JP2005209537A - 灯具 - Google Patents
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Abstract
【課題】高精度な配光パターンを形成する灯具の提供。
【解決手段】車両用灯具500は、側面に円弧状の位置決め突起24を有する放熱基板14と、放熱基板14の上面における、位置決め突起24の円弧の中心軸上に固定された発光ダイオード素子10とを備える。発光ダイオード素子10の発光領域の基準は上記円弧の中心軸上にある。また、放熱基板14は、発光ダイオード素子10に生じた熱を放熱する、金属又はセラミック製の放熱板である。
【選択図】図7
【解決手段】車両用灯具500は、側面に円弧状の位置決め突起24を有する放熱基板14と、放熱基板14の上面における、位置決め突起24の円弧の中心軸上に固定された発光ダイオード素子10とを備える。発光ダイオード素子10の発光領域の基準は上記円弧の中心軸上にある。また、放熱基板14は、発光ダイオード素子10に生じた熱を放熱する、金属又はセラミック製の放熱板である。
【選択図】図7
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、側面に円弧状の突起を有する基板と、基板の上面における、突起の円弧の中心軸上に固定された半導体発光素子とを備える。
半導体発光素子の発光領域の基準が円弧の中心軸上にあってもよい。
基板は、半導体発光素子に生じた熱を放熱する、金属製の放熱板であってもよい。
基板は、半導体発光素子に生じた熱を放熱する、セラミック製の放熱板であってもよい。
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。
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。
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、40 LEDモジュール、50 LED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、70 LED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 (4)
- 照明に用いられる灯具であって、
側面に円弧状の突起を有する基板と、
前記基板の上面における、前記突起の円弧の中心軸上に固定された半導体発光素子と、
を備える灯具。 - 前記半導体発光素子の発光領域の基準が前記円弧の中心軸上にある請求項1に記載の灯具。
- 前記基板は、前記半導体発光素子に生じた熱を放熱する、金属製の放熱板である請求項1に記載の灯具。
- 前記基板は、前記半導体発光素子に生じた熱を放熱する、セラミック製の放熱板である請求項1に記載の灯具。
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