲の波長の光を主として発する第２発光素子と、
   前記第２発光素子が発する光を波長変換して出射する光波長変換部材と、
   前記第１発光素子が発する主となる波長の光および前記光波長変換部材から出射される主となる波長の光のうち一方を透過し他方を反射することにより、双方の光の合成光を出射する光学フィルタと、
   を備えることを特徴とする発光モジュール。
2. 前記第１発光素子は、双方の合成光が白色となる第１波長の光および第２波長の光のうち一方を主として発するよう設けられ、
   前記光波長変換部材は、前記第２発光素子が発する光を波長変換して、第１波長の光および第２波長の光のうち他方を主として出射するよう設けられることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
3. 反射面をさらに備え、
   前記第２発光素子は、前記第１発光素子と同一面上に配置され、
   前記光学フィルタは、前記第１発光素子が発した光および前記光波長変換部材から出射された光のうち一方が入射する位置に配置され、
   前記反射面は、前記第１発光素子が発した光および前記光波長変換部材から出射された光のうち他方を前記光学フィルタの出射面に向けて反射するよう配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の発光モジュール。
4. ある範囲の波長の光を主として発する第１発光素子と、
   前記第１発光素子が発する光を波長変換して出射する第１光波長変換部材と、
   前記第１発光素子と略同一範囲の波長の光を主として発する第２発光素子と、
   前記第２発光素子が発する光を波長変換して、前記第１光波長変換部材から出射される光の主となる波長と異なる波長の光を主として出射する第２光波長変換部材と、
   前記第１光波長変換部材から出射される主となる波長の光および前記第２光波長変換部材から出射される主となる波長の光のうち一方を透過し他方を反射することにより、双方の光の合成光を出射する光学フィルタと、
   を備えることを特徴とする発光モジュール。
5. 前記第１発光素子および前記第２発光素子は、紫外光を主として発することを特徴とする請求項４に記載の発光モジュール。
6. ある範囲の波長の光を主として発する第１発光素子と、前記第１発光素子と略同一範囲の波長の光を主として発する第２発光素子と、前記第２発光素子が発する光を波長変換して出射する光波長変換部材と、前記第１発光素子が発する主となる波長の光および前記光波長変換部材から出射される主となる波長の光のうち一方を透過し他方を反射することにより、双方の光の合成光を出射する光学フィルタと、を有する発光モジュールと、
   前記発光モジュールから出射された光を集光する光学部材と、
   を備えることを特徴とする灯具ユニット。
7. ある範囲の波長の光を主として発する第１発光素子と、前記第１発光素子が発する光を波長変換して出射する第１光波長変換部材と、前記第１発光素子と略同一範囲の波長の光を主として発する第２発光素子と、前記第２発光素子が発する光を波長変換して、前記第１光波長変換部材から出射される光の主となる波長と異なる波長を主として出射する第２光波長変換部材と、前記第１光波長変換部材が出射する主となる波長の光および前記第２光波長変換部材から出射される主となる波長の光のうち一方を透過し他方を反射することにより、双方の光の合成光を出射する光学フィルタと、を有する発光モジュールと、
   前記発光モジュールから出射された光を集光する光学部材と、
   を備えることを特徴とする灯具ユニット。

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