JP2008153093A - 照明装置とその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】近年の車両構造の流行性やデザイン性を考慮して、小型で高輝度を実現するとともに、前照灯ユニットの温度上昇を抑えた信頼性の高い照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】半導体発光素子１０７と、半導体発光素子１０７から照射される光を反射するリフレクタ１０４と、を少なくとも備え、リフレクタ１０４の反射曲面が、反射曲面を可変できる複数のリフレクタ片１０３で構成され、小型で高輝度の照明装置を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体発光素子を光源とする照明装置とその制御方法に関するものであり、特に、車両用前照灯装置への用途を目的としたものである。

近年、白色の半導体発光素子であるＬＥＤ（発光ダイオード）の高輝度化が可能になり、高照度が必要とされる車両用前照灯装置にも応用することが提案され始めている。

しかし、ＬＥＤは高寿命、高効率ではあるが、ＬＥＤの光量を上げると、発熱量が必然的に増加し、ＬＥＤの素子温度のみならずＬＥＤ周辺の構成部品の温度も著しく増大する。

特に、ＬＥＤは電流駆動型の半導体発光素子であり、高くてもせいぜい４Ｖ以下の電圧で発光するために、数Ｗの入力でも、アンペアオーダの電流が必要となり、配線などの発熱も考慮しなければならないという問題もある。

そこで、高輝度を維持するためには、ＬＥＤの温度上昇に対する何らかの対処が必要となる。そして、この対処が不十分な場合、ＬＥＤが有する本来の寿命が低下するばかりでなく、ＬＥＤ周辺の樹脂などの構成部品の損傷を招くおそれがある。一方、樹脂部品などの周辺部品の耐熱性を増加させると、照明装置の材料コストが上昇するという問題を生じる。

上記問題を回避するために、ＬＥＤの効率をさらに向上させるとともに、ＬＥＤの点灯によって発生する熱を効率よく排出し、熱が前照灯ユニットの内部に蓄積されない構成が必要となる。

以下に、従来の車両用前照灯ユニットについて図６を用いて説明する。図６は、従来の車両用前照灯ユニットの構成を説明する概略断面図である。

図６に示すように、車両用前照灯ユニットは、筐体６０２に設けられたレンズ６０１と、筐体６０２内に収納されたヒートシンク６０５に配置された２個の半導体発光素子であるＬＥＤ６０６、６０７、リフレクタ６０４、遮光板６０３および放熱フィン６０９とを備えている。また、シェードと呼ばれる遮光板６０３は、対向車の目障りとなる照射光を制限するとともに、筐体６０２は外部からの水などの浸入を防いでいる。そして、ＬＥＤ６０６、６０７から照射された光は、リフレクタ６０４によって反射され、例えば光路６０８に沿って進んでレンズ６０１によって屈折し、ほぼ平行光となって前方を照射する。

ここで、ヒートシンク６０５は熱伝導の良好な材料で形成されており、ＬＥＤ６０６、６０７で発生した熱をヒートシンク６０５と接続された放熱フィン６０９を介して外部に放出するように構成されている。

そして、具体的な構成として、ＬＥＤが光学系の焦点に配置されるとともに、筐体、リフレクタ、レンズなどが一体となって、回動制御され、配光パターンを有する出射光を左右方向に可変する構成を備えた車両用前照灯装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、ＬＥＤを複数個設けて、それぞれに放熱フィンとレンズを設けた構造とすることにより、電流と発生熱量を分散する方法の車両用前照灯装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、ＬＥＤの温度上昇を抑え、光源の光束の減少や、発光色の変化を抑制することを目的としている。その中で、複数のＬＥＤで光源を分散させ、各々のＬＥＤの前に置かれたレンズによってそれぞれ平行光線として外部に照射すれば、全体としての高い輝度を保ったまま、各ＬＥＤの発熱量の低減も可能になるとしている。

しかしながら、上記の構成によって、各ＬＥＤは点灯当初、低い温度で制御できるが、全ＬＥＤから発生する合計の熱量は、点灯時間の経過とともに、前照灯ユニット内部に蓄積する。そのため、例えばファンなどで通風を行わない限り、前照灯ユニットの温度は上昇し、筐体やＬＥＤの寿命を低下させるという問題がある。

また、車両用前照灯装置では、ＬＥＤや筐体を高温による損傷から守るために、筐体温度が一定以上に上昇した場合、警告などの情報を運転者に与えて、何らかの対処をする方法が考えられる。しかし、そのためには温度センサなどの付加部品を必要とし、反対にコストが上昇するという課題もある。

そこで、上記課題を解決するために、ユニット化された複数のＬＥＤにおいて、その内の１個のＬＥＤに対して所定の動作特性を基準特性と比較し、その比較結果に基づいて駆動電流を制御するという方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、複数のＬＥＤを用いる場合、個々のＬＥＤの設置場所によって温度上昇が異なるため、個々のＬＥＤに対する、個別の測定と制御が必要となる。一方、個々のＬＥＤにおいては、大きく異なった温度上昇が生じる場合、個々のＬＥＤ毎の著しい寿命差を生じ、メンテナンス性の悪化や機器そのものの局部的な損傷を引き起こす場合もある。
特開２００６−１７９２４６号公報 特開２００４−３１１２２４号公報 特開２００５−３２４６５６号公報

しかしながら、従来の車両用前照灯装置では、高輝度を得るために複数のＬＥＤで構成する必要があるため、特許文献２に示すように、個々のＬＥＤにそれぞれ個別のリフレクタを用いるか、ＬＥＤ全体から照射された光が近似的に平行光となる大きいリフレクタが必要であった。そのため、前照灯ユニットそのものが大型化するとともに、大型化により車両のデザイン性が制限され、機能性を損なうという問題があった。

また、複数のＬＥＤを同時に長時間駆動すると、前照灯ユニットの温度が上昇し、ＬＥＤの寿命を低下させるばかりでなく、前照灯ユニットを構成する樹脂の変形や劣化を生じるという問題があった。特に、周囲温度の高い環境下では、最悪の場合、発火などを生じるなど安全性に対する危惧もあった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、近年の車両構造の流行性やデザイン性を考慮して、小型で高輝度を実現するとともに、前照灯ユニットの温度上昇を抑えた信頼性の高い照明装置を提供することを目的とする。

上述したような目的を達成するために、本発明の照明装置は、半導体発光素子と、半導体発光素子から照射される光を反射するリフレクタと、を少なくとも備え、リフレクタの反射曲面が、反射曲面を可変できる複数のリフレクタ片で構成される。さらに、半導体発光素子を反射曲面の焦点近傍に配置するとともに、反射曲面の前方にレンズを配置した構成を有する。

これらにより、焦点位置を変更でき、前方に照射する光の方向、位置、広がりなどを任意に可変できる照明装置を実現できる。また、従来、斜め前方の照明などは困難であったが、リフレクタ片を可変することによって、集光する位置を変化させることが可能になり、容易に斜め前方も照明ができる。特に、強い照射光が必要な自動車や二輪車などの前照灯として用いた場合、前後左右などの照射が行え、その広がりや強度も自由に変化させることができるため安全性を高めることができる照明装置が得られる。

また、本発明の照明装置は、複数の半導体発光素子と、複数の半導体発光素子を時分割で駆動し、それぞれの半導体発光素子から照射される光を反射するリフレクタと、を少なくとも備え、リフレクタの反射曲面が、反射曲面を可変できる複数のリフレクタ片で構成され、時分割で駆動される半導体発光素子から照射される光に同期してリフレクタ片を可変して焦点近傍に集光するとともに、反射曲面の前方に配置されたレンズを通して光を前方に照射する構成を有する。

これにより、各半導体発光素子の発光時間を短くできる。その結果、個々の半導体発光素子の温度の上昇を抑制し、半導体発光素子の寿命の向上や照明装置の樹脂部品などの劣化を防止できる。

さらに、半導体発光素子が基体上に配置され、基体がリフレクタの外部に備えられた放熱器と連結されている。また、熱伝導性の基体は、複数の半導体発光素子がそれぞれ個別に設けられている。これらにより、半導体発光素子によって発生した熱が、外部に効率よく放熱される。

さらに、リフレクタ片が、リフレクタ片に設けられた複数の圧電体の伸縮により可変される。また、リフレクタ片が、静電気力または電磁気力により可変される。これらにより、半導体発光素子に対応して、任意の反射曲面を自由に、かつ高速に形成できるリフレクタを構成できる。

また、本発明の照明装置の制御方法は、半導体発光素子と、半導体発光素子から照射される光を反射する複数のリフレクタ片を有するリフレクタと、を少なくとも備えた照明装置の制御方法であって、リフレクタ片で、リフレクタの反射曲面を形成するように可変に制御し、半導体発光素子から照射される光を所定の方向に反射させて光路制御を行う。さらに、半導体発光素子を反射曲面の焦点近傍に配置して光路制御を行う。

これらにより、焦点位置の変更や、前方に照射する光の方向、位置、広がりなどを任意に制御することができる。

さらに、半導体発光素子が複数個配置され、複数個の半導体発光素子を時分割で駆動するとともに、時分割で駆動される半導体発光素子から照射される光に同期して、リフレクタ片を可変して制御してもよい。

これにより、各半導体発光素子の発光時間を短くし、半導体発光素子の温度の上昇を抑制できる制御が可能となる。また、時分割駆動により連続動作時よりも大きな電流での駆動を実現できるため、高輝度の照明装置を実現できる。

さらに、時分割で駆動する複数個の半導体発光素子に印加する入力値が、半導体発光素子の点灯時に個別に計測され、予め決められた電圧値と電流値から変化したときに、半導体発光素子の入力値を個別に可変し、予め決められた電圧値と電流値となるように制御してもよい。

これにより、複数の半導体発光素子の光量を安定にできるとともに、長寿命で信頼性に優れた照明装置を実現できる。

本発明によれば、複数の半導体発光素子や照明装置全体の長寿命化とともに、小型で安全性の高い照明装置を実現できる。さらに、自動車などの車両用前照灯として使用する場合、自動車のデザイン性の向上や設計自由度を大幅に拡大できるものである。

本発明の照明装置は、反射曲面の焦点近傍に半導体発光素子を配置し、反射曲面を移動可能なリフレクタ片で構成したものである。

また、特に複数の半導体発光素子を用いる場合には、各半導体発光素子の点灯と非点灯の時分割駆動と同期して、複数のリフレクタ片を可動して制御する。これにより、それぞれの半導体発光素子から照射された光が、前方に置かれたレンズから、近似的に平行光線となって前方を照射する構成としたものである。

以下に、具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態にかかる照明装置の概略構成図である。図１（ａ）は全体を覆う筐体を取り除いた全体構成図であり、図１（ｂ）は本発明の第１の実施の形態にかかる照明装置の光源ユニットを示す構成図である。

図１（ａ）に示すように、本発明の照明装置は、少なくとも筐体（図示せず）内の設けられた半導体発光素子（図示せず）、複数のリフレクタ片１０３で構成されたリフレクタ１０４、各リフレクタ片１０３に設けられた駆動装置１０５、放熱器１０６およびレンズ１０１で構成されている。また、図１（ｂ）に示すように、半導体発光素子１０７は、例えば放熱フィンなどの放熱器１０６と接続され、外部に熱を放出するように構成されている。

そして、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などの半導体発光素子（以下、「ＬＥＤ」と記す場合もある）１０７から照射された光は、複数のリフレクタ片１０３で構成されたリフレクタ１０４で反射され、焦点１０２を通過して、レンズ１０１で屈折された後、近似的に平行光となって外部に照射される。

ここで、各リフレクタ片１０３に接続された、例えば圧電体素子で構成された駆動装置１０５（１箇所のみ図示している）は、その一端が筐体（図示せず）に固定されている。なお、駆動装置１０５は、例えば４個の圧電体素子を組み合わせて構成され、各圧電体素子のそれぞれの両端に電圧を印加することにより、リフレクタ片１０３の傾斜、移動などの動作を行えるようになっている。例えば、いずれかの圧電体素子に、電圧を印加するとその圧電体素子は伸縮し、リフレクタ片１０３がその方向に傾斜する。つまり、駆動装置１０５は、全てのリフレクタ片１０３に取り付けられ、このリフレクタ片１０３を可変することによりリフレクタ１０４全体で、例えば楕円体曲面などの反射曲面が形成されることになる。なお、反射曲面としては、上記の楕円体曲面に限られず、放物曲面や、楕円体曲面や放物曲面などを組み合わせて複合曲面で構成してもよい。

また、ＬＥＤ１０７は、この反射曲面の１つの焦点近傍に位置するように配置されており、焦点１０２はリフレクタ１０４のもう１つの焦点となっている。そのため、ＬＥＤ１０７から照射された光は、リフレクタ片１０３の内側で反射され、焦点１０２近傍に集光される。

このとき、リフレクタ片１０３を駆動装置１０５で駆動することによって、反射曲面の形状を任意に変化させることができるため、この焦点１０２の位置を前後左右に移動させることが可能となる。その結果、焦点１０２を通過した光は、レンズ１０１を通過した後、照射方向、照射面積などを自由に変更できる。

なお、図１には図示していないが、圧電体素子を大きく伸縮させる場合、傾き角によっては、圧電体素子と筐体壁もしくはリフレクタ片１０３の接合面に大きな応力が発生し、接着剥がれなどが発生する。そのため、例えば圧電体素子と筐体壁間に、比較的硬度の高い電気絶縁性のゴムを介在させることが好ましい。

本実施の形態によれば、リフレクタ片１０３を可変することにより、集光する位置を変化させ、容易に照射する方向や照射面積を変更できる照明装置を実現できる。それにより、非常に小型で変化に富んだ照明が可能となる。

（第２の実施の形態）
以下に、本発明の第２の実施の形態にかかる照明装置を、図２を用いて詳細に説明する。図２は、本発明の第２の実施の形態にかかる照明装置の断面構造および動作説明図である。なお、図面中で筐体壁２０３を突き抜けて下半分に引かれた曲線は、説明のための補助線である。

図２に示すように、第２の実施の形態にかかる照明装置は、筐体壁２０３の内側に複数のリフレクタ片２０４を配置して、例えば基体２１５に取り付けられた、白色光を発光するＬＥＤ２０６、２０７、２０８の位置近傍を焦点とする３つの、例えば楕円体曲面などからなる反射曲面２０９、２１０、２１１を近似的に形成してリフレクタを構成するものである。ここで、筐体壁２０３には、必要に応じて遮光板２１２、２１６が設けられ、半導体発光素子の散乱光成分や対向車への直接光を低減している。なお、反射曲面としては、第１の実施の形態と同様に、上記の楕円体曲面に限られず、放物曲面や、楕円体曲面や放物曲面などを組み合わせて複合曲面で構成してもよい。

そして、反射曲面２０９、２１０、２１１は、ＬＥＤ２０６、２０７、２０８の位置が焦点近傍となるように、ＬＥＤ２０６、２０７、２０８の点灯に同期させてリフレクタ片２０４を駆動して形成されるとともに、共通の焦点２０２を有している。さらに、共通の焦点２０２の前方にはレンズ２０１が設けられ、各ＬＥＤの光を、近似的に平行光として前方を照射するものである。ここで、各リフレクタ片２０４は、例えば３角形状で構成され、その角部近傍にそれぞれ圧電体素子２０５を備え、圧電体素子２０５を介して筐体壁２０３と接続されている。

つまり、第２の実施の形態にかかる照明装置は、圧電体素子２０５に電圧を印加してリフレクタ片２０４を可変して、平行移動や傾斜移動を行い、ＬＥＤ２０６、２０７、２０８の位置が焦点近傍となるように反射曲面２０９、２１０、２１１が形成されるものである。

これにより、複数のＬＥＤで構成される大きな光源を有する照明装置においても、基本的には１つの擬似的なリフレクタで、複数のＬＥＤの光を同じ方向に照射できる。その結果、複数のＬＥＤで構成される大きな光源を用いても、等価的に光源を小さくできるため、小型で高輝度の照明装置を実現できる。

以下に、本発明の第２の実施の形態にかかる照明装置の制御方法について説明する。図３は、本発明の第２の実施の形態にかかる照明装置の複数のＬＥＤを駆動するタイミングチャートである。

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、ＬＥＤ２０６、２０７、２０８の入力値（例えば電流値や電圧値）の波形を示し、立ち上がり部３０１、３０２、３０３が点灯する期間を示している。また、図３（ｄ）〜図３（ｆ）は、ＬＥＤ２０６、２０７、２０８の発光に対応して、複数のリフレクタ片２０４が駆動されるタイミングを示している。つまり、複数のリフレクタ片２０４からなるリフレクタは、各ＬＥＤの点灯時に、各ＬＥＤの位置が焦点近傍となる近似的な反射曲面を構成するように予め決められた３つの動作パターン波形を有している。そして、その動作パターン波形に応じて、決められた印加電圧により各圧電体素子２０５を駆動し、反射曲面を形成する。

まず、図３（ａ）に示すように、ＬＥＤ２０６が立ち上がり部３０１の期間で点灯する場合、リフレクタを構成する複数のリフレクタ片２０４の各圧電体素子に、図３（ｄ）で示す動作パターン波形３０４で電力（所定の電圧と電流）が供給される。この電力によって、各圧電体素子２０５が伸縮動作を行い、全てのリフレクタ片２０４の位置と傾きが制御され、ＬＥＤ２０６の位置が焦点近傍となる反射曲面が形成される。

つぎに、ＬＥＤ２０７が点灯した場合、複数のリフレクタ片２０４に図３（ｅ）に示す動作パターン波形３０５の電力が各圧電体素子２０５に供給され、その伸縮動作により、ＬＥＤ２０７の位置が焦点近傍となる反射曲面が形成される。

つぎに、ＬＥＤ２０８が点灯した場合、複数のリフレクタ片２０４に図３（ｆ）に示す動作パターン波形３０６の電力が各圧電体素子２０５に供給され、その伸縮動作により、ＬＥＤ２０８の位置が焦点近傍となる反射曲面が形成される。

そして、上記各リフレクタ片２０４の動作を繰り返すことにより、複数のＬＥＤが順次点灯し、擬似的に連続的に点灯しているように動作するものである。

なお、上記ではＬＥＤが３個の場合を例に説明したが、これに限られない。また、ＬＥＤを直線上に設けた例で説明したが、これに限られない。例えば、平面上で二次元的に配置して、その位置近傍が焦点となるように、点灯に同期させて各リフレクタ片を駆動してもよい。

以下に、図２を用いて、ＬＥＤの点灯に対応して駆動されるリフレクタ片の動作について説明する。なお、図２では、各リフレクタの動作を理解しやすいように、任意の縮尺で示しているが、現実には反射曲面を擬似的に形成するリフレクタは、各ＬＥＤに比べて非常に大きく、各リフレクタ片の移動量や傾き量は小さいものである。

まず、図２は、ＬＥＤ２０８が点灯した状態を示し、複数のリフレクタ片２０４、２０４ａは、ＬＥＤ２０８の位置が反射曲面２１１の焦点近傍となっている。その結果、ＬＥＤ２０８から照射された光は、リフレクタ片２０４、２０４ａで反射され、光路２１４に沿って共通の焦点２０２を通過した後、レンズ２０１で、近似的に平行光となって外部に放射されることになる。

つぎに、ＬＥＤ２０６が点灯した場合、図３（ｄ）で示す動作パターン波形３０４に同期して、圧電体素子２０５に印加される電力（電圧および電流）により、リフレクタ片２０４、２０４ａの位置からリフレクタ片２０４ｂの位置へと移動する。なお、図面中では、煩雑さを避けるために、リフレクタ片２０４ｂの１個についてのみ、移動状態を示しているが、実際には一点鎖線に沿うように各リフレクタ片が移動することになる。

このとき、ＬＥＤ２０８は消灯し、ＬＥＤ２０６が点灯する。その結果、ＬＥＤ２０６から照射された光はリフレクタ片２０４ｂで反射され、光路２１３に沿って共通の焦点２０２を通った後、レンズ２０１で近似的に平行光となって外部に照射される。

上記で説明したように、ＬＥＤが複数設置された場合においても、その点灯するＬＥＤに対応してリフレクタ片の位置を変更することにより、照射光を同じ共通の焦点２０２の近傍を通過させて、安定した外部照明を行うことができる。

なお、本実施の形態では、各ＬＥＤが安定した状態で動作する場合を例に説明したが、これに限られない。例えば、外気温が高い場合など、どれかの白色ＬＥＤが限界以上の高温に達することも起こりうる。その場合には、各白色ＬＥＤの点灯時の入力値（電流値や電圧値）を検出するセンサ回路を設けてもよい。これにより、もし、予め設定された電流値や電圧値と、検出された電流値や電圧値が異なり、例えば大きい場合、図３（ｃ）に示すように、点灯時の立ち上がり部３０７を、正常な立ち上がり部３０３より低下させるように電力などを制御する。これにより、例えば高温で動作しているＬＥＤの発熱を低減して、ＬＥＤの特性の低下を防ぎ、安定した長寿命の照明装置とすることができる。

以下に、本発明の第２の実施の形態にかかる照明装置を構成する光源ユニットについて、図４を用いて説明する。

図４（ａ）は本発明の第２の実施の形態にかかる照明装置を構成する光源ユニットを示す斜視図で、図４（ｂ）は光源ユニットの別の例を示す斜視図である。なお、図４は、図２に示した３個のＬＥＤ２０６、２０７、２０８を取り付けた光源ユニットの構造を具体的に示したものである。

図４（ａ）は、高出力でＬＥＤを駆動する場合の光源ユニット４０１を示している。つまり、光源ユニット４０１は、基体２１５の先端にそれぞれのＬＥＤ２０６、２０７、２０８に対応した放熱フィンなどからなる放熱器４０３、４０４、４０５を設け、放熱効率を向上させている。具体的には、熱の移動を考慮して、例えば銅などからなる基体２１５の断面積を大きくしている。なお、これにより、ＬＥＤ間の距離が長くなるため、ＬＥＤの点灯とともに反射曲面を形成するためのリフレクタ片２０４の移動量は大きくなる。

また、図４（ｂ）は、比較的低出力のＬＥＤを駆動する場合の光源ユニット４０２を示している。つまり、光源ユニット４０２は、白色ＬＥＤ２０６、２０７、２０８の出力が小さく発熱量が少ないので、基体２１５や放熱フィンなどからなる放熱器４０６、４０７、４０８の断面積を小さくすることができる。これにより、ＬＥＤ間の距離を短くできるとともに、リフレクタ片２０４の移動量も小さくできるため、圧電体素子２０５への入力値を小さくできるという利点がある。さらに、照明装置自体も小型にできる。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、複数のＬＥＤを時分割で駆動することにより、各ＬＥＤの駆動時間や発熱量を低減した長寿命で信頼性に優れた照明装置を実現できる。また、複数のＬＥＤに対して個別にリフレクタを設ける必要がないので、小型で高輝度の照明装置を実現できる。

また、各ＬＥＤから発生する熱を個別に外部に排出する光源ユニットや、各ＬＥＤの入力値を検出して制御することにより、各ＬＥＤの温度の上昇を抑えるとともに、構成部品の温度上昇も抑制できるため、さらに長寿命の照明装置が得られる。それにより、照明装置に使用する樹脂材料として、高温用に向かない多くの種類の樹脂材料の中から選択できるため、低コスト化が可能になるという効果も生じる。

（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態にかかる照明装置の概略構成図である。図５（ａ）は全体を覆う筐体を取り除いた全体構成図で、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す半導体発光素子を搭載した光源ユニットの構成図、図５（ｃ）はリフレクタ片を駆動する駆動装置を示す構成図である。

図５（ａ）に示すように、本発明の照明装置は、少なくとも筐体（図示せず）内の設けられた半導体発光素子（図示せず）、複数のリフレクタ片５０３で構成された砲弾型のリフレクタ５０４、各リフレクタ片５０３に設けられた駆動装置（図示せず）、放熱器５０６およびレンズ５０１で構成されている。また、図５（ｂ）に示すように、ＬＥＤ５０７は、例えば６個設置され、上下に２個ずつ対で、３対が楕円体曲面などの反射曲面の、例えば軸方向に配置され、基体５１５を介して、例えば放熱フィンなどの放熱器５０６と接続され、外部に熱を放出するように構成されている。そして、対になったＬＥＤ５０７は両方が同時に点灯するように制御され、照射された光は各リフレクタ片５０３で反射されて、光路５１２によって共通の焦点５０２を通過してレンズ５０１から外部に照射される。

ここで、砲弾型のリフレクタ５０４は、楕円体を中間で切断した構造を有している。さらに、フレクタ５０４は、複数のリフレクタ片５０３によって、近似的に反射曲面が形成されている。

なお、反射曲面としては、上記の楕円体曲面に限られず、放物曲面や、楕円体曲面や放物曲面などを組み合わせて複合曲面で構成してもよい。また、上記では、３対が楕円体の軸方向に配置される例で説明したが、これに限られない。例えば、各ＬＥＤの位置近傍に反射曲面で焦点を形成できれば、任意の位置に配置してもよい。

そして、第２の実施の形態と同様に、リフレクタ５０４の複数のリフレクタ片５０３は、３つの対になったＬＥＤの点灯と同期させて３つの動作パターン波形に対応して駆動装置により駆動される。これにより、複数のリフレクタ片５０３は、平行移動もしくは傾斜移動して、各ＬＥＤの対の位置が焦点近傍となるように、各反射曲面が形成される。

以下に、図５（ｃ）を用いて、本発明の第３の実施の形態にかかる照明装置のリフレクタ片の駆動装置について説明する。

図５（ｃ）に示すように、駆動装置５０５は、例えば金属製の鏡面を有する裏側に、例えば４隅に設けられた４個の電極５１０を備えたリフレクタ片５０３と、リフレクタ５０４の外周面に設けられ電極５１０と対向する位置に電極５１１を形成した保持板５０８とで構成されている。そして、保持板５０８は筐体（図示せず）に貼り合わされて固定され、保持板５０８とリフレクタ片５０３とは、その中央付近に設けたばね５０９により接続されている。

この構成により、駆動装置５０５は、対向する電極間に印加される電圧によって発生する静電気力により駆動される。例えば、対向する電極間に、同じ極性の電圧を印加すれば、対になった電極５１０、５１１は互いに反発して、保持板５０８からリフレクタ片５０３が離れるように動作し、反対の極性の場合は接近するように動作する。このとき、４つの対向する電極間に個別の電圧を印加すれば、傾斜や平行移動などの任意の形状に変化させることができる。

上記動作により、リフレクタ５０４は、３対の各ＬＥＤ５０７の位置を焦点とする反射曲面を形成することができ、ＬＥＤ５０７の時分割点灯にかかわらず、同じ共通の焦点５０２近傍に光を集光することができる。

なお、本実施の形態では、駆動装置として静電気力を用いた例で説明したが、これに限られない。例えば電磁石などの磁気力を用いることができることは言うまでもない。また、第１の実施の形態で説明した圧電体素子を用いた駆動装置で複数のリフレクタ片を駆動してもよい。

本実施の形態によれば、上下に設けた反射曲面からなるリフレクタ５０４を用い、上下に対で設けたＬＥＤ５０７の構成により、光量や輝度を大幅に増加できる。

また、静電気力または磁気力を用いてリフレクタ片を駆動するため、リフレクタ片の移動量を大きくできる。そのため、搭載する半導体発光素子の数を大幅に増やすことができるため、時分割駆動により、さらに、各ＬＥＤの駆動時間や発熱量を低減した長寿命で信頼性に優れた照明装置を実現できる。なお、各ＬＥＤは非点灯時間中に冷却されるので、点灯するＬＥＤを限界に近い電流値で駆動することができ、さらに高輝度の照明装置が得られる。

また、複数のＬＥＤからなる大きな光源を用いても、各ＬＥＤに対応して個別にリフレクタを設ける必要がないので、等価的に光源の小さい小型で高輝度の照明装置を実現できる。

なお、上記各実施の形態では、ＬＥＤをリフレクタの反射曲面の焦点近傍に配置する例で説明したが、これに限られない。例えば、従来例のようにリフレクタの反射曲面の後部中央に配置して、リフレクタで反射させて前方に光を照射する構成としてもよい。これにより、調整の容易な照明装置を実現できる。

本発明は、半導体発光素子を用いた自動車や二輪車などの車両用の前照灯のみならず、固定位置に置かれた照明ユニットによって、照明強度、方向、距離などを自由に変化できる小型で高輝度の照明装置として有用である。

（ａ）本発明の第１の実施の形態にかかる照明装置の筐体を取り除いた全体構成図（ｂ）本発明の第１の実施の形態にかかる照明装置の光源ユニットを示す構成図 本発明の第２の実施の形態にかかる照明装置の断面構造および動作説明図 本発明の第２の実施の形態にかかる照明装置の複数のＬＥＤを駆動するタイミングチャート （ａ）本発明の第２の実施の形態にかかる照明装置を構成する光源ユニットを示す斜視図（ｂ）本発明の第２の実施の形態にかかる照明装置を構成する光源ユニットの別の例を示す斜視図 本発明の第３の実施の形態にかかる照明装置の概略構成図 従来の車両用前照灯ユニットの構成を説明する概略断面図

符号の説明

１０１，２０１，５０１ レンズ
１０２，２０２，５０２ 焦点
１０３，２０４，２０４ａ，２０４ｂ，５０３ リフレクタ片
１０４，５０４ リフレクタ
１０５，５０５ 駆動装置
１０６，４０３，４０４，４０５，４０６，４０７，４０８，５０６ 放熱器
１０７，２０６，２０７，２０８，５０７ 半導体発光素子
２０３ 筐体壁
２０５ 圧電体素子
２０９，２１０，２１１ 反射曲面
２１２，２１６ 遮光板
２１３，２１４，５１２ 光路
２１５，５１５ 基体
３０１，３０２，３０３，３０７ 立ち上がり部
３０４，３０５，３０６ 動作パターン波形
４０１，４０２ 光源ユニット
５０８ 保持板
５０９ ばね
５１０，５１１ 電極

Claims (11)

1. 半導体発光素子と、
   前記半導体発光素子から照射される光を反射するリフレクタと、
   を少なくとも備え、
   前記リフレクタの反射曲面が、前記反射曲面を可変できる複数のリフレクタ片で構成されていることを特徴とする照明装置。
2. 前記半導体発光素子を前記反射曲面の焦点近傍に配置するとともに、前記反射曲面の前方にレンズを配置したことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 複数の半導体発光素子と、
   前記複数の半導体発光素子を時分割で駆動し、それぞれの前記半導体発光素子から照射される光を反射するリフレクタと、
   を少なくとも備え、
   前記リフレクタの反射曲面が、前記反射曲面を可変できる複数のリフレクタ片で構成され、時分割で駆動される前記半導体発光素子から照射される光に同期して前記リフレクタ片を可変して焦点近傍に集光するとともに、前記反射曲面の前方に配置されたレンズを通して前記光を前方に照射することを特徴とする照明装置。
4. 前記半導体発光素子が基体上に配置され、前記基体が前記リフレクタの外部に備えられた放熱器と連結されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 前記基体は、前記複数の半導体発光素子がそれぞれ個別に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
6. 前記リフレクタ片が、前記リフレクタ片に設けられた複数の圧電体の伸縮により可変されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 前記リフレクタ片が、静電気力または電磁気力により可変されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の照明装置。
8. 半導体発光素子と、前記半導体発光素子から照射される光を反射する複数のリフレクタ片を有するリフレクタと、
   を少なくとも備えた照明装置の制御方法であって、
   前記リフレクタ片で、前記リフレクタの反射曲面を形成するように可変に制御し、前記半導体発光素子から照射される前記光を所定の方向に反射させて光路制御を行うことを特徴とする照明装置の制御方法。
9. 前記半導体発光素子を前記反射曲面の焦点近傍に配置して光路制御を行うことを特徴とする請求項８に記載の照明装置の制御方法。
10. 前記半導体発光素子が複数個配置され、前記複数個の半導体発光素子を時分割で駆動するとともに、時分割で駆動される前記半導体発光素子から照射される光に同期して、前記リフレクタ片を可変して制御することを特徴とする請求項９に記載の照明装置の制御方法。
11. 時分割で駆動する前記複数個の半導体発光素子に印加する入力値が、前記半導体発光素子の点灯時に個別に計測され、予め決められた電圧値と電流値から変化したときに、前記半導体発光素子の入力値を個別に可変し、前記予め決められた電圧値と電流値となるように制御することを特徴とする請求項１０に記載の照明装置の制御方法。

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