車両用灯具
【課題】ＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、輝度分布の最大部をカットオフラインに配光することが可能な光源を用いた車両用灯具を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ素子２１は、ｎ型半導体層２１ｂと、前記ｎ型半導体層２１ｂ表面のうち一方の長辺を含む細幅領域に形成された長辺方向に延びるｎ電極２１ｃと、前記ｎ型半導体層２１ｂ表面に形成された活性層２１ｄ、前記活性層２１ｄ表面に形成されたｐ型半導体層２１ｅと、前記ｐ型半導体層２１ｅ表面に形成された透明電極２１ｆと、前記透明電極２１ｆ表面に形成された反射電極としてのｐ電極２１ｇと、を備えたフリップチップ型のＬＥＤ素子２１であり、前記投影光学系は、白色光源の複数の光源像を車両前方に投影し、前記ｎ電極２１ｃに対応する像部分により形成されるカットオフラインを含むヘッドランプ用配光パターンを形成するように構成されている。
【解決手段】ＬＥＤ素子２１は、ｎ型半導体層２１ｂと、前記ｎ型半導体層２１ｂ表面のうち一方の長辺を含む細幅領域に形成された長辺方向に延びるｎ電極２１ｃと、前記ｎ型半導体層２１ｂ表面に形成された活性層２１ｄ、前記活性層２１ｄ表面に形成されたｐ型半導体層２１ｅと、前記ｐ型半導体層２１ｅ表面に形成された透明電極２１ｆと、前記透明電極２１ｆ表面に形成された反射電極としてのｐ電極２１ｇと、を備えたフリップチップ型のＬＥＤ素子２１であり、前記投影光学系は、白色光源の複数の光源像を車両前方に投影し、前記ｎ電極２１ｃに対応する像部分により形成されるカットオフラインを含むヘッドランプ用配光パターンを形成するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用灯具に係り、特に、明瞭なカットオフラインを形成することが可能な車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用灯具の分野においては、ＬＥＤ素子表面に厚みが均一な波長変換層を積層した半導体発光装置が用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。図１６、図１７は、ＬＥＤ素子Ｃｐ表面に波長変換層Ｌｙを略均一な厚みで積層した半導体発光装置の例である。特許文献１等に記載の半導体発光装置においては、波長変換層の厚みが均一であるため、チップ中心部を最大として周囲に行くほどなだらかに低下する輝度分布となる（図４参照）。これは、面発光のランバーシアン配光と同じ原理であり、面内輝度分布が一様であれば、中心部に最大値を示すＣＯＳ関数に従う現象と説明できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２２９２３号公報
【特許文献２】特開２００８−５０７８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、車両用前照灯の分野においては、明瞭なカットオフラインを形成するため、輝度分布の最大部をカットオフラインに配光することが求められており、この要求に応えるため、シェード等を用いて図６に示すように輝度分布の半分程度をカットしなければならず、光利用効率が低下する、という問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、輝度分布の最大部をカットオフラインに配光することが可能な光源を用いた車両用灯具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ＬＥＤ素子と前記ＬＥＤ素子の発光面を覆うように配置された波長変換層とを含み、前記ＬＥＤ素子からの光のうち前記波長変換層を透過した光と前記ＬＥＤ素子からの光で励起されて発光した前記波長変換層からの光とを含む白色光を発光するように構成された光源と、前記光源の光源像を車両前方に投影することにより、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン上にヘッドランプ用配光パターンを形成するように構成された投影光学系と、を備えた車両用灯具において、前記ＬＥＤ素子は、矩形の基板と、前記基板の片面に形成されたｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層表面のうち一方の長辺を含む細幅領域に形成された長辺方向に延びるｎ電極と、前記ｎ型半導体層表面に形成された活性層と、前記活性層表面に形成されたｐ型半導体層と、前記ｐ型半導体層表面に形成された透明電極と、前記透明電極表面に形成された反射電極としてのｐ電極と、を備えたフリップチップ型のＬＥＤ素子であり、前記投影光学系は、前記ｎ電極に対応する像部分が上方に位置するように前記白色光源の複数の光源像を車両前方に投影し、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン上に、前記白色光源の複数の光源像それぞれの前記ｎ電極に対応する像部分により形成されるカットオフラインを含むヘッドランプ用配光パターンを形成するように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、特定の電極構造を採用したため、光源の発光面のうち、縦断面においてはｎ電極側にピークを持ち（ｎ電極側に最大輝度部がある）、ｎ電極から縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布が形成され、横断面においては一定の輝度分布が形成される、ヘッドランプ用配光パターンの形成に適した輝度分布の光源を構成することが可能となる。
【０００８】
また、請求項１に記載の発明によれば、投影光学系の作用により、光源の複数の光源像それぞれのｎ電極側（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフライン及び斜めカットオフライン）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。
【０００９】
また、請求項１に記載の発明によれば、ＬＥＤ素子はｎ電極側にピークを持つ（ｎ電極側に最大輝度部がある）輝度分布となるため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子の発光形状をそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ｎ電極側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、請求項１に記載の発明によれば、光利用効率が向上する。
【００１０】
また、請求項１に記載の発明によれば、透明電極の厚み、各電極の面積、ｐｎ電極とｐ電極の間隔等を調整することで、ＬＥＤ素子（光源）の縦断面における輝度分布を目的の輝度分布に調整することが可能となる。
【００１１】
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ｐ電極は、前記透明電極表面のうち一方の長辺から他方の長辺にかけての略全域に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、特定の電極構造を採用したため、光源の発光面のうち、縦断面においてはｎ電極側にピークを持ち（ｎ電極側に最大輝度部がある）、ｎ電極から縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布が形成され、横断面においては一定の輝度分布が形成される、ヘッドランプ用配光パターンの形成に適した輝度分布の光源を構成することが可能となる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明によれば、投影光学系の作用により、光源の複数の光源像それぞれのｎ電極側（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフライン及び斜めカットオフライン）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明によれば、ＬＥＤ素子はｎ電極側にピークを持つ（ｎ電極側に最大輝度部がある）輝度分布となるため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子の発光形状をそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ｎ電極側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、請求項２に記載の発明によれば、光利用効率が向上する。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明によれば、透明電極の厚み、各電極の面積、ｐｎ電極とｐ電極の間隔等を調整することで、ＬＥＤ素子（光源）の縦断面における輝度分布を目的の輝度分布に調整することが可能となる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ｐ電極は、前記ｎ電極と同一方向に延び、縦方向に間隔をおいて形成された複数の電極であり、前記複数の電極は、前記透明電極表面のうち前記ｎ電極から遠い方の長辺から、前記ｎ電極に向かうにつれ縦方向寸法が大きくなるように形成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、特定の電極構造を採用したため、光源の発光面のうち、縦断面においてはｎ電極側にピークを持ち（ｎ電極側に最大輝度部がある）、ｎ電極から縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布が形成され、横断面においては一定の輝度分布が形成される、ヘッドランプ用配光パターンの形成に適した輝度分布の光源を構成することが可能となる。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明によれば、投影光学系の作用により、光源の複数の光源像それぞれのｎ電極側（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフライン及び斜めカットオフライン）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明によれば、ＬＥＤ素子はｎ電極側にピークを持つ（ｎ電極側に最大輝度部がある）輝度分布となるため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子の発光形状をそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ｎ電極側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、請求項３に記載の発明によれば、光利用効率が向上する。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明によれば、複数の電極の本数、縦方向寸法等を調整することで、ＬＥＤ素子（光源）の縦断面における輝度分布（ピークの位置、ピークの幅等）を目的の輝度分布に調整することが可能となる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記基板表面は、凹部又は／及び凸部からなる複数の構造物を含んでおり、前記複数の構造物は、前記基板表面のうち前記ｎ電極から遠い方の長辺から、前記ｎ電極側に向かうにつれ密となるように形成されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、複数の構造物を採用したため、光源の発光面のうち、縦断面においてはｎ電極側にピークを持ち（ｎ電極側に最大輝度部がある）、ｎ電極から、縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布が形成され、横断面においては一定の輝度分布が形成される、ヘッドランプ用配光パターンの形成に適した輝度分布の光源を構成することが可能となる。
【００２３】
また、請求項４に記載の発明によれば、投影光学系の作用により、光源の複数の光源像それぞれのｎ電極側（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフライン及び斜めカットオフライン）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。
【００２４】
また、請求項４に記載の発明によれば、ＬＥＤ素子はｎ電極側にピークを持つ（ｎ電極側に最大輝度部がある）輝度分布となるため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子の発光形状をそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ｎ電極側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、請求項４に記載の発明によれば、光利用効率が向上する。
【００２５】
また、請求項４に記載の発明によれば、複数の構造物の密度、サイズ等を調整することで、ＬＥＤ素子（光源）の縦断面における輝度分布（ピークの位置、ピークの幅等）を目的の輝度分布に調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、輝度分布の最大部をカットオフラインに配光することが可能な光源を用いた車両用灯具を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）本発明の一実施形態である車両用灯具１０の外観図、（ｂ）縦断面図である。
【図２】光源２０の簡略化した断面図である。
【図３】（ａ）ＬＥＤ素子２１の正面図（上面図）、（ｂ）ＬＥＤ素子２の背面図、（ｃ）ＬＥＤ素子２１の断面図（側面図）、（ｄ）図３（ａ）中Ａ−Ａ断面におけるＬＥＤ素子２１（発光面）の輝度分布の例である。
【図４】従来の電極構造のＬＥＤ素子（発光面）の輝度分布の例である。
【図５】ヘッドランプ用配光パターンの例である。
【図６】従来の電極構造のＬＥＤ素子においては当該ＬＥＤ素子からの光の一部をカットしていたことを説明するための図である。
【図７】ＬＥＤ素子２１の変形例の正面図（上面図）である。
【図８】ヘッドランプ用配光パターンの例である。
【図９】（ａ）本発明の一実施形態である車両用灯具１０（変形例１−１）の外観図、（ｂ）縦断面図である。
【図１０】（ａ）本発明の一実施形態である車両用灯具１０（変形例１−２）の外観図、（ｂ）縦断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態である車両用灯具１０（変形例１−３）の縦断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態である車両用灯具１０（変形例１−４）の縦断面図である。
【図１３】（ａ）ＬＥＤ素子２１（変形例２−１）の正面図（上面図）、（ｂ）ＬＥＤ素子２１（変形例２−１）の背面図、（ｃ）ＬＥＤ素子２１（変形例２−１）の断面図（側面図）、（ｄ）図１３（ａ）中Ｂ−Ｂ断面におけるＬＥＤ素子２１（変形例２−１）の輝度分布の例である。
【図１４】（ａ）ＬＥＤ素子２１（変形例２−２）の正面図（上面図）、（ｂ）ＬＥＤ素子２１（変形例２−２）の背面図、（ｃ）ＬＥＤ素子２１（変形例２−２）の断面図（側面図）、（ｄ）図１４（ａ）中Ｃ−Ｃ断面におけるＬＥＤ素子２１（変形例２−２）の輝度分布の例である。
【図１５】ＬＥＤ素子の輝度分布に縞が発生する場合、横縞よりも縦縞の方が許容されることを説明するための図である。
【図１６】従来の半導体発光装置の側面図である。
【図１７】従来の半導体発光装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施形態である車両用灯具について図面を参照しながら説明する。
【００２９】
本実施形態の車両用灯具１０は、例えば、車両用ヘッドランプであり、車両前部の左右両側にそれぞれ配置されている。
【００３０】
図１（ａ）は本発明の一実施形態である車両用灯具１０の外観図、図１（ｂ）は縦断面図である。図２は、光源２０の簡略化した断面図である。
【００３１】
図１（ａ）、図１（ｂ）、図２に示すように、車両用灯具１０は、ＬＥＤ素子２１とＬＥＤ素子２１の発光面を覆うように配置された波長変換層２２（蛍光体とも称される）とを含み、ＬＥＤ素子２１からの光のうち波長変換層２２を透過した光とＬＥＤ素子２１からの光で励起されて発光した波長変換層２２からの光とを含む白色光を発光するように構成された光源２０、光源２０の光源像を車両前方に投影することにより、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン上にヘッドランプ用配光パターンを形成するように構成された投影光学系３０等を備えている。
【００３２】
［ＬＥＤ素子２１の構造］
まず、ＬＥＤ素子２１の構造について説明する。図３（ａ）はＬＥＤ素子２１の正面図（上面図）、図３（ｂ）はＬＥＤ素子２１の背面図、図３（ｃ）はＬＥＤ素子２１の断面図（側面図）、図３（ｄ）は図３（ａ）中Ａ−Ａ断面におけるＬＥＤ素子２１（発光面）の輝度分布の例である。
【００３３】
ＬＥＤ素子２１は、基板（例えばサファイア基板）を上に実装し当該基板側から青色光を取り出すフリップチップ型（ＦＣ型とも称される）のＬＥＤ素子であり、正面視で略矩形の発光面を備えている（図３（ａ）参照）。一般的なＬＥＤ素子（発光面）が縦３００μｍ×横５００μｍ程度のサイズであるのに対し、本実施形態のＬＥＤ素子２１（発光面）は縦Ｈ＝５００〜１２００μｍ、横Ｗ＝４〜５ｍｍ程度の大サイズである（図３（ａ）参照）。
【００３４】
図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子２１は、矩形の基板２１ａ、基板２１ａの片面に形成されたｎ型半導体層２１ｂ、ｎ型半導体層２１ｂ表面のうち一方の長辺を含む細幅領域２１ｂ１に形成された長辺方向に延びるｎ電極２１ｃ、ｎ電極２１ｃから遠い方の長辺とｎ電極２１ｃとの間のｎ型半導体層２１ｂ表面上に形成された活性層２１ｄ、活性層２１ｄ表面のうち一方の長辺と他方の長辺との間に形成されたｐ型半導体層２１ｅ、ｐ型半導体層２１ｅ表面のうち一方の長辺と他方の長辺との間に形成された透明電極２１ｆ、透明電極２１ｆ表面のうち一方の長辺と他方の長辺との間に形成されたｐ電極２１ｇ等を備えている。
【００３５】
基板２１ａは、例えば、青色光に対し透過性を有するサファイア基板等の単結晶基板である。ｎ型半導体層２１ｂは、例えば、n-GaN層等の窒化物半導体層である。ｎ電極２１ｃは、例えば、基板上の配線パターンにバンプ等を介して接続されるパッド２１ｃ１を含む電極である。パッド２１ｃ１は、任意に設けられる。パッド２１ｃ１の数も、任意に設けられる。活性層２１ｄは、例えば、InGan層等の発光層である。ｐ型半導体層２１ｅは、例えば、p-GaN層等の窒化物半導体層である。透明電極２１ｆは、AuNiやITO等の薄膜で低抵抗の透明電極である。透明電極２１ｆは、ｎ型半導体層２１ｂと比べ抵抗率の高いｐ型半導体層２１ｅの電流拡散を補うために用いられる。ｐ電極２１ｇは、例えば、青色光に対し高反射率の電極（反射電極とも称される）である。ｐ電極２１ｇは、透明電極２１ｆ表面のうち一方の長辺から他方の長辺にかけての略全領域に形成されている（図３（ｂ）参照）。本実施形態のＬＥＤ素子２１によれば、ｐ電極２１ｇの反射作用により、フェイスアップ型のＬＥＤ素子に比べ、出力増が可能となる。また、本実施形態のＬＥＤ素子２１においては、放熱効果の高い大サイズのｐ電極２１ｇを用いることが可能となるため、フェイスアップ型のＬＥＤ素子に比べ、大電流を供給することに起因するＬＥＤ素子２１の発熱による影響（発光輝度の低下等）を防止又は緩和することが可能となる。
【００３６】
ヘッドランプの用途では、ＬＥＤ素子２１には、ＤＣ−ＤＣコンバータ等により制御された定電流（順電流：１〜５Ａ、電流密度：３５Ａ／ｃｍ２以上）を供給するための回路（例えば定電流回路。図示せず）が接続されている。この回路は、例えば、ＬＥＤ素子２１に対し、下記の電流分布が形成される程度の電流密度の電流を供給する。この回路からの電流が、ｐ電極２１ｇ、透明電極２１ｆ、ｐ型半導体層２１ｅ、活性層２１ｄ、ｎ型半導体層２１ｂを通ってｎ電極２１ｃへ流れると、活性層２１ｄは青色光を発光する。当該青色光は図３（ｃ）中基板２１ａから上方向へ直接又はｐ電極２１ｇで反射して出射する。
【００３７】
ｐ電極２１ｇへ供給された電流は、ｐ電極２１ｇ及び透明電極２１ｆがｐ型半導体層２１ｅのほぼ全域にわたって形成されているため、ｐ電極２１ｇにおいては均一に拡散するが、電流は最短距離を通りやすいため、ｐ型半導体層２１ｅ（縦断面）においては均一には拡散せず、ｎ電極２１ｃ側に集中し（ｎ電極２１ｃ側にピークを持ち）、ｎ電極２１ｃから縦方向に離れるにつれ徐々に減少する電流分布（図３（ｄ）と略同一の分布）を形成する。一方、ｐ電極２１ｇへ供給された電流は、透明電極２１ｆ（横断面）においては、ｎ電極２１ｃとｐ電極２１ｇとが互いに平行に配置されているため（図３（ｂ）参照）、一定の電流分布を形成する。
【００３８】
このように分布した電流により活性層２１ｄが発光することで、ＬＥＤ素子２１（の発光面）には、上記電流分布と同様の輝度分布、すなわち、ＬＥＤ素子２１の発光面（縦断面）においては、ｎ電極２１ｃ側にピークを持ち（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）、ｎ電極２１ｃから縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布（図３（ｄ）参照）が形成され、ＬＥＤ素子２１の発光面（横断面）においては、一定の輝度分布が形成される。ＬＥＤ素子２１の発光面の輝度分布は、最大輝度を示すピークが素子中央より一方の長辺側にあり、輝度ピークは一方の長辺から他方の長辺にかけて１つ存在する。
【００３９】
なお、透明電極２１ｆの厚み、各電極２１ｃ、２１ｆ、２１ｇの面積、両電極２１ｃ、２１ｇの間隔等を調整することで、ＬＥＤ素子２１（光源２０）の縦断面における輝度分布（ピークの位置、ピークの幅等）を目的の輝度分布に調整することが可能である。
【００４０】
［ＬＥＤ素子２１の製造方法］
次に、ＬＥＤ素子２１の製造方法（実施例）について説明する。
【００４１】
サファイア基板２１ａを準備し、ＭＯＣＶＤにより半導体層（ｎ型半導体層２１ｂ、活性層２１ｄ、ｐ型半導体層２１ｅ等）を成長（エピタキシャル成長）させる。
【００４２】
半導体層の成長を順に説明する。サファイア基板２１ａをＭＯＣＶＤ装置に投入後、水素雰囲気中で１０００℃のサーマルクリーニングを１０分間行う。ＴＭＧ（トリメチルガリウム）およびＮＨ３を供給してＧａＮ層からなるバッファ層（図示せず）を形成する。続いて、ＴＭＧ、ＮＨ３およびドーパントガスとしてＳｉＨ４を供給し、ｎ型ＧａＮ層からなるｎ型半導体層２１ｂを形成する。続いて、ｎ型半導体層２１ｂの上に活性層２１ｄを形成する。本実施例では、活性層２１ｄには、InGaN/GaNからなる多重量子井戸構造を適用した。すなわち、InGaN/GaNを１周期として５周期成長を行う。具体的には、ＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＮＨ３を供給しＩｎＧａＮ井戸層を形成し、続いてＴＭＧ、ＮＨ３を供給してＧａＮ障壁層を形成する。かかる処理を５周期分繰り返すことにより活性層２１ｄが形成される。次に、ＴＭＧ、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＮＨ３およびドーパントとしてＣＰ２Ｍｇ（bis-cyclopentadienyl Mg）を供給し、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層（図示せず）を形成する。続いて、ＴＭＧ、ＮＨ３およびドーパントとしてＣＰ２Ｍｇを供給しｐ型ＧａＮ層からなるｐ型半導体層２１ｅを形成する。
【００４３】
次に、ｎ型半導体層２１ｂ（ｎ型ＧａＮ層）の一部が表出するように、ウエハ上方からドライエッチングを施す。ｎ型半導体層２１ｂ（ｎ型ＧａＮ層）が露出した部分２１ｂ１を覆うようなレジストパターンを新たにフォトリソグラフィで形成した後、ｐ型半導体層２１ｅを覆うようにＩＴＯからなる透明電極２１ｆを形成する。続いて、電子ビーム蒸着法により、反射電極２１ｇが形成される。例えば、反射電極２１ｇは、Ａｇ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる多層膜である。反射電極２１ｇは、抵抗加熱蒸着によって形成されも良い。その後、レジストパターンをリムーバで除去する。
【００４４】
次に、ｎ型半導体層２１ｂ（ｎ型ＧａＮ層）の露出面２１ｂ１にＴｉＡｕからなるＴｉＡｌからなるｎ電極２１ｃを形成する。パッドもしくは電極２１ｃ形成の際は、それぞれが形成される部分以外にはマスクをフォトリソグラフィ等で形成しておき、パッドもしくは電極２１ｃ形成後は、マスクをリムーバで除去する。
【００４５】
以上により、ＬＥＤ素子２１が製造される。
【００４６】
［波長変換層２２］
波長変換層２２は、ＬＥＤ素子２１の発光面を覆うように配置されている。図２は、セラミック基板やシリコン基板等の実装基板Ｃに実装されたＬＥＤ素子２１、ＬＥＤ素子２１の発光面を覆うように配置された波長変換層２２の例である。なお、ＬＥＤ素子２１と実装基板Ｃとは、例えば、バンプＢ等を介してｐ電極２１ｇ、ｎ電極２１ｃと実装基板Ｃ上の配線パターンとが電気的に接続されている。
【００４７】
これにより、ＬＥＤ素子２１からの青色光のうち波長変換層２２を透過した青色光成分とＬＥＤ素子２１からの青色光で励起されて発光した波長変換層２２からの黄色光成分とを含む白色光（擬似白色光）を発光する光源２０（白色光源）を構成することが可能となる。波長変換層２２としては、例えば、ＬＥＤ素子２１からの青色光で励起されて黄色光を発光する蛍光体（例えば、ＹＡＧ系蛍光体粒子等の蛍光体粒子が分散された樹脂層）を用いることが可能である。
【００４８】
ＬＥＤ素子２１（の発光面）には上記のような輝度分布（図３（ｄ）参照）が形成されるため、光源２０（の発光面）には、上記輝度分布と同様の輝度分布、すなわち、光源２０の発光面（縦断面）においては、ｎ電極２１ｃ側にピークを持ち（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）、ｎ電極２１ｃから縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布（図３（ｄ）参照）が形成され、光源２０の発光面（横断面）においては、一定の輝度分布が形成される。
【００４９】
図３（ｄ）は、ＬＥＤ素子２１（発光面）の縦断面における輝度分布の例である。従来の電極構造のＬＥＤ素子においては、チップ中心部を最大として周囲に行くほどなだらかに低下する輝度分布となるのに対し（図４参照）、ＬＥＤ素子２１においては、ｎ電極２１ｃ側にピークを持つ（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）輝度分布となることが分かる（図３（ｄ）参照）。
【００５０】
図５は、ヘッドランプ用配光パターンの例である。図５中の真中水平ラインは明暗境界を示しており、上部の暗部が対向車側、下部の明部が路面および歩道側を表している。この照度（輝度）の最大部は図５に示すように、明暗境界部の直下に位置していることが好ましく、下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状が、遠方視認性および路面照度の最適配光となる。従来の電極構造のＬＥＤ素子では、図６に示すように、輝度のピークがチップ中心にあるため、前記配光条件を満足させるためには半分の領域をカットして使用しなければならず、光を無駄にしていた。
【００５１】
これに対し、本実施形態のＬＥＤ素子２１では、ｎ電極２１ｃ側にピークを持つ（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）輝度分布となる（図３（ｄ）参照）ため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ＬＥＤ素子２１の発光形状をそのまま利用してすれ違いビームに適した配光パターンＰを形成することが可能となる。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）を前記配光の照度最大部に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、光利用効率が向上する。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態のＬＥＤ素子２１によれば、電極構造を工夫することにより、矩形の発光面のうち、縦断面においてはｎ電極２１ｃ側にピークを持ち（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）、ｎ電極２１ｃから縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布（図３（ｄ）参照）が形成され、横断面においては一定の輝度分布が形成される、ヘッドランプ用配光パターンの形成に適した輝度分布の光源２０を構成することが可能となる。
【００５３】
また、ＬＥＤ素子２１は、横長の単一のＬＥＤ素子であるため、従来のように複数のＬＥＤ素子を一列に並べて横長にしたもの（図１６参照）と比べ、より均一な発光面を形成することが可能となる。なお、図７に示すように、単一のＬＥＤ素子２１ではなく、複数のＬＥＤ素子２１を一列に並べて用いてもよい。
【００５４】
また、波長変換層２２は、横長の単一の波長変換層であるため、従来のように一列に並べた複数のＬＥＤ素子を、それぞれに対応する複数の波長変換層で覆ったもの（図１６参照）と比べ、蛍光体粒子の分布の偏りが生じにくくなり、色ムラ、輝度ムラを防止することが可能となる。
【００５５】
［車両用灯具１０］
次に、上記構成の光源２０を用いて車両用灯具１０を構成する例について図面を参照しながら説明する。
【００５６】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、車両用灯具１０は、車両前方側に配置された光源２０、車両後方側に配置された本発明の投影光学系としての反射面３１等を備えている。
【００５７】
光源２０は、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）が車両前方側に位置し、ｎ電極２１ｃから遠い方の長辺２１ａ２側が車両後方側（すなわち反射面３１側）に位置し、かつ、当該光源２０の照射方向（すなわち当該光源２０の発光面）が下向きとなるように配置されている（図１（ｂ）参照）。
【００５８】
反射面３１は、焦点が光源２０近傍に設定された回転放物面系の反射面（例えば、複数の小反射領域に区画されたいわゆるマルチリフレクタ）であり、光源２０からの光が入射するように、光源２０の側方から前方にかけての範囲を覆うように（すなわち光源２０の前方に）配置されている（図１（ａ）、図１（ｂ）参照）。
【００５９】
反射面３１は、図１（ｂ）に示すように、ｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する像部分Ｐ１´が上方に位置するように光源２０（の発光面）の複数の光源像Ｐ１（図１（ｂ）中１つの光源像Ｐ１を例示）を車両前方に投影し、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン（図示せず）上に、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する像部分Ｐ１´を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することにより形成されるカットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１、斜めカットオフラインＣＬ２。図８参照）を含むヘッドランプ用配光パターンＰを形成するように構成されている。
【００６０】
本実施形態の車両用灯具１０によれば、光源２０は反射面３１に対し上記位置関係に配置されているため（図１（ａ）、図１（ｂ）参照）、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分Ｐ１´を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１及び斜めカットオフラインＣＬ２）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。
【００６１】
また、本実施形態の車両用灯具１０によれば、ＬＥＤ素子２１はｎ電極２１ｃ側にピークを持つ（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）輝度分布となる（図３（ｄ）参照）ため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子２１の発光形状をそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、本実施形態の車両用灯具１０によれば、光利用効率が向上する。
【００６２】
［変形例１−１］
次に、車両用灯具１０の変形例１−１について図面を参照しながら説明する。
【００６３】
図９（ａ）は本発明の一実施形態である車両用灯具１０（変形例１−１）の外観図、図９（ｂ）は縦断面図である。
【００６４】
図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、本変形例の車両用灯具１０は車両前方側に配置された光源２０、車両後方側に配置された本発明の投影光学系としての反射面３２等を備えている。
【００６５】
光源２０は、ｎ電極２１ｃから遠い方の長辺２１ａ２側が車両前方側に位置し、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）が車両後方側（すなわち反射面３１側）に位置し、かつ、当該光源２０の照射方向（すなわち当該光源２０の発光面）が上向きとなるように配置されている（図９（ｂ）参照）。
【００６６】
反射面３２は、焦点が光源２０近傍に設定された回転放物面系の反射面（例えば、複数の小反射領域に区画されたいわゆるマルチリフレクタ）であり、光源２０からの光が入射するように、光源２０の側方から前方にかけての範囲を覆うように（すなわち光源２０の前方に）配置されている（図９（ａ）、図９（ｂ）参照）。
【００６７】
反射面３２は、図９（ｂ）に示すように、ｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する像部分Ｐ１´が上方に位置するように光源２０（の発光面）の複数の光源像Ｐ１（図９（ｂ）中１つの光源像Ｐ１を例示）を車両前方に投影し、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン（図示せず）上に、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する像部分Ｐ１´を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することにより形成されるカットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１、斜めカットオフラインＣＬ２。図８参照）を含むヘッドランプ用配光パターンＰを形成するように構成されている。
【００６８】
本変形例の車両用灯具１０によれば、光源２０は反射面３２に対し上記位置関係に配置されているため（図９（ａ）、図９（ｂ）参照）、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分Ｐ１´を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１及び斜めカットオフラインＣＬ２）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。
【００６９】
また、本変形例の車両用灯具１０によれば、ＬＥＤ素子２１はｎ電極２１ｃ側にピークを持つ（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）輝度分布となる（図３（ｄ）参照）ため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子２１の発光形状をそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、本変形例の車両用灯具１０によれば、光利用効率が向上する。
【００７０】
［変形例１−２］
次に、車両用灯具１０の変形例１−２について図面を参照しながら説明する。
【００７１】
図１０（ａ）は本発明の一実施形態である車両用灯具１０（変形例１−２）の外観図、図１０（ｂ）は縦断面図である。
【００７２】
図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、本変形例の車両用灯具１０は、車両前方側に配置された光源２０、車両後方側に配置された本発明の投影光学系としての反射面３３等を備えている。
【００７３】
光源２０は、ｎ電極２１ｃから遠い方の長辺２１ａ２側が鉛直上方に位置し、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）が鉛直下方に位置し、かつ、当該光源２０の照射方向（すなわち当該光源２０の発光面）が略水平方向となるように配置されている（図１０（ｂ）参照）。
【００７４】
反射面３３は、焦点が光源２０近傍に設定された回転放物面系の反射面（例えば、複数の小反射領域に区画されたいわゆるマルチリフレクタ）であり、光源２０からの光が入射するように、光源２０の前方に配置されている（図１０（ａ）、図１０（ｂ）参照）。
【００７５】
反射面３３は、図１０（ｂ）に示すように、ｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する像部分Ｐ１´が上方に位置するように光源２０（の発光面）の複数の光源像Ｐ１（図１０（ｂ）中１つの光源像Ｐ１を例示）を車両前方に投影し、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン（図示せず）上に、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する像部分Ｐ１´を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することにより形成されるカットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１、斜めカットオフラインＣＬ２。図８参照）を含むヘッドランプ用配光パターンＰを形成するように構成されている。
【００７６】
本変形例の車両用灯具１０によれば、光源２０は反射面３３に対し上記位置関係に配置されているため（図１０（ａ）、図１０（ｂ）参照）、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分Ｐ１´を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１及び斜めカットオフラインＣＬ２）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。
【００７７】
また、本変形例の車両用灯具１０によれば、ＬＥＤ素子２１はｎ電極２１ｃ側にピークを持つ（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）輝度分布となる（図３（ｄ）参照）ため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子２１の発光形状をそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、本変形例の車両用灯具１０によれば、光利用効率が向上する。
【００７８】
［変形例１−３］
次に、車両用灯具１０の変形例１−３について図面を参照しながら説明する。
【００７９】
図１１は、本発明の一実施形態である車両用灯具１０（変形例１−３）の縦断面図である。
【００８０】
図１１に示すように、本変形例の車両用灯具１０は、車両前方側に配置された投影レンズ３４ａ、車両後方側に配置された光源２０、光源２０からの光が入射するように、光源２０の側方から前方にかけての範囲を覆うように（すなわち光源２０の前方に）配置された反射面３４ｂ、投影レンズ３４ａと光源２０との間に配置されたシェード３４ｃ等を備えている。投影レンズ３４ａ、反射面３４ｂ、シェード３４ｃが本発明の投影光学系を構成している。
【００８１】
光源２０は、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）が車両前方側に位置し、ｎ電極２１ｃから遠い方の長辺２１ａ２側が車両後方側（すなわち反射面３１側）に位置し、かつ、当該光源２０の照射方向（すなわち当該光源２０の発光面）が上向きとなるように配置されている（図１１（ｂ）参照）。
【００８２】
反射面３４ｂは、第１焦点が光源２０近傍に設定され、第２焦点がシェード３４ｃの上端縁近傍に設定された回転楕円系の反射面であり、光源２０からの光が入射するように、光源２０の側方から前方にかけての範囲を覆うように（すなわち光源２０の前方に）配置されている（図１１参照）。
【００８３】
反射面３４ｂは、ｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する像部分Ｐ１´が上方に位置するように光源２０（の発光面）の複数の光源像Ｐ１を車両前方に投影し、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン（図示せず）上に、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する像部分Ｐ１´を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することにより形成されるカットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１、斜めカットオフラインＣＬ２。図８参照）を含むヘッドランプ用配光パターンＰを形成するように構成されている。
【００８４】
シェード３４ｃは、反射面３４ｂからの反射光の一部を遮光してカットオフラインを形成するための遮光部材であり、上端縁を投影レンズ３４ａの焦点近傍に位置させた状態で投影レンズ３４ａと光源２０との間に配置されている。
【００８５】
本変形例の車両用灯具１０によれば、光源２０は上記位置関係に配置されているため（図１１参照）、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分Ｐ１´を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１及び斜めカットオフラインＣＬ２）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。
【００８６】
また、本変形例の車両用灯具１０によれば、ＬＥＤ素子２１はｎ電極２１ｃ側にピークを持つ（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）輝度分布となる（図３（ｄ）参照）ため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の約半分をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子２１の高輝度側端部からのごく一部の光をカットするだけで、ＬＥＤ素子２１の発光形状をほぼそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の約半分までをカットすることなく、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、本変形例の車両用灯具１０によれば、光利用効率が向上する。また、本変形例の車両用灯具１０によれば、従来のＬＥＤ素子を用いる場合と比較して、シェードの受けるエネルギーが少なくなり（すなわちシェードにはＬＥＤ素子２１の高輝度側端部からのごく一部の光しか当たらないため）、シェードが加熱される量を低減することが可能となる。
【００８７】
［変形例１−４］
次に、車両用灯具１０の変形例１−４について図面を参照しながら説明する。
【００８８】
図１２は、本発明の一実施形態である車両用灯具１０（変形例１−４）の縦断面図である。
【００８９】
図１２に示すように、本変形例の車両用灯具１０は、車両前方側に配置された本発明の投影光学系としての投影レンズ３５ａ、車両後方側に配置された光源２０、投影レンズ３５ａと光源２０との間に配置されたシェード３５ｂ等を備えている。投影レンズ３５ａ、シェード３５ｂが本発明の投影光学系を構成している。
【００９０】
光源２０は、ｎ電極２１ｃから遠い方の長辺２１ａ２側が鉛直上方に位置し、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）が鉛直下方に位置し、かつ、当該光源２０の照射方向（すなわち当該光源２０の発光面）が車両前方側を向くように配置されている（図１２参照）。
【００９１】
シェード３５ｂは、光源２０からの光の一部を遮光してカットオフラインを形成するための遮光部材であり、上端縁を投影レンズ３５ａの焦点近傍に位置させた状態で投影レンズ３５ａと光源２０との間に配置されている。
【００９２】
本変形例の車両用灯具１０によれば、光源２０は上記位置関係に配置されているため（図１２参照）、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分Ｐ１´を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１及び斜めカットオフラインＣＬ２）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。
【００９３】
また、本変形例の車両用灯具１０によれば、ＬＥＤ素子２１はｎ電極２１ｃ側にピークを持つ（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）輝度分布となる（図３（ｄ）参照）ため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の約半分をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子２１の高輝度側端部からのごく一部の光をカットするだけで、ＬＥＤ素子２１の発光形状をほぼそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の約半分までをカットすることなく、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、本変形例の車両用灯具１０によれば、光利用効率が向上する。また、本変形例の車両用灯具１０によれば、従来のＬＥＤ素子を用いる場合と比較して、シェードの受けるエネルギーが少なくなり（すなわちシェードにはＬＥＤ素子２１の高輝度側端部からのごく一部の光しか当たらないため）、シェードが加熱される量を低減することが可能となる。
【００９４】
［変形例２−１］
次に、ＬＥＤ素子２１の構造（変形例２−１）について図面を参照しながら説明する。図１３（ａ）はＬＥＤ素子２１（変形例２−１）の正面図（上面図）、図１３（ｂ）はＬＥＤ素子２１（変形例２−１）の背面図、図１３（ｃ）はＬＥＤ素子２１（変形例２−１）の断面図（側面図）、図１３（ｄ）は図１３（ａ）中Ｂ−Ｂ断面におけるＬＥＤ素子２１（変形例２−１）の輝度分布の例である。
【００９５】
図１３（ｂ）、図１３（ｃ）に示すように、ｐ電極２１ｇは、ｎ電極２１ｃと同一方向に延びる複数の電極２１ｇ１であってもよい。
【００９６】
例えば、図１３（ｂ）、図１３（ｃ）に示すように、縦方向に間隔をおいて、かつ、透明電極２１ｆ表面のうちｎ電極２１ｃから遠い方の長辺から、ｎ電極２１ｃに向かうにつれ縦方向寸法が大きくなるように複数の電極２１ｇ１を形成する。
【００９７】
本変形例によれば、各電極２１ｇ１からｎ電極２１ｃに流れる電流により活性層２１ｄの略全域が発光する。活性層２１ｄからの光は、縦寸法が大きい電極２１ｇ１（反射電極）の反射作用により、当該縦寸法が大きい電極２１ｇ１が形成されたｎ電極２１ｃ側からより多く取り出されることになる。このように反射光を制御することで、ＬＥＤ素子２１の発光面（縦断面）においては、ｎ電極２１ｃ側にピークを持ち、ｎ電極２１ｃから縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布（図１３（ｄ）参照）が形成され、ＬＥＤ素子２１の発光面（横断面）においては、一定の輝度分布が形成される。
【００９８】
したがって、本変形例のＬＥＤ素子２１の発光面を覆うように波長変換層２２を配置することで（図２参照）、縦断面においてはｎ電極２１ｃ側にピークを持ち（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）、ｎ電極２１ｃから縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布（図１３（ｄ）参照）が形成され、横断面においては一定の輝度分布が形成される、ヘッドランプ用配光パターンの形成に適した輝度分布の光源２０を構成することが可能となる。
【００９９】
また、本変形例のＬＥＤ素子２１を含む光源２０は上記実施形態の光源２０と同様、ｎ電極２１ｃ側にピークを持つ輝度分布であるため、本変形例のＬＥＤ素子２１を含む光源２０を用いて、車両用灯具１０（図１参照）、変形例１−１〜１−４の車両用灯具１０（図８〜図１２参照）を構成することが可能となる。
【０１００】
また、本変形例によれば、複数の電極２１ｇ１の本数、縦方向寸法等を調整することで、ＬＥＤ素子２１（光源２０）の縦断面における輝度分布（ピークの位置、ピークの幅等）を目的の輝度分布に調整することが可能となる。
【０１０１】
ここで、ヘッドランプ用配光パターンは、発光素子（ＬＥＤ素子）光源の上下方向の拡散よりも、左右方向への拡散が大きいため、発光素子（ＬＥＤ素子）の輝度分布において、横縞が生じるよりも、縦縞が生じるほうが配光ムラへの影響が少ない（図１５参照）。なお、本願における横縞は、上方の端部から下方の端部へ輝度が低下する輝度分布ではなく、縦断面において山（ピーク）、谷、山（ピーク）・・・が連続する輝度分布（図１５参照）のことを示す。
【０１０２】
そのため、複数の電極２１ｇ１の本数、縦方向寸法等を調整し、横縞が生じないような輝度分布を形成することが好ましい。
【０１０３】
［変形例２−２］
次に、ＬＥＤ素子２１の構造（変形例２−２）について図面を参照しながら説明する。図１４（ａ）はＬＥＤ素子２１（変形例２−２）の正面図（上面図）、図１４（ｂ）はＬＥＤ素子２１（変形例２−２）の背面図、図１４（ｃ）はＬＥＤ素子２１（変形例２−２）の断面図（側面図）、図１４（ｄ）は図１４（ａ）中Ｃ−Ｃ断面におけるＬＥＤ素子２１（変形例２−２）の輝度分布の例である。
【０１０４】
図１４（ａ）、図１４（ｃ）に示すように、基板２１ａ表面には、活性層２１ｄからの光（活性層２１ｄからの直接光又はｐ電極２１ｇからの反射光）を取り出すための複数の構造物２１ａ１（マイクロコーンと称される）が形成されていてもよい。複数の構造物２１ａ１は、基板２１ａ表面に対し凸であってもよいし、凹であってもよい。
【０１０５】
例えば、図１４（ｂ）に示すように、ｎ電極２１ｃと同一方向に延びる付加電極２１ｃ２をｎ電極２１ｃから遠い方の長辺に沿って形成し、ｎ電極２１ｃと付加電極２１ｃ２とを縦方向に延びる付加電極２１ｃ３により接続する。そして、図１４（ａ）に示すように、基板２１ａ表面のうちｎ電極２１ｃから遠い方の長辺２１ａ２から、ｎ電極２１側に向かうにつれ密となるように複数の構造物２１ａ１を形成する（数の制御）。また、構造物２１ａ１のサイズによっても光取り出し効率は変化するため、複数の構造物２１ａ１の大きさを調整することによっても、輝度分布を適宜調整することができる。
【０１０６】
例えば、基板２１ａ表面に対しドライエッチングを施すことで、複数の構造物２１ａ１を形成することが可能である。
【０１０７】
本変形例によれば、ｐ電極２１ｇからｎ電極２１ｃ（及び付加電極２１ｃ２、２１ｃ３）に流れる電流により活性層２１ｄの略全域が発光する。活性層２１ｄからの光は、基板２１ａ表面のうち複数の構造物２１ａ１が密に形成されたｎ電極２１ｃ側からより多く取り出されることになる。このため、ＬＥＤ素子２１の発光面（縦断面）においては、ｎ電極２１ｃ側にピークを持ち、ｎ電極２１ｃから縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布（図１４（ｄ）参照）が形成され、ＬＥＤ素子２１の発光面（横断面）においては、一定の輝度分布が形成される。
【０１０８】
したがって、本変形例のＬＥＤ素子２１の発光面を覆うように波長変換層２２を配置することで（図２参照）、縦断面においてはｎ電極２１ｃ側にピークを持ち（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）、ｎ電極２１ｃから縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布（図１４（ｄ）参照）が形成され、横断面においては一定の輝度分布が形成される、ヘッドランプ用配光パターンの形成に適した輝度分布の光源２０を構成することが可能となる。
【０１０９】
また、本変形例のＬＥＤ素子２１を含む光源２０は上記実施形態の光源２０と同様、ｎ電極２１ｃ側にピークを持つ輝度分布であるため、本変形例のＬＥＤ素子２１を含む光源２０を用いて、車両用灯具１０（図１参照）、変形例１−１〜１−４の車両用灯具１０（図８〜図１２参照）を構成することが可能となる。
【０１１０】
また、本変形例によれば、複数の構造物２１ａ１の密度、サイズ等を調整することで、ＬＥＤ素子２１（光源２０）の縦断面における輝度分布（ピークの位置、ピークの幅等）を目的の輝度分布に調整することが可能となる。
【０１１１】
なお、複数の構造物２１ａ１は、基板２１ａ表面ではなく、例えば、基板２１ａとｎ型半導体層２１ｂとの界面等のその他の部分に形成されていてもよい。
【０１１２】
なお、本変形例２−２と上記実施形態又は他の変形例とを組み合わせたＬＥＤ素子２１を構成してもよい。
【０１１３】
なお、上記実施形態及び各変形例では、ＬＥＤ素子２１が青色光を発光するＬＥＤ素子であり、波長変換層２２がＬＥＤ素子２１からの青色光で励起されて黄色光を発光する波長変換層であるように説明したが本発明はこれに限定されない。ＬＥＤ素子２１としては青色光以外の波長の光を発光するＬＥＤ素子を用いることが可能であり、波長変換層２２としては黄色以外の波長の光を発光する波長変換層を用いることが可能である。
【０１１４】
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。
【符号の説明】
【０１１５】
１０…車両用灯具、２０…光源、２１…ＬＥＤ素子、２１ａ…基板（サファイア基板）、２１ａ１…構造物、２１ｂ…ｎ型半導体層、２１ｃ…ｎ電極、２１ｄ…活性層、２１ｅ…ｐ型半導体層、２１ｆ…透明電極、２１ｇ…ｐ電極（反射電極）、２２…波長変換層、３０…投影光学系
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用灯具に係り、特に、明瞭なカットオフラインを形成することが可能な車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用灯具の分野においては、ＬＥＤ素子表面に厚みが均一な波長変換層を積層した半導体発光装置が用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。図１６、図１７は、ＬＥＤ素子Ｃｐ表面に波長変換層Ｌｙを略均一な厚みで積層した半導体発光装置の例である。特許文献１等に記載の半導体発光装置においては、波長変換層の厚みが均一であるため、チップ中心部を最大として周囲に行くほどなだらかに低下する輝度分布となる（図４参照）。これは、面発光のランバーシアン配光と同じ原理であり、面内輝度分布が一様であれば、中心部に最大値を示すＣＯＳ関数に従う現象と説明できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２２９２３号公報
【特許文献２】特開２００８−５０７８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、車両用前照灯の分野においては、明瞭なカットオフラインを形成するため、輝度分布の最大部をカットオフラインに配光することが求められており、この要求に応えるため、シェード等を用いて図６に示すように輝度分布の半分程度をカットしなければならず、光利用効率が低下する、という問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、輝度分布の最大部をカットオフラインに配光することが可能な光源を用いた車両用灯具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ＬＥＤ素子と前記ＬＥＤ素子の発光面を覆うように配置された波長変換層とを含み、前記ＬＥＤ素子からの光のうち前記波長変換層を透過した光と前記ＬＥＤ素子からの光で励起されて発光した前記波長変換層からの光とを含む白色光を発光するように構成された光源と、前記光源の光源像を車両前方に投影することにより、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン上にヘッドランプ用配光パターンを形成するように構成された投影光学系と、を備えた車両用灯具において、前記ＬＥＤ素子は、矩形の基板と、前記基板の片面に形成されたｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層表面のうち一方の長辺を含む細幅領域に形成された長辺方向に延びるｎ電極と、前記ｎ型半導体層表面に形成された活性層と、前記活性層表面に形成されたｐ型半導体層と、前記ｐ型半導体層表面に形成された透明電極と、前記透明電極表面に形成された反射電極としてのｐ電極と、を備えたフリップチップ型のＬＥＤ素子であり、前記投影光学系は、前記ｎ電極に対応する像部分が上方に位置するように前記白色光源の複数の光源像を車両前方に投影し、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン上に、前記白色光源の複数の光源像それぞれの前記ｎ電極に対応する像部分により形成されるカットオフラインを含むヘッドランプ用配光パターンを形成するように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、特定の電極構造を採用したため、光源の発光面のうち、縦断面においてはｎ電極側にピークを持ち（ｎ電極側に最大輝度部がある）、ｎ電極から縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布が形成され、横断面においては一定の輝度分布が形成される、ヘッドランプ用配光パターンの形成に適した輝度分布の光源を構成することが可能となる。
【０００８】
また、請求項１に記載の発明によれば、投影光学系の作用により、光源の複数の光源像それぞれのｎ電極側（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフライン及び斜めカットオフライン）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。
【０００９】
また、請求項１に記載の発明によれば、ＬＥＤ素子はｎ電極側にピークを持つ（ｎ電極側に最大輝度部がある）輝度分布となるため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子の発光形状をそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ｎ電極側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、請求項１に記載の発明によれば、光利用効率が向上する。
【００１０】
また、請求項１に記載の発明によれば、透明電極の厚み、各電極の面積、ｐｎ電極とｐ電極の間隔等を調整することで、ＬＥＤ素子（光源）の縦断面における輝度分布を目的の輝度分布に調整することが可能となる。
【００１１】
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ｐ電極は、前記透明電極表面のうち一方の長辺から他方の長辺にかけての略全域に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、特定の電極構造を採用したため、光源の発光面のうち、縦断面においてはｎ電極側にピークを持ち（ｎ電極側に最大輝度部がある）、ｎ電極から縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布が形成され、横断面においては一定の輝度分布が形成される、ヘッドランプ用配光パターンの形成に適した輝度分布の光源を構成することが可能となる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明によれば、投影光学系の作用により、光源の複数の光源像それぞれのｎ電極側（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフライン及び斜めカットオフライン）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明によれば、ＬＥＤ素子はｎ電極側にピークを持つ（ｎ電極側に最大輝度部がある）輝度分布となるため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子の発光形状をそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ｎ電極側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、請求項２に記載の発明によれば、光利用効率が向上する。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明によれば、透明電極の厚み、各電極の面積、ｐｎ電極とｐ電極の間隔等を調整することで、ＬＥＤ素子（光源）の縦断面における輝度分布を目的の輝度分布に調整することが可能となる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ｐ電極は、前記ｎ電極と同一方向に延び、縦方向に間隔をおいて形成された複数の電極であり、前記複数の電極は、前記透明電極表面のうち前記ｎ電極から遠い方の長辺から、前記ｎ電極に向かうにつれ縦方向寸法が大きくなるように形成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、特定の電極構造を採用したため、光源の発光面のうち、縦断面においてはｎ電極側にピークを持ち（ｎ電極側に最大輝度部がある）、ｎ電極から縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布が形成され、横断面においては一定の輝度分布が形成される、ヘッドランプ用配光パターンの形成に適した輝度分布の光源を構成することが可能となる。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明によれば、投影光学系の作用により、光源の複数の光源像それぞれのｎ電極側（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフライン及び斜めカットオフライン）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明によれば、ＬＥＤ素子はｎ電極側にピークを持つ（ｎ電極側に最大輝度部がある）輝度分布となるため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子の発光形状をそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ｎ電極側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、請求項３に記載の発明によれば、光利用効率が向上する。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明によれば、複数の電極の本数、縦方向寸法等を調整することで、ＬＥＤ素子（光源）の縦断面における輝度分布（ピークの位置、ピークの幅等）を目的の輝度分布に調整することが可能となる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記基板表面は、凹部又は／及び凸部からなる複数の構造物を含んでおり、前記複数の構造物は、前記基板表面のうち前記ｎ電極から遠い方の長辺から、前記ｎ電極側に向かうにつれ密となるように形成されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、複数の構造物を採用したため、光源の発光面のうち、縦断面においてはｎ電極側にピークを持ち（ｎ電極側に最大輝度部がある）、ｎ電極から、縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布が形成され、横断面においては一定の輝度分布が形成される、ヘッドランプ用配光パターンの形成に適した輝度分布の光源を構成することが可能となる。
【００２３】
また、請求項４に記載の発明によれば、投影光学系の作用により、光源の複数の光源像それぞれのｎ電極側（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフライン及び斜めカットオフライン）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。
【００２４】
また、請求項４に記載の発明によれば、ＬＥＤ素子はｎ電極側にピークを持つ（ｎ電極側に最大輝度部がある）輝度分布となるため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子の発光形状をそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンを形成することが可能となる。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ｎ電極側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、請求項４に記載の発明によれば、光利用効率が向上する。
【００２５】
また、請求項４に記載の発明によれば、複数の構造物の密度、サイズ等を調整することで、ＬＥＤ素子（光源）の縦断面における輝度分布（ピークの位置、ピークの幅等）を目的の輝度分布に調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、輝度分布の最大部をカットオフラインに配光することが可能な光源を用いた車両用灯具を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）本発明の一実施形態である車両用灯具１０の外観図、（ｂ）縦断面図である。
【図２】光源２０の簡略化した断面図である。
【図３】（ａ）ＬＥＤ素子２１の正面図（上面図）、（ｂ）ＬＥＤ素子２の背面図、（ｃ）ＬＥＤ素子２１の断面図（側面図）、（ｄ）図３（ａ）中Ａ−Ａ断面におけるＬＥＤ素子２１（発光面）の輝度分布の例である。
【図４】従来の電極構造のＬＥＤ素子（発光面）の輝度分布の例である。
【図５】ヘッドランプ用配光パターンの例である。
【図６】従来の電極構造のＬＥＤ素子においては当該ＬＥＤ素子からの光の一部をカットしていたことを説明するための図である。
【図７】ＬＥＤ素子２１の変形例の正面図（上面図）である。
【図８】ヘッドランプ用配光パターンの例である。
【図９】（ａ）本発明の一実施形態である車両用灯具１０（変形例１−１）の外観図、（ｂ）縦断面図である。
【図１０】（ａ）本発明の一実施形態である車両用灯具１０（変形例１−２）の外観図、（ｂ）縦断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態である車両用灯具１０（変形例１−３）の縦断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態である車両用灯具１０（変形例１−４）の縦断面図である。
【図１３】（ａ）ＬＥＤ素子２１（変形例２−１）の正面図（上面図）、（ｂ）ＬＥＤ素子２１（変形例２−１）の背面図、（ｃ）ＬＥＤ素子２１（変形例２−１）の断面図（側面図）、（ｄ）図１３（ａ）中Ｂ−Ｂ断面におけるＬＥＤ素子２１（変形例２−１）の輝度分布の例である。
【図１４】（ａ）ＬＥＤ素子２１（変形例２−２）の正面図（上面図）、（ｂ）ＬＥＤ素子２１（変形例２−２）の背面図、（ｃ）ＬＥＤ素子２１（変形例２−２）の断面図（側面図）、（ｄ）図１４（ａ）中Ｃ−Ｃ断面におけるＬＥＤ素子２１（変形例２−２）の輝度分布の例である。
【図１５】ＬＥＤ素子の輝度分布に縞が発生する場合、横縞よりも縦縞の方が許容されることを説明するための図である。
【図１６】従来の半導体発光装置の側面図である。
【図１７】従来の半導体発光装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施形態である車両用灯具について図面を参照しながら説明する。
【００２９】
本実施形態の車両用灯具１０は、例えば、車両用ヘッドランプであり、車両前部の左右両側にそれぞれ配置されている。
【００３０】
図１（ａ）は本発明の一実施形態である車両用灯具１０の外観図、図１（ｂ）は縦断面図である。図２は、光源２０の簡略化した断面図である。
【００３１】
図１（ａ）、図１（ｂ）、図２に示すように、車両用灯具１０は、ＬＥＤ素子２１とＬＥＤ素子２１の発光面を覆うように配置された波長変換層２２（蛍光体とも称される）とを含み、ＬＥＤ素子２１からの光のうち波長変換層２２を透過した光とＬＥＤ素子２１からの光で励起されて発光した波長変換層２２からの光とを含む白色光を発光するように構成された光源２０、光源２０の光源像を車両前方に投影することにより、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン上にヘッドランプ用配光パターンを形成するように構成された投影光学系３０等を備えている。
【００３２】
［ＬＥＤ素子２１の構造］
まず、ＬＥＤ素子２１の構造について説明する。図３（ａ）はＬＥＤ素子２１の正面図（上面図）、図３（ｂ）はＬＥＤ素子２１の背面図、図３（ｃ）はＬＥＤ素子２１の断面図（側面図）、図３（ｄ）は図３（ａ）中Ａ−Ａ断面におけるＬＥＤ素子２１（発光面）の輝度分布の例である。
【００３３】
ＬＥＤ素子２１は、基板（例えばサファイア基板）を上に実装し当該基板側から青色光を取り出すフリップチップ型（ＦＣ型とも称される）のＬＥＤ素子であり、正面視で略矩形の発光面を備えている（図３（ａ）参照）。一般的なＬＥＤ素子（発光面）が縦３００μｍ×横５００μｍ程度のサイズであるのに対し、本実施形態のＬＥＤ素子２１（発光面）は縦Ｈ＝５００〜１２００μｍ、横Ｗ＝４〜５ｍｍ程度の大サイズである（図３（ａ）参照）。
【００３４】
図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子２１は、矩形の基板２１ａ、基板２１ａの片面に形成されたｎ型半導体層２１ｂ、ｎ型半導体層２１ｂ表面のうち一方の長辺を含む細幅領域２１ｂ１に形成された長辺方向に延びるｎ電極２１ｃ、ｎ電極２１ｃから遠い方の長辺とｎ電極２１ｃとの間のｎ型半導体層２１ｂ表面上に形成された活性層２１ｄ、活性層２１ｄ表面のうち一方の長辺と他方の長辺との間に形成されたｐ型半導体層２１ｅ、ｐ型半導体層２１ｅ表面のうち一方の長辺と他方の長辺との間に形成された透明電極２１ｆ、透明電極２１ｆ表面のうち一方の長辺と他方の長辺との間に形成されたｐ電極２１ｇ等を備えている。
【００３５】
基板２１ａは、例えば、青色光に対し透過性を有するサファイア基板等の単結晶基板である。ｎ型半導体層２１ｂは、例えば、n-GaN層等の窒化物半導体層である。ｎ電極２１ｃは、例えば、基板上の配線パターンにバンプ等を介して接続されるパッド２１ｃ１を含む電極である。パッド２１ｃ１は、任意に設けられる。パッド２１ｃ１の数も、任意に設けられる。活性層２１ｄは、例えば、InGan層等の発光層である。ｐ型半導体層２１ｅは、例えば、p-GaN層等の窒化物半導体層である。透明電極２１ｆは、AuNiやITO等の薄膜で低抵抗の透明電極である。透明電極２１ｆは、ｎ型半導体層２１ｂと比べ抵抗率の高いｐ型半導体層２１ｅの電流拡散を補うために用いられる。ｐ電極２１ｇは、例えば、青色光に対し高反射率の電極（反射電極とも称される）である。ｐ電極２１ｇは、透明電極２１ｆ表面のうち一方の長辺から他方の長辺にかけての略全領域に形成されている（図３（ｂ）参照）。本実施形態のＬＥＤ素子２１によれば、ｐ電極２１ｇの反射作用により、フェイスアップ型のＬＥＤ素子に比べ、出力増が可能となる。また、本実施形態のＬＥＤ素子２１においては、放熱効果の高い大サイズのｐ電極２１ｇを用いることが可能となるため、フェイスアップ型のＬＥＤ素子に比べ、大電流を供給することに起因するＬＥＤ素子２１の発熱による影響（発光輝度の低下等）を防止又は緩和することが可能となる。
【００３６】
ヘッドランプの用途では、ＬＥＤ素子２１には、ＤＣ−ＤＣコンバータ等により制御された定電流（順電流：１〜５Ａ、電流密度：３５Ａ／ｃｍ２以上）を供給するための回路（例えば定電流回路。図示せず）が接続されている。この回路は、例えば、ＬＥＤ素子２１に対し、下記の電流分布が形成される程度の電流密度の電流を供給する。この回路からの電流が、ｐ電極２１ｇ、透明電極２１ｆ、ｐ型半導体層２１ｅ、活性層２１ｄ、ｎ型半導体層２１ｂを通ってｎ電極２１ｃへ流れると、活性層２１ｄは青色光を発光する。当該青色光は図３（ｃ）中基板２１ａから上方向へ直接又はｐ電極２１ｇで反射して出射する。
【００３７】
ｐ電極２１ｇへ供給された電流は、ｐ電極２１ｇ及び透明電極２１ｆがｐ型半導体層２１ｅのほぼ全域にわたって形成されているため、ｐ電極２１ｇにおいては均一に拡散するが、電流は最短距離を通りやすいため、ｐ型半導体層２１ｅ（縦断面）においては均一には拡散せず、ｎ電極２１ｃ側に集中し（ｎ電極２１ｃ側にピークを持ち）、ｎ電極２１ｃから縦方向に離れるにつれ徐々に減少する電流分布（図３（ｄ）と略同一の分布）を形成する。一方、ｐ電極２１ｇへ供給された電流は、透明電極２１ｆ（横断面）においては、ｎ電極２１ｃとｐ電極２１ｇとが互いに平行に配置されているため（図３（ｂ）参照）、一定の電流分布を形成する。
【００３８】
このように分布した電流により活性層２１ｄが発光することで、ＬＥＤ素子２１（の発光面）には、上記電流分布と同様の輝度分布、すなわち、ＬＥＤ素子２１の発光面（縦断面）においては、ｎ電極２１ｃ側にピークを持ち（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）、ｎ電極２１ｃから縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布（図３（ｄ）参照）が形成され、ＬＥＤ素子２１の発光面（横断面）においては、一定の輝度分布が形成される。ＬＥＤ素子２１の発光面の輝度分布は、最大輝度を示すピークが素子中央より一方の長辺側にあり、輝度ピークは一方の長辺から他方の長辺にかけて１つ存在する。
【００３９】
なお、透明電極２１ｆの厚み、各電極２１ｃ、２１ｆ、２１ｇの面積、両電極２１ｃ、２１ｇの間隔等を調整することで、ＬＥＤ素子２１（光源２０）の縦断面における輝度分布（ピークの位置、ピークの幅等）を目的の輝度分布に調整することが可能である。
【００４０】
［ＬＥＤ素子２１の製造方法］
次に、ＬＥＤ素子２１の製造方法（実施例）について説明する。
【００４１】
サファイア基板２１ａを準備し、ＭＯＣＶＤにより半導体層（ｎ型半導体層２１ｂ、活性層２１ｄ、ｐ型半導体層２１ｅ等）を成長（エピタキシャル成長）させる。
【００４２】
半導体層の成長を順に説明する。サファイア基板２１ａをＭＯＣＶＤ装置に投入後、水素雰囲気中で１０００℃のサーマルクリーニングを１０分間行う。ＴＭＧ（トリメチルガリウム）およびＮＨ３を供給してＧａＮ層からなるバッファ層（図示せず）を形成する。続いて、ＴＭＧ、ＮＨ３およびドーパントガスとしてＳｉＨ４を供給し、ｎ型ＧａＮ層からなるｎ型半導体層２１ｂを形成する。続いて、ｎ型半導体層２１ｂの上に活性層２１ｄを形成する。本実施例では、活性層２１ｄには、InGaN/GaNからなる多重量子井戸構造を適用した。すなわち、InGaN/GaNを１周期として５周期成長を行う。具体的には、ＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＮＨ３を供給しＩｎＧａＮ井戸層を形成し、続いてＴＭＧ、ＮＨ３を供給してＧａＮ障壁層を形成する。かかる処理を５周期分繰り返すことにより活性層２１ｄが形成される。次に、ＴＭＧ、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＮＨ３およびドーパントとしてＣＰ２Ｍｇ（bis-cyclopentadienyl Mg）を供給し、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層（図示せず）を形成する。続いて、ＴＭＧ、ＮＨ３およびドーパントとしてＣＰ２Ｍｇを供給しｐ型ＧａＮ層からなるｐ型半導体層２１ｅを形成する。
【００４３】
次に、ｎ型半導体層２１ｂ（ｎ型ＧａＮ層）の一部が表出するように、ウエハ上方からドライエッチングを施す。ｎ型半導体層２１ｂ（ｎ型ＧａＮ層）が露出した部分２１ｂ１を覆うようなレジストパターンを新たにフォトリソグラフィで形成した後、ｐ型半導体層２１ｅを覆うようにＩＴＯからなる透明電極２１ｆを形成する。続いて、電子ビーム蒸着法により、反射電極２１ｇが形成される。例えば、反射電極２１ｇは、Ａｇ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる多層膜である。反射電極２１ｇは、抵抗加熱蒸着によって形成されも良い。その後、レジストパターンをリムーバで除去する。
【００４４】
次に、ｎ型半導体層２１ｂ（ｎ型ＧａＮ層）の露出面２１ｂ１にＴｉＡｕからなるＴｉＡｌからなるｎ電極２１ｃを形成する。パッドもしくは電極２１ｃ形成の際は、それぞれが形成される部分以外にはマスクをフォトリソグラフィ等で形成しておき、パッドもしくは電極２１ｃ形成後は、マスクをリムーバで除去する。
【００４５】
以上により、ＬＥＤ素子２１が製造される。
【００４６】
［波長変換層２２］
波長変換層２２は、ＬＥＤ素子２１の発光面を覆うように配置されている。図２は、セラミック基板やシリコン基板等の実装基板Ｃに実装されたＬＥＤ素子２１、ＬＥＤ素子２１の発光面を覆うように配置された波長変換層２２の例である。なお、ＬＥＤ素子２１と実装基板Ｃとは、例えば、バンプＢ等を介してｐ電極２１ｇ、ｎ電極２１ｃと実装基板Ｃ上の配線パターンとが電気的に接続されている。
【００４７】
これにより、ＬＥＤ素子２１からの青色光のうち波長変換層２２を透過した青色光成分とＬＥＤ素子２１からの青色光で励起されて発光した波長変換層２２からの黄色光成分とを含む白色光（擬似白色光）を発光する光源２０（白色光源）を構成することが可能となる。波長変換層２２としては、例えば、ＬＥＤ素子２１からの青色光で励起されて黄色光を発光する蛍光体（例えば、ＹＡＧ系蛍光体粒子等の蛍光体粒子が分散された樹脂層）を用いることが可能である。
【００４８】
ＬＥＤ素子２１（の発光面）には上記のような輝度分布（図３（ｄ）参照）が形成されるため、光源２０（の発光面）には、上記輝度分布と同様の輝度分布、すなわち、光源２０の発光面（縦断面）においては、ｎ電極２１ｃ側にピークを持ち（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）、ｎ電極２１ｃから縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布（図３（ｄ）参照）が形成され、光源２０の発光面（横断面）においては、一定の輝度分布が形成される。
【００４９】
図３（ｄ）は、ＬＥＤ素子２１（発光面）の縦断面における輝度分布の例である。従来の電極構造のＬＥＤ素子においては、チップ中心部を最大として周囲に行くほどなだらかに低下する輝度分布となるのに対し（図４参照）、ＬＥＤ素子２１においては、ｎ電極２１ｃ側にピークを持つ（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）輝度分布となることが分かる（図３（ｄ）参照）。
【００５０】
図５は、ヘッドランプ用配光パターンの例である。図５中の真中水平ラインは明暗境界を示しており、上部の暗部が対向車側、下部の明部が路面および歩道側を表している。この照度（輝度）の最大部は図５に示すように、明暗境界部の直下に位置していることが好ましく、下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状が、遠方視認性および路面照度の最適配光となる。従来の電極構造のＬＥＤ素子では、図６に示すように、輝度のピークがチップ中心にあるため、前記配光条件を満足させるためには半分の領域をカットして使用しなければならず、光を無駄にしていた。
【００５１】
これに対し、本実施形態のＬＥＤ素子２１では、ｎ電極２１ｃ側にピークを持つ（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）輝度分布となる（図３（ｄ）参照）ため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ＬＥＤ素子２１の発光形状をそのまま利用してすれ違いビームに適した配光パターンＰを形成することが可能となる。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）を前記配光の照度最大部に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、光利用効率が向上する。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態のＬＥＤ素子２１によれば、電極構造を工夫することにより、矩形の発光面のうち、縦断面においてはｎ電極２１ｃ側にピークを持ち（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）、ｎ電極２１ｃから縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布（図３（ｄ）参照）が形成され、横断面においては一定の輝度分布が形成される、ヘッドランプ用配光パターンの形成に適した輝度分布の光源２０を構成することが可能となる。
【００５３】
また、ＬＥＤ素子２１は、横長の単一のＬＥＤ素子であるため、従来のように複数のＬＥＤ素子を一列に並べて横長にしたもの（図１６参照）と比べ、より均一な発光面を形成することが可能となる。なお、図７に示すように、単一のＬＥＤ素子２１ではなく、複数のＬＥＤ素子２１を一列に並べて用いてもよい。
【００５４】
また、波長変換層２２は、横長の単一の波長変換層であるため、従来のように一列に並べた複数のＬＥＤ素子を、それぞれに対応する複数の波長変換層で覆ったもの（図１６参照）と比べ、蛍光体粒子の分布の偏りが生じにくくなり、色ムラ、輝度ムラを防止することが可能となる。
【００５５】
［車両用灯具１０］
次に、上記構成の光源２０を用いて車両用灯具１０を構成する例について図面を参照しながら説明する。
【００５６】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、車両用灯具１０は、車両前方側に配置された光源２０、車両後方側に配置された本発明の投影光学系としての反射面３１等を備えている。
【００５７】
光源２０は、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）が車両前方側に位置し、ｎ電極２１ｃから遠い方の長辺２１ａ２側が車両後方側（すなわち反射面３１側）に位置し、かつ、当該光源２０の照射方向（すなわち当該光源２０の発光面）が下向きとなるように配置されている（図１（ｂ）参照）。
【００５８】
反射面３１は、焦点が光源２０近傍に設定された回転放物面系の反射面（例えば、複数の小反射領域に区画されたいわゆるマルチリフレクタ）であり、光源２０からの光が入射するように、光源２０の側方から前方にかけての範囲を覆うように（すなわち光源２０の前方に）配置されている（図１（ａ）、図１（ｂ）参照）。
【００５９】
反射面３１は、図１（ｂ）に示すように、ｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する像部分Ｐ１´が上方に位置するように光源２０（の発光面）の複数の光源像Ｐ１（図１（ｂ）中１つの光源像Ｐ１を例示）を車両前方に投影し、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン（図示せず）上に、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する像部分Ｐ１´を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することにより形成されるカットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１、斜めカットオフラインＣＬ２。図８参照）を含むヘッドランプ用配光パターンＰを形成するように構成されている。
【００６０】
本実施形態の車両用灯具１０によれば、光源２０は反射面３１に対し上記位置関係に配置されているため（図１（ａ）、図１（ｂ）参照）、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分Ｐ１´を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１及び斜めカットオフラインＣＬ２）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。
【００６１】
また、本実施形態の車両用灯具１０によれば、ＬＥＤ素子２１はｎ電極２１ｃ側にピークを持つ（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）輝度分布となる（図３（ｄ）参照）ため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子２１の発光形状をそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、本実施形態の車両用灯具１０によれば、光利用効率が向上する。
【００６２】
［変形例１−１］
次に、車両用灯具１０の変形例１−１について図面を参照しながら説明する。
【００６３】
図９（ａ）は本発明の一実施形態である車両用灯具１０（変形例１−１）の外観図、図９（ｂ）は縦断面図である。
【００６４】
図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、本変形例の車両用灯具１０は車両前方側に配置された光源２０、車両後方側に配置された本発明の投影光学系としての反射面３２等を備えている。
【００６５】
光源２０は、ｎ電極２１ｃから遠い方の長辺２１ａ２側が車両前方側に位置し、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）が車両後方側（すなわち反射面３１側）に位置し、かつ、当該光源２０の照射方向（すなわち当該光源２０の発光面）が上向きとなるように配置されている（図９（ｂ）参照）。
【００６６】
反射面３２は、焦点が光源２０近傍に設定された回転放物面系の反射面（例えば、複数の小反射領域に区画されたいわゆるマルチリフレクタ）であり、光源２０からの光が入射するように、光源２０の側方から前方にかけての範囲を覆うように（すなわち光源２０の前方に）配置されている（図９（ａ）、図９（ｂ）参照）。
【００６７】
反射面３２は、図９（ｂ）に示すように、ｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する像部分Ｐ１´が上方に位置するように光源２０（の発光面）の複数の光源像Ｐ１（図９（ｂ）中１つの光源像Ｐ１を例示）を車両前方に投影し、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン（図示せず）上に、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する像部分Ｐ１´を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することにより形成されるカットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１、斜めカットオフラインＣＬ２。図８参照）を含むヘッドランプ用配光パターンＰを形成するように構成されている。
【００６８】
本変形例の車両用灯具１０によれば、光源２０は反射面３２に対し上記位置関係に配置されているため（図９（ａ）、図９（ｂ）参照）、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分Ｐ１´を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１及び斜めカットオフラインＣＬ２）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。
【００６９】
また、本変形例の車両用灯具１０によれば、ＬＥＤ素子２１はｎ電極２１ｃ側にピークを持つ（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）輝度分布となる（図３（ｄ）参照）ため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子２１の発光形状をそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、本変形例の車両用灯具１０によれば、光利用効率が向上する。
【００７０】
［変形例１−２］
次に、車両用灯具１０の変形例１−２について図面を参照しながら説明する。
【００７１】
図１０（ａ）は本発明の一実施形態である車両用灯具１０（変形例１−２）の外観図、図１０（ｂ）は縦断面図である。
【００７２】
図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、本変形例の車両用灯具１０は、車両前方側に配置された光源２０、車両後方側に配置された本発明の投影光学系としての反射面３３等を備えている。
【００７３】
光源２０は、ｎ電極２１ｃから遠い方の長辺２１ａ２側が鉛直上方に位置し、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）が鉛直下方に位置し、かつ、当該光源２０の照射方向（すなわち当該光源２０の発光面）が略水平方向となるように配置されている（図１０（ｂ）参照）。
【００７４】
反射面３３は、焦点が光源２０近傍に設定された回転放物面系の反射面（例えば、複数の小反射領域に区画されたいわゆるマルチリフレクタ）であり、光源２０からの光が入射するように、光源２０の前方に配置されている（図１０（ａ）、図１０（ｂ）参照）。
【００７５】
反射面３３は、図１０（ｂ）に示すように、ｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する像部分Ｐ１´が上方に位置するように光源２０（の発光面）の複数の光源像Ｐ１（図１０（ｂ）中１つの光源像Ｐ１を例示）を車両前方に投影し、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン（図示せず）上に、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する像部分Ｐ１´を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することにより形成されるカットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１、斜めカットオフラインＣＬ２。図８参照）を含むヘッドランプ用配光パターンＰを形成するように構成されている。
【００７６】
本変形例の車両用灯具１０によれば、光源２０は反射面３３に対し上記位置関係に配置されているため（図１０（ａ）、図１０（ｂ）参照）、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分Ｐ１´を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１及び斜めカットオフラインＣＬ２）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。
【００７７】
また、本変形例の車両用灯具１０によれば、ＬＥＤ素子２１はｎ電極２１ｃ側にピークを持つ（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）輝度分布となる（図３（ｄ）参照）ため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子２１の発光形状をそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の一部をカットすることなく、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、本変形例の車両用灯具１０によれば、光利用効率が向上する。
【００７８】
［変形例１−３］
次に、車両用灯具１０の変形例１−３について図面を参照しながら説明する。
【００７９】
図１１は、本発明の一実施形態である車両用灯具１０（変形例１−３）の縦断面図である。
【００８０】
図１１に示すように、本変形例の車両用灯具１０は、車両前方側に配置された投影レンズ３４ａ、車両後方側に配置された光源２０、光源２０からの光が入射するように、光源２０の側方から前方にかけての範囲を覆うように（すなわち光源２０の前方に）配置された反射面３４ｂ、投影レンズ３４ａと光源２０との間に配置されたシェード３４ｃ等を備えている。投影レンズ３４ａ、反射面３４ｂ、シェード３４ｃが本発明の投影光学系を構成している。
【００８１】
光源２０は、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）が車両前方側に位置し、ｎ電極２１ｃから遠い方の長辺２１ａ２側が車両後方側（すなわち反射面３１側）に位置し、かつ、当該光源２０の照射方向（すなわち当該光源２０の発光面）が上向きとなるように配置されている（図１１（ｂ）参照）。
【００８２】
反射面３４ｂは、第１焦点が光源２０近傍に設定され、第２焦点がシェード３４ｃの上端縁近傍に設定された回転楕円系の反射面であり、光源２０からの光が入射するように、光源２０の側方から前方にかけての範囲を覆うように（すなわち光源２０の前方に）配置されている（図１１参照）。
【００８３】
反射面３４ｂは、ｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する像部分Ｐ１´が上方に位置するように光源２０（の発光面）の複数の光源像Ｐ１を車両前方に投影し、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン（図示せず）上に、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する像部分Ｐ１´を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することにより形成されるカットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１、斜めカットオフラインＣＬ２。図８参照）を含むヘッドランプ用配光パターンＰを形成するように構成されている。
【００８４】
シェード３４ｃは、反射面３４ｂからの反射光の一部を遮光してカットオフラインを形成するための遮光部材であり、上端縁を投影レンズ３４ａの焦点近傍に位置させた状態で投影レンズ３４ａと光源２０との間に配置されている。
【００８５】
本変形例の車両用灯具１０によれば、光源２０は上記位置関係に配置されているため（図１１参照）、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分Ｐ１´を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に密に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１及び斜めカットオフラインＣＬ２）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。
【００８６】
また、本変形例の車両用灯具１０によれば、ＬＥＤ素子２１はｎ電極２１ｃ側にピークを持つ（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）輝度分布となる（図３（ｄ）参照）ため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の約半分をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子２１の高輝度側端部からのごく一部の光をカットするだけで、ＬＥＤ素子２１の発光形状をほぼそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の約半分までをカットすることなく、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、本変形例の車両用灯具１０によれば、光利用効率が向上する。また、本変形例の車両用灯具１０によれば、従来のＬＥＤ素子を用いる場合と比較して、シェードの受けるエネルギーが少なくなり（すなわちシェードにはＬＥＤ素子２１の高輝度側端部からのごく一部の光しか当たらないため）、シェードが加熱される量を低減することが可能となる。
【００８７】
［変形例１−４］
次に、車両用灯具１０の変形例１−４について図面を参照しながら説明する。
【００８８】
図１２は、本発明の一実施形態である車両用灯具１０（変形例１−４）の縦断面図である。
【００８９】
図１２に示すように、本変形例の車両用灯具１０は、車両前方側に配置された本発明の投影光学系としての投影レンズ３５ａ、車両後方側に配置された光源２０、投影レンズ３５ａと光源２０との間に配置されたシェード３５ｂ等を備えている。投影レンズ３５ａ、シェード３５ｂが本発明の投影光学系を構成している。
【００９０】
光源２０は、ｎ電極２１ｃから遠い方の長辺２１ａ２側が鉛直上方に位置し、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）が鉛直下方に位置し、かつ、当該光源２０の照射方向（すなわち当該光源２０の発光面）が車両前方側を向くように配置されている（図１２参照）。
【００９１】
シェード３５ｂは、光源２０からの光の一部を遮光してカットオフラインを形成するための遮光部材であり、上端縁を投影レンズ３５ａの焦点近傍に位置させた状態で投影レンズ３５ａと光源２０との間に配置されている。
【００９２】
本変形例の車両用灯具１０によれば、光源２０は上記位置関係に配置されているため（図１２参照）、光源２０の複数の光源像Ｐ１それぞれのｎ電極２１ｃ（輝度がピークの部分）に対応する複数の像部分Ｐ１´を、水平方向及び斜め方向（例えば水平に対して１５°）に配置することが可能となる。これにより、カットオフライン（水平カットオフラインＣＬ１及び斜めカットオフラインＣＬ２）付近が最も明るく、当該カットオフラインから下側に行くに従って照度が低下していくグラデーション形状の遠方視認性に優れたすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。
【００９３】
また、本変形例の車両用灯具１０によれば、ＬＥＤ素子２１はｎ電極２１ｃ側にピークを持つ（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）輝度分布となる（図３（ｄ）参照）ため、従来のようにＬＥＤ素子からの光の約半分をカットする（図６参照）ことなく、ＬＥＤ素子２１の高輝度側端部からのごく一部の光をカットするだけで、ＬＥＤ素子２１の発光形状をほぼそのまま利用してすれ違いビーム用配光パターンＰを形成することが可能となる（図８参照）。すなわち、従来のようにＬＥＤ素子からの光の約半分までをカットすることなく、ｎ電極２１ｃ側（輝度がピークの部分）を水平方向及び斜め方向（例えば水平に対し１５°）に密に配置して、輝度グラデーション部も配光に合致させることが可能となる。このため、本変形例の車両用灯具１０によれば、光利用効率が向上する。また、本変形例の車両用灯具１０によれば、従来のＬＥＤ素子を用いる場合と比較して、シェードの受けるエネルギーが少なくなり（すなわちシェードにはＬＥＤ素子２１の高輝度側端部からのごく一部の光しか当たらないため）、シェードが加熱される量を低減することが可能となる。
【００９４】
［変形例２−１］
次に、ＬＥＤ素子２１の構造（変形例２−１）について図面を参照しながら説明する。図１３（ａ）はＬＥＤ素子２１（変形例２−１）の正面図（上面図）、図１３（ｂ）はＬＥＤ素子２１（変形例２−１）の背面図、図１３（ｃ）はＬＥＤ素子２１（変形例２−１）の断面図（側面図）、図１３（ｄ）は図１３（ａ）中Ｂ−Ｂ断面におけるＬＥＤ素子２１（変形例２−１）の輝度分布の例である。
【００９５】
図１３（ｂ）、図１３（ｃ）に示すように、ｐ電極２１ｇは、ｎ電極２１ｃと同一方向に延びる複数の電極２１ｇ１であってもよい。
【００９６】
例えば、図１３（ｂ）、図１３（ｃ）に示すように、縦方向に間隔をおいて、かつ、透明電極２１ｆ表面のうちｎ電極２１ｃから遠い方の長辺から、ｎ電極２１ｃに向かうにつれ縦方向寸法が大きくなるように複数の電極２１ｇ１を形成する。
【００９７】
本変形例によれば、各電極２１ｇ１からｎ電極２１ｃに流れる電流により活性層２１ｄの略全域が発光する。活性層２１ｄからの光は、縦寸法が大きい電極２１ｇ１（反射電極）の反射作用により、当該縦寸法が大きい電極２１ｇ１が形成されたｎ電極２１ｃ側からより多く取り出されることになる。このように反射光を制御することで、ＬＥＤ素子２１の発光面（縦断面）においては、ｎ電極２１ｃ側にピークを持ち、ｎ電極２１ｃから縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布（図１３（ｄ）参照）が形成され、ＬＥＤ素子２１の発光面（横断面）においては、一定の輝度分布が形成される。
【００９８】
したがって、本変形例のＬＥＤ素子２１の発光面を覆うように波長変換層２２を配置することで（図２参照）、縦断面においてはｎ電極２１ｃ側にピークを持ち（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）、ｎ電極２１ｃから縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布（図１３（ｄ）参照）が形成され、横断面においては一定の輝度分布が形成される、ヘッドランプ用配光パターンの形成に適した輝度分布の光源２０を構成することが可能となる。
【００９９】
また、本変形例のＬＥＤ素子２１を含む光源２０は上記実施形態の光源２０と同様、ｎ電極２１ｃ側にピークを持つ輝度分布であるため、本変形例のＬＥＤ素子２１を含む光源２０を用いて、車両用灯具１０（図１参照）、変形例１−１〜１−４の車両用灯具１０（図８〜図１２参照）を構成することが可能となる。
【０１００】
また、本変形例によれば、複数の電極２１ｇ１の本数、縦方向寸法等を調整することで、ＬＥＤ素子２１（光源２０）の縦断面における輝度分布（ピークの位置、ピークの幅等）を目的の輝度分布に調整することが可能となる。
【０１０１】
ここで、ヘッドランプ用配光パターンは、発光素子（ＬＥＤ素子）光源の上下方向の拡散よりも、左右方向への拡散が大きいため、発光素子（ＬＥＤ素子）の輝度分布において、横縞が生じるよりも、縦縞が生じるほうが配光ムラへの影響が少ない（図１５参照）。なお、本願における横縞は、上方の端部から下方の端部へ輝度が低下する輝度分布ではなく、縦断面において山（ピーク）、谷、山（ピーク）・・・が連続する輝度分布（図１５参照）のことを示す。
【０１０２】
そのため、複数の電極２１ｇ１の本数、縦方向寸法等を調整し、横縞が生じないような輝度分布を形成することが好ましい。
【０１０３】
［変形例２−２］
次に、ＬＥＤ素子２１の構造（変形例２−２）について図面を参照しながら説明する。図１４（ａ）はＬＥＤ素子２１（変形例２−２）の正面図（上面図）、図１４（ｂ）はＬＥＤ素子２１（変形例２−２）の背面図、図１４（ｃ）はＬＥＤ素子２１（変形例２−２）の断面図（側面図）、図１４（ｄ）は図１４（ａ）中Ｃ−Ｃ断面におけるＬＥＤ素子２１（変形例２−２）の輝度分布の例である。
【０１０４】
図１４（ａ）、図１４（ｃ）に示すように、基板２１ａ表面には、活性層２１ｄからの光（活性層２１ｄからの直接光又はｐ電極２１ｇからの反射光）を取り出すための複数の構造物２１ａ１（マイクロコーンと称される）が形成されていてもよい。複数の構造物２１ａ１は、基板２１ａ表面に対し凸であってもよいし、凹であってもよい。
【０１０５】
例えば、図１４（ｂ）に示すように、ｎ電極２１ｃと同一方向に延びる付加電極２１ｃ２をｎ電極２１ｃから遠い方の長辺に沿って形成し、ｎ電極２１ｃと付加電極２１ｃ２とを縦方向に延びる付加電極２１ｃ３により接続する。そして、図１４（ａ）に示すように、基板２１ａ表面のうちｎ電極２１ｃから遠い方の長辺２１ａ２から、ｎ電極２１側に向かうにつれ密となるように複数の構造物２１ａ１を形成する（数の制御）。また、構造物２１ａ１のサイズによっても光取り出し効率は変化するため、複数の構造物２１ａ１の大きさを調整することによっても、輝度分布を適宜調整することができる。
【０１０６】
例えば、基板２１ａ表面に対しドライエッチングを施すことで、複数の構造物２１ａ１を形成することが可能である。
【０１０７】
本変形例によれば、ｐ電極２１ｇからｎ電極２１ｃ（及び付加電極２１ｃ２、２１ｃ３）に流れる電流により活性層２１ｄの略全域が発光する。活性層２１ｄからの光は、基板２１ａ表面のうち複数の構造物２１ａ１が密に形成されたｎ電極２１ｃ側からより多く取り出されることになる。このため、ＬＥＤ素子２１の発光面（縦断面）においては、ｎ電極２１ｃ側にピークを持ち、ｎ電極２１ｃから縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布（図１４（ｄ）参照）が形成され、ＬＥＤ素子２１の発光面（横断面）においては、一定の輝度分布が形成される。
【０１０８】
したがって、本変形例のＬＥＤ素子２１の発光面を覆うように波長変換層２２を配置することで（図２参照）、縦断面においてはｎ電極２１ｃ側にピークを持ち（ｎ電極２１ｃ側に最大輝度部がある）、ｎ電極２１ｃから縦方向に離れるにつれ徐々に減少する輝度分布（図１４（ｄ）参照）が形成され、横断面においては一定の輝度分布が形成される、ヘッドランプ用配光パターンの形成に適した輝度分布の光源２０を構成することが可能となる。
【０１０９】
また、本変形例のＬＥＤ素子２１を含む光源２０は上記実施形態の光源２０と同様、ｎ電極２１ｃ側にピークを持つ輝度分布であるため、本変形例のＬＥＤ素子２１を含む光源２０を用いて、車両用灯具１０（図１参照）、変形例１−１〜１−４の車両用灯具１０（図８〜図１２参照）を構成することが可能となる。
【０１１０】
また、本変形例によれば、複数の構造物２１ａ１の密度、サイズ等を調整することで、ＬＥＤ素子２１（光源２０）の縦断面における輝度分布（ピークの位置、ピークの幅等）を目的の輝度分布に調整することが可能となる。
【０１１１】
なお、複数の構造物２１ａ１は、基板２１ａ表面ではなく、例えば、基板２１ａとｎ型半導体層２１ｂとの界面等のその他の部分に形成されていてもよい。
【０１１２】
なお、本変形例２−２と上記実施形態又は他の変形例とを組み合わせたＬＥＤ素子２１を構成してもよい。
【０１１３】
なお、上記実施形態及び各変形例では、ＬＥＤ素子２１が青色光を発光するＬＥＤ素子であり、波長変換層２２がＬＥＤ素子２１からの青色光で励起されて黄色光を発光する波長変換層であるように説明したが本発明はこれに限定されない。ＬＥＤ素子２１としては青色光以外の波長の光を発光するＬＥＤ素子を用いることが可能であり、波長変換層２２としては黄色以外の波長の光を発光する波長変換層を用いることが可能である。
【０１１４】
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。
【符号の説明】
【０１１５】
１０…車両用灯具、２０…光源、２１…ＬＥＤ素子、２１ａ…基板（サファイア基板）、２１ａ１…構造物、２１ｂ…ｎ型半導体層、２１ｃ…ｎ電極、２１ｄ…活性層、２１ｅ…ｐ型半導体層、２１ｆ…透明電極、２１ｇ…ｐ電極（反射電極）、２２…波長変換層、３０…投影光学系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ素子と前記ＬＥＤ素子の発光面を覆うように配置された波長変換層とを含み、前記ＬＥＤ素子からの光のうち前記波長変換層を透過した光と前記ＬＥＤ素子からの光で励起されて発光した前記波長変換層からの光とを含む白色光を発光するように構成された光源と、
前記光源の光源像を車両前方に投影することにより、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン上にヘッドランプ用配光パターンを形成するように構成された投影光学系と、
を備えた車両用灯具において、
前記ＬＥＤ素子は、
矩形の基板と、
前記基板の片面に形成されたｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層表面のうち一方の長辺を含む細幅領域に形成された長辺方向に延びるｎ電極と、
前記ｎ型半導体層表面に形成された活性層と、
前記活性層表面に形成されたｐ型半導体層と、
前記ｐ型半導体層表面に形成された透明電極と、
前記透明電極表面に形成された反射電極としてのｐ電極と、
を備えたフリップチップ型のＬＥＤ素子であり、
前記投影光学系は、前記ｎ電極に対応する像部分が上方に位置するように前記白色光源の複数の光源像を車両前方に投影し、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン上に、前記白色光源の複数の光源像それぞれの前記ｎ電極に対応する像部分により形成されるカットオフラインを含むヘッドランプ用配光パターンを形成するように構成されていることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記ｐ電極は、前記透明電極表面のうち一方の長辺から他方の長辺にかけての略全域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記ｐ電極は、前記ｎ電極と同一方向に延び、縦方向に間隔をおいて形成された複数の電極であり、
前記複数の電極は、前記透明電極表面のうち前記ｎ電極から遠い方の長辺から、前記ｎ電極に向かうにつれ縦方向寸法が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記基板表面は、凹部又は／及び凸部からなる複数の構造物を含んでおり、
前記複数の構造物は、前記基板表面のうち前記ｎ電極から遠い方の長辺から、前記ｎ電極側に向かうにつれ密となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項１】
ＬＥＤ素子と前記ＬＥＤ素子の発光面を覆うように配置された波長変換層とを含み、前記ＬＥＤ素子からの光のうち前記波長変換層を透過した光と前記ＬＥＤ素子からの光で励起されて発光した前記波長変換層からの光とを含む白色光を発光するように構成された光源と、
前記光源の光源像を車両前方に投影することにより、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン上にヘッドランプ用配光パターンを形成するように構成された投影光学系と、
を備えた車両用灯具において、
前記ＬＥＤ素子は、
矩形の基板と、
前記基板の片面に形成されたｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層表面のうち一方の長辺を含む細幅領域に形成された長辺方向に延びるｎ電極と、
前記ｎ型半導体層表面に形成された活性層と、
前記活性層表面に形成されたｐ型半導体層と、
前記ｐ型半導体層表面に形成された透明電極と、
前記透明電極表面に形成された反射電極としてのｐ電極と、
を備えたフリップチップ型のＬＥＤ素子であり、
前記投影光学系は、前記ｎ電極に対応する像部分が上方に位置するように前記白色光源の複数の光源像を車両前方に投影し、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン上に、前記白色光源の複数の光源像それぞれの前記ｎ電極に対応する像部分により形成されるカットオフラインを含むヘッドランプ用配光パターンを形成するように構成されていることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記ｐ電極は、前記透明電極表面のうち一方の長辺から他方の長辺にかけての略全域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記ｐ電極は、前記ｎ電極と同一方向に延び、縦方向に間隔をおいて形成された複数の電極であり、
前記複数の電極は、前記透明電極表面のうち前記ｎ電極から遠い方の長辺から、前記ｎ電極に向かうにつれ縦方向寸法が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記基板表面は、凹部又は／及び凸部からなる複数の構造物を含んでおり、
前記複数の構造物は、前記基板表面のうち前記ｎ電極から遠い方の長辺から、前記ｎ電極側に向かうにつれ密となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−５９５２４（Ｐ２０１２−５９５２４Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０１２９７（Ｐ２０１０−２０１２９７）
【出願日】平成２２年９月８日（２０１０．９．８）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月８日（２０１０．９．８）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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