JP2007506231A - 車両用ライト組立体 - Google Patents

Abstract

照明されるべき少なくとも二つの領域を有する外レンズを有し、少なくとも二つの照明用回路内に配列された半導体光源を採用し、異なる照明用回路が各領域を照明し、一方の電灯回路内の光源が、ライト組立体内の平らなマウントの、他方の照明用回路内の光源と反対側に取り付けられた車両ライト組立体。リフレクタは、別体か一体形成表面のいずれかとしての組立体ハウジング内に設けられ、第一電灯回路内の光源からの光を外レンズの第一領域差し向けるように傾けられた反射面の第一アレイと、第二電灯回路の光源からの光を外レンズの第二領域に差し向けるように傾けられた反射面の第二アレイとを有する。放出光が外レンズによって、組立体内の他の光源より高い程度まで吸収される光源は、それらの効率を向上させるように、光路中に配置されたコリメーティングレンズのアレイを有してもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用のライト組立体に関する。より詳細には、本発明は、光源として、新規な形状で、半導体素子を採用する、テールランプのような、自動車又はトラックのような車両用の、ライトに関する。

車両用計器及び安全灯は、開発の重要な領域である。かかる装置は良く知られているが、安全性、コスト、信頼性、及び、美しいデザインに対する改善がなされ続けている。

多くの現代の車両では、テールランプ組立体等は、停止ランプ、方向指示ランプ、ブレーキランプ等を組み込んだ多機能ユニットである。かかる組立体では、多色レンズがしばしば生産され、方向指示を表示する部分が黄色いプラスチックであり、ブレーキランプを表示する部分が赤色のプラスチックである。放出光が所望の波長であるように、白熱球からの光は、着色プラスチック部分を通って進むときに濾光される。不幸にして、この結果、テールランプ及び他のライト組立体は、美的に好ましくない多色の外レンズを有することになる。

最近、以前に採用された白熱光源が、発光ダイオード（light emitting diodes：ＬＥＤ）のような、半導体素子によって置き換えられてきている。ＬＥＤは、電力効率が高く、白熱灯と同じ光量を発生させるのにより少ない電力で済む点で、白熱灯に勝る利点を示す。その上、ＬＥＤは、白熱灯と比較して、点灯するのにかかる時間の量、すなわち、「オン」の時間の著しい改善を行い、かくして、ある駆動状況に反応するのにより長い時間を他のドライバに提供する。

典型的にはＬＥＤのような半導体の光源はまた、比較可能な白熱球より小さく、ＬＥＤの高い効率により、少ない廃熱しか発生せず、出来たライト組立体を、白熱球を有する場合よりも、少ない容積を占めるようにデザインすることができる。さらに、半導体光源は、白熱球よりも寿命が長く、その長寿命は、ＬＥＤを採用した車両の照明の信頼性を向上させる。

しかしながら、光を広く散乱させる白熱球と違って、ＬＥＤは、光が大変狭い領域（半導体接合部）から放射される、ほとんど点光源のようなものである。さらに、多くの場合、ＬＥＤが作り込まれたパッケージ、典型的にはエポキシ本体は、放出光を散乱させないが、その代わり、通常、放出光を特定の方向に向けるある形状のコリメーティングレンズを有する。

この事実は、かかるＬＥＤ光源を採用するライト組立体によって作り出される光の所望の美しい外観を提供することを困難にする。典型的には、照明設計者が、単に必要な光量を生じさせるのに要求されるよりも、もっと多くの光源を採用することによって、この半導体方式のライト組立体におけるこの欠点に取り組み、その設計者は、より均一な光の外観を提供する試みにおいて、拡散レンズのような、追加の光学素子を含める。

最近、比較的高い強度の半導体光源が利用できるようになった。これは、ライト組立体設計者に更なる美しいツールを与えているが、上述の問題を悪化させるであろう。種々のそれぞれの自動車の安全規制団体によって指定されたように、必要な照度を提供するのに必要なＬＥＤの数が減ったという事実にも拘わらず、特定の照明機能の面積（即ち、方向指示、又はブレーキランプ）は、少なくとも最小の寸法でなければならない。かくして、審美的に満足する方法で、少ないＬＥＤからの光を同じ量の面積にわたって散乱させることは、依然としてもっと困難になった。

ムラタ等に対する米国特許第４９２９８６６号が、ＬＥＤを採用して均一照明の自動車ライトを提供する従来技術の試みを示す。ＬＥＤは、テールランプのレンズと、リフレクタとの間に位置決めされ、ＬＥＤによって放出された光の大部分が、テールランプのレンズに垂直に放出される。リフレクタは、光がＬＥＤから放出される方向に垂直に延びる平行な細長い反射面の階段構造を有し、放出光は、光を反射してレンズを通って外へ出るように角度をなす反射面から輝く。ムラタによって教示されたテールランプは、ディフューザを採用したそれ以前の試みに対して幾つかの利点を示すが、生み出すことができる美しいデザインを制限する比較的平らなライト組立体のためにのみうまくいくという事実を欠点としてもつ。

モダンな車の形状を考慮すれば、テールランプは、外レンズが車両のリアコーナーの重要な部分の周りに湾曲しなければならないように、車両上の位置に配置されることが典型的に要求される。かかるテールランプがＬＥＤを採用すると、設計者は、典型的には、ＬＥＤが一部である電気回路を、テールランプから放出された光が車両のほぼ長手方向に進むような方法で形成するという挑戦が突きつけられる。過去には、これは、異なる角度で位置決めでき、電気的に、又は多重オフセットステップで形成され得る回路を使用することによって結びつけられる多重回路基板の使用により達成された。かかる先行技術の解決策は、車両の湾曲に近づく点では効果的であったが、多重回路の解決策は、典型的には、大変高価であり、及び／又は、ライト組立体の中に取り付けるのが面倒である。

半導体光源を採用し、過度の数の光源を必要とすることなく、合理的に分散された均一な光を提供し、かつ、種々の形状で形成することができるライト組立体を有することが望ましい。

本発明の目的は、先行技術の少なくとも一つの欠点を回避し、或いは、緩和する、半導体デバイスを採用する新規な車両用ライト組立体を提供することにある。

本発明の第一の側面によれば、車両に取り付けるためのハウジングと、照明されるべき少なくとも第一領域及び第二領域を有する外レンズと、第一対向面に少なくとも第一電灯回路を形成し、かつ、第二対向面に少なくとも第二電灯回路を形成するように、第一及び第二対向面に取り付けられた半導体光源を有し、外レンズの後ろでハウジング内に取り付けられたほぼ平らなマウントと、前記ハウジング内のリフレクタとを有し、リフレクタは、第一電灯回路の光源からの光を外レンズの第一領域に差し向けるために、平らなマウントの平面に対して傾けられた反射面の第一アレイを有し、さらに、第二電灯回路の光源からの光を外レンズの第二領域に差し向けるために、平らなマウントの平面に対して傾けられた反射面の第二アレイを有する、車両用ライト組立体を提供する。

好ましくは、ライト組立体は、第二電灯回路の複数の光源に相応して間隔を保たれ、光源と、第二電灯回路の光源からの光を外レンズの第二領域へ集中させるため反射面の第二アレイの反射面との間に配置される複数のコリメーティングレンズを更に有する。また、好ましくは、第二電灯回路の光源は、第一電灯回路の光源によって放出された光と異なる波長の光を放出する。外レンズは、第一電灯回路の光源によって放出された波長の光を比較的透過し、第二電灯回路の光源によって放出された波長の光を透過させず、依然として、第二波長の光の大部分を、外レンズの第二領域に通過させ、かくして、第二電灯回路が照明されるとき、第二領域の見かけの色を変える。換言すれば、外レンズは比較的透明であり、第二波長を、波長に影響を及ぼすことなく通過させ、これにより、第二波長及び色を維持する。また、好ましくは、第一電灯回路の光源によって放出された波長は、赤色の光に対応し、第二電灯回路の光源によって放出された波長は、琥珀色の光に対応し、外レンズの色は赤色であり、この場合、第二電灯回路が照明されたときに、第二領域の見かけの色は、琥珀色であり、第二電灯回路が照明されないときに、第二領域の色は赤色である。

また、好ましくは、外レンズは、光源が取り付けられた平らなマウントの平面に垂直な平面で湾曲される。他の実施形態では、リフレクタを、ハウジング内に一体に形成することができる。

本発明は、照明されるべき少なくとも二つの領域を有する外レンズ付き車両ライト組立体を提供し、半導体光源は、少なくとも二つの電灯回路へ配列され、異なる電灯回路は、各領域を照明し、一方の電灯回路の光源は、ライト組立体内の平らなマウントの、他方の電灯回路の光源と反対側に取り付けられる。
本発明の好ましい実施形態は、添付の図面を参照して、例示としてのみ説明される。

本発明の実施形態による自動車のテールランプ組立体が、図１に２０で全体的に示される。テールランプ組立体２０は、ＡＢＳプラスチック、又は、当業者に明らかなであるような任意の他の適当な材料で形成されるハウジング２４と、アクリル、又は、当業者に明らかなであるような他の適当な材料のような、透明材料で形成され、かつ、望み通りに着色されてもよい外レンズと、を有する。

以下により詳細に説明するリフレクタ３２が、ハウジング２４の内側に取り付けられ、かつ、スロット３６を有し、スロット３６には、平らな光源マウント４０が挿入される。図１には図示されないが、スロット３６はまた、マウント４０の二つの端を受け、かつ、それを更に支持するように、ハウジング２４の内側に沿って延びる。マウント４０は、ＬＥＤ４４のような、複数の半導体光源を取り付けることができるプラスチック又はアルミニウムのような、任意適当な基板である。

図に示すように、第一の複数のＬＥＤ４４が、マウント３６の上面に取り付けられ、かつ、第一の電灯回路４８を形成するように電気的に接続され、第二の複数のＬＥＤが、マウント４０の下側に取り付けられ、第二の電灯回路５２を形成するように、電気的に接続される。当業者に明らかなように、電灯回路４８及び５２は、必要ならば、限流抵抗器等のような、図示しない、他の電気部品を有してもよい。

いま、図２ａ、図２ｂ、図２ｃ及び図３を参照すると、リフレクタ３２がより詳細に示されている。図示するように、図示した実施形態では、ＬＥＤ４４は、三つのグループに配列され、リフレクタ３２は、各グループの反射面３４を有する。図示した実施形態では、各反射面３４は、図２ｃで最も良く分かるように、ＬＥＤ４４の方に向かって形状が凸形状である。図２ｂに示すように、リフレクタ３２はまた、マウント４０から上へ延びるにつれて、ＬＥＤ４４に向かって内側に湾曲する。当業者に明らかなように、リフレクタ３２の反射面３４の設計が、ＬＥＤ４４によって放出された光を外レンズ２８の方へ向ける限り、反射面３４は、形状が凸面である必要はなく、例えば、単に傾けられた、及び／又は湾曲した平面でもよい。反射面３４は、ＬＥＤ４４によって放出された光を、外レンズ２８の全域にわたってほぼ等しい光を提供するように向ける。

ムラタで教示されたものに比して、リフレクタ３２の設計の特定の利点は、リフレクタ３２が、平らであったり、放出光の方向に垂直であったりする必要が無く、かつ、これにより、テールランプ組立体２０を、種々の審美的に満足なデザインで形成することを可能にする。一例として、図４に見えるように、テールランプ組立体２０の右手側が、左手側から後にカールされ、図３は、テールランプ組立体２０の右手側のカールをより良く図示するリフレクタ３２の断面を示す。

本発明の他の利点は、リフレクタ３２を、金属被覆した成形プラスチックから比較的安価に製造することができ、かつ、マウント４０の上及び下の両方の光源のためのリフレクタの反射面３４を単一のリフレクタユニット３２として製造することができることである。変形例として、リフレクタ３２を内部に一体に形成したハウジング２４を成形プラスチックから製造することができる。次いで、金属の蒸着又は電界メッキを含む在来の方法によって、リフレクタ３２をクロムメッキし、或いは、反射面にすることができる。

テールランプ組立体２０の他の特徴は、図１に示すように、マウント４０の上面及び底面の両方にＬＥＤ４４を取り付けることである。ＬＥＤ４４を保持するのにマウント４０の両面を採用することによって、より小型のテールランプ組立体２０を得ることができ、マウント４０自身が、外レンズ２８に照明されるべき異なる領域（図示した例では、上と下の領域）の間のシュラウドとして働くことができる。図４の例示態様では、マウント４０の上の容積は、シュラウド５６によって左右に分割されて、照明されるべき二つの異なる領域を形成し、シュラウド５６の左の領域は、走行ランプに対応する領域であり、シュラウド５６の右の領域は、ブレーキランプに対応する領域である。

マウント４０下の容積は、三つの領域に分割される。図４の左側のほとんどの領域は、（ある欧州の管轄区で要求される）後方霧警告灯に対応し、一対のシュラウド６０とシュラウド６４との間に、一対のシュラウド６０とシュラウド６４によって形成された中間領域によって方向指示に対応する右側のほとんどの部分から分離され、在来の白熱電球（図示せず）が配置されて、予備又は後退用ライト領域を構成する。

各領域における、ＬＥＤ４４のような半導体光源が、マウント４０に取り付けられる導電体（図示せず）によって別々の電灯回路に形成される。本実施形態では、ＬＥＤ４４は、可撓性である基板に取り付けられ、その基板はまた、必要な導電体、及び、限流抵抗器（図示せず）のような、他のどんな必要な構成要素をも支持し、基板は、接着剤を使用して、マウント４０に結合される。本発明は、ＬＥＤ４４を取り付け、かつ、接続するためのこの技術に限定されず、在来の、又は表面実装プリント回路基板としてマウント４０を製造することを含む、種々の他の技術を、当業者に明らかなように、採用することができる。

本発明によって与えられる他の利点は、単色の外レンズ２８を用いて、種々の照明された領域に異なる色の放出光を提供することにある。上述のように、種々の自動車の基準及び／又は安全規制は、特別のランプに使用されるべき特別の色を要求する。例えば、ブレーキランプは、典型的には、赤色が要求され、方向指示は、典型的には、琥珀色が要求される。 美的な理由により、多くの自動車設計者は、典型的には、これらの規制に合うように要求される多色の外レンズを嫌う。

ネイチェバに対する欧州特許ＥＰ０６８９０００Ｂ１号は、赤色の外レンズを有するテールランプ装置を教示する。そのテールランプは、ブレーキランプ等に必要な赤色光を提供するため比較的狭い帯域の赤色光を放出するＬＥＤを採用する。ネイチェバによって教示された外レンズは色が赤色であるが、いくらかの放出光が外レンズによって吸収されるが、色の変化なしに、琥珀色ＬＥＤによって放出された琥珀色の光を通す。

ネイチェバによって教示されたテールランプは、改善された美的なデザインを可能にするが、そのテールランプは、過大な数の琥珀色放出ＬＥＤを、外レンズによる琥珀色光のいくらかの吸収のために、琥珀色光の所要強度を達成するために、採用しなければならないという事実を欠点としてもつ。対照的に、本発明者は、各琥珀色放出ＬＥＤの光路に、フレネルレンズのような、コリメーティングレンズを設けることによって、外レンズを通過する琥珀色光の所要強度レベルを、より少ない数の琥珀色放出ＬＥＤで達成することができることを突き止めた。

図５は、コリメーティングレンズ７６のアレイ７２を示す。アレイ７２は、種々の方法で製造することができ、本実施形態では、アレイ７２は、透明アクリルのような、適当な材料を射出成形することによって製造される。アレイ７２は、ＬＥＤ４４とリフレクタ３２との間で、マウント４０に取り付けられ、アレイ７２が、図１に示すように、適所に取り付けられるとき、コリメーティングレンズ７６が、各ＬＥＤ４４の中心に置かれるように、各コリメーティングレンズ７６は、アレイ７２で間隔を保つ。光が、リフレクタ３２によって反射される前に、ＬＥＤ４４によって放出された琥珀色光をレンズ７６でコリメートすることによって、琥珀色ＬＥＤ４４によって放出されたより大きい割合の光が、リフレクタ３２の表面３４へ向けられ、かくして、より多くの琥珀色光が、外レンズ５８全体にわたって向けられる。当業者に明らかなように、本発明は、赤色の外レンズ２８により、赤色光及び琥珀色光を提供することに限定されず、所望ならば、種々の他の色の組合せを採用することができる。

更なる美的な特徴をも、テールランプ組立体２０について含めることができる。例えば、テールランプ組立体２０の中を覗く人が、マウント４０上のＬＥＤ４４への遮られた視線を有するように、ベゼル８０を外レンズの内側に取り付けて、テールランプ組立体２０の一部を塞ぐことができる。さらに、トリム部品を、凹部８４で外レンズ２８の外部に取り付けてもよい。

本発明は、多くの特徴及び利点を有するテールランプ組立体を有する。テールランプ組立体は、小型であり、更に、多くの異なる照明された領域を提供し、また、リフレクタと、放出された光が外レンズによってより大きな程度まで吸収されるＬＥＤとの間に、コリメーティングレンズを使用することによって、合理的に効率的な方法で、単色（例えば、赤色）外レンズを通して、琥珀色及び赤色に照明された領域の両方を提供する。テールランプ組立体は、車両設計者の美的な要求に合うように、新規なリフレクタ設計により、種々の形状で製造することができる。

本発明の上述した実施形態は、本発明の例示するものであり、もっぱら特許請求の範囲によって定められる発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって、変形及び変更が発明に対して行われるであろう。

本発明の実施形態によるテールランプ組立体の断面を示す。 図１のテールランプ組立体のリフレクタ及び光源マウントの一部分の正面図である。 図１のテールランプ組立体のリフレクタ及び光源の一部分の側面図である。 図１のテールランプ組立体のリフレクタ及び光源の一部分の上面図である。 図１のテールランプ組立体のリフレクタの一部分の断面の上面図である。 外レンズを除いた、図１のテールランプ組立体の斜視図である。 コリメーティングレンズのアレイを示す。

Claims (21)

1. 車両に取り付けるためのハウジングと、
   照明されるべき少なくとも第一領域及び第二領域を有する外レンズと、
   第一対向面に少なくとも第一電灯回路を形成し、かつ、第二対向面に少なくともとも第二電灯回路を形成するように、第一対向面と第二対向面に取り付けられた半導体光源を有するほぼ平らなマウントと、を有し、
   平らなマウントは、外レンズの後でハウジング内に取り付けられ、
   第一電灯回路内の光源からの光を外レンズの第一領域に差し向け、かつ、第二電灯回路内の光源からの光を外レンズの第二領域に差し向けるように形成された前記ハウジング内のリフレクタを有する、
   車両用ライト組立体。
2. 前記リフレクタは、平らなマウントに対して傾けられた反射面の第一アレイと、平らなマウントに対して傾けられた反射面の第二アレイと、を有する、請求項１記載の車両用ライト組立体。
3. 第二電灯回路内の複数の光源に相応して間隔を保ち、かつ、第二電灯回路光源からの光を外レンズの第二領域上に集中させるために、光源と反射面の第二アレイとの間に配置したコリメーティングレンズのアレイを更に有する、請求項２記載の車両用ライト組立体。
4. 第一電灯回路の光源は、第一波長の狭い帯域の光を放出し、
   第二電灯回路の光源は、第一波長と異なる第二波長の狭い帯域の光を放出し、
   外レンズは、第二波長の光を比較的透過させ、前記第二波長を維持する、
   請求項３記載の車両用ライト組立体。
5. 第一波長は、赤色に相当し、第二波長は、琥珀色に相当し、外レンズの色は赤色である、請求項４記載の車両用ライト組立体。
6. リフレクタは、前記ハウジング内部に一体に形成され、リフレクタ上に付けられた反射被覆を有する、請求項５記載の車両用ライト組立体。
7. 第一電灯回路の光源は赤色光を放出し、第二電灯回路の光源は琥珀色光を放出し、外レンズの色は赤色である、請求項１記載の車両用ライト組立体。
8. 前記紅白色光をコリメートするように位置決めされたコリメーティングレンズを更に有する、請求項７記載の車両用ライト組立体。
9. 前記コリメーティングレンズは、第二電灯回路とリフレクタとの間に位置決めされる、請求項８記載の車両用ライト組立体。
10. 第二電灯回路の光源の各々からの光をコリメートするように位置決めされたコリメーティングレンズのアレイを更に有する、請求項７記載の車両用ライト組立体。
11. コリメーティングレンズの前記アレイは、第二電灯回路とリフレクタとの間に位置決めされる、請求項１０記載の車両用ライト組立体。
12. コリメーティングレンズの前記アレイは一体成形される、請求項１１記載の車両用ライト組立体。
13. 外レンズと平らなマウントとの間に位置決めされた、少なくとも前記第一電灯回路を塞ぐベゼルを更に有する、請求項１記載の車両用ライト組立体。
14. 前記第二電灯回路の光源の各々からの光をコリメーティングする、前記平らなマウントに取り付けられたコリメーティングレンズのアレイを更に有する、請求項１３記載の車両用ライト組立体。
15. ハウジングと、
    前記ハウジングに取り付けられ、少なくとも二つの照明されるべき領域を有し、
    前記ハウジングに取り付けられた、第一対向面と第二対向面とを有する比較的平らな部材と、
    二つの電灯回路内に配列された複数の半導体光源と、
    ハウジング内のリフレクタと、を有し、
    前記リフレクタは、前記光源からの光を前記外レンズに向けて反射させる車両用ライト組立体であって、
    外レンズの各領域を照明する一つの電灯回路と、平らな部材の第一対向面上に取り付けられた一つの電灯回路内の光源と、平らな部材の第二対向面上に取り付けられた第二の電灯回路内の光源と、を特徴とする、車両用ライト組立体。
16. 前記リフレクタは、第一照明面からの光を外レンズの第一領域に反射させる、平らな部材に対して傾けられた反射面の第一アレイと、第二照明面からの光を外レンズの第二領域に反射させる、平らな部材に対して傾けられた反射面の第二アレイとを有する、請求項１５記載の車両用ライト組立体。
17. 前記第二光回路の光源の各々からの光をコリメートし、かつ、前記コリメート光を、反射面の前記アレイの方へ向ける、前記平らな部材に取り付けられたコリメーティングレンズのアレイを更に有する、請求項１６記載の車両用ライト組立体。
18. 外レンズと平らな部材との間に位置決めされた、少なくとも前記第一電灯回路の直視を塞ぐベゼルを更に有する、請求項１７記載の車両用ライト組立体。
19. 前記コリメーティングレンズは一体に形成される、請求項１８記載の車両用ライト組立体。
20. 第一電灯回路の光源は狭い帯域の赤色光を放出し、第二電灯回路は狭い帯域の琥珀色光を放出し、外レンズの色は赤色である、請求項１９記載の車両用ライト組立体。
21. 前記光源は発光ダイオードである、請求項２０記載の車両用ライト組立体。

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