(57)【要約】【課題】ＬＥＤ等の発光素子を用いた車両用前照灯において、配光設計を精度良く行う。【解決手段】半導体を用いた発光素子１と、反射鏡又はレンズを含む光学系を備えた車両用前照灯において、光学系の焦点が設定される発光素子の発光部を構成するチップ部又は該チップ部の周囲に配置された反射部若しくは蛍光体の外形寸法誤差を０．１ミリメートル以下とし、反射鏡又はレンズに対する発光部の位置誤差よりも小さくする。チップ部等の寸法精度を高めることによって、配光制御に必要な精度を充分に保証する。【選択図】          図１
2004158293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体を用いた発光素子と、反射鏡又はレンズを含む光学系を備えた車両用前照灯において、
上記光学系に係る焦点が上記発光素子の発光部又は該発光部の近傍に設定され、
上記発光部を構成するチップ部又は該チップ部の周囲に配置された反射部若しくは蛍光体を発光素子の光軸方向からみた外形寸法誤差が０．１ミリメートル以下であって、上記反射鏡又はレンズに対する該発光部の位置誤差よりも小さくされている
ことを特徴とする車両用前照灯。
【請求項２】
半導体を用いた発光素子と、反射鏡又はレンズを含む光学系を備え、該光学系に係る焦点を発光素子の発光部又は該発光部の近傍に設定することにより発光部の光源像を拡大投影する車両用前照灯の製造方法において、
上記発光部を構成するチップ部又は該チップ部の周囲に配置された反射部若しくは蛍光体を発光素子の光軸方向からみた外形寸法誤差を０．１ミリメートル以下に規定することにより、上記反射鏡又はレンズに対する該発光部の位置誤差よりも小さくした
ことを特徴とする車両用前照灯の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用前照灯において、
上記発光素子の光軸方向からみた発光部が該光軸に直交する方向に沿う横長の形状を有し、該発光部の光源像が上記光学系を介して主に水平方向に拡大されることで配光パターンが形成される
ことを特徴とする車両用前照灯。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用前照灯において、
上記発光部のうち、発光素子の光軸方向からみた側縁の一辺が直線状に形成され、その投影パターンにより、すれ違いビームの配光パターンに特有のカットラインが形成される
ことを特徴とする車両用前照灯。
【請求項５】
請求項４に記載の車両用前照灯において、
上記発光部が発光素子の光軸方向からみて長方形状をなし、その長辺が該発光素子を構成するレンズ部の中心軸に接して直交している
ことを特徴とする車両用前照灯。
【請求項６】
請求項２に記載した車両用前照灯の製造方法において、
上記発光素子内に配列された複数の発光部間の相対的な位置誤差を、±０．０１ミリメートル以下に規定した
ことを特徴とする車両用前照灯の製造方法。
【請求項７】
請求項２に記載した車両用前照灯の製造方法において、
上記発光素子の発光部が実装された基板部の外縁を、該発光素子の支持部材への取付基準として規定するとともに、
上記発光部のうち、発光素子の光軸方向からみた側縁の一辺を直線状に形成して、該一辺と上記基板部の外縁との間の相対的な位置誤差の大きさを、０．０１乃至０．１ミリメートルに規定した
ことを特徴とする車両用前照灯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード等の半導体発光素子を光源に用いた車両用前照灯の製造技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用灯具の光源には白熱電球や放電灯が使用されるが、低消費電力化や小型化等を目的として、半導体を用いた発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子が着目されている。
【０００３】
例えば、ＬＥＤを用いた灯具例としては、ハイマウントストップランプやリヤサイドマーカーランプ等が挙げられる。
【０００４】
ところで、ＬＥＤ等の半導体を用いた発光素子を、車両用前照灯の光源に用いる場合には、すれ違いビームの配光パターンを作り出すために光学設計上の工夫を必要とする。例えば、マトリックス状に配置された多数の半導体光源を用いて種々の光機能について切換えを行えるようにした構成形態が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２６６６２０号公報（図１、図４）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、車両用前照灯への適用においては、発光素子と光学系の構成部品との距離が近くなるために位置的な精度が重要であるが、従来の発光素子では、光学系を構成する反射鏡やレンズに対する発光部の位置精度についての配慮が充分でない。発光部を構成するチップ部や該チップ部の周囲に配置された反射部の精度が低いと、そのバラツキがヘッドランプ配光の形成に直接的な影響を及ぼすことになる。例えば、すれ違いビームの配光では、明暗境界を規定するカットライン（あるいはカットオフライン）を明確に形成することが難しくなる。
【０００７】
そこで、本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を用いた車両用前照灯において、配光設計を精度良く行えるようにすることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体を用いた発光素子と、反射鏡又はレンズを含む光学系を備えた車両用前照灯において、光学系に係る焦点が設定される発光素子の発光部を構成するチップ部又は該チップ部の周囲に配置された反射部若しくは蛍光体を発光素子の光軸方向からみた外形寸法誤差を０．１ミリメートル以下とし、反射鏡又はレンズに対する該発光部の位置誤差よりも小さくしたものである。
【０００９】
従って、本発明によれば、反射鏡又はレンズに対する発光部の配置上の位置精度に比して、チップ部等の寸法精度を高くすることによって、配光制御に必要な精度を充分に保証することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、光源として発光素子を用いた車両用前照灯に関するものであり、ヘッドランプやフォグランプ等に適用することができる。尚、半導体を用いた発光素子には、例えば、ｐｎ接合に順方向電流を流すことで発光するＬＥＤや、電界により発光するＥＬ素子等が挙げられる。
【００１１】
図１は、ＬＥＤを例にしてその構造を概略的に示したものである。
【００１２】
発光素子１は、チップ部２、反射部３、蛍光体４、レンズ部５を備えており、本例では、発光部１ａが、チップ部２、反射部３、蛍光体４から構成されている。尚、光学系に係る焦点が発光部又は該発光部の近傍に位置設定される。ここで、「焦点」には反射鏡やレンズに係る狭義の焦点に限らず、光学的な形状設計上の基準点等が含まれる。
【００１３】
チップ部２には、例えば、Ａｌ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｐ系、Ｉｎ−Ｇａ−Ｎ系材料等が用いられ、図示のようにチップ部２を支持部材（リードフレームやステム等）に直接マウントする方法と、チップ部をサブマウント部材に搭載して該部材を支持部材にマウントする方法が挙げられる。また、チップ部２に形成された電極にボンディングワイヤ（図示せず。）が接続される。
【００１４】
反射部３は、チップ部２の周囲に設けられる部材において形成されている。例えば、チップ部２の支持部材がカップ状の部分を有し、これに凹面を形成することで反射面が形成される。チップ部２で発生する光は、発光素子１の光軸を中心に指向特性を有しており、光軸から離れるにつれて光強度が弱まる。よって、図に「６ａ」で示す直射光と、「６ｂ」、「６ｃ」で示す反射光に区分した場合に、光軸方向の直射光が最も強いが、「６ｂ」のようにチップ部２から側方に出る光を有効に利用するために反射部３が設けられる。つまり、該反射部３の反射面において光が反射されて前方（照射方向）に向かう光となる。尚、「６ｃ」に示す光は、発光層から出た後、照射方向とは反対側に向かう光を示し、これは、チップ部２の後端面における反射によって前方の向かう光となったり、あるいは、チップ部２の後端面における反射の後、チップ部２の側面から出射して反射部３にて反射される。
【００１５】
蛍光体４はチップ部２およびその周辺部を覆っている。白色光を得るには、例えば、青色発光のチップ部と、ＹＡＧ蛍光体等の黄色発光材料を用いて混色を行えば良い。
【００１６】
レンズ部５は発光部１ａの前方に配置されるか、又は発光部１ａを樹脂レンズ内に包み込んだ構造とされる。後者では、発光部全体を樹脂に埋め込んで指向性を高める方法が採られ、例えば、ストップランプ等に使用される、砲弾型の形状をしたものが知られている。チップ部２から広角に放射される光がレンズ内部で反射したり、レンズ側面部から出射して損失光とならないようにするためには、ドーム型や半球状のレンズが好ましい。また、全反射や反射手段を利用した光路制御により、チップ部の放射光を有効に取り出すことで光利用効率を高めることが好ましい。
【００１７】
発光素子の光軸方向から見て、発光部の光源像が円形状をした素子では、発光部において発生した光のうち、その大半部が直射光であり、円形パターンの形成に寄与し、その周囲に位置する円環状のパターンがレンズ部の側面から出た光によって形成されて擬似光源となる。
【００１８】
このように、光源の光度分布が光軸回りに回転対称性を有する場合には、光軸方向からみてほぼ円形をしたパターンに基いて、非回転対称性の配光パターンを形成する必要があるため、光学設計が難しくなる。例えば、すれ違いビーム配光におけるカットラインのような、直線的な部分を形成することが困難である（円弧状をした部分を単に繋ぎ合せたのでは、明瞭な直線部を形成し難いため。）。
【００１９】
そこで、発光素子の光度分布が、光軸回りに非回転対称性を有する場合に、発光部が発光素子の光軸に直交する方向に沿う横長の形状をもつことで、光学系を介した投影像のパターン形状が直線的な部分を有するように構成する。
【００２０】
図２は発光素子に係る光源像のパターン形状例を概念的に示したものであり、発光素子の光軸方向からみた形状例を示す。
【００２１】
図示のように光源像７のパターン形状の外周縁がほぼ矩形状をした例を示す。
【００２２】
本例では、光軸方向からみた発光部１ａの形状が長方形状をなしており、後述するように、その光源像が主としてその長手方向に拡大される。
【００２３】
尚、横長の投影パターンを得るためには、発光部が長方形状をしていることが好ましいが、長手方向における端部が直線的である形状に限られないので、例えば、破線７′に示す光源像のように、長方形の４隅において角がとれ、丸みのついた形状でも良い。
【００２４】
このような光源像を得るためには、発光素子を構成するチップ部、反射部、蛍光体又はレンズ部の形状について、該発光素子の光軸回りに非回転対称性を有するように設計を行う。即ち、光源像のパターン形状を決める要素は、チップ部の形状、反射部や蛍光体の形状、レンズ部の形状及び材質、そして、これら構成部材に係る光学的な位置関係である。従って、各要素を組み合わせたシミュレーション結果（光線追跡や光度分布）に基いて、所望の光源像をもった発光素子を設計することができる。
【００２５】
発光部の形状を決めるものは、主にチップ部の外縁や、反射部又は蛍光体の外周縁であり、それらの寸法誤差のバラツキが大きいと配光設計に悪影響を及ぼす。
【００２６】
そこで、本発明では、発光部の外形寸法誤差を小さくするために、チップ部や反射部又は蛍光体に係る外形の寸法誤差を０．１ｍｍ（ミリメートル）以下に規定する。この数値は、光源の取付精度や組立精度から制約される。例えば、白熱電球のようにフィラメントを用いた光源では、その取付基準面から発光中心までの距離について、０．２〜１．５ｍｍ程度の範囲で誤差が許容されている。これは、発光中心から反射鏡等までの距離（あるいは焦点距離）が比較的長い場合において、該範囲の位置誤差が配光に対して大幅な影響を及ぼさないないことに依拠している。従って、発光素子を用いる場合に該範囲をそのまま適用する訳にはいかず、０．２ｍ未満、好ましくは０．１ｍｍ以下とする。但し、寸法誤差をゼロにすることは実際上大変であり、現実的でない（製造装置への精度要求が厳しくなって製造コストの上昇に直結する。）。従って、発光部の寸法誤差は、光学系を構成する反射鏡やレンズに対する該発光部の位置誤差（通常は０．１ｍｍより大きい）に比して小さければ良い。
【００２７】
図３は、発光部１ａが発光素子の光軸方向からみて矩形状をした例を示しており、「Ｌ」はその一辺の長さを表している。
【００２８】
Ｌは数ｍｍであり（例えば、１ｍｍ程度）、よって、Ｌの寸法誤差はＬ／１０以下とすることが望ましい。
【００２９】
尚、発光素子の光軸方向からみたチップ部を所望の形状にして、樹脂レンズ（モールドレンズ）でチップ部を覆った構成において、チップ部を任意の形状に設計することには、各種の技術的な困難性を伴うこと及び製造コスト的にも不利になること等を考慮して、反射部や蛍光体に係る形状設計を行う方法が有効である。つまり、チップ部の形状や指向特性に大幅な変更を加えることなく光度分布を変えることができる。
【００３０】
ところで、図４に示すように、一般的なＬＥＤ８では、そのチップ部９の中心部が樹脂レンズ１０の中心軸１１上に位置された構造とされているため、このことがヘッドランプ配光にとって各種の不都合を招く原因となる。
【００３１】
例えば、樹脂レンズ１０の中心軸１１を光学系の光軸に直交するように設定した上で、ＬＥＤ８からの光を、反射鏡で前方（照射方向）に反射させることにより、すれ違いビームの配光分布を形成するための光を得ようとすると、チップ部９のうち、その中心部から外れた周辺部において発した光は、中心軸１１からのずれが大きいので制御し難い。また、この光は充分に制御された光となり難いために、道路利用者への眩惑光となり、グレアの原因になる虞がある。
【００３２】
そこで、発光素子の光軸方向からみた発光部の側縁について、その一辺を直線状に形成して、これがレンズ部の中心軸に接するように発光部の位置を規定する。
【００３３】
図５及び図６は発光素子の構成例１２を示しており、図５が側面図、図６が正面図である。
【００３４】
図５において、レンズ部１３の中心軸１４を一点鎖線で示しており、また、図６において、中心軸１４に直交して発光部の中心を通る縦軸１５と、この軸に直交する横軸１６を一点鎖線で示している。
【００３５】
本例では発光部１７が正面からみて矩形状をしており、その一辺１７ａが中心軸１４及び軸１６に接している。尚、この位置関係について精度を保証するためにも、上記したように発光部の寸法精度を高めることが必要である。
【００３６】
尚、図６に二点鎖線１８で示すように、円形状の一部を切除した如き形状の発光部を、例えば、反射部の形状設計により作り出して、その直線状の一辺が中心軸１４及び軸１６に接する構成にしても良い。
【００３７】
このように、発光部１７（チップ部や反射部等）の一辺１７ａを直線状として、これがレンズ部１３の中心軸１４に接するように配置させることにより、当該部分から発した後、レンズ部１３を透過した光を正しく制御することができるようになる。よって、グレアの原因となる光を減らすことができる。また、この直線状の部分から得られる光を用いて、すれ違いビームの配光パターンにおけるカットラインを形成することができる。
【００３８】
尚、発光部が発光素子の光軸方向からみて矩形状をなす場合において、その形状（チップ部等）が正方形をしている場合には、その投影パターンが鉛直軸及び水平軸に関して対称性をもった形状となるため、配光設計が容易でない。つまり、ヘッドランプの配光では、上下（鉛直）方向におけるパターンの広がりが比較的狭いのに対して、左右（水平）方向におけるパターンの広がりが大きいので、正方形状の投影パターンを用いることは好ましくない。このことは、カットラインの形成についても同様である。
【００３９】
そこで、発光部が発光素子の光軸方向からみて長方形状をなし、その投影パターンを基本として配光設計を容易に行えるように構成する。
【００４０】
図７及び図８は発光素子の構成例１９を示しており、図７が側面図、図８が正面図である。
【００４１】
図７において、レンズ部２０の中心軸２１を一点鎖線で示しており、また、図８において、中心軸２１に直交して発光部の中心を通る縦軸２２と、この軸に直交する横軸２３を一点鎖線で示している。
【００４２】
本例では発光部２４が正面からみて長方形状をしており、その長辺２４ａがレンズ部２０の中心軸２１及び軸２３に接して直交している。
【００４３】
図９は発光部２４による投影パターンを概略的に示したものであり、横軸「Ｈ」が水平線、縦軸「Ｖ」が鉛直線を示す。
【００４４】
発光部を横長形状に形成する場合に最も簡単な長方形とし、その長辺が中心軸２１に接するように、発光部２４が中心軸２１及び軸２３を含む面の片側に寄った配置を採用する。これにより、ほぼ長方形状をした各投影像２５、２５、…の一辺（長辺２４ａに対応する）を揃えることができる。灯具前方にスクリーンを配置した場合に、レンズ部２０の中心軸付近を通る光線については、歪みの少ない横長の像としてスクリーン上に投影されるので、明瞭なカットラインを形成することができる。また、このような横長の投影像を複数組み合わせることによりヘッドランプに必要な配光分布を得ることができる。例えば、集光性の投影パターンを形成するための発光素子と、拡散性の投影パターンを形成するための発光素子、さらには、カットライン形成のための発光素子を各別に備えた構成形態では、配光機能別に異なる投影像を合成することにより配光制御が可能である。
【００４５】
尚、投影像の大きさについては、レンズ部の焦点距離の設定により調整したり、あるいは、外部の拡散レンズを使用して調整することができる。
【００４６】
複数の発光素子を用いた構成形態については、１つの発光素子内に１つのチップ部を有する構造に限られない。即ち、同一素子内に複数のチップ部を配置してパッケージ化した構成を用いることができる。
【００４７】
例えば、図１０、図１１に例示するように、発光素子２６の内部に矩形状のチップ部２７、２７、…が一定方向に沿って配列された構成を有し、半円柱状をした蛍光体又は透明部材２８でこれらのチップ部を覆うか、又は各チップ部が設けられた基板の前方に透明部材を配置する。
【００４８】
円筒部材（基材）の側面（円筒面）に多数のチップ部を配列させることで、フィラメント形状（理想形状としての円筒形状）と同様の構成とする形態に比較して、本例では半円柱状の蛍光体又は透明部材を用いることにより、光源サイズを小さくすることができ、また、発光素子に対して特殊な光学系を使用しなくて済むという利点が得られる。
【００４９】
発光素子内に複数のチップ部を配列させた構成を採用する場合には、その位置精度が低いと、投影像を揃わなくなり、カットラインを明瞭に形成することができなくなるといった不都合が起きる。
【００５０】
例えば、図１０の下段に示す図において、一点鎖線で示す直線Ｋがカットライン形成上の基準線を示しており、該直線Ｋに対して実線で示す発光部２７、２７、…のようにそれらの一辺が揃った配置とされる場合には問題ないが、破線で誇張して示すように、発光部２７′、２７′、…が直線Ｋに対して不揃いの配置になると、適正な配光制御を行うことが難しくなる。
【００５１】
そこで、発光素子内に配列された複数の発光部間の相対的な位置誤差については、±０．０１ｍｍ以下に規定することが好ましい。これは、上記した０．１ｍｍに対してさらに１０分の１の精度であるが、カットラインを明瞭に形成するために、発光部の一辺を直線上に揃える場合に必要な精度である。
【００５２】
尚、上記の説明では、発光素子内において、複数の発光部を一定方向に配列させた例を示したが、これに限らず、発光部を格子状に配列させる等、各種の構成形態が挙げられるが、この場合にも、発光部の相対的な位置精度を保証する必要がある。
【００５３】
図１２及び図１３は、本発明に係る車両用前照灯又はこれを構成する照射部（照射ユニット）の構成例を示したものであり、投影光学系を用いた構成として、例えば、下記に示す形態が挙げられる。
【００５４】
（Ａ）発光素子から出射される直接光を主に利用する形態（図１２参照）
（Ｂ）発光素子から出射された後の反射鏡による反射光を主に利用する形態（図１３参照）。
【００５５】
図１２に示す車両用前照灯２９では、投影レンズ３０を含む光学系（投影光学系）３１が用いられている。即ち、本例では、発光素子３２、遮光部材（シェード）３３、投影レンズ３０を備えており、発光素子３２及び遮光部材３３が支持部材３４に設けられた構成を有する。そして、投影レンズ３０の物側焦点が遮光部材３３の上縁近傍に設定されている。尚、発光素子３２による光の一部を遮光部材３３の上縁において遮ることで形成される像を投影する場合に、遮光部材３３の上縁部を発光素子３２に極力近づけることが好ましい。
【００５６】
発光素子３２の光軸と灯具の光軸は互いに平行とされていて、該発光素子から発した光のうち、該発光素子の前方に位置された遮光部材３３によって遮られることなく前方に向かう光ｌ、ｌ、…が投影レンズ３０を透過した後、照射光となる。尚、遮光部材３３の上縁によって配光パターンの明暗境界を決めるカットラインが形成される。また、発光素子３２から出る光の放射角度が大きいと、投影レンズ３０を透過しない無効な光が多くなるので、投影レンズの径や位置を考慮して発散角度を規定する必要がある。
【００５７】
図１３に示す車両用前照灯３５では、投影レンズ３６及び反射鏡３７を含む光学系３８が用いられている。即ち、本例では、発光素子３９、反射鏡３７、投影レンズ３６を備えており、発光素子３９及び投影レンズ３６の支持部材４０が側方からみてクランク状に形成され、その一部が遮光部４０ａとされている。そして、反射鏡３７の焦点が発光素子３９の発光部又はその近傍に設定され、投影レンズ３６の物側焦点が遮光部４０ａの近傍に設定されている。尚、反射面の形状として、回転楕円面や楕円−放物複合面、あるいはこれら基本面として曲面操作により自由度を高めた自由曲面等が用いられる。
【００５８】
発光素子３９は、その光軸が灯具の光軸に対して直交する位置関係をもって支持部材４０に取り付けられており、発光素子３９から発した光は、その大半が反射鏡３７の反射面で反射される。その後、遮光部４０ａによって遮られることなく前方に向かう光ｌ、ｌ、…が投影レンズ３６を透過した後、照射光となる。尚、遮光部４０ａの上縁によって配光パターンの明暗境界を決めるカットラインが形成される。また、発光素子３９と遮光部４０ａとの間に平面反射鏡４１を設けることにより、光束利用率を高めることができる。透明材料を用いて支持部材４０及び投影レンズ３６を一体に成形することで、発光素子３９の取り付け位置、遮光部４０ａの上縁位置、投影レンズ３６の焦点位置等について高い精度をもって光学系構成部品を製造することができる。
【００５９】
尚、発光素子をその支持部材に取り付ける場合に、取付精度を保証することが必要である。従来のＬＥＤに設定されている基準位置は、ヘッドランプへの適用を考慮していないか、あるいは、ヘッドランプに必要な精度を充分に満たすものではないため、基準位置の誤差が大きい場合には、配光制御に悪影響が出る。
【００６０】
そこで、発光素子の発光部が実装された基板部の外縁を、該発光素子の支持部材への取付基準として規定する。
【００６１】
図１４及び図１５は発光素子の構成例４２を示したものであり、図１４は発光素子の光軸方向からみた平面図、図１５は概略的な斜視図である。
【００６２】
本例では、発光素子４２の機械的な位置決めの基準となる基準面Ｓ（図１５参照）を、基板部４３の外縁４３ａを含む側面に設定している。つまり、矩形板状をした基板部４３の一辺を含み、発光素子４２の光軸に平行な平面を位置決めの基準面とし、該基準面を図示しない発光素子の支持部材における取付位置（段差面や、支持面等）に合わせることで位置決めの精度を保証する。
【００６３】
そして、発光部４４（例えば、チップ部）を矩形状に設計して、発光素子４２の光軸方向からみた側縁の一辺４４ａを直線状に形成し、これと上記基準面との位置関係について精度を高くすることで、光学設計及び製造上の基準を得ることができる。そのためには、一辺４４ａと、基板部４３の外縁４３ａとの間の相対的な位置誤差の大きさ（絶対値）を、０．０１乃至０．１ミリメートルに規定することが好ましい。
【００６４】
例えば、一辺４４ａを含む平面「π」（図１５参照）と基準面Ｓとの間の間隔「Ｄ」を記すとき、その寸法誤差を±０．１ｍｍ以下にする理由は、上記したように、発光部と反射鏡等の光学部品との位置誤差よりも小さくするためである。また、下限値（±０．０１ｍｍ）については、必要以上に高い精度にすることに伴う弊害（製造上の困難性やコスト上昇等）を回避する必要性から決められる。
【００６５】
このように、発光素子の機械的な位置決め用の基準面を基板部の外縁部に設定し、該基準面に対する発光部の位置精度を確保することによって、ヘッドランプの製造や光学設計に必要な精度を充分に保証することができる。
【００６６】
図１６は車両用前照灯の構成例４５を示す正面図であり、複数の照射ユニットを組み合わせた構成を有する。
【００６７】
最上段に配置される照射ユニット４６、４６、…は拡散タイプとされ、それらの配光機能として、中程度の水平拡散性を有する照射ユニットと、大きな水平拡散性を有する照射ユニットから構成されている。
【００６８】
また中段及び最下段に配置される照射ユニットは集光タイプとされ、そのうち、中段に位置する照射ユニット４７、４７は、主にカットラインの形成に寄与する投影パターンを照射する。残りの照射ユニット４８、４８、…は、車両前方の遠方域への照射に用いられ、主にホットゾーン（光度中心部）の形成に寄与する投影パターンを形成する。
【００６９】
これらの照射ユニットは、いずれも図１３に示した構成を備えており、配光機能別に発光素子の発光部形状が異なるとともに、反射鏡の焦点距離や、遮光位置、投影レンズのバックフォーカス等が目的に応じてそれぞれ設計されている。
【００７０】
照射ユニットの個数については、灯具の小型化や低コスト化等を考慮した場合に、全部で１０乃至十数個が好ましく、カットラインの形成に寄与する照射ユニットを２個程度として灯具中央又は中段に配置し、その左右及び上下に配置される、小拡散、中拡散、大拡散の照射ユニットをそれぞれ２乃至３個程度とすることが好ましい。
【００７１】
図１７は、配光パターンの形成例を概略的に示したものであり、左側に機能別の投影パターンを分離して示し、右側に全パターンを合成した様子を示している。尚、Ｈ線が水平線を示し、Ｖ線が鉛直線を示す。
【００７２】
集光性の投影パターン４９、５０のうち、相対的に面積の小さい方のパターン４９が照射ユニット４８によるパターンを示しており、パターン５０が照射ユニット４７によるパターンを示している。
【００７３】
また、水平拡散性の投影パターン５１、５２は照射ユニット４８、４８、…によるパターンを示しており、拡散性が中程度の照射ユニットによりパターン５１が形成され、拡散性の大きな照射ユニットによりパターン５２が形成される。
【００７４】
これらの投影パターンを組み合わせることにより、明瞭なカットラインを形成することができるとともに、光束利用率を高めることが可能となる。
【００７５】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１や請求項２に係る発明によれば、反射鏡又はレンズに対する発光部の位置精度に比して、チップ部等の寸法精度を高めることによって、配光制御に必要な精度を充分に保証することができるので、灯具の配光分布や性能のバラツキを少なくすることができる。
【００７６】
請求項３に係る発明によれば、ほぼ矩形状のパターンを用いることで、車両用前照灯配光に適した投影パターンを容易に得ることができる。
【００７７】
請求項４に係る発明によれば、すれ違いビーム配光におけるカットラインを明瞭に形成することができる。
【００７８】
請求項５に係る発明によれば、車両用前照灯における配光制御が容易であり、また、制御し難い光が眩惑光となってグレアの原因にならないようにすることができる。
【００７９】
請求項６に係る発明によれば、各発光部の投影像が不揃いにならないように防止することができる。
【００８０】
請求項７に係る発明によれば、発光素子の取付基準に対する発光部の位置誤差を低減することにより、光学設計及び製造上の精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発光素子の構成例を示す説明図である。
【図２】発光素子に係る矩形状のパターン例を示す図である。
【図３】光軸方向からみた発光部の形状例を示す説明図である。
【図４】側方からみたＬＥＤを示す説明図である。
【図５】図６とともに本発明に用いる発光素子の一例を示すものであり、本図は側方からみた発光素子を示す図である。
【図６】発光素子を光軸方向からみた図である。
【図７】図８とともに本発明に用いる発光素子の別例を示すものであり、本図は側方からみた発光素子を示す図である。
【図８】発光素子を光軸方向からみた図である。
【図９】発光部に係る投影像の説明図である。
【図１０】図１１とともに、複数の発光部を有する発光素子の説明図である。
【図１１】発光素子を概略的に示す斜視図である。
【図１２】図１３とともに、本発明に係る前照灯の構成例を示すものであり、本図は発光素子からの直射光を利用した構成形態の説明図である。
【図１３】反射光を利用した構成形態の説明図である。
【図１４】図１５とともに、発光素子の取付基準について説明するためのものであり、本図は発光素子の光軸方向からみた平面図である。
【図１５】斜視図である。
【図１６】前照灯の構成例を示す正面図である。
【図１７】配光パターンの形成例を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１…発光素子、１ａ…発光部、２…チップ部、３…反射部、４…蛍光体、５…レンズ部、１２…発光素子、１３…レンズ部、１４…レンズ部の中心軸、１７…発光部、１７ａ…一辺、１９…発光素子、２０…レンズ部、２１…レンズ部の中心軸、２４…発光部、２４ａ…長辺、２６…発光素子、２７…発光部、２９、３５…車両用前照灯、３０、３６…レンズ、３１、３８…光学系、３４、４０…支持部材、３７…反射鏡、４２…発光素子、４３…基板部、４３ａ…基板部の外縁、４４…発光部、４４ａ…側縁の一辺
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004158293.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004158293.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月16日(2003.9.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
そこで、本発明では、発光部の外形寸法誤差を小さくするために、チップ部や反射部又は蛍光体に係る外形の寸法誤差を０．１ｍｍ（ミリメートル）以下に規定する。この数値は、光源の取付精度や組立精度から制約される。例えば、白熱電球のようにフィラメントを用いた光源では、その取付基準面から発光中心までの距離について、０．２〜１．５ｍｍ程度の範囲で誤差が許容されている。これは、発光中心から反射鏡等までの距離（あるいは焦点距離）が比較的長い場合において、該範囲の位置誤差が配光に対して大幅な影響を及ぼさないないことに依拠している。従って、発光素子を用いる場合に該範囲をそのまま適用する訳にはいかず、０．２ｍｍ未満、好ましくは０．１ｍｍ以下とする。但し、寸法誤差をゼロにすることは実際上大変であり、現実的でない（製造装置への精度要求が厳しくなって製造コストの上昇に直結する。）。従って、発光部の寸法誤差は、光学系を構成する反射鏡やレンズに対する該発光部の位置誤差（通常は０．１ｍｍより大きい）に比して小さければ良い。