JP2014017117A - Light-emitting device, vehicular lamp fitting, and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置、これを用いた車両用灯具及びこれを搭載した車両に係り、特に、車両用灯具の薄型化を実現することが可能な発光装置、これを用いた車両用灯具及びこれを搭載した車両に関する。 The present invention relates to a light emitting device, a vehicular lamp using the light emitting device, and a vehicle equipped with the same, and more particularly, a light emitting device capable of reducing the thickness of a vehicular lamp, a vehicular lamp using the light emitting device, and the same. Relates to a vehicle equipped with.
従来、車両用灯具の分野においては、ＬＥＤ等の半導体発光素子を用いた車両用灯具が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, in the field of vehicular lamps, vehicular lamps using semiconductor light emitting elements such as LEDs have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
図１５は、従来のＬＥＤ等の半導体発光素子を用いた車両用灯具２００の例である。 FIG. 15 shows an example of a vehicular lamp 200 using a conventional semiconductor light emitting element such as an LED.
図１５に示すように、車両用灯具２００は、投影レンズ２１０、ＬＥＤ等の半導体発光素子２２０、第１焦点Ｆ１が半導体発光素子２２０近傍に設定され、第２焦点Ｆ２が投影レンズ２１０の車両後方側焦点Ｆ近傍に設定された回転楕円系の第１反射面２３０ａ、第１反射面２３０ａの前端から前方へ向けて下向き（光軸ＡＸ寄り）に傾斜するように延びる第２反射面２３０ｂ、シェード２４０等を備えている。 As shown in FIG. 15, the vehicular lamp 200 has a projection lens 210, a semiconductor light emitting element 220 such as an LED, a first focus F <b> 1 set in the vicinity of the semiconductor light emitting element 220, and a second focus F <b> 2 behind the projection lens 210. A first ellipsoidal reflecting surface 230a set in the vicinity of the side focal point F, a second reflecting surface 230b extending from the front end of the first reflecting surface 230a so as to incline downward (close to the optical axis AX), and a shade 240 grade.
図１６は、半導体発光素子２２０の指向特性を説明するための図である。図１６に示すように、半導体発光素子２２０から放出される光の指向特性は略ランバーシアンになる。ランバーシアンとは、半導体発光素子２２０の光軸ＡＸ２２０から角度θだけ傾いた方向の光度Ｉ（θ）が、光軸上（θ＝０）の光度Ｉ０に対してＩ（θ）＝Ｉ０×ｃｏｓθで表される配光特性をいう。これは、半導体発光素子２２０が放出する光の広がりを表している。図１６に示すように、光軸ＡＸ２２０直上の光度が最大となる。 FIG. 16 is a diagram for explaining the directivity characteristics of the semiconductor light emitting element 220. As shown in FIG. 16, the directivity characteristic of the light emitted from the semiconductor light emitting element 220 is substantially Lambertian. The Lambertian, from the optical axis AX 220 of the semiconductor light emitting element 220 angle theta inclined by the direction of the intensity I (theta) is, I (θ) = I relative intensity I 0 on the optical axis (θ = 0) A light distribution characteristic represented by 0 × cos θ. This represents the spread of light emitted from the semiconductor light emitting element 220. As shown in FIG. 16, the luminous intensity immediately above the optical axis AX 220 is maximized.
上記構成の車両用灯具２００においては、半導体発光素子２２０から放出される相対的に高い光度の光（例えば、光度の割合が５０％となる半値角から内の光。図１６では、半値角＝６０°）のうち第１反射面２３０ａに入射した光ＲａｙＡは、当該第１反射面２３０ａで反射されて投影レンズ２１０の車両後方側焦点Ｆ近傍で集光した後、投影レンズ２１０を透過して前方に照射される。一方、第２反射面２３０ｂに入射した光ＲａｙＢは、当該第２反射面２３０ｂで反射されて第２焦点Ｆ２の上方を通過し、投影レンズ２１０を透過して前方に照射される。以上のようにして、車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン（車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に、所定配光パターンが形成される。 In the vehicular lamp 200 having the above-described configuration, light with relatively high luminous intensity emitted from the semiconductor light emitting element 220 (for example, light within the half-value angle at which the ratio of luminous intensity is 50%. In FIG. 16, the half-value angle = 60 °), the light RayA incident on the first reflecting surface 230a is reflected by the first reflecting surface 230a and condensed near the rear focal point F of the projection lens 210, and then passes through the projection lens 210. Irradiated forward. On the other hand, the light RayB incident on the second reflecting surface 230b is reflected by the second reflecting surface 230b, passes above the second focal point F2, passes through the projection lens 210, and is irradiated forward. As described above, the predetermined light distribution pattern is formed on the virtual vertical screen (disposed approximately 25 m forward from the front of the vehicle) facing the front of the vehicle.
上記構成の車両用灯具２００においては、第１反射面２３０ａからの反射光ＲａｙＡに加えて、第２反射面２３０ｂからの反射光ＲａｙＢを投影レンズ２１０の車両後方側焦点Ｆ近傍に集光させることで、高い照度の配光パターンを形成することが可能となるものの、このようにすると、第２反射面２３０ｂからの反射光ＲａｙＢの、投影レンズ２１０の車両後方側焦点Ｆに対する入射角がきつくなり、投影レンズ２１０の鉛直方向寸法が大きくなる（結果として、車両用灯具２００の鉛直方向寸法が大型化する）という問題がある。 In the vehicular lamp 200 having the above configuration, in addition to the reflected light RayA from the first reflecting surface 230a, the reflected light RayB from the second reflecting surface 230b is condensed in the vicinity of the focal point F on the vehicle rear side of the projection lens 210. Thus, although it is possible to form a light distribution pattern with high illuminance, the incident angle of the reflected light RayB from the second reflecting surface 230b with respect to the vehicle rear side focal point F of the projection lens 210 becomes tight. There is a problem that the vertical dimension of the projection lens 210 increases (as a result, the vertical dimension of the vehicular lamp 200 increases).
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、車両用灯具の鉛直方向の薄型化を実現することが可能な発光装置、これを用いた車両用灯具及びこれを搭載した車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a light-emitting device capable of realizing thinning in the vertical direction of a vehicular lamp, a vehicular lamp using the same, and a vehicle equipped with the same The purpose is to provide.
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、発光の指向特性がランバーシアンの半導体発光素子と、前記半導体発光素子から放出される光の少なくとも一部を反射する反射面と、前記反射面に対して垂直の方向に延びる面と、を備えており、前記半導体発光素子は、前記半導体発光素子の光軸が前記反射面の面内方向と平行になるように前記面に固定されている。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is directed to a semiconductor light emitting device having a Lambertian emission characteristic, a reflecting surface that reflects at least part of light emitted from the semiconductor light emitting device, A surface extending in a direction perpendicular to the reflecting surface, and the semiconductor light emitting element is fixed to the surface so that an optical axis of the semiconductor light emitting element is parallel to an in-plane direction of the reflecting surface. ing.
請求項１に記載の発明によれば、反射面の作用により、半導体発光素子から反射面側に放出される光を折り返して反射する構成であるため、光利用効率の高い、車両用灯具の鉛直方向の薄型化に適した発光装置を構成することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the light emitted from the semiconductor light emitting element to the reflection surface side is reflected and reflected by the action of the reflection surface, so that the vertical direction of the vehicular lamp with high light utilization efficiency is achieved. A light-emitting device suitable for reducing the direction can be configured.
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記面として前記反射面に対して面直の方向に延びるＮ個（但し、Ｎは３以上の整数）の側面を含むＮ角柱型の支持体をさらに備えており、前記半導体発光素子は、前記Ｎ個の側面のうち少なくとも１つの側面に固定されている。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the surface includes N side surfaces (N is an integer of 3 or more) extending in a direction perpendicular to the reflection surface. A prismatic support is further provided, and the semiconductor light emitting element is fixed to at least one of the N side surfaces.
請求項２に記載の発明によれば、反射面の作用により、半導体発光素子から反射面側に放出される光を折り返して反射する構成であるため、双指向性を半分にした半双指向性の分布を持つ光を放出する、車両用灯具の鉛直方向の薄型化に適した発光装置を構成することが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, the light emitted from the semiconductor light emitting element to the reflecting surface side is reflected and reflected by the action of the reflecting surface. It is possible to configure a light emitting device that emits light having a distribution and is suitable for thinning the vehicular lamp in the vertical direction.
本発明は、車両用灯具の発明として次のように特定することもできる。 This invention can also be specified as follows as invention of a vehicle lamp.
請求項１又は２に記載の発光装置と、前記発光装置から放出される光を車両前方に照射するように構成されたプロジェクタ型光学系と、を備える車両用灯具。 A vehicle lamp comprising: the light-emitting device according to claim 1; and a projector-type optical system configured to irradiate light emitted from the light-emitting device to the front of the vehicle.
請求項１又は２に記載の発光装置と、前記発光装置から放出される光を車両前方に照射するように構成されたリフレクタ型光学系と、を備える車両用灯具。 A vehicle lamp comprising: the light-emitting device according to claim 1; and a reflector-type optical system configured to irradiate light emitted from the light-emitting device to the front of the vehicle.
また、本発明は、車両の発明として次のように特定することもできる。 Moreover, this invention can also be specified as follows as invention of a vehicle.
請求項３又は４に記載の車両用灯具が搭載された車両。 A vehicle on which the vehicular lamp according to claim 3 is mounted.
以上説明したように、本発明によれば、車両用灯具の鉛直方向の薄型化を実現することが可能な発光装置、これを用いた車両用灯具及びこれを搭載した車両を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a light-emitting device capable of realizing a thin vehicle lamp in the vertical direction, a vehicle lamp using the light-emitting device, and a vehicle equipped with the light-emitting device. It becomes.
以下、本発明の一実施形態である車両用灯具ユニット２０について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a vehicle lamp unit 20 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、車両用灯具ユニット２０に用いられる発光装置１０について説明する。 First, the light-emitting device 10 used for the vehicle lamp unit 20 will be described.
［発光装置１０］
図１は本実施形態の発光装置１０の斜視図、図２は平面図、図３（ａ）は半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）の指向特性を説明するための図、図３（ｂ）、図４は発光装置１０の指向特性を説明するための図である。
[Light Emitting Device 10]
FIG. 1 is a perspective view of the light emitting device 10 of the present embodiment, FIG. 2 is a plan view, FIG. 3A is a diagram for explaining the directivity characteristics of the semiconductor light emitting elements 14 (14a to 14e), and FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the directivity characteristics of the light emitting device 10.
図１、図２に示すように、本実施形態の発光装置１０は、支持体１２、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）、平面ミラー部材１６、支持基板１８等を備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the light emitting device 10 of this embodiment includes a support 12, semiconductor light emitting elements 14 (14 a to 14 e), a plane mirror member 16, a support substrate 18, and the like.
支持体１２は、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）を支持するための部材で、例えば、プリント基板等の矩形板状部材の２つの角を左右対称に斜めに切断することで、上面、下面及び６つの側面１２ａ〜１２ｆを含む六角柱形状の板状部材とされている。６つの側面１２ａ〜１２ｆは、支持基板１８上に実装された平面ミラー部材１６の上面を覆う反射面１６ａに対して面直（垂直）の方向に延びている。６つの側面１２ａ〜１２ｆのうち、車両前方に向けられる側面１２ｆを除く５つの側面１２ａ〜１２ｅは、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）を実装するための面として用いられる。図２に示すように、５つの側面１２ａ〜１２ｅは、平面視で点Ｏを中心とする円弧Ａに沿って配置されている。 The support 12 is a member for supporting the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e). For example, the upper surface and the lower surface are obtained by obliquely cutting two corners of a rectangular plate-like member such as a printed board diagonally. And it is set as the hexagonal column-shaped plate-shaped member containing 6 side surfaces 12a-12f. The six side surfaces 12 a to 12 f extend in a direction perpendicular to the reflecting surface 16 a that covers the upper surface of the flat mirror member 16 mounted on the support substrate 18. Of the six side surfaces 12a to 12f, the five side surfaces 12a to 12e excluding the side surface 12f directed to the front of the vehicle are used as surfaces for mounting the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e). As shown in FIG. 2, the five side surfaces 12 a to 12 e are arranged along an arc A centered on the point O in plan view.
支持体１２は、その下面が、平面ミラー部材１６の上面を覆う反射面１６ａに接着等の公知の手段により固定されている。 The lower surface of the support 12 is fixed to a reflective surface 16 a that covers the upper surface of the flat mirror member 16 by a known means such as adhesion.
半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）は、白色光を発する半導体発光素子で、矩形の発光面（例えば、高さ寸法：０．５ｍｍ×幅寸法：２ｍｍ）を含んでいる。発光面の形状は、鉛直方向に薄く水平方向（左右方向）に広がりのある配光パターンを形成する観点から、高さ寸法が幅寸法に比べ短い方が望ましい。 The semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) is a semiconductor light emitting element that emits white light, and includes a rectangular light emitting surface (for example, height dimension: 0.5 mm × width dimension: 2 mm). From the viewpoint of forming a light distribution pattern that is thin in the vertical direction and spreads in the horizontal direction (left-right direction), the light emitting surface is preferably shorter in height than the width.
半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）は、例えば、発光色が青系のＬＥＤチップ（又はレーザーダイオード）と黄色系の蛍光体（例えば、ＹＡＧ蛍光体）とを組み合わせた構造の白色光源である。なお、半導体発光素子１４は、法規で規定されたＣＩＥ色度図上の白色範囲を満たす光を出射するものであればよく、ＲＧＢ三色のＬＥＤチップ（又はレーザーダイオード）を組み合わせた構造の半導体発光素子であってもよいし、その他構造の半導体発光素子であってもよい。 The semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) is a white light source having a structure in which, for example, a blue LED chip (or laser diode) emitting light and a yellow phosphor (for example, YAG phosphor) are combined. The semiconductor light-emitting element 14 may be any element that emits light that satisfies the white range on the CIE chromaticity diagram specified by regulations. A semiconductor having a structure in which RGB three-color LED chips (or laser diodes) are combined. It may be a light emitting device or a semiconductor light emitting device having other structure.
半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）は、支持体１２の５つの側面１２ａ〜１２ｅにそれぞれ固定されている。具体的には、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）は、矩形の発光面が反射面１６ａに対して垂直となり、かつ、矩形の発光面の下端縁（長辺）が反射面１６ａに接するように、５つの側面１２ａ〜１２ｆにそれぞれ固定されて（図１参照）、平面視で点Ｏを中心とする円弧Ａに沿って配置されている（図２参照）。この結果、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）は、その光軸が反射面１６ａの面内方向に対して平行になる。なお、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）は、５つの側面１２ａ〜１２ｆのうち少なくとも１つの側面に固定されていればよい。 The semiconductor light emitting elements 14 (14a to 14e) are fixed to the five side surfaces 12a to 12e of the support 12, respectively. Specifically, in the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e), the rectangular light emitting surface is perpendicular to the reflecting surface 16a, and the lower edge (long side) of the rectangular light emitting surface is in contact with the reflecting surface 16a. Further, they are respectively fixed to the five side surfaces 12a to 12f (see FIG. 1) and arranged along an arc A centered on the point O in plan view (see FIG. 2). As a result, the optical axis of the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) is parallel to the in-plane direction of the reflecting surface 16a. The semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) may be fixed to at least one of the five side surfaces 12a to 12f.
５つの半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）は、電気的に直列に接続されており、支持基板１８と平面ミラー部材１６との間、平面ミラー部材１６と支持体１２との間を電気的に接続する配線パターン（又はワイヤ。図示せず。）等を介して供給される定電流により点灯する。 The five semiconductor light emitting elements 14 (14a to 14e) are electrically connected in series, and are electrically connected between the support substrate 18 and the flat mirror member 16, and between the flat mirror member 16 and the support body 12. Lights by a constant current supplied through a wiring pattern (or wire, not shown) to be connected.
平面ミラー部材１６の上面は、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）の発光面の下端縁（長辺）から、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）の発光面に対して垂直の方向に拡がる反射面１６ａで覆われている。反射面１６ａは、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）から放出される光の少なくとも一部を反射する反射面で、例えば、平面ミラー部材１６の上面に対してアルミや銀等の金属蒸着を施すことで形成された反射層（又は反射面）である。なお、反射面１６ａは、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）が発する光を折り返して反射する反射面（正反射又は鏡面反射する平面ミラーが望ましい）であればよく、平面ミラー部材１６の上面に接着された薄い板状の反射部材であってもよいし、あるいは、平面ミラー部材１６が金属製の場合には、当該平面ミラー部材１６の上面に対して鏡面研磨を施すことで形成された反射面であってもよい。 The reflection of the upper surface of the plane mirror member 16 extends from the lower edge (long side) of the light emitting surface of the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) in a direction perpendicular to the light emitting surface of the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e). It is covered with a surface 16a. The reflective surface 16a is a reflective surface that reflects at least a part of the light emitted from the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e). For example, metal deposition such as aluminum or silver is performed on the upper surface of the flat mirror member 16. It is the reflection layer (or reflection surface) formed by this. The reflecting surface 16a may be a reflecting surface that reflects and reflects the light emitted from the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) (preferably a regular mirror or a mirror that reflects specularly), and is provided on the upper surface of the plane mirror member 16. It may be a thin plate-like reflecting member that is bonded, or when the flat mirror member 16 is made of metal, the reflection is formed by mirror polishing the upper surface of the flat mirror member 16. It may be a surface.
次に、上記構成の発光装置１０の指向特性について説明する。 Next, directivity characteristics of the light emitting device 10 having the above configuration will be described.
まず、半導体発光素子１４の指向特性について説明する。 First, directivity characteristics of the semiconductor light emitting element 14 will be described.
図３（ａ）中の２つの円は、半導体発光素子１４ａ、１４ｅを、点Ｏを含む鉛直面Ｂ（図２、図４参照）で切断した断面における指向特性（双指向性）を表している。 Two circles in FIG. 3A represent directivity characteristics (bidirectionality) in a cross section obtained by cutting the semiconductor light emitting elements 14a and 14e along a vertical plane B including the point O (see FIGS. 2 and 4). Yes.
図３（ａ）に示すように、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）から放出される光の指向特性は、略ランバーシアンになる。半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）の光度は、その光軸直上の光度が最大となる。例えば、図３（ａ）に示すように、半導体発光素子１４ａの光度は光軸ＡＸ１４ａ直上の光度が最大となり、半導体発光素子１４ｅの光度は光軸ＡＸ１４ｅ直上の光度が最大となる。他の半導体発光素子１４ｂ〜１４ｄも同様である。 As shown in FIG. 3A, the directivity characteristic of light emitted from the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) is substantially Lambertian. As for the luminous intensity of the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e), the luminous intensity immediately above the optical axis is maximized. For example, as shown in FIG. 3A, the luminous intensity of the semiconductor light emitting element 14a is the maximum luminous intensity just above the optical axis AX 14a , and the luminous intensity of the semiconductor light emitting element 14e is the luminous intensity just above the optical axis AX 14e . The same applies to the other semiconductor light emitting elements 14b to 14d.
次に、上記構成の発光装置１０の指向特性について説明する。 Next, directivity characteristics of the light emitting device 10 having the above configuration will be described.
半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）は、その発光面が反射面１６ａに対して垂直となり、かつ、発光面の長辺が反射面１６ａに接するように、５つの側面１２ａ〜１２ｆにそれぞれ固定されている（図１、図２参照）。従って、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）から出射して反射面１６ａに入射した光は、当該反射面１６ａで反射されて折り返されて上方に向かう。 The semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) is fixed to each of the five side surfaces 12a to 12f such that the light emitting surface is perpendicular to the reflecting surface 16a and the long side of the light emitting surface is in contact with the reflecting surface 16a. (See FIGS. 1 and 2). Accordingly, the light emitted from the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) and incident on the reflecting surface 16a is reflected by the reflecting surface 16a and is turned upward.
その結果、発光装置１０の、半導体発光素子１４ａ、１４ｅを、点Ｏを含む鉛直面Ｂ（図２、図４参照）で切断した断面における指向特性は、図３（ａ）に示す光軸ＡＸ１４ａ（及び光軸ＡＸ１４ｅ）より下半分に描いた半円を光軸ＡＸ１４ａ（及び光軸ＡＸ１４ｅ）に沿って折り返した分布（すなわち、双指向性を上半分にした半双指向性の分布）となる（光軸ＡＸ１４ａ、ＡＸ１４ｅを含む水平面内の強度が最大となる）。 As a result, the directional characteristic in the cross section of the light emitting device 10 taken along the vertical plane B (see FIGS. 2 and 4) including the point O of the semiconductor light emitting elements 14a and 14e is the optical axis AX shown in FIG. 14a (and optical axis AX 14e ) lower half-circular distribution drawn along the optical axis AX 14a (and optical axis AX 14e ) (that is, a bi-bidirectional distribution with the bi-directionality in the upper half) (The intensity in the horizontal plane including the optical axes AX 14a and AX 14e is maximized).
一方、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）は平面視で点Ｏを中心とする円弧に沿って配置されているため（図２参照）、発光装置１０の上面から見た指向特性は、図３（ｂ）に二点鎖線で示すように、点Ｏを中心に放射状に広がる分布となる。 On the other hand, since the semiconductor light emitting elements 14 (14a to 14e) are arranged along an arc centered on the point O in plan view (see FIG. 2), the directivity characteristics viewed from the upper surface of the light emitting device 10 are as shown in FIG. As shown by a two-dot chain line in (b), the distribution spreads radially around the point O.
図４中の点線は、発光装置１０の指向特性を三次元的に表現したものである。 The dotted line in FIG. 4 represents the directivity characteristics of the light emitting device 10 three-dimensionally.
図４に示すように、発光装置１０の指向特性は、図３（ｂ）に示す光軸ＡＸ１４ａ（及び光軸ＡＸ１４ｅ）より上半分に実線で描いた半円を、点Ｏを通る鉛直軸ＡＸＯを中心に所定角度（例えば、約１８０°）回転させた立体形状の分布となる。この分布は、光軸ＡＸ１４ａ（及び光軸ＡＸ１４ｅ）を含む水平面内の強度が最大で水平面から離れるに従って強度が低下する、配光パターン（例えば、ロービーム用配光パターン）の分布に略一致した立体形状の分布となる。 As shown in FIG. 4, the directivity of the light emitting device 10 is such that a semicircle drawn by a solid line on the upper half of the optical axis AX 14a (and the optical axis AX 14e ) shown in FIG. predetermined angle around the axis AX O (e.g., about 180 °) the distribution of the three-dimensional shape obtained by rotating. This distribution is approximately the same as the distribution of the light distribution pattern (for example, the low-beam light distribution pattern) in which the intensity in the horizontal plane including the optical axis AX 14a (and the optical axis AX 14e ) is maximum and decreases as the distance from the horizontal plane increases. The distribution of the three-dimensional shape.
以上説明したように、本実施形態の発光装置１０によれば、反射面１６ａの作用により、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）から反射面１６ａ側に放出される光を折り返して反射する構成であるため、光利用効率の高い発光装置を構成することが可能となる。 As described above, according to the light emitting device 10 of the present embodiment, the light emitted from the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) to the reflective surface 16a side is folded and reflected by the action of the reflective surface 16a. Therefore, a light emitting device with high light utilization efficiency can be configured.
また、本実施形態の発光装置１０によれば、反射面１６ａの作用により、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）から反射面１６ａ側に放出される光を折り返して反射する構成であるため、双指向性（図３（ａ）参照）を半分にした半双指向性（図３（ｂ）参照）の分布を持つ光を放出する発光装置を構成することが可能となる。 Further, according to the light emitting device 10 of the present embodiment, the light emitted from the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) toward the reflecting surface 16a is reflected and reflected by the action of the reflecting surface 16a. It is possible to configure a light emitting device that emits light having a distribution of half bi-directionality (see FIG. 3B) in which the directivity (see FIG. 3A) is halved.
次に、変形例について説明する。 Next, a modified example will be described.
上記実施形態では、支持体１２が６つの側面１２ａ〜１２ｆを含む六角柱形状の板状部材である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、支持体１２は、Ｎ個（但し、Ｎは３以上の整数）の側面を含むＮ角柱形状の板状部材であってもよい。 Although the said embodiment demonstrated the example in which the support body 12 is a hexagonal column-shaped plate-shaped member containing the six side surfaces 12a-12f, this invention is not limited to this. For example, the support 12 may be a plate member having an N prism shape including N side surfaces (where N is an integer of 3 or more).
また、上記実施形態では、半導体発光素子１４の発光面が高さ寸法：０．５ｍｍ×幅寸法：２ｍｍの例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、半導体発光素子１４の発光面は、高さ寸法：０．１ｍｍ×幅寸法：０．１ｍｍの正方形であってもよいし、それ以外の形状であってもよい。 In the above embodiment, the light emitting surface of the semiconductor light emitting element 14 has been described as having the height dimension: 0.5 mm × width dimension: 2 mm, but the present invention is not limited to this. For example, the light emitting surface of the semiconductor light emitting element 14 may be a square of height dimension: 0.1 mm × width dimension: 0.1 mm, or may have another shape.
［車両用灯具ユニットの構成例１］
次に、上記構成の発光装置１０を用いた車両用灯具ユニット２０の構成例について説明する。
[Example 1 of configuration of vehicle lamp unit]
Next, a configuration example of the vehicle lamp unit 20 using the light emitting device 10 having the above configuration will be described.
図５は本実施形態の車両用灯具ユニット２０の斜視図、図６は車両用灯具ユニット２０をその光軸ＡＸ２０を含む鉛直面で切断した断面図である。 Figure 5 is a perspective view of a vehicular lamp unit 20 of this embodiment, FIG. 6 is a cross-sectional view of the vehicular lamp unit 20 in a vertical plane including the optical axis AX 20.
本実施形態の車両用灯具ユニット２０は、自動車等の車両の前面の左右両側に配置されて車両用前照灯を構成する。車両用灯具ユニット２０には、その光軸調整が可能なように公知のエイミング機構（図示せず）が連結されている。 The vehicular lamp unit 20 according to the present embodiment is disposed on both the left and right sides of the front surface of a vehicle such as an automobile to constitute a vehicular headlamp. A known aiming mechanism (not shown) is connected to the vehicle lamp unit 20 so that the optical axis can be adjusted.
車両用灯具ユニット２０は、ロービーム用配光パターンを形成するように構成されたプロジェクタ型の灯具ユニットであり、図５、図６に示すように、投影レンズ２１、発光装置１０、メイン反射面２２、シェード２３、第１サブ反射面２４、第２サブ反射面２５、ミラーシェード兼保持部材２６等を備えている。 The vehicular lamp unit 20 is a projector-type lamp unit configured to form a low beam light distribution pattern. As shown in FIGS. 5 and 6, the projection lens 21, the light emitting device 10, and the main reflecting surface 22. , A shade 23, a first sub-reflection surface 24, a second sub-reflection surface 25, a mirror shade and holding member 26, and the like.
図６に示すように、投影レンズ２１は、アルミ等の金属製ミラーシェード兼保持部材２６に保持されて、車両前後方向に延びる光軸ＡＸ２０上に配置されている。 As shown in FIG. 6, the projection lens 21 is held on a metal mirror shade and holding member 26 made of aluminum or the like, and is disposed on an optical axis AX 20 extending in the vehicle front-rear direction.
投影レンズ２１は、例えば、車両前方側表面が凸面で車両後方側表面が平面の平凸非球面の投影レンズである。 The projection lens 21 is, for example, a plano-convex aspherical projection lens having a convex surface on the front side of the vehicle and a flat surface on the rear side of the vehicle.
発光装置１０は、その反射面１６ａを、光軸ＡＸ２０を含む上向きの水平面とした状態で、ミラーシェード兼保持部材２６に固定されている。光軸ＡＸ２０は点Ｏを通っており、かつ、支持体１２の側面１２ｆは車両前方に向けられている（図２参照）。従って、発光装置１０の指向特性は、図３（ｂ）、図４に示すように、光軸ＡＸ２０を含む水平面内の強度が最大の半双指向性の分布となる。 The light emitting device 10, the reflecting surface 16a, while the upward horizontal plane including the optical axis AX 20, is fixed to the mirror shade and holding member 26. The optical axis AX 20 passes through the point O, and the side surface 12f of the support 12 is directed forward of the vehicle (see FIG. 2). Accordingly, the directivity of the light emitting device 10 is a semi-bidirectional distribution with the maximum intensity in the horizontal plane including the optical axis AX 20 , as shown in FIGS.
図６に示すように、メイン反射面２２は、第１焦点Ｆ１２２が半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）近傍に設定され、第２焦点Ｆ２２２が投影レンズ２１の車両後方側焦点Ｆ２１近傍に設定された回転楕円系の反射面（回転楕円面又はこれに類する自由曲面等）である。 As shown in FIG. 6, the main reflecting surface 22 has a first focal point F <b> 1 22 set in the vicinity of the semiconductor light emitting element 14 (14 a to 14 e), and a second focal point F <b> 2 22 in the vicinity of the vehicle rear side focal point F 21 of the projection lens 21. Is a spheroid reflection surface (such as a spheroid or similar free-form surface).
図７は、車両用灯具ユニット２０をその光軸ＡＸ２０を含む水平面で切断した断面図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view of the vehicular lamp unit 20 cut along a horizontal plane including the optical axis AX 20 thereof.
メイン反射面２２は、発光装置１０からの光、すなわち、図４に点線で示す立体形状の分布の光が入射するように、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）を覆っている。具体的には、メイン反射面２２は、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）の周囲、例えば、車両後方側に延びる光軸ＡＸ２０に対して左右１２０°（合計２４０°）の範囲（図７参照）から上方に延びて、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）の上方を覆っている（図６参照）。メイン反射面２２の下端縁２２ａは、光軸ＡＸ２０を含む水平面上に位置している（図６参照）。 The main reflection surface 22 covers the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) so that light from the light emitting device 10, that is, light having a three-dimensional distribution indicated by a dotted line in FIG. Specifically, the main reflecting surface 22 is in a range of 120 ° to the left and right (240 ° in total) with respect to the optical axis AX 20 extending around the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e), for example, on the vehicle rear side (FIG. 7). The semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) is covered upward (see FIG. 6). The lower edge 22a of the main reflecting surface 22 is positioned on the horizontal plane including the optical axis AX 20 (see FIG. 6).
従って、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）から放出される相対的に高い光度の光Ｒａｙ２（例えば、光度の割合が５０％となる半値角から内の光（半双指向性））は、メイン反射面２２のうち光軸ＡＸ２０を含む水平面近傍の領域２２ｂに入射する（図６参照）。 Accordingly, light Ray2 having a relatively high luminous intensity emitted from the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) (for example, light (half-bidirectional) from the half-value angle at which the luminous intensity ratio is 50%) is the main reflection. It enters the region 22b of the horizontal plane near including the optical axis AX 20 of the surfaces 22 (see FIG. 6).
メイン反射面２２（領域２２ｂ）は鉛直方向では楕円であるため、鉛直方向に関しては、メイン反射面２２（領域２２ｂ）からの相対的に高い光度の反射光Ｒａｙ２は、第２焦点Ｆ２２２に集光し投影レンズ２１でほぼ平行光線となる（図６参照）。一方、メイン反射面２２（領域２２ｂ）は水平方向では楕円ではないため、水平方向に関しては、投影レンズ２１を透過したメイン反射面２２（領域２２ｂ）からの相対的に高い光度の反射光Ｒａｙ２は、いったん交差した後、水平方向に拡散される（図７参照）。これにより、図８に示すように、鉛直方向に薄く水平方向（左右方向）に広がりのある高い照度の部分配光パターンＰ１（高照度帯）が形成される。図８は、車両用灯具ユニット２０により形成される部分配光パターンＰ１の例である。 Since the main reflection surface 22 (region 22b) is elliptical in the vertical direction, the reflected light Ray2 having a relatively high luminous intensity from the main reflection surface 22 (region 22b) is collected at the second focal point F2 22 in the vertical direction. The light is projected and becomes substantially parallel light by the projection lens 21 (see FIG. 6). On the other hand, since the main reflection surface 22 (region 22b) is not elliptical in the horizontal direction, the reflected light Ray2 having a relatively high luminous intensity from the main reflection surface 22 (region 22b) transmitted through the projection lens 21 is horizontal. Once crossed, it is diffused in the horizontal direction (see FIG. 7). As a result, as shown in FIG. 8, a partial illumination pattern P1 (high illuminance band) with high illuminance that is thin in the vertical direction and spread in the horizontal direction (left and right direction) is formed. FIG. 8 is an example of a partial light distribution pattern P1 formed by the vehicle lamp unit 20.
なお、メイン反射面２２は、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）の周囲に配置されていればよく、光軸ＡＸ２０に対して左右１２０°（合計２４０°）の範囲に限定されず、適宜の範囲に配置することが可能である。 The main reflecting surface 22 may be arranged around the semiconductor light emitting element 14 (14a-14e), is not limited to the scope of the right and left 120 ° (total 240 °) with respect to the optical axis AX 20, as appropriate It is possible to arrange in the range.
図６に示すように、シェード２３は、投影レンズ２１の車両後方側焦点Ｆ２１から発光装置１０（半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ））側に延びるミラー面２３ａを含んでいる。シェード２３の前端縁は、投影レンズ２１の車両後方側の焦点面に沿って凹に湾曲している。ミラー面２３ａに入射し上向きに反射される光は投影レンズ２１で屈折して路面方向に向かう。すなわち、ミラー面２３ａに入射した光がカットオフラインを境に折り返されてカットオフライン以下の配光パターンに重畳される形となる。これにより、図８に示すように、ロービーム用配光パターンＰ１の上端縁にカットオフラインＣＬが形成される。 As shown in FIG. 6, the shade 23 includes a mirror surface 23 a extending from the vehicle rear side focal point F 21 of the projection lens 21 toward the light emitting device 10 (semiconductor light emitting elements 14 (14 a to 14 e)). The front end edge of the shade 23 is concavely curved along the focal plane of the projection lens 21 on the vehicle rear side. Light incident on the mirror surface 23a and reflected upward is refracted by the projection lens 21 and travels in the road surface direction. That is, the light incident on the mirror surface 23a is folded back at the cutoff line and superimposed on the light distribution pattern below the cutoff line. As a result, as shown in FIG. 8, a cut-off line CL is formed at the upper edge of the low beam light distribution pattern P1.
第１サブ反射面２４は、第１焦点Ｆ１２４が半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）近傍に設定され、第２焦点Ｆ２２４が第２サブ反射面２５の下方の所定位置に設定された回転楕円系の反射面（回転楕円面又はこれに類する自由曲面等）である。 The first sub-reflecting surface 24 is a rotation in which the first focal point F1 24 is set in the vicinity of the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) and the second focal point F2 24 is set at a predetermined position below the second sub-reflecting surface 25. It is an elliptical reflecting surface (a spheroid or similar free-form surface).
第１サブ反射面２４は、発光装置１０から前方上向きに放出される光（半双指向性）が入射するように、メイン反射面２２の先端付近から投影レンズ２１に向かって延びて、投影レンズ２１とメイン反射面２２との間に配置されている。なお、第１サブ反射面２４は、その先端が投影レンズ２１に入射するメイン反射面２２からの反射光を遮らない長さとされている。 The first sub-reflecting surface 24 extends from the vicinity of the front end of the main reflecting surface 22 toward the projection lens 21 so that the light (semi-bidirectionality) emitted upward and forward from the light emitting device 10 enters the projection lens 21. And the main reflecting surface 22. The first sub-reflection surface 24 has a length that does not block the reflected light from the main reflection surface 22 that is incident on the projection lens 21 at the tip.
メイン反射面２２と第１サブ反射面２４とは、金型を用いて一体成形されたリフレクタ基材に対してアルミ蒸着等の鏡面処理を施すことで、一つの部品として構成されている。これにより、各反射面２２、２４を個々の部品として構成する場合と比べ、部品点数の削減、各反射面２２、２４の組み付け工程の簡略化、さらには、各反射面２２、２４の組み付け誤差の低減等が可能となる。なお、メイン反射面２２と第１サブ反射面２４とは、一体成形することなく個々の部品として構成してもよい。 The main reflecting surface 22 and the first sub-reflecting surface 24 are configured as a single component by performing a mirror surface treatment such as aluminum deposition on a reflector base material integrally formed using a mold. Thereby, compared with the case where each reflective surface 22 and 24 is comprised as an individual component, reduction of a number of parts, simplification of the assembly process of each reflective surface 22 and 24, and also the assembly error of each reflective surface 22 and 24 Can be reduced. The main reflection surface 22 and the first sub-reflection surface 24 may be configured as individual parts without being integrally formed.
第２サブ反射面２５は、第１サブ反射面２４で反射されて第２焦点Ｆ２２４で集光する光が入射するように、投影レンズ２１とその車両後方側焦点Ｆ２１との間に配置されている。 The second sub-reflecting surface 25 is disposed between the projection lens 21 and the vehicle rear-side focal point F 21 so that the light reflected by the first sub-reflecting surface 24 and condensed at the second focal point F 2 24 is incident. Has been.
第２サブ反射面２５は、例えば、平面鏡であり、水平面に対して傾斜して配置されている。 The second sub-reflecting surface 25 is, for example, a plane mirror, and is inclined with respect to the horizontal plane.
上記構成の車両用灯具ユニット２０によれば、発光装置１０から放出される光のうち相対的に高い光度の光Ｒａｙ２（例えば、光度の割合が５０％となる半値角から内の光（半双指向性））は、メイン反射面２２のうち光軸ＡＸ２０を含む水平面近傍の領域２２ｂに入射する（図６参照）。メイン反射面２２（領域２２ｂ）は鉛直方向では楕円であるため、鉛直方向に関しては、メイン反射面２２（領域２２ｂ）からの相対的に高い光度の反射光Ｒａｙ２は、第２焦点Ｆ２２２に集光し投影レンズ２１でほぼ平行光線となる（図６参照）。一方、メイン反射面２２（領域２２ｂ）は水平方向では楕円ではないため、水平方向に関しては、投影レンズ２１を透過したメイン反射面２２（領域２２ｂ）からの相対的に高い光度の反射光Ｒａｙ２は、いったん交差した後、水平方向に拡散される（図７参照）。これにより、図８に示すように、鉛直方向に薄く水平方向（左右方向）に広がりのある高い照度の部分配光パターンＰ１（高照度帯）が形成される。 According to the vehicular lamp unit 20 configured as described above, the light Ray2 having a relatively high luminous intensity out of the light emitted from the light emitting device 10 (for example, light within the half-value angle at which the ratio of luminous intensity is 50% (half-bidirectional) Is incident on a region 22b in the vicinity of the horizontal plane including the optical axis AX 20 in the main reflecting surface 22 (see FIG. 6). Since the main reflection surface 22 (region 22b) is elliptical in the vertical direction, the reflected light Ray2 having a relatively high luminous intensity from the main reflection surface 22 (region 22b) is collected at the second focal point F2 22 in the vertical direction. The light is projected and becomes substantially parallel light by the projection lens 21 (see FIG. 6). On the other hand, since the main reflection surface 22 (region 22b) is not elliptical in the horizontal direction, the reflected light Ray2 having a relatively high luminous intensity from the main reflection surface 22 (region 22b) transmitted through the projection lens 21 is horizontal. Once crossed, it is diffused in the horizontal direction (see FIG. 7). As a result, as shown in FIG. 8, a partial illumination pattern P1 (high illuminance band) with high illuminance that is thin in the vertical direction and spread in the horizontal direction (left and right direction) is formed.
一方、発光装置１０から放出される光のうち領域２２ｂ以外のメイン反射面２２に入射した光（相対的に低い光度の光。例えば、光度の割合が５０％となる半値角から外の光）は、上記と同様、領域２２ｂ以外のメイン反射面２２で反射されて、仮想鉛直スクリーン（車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に、鉛直方向及び左右方向に広がりのある部分配光パターンＰ２を形成する（図８参照）。 On the other hand, light incident on the main reflecting surface 22 other than the region 22b out of the light emitted from the light emitting device 10 (light having a relatively low luminous intensity. For example, light outside the half-value angle at which the luminous intensity ratio is 50%). Is reflected by the main reflecting surface 22 other than the region 22b and spreads in the vertical direction and the left-right direction on the virtual vertical screen (arranged approximately 25 m ahead from the front of the vehicle). A pattern P2 is formed (see FIG. 8).
以上のようにして、部分配光パターンＰ１（高照度帯）と部分配光パターンＰ２とを含む遠方視認性に優れた合成配光パターン（ロービーム用配光パターン）が形成される。 As described above, a combined light distribution pattern (low beam light distribution pattern) excellent in distance visibility including the partial distribution light pattern P1 (high illuminance band) and the partial distribution light pattern P2 is formed.
また、発光装置１０から放出されて第１サブ反射面２４に入射する光は、当該第１サブ反射面２４及び第２サブ反射面２５で反射されて投影レンズ２１を透過して、水平面に対して上向きの角度の方向（例えば、２〜４度の範囲）へ照射される。これにより、図８に示すように、仮想鉛直スクリーン（例えば、車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上のオーバーヘッドサイン領域Ａに、オーバーヘッドサイン配光パターンＰ３が形成される。 In addition, the light emitted from the light emitting device 10 and incident on the first sub-reflecting surface 24 is reflected by the first sub-reflecting surface 24 and the second sub-reflecting surface 25, passes through the projection lens 21, and is directed to the horizontal plane. Then, the light is irradiated in an upward angle direction (for example, in a range of 2 to 4 degrees). Thereby, as shown in FIG. 8, the overhead sign light distribution pattern P3 is formed in the overhead sign area A on the virtual vertical screen (for example, disposed about 25 m ahead from the front of the vehicle).
なお、車両用灯具ユニット２０は、各配光パターンＰ１〜Ｐ３が仮想鉛直スクリーン上の適正範囲を照射するように公知のエイミング機構（図示せず）により光軸調整されている。 The vehicle lamp unit 20 is optically adjusted by a known aiming mechanism (not shown) so that each of the light distribution patterns P1 to P3 irradiates an appropriate range on the virtual vertical screen.
本実施形態の車両用灯具ユニット２０によれば、発光装置１０から放出される相対的に高い光度の光Ｒａｙ２（例えば、光度の割合が５０％となる半値角から内の光（半双指向性））がメイン反射面２２のうち光軸ＡＸ２０を含む水平面近傍の領域２２ｂに入射する構成であるため、鉛直方向寸法が薄型の車両用灯具ユニット２０を構成することが可能となる。 According to the vehicle lamp unit 20 of the present embodiment, light Ray2 having a relatively high luminous intensity emitted from the light emitting device 10 (for example, light within a half-value angle at which the ratio of luminous intensity is 50% (semi-bidirectionality) ) Enters the region 22b in the vicinity of the horizontal plane including the optical axis AX 20 in the main reflecting surface 22, so that the vehicular lamp unit 20 having a thin vertical dimension can be configured.
次に、発光装置１０が、車両用灯具（本実施形態の車両用灯具ユニット２０等）の鉛直方向の薄型化に適した発光装置である理由について、車両用灯具ユニット２０Ａと対比して説明する。 Next, the reason why the light-emitting device 10 is a light-emitting device suitable for thinning in the vertical direction of a vehicular lamp (the vehicular lamp unit 20 of the present embodiment) will be described in comparison with the vehicular lamp unit 20A. .
図９は、車両用灯具ユニット２０Ａをその光軸ＡＸ２０Ａを含む鉛直面で切断した断面図である。図１０は、車両用灯具ユニット２０Ａに用いられる一般的な半導体発光素子１４Ａの指向特性（単一指向性）の例である。図１１は、車両用灯具ユニット２０Ａにより形成される配光パターンＰ１Ａの例である。 FIG. 9 is a cross-sectional view of the vehicular lamp unit 20A cut along a vertical plane including the optical axis AX 20A . FIG. 10 is an example of directivity (unidirectionality) of a general semiconductor light emitting element 14A used in the vehicle lamp unit 20A. FIG. 11 is an example of a light distribution pattern P1A formed by the vehicle lamp unit 20A.
車両用灯具ユニット２０Ａは、車両用灯具ユニット２０と比べ、発光装置１０に代えて、一般的な半導体発光素子１４Ａを用いている点が相違する。それ以外、車両用灯具ユニット２０と同様の構成である。以下、車両用灯具ユニット２０との相違点を中心に説明し、車両用灯具ユニット２０と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。 The vehicle lamp unit 20A is different from the vehicle lamp unit 20 in that a general semiconductor light emitting element 14A is used instead of the light emitting device 10. Other than that, the configuration is the same as the vehicular lamp unit 20. Hereinafter, the difference from the vehicular lamp unit 20 will be mainly described, and the same components as those of the vehicular lamp unit 20 will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
半導体発光素子１４Ａは、その発光面を上向きにした状態で基板１８Ａ上に実装されている。半導体発光素子１４Ａは、例えば、発光色が青系のＬＥＤチップと黄色系の蛍光体（例えば、ＹＡＧ蛍光体）とを組み合わせた構造の白色光源である。 The semiconductor light emitting element 14A is mounted on the substrate 18A with its light emitting surface facing upward. The semiconductor light emitting element 14A is, for example, a white light source having a structure in which an LED chip having a blue emission color and a yellow phosphor (for example, a YAG phosphor) are combined.
半導体発光素子１４Ａの指向特性は、その発光面が上向きとされているため、図１０に示すように、一般的なＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（レーザーダイオード）と同様、光軸ＡＸ１４Ａ上の強度が最大で、光軸ＡＸ２０Ａを含む水平面内の光が少なくなる（単一指向性）。 Since the light emitting surface of the semiconductor light emitting element 14A is directed upward, as shown in FIG. 10, similar to general LEDs (light emitting diodes) and LD (laser diodes), the light emitting surface is on the optical axis AX 14A . The intensity is maximum, and light in the horizontal plane including the optical axis AX 20A is reduced (unidirectionality).
上記構成の車両用灯具ユニット２０Ａにおいては、図９に示すように、半導体発光素子１４Ａから放出される相対的に高い光度の光Ｒａｙ３（例えば、光度の割合が５０％となる半値角から内の光）は、メイン反射面２２のうち光軸ＡＸ１４Ａ上の領域Ｒｆに入射する。 In the vehicle lamp unit 20A having the above-described configuration, as shown in FIG. 9, the light Ray3 having a relatively high luminous intensity emitted from the semiconductor light emitting element 14A (for example, within the half-value angle at which the luminous intensity ratio is 50%). Light) enters the region Rf on the optical axis AX 14A of the main reflecting surface 22.
光軸ＡＸ１４Ａ上の領域Ｒｆで反射される相対的に高い光度の光Ｒａｙ３の、投影レンズ２１の車両後方側焦点Ｆ２１に対する入射角は、比較的きつくなる。その結果、領域Ｒｆで反射される相対的に高い光度の反射光Ｒａｙ３を水平線Ｈ付近に充分に集光させることができず、鉛直方向Ｖに厚く左右に広がりのない低い照度の配光パターンＰ１Ａとなる（図１１参照）。 The relatively high intensity of light Ray3 reflected by the region Rf on the optical axis AX 14A, the angle of incidence with respect to the vehicle rear-side focal point F 21 of the projection lens 21, becomes relatively tight. As a result, the reflected light Ray3 having a relatively high luminous intensity reflected by the region Rf cannot be sufficiently collected near the horizontal line H, and is a light distribution pattern P1A having a low illuminance that is thick in the vertical direction V and does not spread left and right. (See FIG. 11).
上記構成の車両用灯具ユニット２０Ａにおいては、領域Ｒｆで反射される相対的に高い光度の反射光Ｒａｙ３を投影レンズ２１の車両後方側焦点Ｆ２１近傍に集光させることで、高い照度の配光パターンを形成することが可能となるものの、このようにすると、領域Ｒｆで反射される反射光Ｒａｙ３の、投影レンズ２１の車両後方側焦点Ｆ２１に対する入射角がきつくなるため、投影レンズ２１の鉛直方向寸法が大きくなる（結果として、車両用灯具ユニット２０Ａの鉛直方向寸法が大型化する）という問題がある。 In the vehicle lighting unit 20A having the above structure, by focusing the reflected light Ray3 relatively high luminous intensity reflected by the region Rf in the vehicle near the rear side focal point F 21 of the projection lens 21, a high intensity light distribution although it is possible to form a pattern, in this way, the reflected light Ray3 reflected by area Rf, the incident angle becomes tight relative to the vehicle rear-side focal point F 21 of the projection lens 21, the vertical projection lens 21 There is a problem that the directional dimension becomes large (as a result, the vertical dimension of the vehicular lamp unit 20A increases).
これに対して、本実施形態の車両用灯具ユニット２０によれば、発光装置１０から放出される相対的に高い光度の光Ｒａｙ２（例えば、光度の割合が５０％となる半値角から内の光（半双指向性））が、メイン反射面２２のうち光軸ＡＸ２０を含む水平面近傍の領域２２ｂに入射する構成である（図６参照）。このため、メイン反射面２２（領域２２ｂ）で反射される相対的に高い光度の光Ｒａｙ２の、投影レンズ２１の車両後方側焦点Ｆ２１に対する入射角が比較的浅くなる（図６参照）。その結果、車両用灯具ユニット２０においては、投影レンズ２１の鉛直方向寸法を小さくしても（結果として、車両用灯具ユニット２０の鉛直方向寸法を薄型化しても）、メイン反射面２２（領域２２ｂ）からの相対的に高い光度の反射光Ｒａｙ２を水平線Ｈ付近に充分に集光させることが可能となり、鉛直方向Ｖに薄く水平方向（左右方向）に広がりのある高い照度の部分配光パターンＰ１（高照度帯）を形成することが可能となる（図８参照）。 On the other hand, according to the vehicular lamp unit 20 of the present embodiment, the light Ray2 having a relatively high luminous intensity emitted from the light emitting device 10 (for example, light within the half-value angle at which the luminous intensity ratio is 50%). (Semi-bidirectionality) is incident on the region 22b in the vicinity of the horizontal plane including the optical axis AX 20 in the main reflecting surface 22 (see FIG. 6). Therefore, the relatively high intensity of light Ray2 reflected by the main reflecting surface 22 (region 22b), the angle of incidence is relatively shallow with respect to the vehicle rear-side focal point F 21 of the projection lens 21 (see FIG. 6). As a result, in the vehicular lamp unit 20, even if the vertical dimension of the projection lens 21 is reduced (as a result, the vertical dimension of the vehicular lamp unit 20 is reduced), the main reflecting surface 22 (region 22b) The reflected light Ray2 having a relatively high luminous intensity can be sufficiently condensed in the vicinity of the horizontal line H, and the partial distribution light pattern P1 having a high illuminance that is thin in the vertical direction V and spreads in the horizontal direction (left-right direction). (High illuminance zone) can be formed (see FIG. 8).
図６では、投影レンズ２１のうちメイン反射面２２（領域２２ｂ）からの相対的に高い光度の反射光Ｒａｙ２が透過しない上下端部をカットすることで、投影レンズ２１の鉛直方向寸法を小さくしている（結果として、車両用灯具ユニット２０の鉛直方向寸法を薄型化している）。このように、車両用灯具ユニット２０においては、投影レンズ２１の上下端部を使用していない（カットしている）ため、車両用灯具ユニット２０Ａと比べ、車両用灯具ユニット２０の鉛直方向寸法の小型化が可能となる。加えて、投影レンズ２１の焦点Ｆ２１付近に配置されたシェード２３端部で発生する投影レンズ２１の色収差を低減することが可能となる。 In FIG. 6, the vertical dimension of the projection lens 21 is reduced by cutting the upper and lower ends of the projection lens 21 that do not transmit the reflected light Ray2 having a relatively high luminous intensity from the main reflection surface 22 (region 22b). (As a result, the vertical dimension of the vehicular lamp unit 20 is reduced). Thus, since the vehicle lamp unit 20 does not use (cut) the upper and lower ends of the projection lens 21, the vertical dimension of the vehicle lamp unit 20 is larger than that of the vehicle lamp unit 20A. Miniaturization is possible. In addition, it becomes possible to reduce the chromatic aberration of the projection lens 21 generated at the end of the shade 23 arranged near the focal point F 21 of the projection lens 21.
以上説明したように、上記構成の発光装置１０によれば、車両用灯具ユニット２０を小型化できる。特に、車両用灯具ユニット２０の投影レンズ２１の天地幅（鉛直方向寸法）を小さくできる。 As described above, according to the light emitting device 10 having the above configuration, the vehicular lamp unit 20 can be downsized. In particular, the vertical width (vertical dimension) of the projection lens 21 of the vehicle lamp unit 20 can be reduced.
また、上記構成の発光装置１０によれば、メイン反射面２２で制御した光（特に、メイン反射面２２（領域２２ｂ）からの相対的に高い光度の反射光Ｒａｙ２）の多くが、路面遠方（仮想鉛直スクリーン上のＨ線上）付近に集光するため、遠方視認性に優れた配光パターンＰ１、Ｐ２（図８参照）を実現することができる。 Further, according to the light emitting device 10 having the above configuration, most of the light controlled by the main reflection surface 22 (particularly, the reflected light Ray2 having a relatively high luminous intensity from the main reflection surface 22 (region 22b)) is far away from the road surface ( The light distribution patterns P1 and P2 (see FIG. 8) excellent in far visibility can be realized because the light is condensed near the H line on the virtual vertical screen.
また、上記構成の発光装置１０によれば、光の利用率が高く、配光制御性に優れた車両用灯具ユニット２０を実現できる同時に、車両用灯具ユニット２０の天地を小さくでき、意匠性に優れかつ、色収差を低減することが可能となる。 Moreover, according to the light-emitting device 10 having the above-described configuration, it is possible to realize the vehicular lamp unit 20 having a high light utilization rate and excellent light distribution controllability, and at the same time, the top and bottom of the vehicular lamp unit 20 can be reduced, and the design is improved It is excellent and chromatic aberration can be reduced.
［車両用灯具ユニットの構成例２］
次に、上記構成の発光装置１０を用いた車両用灯具ユニット３０の構成例について説明する。
[Configuration example 2 of vehicle lamp unit]
Next, a configuration example of the vehicle lamp unit 30 using the light emitting device 10 having the above configuration will be described.
図１２は車両用灯具ユニット３０の斜視図、図１３は車両用灯具ユニット３０をその光軸ＡＸ３０を含む鉛直面で切断した断面図、図１４は車両用灯具ユニット３０により形成される配光パターンＰ４の例である。 12 is a perspective view of the vehicular lamp unit 30, FIG. 13 is a cross-sectional view of the vehicular lamp unit 30 cut along a vertical plane including its optical axis AX 30 , and FIG. 14 is a light distribution formed by the vehicular lamp unit 30. It is an example of the pattern P4.
本実施形態の車両用灯具ユニット３０は、自動車等の車両の前面の左右両側に配置されて車両用前照灯を構成する。車両用灯具ユニット３０には、その光軸調整が可能なように公知のエイミング機構（図示せず）が連結されている。 The vehicle lamp unit 30 of the present embodiment is disposed on both the left and right sides of the front surface of a vehicle such as an automobile, and constitutes a vehicle headlamp. A known aiming mechanism (not shown) is connected to the vehicular lamp unit 30 so that the optical axis can be adjusted.
車両用灯具ユニット３０は、ハイビーム用配光パターンを形成するように構成されたリフレクタ型の灯具ユニットであり、図１２、図１３に示すように、反射面３１、発光装置１０、保持部材３２等を備えている。 The vehicular lamp unit 30 is a reflector-type lamp unit configured to form a high-beam light distribution pattern. As shown in FIGS. 12 and 13, the reflecting surface 31, the light emitting device 10, the holding member 32, and the like. It has.
発光装置１０は、その反射面１６ａを、光軸ＡＸ３０を含む上向きの水平面とした状態で、保持部材３２に固定されている。光軸ＡＸ３０は、点Ｏを通っており、かつ、支持体１２の側面１２ｆが、車両前方に向けられている（図２参照）。従って、発光装置１０の指向特性は、図３（ｂ）に示すように、光軸ＡＸ３０を含む水平面内の強度が最大の半双指向性の分布となる。 The light emitting device 10, the reflecting surface 16a, while the upward horizontal plane including the optical axis AX 30, is fixed to the holding member 32. The optical axis AX 30 passes through the point O, and the side surface 12f of the support 12 is directed forward of the vehicle (see FIG. 2). Therefore, as shown in FIG. 3B, the directivity characteristic of the light emitting device 10 has a semi-bidirectional distribution with the maximum intensity in the horizontal plane including the optical axis AX 30 .
反射面３１は、焦点Ｆ３１が発光装置１０の半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）近傍に設定され、車両前後方向に延びる光軸ＡＸ３０（回転軸）を持つ放物面系の反射面（回転放物面又はこれに類する自由曲面等）である。図１２に示すように、反射面３１は、複数の小区画反射面３１ａを含んでいる。反射面３１（各小区画反射面３１ａ）は、発光装置１０から入射する光を予め定められた方向へ反射（配分）して、車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン（例えば、車両前方約２５ｍに配置されている）上に、図１４に示すハイビーム用配光パターンＰ４を形成するように設計されている。 The reflecting surface 31 has a focal point F 31 set in the vicinity of the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) of the light emitting device 10, and has a parabolic reflecting surface having an optical axis AX 30 (rotating axis) extending in the vehicle front-rear direction ( A paraboloid of revolution or a free-form surface similar to this. As shown in FIG. 12, the reflecting surface 31 includes a plurality of small section reflecting surfaces 31a. The reflecting surface 31 (each small section reflecting surface 31a) reflects (distributes) the light incident from the light emitting device 10 in a predetermined direction, and is a virtual vertical screen (for example, approximately 25 m ahead of the vehicle) facing the front of the vehicle. 14 is designed so as to form a high beam light distribution pattern P4 shown in FIG.
反射面３１は、発光装置１０からの光、すなわち、図４に点線で示す立体形状の分布の光が入射するように、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）を覆っている。具体的には、反射面３１は、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）の周囲、例えば、車両後方側に延びる光軸ＡＸ３０に対して左右１２０°（合計２４０°）の範囲（図７参照）から上方に延びて、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）の上方を覆っている（図１２、図１３参照）。反射面３１の下端縁３１ｂは、光軸ＡＸ３０を含む水平面上に位置している（図１３参照）。 The reflective surface 31 covers the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) so that light from the light emitting device 10, that is, light having a three-dimensional distribution indicated by a dotted line in FIG. Specifically, the reflecting surface 31 is in the range of 120 ° to the left and right (240 ° in total) with respect to the optical axis AX 30 extending around the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e), for example, on the vehicle rear side (see FIG. 7). ) To the upper side and covers the upper side of the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) (see FIGS. 12 and 13). The lower end edge 31b of the reflecting surface 31 is located on a horizontal plane including the optical axis AX 30 (see FIG. 13).
従って、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）から放出される相対的に高い光度の光（例えば、光度の割合が５０％となる半値角から内の光（半双指向性））は、反射面３１のうち光軸ＡＸ３０を含む水平面近傍の領域３１ｃ（図１３参照）に入射する。 Therefore, the light having a relatively high luminous intensity (for example, the light within the half-value angle where the ratio of luminous intensity is 50% (semi-bidirectionality)) emitted from the semiconductor light emitting element 14 (14a to 14e) is reflected on the reflecting surface 31. It enters the area 31c of the horizontal plane near including the optical axis AX 30 (see FIG. 13) of the.
なお、反射面３１は、半導体発光素子１４（１４ａ〜１４ｅ）の周囲に配置されていればよく、光軸ＡＸ３０に対して左右１２０°（合計２４０°）の範囲に限定されず、適宜の範囲に配置することが可能である。 The reflecting surface 31 may be arranged around the semiconductor light emitting element 14 (14a-14e), is not limited to the scope of the right and left 120 ° (total 240 °) with respect to the optical axis AX 30, as appropriate It is possible to arrange in the range.
上記構成の車両用灯具ユニット３０によれば、発光装置１０から放出される光のうち相対的に高い光度の光（例えば、光度の割合が５０％となる半値角から内の光（半双指向性））は、反射面３１のうち光軸ＡＸ３０を含む水平面近傍の領域３１ｃに入射し、当該領域３１ｃで反射されて前方に照射される。これにより、図１４に示すように、車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン（車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に、ハイビーム用配光パターンＰ４が形成される。 According to the vehicular lamp unit 30 having the above-described configuration, the light emitted from the light-emitting device 10 has a relatively high luminous intensity (for example, light within a half-value angle at which the luminous intensity ratio is 50% (half-bidirectionality). )) Is incident on a region 31c in the vicinity of the horizontal plane including the optical axis AX 30 in the reflecting surface 31, and is reflected by the region 31c and irradiated forward. As a result, as shown in FIG. 14, a high beam light distribution pattern P4 is formed on a virtual vertical screen (disposed approximately 25 m forward from the front of the vehicle) facing the front of the vehicle.
なお、車両用灯具ユニット３０は、ハイビーム用配光パターンＰ４が仮想鉛直スクリーン上の適正範囲を照射するように公知のエイミング機構（図示せず）により光軸調整されている。 Note that the vehicular lamp unit 30 is optically adjusted by a known aiming mechanism (not shown) so that the high beam light distribution pattern P4 irradiates an appropriate range on the virtual vertical screen.
本実施形態の車両用灯具ユニット３０によれば、車両用灯具ユニット２０と同様、発光装置１０から放出される相対的に高い光度の光（例えば、光度の割合が５０％となる半値角から内の光（半双指向性））が反射面３１のうち光軸ＡＸ３０を含む水平面近傍の領域３１ｃに入射する構成であるため、鉛直方向寸法が薄型の車両用灯具ユニット３０を構成することが可能となる。 According to the vehicular lamp unit 30 of the present embodiment, as in the vehicular lamp unit 20, light having a relatively high luminous intensity emitted from the light-emitting device 10 (for example, from the half-value angle at which the ratio of luminous intensity is 50%). Light (semi-bidirectional)) is incident on a region 31c in the vicinity of the horizontal plane including the optical axis AX 30 in the reflecting surface 31, so that the vehicular lamp unit 30 having a thin vertical dimension can be configured. It becomes.
以上説明したように、上記構成の発光装置１０によれば、車両用灯具ユニット３０を小型化できる。 As described above, according to the light emitting device 10 having the above configuration, the vehicular lamp unit 30 can be reduced in size.
また、上記構成の発光装置１０によれば、反射面３１で制御した光（特に、反射面３１（領域３１ｃ）からの相対的に高い光度の反射光）の多くが、路面遠方（仮想鉛直スクリーン上の水平線Ｈと鉛直線Ｖとの交点を含む領域）付近に集光するため、遠方視認性に優れた配光パターンＰ４（図１４参照）を実現することができる。 Further, according to the light emitting device 10 having the above configuration, most of the light controlled by the reflecting surface 31 (particularly, reflected light having a relatively high luminous intensity from the reflecting surface 31 (region 31c)) is far from the road surface (virtual vertical screen). Since the light is condensed in the vicinity of the region including the intersection of the upper horizontal line H and the vertical line V), it is possible to realize a light distribution pattern P4 (see FIG. 14) having excellent distance visibility.
また、上記構成の発光装置１０によれば、光の利用率が高く、配光制御性に優れた車両用灯具ユニット３０を実現できる同時に、車両用灯具ユニット３０の天地を小さくでき、意匠性に優れた車両用灯具ユニット３０を実現することが可能となる。 Moreover, according to the light emitting device 10 having the above configuration, the vehicle lamp unit 30 having a high light utilization rate and excellent light distribution controllability can be realized, and at the same time, the top and bottom of the vehicle lamp unit 30 can be reduced and the design can be improved. An excellent vehicular lamp unit 30 can be realized.
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。 The above embodiment is merely an example in all respects. The present invention is not construed as being limited to these descriptions. The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof.
１０…発光装置、１２…支持体、１２ａ〜１２ｆ…側面、１４（１４ａ〜１４ｆ）、１４Ａ…半導体発光素子、１６…平面ミラー部材、１６ａ…反射面、１８…支持基板、１８Ａ…基板、２０、２０Ａ…車両用灯具ユニット、２１…投影レンズ、２２…メイン反射面、２２ａ…下端縁、２２ｂ…領域、２３…シェード、２３ａ…ミラー面、２４…第１サブ反射面、２５…第２サブ反射面、２６…ミラーシェード兼保持部材、３０…車両用灯具ユニット、３１…反射面、３１ａ…小区画反射面、３１ｂ…下端縁、３２…保持部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Light-emitting device, 12 ... Support body, 12a-12f ... Side surface, 14 (14a-14f), 14A ... Semiconductor light emitting element, 16 ... Plane mirror member, 16a ... Reflective surface, 18 ... Support substrate, 18A ... Substrate, 20 20A ... Vehicle lamp unit, 21 ... projection lens, 22 ... main reflection surface, 22a ... lower edge, 22b ... region, 23 ... shade, 23a ... mirror surface, 24 ... first sub-reflection surface, 25 ... second sub Reflective surface, 26: Mirror shade and holding member, 30: Vehicle lamp unit, 31: Reflective surface, 31a: Small section reflective surface, 31b ... Lower end edge, 32 ... Holding member
Claims (5)
前記半導体発光素子から放出される光の少なくとも一部を反射する反射面と、
前記反射面に対して垂直の方向に延びる面と、
を備えており、
前記半導体発光素子は、前記半導体発光素子の光軸が前記反射面の面内方向と平行になるように前記面に固定されている発光装置。 A semiconductor light-emitting element with a Lambertian emission characteristic,
A reflective surface that reflects at least a portion of the light emitted from the semiconductor light emitting device;
A surface extending in a direction perpendicular to the reflecting surface;
With
The semiconductor light emitting element is a light emitting device fixed to the surface so that an optical axis of the semiconductor light emitting element is parallel to an in-plane direction of the reflecting surface.
前記半導体発光素子は、前記Ｎ個の側面のうち少なくとも１つの側面に固定されている請求項１に記載の発光装置。 An N-prism type support body including N side surfaces (N is an integer of 3 or more) extending in a direction perpendicular to the reflection surface as the surface;
The light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting element is fixed to at least one of the N side surfaces.
前記発光装置から放出される光を車両前方に照射するように構成されたプロジェクタ型光学系と、
を備える車両用灯具。 The light-emitting device according to claim 1 or 2,
A projector-type optical system configured to irradiate the light emitted from the light-emitting device to the front of the vehicle;
A vehicle lamp comprising:
前記発光装置から放出される光を車両前方に照射するように構成されたリフレクタ型光学系と、
を備える車両用灯具。 The light-emitting device according to claim 1 or 2,
A reflector type optical system configured to irradiate light emitted from the light emitting device to the front of the vehicle;
A vehicle lamp comprising:
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