以下、図面を参照して本発明の実施の形� ��について詳細に説明する。

 図1は、本発明の実施の形態に係る車両用 灯具10を示す側断面図である。図1に示すよう に、車両用灯具10は、支持部材26と、LEDモジ� �ール12と、楕円鏡14と、蛍光体モジュール30� �、照射光学系16とを備える。

 車両用灯具10は、車両用前照灯の一部と� �て組み込まれた状態で用いられる所謂プロ� �ェクタ型の灯具ユニットであって、車両用� �照灯に組み込まれた状態では、その光軸Axの 方向が車両前後方向に対して0.5~0.6°程度下向 きとなるように配置される。

 支持部材26は、LEDモジュール12、楕円鏡14� ��蛍光体モジュール30、照射光学系16等を支持 する板状の部材である。支持部材26の後方側� ��下面には、LEDモジュール12が固定されてい� �。本実施の形態において、LEDモジュール12は 、鉛直下方向に最も強度の高い光を照射する ように配置されている。

 LEDモジュール12は、半導体発光素子32と、 基板34と、封止部材36とを有する。本実施の� �態において、半導体発光素子32は、蛍光体モ ジュール30から離間して設けられている。半� ��体発光素子32は、配線パターンが形成され� �基板34上に固定されている。

 本実施の形態において、半導体発光素子3 2は、波長400~485nm程度の青色光を照射する青� �LEDである。封止部材36は、半導体発光素子32� ��封止する樹脂モールドであり、たとえば透� ��樹脂等により形成される。また、封止部材3 6は、半導体発光素子32が発生する青色光を楕 円鏡14に向かって透過させる。

 楕円鏡14は、本発明の集光光学部材の一� �である。楕円鏡14は、LEDモジュール12の下方� ��覆うように支持部材26に取り付けられてお� �、LEDモジュール12から出射された青色光を上 方に反射させる回転楕円面で構成された反射 面14aを有している。反射面14aは、その第1焦� �に半導体発光素子32の発光中心が位置し、第 2焦点に蛍光体モジュール30の中心が位置する ように設けられる。このように形成された楕 円鏡14は、第1焦点の位置に配置された半導体 発光素子32から出射された青色光を、第2焦点 の位置に配置された蛍光体モジュール30に集� ��する。

 蛍光体モジュール30は、支持部材26に形成 された開口部26aに埋設されている。蛍光体モ ジュール30は、蛍光体40と、蛍光体40の下面に 形成された波長選択フィルタ42と、蛍光体40� �よび波長選択フィルタ42を支持して支持部材 26に取り付けるための支持部材38とを含む。� �光体モジュール30は、LEDモジュール12により� ��射された青色光の照射により、白色光を生� ��して上方へ向けて出射させる。

 蛍光体40は、外部から光が照射されると� �照射される光とは異なる波長の光を発する� �本実施の形態では、蛍光体40は、イットリウ ム、アルミニウム、ガーネット系(YAG)からな� ��YAG蛍光物質により形成される。この蛍光体4 0にLEDモジュール12から発せられた青色光が照 射されると、蛍光体40は、その青色光の補色� ��ある黄色光を発生する。蛍光体40は、略正� �形状の支持部材38の中央に形成された孔部に 、蛍光材料とバインダー材を混合したものを 入れた後、印刷法により平面状とすることに より形成される。支持部材38は、熱伝導率の� ��いたとえばアルミニウム等の金属により形� ��されることが好ましい。この場合、支持部� ��38は、蛍光体40に発生した熱を放熱する放熱 部材として機能し、蛍光体40の熱による劣化� ��抑制できる。また、蛍光体40の温度上昇に� �る発光輝度の低下を回避できる。

 波長選択フィルタ42は、LEDモジュール12の 半導体発光素子32と蛍光体40との間に設けら� �る。ここでいう半導体発光素子32と蛍光体40� ��「間」とは、半導体発光素子32から蛍光体40 へと向かう光の光路における「間」である。 本実施の形態では、波長選択フィルタ42は、� ��光体40の下面に、たとえば蒸着により形成� �れた誘電体多層膜である。

 本実施の形態において、波長選択フィル� ��42は、LEDモジュール12からの青色光を透過し て、蛍光体40から発せられた黄色光を反射す� ��よう形成される。誘電体多層膜は、屈折率� ��異なる誘電体物質を交互に多層に積層した� ��膜であり、多重反射と多重干渉の効果によ� ��、ある所定の波長帯域の光を略100%透過し、 他の所定の波長を略100%反射するように設計� �ることができる。本実施の形態では、波長� �択フィルタ42は、波長400~485nmの青色光を略100 %透過し、波長486~800nmの光を略100%反射するよ� ��形成される。また、LEDモジュール12から発� �られた光が近紫外光の場合、波長選択フィ� �タ42は、近紫外光を透過して、可視光を反射 する特性を持つ。このとき、波長選択フィル タ42は、波長370~430nmの近紫外光を略100%透過し 、波長431~780nmの光を略100%反射するよう形成� �れる。

 照射光学系16は、蛍光体モジュール30から 出射された白色光を配光制御して灯具前方へ 向けて照射する。照射光学系16は、蛍光体モ� ��ュール30の後方、側方および上方を囲むよ� �に設けられ、蛍光体モジュール30から出射さ れた白色光を灯具前方へ向けて光軸Ax寄りに� ��射させるよう構成されたリフレクタ24と、� �のリフレクタ24からの反射光の一部を上方側 へ反射させるよう、支持部材26の上面に形成� ��れた反射面26bと、リフレクタ24および反射� �26bに対して車両前方に設けられ、リフレク� �24または反射面26bが反射する白色光を透過し て前方の照射方向に照射する投影レンズ22と� ��含む。

 投影レンズ22は、前方側表面が凸面で後� �側表面が平面の平凸レンズからなり、その� �側焦点Fを含む焦点面上の像を反転像として� ��具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する� ��この投影レンズ22は、レンズホルダ18に支持 されている。そして、このレンズホルダ18は� ��支持部材26の前端に設けられたブラケット� �26cに支持されている。

 リフレクタ24の反射面24aは、光軸Axと同軸 の長軸を有するとともに、蛍光体モジュール 30の中心点を第1焦点とする略楕円面状の曲面 で構成されている。反射面24aは、その光軸Ax� ��沿った鉛直断面形状が後側焦点Fを第2焦点� �する楕円形状に設定されており、その離心� �が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大� �くなるように設定されている。

 支持部材26の反射面26bは、支持部材26の上 面にアルミニウム蒸着等による鏡面処理を施 すことにより形成されている。反射面26bは、 リフレクタ24の反射面24aから投影レンズ22へ� �かう反射光の一部を上向きに反射させて投� �レンズ22に入射させ、投影レンズ22から出射� ��せるようになっている。

 図2は、車両用灯具10の作用を説明するた� ��の図である。図2では、説明を簡易にするた めに、LEDモジュール12から出射された青色光5 0が、楕円鏡14を介さず蛍光体モジュール30に� ��接入射するように表している。また、蛍光� ��モジュール30の蛍光体40と波長選択フィルタ 42を離間するように表している。

 LEDモジュール12の半導体発光素子32が発生 した青色光50は、波長選択フィルタ42の下面� �入射する。波長選択フィルタ42に入射した青 色光50は、略全て波長選択フィルタ42を透過� �、蛍光体40の下面に入射する。

 青色光50が蛍光体40に入射すると、蛍光体 40におけるYAG蛍光物質が青色光50の一部によ� �励起され、黄色光が発生する。この黄色光52 は、蛍光体40から等方的に放射されるため、� ��部は蛍光体40の上方に直接放射される(黄色� ��52と表す)が、一部は蛍光体40の下方に放射� �れる(黄色光54と表す)。蛍光体40の下方に向� �て放射された黄色光54は、波長選択フィルタ 42の上面に入射するが、波長選択フィルタ42� �、黄色光を反射するように形成されている� �め、略全ての黄色光54が波長選択フィルタ42� ��より反射されて、蛍光体40の下面に入射し� �蛍光体40の上面から出射される(黄色光54’と 表す)。また、蛍光体40の上面からは、蛍光体 40を励起せずに蛍光体40を透過する青色光50’ も出射される。

 従って、蛍光体40の上面からは、蛍光体40 を透過した青色光50’と、蛍光体40から直接� �射された黄色光52と、波長選択フィルタ42に� ��り反射された黄色光54’とが出射され、こ� �らの光が合わさることにより、白色光56が生 成される。生成された白色光56は、上述した� ��射光学系16により配光制御され、灯具前方� �向けて照射される。

 このように、本実施の形態に係る車両用� ��具10によれば、蛍光体40から等方的に放射さ れた黄色光のうち、波長選択フィルタ42の方� ��に放射された黄色光は、波長選択フィルタ4 2により反射され、蛍光体40の上方へと出射さ れる。仮に、波長選択フィルタ42を設けなけ� ��ば、蛍光体40から下方向に放射された光は� �照射光学系16に入射されず、車両用灯具10か� ��取り出すことができない。本実施の形態に� ��る車両用灯具10のようにLEDモジュール12と蛍 光体40の間に波長選択フィルタ42を設けるこ� �により、蛍光体40から波長選択フィルタ42の� ��向に放射された黄色光を照射光学系16に入� �させることができるので、光の利用効率が� �上するとともに、車両用灯具10の輝度を高め ることができる。

 また、本実施の形態に係る車両用灯具10� �は、LEDモジュール12の半導体発光素子32から� ��射された青色光が楕円鏡14により集光され� �蛍光体モジュール30の蛍光体40に入射する構� ��となっている。従って、蛍光体40と半導体� �光素子32とが離間して設けられているので、 半導体発光素子32の発生した熱が蛍光体40に� �わり難くなり、蛍光体40の熱による劣化を抑 制できる。また、蛍光体40の温度上昇により� ��こる発光輝度の低下を抑制できるので、車� ��用灯具10の輝度を高めることができる。

 図3は、本発明の別の実施の形態に係る車 両用灯具300の側断面図である。図3に示す車� �用灯具300において、図1に示す車両用灯具10� �同一または対応する構成要素については、� �一の符号を用いるとともに、適宜説明を省� �する。

 本実施の形態に係る車両用灯具300は、蛍� ��体モジュール30を中心にして分配配置され� �、第1LEDモジュール312a、第2LEDモジュール312b� ��第3LEDモジュール312c、第4LEDモジュール(図示 せず)の4つのLEDモジュールを備えている。以� ��、第1~第4LEDモジュールを総称する場合は、� ��に「LEDモジュール312」と呼ぶ。

 第1LEDモジュール312aおよび第2LEDモジュー� ��312bは、蛍光体モジュール30を中央に挟んで� ��両前後方向に並んで設けられている。第3LED モジュール312cおよび第4LEDモジュールは、蛍� ��体モジュール30を中央に挟んで車両左右方� �に並んで設けられている。第3LEDモジュール3 12cは、図3において波長選択フィルタ42の奥側 に配され、第4LEDモジュールは、図3において� ��長選択フィルタ42の手前側に配される。LED� �ジュール312は、図1に示す車両用灯具10と同� �に、青色光を出射する半導体発光素子32を有 する。LEDモジュール312は、鉛直下方向に最も 強度の高い光を照射するように配置されてい る。

 LEDモジュール312から出射された青色光は� ��楕円鏡314により上方に反射され、蛍光体モ� ��ュール30の波長選択フィルタ42に入射される 。楕円鏡314は、LEDモジュール312の半導体発光 素子32の発光中心を第1焦点とするとともに、 蛍光体モジュール30の中心を第2焦点とする回 転楕円面で構成された4つの反射面を有して� �る。すなわち、楕円鏡14は、第1LEDモジュー� �312aから出射された青色光を蛍光体モジュー� ��30に集光する第1反射面314aと、第2LEDモジュ� �ル312bから出射された青色光を蛍光体モジュ� ��ル30に集光する第2反射面314bと、第3LEDモジ� �ール312cから出射された青色光を蛍光体モジ� ��ール30に集光する第3反射面314cと、第4LEDモ� �ュールから出射された青色光を蛍光体モジ� �ール30に集光する第4反射面(図示せず)を有し ている。

 LEDモジュール312から出射され、それぞれ� ��応する反射面により反射されて蛍光体モジ� ��ール30に集光された青色光は、蛍光体40を励 起させ、白色光が生成される。このとき、蛍 光体40の下面に波長選択フィルタ42を設けた� �とにより、蛍光体40から波長選択フィルタ42� ��方向に放射された黄色光を蛍光体40の上方� �取り出すことができることは、図2において� ��明した車両用灯具10の作用と同様である。

 また、本実施の形態に係る車両用灯具300� ��は、4つのLEDモジュール312から出射された青 色光を蛍光体モジュール30に集光させ、白色� ��を生成しているので、車両用灯具300が照射� ��る照射光の輝度を高めることができる。

 また、車両用灯具300では、4つのLEDモジュ ール312の半導体発光素子32から出射された青� ��光が楕円鏡314により集光されて蛍光体モジ� ��ール30の蛍光体40に入射する構成となってい る。従って、蛍光体40とLEDモジュール312の半� ��体発光素子32とが離間して設けられている� �で、半導体発光素子32の発生した熱が蛍光体 40に伝わり難くなり、蛍光体40の熱による劣� �を抑制できる。また、蛍光体40の温度上昇に より起こる発光輝度の低下を抑制できるので 、車両用灯具300が照射する照射光の輝度をよ り高めることができる。

 図4は、本発明のさらに別の実施の形態に 係る車両用灯具400の側断面図である。図4に� �す車両用灯具400において、図1に示す車両用� ��具10と同一または対応する構成要素につい� �は、同一の符号を用いるとともに、適宜説� �を省略する。

 本実施の形態に係る車両用灯具400もまた� ��図1に示す車両用灯具10と同様にプロジェク� ��型の灯具ユニットであるが、本実施の形態� ��係る車両用灯具400では、LEDモジュール412が� ��直上方向に光を照射するように構成されて� ��る点が図1に示す車両用灯具10と異なる。LED� ��ジュール412は、照射光学系16におけるリフ� �クタ24の第1焦点にその発光中心が位置する� �うに、支持部材26の上面に固定されている。 また、車両用灯具400では、LEDモジュール412は 、半導体発光素子、波長選択フィルタおよび 蛍光体を有しており、白色光を出射する。LED モジュール412の詳細な構成については後述す る。

 このように構成された車両用灯具400にお� ��て、LEDモジュール412から放射された白色光� ��、リフレクタ24の反射面24aにより光軸Ax寄り に集光反射された後、投影レンズ22を介して� ��方に照射される。

 図5は、図4に示す車両用灯具400に用いら� �るLEDモジュール412の側断面図である。図5に� ��すように、LEDモジュール412は、基板402と、� ��板402上に設けられた半導体発光素子404と、� ��導体発光素子404上に設けられた波長選択フ� ��ルタ406と、波長選択フィルタ406上に設けら� ��た蛍光体408と、半導体発光素子404、波長選� ��フィルタ406および蛍光体408を封止する封止� ��材410とを備える。

 半導体発光素子404は、波長400~485nm程度の� ��色光を照射する青色LEDである。波長選択フ� ��ルタ406は、半導体発光素子404の上面に、た� ��えば蒸着により形成された誘電体多層膜で� ��る。または、蛍光体408の下面にたとえば蒸� ��により誘電体多層膜を形成したものを半導� ��発光素子404上に載置してもよい。蛍光体408� ��、YAG蛍光物質により形成される蛍光体であ� ��。

 LEDモジュール412において、波長選択フィ� ��タ406は、半導体発光素子404からの青色光を� ��過して、蛍光体408から発せられた黄色光を� ��射するよう形成される。

 このように構成されたLEDモジュール412に� ��いて、半導体発光素子404が発生した青色光� ��、波長選択フィルタ406の下面に入射する。� ��して、波長選択フィルタ406に入射した青色� ��は、略全て波長選択フィルタ406を透過し、� ��光体408の下面に入射する。

 青色光が蛍光体408に入射すると、蛍光体4 08におけるYAG蛍光物質は青色光の一部により� ��起され、黄色光を発生する。この黄色光は� ��蛍光体408から等方的に放射されるため、一� ��は蛍光体408の上方に直接放射されるが、一� ��は蛍光体408の下方に放射される。蛍光体408� ��下方に向けて放射された黄色光は、波長選� ��フィルタ406の上面に入射する。そして、波� ��選択フィルタ406の上面に入射した黄色光は� ��黄色光を反射するように形成されている波� ��選択フィルタ406によって、略全てが反射さ� ��る。そして、反射された黄色光は、蛍光体4 08の下面から入射し、蛍光体408の上面から出� ��する。また、蛍光体408の上面からは、蛍光� ��408を励起せずに透過する青色光も出射され� ��。

 従って、蛍光体408の上面からは、蛍光体4 08を透過した青色光と、蛍光体408から直接放� ��された黄色光と、波長選択フィルタ406によ� ��反射された黄色光とが出射され、これらの� ��が合わさることにより、白色光が生成され� ��。生成された白色光は、車両用灯具400の照� ��光学系16により配光制御され、灯具前方に� �けて照射される。

 このように、本実施の形態に係る車両用� ��具400によれば、蛍光体408から等方的に放射� ��れた黄色光のうち、波長選択フィルタ406の� ��向に放射された黄色光は、波長選択フィル� ��406により反射され、蛍光体408の上方へと出� ��される。これにより、光の利用効率が向上� ��れ、車両用灯具400の輝度を高めることがで� ��る。

 以上、実施の形態をもとに本発明を説明� ��た。これらの実施形態は例示であり、各構� ��要素や各処理プロセスの組合せにいろいろ� ��変形例が可能なこと、またそうした変形例� ��本発明の範囲にあることは当業者に理解さ� ��るところである。

 上述の実施の形態では、半導体発光素子� ��して青色LEDを用いたが、たとえば波長が400n m前後の紫外光を照射する半導体発光素子を� �いてもよい。この場合、蛍光体として、紫� �光の照射により赤色光、緑色光および青色� �をそれぞれ発生する蛍光物質により構成さ� �たものを用いる。また、この場合、波長選� �フィルタとして、紫外光を透過するが、赤� �光、緑色光および青色光を反射する特性の� �のを用いる。これにより、蛍光体により放� �された光のうち、波長選択フィルタ方向に� �射された光を取り出すことができるので、� �の利用効率を向上できる。

 また、上述の実施の形態では、プロジェ� ��タ型の照明光学系用いて車両用灯具を構成� ��たが、照明光学系の構成としてはこれに限� ��れない。たとえば、放物面(パラボラ)状の� �射鏡を用いて蛍光体から出射された白色光� �前方に照射するパラボラ型の照射光学系や� �蛍光体から出射された白色光を投影レンズ� �より直接前方に照射する直射型の照明光学� �を用いて車両用灯具を構成してもよい。

 本出願は、2008年4月22日出願の日本特許出 願(特願2008-111818)に基づくものであり、その� �容はここに参照として取り込まれる。