JP2005209535A

JP2005209535A - 灯具

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Publication number: JP2005209535A
Application number: JP2004016121A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Watanabe; 重之渡邉; Hirotoku Tsukamoto; 広徳塚本
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2024-01-23
Also published as: FR2865524A1; CN1644978A; FR2865524B1; KR20050076820A; US7258466B2; JP4343720B2; KR100706059B1; CN1644978B; US20050180157A1; DE102005003213A1

Abstract

【課題】半導体発光素子の発光を効率よく利用する灯具の提供。
【解決手段】車両用灯具５００は、発光ダイオード素子１０と、発光ダイオード素子１０が上面に直接固定された平板状の放熱基板１４と、放熱基板１４の端部で発光ダイオード素子１０と電気的に接続され、発光ダイオード素子１０に供給する電源の入力部１８を放熱基板１４より下方に有する給電コネクタ１６とを備える。給電コネクタ１６は放熱基板１４の端部に設けられており、放熱基板１４の上面に於いて発光ダイオード素子１０から放熱基板１４の端部に向かって伸び、端部で給電コネクタ１６に接続される配線を更に有してもよい。
【選択図】図８

Description

本発明は、灯具に関する。特に本発明は、光源として半導体発光素子を用いた灯具に関する。

車両用前照灯等の車両用灯具においては、安全上の観点等から、高い精度で配光パターンを形成することが必要な場合がある。この配光パターンは、例えば反射鏡又はレンズ等を用いた光学系により形成される（例えば、特許文献１参照。）。また、近年、車両用前照灯の光源に半導体発光素子を利用することが検討されている。
特開平６―８９６０１号公報（第３−７頁、第１−１４図）

灯具の光源として半導体発光素子を用いる場合、半導体発光素子の発光を最大限利用することにより、灯具に要求される光量レベルを満足する必要がある。従って、半導体発光素子から発せられた光を阻害する要因を排除すると共に、熱による輝度の低下を防止する必要があるという課題があった。また、半導体発光素子は小型であるが故に従来の光源と比べて発光領域が狭い。従って高精度な配光パターンを形成するには光学系との相対位置を従来以上に精度よく確保する必要があるという課題があった。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態において、照明に用いられる灯具は、
半導体発光素子と、半導体発光素子が上面に直接固定された平板状の放熱板と、放熱板の上面における端部で半導体発光素子と電気的に接続され、半導体発光素子に供給する電源を入力する入力部を放熱板より下方に有する給電コネクタとを備える。

給電コネクタは放熱板の端部に設けられており、放熱板の上面に於いて半導体発光素子から放熱板の端部に向かって伸び、端部で給電コネクタに接続される配線を更に有してもよい。

放熱板の端部における上面に形成され、半導体発光素子に電源を供給する給電接点を更に有し、給電コネクタは、放熱板の給電接点部分を挟持することにより、給電接点に電気的に接続してもよい。

放熱板の上面に固定され、かつ直列に接続された複数の半導体発光素子を備え、給電コネクタは、複数の半導体発光素子の配線の両端に電源を供給してもよい。

放熱板は、半導体発光素子との相対位置が既知の位置決め突起を側面に有していてもよい。位置決め突起は、半導体発光素子の発光領域の中心との相対位置が既知であることが望ましい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１から図３は、本発明の一実施形態に係る車両用灯具５００の構成の一例を示す。図１は、車両用灯具５００の正面図である。図２は、図１に示すカバー４００を取り外した状態の車両用灯具５００を斜め前方から見た斜視図である。図３は、図２に示した車両用灯具５００を斜め後方から見た斜視図である。なお、本実施形態において前後左右及び上下の方向はそれぞれ車両の前後左右及び上下の方向と一致するものとする。

車両用灯具５００は、例えばロービーム照射用のヘッドランプであり、素通し状の透明カバー４００とブラケット５４とで構成される灯室内に複数の光源ユニット（１００、２００、３００）を収容する。光源ユニットは、丸型で比較的大きな直径を有する第１光源ユニット１００と、丸型で比較的小さな直径を有する第２光源ユニット２００と、左右方向に長い角型の第３光源ユニット３００とに分類される。光源ユニットのそれぞれは、後述する発光ダイオード素子を光源として有しており、発光ダイオード素子が発生する光をそれぞれ車両の前方に照射する。発光ダイオード素子は、本発明の半導体発光素子の一例である。半導体発光素子は、発光ダイオード素子の他にも、例えばレーザダイオード等を用いてもよい。

光源ユニットは、それぞれ車両の前方に対して０．５〜０．６°程度下方を向くようにブラケット５４に取り付けられている。ブラケット５４は、光源ユニットの光軸の向きを調整するエイミング機構によって傾動可能に、車両用灯具５００に取り付けられている。光源ユニット（１００、２００、３００）は、種類毎に所定の配光パターンを有しており、全体として車両用灯具５００に要求される配光パターンを形成する。

ブラケット５４の裏面には、複数のヒートシンク５６が設けられている。ヒートシンク５６は金属やセラミック等、樹脂よりも高い熱伝導率を有する材料で形成され、複数の光源ユニット（１００、２００、３００）が発生する熱を吸収して放熱する。

図４は、第１光源ユニット１００ａの分解斜視図である。第１光源ユニット１００ａは、車両用灯具５００の配光パターンのうちで比較的狭い範囲を集中的に照射するように構成される。第１光源ユニット１００ａは、発光ダイオード素子１０が実装されたＬＥＤモジュール４０ａと、ＬＥＤモジュール４０ａを載置すると共に、左右及び後方への位置を規制するＬＥＤ台座５０ａと、ＬＥＤモジュール４０ａをＬＥＤ台座５０ａに固定するクリップ３０ａと、発光ダイオード素子１０が発光した光を灯具前方に反射するリフレクタ８０ａと、リフレクタ８０ａで反射された光を灯具前方に投影するレンズ９０ａと、リフレクタ８０ａ及びレンズ９０ａをＬＥＤ台座５０ａに対して共締めするねじ２８とを備える。

リフレクタ８０ａは、発光ダイオード素子１０の上方に固定される略ドーム状の部材であり、内側に第１光源ユニット１００ａの光軸を中心軸とした略楕円球面状の反射面を有する。より詳細には、第１光源ユニット１００ａの光軸を含む断面が、発光ダイオード素子１０の後方に離間した一点を共通の頂点とした略１／４楕円形状となるように反射面が形成されている。このような形状により、リフレクタ８０ａは発光ダイオード素子１０が発する光を前方へ向けてレンズ９０ａの光軸寄りに集光反射する。レンズ９０ａは、ＬＥＤモジュール４０ａ側にシェード９２ａを含む。シェード９２ａは、リフレクタ８０ａが反射した光の一部を遮蔽あるいは反射することにより、第１光源ユニット１００ａの配光パターンを形成する光線をレンズ部に入射させる。

ＬＥＤ台座５０ａは、車両用灯具５００の照射方向に関するリフレクタ８０ａ及びレンズ９０ａの光軸方向の位置をＬＥＤ台座５０ａに対して精度よく決める組み付け基準面５９と、組み付け基準面５９から略垂直に突出する位置決め突起５７とを有する。位置決め突起５７は、光軸と垂直な方向におけるリフレクタ８０ａ及びレンズ９０ａの位置を精度よく決める。

このように、ＬＥＤモジュール４０ａ、リフレクタ８０ａ、及びレンズ９０ａはいずれもＬＥＤ台座５０ａに対して精度よく位置決めされた状態で固定される。これにより、ＬＥＤモジュール４０ａに対するリフレクタ８０ａ及びレンズ９０ａの相対位置が精度よく決定される。従って、発光ダイオード素子１０から発生する光を精度よくレンズ９０ａに入射させ、車両前方において高精度な配光パターンを形成することができる。なお、ＬＥＤ台座５０ａは、本発明の筐体の一例である。また、リフレクタ８０ａ及びレンズ９０ａは、本発明の光学部材の一例である。

図５は、第２光源ユニット２００ａの分解斜視図である。第２光源ユニット２００ａは、車両用灯具５００の配光パターンのうちで第１光源ユニット１００ａよりも広い範囲を照射するように、リフレクタ８０ｂ及びレンズ９０ｂの形状が設定されると共に、発光ダイオード素子１０に対するリフレクタ８０ｂ及び９０ｂの相対位置が決められている。

図６は、第３光源ユニット３００ａの分解斜視図である。第３光源ユニット３００ａは、車両用灯具５００の配光パターンのうちで左右方向に最も広い範囲を照射するように構成される。第３光源ユニット３００ａは、複数の発光ダイオード素子１０を片面に一列に並べて実装した横長のＬＥＤモジュール４０ｂと、ＬＥＤモジュール４０ｂを下向き、かつ左右方向に向けて載置するＬＥＤ台座５０ｃと、ＬＥＤモジュール４０ｂをＬＥＤ台座５０ｃの下面に対して固定するクリップ３０ｂと、発光ダイオード素子１０が下方に発した光を車両用灯具５００の前方に照射するリフレクタ８０ｃとを有する。

リフレクタ８０ｃの内側反射面は、車両用灯具５００の前後方向における鉛直断面が、内面の全域に渡り、発光ダイオード素子１０の後方でＬＥＤ台座５０ｃに接する部分を長軸の頂点とした略１／４楕円形状に形成されている。このような形状により、リフレクタ８０ｃは、左右方向に並んだ複数の発光ダイオード素子１０からの光を車両用灯具５００の配光パターンのうちで左右方向に最も広い範囲に照射すると共に、上下方向には左右方向よりも狭い一定の範囲内に集光する。

図７は、発光ダイオード素子１０の固定及び給電方法に関する第１実施例を示す。発光ダイオード素子１０は、平板状の放熱基板１４ａの上面に直接固定されている。放熱基板１４ａは主に金属又はセラミックなどの熱伝導率の高い材料で形成され、発光ダイオード素子１０に生じた熱をＬＥＤ台座５０ａに伝達する放熱板の一例である。放熱基板１４ａは、発光ダイオード素子１０の熱を効率的にＬＥＤ台座５０に放熱することにより、発光ダイオード素子１０ａの発光量が熱により低下することを防止する。

放熱基板１４ａの上面には、発光ダイオード素子１０から放熱基板１４ａの端部に向かって伸びた配線２０が形成されている。配線２０の端部には、発光ダイオード素子１０に電源を供給する給電接点２２が形成され、放熱基板１４ａの上記端部には、給電接点２２と電気的に接続される給電コネクタ１６が組み込まれている。

放熱基板１４ａ上に配線２０及び給電接点２２を形成する方法は、放熱基板１４ａが導電体であるか否かによって異なる。例えば放熱基板１４ａが銅などの金属である場合、まず基板上面に塗装等の手段によって絶縁層を形成する。そして配線２０及び給電接点２２の形状に開口したマスクを被せて導電ペーストを塗布することによって配線２０及び給電接点２２を形成する。あるいは、基板上面に絶縁層及び導電層をこの順序で形成した後、表面の導電層を選択的にエッチングして配線２０及び給電接点２２以外の導電層を除去することにより形成してもよい。一方、放熱基板１４ａがセラミックなどの絶縁体である場合、表面に直接導電層を形成し、この導電層を上述の例と同様にエッチングすることによって、配線２０及び給電接点２２が形成される。この場合、放熱基板１４ａの表面に絶縁層を形成する工程が不要なのでコストダウンが図れる。

放熱基板１４ａは、表層の配線のみで発光ダイオード素子１０に電力を供給する。従って、スルーホール等の内部配線によって発光ダイオード素子１０に電流を供給する場合と比べて、配線２０から発生する熱が放熱基板１４ａの内部に蓄積される度合いが低い。また、放熱基板１４ａの内部に配線の為のスペースを確保する必要がないので、放熱基板１４ａの放熱板としての性能を最大限に活用することができる。従って、放熱基板１４ａは発光ダイオード素子１０の発光量が熱により低下することを防止できる。

給電コネクタ１６は、放熱基板１４ａの給電接点２２部分を接点ばね１７で挟持することによって、給電接点２２に電気的に接続する。従って、給電コネクタ１６は、放熱基板１４ａに対する固定と電気的接続を同時に実現することができる。

給電コネクタ１６は、発光ダイオード素子１０に供給する電源の入力部１８を放熱基板１４ａより下方に有する。ここで入力部１８には、発光ダイオード素子１０に供給する電源を入力する給電プラグ１９が差し込まれる。したがって入力部１８は、給電プラグ１９よりも大きな外形を有する。一方で、給電コネクタ１６と給電接点２２の接続部分は、接点ばね１７を構成するために必要な高さが最低限確保されていればよい。

このような構造上の制約により、入力部１８に必要な放熱基板１４からの高さは、放熱基板１４ａと給電コネクタ１６の接続に必要な放熱基板１４ａからの高さよりも大きい。従って給電コネクタ１６は、入力部１８を放熱基板１４ａの下方に有することにより、発光ダイオード素子１０から発せられる光を阻害することなく、発光ダイオード素子１０に電源を供給することができる。

ＬＥＤ台座５０ａは、ＬＥＤモジュール４０ａを収容する窪みを上面に有しており、当該窪みの奥には放熱基板１４ａの後方側面に設けられた位置決め突起２４に当接する当接部５５ａを有する。ＬＥＤ台座５０ａは、放熱基板１４ａの下面に沿って前方側に延出された延出部５２ａを更に有しており、クリップ３０ａは、放熱基板１４ａ及び延出部５２ａを同時に挟持することによって、ＬＥＤモジュール４０ａをＬＥＤ台座５０ａに固定している。詳細には、板ばねであるクリップ３０ａは、延出部５２の下面に係止する下面係止部３６ａと、放熱基板１４ａの上面を押さえつける上面押し部３２とを有する。

上面押し部３２は、発光ダイオード素子１０を挟んで両側に設けられることが望ましい。ＬＥＤモジュール４０ａを収容する上記窪みは、放熱基板１４ａ裏面の給電コネクタ１６部分を除くほぼ全体に直接接触する。これによりクリップ３０ａはＬＥＤモジュール４０ａをＬＥＤ台座５０ａに対して安定して固定すると共に、発光ダイオード素子１０が発生する熱を放熱基板１４ａを介してＬＥＤ台座５０ａに効率よく伝達することができる。従って、発光ダイオード素子１０の発光量が熱により低下することを一層防止できる。

クリップ３０ａは、放熱基板１４ａと延出部５２ａを挟持する場合に放熱基板１４ａの手前側側面を奥に押し付ける側面押し部３４ａを更に有する。ここで、上記窪みの奥に面した位置決め突起２４は、当接部５５ａに対して当接することにより水平方向の位置が決定される。従って、クリップ３０ａの側面押し部３４ａは、放熱基板１４ａの手前側側面を上記窪みの奥に向けて押し付けることにより放熱基板１４ａのＬＥＤ台座５０ａに対する水平方向の位置決めを行なうことができる。ここで、位置決め突起２４は、発光ダイオード素子１０との相対位置を高精度に確保するように加工されている。

具体的な加工方法としては、例えば以下のような方法が挙げられる。まず、位置決め突起２４部分の形状が大きめに加工された放熱基板１４ａに発光ダイオード素子１０を実装する。そして、実装された発光ダイオード素子１０の発光領域の基準の位置を画像認識により確認し、当該基準位置を中心とした円弧を形成するように位置決め突起２４を加工する。このようにして、発光ダイオード素子１０の発光領域の基準との相対位置の精度が高い位置決め突起２４が形成される。

以上の構成によれば、発光ダイオード素子１０の発光領域の基準はＬＥＤ台座５０ａの当接部５５ａに対して水平方向に精度よく位置決めされる。ここで、リフレクタ８０ａ及びレンズ９０ａは前述のように組み付け基準面５９及び位置決め突起５７に対して精度よく位置決めされる。従って、当接部５５ａから組み付け基準面５９及び位置決め突起５７までの寸法精度を高精度に管理することによって、発光ダイオード素子１０の発光領域の基準位置とリフレクタ８０ａ及びレンズ９０ａとの水平方向の相対位置を精度よく確保することができる。

さらに、ＬＥＤモジュール４０ａは、ＬＥＤ台座５０ａの窪みに対して上下方向に安定して固定されている。ここで、上下方向における、リフレクタ８０ａ及びレンズ９０ａの位置は、上述のように位置決め突起５７によって精度よく決定される。従って、ＬＥＤモジュール４０ａが載置される上記窪みの上面から位置決め突起５７までの上下方向の距離を精度よく管理することにより、発光ダイオード素子１０の発光領域の中心とリフレクタ８０ａ及びレンズ９０ａの上下方向の相対位置を精度よく確保することができる。

以上のようにして、第１光源ユニット１００ａの水平方向ならび上下方向の両方に関して、発光ダイオード素子１０の発光領域とリフレクタ８０ａ及びレンズ９０ａの相対位置が精度よく確保される。したがって、第１光源ユニット１００ａは、発光ダイオード素子１０が発生する光を精度よく外部へ照射することができる。さらに、放熱基板１４は主に金属又はセラミック等の熱伝導率が高く熱膨張率が低い材料で構成されているので、発光ダイオード素子１０が発生する熱によって発光ダイオード素子１０から位置決め突起２４までの相対位置が変化しにくい。従って、第１光源ユニット１００ａは、発光ダイオード素子１０が発生する光を一層精度よく外部へ照射することができる。

図８は、本実施例において、クリップ３０ａがＬＥＤモジュール４０ａ及びＬＥＤ台座５０ａに装着された状態を示す。上面押し部３２の先端付近には放熱基板１４ａの方向に突き出したバンプ３３が形成されている。バンプ３３は上面押し部３２の一部を略半球状に下方に塑性変形させて加工される。上面押し部３２は、放熱基板１４ａに面したバンプ３３の頂点のみで放熱基板１４ａと接触し、その他の部分は放熱基板１４ａとの間に隙間を有している。発光ダイオード素子１０に電源を供給する配線２０は、クリップ３０ａの組み付けが完了した状態でバンプ３３に接触しない位置に形成されている。従って、クリップ３０ａが金属などの導体で構成されていても、配線２０がショートすることはない。上面押し部３２はバンプ３３の頂点のみで放熱基板１４と接触するので、配線２０を形成する位置の自由度が高い。

図９は、図８の給電コネクタ１６部分を前後方向に切断した鉛直断面図である。発光ダイオード素子１０に電源を供給する給電接点２２は、放熱基板１４の端部における上面に形成されている。給電コネクタ１６は、樹脂などの絶縁性の材料で成形されたハウジングと給電接点２２に電源を供給する２つの接点ばね１７とを有している。放熱基板１４の下方における接点ばね１７の他端は、給電プラグ１９と電気的に接続される。接点ばね１７の接点ばね１７は、そのばね性により放熱基板１４の給電接点２２部分をハウジングを介して挟持し、これにより給電接点２２に電気的に接続する。従って、給電コネクタ１６は、放熱基板１４への固定と給電接点２２との電気的接続を同時に実現する。

このようにして、給電プラグ１９から入力された電源が給電コネクタ１６を介して発光ダイオード素子１０に供給される。しかしながら、接点ばね１７と給電接点２２の電気的接続は上記実施例に限られず、接点ばね１７は給電接点２２に対して半田付けされてもよい。いずれの場合であっても、接点ばね１７と給電接点２２の接続に必要な放熱基板１４からの高さは、給電プラグ１９が挿入される入力部１８の放熱基板１４からの高さよりも低い。従って、給電コネクタ１６は放熱基板１４の下方、すなわち発光ダイオード素子１０と反対側に入力部１８を有し、放熱基板１４の上面で給電接点２２に接続することにより、発光ダイオード素子１０が発光する光を阻害することなく、発光ダイオード素子１０に電源を供給することができる。

図１０は、本実施例における第３光源ユニット３００ａの構成のうちで、ＬＥＤモジュール４０ｂをＬＥＤ台座５０ｃに固定して給電する方法を示す。以下、第１光源ユニット１００ａと同一の部材には同一の符号を付し説明を省略する。また第１光源ユニット１００ａと同様の構成及び機能を有する要素については説明を省略する。
ＬＥＤモジュール４０ｂは、放熱基板１４ｂの上面に直接固定された複数の発光ダイオード素子１０を備える。放熱基板１４ｂの側面は、複数の発光ダイオード素子１０の発光領域の基準からの距離を精度よく保って加工されている。複数の発光ダイオード素子１０は直列に接続され、給電コネクタ１６は、複数の発光ダイオード素子１０の配線２０の両端に設けられた給電接点２２に電源を供給する。このような構成によれば、一つの放熱基板１４ｂに実装された複数の発光ダイオード素子１０のそれぞれに効率よく電源を供給できる。

放熱基板１４ｂの周囲には、ＬＥＤ台座５０ｃに対する放熱基板１４ｂの左右方向及び後方への位置決めを行なう壁状の当接部５５ｂが設けられている。ＬＥＤモジュール４０ｂを固定するクリップ３０ｂは、ＬＥＤモジュール４０ｂに一列に配された発光ダイオード素子１０の両外側を上面押し部３２によってＬＥＤ台座５０ｃに押し付ける。一対の上面押し部３２の中間に設けられた側面押し部３４ｂは、放熱基板１４ｂの長手側面の略中心付近を後方に押し、放熱基板１４の後方側面を当接部５５ｂに押し付ける。これにより、ＬＥＤモジュール４０ｂは、ＬＥＤ台座５０に対してがたつきなく固定される。

当接部５５ｂは、放熱基板１４ｂを水平方向において精度よく位置決めする。従って、リフレクタ８０ｃの取り付け基準である組み付け基準面５９及び位置決め突起５７のそれぞれから当接部５５ｂまでの前後左右方向の寸法を精度よく管理することによって、発光ダイオード素子１０のリフレクタ８０ｃに対する前後左右の相対位置を精度よく確保することができる。また、ＬＥＤモジュール４０ｂの載置面から位置決め突起５７までの寸法を精度よく管理することによって、リフレクタ８０ｃと発光ダイオード素子１０の上下方向の相対位置が精度よく管理される。従って、第３光源ユニット３００ａは、発光ダイオード素子１０が発する光を精度よく前方に照射することができる。

図１１は、第１光源ユニット１００ａを灯具前方から見た正面透視図である。発光ダイオード素子１０の発光領域の中心は、第１光源ユニット１００の光軸Ａｘ上に位置する。ＬＥＤ台座５０ａは、光軸Ａｘを通る水平方向に形成された台座水平面５１ａと、光軸Ａｘを通る斜め下方に傾斜して形成された台座傾斜面５３ａとを有している。リフレクタ８０ａは、発光ダイオード素子１０の上方を覆って、台座水平面５１ａ及び台座傾斜面５３ａに実質的に接する位置までドーム状に形成されている。リフレクタ８０ａによって反射され、台座水平面５１ａ及び台座傾斜面５３ａに沿った光路でレンズ９０ａに入射する光線は後述するカットラインの一部を形成する。

図１２は、第１光源ユニット１００ａの光路の一例を示す断面図である。リフレクタ８０ａの内面に形成された反射面は、光軸Ａｘを含む断面形状が略楕円形状に形成されており、その離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。光軸Ａｘを含む垂直方向の断面において、レンズ９０ａは、後方側焦点位置Ｆ２をリフレクタ８０の反射面の焦点位置に一致させるようにして配置されている。リフレクタ８０ａは、Ｆ２を通過してレンズ９０の下端に入射する光線９４の反射点Ａよりも後方の反射面で発光ダイオード素子１０の光をＦ２に集光する。この光線９４は、第１光源ユニット１００ａの配光パターンのうちの下側境界に投影される。一方、レンズ９０ａの光軸に沿った光線９６は、第１光源ユニット１００ａの配光パターンのうちの上側境界に投影される。レンズ９０ａと一体に設けられたシェード９２ａは、台座水平面５１ａ及び台座傾斜面５３ａをＦ２まで延長するように設けられ、Ｆ２から下方に落ち込むエッジが形成されている。これにより、Ｆ２を含む焦点面上においてシェード９２ａのエッジとリフレクタ８０ａにより形成される光学像がレンズ９０ａにより反転され前方へ投影される。

一方、水平方向においてリフレクタ８０ａの焦点はＦ２よりもレンズ９０ａ側に設けられている。そしてＦ２を含むシェード９２のエッジは、リフレクタ８０の像面湾曲、つまり左右方向に於ける焦点面の湾曲に対応して、上面から見た両側が前方へ湾曲して形成されている。従って、リフレクタ８０ａの反射によりＦ２よりも前方のエッジで結像した光学像は、レンズ９０によって左右方向に拡大されて反転投影される。

図１３は、車両用灯具５００の配光パターンの一例を示す。当該配光パターンは、灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される左ロービーム配光パターンである。当該配光パターンは、第１光源ユニット１００によって形成される第１配光パターン６００と、第２光源ユニット２００によって形成される第２配光パターン７００及び第３配光パターン８００と、第３光源ユニット３００によって形成される第４配光パターン９００との合成配光パターンとして形成される。配光パターンは、その上端に上下方向の明暗境界を定める水平カットラインＣＬ１及び斜めカットラインＣＬ２を有している。

水平カットラインＣＬ１は、車両用灯具５００の正面（水平軸Ｈ−垂直軸Ｖの交点）に対してやや下方（０．５〜０．６°程度下向き）に設定されている。斜めカットラインＣＬ２は、垂直Ｖ軸とＣＬ１の交点から左上方に約１５°程度傾斜している。第１配光パターン６００のうちの水平カットラインＣＬ１は、台座水平面５１ａの延長面上に形成されたシェード９２の水平エッジによって形成される。一方、斜めカットラインＣＬ２は、台座傾斜面５３ａの延長面上に形成されたシェード９２の傾斜エッジによって形成される。車両用灯具５００はこの様な配光パターンにより、車両前方路面に於ける視認性を確保することができる。

以上のように構成された第１光源ユニット１００において、上述の配光パターンを精度よく形成する為には、リフレクタ８０及びレンズ９０に対する発光ダイオード素子１０の相対位置を精度よく確保することが重要である。これに対し本実施形態の光源ユニット（１００、２００、及び３００）は、いずれも前述の構造によりリフレクタ８０及びレンズ９０と発光ダイオード素子１０の相対位置が精度よく確保される。特に、リフレクタ８０の光学中心に発光ダイオード素子１０の基準、例えば光学領域の中心が精度よく位置合わせされる。従って、車両用灯具５００は、所定の配光パターンを精度よく形成することができる。

図１４は、放熱基板１４ａの上面図である。放熱基板１４ａの端部には給電コネクタ１６を組み込む切り欠きが設けられており、当該切り欠き内側で対向する側面には給電コネクタ１６のハウジングに嵌合する突起２３が互いに対向して設けられている。突起２３が給電コネクタ１６のハウジング側面に嵌合することによって、給電コネクタ１６が放熱基板１４ａから図の上方に脱落することが防止される。すなわち、前述の接点ばね１７が放熱基板１４ａを挟持することに加えて、突起２３が給電コネクタ１６の外形に嵌合することによって、給電コネクタ１６は放熱基板１４ａに対してより安定して固定される。

放熱基板１４ａには発光ダイオード素子１０の両側に配線２０の配置を禁止する配線禁止領域２１が設けられている。配線禁止領域２１は、クリップ３０ａが放熱基板１４ａに組み込まれた場合に、前述のバンプ３３と接触する可能性のある領域である。発光ダイオード素子１０に電源を供給する配線２０は、放熱基板１４ａの上面の配線禁止領域２１以外の領域に形成される。これにより、配線２０とクリップ３０ａのショートが防止される。

図１５は、ＬＥＤモジュール４０ａをＬＥＤ台座５０ａに固定した状態を示す上面図である。発光ダイオード素子１０の発光領域の中心は、放熱基板１４ａの側面に設けられた円弧状の位置決め突起２４の円弧の中心軸上に設けられている。位置決め突起２４の形状は、発光ダイオード素子１０の発光領域の中心を基準として高精度に加工されている。また、クリップ３０ａの側面押し部３４ａが放熱基板１４ａの側面を灯具後方に押し出すことによって、位置決め突起２４は、当接部５５ａの略Ｖ字形状を成す２つの壁面のそれぞれに接触する。これにより、位置決め突起２４の円弧の中心が当接部５５ａに対して位置決めされる。ここで発光ダイオード素子１０の発光領域の中心は、前述の通り位置決め突起２４の円弧中心軸上に精度よく管理されている。従って発光ダイオード素子１０の発光領域の中心は、当接部５５ａに対して精度よく位置決めされる。

図１６は、ＬＥＤモジュール４０ｂをＬＥＤ台座５０ｂに固定した状態を示す上面図である。放熱基板１４ｂは、後方側面及び左右側面にそれぞれ２つの位置決め突起２５ａ、２５ｂを有する。位置決め突起２５ａは、発光ダイオード素子１０の発光領域の基準からの前後方向の位置が精度よく管理されている。従って側面押し部３４ｂが放熱基板１４ｂの側面を後方に押し付けることによって、位置決め突起２５ａが当接部５５ｂに当接し、もって発光ダイオード素子１０の発光領域の基準が当接部５５ｂに対して前後方向に精度よく位置決めされる。ここで、リフレクタ８０ｃの前後方向の位置は当接部５５ｂに対して精度よく管理されている。従って、ＬＥＤモジュール４０ｂの発光領域の基準とリフレクタ８０ｃとの前後方向の相対位置は精度よく決められる。これにより第３光源ユニット３００は、第４配光パターン９００を精度よく形成することができる。

一方、放熱基板１４の左右方向に突出した位置決め突起２５ｂは、発光ダイオード素子１０の発光領域の基準からの寸法が精度よく管理されている。従って当接部５５ｂの左右方向の間隔を左右の位置決め突起２５ｂの先端同士の距離と略同一に設けることによって、発光ダイオード素子１０発光領域の基準を当接部５５ｂに対して左右方向に精度よく位置決めすることができる。

図１７は、給電プラグ１９の配線イメージを示す概念図である。給電プラグ１９は直列２系統（Ａ、B）の配線によって接続される。給電プラグ１９のそれぞれは、給電コネクタ１６の入力部１８に挿入されることによって、各発光ダイオード素子１０に電源を供給する。系統Ａ、Ｂは、同一数量の発光ダイオード素子１０にそれぞれ電源を供給する。系統Ａ及びＢには、バラスト抵抗９８を介して車体の電源から電流が供給される。バラスト抵抗９８は、系統Ａ及びＢのそれぞれの電流を均一に補償することにより各発光ダイオード素子１０に供給される電流を均一に保ち、もって発光ダイオード素子１０の輝度レベルを均一に保つ。

図１８は、発光ダイオード素子１０の固定及び給電方法に関する第２実施例を示す図である。本実施例では、上記第１実施例と同一のＬＥＤモジュール４０ａを水平方向に１８０°回転させた状態で、ＬＥＤ台座５０ｄに取り付ける。ＬＥＤ台座５０ｄには、給電コネクタ１６の向きに対応して、灯具前方から見た左側に給電コネクタ１６を収容する溝が設けられている。この溝の後方には給電コネクタ１６の入力部１８を開放する不図示の開口部が設けられており、ＬＥＤ台座５０ｄの後方から当該開口部を通して給電プラグ１９が挿入され、入力部１８に接続される。

位置決め突起２４は発光ダイオード素子１０を中心に回転対象に設けられているので、ＬＥＤモジュール４０ａを１８０°回転させても、上記第１実施例と同様に当接部５５ａに当接して発光ダイオード素子１０の位置決めが行われる。さらに、クリップ３０ａも第１実施例と同様に、ＬＥＤモジュール４０ａをＬＥＤ台座５０ｄに対する上下方向及び水平方向に位置決めして固定することができる。

本実施例では、給電プラグ１９をＬＥＤ台座５０ｄの後方から差し込むので、給電プラグ１９やそのコードが灯具前方から見えない。したがって、灯具の外観上有利であると共に、給電プラグ１９やコードの目隠しが不要なので、部品点数の削減やシェード９２の形状自由度が向上するという利点がある。

図１９は、発光ダイオード素子１０の固定及び給電方法に関する第３実施例を示す図である。本実施例では、上記第１実施例におけるクリップ３０、給電コネクタ１６、及び給電プラグ１９に代えて、クリップコネクタ６０を備える。また放熱基板１４ａ及びＬＥＤ台座５０ａに代えて、放熱基板１５ａ及びＬＥＤ台座５０ｄを備える。以下、第１実施例と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。説明を省略した部分の構成及び機能は第１実施例と同様である。

発光ダイオード素子１０は、金属やセラミックなどの熱伝導率の高い材料で形成された放熱基板１５ａの上面に直接固定されている。放熱基板１５ａの上面にはさらに、発光ダイオード素子１０に電源を供給する給電接点２６ａが発光ダイオード素子１０を左右方向に挟んで両側に設けられている。ＬＥＤ台座５０ｄは、少なくとも放熱基板１５ａの給電接点２６ａが形成された部分の下面を直接支持している。

クリップコネクタ６０は、放熱基板１５ａの給電接点２６ａ部分とＬＥＤ台座５０ｄとを挟持することによって、放熱基板１５ｄをＬＥＤ台座５０ｄに固定すると共に、給電接点２６ａに電気的に接続する。具体的には、クリップコネクタ６０は、給電接点２６ａを下方に押し付ける一対のばね端子６６と、ばね端子６６と対向して設けられ、ＬＥＤ台座５０ｄの下面に係止する台座係止部６８とを有している。ＬＥＤ台座５０ｄには、放熱基板１５ｄの下面を直接支持する支持部の下方に台座係止部６８の形状に対応した空洞が形成されている。クリップコネクタ６０は、台座係止部６８及びばね端子６６で空洞内に於ける上記支持部の裏側と放熱基板１５ｄの給電接点２６ａ部分とを挟持する。

給電接点２６ａは、発光ダイオード素子１０の両側に設けられるので、発光ダイオード素子１０からのプラス及びマイナスの配線の引き出しが容易であると共に、ＬＥＤ台座５０ｄへの放熱基板１５ａの固定が安定する。一対のばね端子６６の中間には、放熱基板１５ｄの側面に設けられた位置決め突起２４を後方に押し付ける側面押し部６４が設けられている。側面押し部６４が位置決め突起２４を後方に押し付けることにより、放熱基板１５ｄの奥側に設けられた位置決め突起２４が前述の当接部５５によって精度よく位置決めされ、もって発光ダイオード素子１０が当接部５５ａに対して精度よく位置決めされる。

ばね端子６６のそれぞれには、発光ダイオード素子１０に電源をする給電コード６２がかしめ部６７を介して接続されている。シェード９２ｃの後端には、クリップコネクタ６０の灯具前方側面に当接することによって、クリップコネクタ６０がＬＥＤ台座５０ｄから脱落することを防止するシェード当接部２１０が形成されている。ここで、シェード９２ｃは組み付け基準面５９のネジ穴５８に対してネジ止めされるので、クリップコネクタ６０は車両の衝撃や振動が加わってもＬＥＤ台座５０ｄから脱落することがない。従ってＬＥＤモジュール７０ａのＬＥＤ台座５０ｄに対する位置決め、固定、並びに発光ダイオード素子１０への電源供給が安定して確保される。

図２０は、本実施例のばね端子６６及び給電接点２６の接点を含む前後方向の鉛直断面図である。ばね端子６６上側の端部には、給電接点２６の方向に突き出したバンプが形成されており、当該バンプ部分で給電接点２６に接触する。ばね端子６６は、クリップコネクタ６０のハウジングを介して略コの字形状で放熱基板１５及びＬＥＤ台座５０ｄを挟持する。ハウジングは、プラスチックなどの絶縁性の材料で形成される。ハウジングの台座係止部６８の先端上面には面取りが形成され、クリップコネクタ６０をＬＥＤ台座５０ｄに組み込む際に当該面取りがクリップコネクタ６０を案内する。

ばね端子６６の他端は、放熱基板１５の下方で給電コード６２の露出した導体部に対してかしめられたかしめ部６７を形成している。給電コード６２は当該かしめ部６７から下方に伸びる。かしめ部６７及び給電コード６２が放熱基板１５ａより下方に設けられているので、クリップコネクタ６０は、発光ダイオード素子１０が発する光を阻害することなく発光ダイオード素子１０に対して電源を供給することができる。

図２１は、本実施例の第３光源ユニット３００ｂに用いられるＬＥＤモジュール７０ｂの上面図である。ＬＥＤモジュール７０ｂは、放熱基板１５ｂ上に３つの発光ダイオード素子１０が実装されている。３つの発光ダイオード素子１０は直列に接続され、その配線の両端に発光ダイオード素子１０に電源を供給する給電接点２６ｂが形成されている。不図示のクリップコネクタ６０ｂは、給電接点２６ｂの間隔に対応してばね端子６６のピッチが広げられている。クリップコネクタ６０ｂは、複数の発光ダイオード素子１０の両端に接続された一対の給電接点２６ｂに電源を供給することによって、複数の発光ダイオード素子１０の全てに効率よく電源を供給することができる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、車両用灯具５００は、発光ダイオード素子１０から発せられた光を効率よく利用すると共に、熱による輝度の低下を防止することができる。また、発光ダイオード素子１０と光学系との相対位置を精度よく確保することによって、高精度な配光パターンを形成することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

車両用灯具５００の正面図である。車両用灯具５００を斜め前方から見た斜視図である。車両用灯具５００を斜め後方から見た斜視図である。第１光源ユニット１００ａの分解斜視図である。第２光源ユニット２００ａの分解斜視図である。第３光源ユニット３００ａの分解斜視図である。発光ダイオード素子１０の固定及び給電方法に関する第１実施例を示す図である。第１実施例においてクリップ３０ａが装着された状態を示す図である。図８の給電コネクタ１６部分を前後方向に切断した鉛直断面図である。第３光源ユニット３００ａにおいてＬＥＤモジュール４０ｂを固定して給電する方法を示す図である。第１光源ユニット１００ａを灯具前方から見た正面透視図である。第１光源ユニット１００ａの光路の一例を示す断面図である。車両用灯具５００の配光パターンの一例を示す図である。放熱基板１４ａの上面図である。ＬＥＤモジュール４０ａをＬＥＤ台座５０ａに固定した状態を示す上面図である。ＬＥＤモジュール４０ｂをＬＥＤ台座５０ｂに固定した状態を示す上面図である。給電プラグ１９の配線イメージを示す概念図である。発光ダイオード素子１０の固定及び給電方法に関する第２実施例を示す図である。発光ダイオード素子１０の固定及び給電方法に関する第３実施例を示す図である。上記第３実施例のばね端子６６を含む前後方向の鉛直断面図である。上記第３実施例の第３光源ユニット３００ｂに用いられるＬＥＤモジュール７０ｂの上面図である。

符号の説明

１０発光ダイオード素子、１４、１５放熱基板、１６給電コネクタ、１７接点ばね、１８入力部、１９給電プラグ、２０配線、２１配線禁止領域、２２給電接点、２３突起、２４位置決め突起、２６給電接点、２８ねじ、３０クリップ、３２上面押し部、３３バンプ、３４側面押し部、３６下面係止部、４０ＬＥＤモジュール、５０ＬＥＤ台座、５１台座水平面、５２延出部、５３台座傾斜面、５４ブラケット、５５当接部、５６ヒートシンク、５７位置決め突起、５８ネジ穴、５９組み付け基準面、６０クリップコネクタ、６２給電コード、６４側面押し部、６６ばね端子、６７かしめ部、６８台座係止部、７０ＬＥＤモジュール、８０リフレクタ、８３位置決め穴、９０レンズ、９２シェード、９３位置決め穴、９４、９６光線、９８バラスト抵抗、１００第１光源ユニット、２００第２光源ユニット、２１０シェード当接部、３００第３光源ユニット、４００透明カバー、５００車両用灯具、６００第１配光パターン、７００第２配光パターン、８００第３配光パターン、９００第４配光パターン

Claims

照明に用いられる灯具であって、
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子が上面に直接固定された平板状の放熱板と、
前記放熱板の端部で前記半導体発光素子と電気的に接続され、前記半導体発光素子に供給する電源を入力する入力部を前記放熱板より下方に有する給電コネクタと
を備える灯具。
前記給電コネクタは前記放熱板の端部に設けられており、
前記放熱板の前記上面に於いて前記半導体発光素子から前記放熱板の前記端部に向かって伸び、当該端部で前記給電コネクタに接続される配線
を更に有する、請求項１に記載の灯具。
前記放熱板の前記端部における上面に形成され、前記半導体発光素子に電源を供給する給電接点を更に有し、
前記給電コネクタは、前記放熱板の前記給電接点部分を挟持することにより、前記給電接点に電気的に接続する、請求項１に記載の灯具。
前記放熱板の上面に固定され、かつ直列に接続された複数の前記半導体発光素子を備え、前記給電コネクタは、前記複数の前記半導体発光素子の配線の両端に前記電源を供給する、請求項１に記載の灯具。
前記放熱板は、前記半導体発光素子との相対位置が既知の位置決め突起を側面に有している、請求項１に記載の灯具。
前記位置決め突起は、前記半導体発光素子の発光領域の基準との相対位置が既知である、請求項５に記載の灯具。