CN112113182B - 灯具单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种小型且低成本的灯具单元，其能够利用1个光源基板进行近光配光和自适应远光配光的照明。具备：光源部(3)，具备多个发光元件(34)(34L、34H)；以及投影透镜(6)，将从各发光元件(34)出射的光进行投影。光源部(3)中，在1片平板状的光源基板(31)的表面一部分形成有倾斜面部(36L、36H)，多个发光元件(34)安装于倾斜面部(36L、36H)。各发光元件(34)以各发光面相对于光源基板(31)的表面倾斜的状态被安装，并且相对于投影透镜(6)的光轴(Lx)分别朝向不同的角度方向。

Description

灯具单元
技术领域
本发明涉及应用于汽车的前照灯(头灯)而优选的灯具单元。
背景技术
汽车的头灯设置成切换远光配光和近光配光的结构。另外，在远光配光中，为了防止对相向车、前车等其他车辆的眩光感并提高本车辆前方的视觉确认性，提供有一种头灯，其使用仅对存在其他车辆的区域进行遮光的ADB(Adaptive Driving Beam，自适应驱动光束)方式或者AHS(Adaptive High beam System，自适应远光灯系统)方式的远光配光(以下称为自适应远光配光)进行照明。
作为自适应远光配光的头灯所使用的灯具单元，存在本申请的申请人提出的专利文献1的技术。该技术为这样的结构：作为光源部，将近光配光用的发光元件以及远光配光用的发光元件隔着投影透镜的光轴上下配置。即，将安装有近光配光用的发光元件的光源基板(以下为Lo用光源基板)与安装有自适应远光配光用的发光元件的光源基板(以下为Hi用光源基板)以规定角度对置配置。此外，在两光源基板之间配设有反射器，该反射器具有用于形成配光图案的称为整形器的部位。将从各光源基板的发光元件出射的光分别利用整形器进行反射，将该反射光利用投影透镜进行投影，由此进行近光配光和自适应远光配光的照明。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-116869号公报
发明内容
发明欲解决的技术问题
在专利文献1的技术中，为了利用1个灯具单元实现近光配光和自适应远光配光，Lo用光源基板和Hi用光源基板构成为独立的基板，并且分别独立地安装有散热器。此外，为了对两光源基板的发光元件进行供电，设置成将两光源基板用FPC(柔性布线基板)连接，并与车载电源连接。或者，也考虑了对各光源基板各自配设连接器的结构。
因此，需要2个光源基板，并且需要用于将这些光源基板电连接的FPC、配设于各光源基板的连接器，从而部件数量变多并且部件成本和组装成本变高。此外，需要用于配设2个光源基板和FPC的空间，尤其是为了将2个光源基板以规定角度对置配置而灯具单元的光轴方向的尺寸变长，难以实现小型的灯具单元。
本发明的目的是提供一种小型且低成本的灯具单元，其能够利用1个光源基板进行不同配光的照明，例如进行近光配光和自适应远光配光的照明。
用于解决问题的技术手段
本发明是一种灯具单元，其具备：光源部，所述光源部具有多个发光元件；以及投影透镜，所述投影透镜将从这些多个发光元件出射的光进行投影，光源部中，在1片平板状的光源基板上安装有多个发光元件，多个发光元件以各发光面相对于光源基板的表面倾斜的状态被安装，并且相对于投影透镜的光轴分别朝向不同的角度方向。
本发明中，在光源基板的表面一部分形成有倾斜面部，发光元件安装在该倾斜面部。例如，倾斜面部是光源基板的一部分折曲或者该光源基板的一部分被冲压加工而成的。或者，倾斜面部由安装于光源基板的子支架(Submount)形成。
本发明中，为了构成ADB方式或AHS方式的灯具单元，多个发光元件由进行近光配光的照明的第1发光元件和进行远光配光的照明的第2发光元件构成，第1发光元件的发光面相对于投影透镜的光轴向斜下方倾斜，第2发光元件的发光面相对于投影透镜的光轴向斜上方倾斜。此外，第2发光元件构成为各自独立地被发光控制的多个发光元件组。
发明效果
根据本发明，光源部能够由1片平板状的光源基板构成，并且不需要用于进行电连接的FPC，能够削减部件数量，能够降低部件成本和组装成本。
附图说明
图1是具备本发明的灯具单元的头灯的概略纵剖视图。
图2是实施方式1的灯具单元的局部分解立体图。
图3是光源基板的一部分的立体图。
图4是光源部与反射器的主要部分的放大剖视图。
图5是从前方观察反射器和光源部的主视图。
图6是近光和自适应远光的配光图案图。
图7是实施方式1的变形例的光源部的主要部分的剖视图。
图8是实施方式2的光源部的主要部分的剖视图。
符号说明
1 灯具单元
2 单元体
3 光源部
4 反射器
5 透镜支架
6 投影透镜
31、31A、31B 光源基板
32 金属板
33 布线层
34 发光元件
34L Lo用LED(第1发光元件)
34H Hi用LED(第2发光元件)
35L、35H 连接器
36L、36H 倾斜面部(折曲)
37L、37H 倾斜面部(冲压加工)
38L、38H 倾斜面部(子支架)
R** 反射面
HL 头灯
具体实施方式
接着，参照附图说明本发明的实施方式。图1是应用了本发明的灯具单元的汽车用AHS方式的头灯的概略纵剖视图。灯具单元1安装在头灯HL的灯壳100内，头灯HL装配在汽车的车体的左右前部。灯壳100由灯体101和透光罩102构成。该灯具单元1可在点亮时切换近光配光和自适应远光配光的照明。左右的各头灯的灯具单元基本为相同结构。
(实施方式1)
图2是实施方式1的灯具单元1的局部分解立体图。在图1和图2中，该灯具单元1具有兼具散热器的单元体2，该单元体2的前表面、即朝向灯具单元1的前方的表面配设有光源部3和反射器4。此外，上述单元体2的前表面连结有透镜支架5，利用该透镜支架5支承投影透镜6。
上述单元体2由导热性高的材料形成，其前表面形成为与上述投影透镜6的光轴Lx垂直的平坦面。此外，该单元体2的后表面形成有用于构成散热器的多个散热鳍片21，使从光源部3传导至单元体2的热从该散热鳍片21散热。在该单元体2的内部可以安装散热风扇。
上述光源部3构成为以1片平板状的光源基板31为主体。图3是该光源基板31的一部分的外观立体图，图4是包含上述反射器4的光源部3的主要部分的放大剖视图。上述光源基板31在铜(Cu)等的金属板32的表面形成有布线层33。该布线层33的详情虽省略了图示，但是在上述金属板32的表面形成有绝缘层，在该绝缘层的表面形成有选择性地印刷或蚀刻有导电层的导电图案。另外，在该导电图案的必要部分，例如在除了安装后述的发光元件34、连接器35的区域的部分形成有抗蚀层。
上述光源基板31利用图中未示出的固定部件以金属板32的背面抵接于上述单元体2的前表面的状态固定于单元体2。利用该固定，光源基板31的表面、即形成有上述布线层33的一侧的表面朝向相对于上述投影透镜6的光轴Lx垂直的方向。
在上述光源基板31的表面，换言之在上述布线层33的表面安装有多个发光元件34和连接器35，发光元件34与连接器35经由该布线层33相互电连接。上述发光元件34由多个LED(发光二极管)构成，在光源基板31的上部区域安装有发出近光光的多个(此处为7个)Lo用LED 34L，在下部区域安装有发出远光光的多个(此处为12个)Hi用LED 34H。这些Lo用LED34L和Hi用LED 34H留出需要的间隔而在水平方向上并排排列。
设置有2个上述连接器35，在光源基板31的上部安装有与上述Lo用LED 34L连接的连接器35L，在下部安装有与上述Hi用LED 34H连接的连接器35H。这些连接器35L、35H虽然省略了图示，但设置为能够拆装与车载电池连接的电源连接器。
上述Lo用LED 34L和Hi用LED 34H利用构成于上述光源基板31的点亮控制电路来控制发光。Lo用LED 34L构成为串联连接且全部LED同时被发光控制的结构，而Hi用LED 34H设置为并联连接且各LED独立被发光控制以实现自适应远光配光。
上述光源基板31形成有缝隙31s，该缝隙31s沿着安装上述Lo用LED 34L和Hi用LED34H的四边形区域的三边在板厚方向上贯通。而且，该缝隙31s所包围的区域在剩余的一边向表面侧折曲，从而构成为悬臂式的片状的倾斜面部36L、36H。在这些倾斜面部36L、36H的各表面也形成有上述布线层33，利用形成在各倾斜面部36L、36H的导电图案分别进行与上述LED 34L、34H的电连接。
上述倾斜面部36L、36H的折曲角度、即与光源基板31的表面所成的角度分别设定为直角以下的规定角度。因此，在光源基板31的表面朝向相对于投影透镜6的光轴Lx垂直的方向并被单元体2支承的状态下，Lo用LED 34L的发光面朝向前斜下方，Hi用LED 34H的发光面朝向前斜上方。即，各LED 34L、34H的发光面相对于光轴Lx朝向不同的角度方向。
上述反射器4在上述光源部3的前方位置固定于上述单元体2。图5是从前方观察反射器4和光源部3的主视图。上述反射器4具备：上框41、下框42、左框43、右框44，配置为包围配设有上述Lo用LED 34L和Hi用LED 34H的区域；中框45，在上下方向的大致中间位置沿水平方向延伸而两端与左框43和右框44连结，反射器4整体形成为矩形框状。由此，在上下左右的框内构成的开口被中框45上下划分，在上侧构成有Lo用开口46L，在下侧构成有Hi用开口46H。
在上述上框41和下框42的朝向框内部的表面分别形成有上侧反射面Ru和下侧反射面Rd。另外，在上述左框43和右框44的朝向框内部的表面分别形成有左侧反射面Rl和右侧反射面Rr。进而，在上述中框45的上表面和下表面分别形成有中上侧反射面Rcu和中下侧反射面Rcd。该中框如后所述发挥形成近光配光的截止线的功能，因此以下称为整形器，其中，将中上侧反射面Rcu称为整形器上侧反射面，将中下侧反射面Rcd称为整形器下侧反射面。
在图5中，为了易于理解，对这些反射面的区域进行点描。即，上述Lo用开口46L被左侧反射面Rl和右侧反射面Rr的各上侧区域、上侧反射面Ru以及整形器上侧反射面Rcu包围而成，从而利用这些反射面构成作为第1反射器部的Lo用反射器部。同样，上述Hi用开口46H被左侧反射面Rl和右侧反射面Rr的各下侧区域、下侧反射面Rd以及整形器下侧反射面Rcd包围而成，从而利用这些反射面构成作为第2反射器部的Hi用反射器部。
上述的上侧反射面Ru、下侧反射面Rd、左侧反射面Rl、右侧反射面Rr分别由呈平缓曲率的凹曲面构成。另一方面，整形器45设置成近似于以朝向前方的前边缘部45e为顶点的三角形的纵截面形状，整形器下侧反射面Rcd由凸曲面或平坦面构成，整形器上侧反射面Rcu由曲率更大的凹曲面构成。
上述前边缘部45e在反射器4的左右方向上延伸，以该延伸方向的大致中央位置为边界左右的高度位置不同，从反射器4的前表面观察，右侧比左侧高一些。另外，前边缘部45e大致在中央区域以右高的倾斜状态连续。
如图4所示，上述投影透镜6以后方侧的焦点F位于接近上述整形器45的前边缘部45e的位置的方式被上述透镜支架5固定于单元体2。上述Lo用LED 34L的发光面朝向前斜下方，通过该发光面的中心的法线朝向该焦点F或其附近。同样地，上述Hi用LED 34H的发光面朝向前斜上方，通过其发光面的中心的法线大致朝向上述焦点F。
在以上结构的灯具单元1中，在Lo用LED 34L和Hi用LED 34H发光时，如图4示出的一部分光线的光路所示，从各LED 34L、34H出射的光被反射器4反射，并利用投影透镜6被投影到汽车的前方区域而进行照明。
如果Lo用LED 34L发光，则出射的近光光被Lo用反射器部反射。即在左右方向上被左侧反射面Rl和右侧反射面Rr反射。在上下方向上被上侧反射面Ru和整形器上侧反射面Rcu反射。这些反射光入射到投影透镜6，被投影透镜6投影到汽车的前方附近区域。图6的(a)示出投影的配光图案，此时投影的一部分光、尤其是投影到上方区域的光被遮光。整形器45的前边缘部45e的高度左右不同，由此形成有在上缘具有水平方向上呈台阶状的截止线(cut line)CL的近光配光图案PL。图6的(a)中的虚线示出与7个Lo用LED 34L对应的区域。
若Hi用LED 34H发光，则出射的远光光被Hi用反射器部反射。即，在左右方向上被左侧反射面Rl和右侧反射面Rr反射。在上下方向上被下侧反射面Rd和整形器下侧反射面Rcd反射。这些反射光几乎不受整形器45的限制，如图6的(b)所示，利用投影透镜6，在汽车的前方远方区域以远光配光PH的形式照明到上述近光配光PL上侧的区域。
因此，使Lo用LED 34L发光而进行近光配光图案PL的照明，并且将Hi用LED 34H发光而形成的远光配光PH与该近光配光图案PL合成，由此进行自适应远光配光图案APH的照明。图6的(b)中的虚线表示与7个Lo用LED 34L和4个Hi用LED 34H对应的区域。
虽省略了图示，但能够通过在自适应远光配光图案的照明时选择性地控制各Hi用LED 34H的发光，由此执行自适应远光配光照明。即，将对存在相向车、前车的区域进行照明的Hi用LED 34H消光或减光，由此能过防止该区域的照明导致对相向车、前车造成的眩光感。
如上所述，实施方式1的灯具单元中，光源部3将1片平板状的光源基板31构成为主体，在该光源基板31的一部分折曲而成的倾斜面部36L、36H安装有发光元件34L、34h。因此，通过任意设定倾斜面部36L、36H的折曲角度，从而能够容易地构成使Lo用LED 34L的发光面朝向需要的前方斜下方、使Hi用LED 34H的发光面朝向需要的前方斜上方的光源部。
由此，光源部3能够由1片光源基板31构成，并且不需要用于进行电连接的FPC，从而能够削减部件数量，能够降低部件成本和组装成本。另外，与如专利文献1所示将2片光源基板以不同角度对置配置的结构相比，灯具单元1的光轴方向的尺寸变长，能够实现小型的灯具单元。
实施方式1中形成有使光源基板31的一部分折曲并安装LED的倾斜面部36L、36H，但也可以如图7中示出的光源基板的变形例的剖视图所示，对光源基板31A进行冲压加工而构成倾斜面部37L、37H。需要说明的是，对与实施方式1等价的部分附加相同的附图标记。
此处，对金属板32进行冲压加工而形成从背面侧向表面侧以截面形状大致为三角形的方式突出的凸状的倾斜面部37L、37H，该倾斜面部37L、37H的表面分别安装有LED 34L、34H。各倾斜面部37L、37H的角度与实施方式1的各倾斜面部36L、36H相同。由此安装的LED34L、34H的发光面相对于光源基板31A的表面以规定角度倾斜。
在该变形例中，在倾斜面部37L、37H的周围的光源基板31A不存在缝隙，因此倾斜面部37L、37H的机械强度变高，并且LED 34L、34H的安装强度和稳定性变高。另外，能够使在LED 34L、34H发光时产生的热向光源基板31A或金属板32的整个周围方向导热，在提高散热效果方面较为有效。
(实施方式2)
图8是实施方式2的光源部3的光源基板31B的剖视图。光源基板31B构成为以金属板32为主体的1片平板状的光源基板，在其表面分别安装有Lo用LED 34L和Hi用LED 34H，此处与实施方式1相同。另外，这些Lo用LED 34L和Hi用LED 34H的各发光面相对于光源基板31B的表面以规定角度倾斜，此处也相同。
实施方式2具备作为安装这些Lo用LED 34L和Hi用LED 34H的倾斜面部的子支架38L、38H。子支架38L、38H由表面相对于背面倾斜的截面形状的绝缘部件构成，该绝缘部材的至少表面形成有省略图示的导电图案。而且，该子支架的背面固定于光源基板，在表面的导电图案上安装有各LED 34L、34H。
安装的各LED 34L、34H与导电图案电连接，该导电图案与光源基板31B的布线层33电连接。该电连接中，能够采用引线接合技术或通孔技术等任意构造。由此，经由子支架38L、38H进行对LED 34L、34H的供电。
上述子支架38L、38H的表面与背面所成的角度与实施方式1的倾斜面部36L、36H的折曲角度设定为相同。由此，与实施方式1同样，在光源基板31B的表面相对于投影透镜6的光轴Lx朝向垂直方向的状态被固定于单元体时，Lo用LED 34L的发光面朝向前斜下方，Hi用LED 34H的发光面朝向前斜上方。同时，各LED 34L、34H相对于光轴Lx朝向不同的角度方向。
实施方式2中，当然与实施方式1同样也能够进行近光配光图案和自适应远光配光图案的照明。另外，光源部能够由1片光源基板31B构成，能够简化灯具单元的结构，并且能够实现低成本化、小型化。
根据实施方式2，不需要对光源基板31B进行切削、冲压等加工，容易制造。另外，在子支架38L、38H的周围不存在缝隙，因此光源基板的机械强度高，LED的安装强度和稳定性变高。另外，通过对子支架38L、38H使用导热率高的部件，从而能够使在LED发光时产生的热朝向单元体良好地导热，在提高散热效果方面较为有效。
本发明涉及的光源部为多个发光元件的发光面相对于投影透镜的光轴朝向不同角度方向的结构，因此，也可以仅使安装于光源基板的多个发光元件的一方以相对于光源基板的表面倾斜的状态进行安装。
实施方式中说明了将本发明用于AHS方式的头灯的例子，但是只要是能够进行近光配光和远光配光的切换的头灯，都能够应用本发明的灯具单元。
另外，构成灯具单元的单元体、反射器、投影透镜的结构不限于实施方式所记载的结构。

Claims (6)

1.一种灯具单元，具备：光源部，所述光源部具有多个发光元件；以及投影透镜，所述投影透镜将从多个所述发光元件出射的光进行投影，所述灯具单元的特征在于，
所述光源部中，在1片平板状的光源基板上安装有多个所述发光元件，多个所述发光元件以各发光面相对于所述光源基板的表面倾斜的状态被安装，并且相对于所述投影透镜的光轴分别朝向不同的角度方向，
在所述光源基板的表面一部分形成有倾斜面部，所述倾斜面部相对于所述光源基板的表面以规定角度倾斜，并且所述发光元件被安装在所述倾斜面部，
所述光源基板形成有缝隙，所述缝隙沿着安装多个所述发光元件中的每个发光元件的四边形区域的三边在板厚方向上贯通，并且所述缝隙所包围的区域在剩余一边向表面侧折曲，以构成悬臂式的片状的所述倾斜面部。
2.根据权利要求1所述的灯具单元，其中，所述光源基板以表面方向朝向相对于所述投影透镜的光轴垂直的方向的方式被固定于灯具单元的单元体。
3.根据权利要求1或2所述的灯具单元，其中，多个所述发光元件的构成包括进行近光配光的照明的第1发光元件和进行远光配光的照明的第2发光元件，所述第1发光元件的发光面相对于所述投影透镜的光轴向斜下方倾斜，所述第2发光元件的发光面相对于所述投影透镜的光轴向斜上方倾斜。
4.根据权利要求3所述的灯具单元，其中，所述第2发光元件构成为各所述第2发光元件被各自独立地进行发光控制的多个发光元件组。
5.根据权利要求3所述的灯具单元，其中，在所述光源部与所述投影透镜之间配设有反射器，所述反射器一体形成有对所述第1发光元件的光进行反射的第1反射器部以及对所述第2发光元件的光进行反射的第2反射器部。
6.根据权利要求4所述的灯具单元，其中，在所述光源部与所述投影透镜之间配设有反射器，所述反射器一体形成有对所述第1发光元件的光进行反射的第1反射器部以及对所述第2发光元件的光进行反射的第2反射器部。
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