JP2010182554A - Ｌｅｄ光源及びこれを用いた車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】プロジェクタタイプ以外の車両用灯具にも適用が可能で、車両用灯具のデザインや設計の自由度を高めることができるＬＥＤ光源を提供すること。
【解決手段】基板１１上にＬＥＤ素子１２を実装するとともに、前記ＬＥＤ素子１２から出射される光を内部に導入して先端で全方向に放射させる導光棒１３を前記ＬＥＤ素子１２に近接配置してＬＥＤ光源１０を構成する。ここで、前記導光棒１３は、前記ＬＥＤ素子１２からその光出射方向に向かって絞られた円錐台状部１３Ａとその先端から光出射方向に延びる丸棒状部１３Ｂを備え、前記丸棒状部１３Ｂの先端に透明な発光部１３ａが形成され、該発光部１３ａを除く部分（斜線部分）の外周に反射処理が施されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ光源とこれを用いたヘッドランプ等の車両用灯具に関するものである。

例えば、すれ違いビーム専用灯体と走行ビーム専用灯体から成る四灯式ヘッドランプの光源には、図５に示すハロゲンランプ２０や図６に示す放電灯３０等が使用されるが、これらは１つのフィラメント或はアークにより発光するため、例えば図６に示す放電灯３０においては、その光は全方向に放射される。尚、図５に示すハロゲンランプ２０についても、その光の放射方向は全方向となる。

而して、図７に光源として図６に示す放電灯３０を使用したリフレクタタイプのヘッドランプ２１の側断面を示すが、図示のようにヘッドランプ２１は、ハウジング２２とその前面の開口部を覆うレンズ２３によって画成された灯室２４内に光源である放電灯３０、リフレクタ２５、エクステンション２６等を収容して構成されている。

斯かるリフレクタタイプのヘッドランプ２１においては、放電灯３０はリフレクタ２５に装着されており、この放電灯３０から全方向に放射される光Ｌは、リフレクタ２５にて前方（図７の左方）へと反射してレンズ２３を透過して車両前方へと照射される。そして、配光は光Ｌのリフレクタ２５による反射方向の制御によって全体パターンやカットオフが形成される。

又、図８に光源として図６に示す放電灯３０を使用したプロジェクタタイプのヘッドランプ３１の側断面を示すが、図示のようにヘッドランプ３１は、ハウジング３２とその前面の開口部を覆うレンズ３３によって画成された灯室３４内に光源である放電灯３０、リフレクタ３５、シャッタ３６、プロジェクタレンズ３７等を収容して構成されている。

斯かるプロジェクタタイプのヘッドランプ３１においても、放電灯３０はリフレクタ３５に装着されており、この放電灯３０から全方向に放射される光Ｌは、リフレクタ３５にて前方（図８の左方）へと反射してプロジェクタレンズ３７によって集光された後、レンズ３３を透過して車両前方へと照射される。この場合の配光は光Ｌのリフレクタ３５による反射方向の制御によって全体パターンが形成されるが、カットオフはシャッタ３６によって遮光することによって形成される。

ところで、図９にＬＥＤ光源４０の構成を示すが、このＬＥＤ光源４０は、基板４１上に複数のＬＥＤ素子４２を実装して構成されるため、その表面が発光し、従って、光の放射方向は片側（図９の上方）のみに限定される。このため、光取り出し効率等の理由から、斯かるＬＥＤ光源４０は図１０に示すようなプロジェクタタイプのヘッドランプ５１等にその適用が限定される。尚、図１０は光源としてＬＥＤ光源４０を使用したプロジェクタタイプのヘッドランプ５１の側断面図であり、図示のヘッドランプ５１は、光源にＬＥＤ光源４０を使用する以外は図８に示したヘッドランプ３１と同様の構成を有しているため、図１０においては図８に示したものと同一要素には同一符号を付しており、それらについての再度の説明は省略する。

光源としてＬＥＤ光源を使用する車両用灯具に関して、特許文献１には、図１１に示すように、例えば金属によって四角柱状に成形されたベース基材１００の４面の側面にＬＥＤアレイ１０１を配置して成るＬＥＤ光源１１０を使用するものが提案されている。

特開２００６−３１０５０２号公報

前述のように、図９に示したＬＥＤ光源４０は、図１０に示すプロジェクタタイプのヘッドランプ５１等にその適用が限定されるため、ヘッドランプ等の車両用灯具のデザインや設計自由度に制約を伴うという問題があった。

又、特許文献１において提案された図１１に示すＬＥＤ光源１１０においては、四角柱状のベース基材１００の４面にＬＥＤアレイ１０１をそれぞれ配置しているために光が四方に照射されるが、ＬＥＤアレイ１０１がベース基材１００自体に配置されているためにベース基材１００の発熱の問題が発生する。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、プロジェクタタイプ以外の車両用灯具にも適用が可能であるＬＥＤ光源と、デザインや設計の自由度が高められる車両用灯具を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、基板上にＬＥＤ素子を実装するとともに、前記ＬＥＤ素子から出射される光を内部に導入して先端で全方向に放射させる導光棒を前記ＬＥＤ素子に近接配置してＬＥＤ光源を構成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記導光棒は、前記ＬＥＤ素子からその光出射方向に向かって絞られた円錐台状部とその先端から光出射方向に延びる丸棒状部を備え、前記丸棒状部の先端に透明な発光部が形成され、該発光部を除く部分の外周に反射処理が施されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記導光棒の先端に前方へのグレア光を遮光するキャップを被せたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、ハウジングとその開口部を覆うレンズによって密閉された灯室内に、請求項１〜３の何れかに記載のＬＥＤ光源と、該ＬＥＤ光源から放射される光を反射させるリフレクタを収納して車両用灯具を構成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ＬＥＤ光源のＬＥＤ素子から一方向に出射される光は導光棒の内部に導入され、導光棒先端から全方向に放射されるため、該ＬＥＤ光源から放射される光の発光形態がハロゲンランプや放電管等のフィラメント或はアークによる発光形態と同様となる。この結果、ＬＥＤ光源は、その適用がプロジェクタタイプの車両用灯具に限定されず、リフレクタタイプの車両用灯具にも適用範囲が広がるため、該ＬＥＤ光源を使用する車両用灯具のデザインや設計の自由度が高められるとともに、コストダウンが図られる。

請求項２記載の発明によれば、ＬＥＤ光源のＬＥＤ素子から一方向に出射されて導光棒の内部に導入された光は、導光棒の円錐状上部を通過する過程で集光されつつ丸棒状部へと導かれ、又、丸棒状部先端の発光部を除く部分の外周に施された反射処理によって外部に漏れ出ることなく発光部に導かれ、その１００％が発光部から放射されるために発光部からの光の取り出し効率が高められる。

請求項３記載の発明によれば、導光棒の先端に前方へのグレア光を遮光するキャップを被せたため、当該ＬＥＤ光源をすれ違いビーム専用灯具の光源として使用することができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３の何れかに記載のＬＥＤ光源を使用する車両用灯具のデザインや設計の自由度の向上とコストダウンを図ることができる。

本発明に係る車両用灯具の平断面図である。 本発明に係るＬＥＤ光源における光の放射経路を示す平面図である。 本発明に係るＬＥＤ光源におけるディメンジョン（各種寸法の規定）の例を示す平面図である。 本発明の別形態に係るＬＥＤ光源（すれ違いビーム用光源）の平面図である。 ハロゲンランプの側面図である。 放電灯の側面図である。 リフレクタタイプのヘッドランプの側断面図である。 プロジェクタタイプのヘッドランプの側断面図である。 従来のＬＥＤ光源の構成図である。 ＬＥＤ光源を使用した従来のヘッドランプの側断面図である。 特許文献１において提案されたＬＥＤ光源の側面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る車両用灯具の平断面図、図２は本発明に係るＬＥＤ光源における光の放射経路を示す平面図、図３は同ＬＥＤ光源におけるディメンジョン（各種寸法の規定）の例を示す平面図である。

図１に示す車両用灯具１はリフレクタタイプのヘッドランプであって、そのハウジング２の前面に形成された開口部は透明なレンズ３によって覆われており、これらのハウジング２とレンズ３によって画成された灯室４内には、光源として本発明に係るＬＥＤ光源１０と、該ＬＥＤ光源１０から放射される光を反射させるパラボラ型のリフレクタ５が収納されている。尚、リフレクタの反射面には、反射率を高めるためのアルミニウム蒸着等の反射処理が施されている。

次に、本発明に係る前記ＬＥＤ光源１０の詳細を図２及び図３に基づいて説明する。

本発明に係るＬＥＤ光源１０は、基板１１上に単数又は複数（図示例では４つ）のＬＥＤ素子１２を実装するとともに、ＬＥＤ素子１２から出射される光を内部に導入して先端で全方向に放射させる導光棒１３をＬＥＤ素子１２に近接配置して構成されている。

上記導光棒１３は、ポリカーボネイト等の透光性の高い樹脂によって一体成形されており、前記ＬＥＤ素子１２からその光出射方向（図２及び図３の上方）に向かって絞られた円錐台状部１３Ａと、該円錐台状部１３Ａの先端から光出射方向に延びる丸棒状部１３Ｂを備えている。そして、導光棒１３の丸棒状部１３Ｂの先端には透明な発光部１３ａが形成されており、該発光部１３ａを除く部分（図２及び図３において斜線を付した部分）の外周には、反射率を高めるためのアルミニウム蒸着等の反射処理が施されている。尚、図１に示すように、ＬＥＤ光源１０の基板１１の裏面には放熱を促進するためのヒートシンク１４が取り付けられている。

而して、以上のように構成されたＬＥＤ光源１０の各ＬＥＤ素子１２に不図示の電源から給電されて該ＬＥＤ素子１２が駆動されると、各ＬＥＤ素子１２が発光し、各ＬＥＤ素子１２から光が図２に矢印にて示すように一方向（図２の上方）に向かって出射され、この光は導光棒１３の円錐台状部１３Ａの端面（入光面）から導光棒１３の内部に導入される。

導光棒１３の内部に導入された光は、図２に矢印にて示すように、導光棒１３の外周内面の反射面で反射しながら発光部１３ａに向かって進み、該発光部１３ａから光Ｌが全方向に放射される。このとき、ＬＥＤ光源１０のＬＥＤ素子１２から一方向に出射されて導光棒１３の内部に導入された光は、導光棒１３の円錐台状部１３Ａを通過する過程で集光されつつ丸棒状部１３Ｂへと導かれ、又、丸棒状部１３Ｂ先端の発光部１３ａを除く部分（斜線部分）の外周に施された反射処理によって外部に漏れ出ることなく発光部１３ａに導かれ、発光部１３ａから放射されるため、その取り出し効率が高められる。尚、導光棒１３の発光部１３ａから光Ｌが更に効率良く放射されるように発光部１３ａにシボ等の処理を施しても良い。

而して、上述のように導光棒１３の発光部１３ａから光Ｌが全方向に放射されると、図１に示すように、この光Ｌはリフレクタ５の反射面５ａで反射して平行光となって車両前方（図１の上方）に向かい、透明なレンズ３を通過して車両前方へと照射される。尚、ＬＥＤ光源１０の各ＬＥＤ素子１２の発光によって発生した熱はヒートシンク１４によって効率良く周囲に散逸し、基板１１等の発熱が抑えられる。

以上のように、本発明によれば、ＬＥＤ光源１０のＬＥＤ素子１２から一方向に出射される光は導光棒１３の内部に導入され、導光棒１３の先端に形成された発光部１３ａから全方向に放射されるため、該ＬＥＤ光源１０から放射される光の発光形態がハロゲンランプや放電管等のフィラメント或はアークによる発光形態と同様となる。この結果、ＬＥＤ光源１０は、その適用が図１０に示すようなプロジェクタタイプのヘッドランプ５１等の車両用灯具に限定されず、本実施の形態に係るリフレクタタイプのヘッドランプ１等の車両用灯具にも適用範囲が広がるため、該ＬＥＤ光源１０を使用する車両用灯具のデザインや設計の自由度が高められるとともに、コストダウンが図られる。

ところで、例えば光源として図５に示すハロゲンランプ２０を使用する図７に示すリフレクタタイプのヘッドランプ２１のハロゲンランプ２０を本発明に係るＬＥＤ光源１０に代え、それ以外の部品をそのまま共用するためには、導光棒１３のディメンジョンをハロゲンランプ２０のフィラメント位置や寸法を規格に合わせる必要がある。導光棒１３のディメンジョン（各種寸法の規定）の一例を図２に示す（単位はｍｍ）。

図１に示すヘッドランプ１は走行ビーム専用灯具であって、本発明に係るＬＥＤ光源１０をすれ違いビーム専用灯具の光源として使用するためには、図４に示すように、導光棒１３の先端に前方へのグレア光を遮光するキャップ１５を被せれば良い。この場合の導光棒１３のディメンジョン（各種寸法の規定）の一例を図３中に示した（単位はｍｍ）。

尚、以上は本発明をヘッドランプ及びその光源に使用されるＬＥＤ光源に対して適用した形態について説明したが、本発明は、ヘッドランプ以外の他の任意の車両用灯具及びその光源に使用されるＬＥＤ光源に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

１ 車両用灯具（ヘッドランプ）
２ ハウジング
３ レンズ
４ 灯室
５ リフレクタ
５ａ リフレクタの反射面
１０ ＬＥＤ光源
１１ 基板
１２ ＬＥＤ素子
１３ 導光棒
１３Ａ 導光棒の円錐台状部
１３Ｂ 導光棒の丸棒状部
１３ａ 導光棒の発光部
１４ ヒートシンク
１５ キャップ
Ｌ 光

Claims (4)

1. 基板上にＬＥＤ素子を実装するとともに、前記ＬＥＤ素子から出射される光を内部に導入して先端で全方向に放射させる導光棒を前記ＬＥＤ素子に近接配置して構成されることを特徴とするＬＥＤ光源。
2. 前記導光棒は、前記ＬＥＤ素子からその光出射方向に向かって絞られた円錐台状部とその先端から光出射方向に延びる丸棒状部を備え、前記丸棒状部の先端に透明な発光部が形成され、該発光部を除く部分の外周に反射処理が施されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ光源。
3. 前記導光棒の先端に前方へのグレア光を遮光するキャップを被せたことを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ光源。
4. ハウジングとその開口部を覆うレンズによって画成された灯室内に、請求項１〜３の何れかに記載のＬＥＤ光源と、該ＬＥＤ光源から放射される光を反射させるリフレクタを収納して構成されることを特徴とする車両用灯具。

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