JP2018041723A - 発光モジュールおよび車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】発光モジュールの輝度を向上する新たな構成を提供する。【解決手段】発光モジュール２２は、第１光源と、第１光源と発光特性が異なる第２光源と、第１光源が発する第１の光および第２光源が発する第２の光を波長変換する光波長変換部４２と、を備える。第１光源は、光波長変換部４２の近傍に配置されたＬＥＤチップ４０を有してもよい。第２光源は、第１光源よりも光波長変換部４２から離間して配置されたＬＤ素子３４を有してもよい。【選択図】図２

Description

本発明は、発光モジュールに関する。

従来、ＬＥＤチップと蛍光体からなる白色発光モジュールを基板上に配置した車両用灯具が考案されている（特許文献１参照）。このような白色発光モジュールは、ＬＥＤチップから出射した光で励起された蛍光体の光と、ＬＥＤチップの出射光とが混色されることで白色光を実現している。

特開２０１４−３６２０２号公報

ところで、上述のような白色発光モジュールを高輝度光源として用いる場合、蛍光体サイズの小型化による発光面積の低減や、ＬＥＤチップの高出力化等の手法が採られてきた。しかしながら、前者は光束の低下を伴うため、大幅な輝度の向上は困難である。また、後者は電流を多く流すことでＬＥＤチップ内の電流密度を高める必要があるが、電流密度が増えると、発光効率の低下により光出力の飽和や低下が起こるため、高輝度化には限界がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発光モジュールの輝度を向上する新たな構成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、第１光源と、第１光源と発光特性が異なる第２光源と、第１光源が発する第１の光および第２光源が発する第２の光を波長変換する光波長変換部と、を備える。

この態様によると、複数の光源から発した光が光波長変換部で波長変換されるため、一つの光源から発した光が光波長変換部で波長変換される場合と比較して、発光モジュールの輝度を高められる。ここで、発光特性が異なるとは、例えば、指向性、発光波長、励起波長、光源の輝度、発光スペクトルの半値幅等の諸元が光源によって異なる場合が含まれる。

第１光源の指向性と第２光源の指向性とが異なってもよい。これにより、一部の輝度を高めることができる。

第１光源は、光波長変換部の一方の面側から第１の光を照射するように構成されており、第２光源は、光波長変換部の他方の面側から第２の光を照射するように構成されてもよい。これにより、第１光源と第２光源の配置の自由度が増す。

第１光源は、光波長変換部の近傍に配置された発光ダイオードを有してもよい。第２光源は、第１光源よりも光波長変換部から離間して配置されたレーザーダイオードを有してもよい。

光波長変換部は、レーザーダイオードが発するレーザービーム光が照射される面の長手方向が、レーザービーム光のスポット形状の長手方向に沿うように配置されていてもよい。これにより、レーザービーム光を効率よく光波長変換部の励起光として利用できる。

光波長変換部は、レーザーダイオードが発するレーザービーム光が照射される面の短手方向が、レーザービーム光のスポット形状の長手方向に沿うように配置されており、かつ、レーザービーム光が照射される面の短手方向の幅より、レーザービーム光のスポット形状の長手方向の幅が狭くなるように構成されていてもよい。これにより、光波長変換部の一部の輝度を高めることができる。

発光ダイオードが発する光が入射する光波長変換部の面と反対側の発光面を囲む遮光部を有してもよい。これにより、発光面の形状に応じて照射領域を精度良く実現できる。

レーザーダイオードが発するレーザービーム光が光波長変換部の表面で正反射した方向に配置された遮光部を有してもよい。これにより、光波長変換部の表面で正反射したレーザービーム光がモジュール外に放出されることを抑制できる。

光波長変換部は、第１光源が発する第１の光で励起され、第１の色の変換光を発する第１蛍光体と、第２光源が発する第２の光で励起され、第２の色の変換光を発する第２蛍光体と、を含んでもよい。これにより、第１蛍光体および第２蛍光体をそれぞれ選択することで、発光特性の異なる第１光源および第２光源の組合せの自由度が高くなる。また、第１光源が発する第１の光と、第１の色の変換光と、第２光源が発する第２の光と、第２の色の変換光と、を混色できるので、発光モジュールが実現できる色の範囲が広がる。

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、第１光源と、第１光源と発光特性が異なる第２光源と、第１光源が発する第１の光を波長変換する光波長変換部と、を備える。第２光源が発する第２の光は、第１の光と色が異なる。

この態様によると、第１光源が発する第１の光と、光波長変換部が第１の光を波長変換した光と、第２光源が発する、第１の光と色が異なる第２の光と、を混色できるので、発光モジュールが実現できる色の範囲が広がる。また、第２光源は、光波長変換部の出射面に向けて第２の光を発するように配置されていてもよい。第２の光は、光波長変換部の出射面で反射され、あるいは、光波長変換部の内部で反射される。これにより、光波長変換部の出射面で各光が混色されるため、均斉度が向上する。

本発明の更に別の態様もまた、発光モジュールである。この発光モジュールは、アレイ状に配置された複数の半導体発光素子を有する第１光源と、第１光源と発光特性が異なる第２光源と、第１光源が発する第１の光を波長変換する光波長変換部と、第２光源が発する第２の光を所望の方向に反射し、光波長変換部の表面の一部を該第２の光で照射するように構成されている回転反射部と、を備える。光波長変換部は、励起光である第２の光を波長変換してもよい。

この態様によると、光波長変換部の表面の一部を第２光源が発する第２の光で照射することで、第２の光が波長変換され、第２の光で照射された部分を選択的に明るくできる。

第１光源は、複数の半導体発光素子の点消灯を制御する制御部を有しており、制御部は、複数の半導体発光素子のうち一部の半導体発光素子を消灯することで、光波長変換部の表面に発光部と非発光部を形成し、回転反射部は、発光部の非発光部と隣接する領域を第２の光で照射するように構成されていてもよい。これにより、非発光部と発光部との境界に対応する領域における視認性を高めることができる。

発光モジュールと、レーザーダイオードが発するレーザービーム光が光波長変換部の表面に向かうように該レーザービーム光の光路を変化させる光学部材と、第１光源、第２光源および光学部材をそれぞれ所定の位置で支持する支持構造と、を備えてもよい。光波長変換部は、発光ダイオードと一体的に構成されていてもよい。これにより、発光モジュールの位置が変更されても、各光源や光学部材の互いの位置関係を保ちやすい。

光波長変換部の前方に配置された、配光パターンのカットラインを形成するシェードを更に備えてもよい。光学部材は、光波長変換部の発光部のうちカットラインに対応する部分をレーザービーム光が照射するように構成されていてもよい。これにより、配光パターンのカットラインの視認性を向上できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、発光モジュールの輝度を向上できる。

第１の実施の形態に係る車両用灯具の概略断面図である。 図１に示す発光モジュールの要部を上方から見た断面図である。 点灯条件による発光面内の輝度分布をまとめた表を示す図である。 ＬＤ素子が発する光の照射分布と光波長変換部の発光面の形状との関係を示す図である。 ＬＤ素子が発する光の変形例に係る照射分布と光波長変換部の発光面の形状との関係を示す図である。 図６（ａ）は、光波長変換部の発光面を囲む遮光部を説明するための上面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＬＥＤパッケージのＢ−Ｂ断面図である。 第２の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。 第２の実施の形態の変形例に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。 第３の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。 図１０（ａ）は、第４の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す発光モジュールにより形成される配光パターンの一例を示す図である。 図１１（ａ）は、第５の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す発光モジュールにより形成される配光パターンの一例を示す図である。 第６の実施の形態に係る車両用灯具の概略構成を示す図である。 図１３（ａ）は、図１２に示す矢印Ｃの方向からシェードを見た正面図、図１３（ｂ）は、図１２に示す車両用灯具により形成される配光パターンの一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

［第１の実施の形態］
（車両用灯具）
はじめに、第１の実施の形態に係る発光モジュールが適用される灯具の一例として、車両用灯具を説明する。図１は、第１の実施の形態に係る車両用灯具の概略断面図である。

車両用灯具１０は、灯具ボディ１２と、透光カバー１４と、灯具ボディ１２および透光カバー１４によって形成された灯室１６内に収容されている灯具ユニット１８と、灯室１６内において灯具ユニット１８を支持する支持部材としてのブラケット２０と、を備える。灯具ユニット１８は、直射方式のプロジェクタ型灯具ユニットであり、発光モジュール２２と、投影レンズ２４と、エクステンション２６と、を備える。また、ブラケット２０の後方側の面には、ヒートシンク２８と、放熱フィン３０とが設けられている。

発光モジュール２２は、半導体発光素子としての複数のＬＥＤ（発光ダイオード）チップと光波長変換部材とからなるＬＥＤパッケージ３２と、ＬＥＤチップと発光特性の異なる半導体ＬＤ（レーザーダイオード）素子３４と、ＬＤ素子３４が発するレーザービーム光を集光するレンズやリフレクタ等の光学要素３６と、を備える。

ＬＥＤパッケージ３２は、その照射軸が灯具ユニット１８の照射方向（図１中左方向）と略平行となる車両前方に向けられた状態で、ヒートシンク２８上に載置されている。

投影レンズ２４は、発光モジュール２２から出射した光を灯具前方に投影する、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であって、車両前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置されている。投影レンズ２４の後方焦点近傍には、発光モジュール２２のＬＥＤチップが配置されている。発光モジュール２２から出射した光は、投影レンズ２４に直接入射する。投影レンズ２４に入射した光は、投影レンズ２４で集光されて略平行な光として前方に照射される。

図２は、図１に示す発光モジュール２２の要部を上方から見た断面図である。ＬＥＤパッケージ３２は、セラミックスなどで形成された熱伝導性絶縁基板３８と、その上にハンダ３９を介して搭載された複数のＬＥＤチップ４０と、ＬＥＤチップ４０の出射面４０ａと対向するように搭載された光波長変換部４２と、ＬＥＤチップ４０および光波長変換部４２の周囲を取り囲むように設けられた白樹脂部４４と、を備える。

ＬＥＤチップ４０は、例えば、波長が４３５〜４８０ｎｍ程度の青色光Ｂ１を発する。光波長変換部４２は、青色光Ｂ１の波長の光に励起され、波長が５００〜５９５ｎｍ程度の黄色光Ｙ１を発する蛍光体を含有する。光波長変換部４２は、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Yttrium Aluminum Garnet：YAG）のセラミックス蛍光体や、ＹＡＧの蛍光体粉末をガラスやシリコーン樹脂などの透明媒質に分散させたものが用いられる。白樹脂部４４は、ＬＥＤチップ４０や光波長変換部４２から側方へ出射した光を散乱させることで、ＬＥＤパッケージ３２の正面から光を出射させるためのものであり、例えば、白色の微粒子を樹脂に分散させたものである。

ＬＤ素子３４は、例えば、波長が４３５〜４８０ｎｍ程度の青色のレーザービーム光Ｂ２を発する。レーザービーム光Ｂ２は、ＬＥＤチップ４０が発した青色光Ｂ１より指向性が高く、また、半値幅も小さい。出射したレーザービーム光Ｂ２は、光学要素３６により集光され、ＬＥＤパッケージ３２の光波長変換部４２の表面を照射する。その結果、光波長変換部４２は、青色のレーザービーム光Ｂ２によっても励起され、ランバーシアンな黄色光Ｙ２を発する。

このように、第１の実施の形態に係る発光モジュール２２は、第１光源としての複数のＬＥＤチップ４０と、ＬＥＤチップ４０と発光特性が異なる第２光源としてのＬＤ素子３４と、ＬＥＤチップ４０が発する青色光およびＬＤ素子３４が発する青色光を波長変換する光波長変換部４２と、を備える。

これにより、別々の位置に配置されたＬＥＤチップ４０およびＬＤ素子３４から発した光が光波長変換部４２で波長変換されるため、一つの光源から発した光が光波長変換部４２で波長変換される場合と比較して、発光モジュール２２の輝度を高められる。

図３は、点灯条件による発光面内の輝度分布をまとめた表を示す図である。なお、輝度分布の測定は、図２に示すようにＬＥＤパッケージ３２の光波長変換部４２の発光面４２ａと対向する位置に配置された既存の輝度計４６により行った。図３に示すように、ＬＥＤパッケージ３２のＬＥＤチップ４０のみを点灯させた場合、発光面４２ａの全体がほぼ均一な輝度となっている。一方、ＬＤ素子３４のみを点灯させた場合、ＬＤ素子３４のレーザービーム光は、ＬＥＤチップ４０の発光よりも指向性が高いため、特に発光面４２ａの中央の輝度が高くなっている。

そこで、ＬＥＤチップ４０とＬＤ素子３４との両方を点灯すると、発光面４２ａの中央部の輝度が、ＬＥＤパッケージ３２だけ点灯した場合と比較して向上できる。このように、ＬＥＤチップ４０の指向性よりも高いＬＤ素子３４を併用することで、発光面４２ａの一部の輝度を高めることができる。

なお、第１の実施の形態に係るＬＥＤチップ４０は、光波長変換部４２の後方の面側から青色光Ｂ１を照射するように構成されており、ＬＤ素子３４は、光波長変換部４２の前方の面側からレーザービーム光Ｂ２を照射するように構成されている。これにより、ＬＥＤパッケージ３２やＬＤ素子３４が、他の光源から出射する光を妨げることなく配置できるため、ＬＥＤパッケージ３２とＬＤ素子３４の配置の自由度が増す。

また、発光モジュール２２は、光波長変換部４２の近傍にＬＥＤチップ４０を配置し、光波長変換部４２から離間した位置にＬＤ素子３４を配置している。ＬＤ素子３４から出射した光は、指向性が高く、また、光学要素３６によって光の拡がりが抑えられるので、光波長変換部４２から離間した位置に設けても、ほとんどの光が光波長変換部４２の発光面４２ａに到達する。そのため、光の利用効率を高められる。

図４は、ＬＤ素子３４が発する光の照射分布と光波長変換部４２の発光面４２ａの形状との関係を示す図である。なお、図４では、説明の便宜上、照射分布４８と発光面４２ａとが離れて記載されているが、実際は重なっている。

光波長変換部４２は、ＬＤ素子３４が発するレーザービーム光が照射される発光面４２ａの長手方向（図４に示すＸ方向）が、レーザービーム光の照射分布（スポット形状）４８の長手方向（図４に示すＸ方向）に沿うように配置されている。これにより、レーザービーム光を効率よく光波長変換部４２の励起光として利用できる。

図５は、ＬＤ素子３４が発する光の変形例に係る照射分布と光波長変換部４２の発光面４２ａの形状との関係を示す図である。なお、図５では、説明の便宜上、照射分布５０と発光面４２ａとが離れて記載されているが、実際は重なっている。

光波長変換部４２は、ＬＤ素子３４が発するレーザービーム光が照射される発光面４２ａの短手方向（図５に示すＹ方向）が、レーザービーム光の照射分布（スポット形状）５０の長手方向（図５に示すＹ方向）に沿うように配置されており、かつ、レーザービーム光が照射される発光面４２ａの短手方向の幅Ｗ１より、レーザービーム光のスポット形状の長手方向の幅Ｗ２が狭くなるように構成されている。これにより、光波長変換部４２の中央部の輝度を高めることができる。なお、ＬＤ素子３４が発するレーザービーム光が照射される光波長変換部４２の領域は、発光面４２ａの中央であってもよく、また、中央から外れた端部領域であってもよい。

したがって、このような構成の発光モジュールは、ハイビーム用の車両用灯具により適したものである。ハイビーム用の車両用灯具では、ハイビーム用配光パターンとして投影される発光面４２ａの中央部の輝度を高めることで、より遠方を十分な量の光で照射することができる。

また、第１の実施の形態に係る発光モジュール２２は、図１や図２に示すように、ＬＤ素子３４が発するレーザービーム光が光波長変換部４２の表面で正反射した方向に配置された遮光部５２を有している。これにより、光波長変換部４２の発光面４２ａで正反射したレーザービーム光（Ｂ２）がモジュール外に放出されることを抑制できる。

図６（ａ）は、光波長変換部４２の発光面４２ａを囲む遮光部を説明するための上面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＬＥＤパッケージ３２のＢ−Ｂ断面図である。

ＬＥＤパッケージ３２は、ＬＥＤチップ４０が発する光が入射する光波長変換部４２の入射面４２ｂと反対側の発光面４２ａを囲む遮光枠５４を有している。遮光枠５４は、発光面４２ａに相似の長方形の開口部５４ａが中央に形成されている。これにより、発光面４２ａや開口部５４ａの形状に応じた照射領域を精度良く実現できる。

［第２の実施の形態］
図７は、第２の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。発光モジュール６０は、第１光源としてのＬＥＤチップ６２と、光波長変換部６４と、第２の光源としてのＬＤ素子６６と、を備える。

光波長変換部６４は、ＬＥＤチップ６２が発する第１の光Ｌ１（青色光や紫色光）で励起され、第１の色の変換光として黄色光を発する第１蛍光体６４ａと、ＬＤ素子６６が発する第２の光Ｌ２（青色光や紫色光）で励起され、第２の色の変換光として赤色光を発する第２蛍光体６４ｂと、第１蛍光体６４ａおよび第２蛍光体６４ｂが分散された透明なマトリックス相６４ｃと、を含んでいる。

第１蛍光体６４ａは、例えば、ＹＡＧ等の黄色蛍光体粒子である。あるいは、一般式が（Ｍ^２ _ｘ,Ｍ^３ _ｙ,Ｍ^４ _ｚ）_ｍＭ^１Ｏ_３Ｘ_{（２／ｎ）}（ここで、Ｍ^１はＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｎからなる群より選ばれる少なくともＳｉを含む１種以上の元素、Ｍ^２はＣａ、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくともＣａを含む１種以上の元素、Ｍ^３はＳｒ、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくともＳｒを含む１種以上の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、Ｍ^４は希土類元素及びＭｎからなる群より選ばれる少なくともＥｕ^２＋を含む１種以上の元素を示す。また、ｍは０．１１≦ｍ≦８／６、ｎは５≦ｎ≦７の範囲である。また、ｘ、ｙ、ｚは、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０．０１≦ｚ≦０．３を満たす範囲である。）で表される黄色蛍光体粒子である。

また、第２蛍光体６４ｂは、例えば、
（ｉ）(Ｃａ_１−ｘ，Ｓｒ_ｘ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋（０≦ｘ＜０．４）
（ｉｉ）（Ｃａ，Ｓｒ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋
（ｉｉｉ）(Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）_３ＳｉＯ_５：Ｅｕ^２＋
といった組成式で表される赤色蛍光体粒子である。マトリックス相６４ｃは、例えば、透明な樹脂材料や無機材料（ガラスやセラミックス）からなり、可視光の全光束に対する透過率が５０％以上のものが好ましい。

これにより、ＬＥＤチップ６２やＬＤ素子６６の特性に応じて第１蛍光体６４ａおよび第２蛍光体６４ｂを選択することで、発光特性の異なるＬＥＤチップ６２およびＬＤ素子６６の組合せの自由度が高くなる。また、ＬＥＤチップ６２が発する第１の光Ｌ１と、第１の光Ｌ１によって励起された第１蛍光体６４ａが発する第１の色の変換光Ｌ１’（黄色光）と、ＬＤ素子６６が発する第２の光Ｌ２（青色光や紫色光）と、第２の光Ｌ２によって励起された第２蛍光体６４ｂが発する第２の色の変換光Ｌ２’（赤色光）と、を混色できるので、発光モジュールが実現できる色の範囲が広がり、演色性が向上する。

図８は、第２の実施の形態の変形例に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。図８に示す発光モジュール７０は、ＬＥＤチップ６２と発光特性が異なる第３光源としてのＬＤ素子６８を備える点が前述の発光モジュール６０と異なる。また、光波長変換部６４は、ＬＤ素子６８が発する第３の光（青色光や紫色光）で励起され、第３の色の変化光として緑色光を発する第３蛍光体６４ｄを含む。発光モジュール７０のその他の構成は発光モジュール６０とほぼ同じである。

第３蛍光体６４ｄは、例えば、
（ｉ）(Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋
（ｉｉ）（Ｂａ，Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋
（ｉｉｉ）Ｓｒ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋
（ｉｖ）Ｅｕ付活βサイアロン
（ｖ）Ｂａ_３Ｓｉ_６Ｏ_１２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋
（ｖｉ）ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋
（ｖｉｉ）ＳｒＳｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋
（ｖｉｉｉ）（Ｂａ，Ｓｒ）Ｓｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋
（ｉｘ）ＳｒＡｌＯ_４：Ｅｕ^２＋
（ｘ）(Ｓｒ，Ｂａ）Ａｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋
（ｘｉ）(Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｓｉ_２Ｏ_７：Ｅｕ^２＋
（ｘｉｉ）Ｓｒ_２Ｓｉ_３Ｏ_８−２ＳｒＣｌ_２：Ｅｕ^２＋
といった組成式で表される緑色蛍光体粒子である。

上述の蛍光体に加えて、あるいは一部の蛍光体に換えて橙色蛍光体や他の色の蛍光体を用いてもよい。橙色蛍光体は、発光スペクトルのピーク波長が５９０ｎｍ〜６２０ｎｍの範囲にある光を発するものである。

これにより、ＬＥＤチップ６２やＬＤ素子６６，６８の特性に応じて第１蛍光体６４ａ、第２蛍光体６４ｂおよび第３蛍光体６４ｄを選択することで、発光特性の異なるＬＥＤチップ６２やＬＤ素子６６，６８の組合せの自由度が高くなる。また、ＬＥＤチップ６２が発する第１の光Ｌ１と、第１の光Ｌ１によって励起された第１蛍光体６４ａが発する第１の色の変換光Ｌ１’（黄色光）と、ＬＤ素子６６が発する第２の光Ｌ２（青色光や紫色光）と、第２の光Ｌ２によって励起された第２蛍光体６４ｂが発する第２の色の変換光Ｌ２’（赤色光）と、ＬＤ素子６８が発する第３の光Ｌ３（青色光や紫色光）によって励起され第３蛍光体６４ｄが発する第３の色の変換光Ｌ３’（緑色光）を混色できるので、発光モジュールが実現できる色の範囲が広がり、演色性が向上する。また、視感度の高い緑色光が加わることで輝度や光束の向上が可能となる。

また、光波長変換部６４においては、第１蛍光体６４ａをＬＥＤチップ６２が発する第１の光Ｌ１が入射する側に偏在させ、第２蛍光体６４ｂや第３蛍光体６４ｄをＬＤ素子６６，６６が発する光Ｌ２，Ｌ３が入射する側に偏在させてもよい。これにより、光波長変換部６４で生成される変換光をあまり減らさずに、含ませる蛍光体の混入量を抑えることができるため、光波長変換部６４自体の透過率も向上する。

［第３の実施の形態］
第２の実施の形態に係る光波長変換部６４は、透明なマトリックス相に複数種の蛍光体を混在させている。しかしながら、セラミックス蛍光体のように全体が均一な材料で光波長変換部を構成する場合、他の種類の蛍光体を光波長変換部に含有させることは難しい。そこで、第３の実施の形態に係る発光モジュールでは、第２光源が発する光を反射光として利用している。

図９は、第３の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。発光モジュール７２は、ＬＥＤチップ６２と、光波長変換部７４と、ＬＤ素子７６と、を備える。ＬＥＤチップ６２は、出射面が光波長変換部７４の一方の面７４ａと対向するように設けられており、第１の光Ｌ１を光波長変換部７４に向けて出射する。光波長変換部７４は、全体が均一な材料からなるセラミックス蛍光体である。セラミックス蛍光体としては、例えば、ＹＡＧや酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）が挙げられる。このようなセラミックス蛍光体からなる光波長変換部７４は、ＬＥＤチップ６２が発する青色光（Ｌ１）の一部を吸収し、波長変換された黄色光（Ｌ１’）を出射する。

ＬＤ素子７６は、光波長変換部７４の他方の面７４ｂ側に配置されている。ＬＤ素子７６が発する光Ｌ２は、光波長変換部７４の他方の面７４ｂで反射され、あるいは、光波長変換部７４の内部で反射される。ＬＤ素子７６が発する光Ｌ２は、ＬＥＤチップ６２が発する青色光や光波長変換部７４から出射する黄色光以外の光、例えば、赤色光、緑色光、橙色光等である。

これにより、ＬＥＤチップ６２が発する第１の光Ｌ１（青色光）と、光波長変換部７４が第１の光Ｌ１を波長変換した光Ｌ１’（黄色光）と、ＬＤ素子７６が発する、第１の光Ｌ１と色が異なる第２の光Ｌ２（例えば赤色光）と、を混色できるので、発光モジュール７２が実現できる色の範囲が広がる。また、ＬＤ素子７６は、光波長変換部７４の他方の面７４ｂ（出射面）に向けて第２の光Ｌ２を発するように配置されている。第２の光Ｌ２は、光波長変換部７４の他方の面７４ｂで反射され、あるいは、光波長変換部７４の内部で反射される。これにより、光波長変換部７４の出射面近傍で各光が混色されるため、均斉度が向上する。なお、出射する光の色が異なる複数のＬＤ素子を配置してもよい。

［第４の実施の形態］
図１０（ａ）は、第４の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す発光モジュールにより形成される配光パターンの一例を示す図である。

図１０（ａ）に示す発光モジュール７８は、基板８０上にアレイ状に配置された複数のＬＥＤモジュール８２ａ〜８２ｇと、ＬＤ素子８４と、ＬＤ素子８４が発する光を各ＬＥＤモジュール８２の出射面に向かって反射する可動ミラー８６と、を備える。ＬＥＤモジュール８２ａ〜８２ｇのそれぞれは、青色光や紫色光（Ｌ１）を発するＬＥＤチップと、励起光である青色光や紫色光を波長変換して黄色光（Ｌ１’）を発する光波長変換部と、を有する。

可動ミラー８６は、図１０（ａ）の紙面に対して垂直な回転軸を中心に左右に回転し、ＬＤ素子８４が発する光を所望の方向に反射することができる。これにより、ＬＤ素子８４が発する青色光や紫色光（Ｌ２）が、複数のＬＥＤモジュール８２ａ〜８２ｇの出射面側にそれぞれ設けられている光波長変換部の表面を照射（走査）し、一部が波長変換されて黄色光（Ｌ１’）として出射する。これにより、ＬＥＤモジュール８２ａ〜８２ｇのみの発光モジュールよりも、より明るいハイビーム用配光パターンＰＨを形成できる。

また、図１０（ｂ）に示すように、発光モジュール７８は、ハイビーム用配光パターンＰＨを形成するように構成されている。ハイビーム用配光パターンＰＨは、図１０（ａ）に示す７個のＬＥＤモジュール８２ａ〜８２ｇのそれぞれに対応するパターンＰ１〜Ｐ７を合成したものである。

また、発光モジュール７８は、７個のＬＥＤモジュールのうち真ん中のＬＥＤモジュール８２ｄの出射面だけを光Ｌ２が走査するように、ＬＤ素子８４の点灯タイミングを制御してもよい。これにより、ハイビーム用配光パターンＰＨの中央領域（遠方領域）をより明るく照射できる。

［第５の実施の形態］
図１１（ａ）は、第５の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す発光モジュールにより形成される配光パターンの一例を示す図である。

図１１（ａ）に示す発光モジュール８８は、第４の実施の形態に係る発光モジュール７８の構成に加えて、ＬＤ素子９０と、ＬＤ素子９０が発する光を各ＬＥＤモジュール８２ａ〜８２ｇの出射面に向かって反射する可動ミラー９２と、各ＬＥＤモジュール８２ａ〜８２ｇの点消灯を制御する制御部９４を備える。

制御部９４は、ＬＥＤモジュール８２ａ〜８２ｇのうち一部のＬＥＤモジュール８２を消灯することで、各モジュールに対応する光波長変換部の表面に発光部と非発光部を形成する。発光モジュール８８は、図１１（ｂ）に示すように、一部が非照射状態である部分ハイビーム用配光パターンＰＨ’を形成するように構成されている。具体的には、７個のＬＥＤモジュールのうち左から２個目のＬＥＤモジュール８２ｂを消灯することで、パターンＰ２に対応する領域が非照射領域となっている。このような部分ハイビーム用配光パターンＰＨ’を車両前方に形成している状態で、例えば、非照射領域に存在する駐車中の車両の陰から人が出てきた場合、運転者は認識しにくい。

そこで、ＬＥＤモジュールの光波長変換部の表面の一部をＬＤ素子８４やＬＤ素子９０が発する第２の光Ｌ２で照射することで、第２の光Ｌ２が波長変換され、第２の光Ｌ２で照射された部分を選択的に明るくできる。詳述すると、ＬＤ素子８４が発する光を可動ミラー８６で反射し、ＬＥＤモジュール８２ａの、ＬＥＤモジュール８２ｂと隣接する側の端部を照射する。また、ＬＤ素子９０が発する光を可動ミラー９２で反射し、ＬＥＤモジュール８２ｃの、ＬＥＤモジュール８２ｂと隣接する側の端部を照射する。これにより、発光モジュール８８は、部分ハイビーム用配光パターンＰＨ’の非照射領域Ｒ１の両側（パターンＰ１およびパターンＰ３）の境界部分を明るく照射できる。そのため、非発光部と発光部との境界に対応する領域における視認性を高めることができ、前述のように車両の陰から人が出てきた際に発見しやすくなる。

［第６の実施の形態］
図１２は、第６の実施の形態に係る車両用灯具の概略構成を示す図である。図１３（ａ）は、図１２に示す矢印Ｃの方向からシェードを見た正面図、図１３（ｂ）は、図１２に示す車両用灯具により形成される配光パターンの一例を示す図である。

図１２に示す車両用灯具１００は、車両用の前照灯として用いられる。車両用灯具１００は、発光モジュール１０２と、リフレクタ１０４と、投影レンズ１０５と、を備える。発光モジュール１０２は、第１光源であるＬＥＤチップ１０６と、第２光源であるＬＤ素子１０８と、シェード１１０と、を有する。ＬＥＤチップ１０６は、光波長変換部が発光ダイオードと一体的に構成されたものである。

リフレクタ１０４は、ＬＤ素子１０８が発するレーザービーム光（Ｌ２）がＬＥＤチップ１０６の光波長変換部の表面に向かうようにレーザービーム光の光路を変化させる光学部材として機能する。また、支持構造１１２は、ＬＥＤチップ１０６、ＬＤ素子１０８およびリフレクタ１０４を、それぞれ所定の位置で支持する支持基板１１４を備えている。支持基板１１４は、上部に光軸調整スクリュー１１６が連結されており、下部にピボット機構１１８が設けられている。これにより、発光モジュール１０２の位置が変更されても、ＬＥＤチップ１０６やＬＤ素子１０８、リフレクタ１０４の互いの位置関係を保ちやすい。

次に、本実施の形態に係るシェード１１０について説明する。図１３（ａ）に示すように、シェード１１０は、ＬＥＤチップ１０６の光波長変換部１０６ａの前方に配置され、配光パターンのカットラインを形成する。また、シェード１１０は、車両前方側から見て光波長変換部１０６ａと一部がオーバーラップしている。また、シェード１１０は、配光パターンのカットラインを形成するカットラインを形成するための段差部１１０ａを有している。これにより、車両用灯具１００は、図１３（ｂ）に示すロービーム用配光パターンＰＬが形成できる。ロービーム用配光パターンＰＬは、上端に段差のあるカットラインＣＬ１，ＣＬ２が形成されている。

リフレクタ１０４は、光波長変換部１０６ａの発光部のうちカットラインに対応する領域Ｒ３をレーザービーム光が照射するように構成されている。これにより、図１３（ｂ）に示すように、ロービーム用配光パターンＰＬのカットラインＣＬ１，ＣＬ２の視認性を向上できる。

［他の変形例］
上述の各実施の形態において、光源であるＬＥＤチップやＬＤ素子を光ファイバーを介して配置してもよい。これにより、ＬＥＤチップやＬＤ素子のレイアウトの自由度が増すため、ＬＥＤチップやＬＤ素子の冷却に必要なヒートシンク等の部材を、車両用灯具内の空いたスペースに配置できる。その結果、車両用灯具の小型化が図られる。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の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の形態も本発明の範囲に含まれうる。

１０ 車両用灯具、 １８ 灯具ユニット、 ２２ 発光モジュール、 ２４ 投影レンズ、 ３２ ＬＥＤパッケージ、 ３４ ＬＤ素子、 ３６ 光学要素、 ４０ ＬＥＤチップ、 ４０ａ 出射面、 ４２ 光波長変換部、 ４２ａ 発光面、 ４２ｂ 入射面、 ４４ 白樹脂部、 ４８，５０ 照射分布、 ５２ 遮光部、 ５４ 遮光枠。

Claims (14)

1. 第１光源と、
   前記第１光源と発光特性が異なる第２光源と、
   前記第１光源が発する第１の光および前記第２光源が発する第２の光を波長変換する光波長変換部と、
   を備える発光モジュール。
2. 前記第１光源の指向性と前記第２光源の指向性とが異な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. 前記第１光源は、前記光波長変換部の一方の面側から前記第１の光を照射するように構成されており、
   前記第２光源は、前記光波長変換部の他方の面側から前記第２の光を照射するように構成されている、
   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. 前記第１光源は、前記光波長変換部の近傍に配置された発光ダイオードを有し、
   前記第２光源は、前記第１光源よりも前記光波長変換部から離間して配置されたレーザーダイオードを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光モジュール。
5. 前記光波長変換部は、前記レーザーダイオードが発するレーザービーム光が照射される面の長手方向が、前記レーザービーム光のスポット形状の長手方向に沿うように配置されてい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. 前記光波長変換部は、
   前記レーザーダイオードが発するレーザービーム光が照射される面の短手方向が、前記レーザービーム光のスポット形状の長手方向に沿うように配置されており、かつ、
   前記レーザービーム光が照射される面の短手方向の幅より、前記レーザービーム光のスポット形状の長手方向の幅が狭くなるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の発光モジュール。
7. 前記発光ダイオードが発する光が入射する前記光波長変換部の面と反対側の発光面を囲む遮光部を有することを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の発光モジュール。
8. 前記レーザーダイオードが発するレーザービーム光が前記光波長変換部の表面で正反射した方向に配置された遮光部を有することを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の発光モジュール。
9. 前記光波長変換部は、前記第１光源が発する第１の光で励起され、第１の色の変換光を発する第１蛍光体と、前記第２光源が発する第２の光で励起され、第２の色の変換光を発する第２蛍光体と、を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の発光モジュール。
10. 第１光源と、
    前記第１光源と発光特性が異なる第２光源と、
    前記第１光源が発する第１の光を波長変換する光波長変換部と、を備え、
    前記第２光源が発する第２の光は、前記第１の光と色が異なることを特徴とする発光モジュール。
11. アレイ状に配置された複数の半導体発光素子を有する第１光源と、
    前記第１光源と発光特性が異なる第２光源と、
    前記第１光源が発する第１の光を波長変換する光波長変換部と、
    前記第２光源が発する第２の光を所望の方向に反射し、前記光波長変換部の表面の一部を該第２の光で照射するように構成されている回転反射部と、
    を備えることを特徴とする発光モジュール。
12. 前記第１光源は、前記複数の半導体発光素子の点消灯を制御する制御部を有しており、
    前記制御部は、前記複数の半導体発光素子のうち一部の半導体発光素子を消灯することで、前記光波長変換部の表面に発光部と非発光部を形成し、
    前記回転反射部は、前記発光部の前記非発光部と隣接する領域を前記第２の光で照射するように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の発光モジュール。
13. 請求項４乃至８のいずれか１項に記載の発光モジュールと、
    前記レーザーダイオードが発するレーザービーム光が前記光波長変換部の表面に向かうように該レーザービーム光の光路を変化させる光学部材と、
    前記第１光源、前記第２光源および前記光学部材をそれぞれ所定の位置で支持する支持構造と、を備え、
    前記光波長変換部は、前記発光ダイオードと一体的に構成されていることを特徴とする車両用前照灯。
14. 前記光波長変換部の前方に配置された、配光パターンのカットラインを形成するシェードを更に備え、
    前記光学部材は、前記光波長変換部の発光部のうち前記カットラインに対応する部分を前記レーザービーム光が照射するように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の車両用前照灯。

Images