特許 6062249 車両用灯具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6062249

(24)【登録日】2016年12月22日

(45)【発行日】2017年1月18日

(54)【発明の名称】車両用灯具

(51)【国際特許分類】

   F21S 8/12 20060101AFI20170106BHJP

   F21S 8/10 20060101ALI20170106BHJP

   H01S 5/022 20060101ALI20170106BHJP

   F21W 101/10 20060101ALN20170106BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20170106BHJP

【ＦＩ】

   F21S8/12 150

   F21S8/10 150

   F21S8/10 180

   F21S8/12 110

   H01S5/022

   F21W101:10

   F21Y115:30

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-1457(P2013-1457)

(22)【出願日】2013年1月9日

(65)【公開番号】特開2014-135159(P2014-135159A)

(43)【公開日】2014年7月24日

【審査請求日】2015年4月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005810

【氏名又は名称】日立マクセル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】安達 啓

(72)【発明者】

【氏名】福井 雅千

(72)【発明者】

【氏名】中村 浩之

(72)【発明者】

【氏名】小野 長平

【審査官】 石田 佳久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１１９１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４３７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６４５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２６７６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３２４２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６４５８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ ８／１０−８／１２

Ｈ０１Ｓ ５／０２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザー光を励起光として用いて照明光を出射する車両用灯具において、
レーザー光を出射する半導体発光素子と、
該半導体発光素子から出射されたレーザー光を励起光として入射し可視光を出射する蛍光体と、
該蛍光体の後方から下方に掛けて当該蛍光体を臨むように配設され、当該蛍光体から出射された可視光を前方へ反射させて照明光を出射するリフレクタと、
該蛍光体の後方には、前記励起光のうち前記蛍光体の表面で正反射された励起光を吸収する吸収部材と、を備え、
前記蛍光体は金属プレート上に形成され、該金属プレートは、前記蛍光体の表面で正反射された励起光を前記吸収部材へ入射させるように表面が傾斜して配設されるとともに、
前記吸収部材における前記正反射された励起光が入射する部分と、前記蛍光体とは、前記リフレクタの上端部の垂直方向位置よりも高く配置したことを特徴とする車両用灯具。

【請求項2】

レーザー光を励起光として用いて照明光を出射する車両用灯具において、
レーザー光を出射する半導体発光素子と、
該半導体発光素子から出射されたレーザー光を励起光として入射し可視光を出射する蛍光体と、
該蛍光体の後方から下方に掛けて当該蛍光体を臨むように配設され、当該蛍光体から出射された可視光を前方へ反射させて照明光を出射するリフレクタと、
該蛍光体の後方には、前記励起光のうち前記蛍光体の表面で正反射された励起光を吸収する吸収部材と、を備え、
前記蛍光体は金属プレート上に形成され、該金属プレートは、前記蛍光体の表面で正反射された励起光を前記吸収部材へ入射させるように表面が傾斜して配設されるとともに、
前記リフレクタの上端部には、前記蛍光体の表面で正反射された励起光を通過させるための切欠き部を形成し、前記吸収部材における前記正反射された励起光が入射する部分と、前記蛍光体とは、前記切欠き部の垂直方向位置よりも高く配置したことを特徴とする車両用灯具。

【請求項3】

請求項１または２に記載の車両用灯具において、
さらに第２の吸収部材を備えることを特徴とする車両用灯具。

【請求項4】

請求項１または２に記載の車両用灯具において、
前記吸収部材は入射側が櫛歯状の吸収部材で構成したことを特徴とする車両用灯具。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用灯具において、
前記金属プレートの下端部に延長部を設け、
該延長部は、前記リフレクタにより反射された前記照明光の上縁部を遮光するシェードの機能を有することを特徴とする車両用灯具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザー発光素子を用いた車両用灯具に関する。

【背景技術】

【0002】

近年の自動車用ヘッドライトなどの車両用灯具では、光源の消費エネルギー低減のため、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）を用いた製品が提案され、一部実用化されている。特にＬＤ光源の場合、光変換効率が高くまた発光面積が小さいので、灯具の小型化のため有利となる。ＬＤ光源を用いる車両用灯具では、ＬＤ素子から蛍光体へ励起光（例えば青色レーザー光）を照射し、蛍光体が励起されて発する光（例えば黄色光）と励起光とを混色させて可視光（例えば白色光）を出射させる構成となっている。例えば特許文献１には、青紫色領域の発振波長を有する励起光を出射する励起光源と、励起光源から出射された励起光を受けて発光する発光部と、励起光に含まれるコヒーレントな成分を遮断し、インコヒーレントな成分を透過する透過フィルタと、を備えた照明装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−９９２８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のように光源（励起光源）としてレーザー光を使用する場合、レーザー光がそのまま照明光として外部に出射されると人間の目に損傷を与える恐れがあり、これを防止する必要がある。特許文献１ではその対策として、透過フィルタを設けて励起光に含まれるコヒーレントな成分を遮断し、照明光によって人間の目に与える損傷を抑制する構成としている。しかしながら前記透過フィルタは、コヒーレント成分を完全に遮断するとともに、一方においてインコヒーレントな成分については透過する性質を有するものであるから、精度が高く信頼性の高い部品であることが求められる。

【0005】

本発明の目的は、レーザー光源を励起光として用いる車両用灯具において、レーザー光が照明光の一部となって外部に漏れることを簡単な構造で確実に防止することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の車両用灯具は、レーザー光を出射する半導体発光素子と、該半導体発光素子から出射されたレーザー光を励起光として入射し可視光を出射する蛍光体と、該蛍光体の後方から下方に掛けて当該蛍光体を臨むように配設され、当該蛍光体から出射された可視光を前方へ反射させて照明光を出射するリフレクタと、該蛍光体の後方には、前記励起光のうち前記蛍光体の表面で正反射された励起光を吸収する吸収部材と、を備える。前記蛍光体は金属プレート上に形成され、該金属プレートは、前記蛍光体の表面で正反射された励起光を前記吸収部材へ入射させるように表面が傾斜して配設されるとともに、前記リフレクタの上端部は、前記正反射された励起光が入射しないように前記蛍光体の垂直方向位置よりも低く配置した。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、蛍光体の表面で正反射された励起光（レーザー光）は、リフレクタに入射しない構成としたので、照明光として前方へ出射することを確実に防止できる。その際、リフレクタの上端位置を変更し、適宜吸収部材を設ければ良いので、簡単な構造で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】実施例１における車両用灯具の構成を示す斜視図。

【図1B】実施例１における車両用灯具の構成を示す側断面図。

【図2A】実施例１における励起光の光路を示す斜視図。

【図2B】実施例１における励起光の光路を示す側断面図。

【図3】実施例１における照明光の光路を示す側断面図。

【図4】実施例２における車両用灯具の構成と励起光の光路を示す側断面図。

【図5】実施例３における車両用灯具の構成と励起光の光路を示す側断面図。

【図6】実施例４における車両用灯具の構成と励起光の光路を示す斜視図。

【図7】実施例５における車両用灯具の構成と照明光の光路を示す側断面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

【実施例1】

【0010】

図１Ａと図１Ｂは、本発明の実施例１における車両用灯具の構成を示す斜視図と側断面図である。

【0011】

車両用灯具１は、いわゆるプロジェクタ型の灯具であり、半導体発光素子１１と、集光レンズ１２と、蛍光体１３と、金属プレート１４と、リフレクタ１５と、吸収部材１６と、シェード１７、とを備えている。光源となる半導体発光素子１１にはレーザーダイオード（ＬＤ）を用いており、蛍光体１３の励起光としての青色のレーザー光を出射する。集光レンズ１２は、半導体発光素子１１の出射側に配置され、半導体発光素子１１から出射された励起光（青色レーザー光）を、上方に配置された蛍光体１３の表面に集光させる。

【0012】

蛍光体１３は、金属プレート１４上の一部領域に形成されている。この蛍光体１３は、半導体発光素子１１から出射された励起光を受けると励起されて黄色光を発する蛍光材料であり、また、入射光を散乱させるため表面は粗面状となっている。そのため、蛍光体１３が励起光を受けると蛍光光（黄色光）を発生するとともに、蛍光体１３で散乱した励起光（青色光）が混色される結果、蛍光体１３から白色光が出射される。これにより、蛍光体１３は、励起光の集光スポットと略同サイズの点光源のごとく白色光を出射する。

【0013】

金属プレート１４は蛍光体１３を保持するとともに、表面が鏡面となっており、蛍光体１３から発生された白色光をリフレクタ１５側に反射するようにしている。蛍光体１３を保持する金属プレート１４は水平方向に対して傾斜させ、半導体発光素子１１からの励起光のうち蛍光体１３の表面で正反射した成分を、後方の吸収部材１６の方向へ導くように配置している。

【0014】

リフレクタ１５は、上方斜め前方に開口する湾曲板状に形成されて、蛍光体１３の下方を臨むように配設されている。このリフレクタ１５の上面は、蛍光体１３から出射された白色光を前方へ反射させる反射面１５ａとなっている。反射面１５ａは、所望の配光分布を得られるよう自由曲面形状に、例えば放物面が基調とされた形状に形成されている。この反射面１５ａは、蛍光体１３の後方から下方に掛けて蛍光体１３を臨むように配設されており、この蛍光体１３から出射された白色光を、車両前方に照射させる。この際、リフレクタ１５の上端部１５ｂは、蛍光体１３の垂直方向位置よりも低くなるように配置し、蛍光体１３で正反射された半導体発光素子１１からの励起光が反射面１５ａに入射しないように構成している。

【0015】

吸収部材１６は、入射する励起光を吸収する光吸収材料であり、蛍光体１３で正反射された半導体発光素子１１からの励起光を吸収する。吸収部材１６は励起光を吸収する事による劣化が少ない無機の材料を用いている。

【0016】

シェード１７は、蛍光体１３の前方に配置された遮光部材である。このシェード１７は、リフレクタ１５の反射面１５ａで反射された白色光（照明光）の一部を遮光して、車両用照明光としてのすれ違いビームのカットオフラインを形成するためのものである。

【0017】

図２Ａと図２Ｂは、車両用灯具１の励起光の光路を示す斜視図と側断面図である。半導体発光素子１１から励起光（青色レーザー光）１００が出射されると、集光レンズ１２で集光され、蛍光体１３の表面に前方斜め下方から入射する。

【0018】

蛍光体１３に入射した励起光は、その殆どが散乱光１０１となって下方へ放射状に出射されるものの、一部は蛍光体１３の表面で正反射され、正反射光１０２となって水平方向後方へ向かう。下方へ出射される散乱光１０１はインコヒーレント光となるが、この正反射光１０２は半導体発光素子１１から出射された青色レーザー光のコヒーレント性を保持しているから、そのまま外部に出射されると人間の目に損傷を与える恐れがある。本実施例では、蛍光体１３から後方へ向かった正反射光１０２を、リフレクタ１５に当たることなく吸収部材１６に入射させて吸収させる構造とした。この構造により、半導体発光素子１１から出射された青色レーザー光（コヒーレント光）がリフレクタ１５で反射し、外部に出射することを確実に防止できる。

【0019】

図３は、車両用灯具１の照明光の光路を示す側断面図である。蛍光体１３は励起光１００を受けると黄色光の蛍光光を発生し、また励起光１００は蛍光体１３により散乱して青色光の散乱光１０１となる。これらが混色することで蛍光体１３から下方へ白色光２００が出射される。蛍光体１３を保持する金属プレート１４は鏡面となっており、発生した白色光２００を下方のリフレクタ１５に向かわせる。

【0020】

白色光２００は湾曲板状のリフレクタ１５の反射面１５ａで前方へ反射されて、車両前方への照射光２０１となる。このとき、反射面１５ａは自由曲面形状となっており、照射光２０１は所望の配光分布が得られるように出射される。また、照射光２０１の上縁部２０１ａがシェード１７によって遮光されることにより、カットオフラインより上方への照射光が遮られたすれ違いビームが形成される。

【0021】

以上のように、本実施例の車両用灯具１によれば、リフレクタ１５の上端部１５ｂを蛍光体１３の垂直方向位置よりも低くなるように配置し、蛍光体１３で正反射された半導体発光素子１１からの励起光がリフレクタ１５の反射面１５ａに入射しないように構成している。すなわち、蛍光体１３で正反射された半導体発光素子１１からの励起光をリフレクタ１５の反射面１５ａに当てずに後方に導き、吸収部材１６にて吸収させる構成とした。これにより、レーザー光（コヒーレント光）である励起光が照明光として車両用灯具の前方へ出射することを確実に防止できる。本実施例の構造では、リフレクタ１５の上端位置を変更し、適宜吸収部材１６を設ければ良いので、簡単な構造で実現できる。

【実施例2】

【0022】

図４は、実施例２における車両用灯具の構成と励起光の光路を示す側断面図である。なお、実施例１（図２Ｂ）と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0023】

実施例２では励起光を吸収する２個の吸収部材１６ａ，１６ｂを用いており、他の構成は実施例１と同様である。第１の吸収部材１６ａは、蛍光体１３を反射し後方へ向かった正反射光１０２を受ける位置に、その入射面を傾斜して配置する。例えば第１の吸収部材１６ａを前方へ４５度傾斜させる。さらに第２の吸収部材１６ｂを、第１の吸収部材１６ａの下方に配置する。この構成によれば、第１の吸収部材１６ａで吸収しきれずに下方に反射した反射光１０２’が存在しても、第２の吸収部材１６ｂにより吸収される。よって、半導体発光素子１１から発生された青色レーザー光（コヒーレント光）を確実に吸収することができる。なお、吸収部材は３個以上の複数個の吸収部材で構成することも勿論可能である。

【実施例3】

【0024】

図５は、実施例３における車両用灯具の構成と励起光の光路を示す側断面図である。なお、実施例１（図２Ｂ）と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0025】

実施例３では吸収部材として櫛歯状の吸収部材１６ｃを用いており、他の構成は実施例１と同様である。吸収部材１６ｃの入射側の形状を櫛歯状とすることで、非平行に入射した正反射光１０２を櫛歯内で複数回吸収することで減衰させ、吸収部材１６ｃの吸収性能を向上させることができる。この例では櫛歯状としたが、入射面を凹凸面とすれば、吸収しきれなかった正反射光１０２があっても散乱光として反射させるので、より安全となる。

【実施例4】

【0026】

図６は、実施例４における車両用灯具の構成と励起光の光路を示す斜視図である。なお、実施例１（図２Ａ）と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0027】

実施例４ではリフレクタ１５の上端部１５ｂに切欠き部１５ｃを形成し、蛍光体１３で正反射された励起光１０２をこの切欠き部１５ｃを通過させて後方の吸収部材１６に導くようにした。この構成によれば、実施例１（図２Ｂ）の場合に比べて、リフレクタ１５の上端部１５ｂの高さを蛍光体１３の垂直方向位置を超えて延長させて配置することが許される。よって、蛍光体１３から出射する白色光２００（散乱光１０１）のうち、後方に向かう略水平成分についてもリフレクタ１５の反射面１５ａにて前方へ反射させることができ、照明光の光量を増加させることができる。切欠き部１５ｃの大きさは励起光１０２のビームの大きさ以上とし、また貫通孔としても良い。

【実施例5】

【0028】

図７は、実施例５における車両用灯具の構成と照明光の光路を示す側断面図である。なお、実施例１（図３）と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0029】

実施例５ではシェード１７をなくし、金属プレート１４の下端に延長部１４ａを設けてシェードの機能を兼用する構成としている。照明光２０１の上縁部２０１ａはこの延長部１４ａにて遮光されるので、カットオフラインより上方への照射光が遮られたすれ違いビームが形成される。本実施例ではシェードをなくした構造としているので、構成部品数を低減する効果がある。

【0030】

上記各実施例において、半導体発光素子１１が発生する励起光（レーザー光）を青色、蛍光体１３が発生する蛍光光を黄色とし、これらを混色して白色光を得る構成としたが、励起光と蛍光光の色の組み合わせはこれに限定されない。また、照明光も用途に応じて、白色以外の可視光とすることも実現可能である。

【0031】

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0032】

１：車両用灯具、
１１：半導体発光素子（レーザーダイオード）、
１２：集光レンズ、
１３：蛍光体、
１４：金属プレート、
１４ａ：金属プレートの延長部、
１５：リフレクタ、
１５ａ：反射面、
１５ｂ：上端部、
１５ｃ：切欠き部、
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ：吸収部材、
１７：シェード、
１００：励起光（レーザー光）、
１０１：励起光の散乱光、
１０２：励起光の正反射光、
２００：白色光、
２０１：照明光、
２０１ａ：照明光の上縁部。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】