JP2008226706A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源として取り付けられた半導体発光素子の放熱性を向上させ、更に、リフレクタに装備した複数の配光パターン相互の干渉を防止して、各配光パターンを高精度化することができる車両用灯具を提供する。
【解決手段】 車両用灯具１において、灯具光軸Ａｘを中心に放射状に区画形成された複数の発光領域２１，２２，２３を備えると共に、各発光領域２１，２２，２３には、発光部２ａ，３ａ，４ａを灯具光軸Ａｘが通る放射中心へ向けてその発光領域２１，２２，２３の外周部に配置された半導体発光素子２，３，４と、該半導体発光素子２，３，４の出射光を灯具前方に反射するリフレクタ５の反射面１１，１２，１３とをそれぞれ備える。【選択図】 図３

Description

本発明は、複数の半導体発光素子と、これらの半導体発光素子からの光を灯具前方へ反射するリフレクタと、を備える車両用灯具に関する。

近年、消費電力の軽減、発熱量の軽減等に有効な車両用灯具として、略半球状に反射面を形成したリフレクタの中心軸（光軸）上に円柱状又は角柱状の光源支持柱を装備し、前記光源支持柱の外周面に、光源となる複数のＬＥＤ（半導体発光素子）を配置した構成のものが各種提案されている（例えば、特許文献１，特許文献２、特許文献３参照）。

特開２００４−３４２５７４号公報 特開２００４−２４１３８８号公報 特開２００４−１１１３５５号公報

ところが、上記のようにリフレクタの中心軸上に位置する光源支持柱の周囲に複数のＬＥＤを配置する構成では、発熱体であるＬＥＤが狭小な光源支持柱上に高密度に集中配置されることになり、ＬＥＤの周囲に十分な放熱面積を確保できず、過昇温によりＬＥＤの発光光率が低下したり、あるいは寿命が低下したりする虞があった。

また、上記の各特許文献では、一つの灯具で複数の配光パターンが選択できるように、ＬＥＤが配置される光源支持柱の周囲に、周方向に位置をずらして、反射特性が異なる複数個の反射面を形成したリフレクタが開示されている。しかしながら、一つのＬＥＤから出射される光が、配光パターンの異なる複数の反射面に入射したり、あるいは一つの反射面で反射された光の一部が他の反射面で再反射されたりすることが起こり、これにより複数の配光パターンの干渉が起こるため、各配光パターンの高精度化が難しいという問題も生じた。

そこで、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、光源として取り付けられた半導体発光素子の放熱性を向上させ、更に、リフレクタに装備した複数の配光パターン相互の干渉を防止して、各配光パターンを高精度化することができる車両用灯具を提供することである。

本発明の上記目的は、複数の半導体発光素子と、これら半導体発光素子からの光を灯具前方へ反射するリフレクタと、を備える車両用灯具において、
車両前後方向に延びる灯具照射方向の軸を中心に放射状に区画形成された複数の発光領域を備えると共に、
前記各発光領域には、その発光領域の外周部に配置された前記半導体発光素子と、該半導体発光素子の出射光を灯具前方に反射する前記リフレクタの反射面とをそれぞれ備えることを特徴とする車両用灯具により達成される。

上記構成の車両用灯具によれば、各半導体発光素子の取付位置が、各発光領域の反射面を提供するリフレクタの外周部となり、隣接する発光領域の半導体発光素子相互が大きく離間して配置された構造となる。そこで、各半導体発光素子の周囲に十分な放熱面積を確保して、半導体発光素子の発熱を周囲に放散したり、あるいはリフレクタに効率よく伝熱し、さらにリフレクタの大きな背面領域から外部に放熱したりすることができるため、半導体発光素子自体の発熱による昇温を抑止することができる。

また、各半導体発光素子の取付位置がリフレクタの外周部になることにより、灯具照射方向の軸を中心に放射状に区画形成された複数の発光領域は、隣接する発光領域間の境界部がその周囲や半導体発光素子の取付位置より高い稜線部となり、且つ、その稜線部が灯具照射方向の軸の通る中心に近づくほど灯具前方に突出した構造となる。
そして、このような構造にすることにより、隣接する発光領域間の境界となっている稜線部は、発光領域毎に割り当てた半導体発光素子の出射する光が割り当て以外の発光領域に進入することを防止する遮光壁として機能し、さらに、一つの発光領域の反射面で反射された光の一部が他の発光領域の反射面で再反射されることを防止する遮光壁としても機能するため、各発光領域の配光相互の干渉を防止して、各反射領域の形成する配光パターンを高精度化することができる。

尚、上記構成の車両用灯具において、前記各発光領域の前記半導体発光素子を個別に点灯させる点灯回路を備え、前記各発光領域の前記反射面がそれぞれ異なる配光パターンを有することが望ましい。

このような構成の車両用灯具によれば、灯具全体としては、複数の配光パターンを合成することにより、可動シェード等の複雑な配光調整機構を装備せずとも、より複雑な照度分布の配光パターンの形成が容易になり、照度分布等に対する法規制等に適合する配光パターンの形成が容易になる。
また、半導体発光素子を点灯させる発光領域を切り替えることで、簡単に複数の配光パターンを切り替え使用することができる。

また、上記構成の車両用灯具において、前記各半導体発光素子は、略長方形の発光部を有し、
前記灯具照射方向の軸の下側に位置する前記発光領域の半導体発光素子は、前記発光部の長軸が前記灯具照射方向の軸に対して直交するように配置されることが望ましい。

このような構成の車両用灯具によれば、灯具照射方向の軸の下側に位置する発光領域の反射面を、半導体発光素子からの光を拡散して反射する拡散反射面に形成することで、各種の配光の基礎となる車幅方向へ拡散する拡散光が得やすくなり、拡散光により照射幅の広い配光パターンを得ることが容易になる。

また、上記構成の車両用灯具において、前記各半導体発光素子の灯具前方側には、前記反射面や前記半導体発光素子からの光の出射方向を調整する光学部品が設けられることが望ましい。

このような構成の車両用灯具によれば、リフレクタの反射面による配光調整だけでなく、半導体発光素子の灯具前方側に配置した光学部品によっても配光調整ができるため、より高精度に配光パターンを調整することができる。

本発明に係る車両用灯具によれば、各半導体発光素子の取付位置は、各発光領域の反射面を提供するリフレクタの外周部となり、隣接する発光領域の半導体発光素子相互が大きく離間して配置された構造となる。
そこで、半導体発光素子自体の発熱による昇温を抑止することができ、過昇温による半導体発光素子の発光性能や寿命の低下を防止することができる。

また、灯具照射方向の軸を中心に放射状に区画形成された複数の発光領域は、隣接する発光領域の境界部がその周囲や半導体発光素子の取付位置より高い稜線部となり、且つ、その稜線部が灯具照射方向の軸の通る中心に近づくほど灯具前方に突出した構造とすることができる。
そこで、隣接する発光領域間の境界となっている稜線部は、各発光領域毎に割り当てた半導体発光素子の出射する光が割り当て以外の発光領域に進入することを防止する遮光壁として機能し、さらに、一つの発光領域の反射面で反射された光の一部が他の発光領域の反射面で再反射されることを防止する遮光壁としても機能するため、各発光領域の配光相互の干渉を防止して、各反射領域の形成する各配光パターンを高精度化することができる。

以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係る車両用灯具を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る車両用灯具の縦断面図、図２は図１に示した車両用灯具の斜視図、図３は図２に示した車両用灯具の正面図、図４は図１のＢ矢視図である。

図１乃至図３に示すように、本実施形態の車両用灯具１は、乗用車等の前照灯として使用されるもので、光源として使用される３つの半導体発光素子２，３，４と、これらの半導体発光素子２，３，４からの光を灯具前方へ反射するリフレクタ５と、を備え、前方が開口した灯具ボディ７とその前方開口部に取り付けられた透明な前面カバー８とで形成された灯室９内に配置されている。

アルミダイキャスト製のリフレクタ５は、車両前後方向に延びる灯具照射方向の軸である灯具光軸Ａｘ（図１参照）を中心に放射状に区画形成された３つの反射面１１，１２，１３を備えている。そして、リフレクタ５の外周部は、アルミダイキャスト製の支持ブロック２５にネジ止めされている。この支持ブロック２５は、エイミング機構１０を介して灯具ボディ７に取り付けられている。このエイミング機構７を介してリフレクタ５の取り付け角度を変化させることで、車両用灯具１から出射する光の光軸を調整可能としている。

また、リフレクタ５及び支持ブロック２５の外周は、略円筒状のエクステンション１５により囲われている。このエクステンション１５は、図示しない取り付け部を介して支持ブロック２５とは別個に灯具ボディ７に固定される。

リフレクタ５の各反射面相互の境界部分は、周囲よりも灯具前方に突出した稜線部１６となっている。そして、３本の稜線部１６は、灯具光軸Ａｘが通るリフレクタ中心Ｃで合流するが、このリフレクタ中心Ｃは全反射面１１，１２，１３の中で最も灯具前方に突出した頂部となっている。

前述の３つの半導体発光素子２，３，４は、略長方形の発光部２ａ，３ａ，４ａを有したＬＥＤであり、発光部２ａ，３ａ，４ａを前記灯具光軸Ａｘが通るリフレクタ中心Ｃへ向けて、各反射面１１，１２，１３の外周に位置する灯具外壁１５に配置されている。

そして、本実施形態の車両用灯具１は、各反射面１１，１２，１３と、その外周に配置された半導体発光素子２，３，４との組み合わせにより、互いに区画されてリフレクタ中心Ｃの周囲に放射状に並ぶ３つの発光領域２１，２２，２３を形成している。

即ち、本実施形態の車両用灯具１は、灯具光軸Ａｘを中心に放射状に区画形成された３つの発光領域２１，２２，２３を備えると共に、各発光領域２１，２２，２３には、発光部２ａ，３ａ，４ａを灯具光軸Ａｘが通る放射中心へ向けてその発光領域２１，２２，２３の外周部に配置された半導体発光素子２，３，４と、該半導体発光素子２，３，４の出射光を灯具前方に反射する反射面１１，１２，１３とをそれぞれ備えた構成になっている。
各半導体発光素子２，３，４は、図１に示すように、リフレクタ５の外周部にねじ止めされた支持ブロック２５に固定されている。そこで、これらリフレクタ５及び支持ブロック２５は、熱伝導率が大きいアルミダイキャスト製とされることで、半導体発光素子２，３，４の放熱性を向上させることができる。なお、本実施形態において支持ブロック２５にネジ止めされたリフレクタ５は、支持ブロックと一体成形することもできる。

また、本実施形態の車両用灯具１は、電源に接続され、各発光領域２１，２２，２３の半導体発光素子２，３，４を個別に点灯させるコントロールユニット（点灯回路）３０を備えている。更に、各発光領域２１，２２，２３の反射面１１，１２，１３は、それぞれ異なる配光パターンを形成している。

具体的には、図３に示す正面視において、向かって右側上部に位置する反射面１１は、水平方向に対して１５゜傾斜させた傾斜カット部１１ａを備えており、反射光を集光させる配光を行い、図５に示すように、高照度で照射域の狭い配光パターンＰａを形成する。
また、図３において、向かって下側に位置する反射面１２は、反射面のカット方向を全て水平方向に揃えて反射光を拡散させた配光を行い、図５に示すように、配光パターンＰａよりも照度が低いが照射域が水平方向に広がった配光パターンＰｂを形成する。
更に、図３において、向かって左側上部に位置する反射面１３は、拡散用の反射面１２よりも細い反射面の組み合わせによって、ハイビーム用の配光パターンを形成する。

本実施形態の場合、灯具光軸Ａｘの下側に位置して拡散用の配光を行う発光領域２２の半導体発光素子３は、図４に示すように、略長方形の発光部３ａにおける長軸３ｙが前記光軸Ａｘに対して直交するように配置されている。

更に、各発光領域２１，２２，２３には、図１及び図３に示すように、各半導体発光素子２，３，４の灯具前方側に、反射面１１，１２，１３や半導体発光素子２，３，４からの光の出射方向を調整する光学部品２７，２８，２９が設けられている。
各光学部品２７，２８，２９は、透明な樹脂又はガラス等で外面が１／４球形状に形成されたレンズ体であり、取り付けネジ２４によって支持ブロック２５にネジ止めされている。本実施形態の光学部品２７，２８，２９は、割り当てられた反射面１１，１２，１３からの反射光及び半導体発光素子２，３，４から灯具前方に出射された直接光ｂ１の出射方向を調整するレンズとしての機能と、反射面１１，１２，１３からの反射光ｂ２の一部及び半導体発光素子２，３，４から灯具前方に出射された直接光の一部を遮蔽するシェードとしての機能とを備えている。

シェードとして機能する部分は、レンズ内での全反射により光が灯具前方に出射されることを防止するが、レンズ体の表面にアルミニウムの蒸着等により反射面を形成して、遮光性能を高めるようにしても良い。

リフレクタ５の背面には、図１に示すように、半導体発光素子２，３，４の発熱がリフレクタ５に伝達された時に、伝達された熱を効率良く外部に逃がす放熱フィン１７が適宜間隔で形成されている。

集光用の反射面１１に割り当てられた半導体発光素子２は、モータウェイ用の配光を得るときに発光強度を高めて出射光量を増加できるように、調光手段が接続されている。モータウェイ用の配光を得るときに、灯具から出射される照射光の到達距離が延長されるように、車両用灯具１の取り付け角を調整して灯具光軸Ａｘを０．３４゜上向きに調整するレベリング手段が装備されている。

本実施形態の車両用灯具１は、不図示の点灯回路により各半導体発光素子２，３，４の点灯を制御すると共に、上記調光手段により発光強度を調節したり、あるいは、灯具光軸をレベリング手段により調整したりすることで、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、多種の配光パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３に切り替えることができる。
図６（ａ）に示した配光パターンＰ１はベンディング用の配光パターンであり、図６（ｂ）に示した配光パターンＰ２はモータウェイ用の配光パターンであり、図６（ｃ）に示した配光パターンＰ３はハイビーム用の配光パターンである。

以上に説明した本実施形態の車両用灯具１によれば、各半導体発光素子２，３，４の取付位置が、各発光領域２１，２２，２３の反射面１１，１２，１３を提供するリフレクタ５の外周部となり、図３に示すように隣接する発光領域２１，２２，２３の半導体発光素子２，３，４相互が大きく離間して配置された構造となる。そこで、各半導体発光素子２，３，４の周囲に十分な放熱面積を確保して、半導体発光素子２，３，４の発熱を周囲に放散したり、あるいはアルミダイキャスト製のリフレクタ５に効率よく伝熱し、さらにリフレクタ５の大きな背面領域から外部に放熱したりすることができるため、半導体発光素子２，３，４自体の発熱による昇温を抑止することができる。
従って、過昇温による半導体発光素子２，３，４の発光性能や寿命の低下を防止することができる。

また、各半導体発光素子２，３，４の取付位置がリフレクタ５の外周部になることにより、灯具光軸Ａｘを中心に放射状に区画形成された複数の発光領域２１，２２，２３は、隣接する発光領域間の境界部がその周囲や半導体発光素子２，３，４の取付位置より高い稜線部１６となり、且つ、その稜線部１６が灯具光軸Ａｘの通る中心に近づくほど灯具前方に突出した構造となる。

そして、このような構造にすることにより、隣接する発光領域２１，２２，２３間の境界となっている稜線部１６は、発光領域２１，２２，２３毎に割り当てた半導体発光素子２，３，４の出射する光が割り当て以外の発光領域に進入することを防止する遮光壁として機能し、さらに、一つの発光領域（例えば発光領域２１）の反射面で反射された光の一部が他の発光領域（例えば発光領域２２）の反射面で再反射されることを防止する遮光壁としても機能するため、各発光領域２１，２２，２３の配光相互の干渉を防止して、各反射面の形成する各配光パターンを高精度化することができる。

また、上記実施形態の車両用灯具１では、前記各発光領域２１，２２，２３の半導体発光素子２，３，４を個別に点灯させる点灯回路を備えており、各発光領域２１，２２，２３の反射面１１，１２，１３がそれぞれ異なる配光パターンを有する構成とされている。
そのため、灯具全体としては、複数の配光パターンを合成することにより、可動シェード等の複雑な配光調整機構を装備せずとも、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、より複雑な照度分布の配光パターンの形成が容易になり、照度分布等に対する法規制等に適合する配光パターンの形成が容易になる。
また、半導体発光素子２，３，４を点灯させる発光領域２１，２２，２３を切り替えることで、簡単に複数の配光パターンを切り替え使用することができ、走行モード等に応じて理想的な配光を得ることができる。

また、上記実施形態の車両用灯具１では、各半導体発光素子２，３，４には、略長方形の発光部２ａ，３ａ，４ａを有したＬＥＤが採用されており、灯具光軸Ａｘの下側に位置する拡散配光用の発光領域２２の半導体発光素子３は、図４に示したように、発光部３ａの長軸３ｙが光軸Ａｘに対して直交するように配置されている。
そのため、反射面１２を車幅方向への拡散配光に適した反射面に形成しておくことで、各種の配光の基礎となる車幅方向へ拡散する拡散光が得やすくなり、図５に示したように、拡散光により照射幅の広い配光パターンＰｂを得ることが容易になる。

また、上記実施形態の車両用灯具１では、各半導体発光素子２，３，４の灯具前方側に、反射面１１，１２，１３や半導体発光素子２，３，４からの光の出射方向を調整する光学部品２７，２８，２９が設けられている。
そのため、リフレクタ５の各反射面１１，１２，１３による配光調整だけでなく、光学部品２７，２８，２９によっても配光調整ができるため、より高精度に配光パターンを調整することができる。

また、上記実施形態の車両用灯具１では、光学部品２７，２８，２９として、１／４球形状のレンズ体を使用している。
そのため、灯具の照明動作時には、光学部品２７，２８，２９がリフレクタ５の反射面１１，１２，１３からの反射光の透過、あるいは半導体発光素子２，３，４からの直接光の透過等によりそれ自体が発光したかのような外観を具現して、灯具としての意匠性を向上させることができる。

なお、本発明の車両用灯具に係る半導体発光素子、リフレクタ、発光領域及び光学部品等の構成は、上記実施形態の構成に限らず、本発明の趣旨に基づいて種々の構成を採り得ることは勿論である。
例えば、リフレクタ中心Ｃから放射状に延びる稜線部１６の本数を増やして、４個以上の発光領域を区画形成し、それらの各発光領域に互いに異なる配光パターンを割り当てるようにしても良い。
また、上記実施形態の車両用灯具１では、リフレクタ中心Ｃを通る灯具光軸Ａｘを中心に放射状に区画形成された３つの発光領域２１，２２，２３を備えた例を説明したが、本発明の車両用灯具における車両前後方向に延びる灯具照射方向の軸は、リフレクタ中心Ｃを通る灯具光軸Ａｘに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、それぞれの反射面１１，１２，１３に割り当てる半導体発光素子２，３，４の数量が一つずつであったが、各反射面に装備する半導体発光素子２，３，４の数量を変えて、光量に変化を持たせるようにしても良い。
また、半導体発光素子２，３，４として、ＬＥＤの代わりにＬＤを使用するようにしても良い。

本発明の一実施形態に係る車両用灯具の縦断面図である。 図１に示した車両用灯具の斜視図である。 図２に示した車両用灯具の正面図である。 図１に示したＢ−Ｂ断面矢視図である。 図２に示した拡散用発光領域と集光用発光領域の組み合わせによって形成される配光パターンの説明図である。 図３に示した３種の発光領域の組み合わせによって形成される配光パターンの例を示す説明図である。

符号の説明

１ 車両用灯具
２，３，４ 半導体発光素子
２ａ，３ａ，４ａ 発光部
５ リフレクタ
１１，１２，１３ 反射面
１５ 灯具外壁
１６ 稜線部
１７ 放熱フィン
２１，２２，２３ 発光領域
２７，２８，２９ 光学部品

Claims (4)

1. 複数の半導体発光素子と、これら半導体発光素子からの光を灯具前方へ反射するリフレクタと、を備える車両用灯具において、
   車両前後方向に延びる灯具照射方向の軸を中心に放射状に区画形成された複数の発光領域を備えると共に、
   前記各発光領域には、その発光領域の外周部に配置された前記半導体発光素子と、該半導体発光素子の出射光を灯具前方に反射する前記リフレクタの反射面とをそれぞれ備えることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記各発光領域の前記半導体発光素子を個別に点灯させる点灯回路を備え、前記各発光領域の前記反射面がそれぞれ異なる配光パターンを有することを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記各半導体発光素子は、略長方形の発光部を有し、
   前記灯具照射方向の軸の下側に位置する前記発光領域の前記半導体発光素子は、前記発光部の長軸が前記灯具照射方向の軸に対して直交するように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具。
4. 前記各半導体発光素子の灯具前方側には、前記反射面や前記半導体発光素子からの光の出射方向を調整する光学部品が設けられることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両用灯具。

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