JP2011028961A - 車両用照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光軸調整機構への負荷が低減し、かつ配光調整を容易に行うことができる車両用照明装置を提供する。
【解決手段】車両用照明装置１は、光を出射するLED２２と、LED２２の出射面側に設けられ、LED２２からの出射光を出射光の光軸に略平行な平行光に変換し照射するコリメータレンズ３０と、コリメータレンズ３０から照射された平行光を所定の方向に向かって光路が変更するように反射させる反射ミラーと４１を有する。この反射ミラー４１は、コリメータレンズ３０から照射された平行光を反射させて得られた光線の水平方向の配光角を調整できる調整機構を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用照明装置に関し、特に、発光ダイオード等の発光素子を光源として備えた車両用照明装置に関する。

従来、ヘッドランプあるいはフォグランプ等の車両用照明装置においては、例えば、特許文献１に開示されているように、バンパーに具備した軸受け孔を軸に、灯体自体を傾動させ光軸を上下に調整し配光角度を調整する技術が提案されている。

図７は、従来の電球を用いた車両用照明装置の構成を示す断面図である。
図７に示す車両用照明装置１００は、フォグランプ１０１のランプケース１０１ａに光源である電球１０２がアッセンブリさせており、図７に向かって左側の車両前方のレンズ板１０３を介して光を照射する。フォグランプ１０１は、バンパー１０４に嵌め込みされており、光軸調整部品１０５をバンパー１０４の下壁に形成した作業穴１０６よりドライバーで回すことで、ねじ軸１０７が回転してフォグランプ１０１が上下に傾動し、配光角度を調整している。

また、近年では、車両用照明装置の光源として、発光ダイオード（以下、LEDという）等の発光素子が採用される傾向がある。例えば、特許文献２には、光源であるLEDから放射された光を反射させる機能として、第１〜第３のリフレクタを有する車両用照明装置が提案されている。

このLED等の発光素子は、電球等に比べて消費電力が小さく長寿命であるという利点を有する。また、LED等の発光素子は、電球等に比べて体積が小さいため、フォグランプ１０１の小型化も可能である。その一方で、LED等は、一般に、高温になるほど発光効率が低下する。そのため、LED等を光源として採用する場合、灯室の防水性を確保しつつ、光源で発生する熱を外部に放出するための放熱構造が必要となる。そのため、光源としてLED等を採用する場合、樹脂等により形成された樹脂灯体に代えて放熱一体型灯体を用いることが考えられる。

図８は、従来の放熱一体型灯体を用いた車両用照明装置の構成を示す断面図であり、図９は、図８の内部構造を示す断面図である。

図８に示す車両用照明装置１１０は、アウターカバー１１２が取り付けられた放熱一体型灯体１１１が車両取り付け用カバー１１３に嵌め込まれて構成されている。そして、放熱一体型灯体１１１の図８に向かって右側の車両後方部に取り付けられた軸受け１１４に形成されたウォームギア受けに、光軸調整つまみ１１６に設けられたウォームギア部１１５が噛み合い、光軸調整つまみ１１６を回すことにより、放熱一体型灯体１１１が傾動軸１１７を支点として傾動する。

内部構造は、LED１１８の出射光側が図９に向かって左側である車両前方の方向となるように配置し、この出射光側に光学部材１１９が設けられて構成されている。光学部材１１９は、LED１１８からの光を制御し、アウターカバー１１２を介して車両前方に光を照射する。

このように、従来の車両用照明装置１００及び車両用照明装置１１０は、それぞれフォグランプ１０１及び放熱一体型灯体１１１自体を傾動させ、所望の配光となるように光軸を調整させていた。

特開２０００−３４４００７号公報 特開２００７−２０７６４１号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された技術では、光源として電球１０２を用いているため、フォグランプ１０１が大型化し、フォグランプ１０１自体の重量が大きくなる。そのため、光軸調整部品１０５及びねじ軸１０７等の光軸調整機構がフォグランプ１０１の重さに耐えられるようにするには、光軸調整機構も大型化する必要がある。また、フォグランプ１０１の重量が大きいと、ねじ軸１０７の山が磨耗しやすく、ネジ穴との噛み合わせが悪くなり、光軸調整ができなくなる虞がある。

また、上述した光源としてLED１１８を採用する場合、放熱一体型灯体１１１の体積は、樹脂灯体より小さくできる。しかし、LED１１８は熱により発光効率が低下することから、放熱性を考慮する必要がある。そのため、放熱一体型灯体１１１の材質として放熱性のよいアルミ等の金属を用いることになり、樹脂灯体よりも更に重量が増し、ウォームギア部１１５等の光軸調整機構への負荷が大きくなる虞がある。

そこで、本発明は、光軸調整機構への負荷が低減し、かつ配光調整を容易に行うことができる車両用照明装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、光を出射する光源と、前記光源の出射面側に設けられ、前記光源からの出射光を前記出射光の光軸に略平行な平行光に変換し照射する光学部材と、前記光学部材から照射された平行光を所定の方向に向かって光路が変更するように反射させる反射ミラーとを有し、前記反射ミラーは、前記平行光を反射させて得られた光線の水平方向の配光角を調整できる調整機構を備えていることを特徴とする車両用照明装置を提供することができる。

本発明の車両用照明装置によれば、光軸調整機構への負荷が低減し、かつ配光調整を容易に行うことができる。

第１の実施の形態に係る車両用照明装置の構成を示す断面図である。 図１における光源ユニットとコリメータレンズを説明するための説明図である。 コリメータレンズに入射した光の挙動の例を説明するための説明図である。 照射パターンの例を説明するための説明図である。 第２の実施の形態に係る車両用照明装置の構成を示す断面図である。 第３の実施の形態に係る車両用照明装置の構成を示す断面図である。 従来の電球を用いた車両用照明装置の構成を示す断面図である。 従来の放熱一体型灯体を用いた車両用照明装置の構成を示す断面図である。 図８の内部構造を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
まず、図１及び図２に基づき、第１の実施の形態に係る車両用照明装置の構成について説明する。

図１は、第１の実施の形態に係る車両用照明装置の構成を示す断面図であり、図２は、図１における光源ユニットとコリメータレンズを説明するための説明図である。

図１に示すように、車両用照明装置１は、車両用のヘッドランプであり、熱伝導性の高い放熱一体型灯体１１を有する。なお、車両用照明装置１は、ヘッドランプに限定されることなく、車両用の照明であれば、フォグランプまたはバックランプ等であってもよい。

この放熱一体型灯体１１の図１に向かって左側の前方側開口部には、例えば、透明樹脂あるいは着色樹脂を原料として成型してなる、または、金属板からなるインナーカバー１２及び透明樹脂あるいはガラスからなるアウターカバー１３がシール１４を介して水密に装着されている。このインナーカバー１２を装着することにより、放熱一体型灯体１１の内部に灯室１５が形成される。

図１において、インナーカバー１２のハッチングのない部分は、後述する反射ミラー４１によって反射された光をアウターカバー１３側へ透光させるための透光部である。また、インナーカバー１２のハッチングのある部分は、アウターカバー１３側から放熱一体型灯体１１の内部構造が見えないようにするための遮光マスク構造とした遮光部である。

インナーカバー１２の材料が着色樹脂の成型品あるいは金属板の場合、透光部は、穴を開けた窓構造とする。一方、インナーカバー１２の材料が透明樹脂の成型品の場合、反射ミラー４１によって反射された光を透過させる透光部以外に、即ち、遮光部に遮光を目的としたマスクを併設あるいは密着させる処理を行う、または、遮光部の表面に細かい凹凸を設けるあるいはブラスト処理を行い、遮光効果を実現させている。

また、放熱一体型灯体１１の図１に向かって右側の後方側開口部は、バックカバー１６によって封止されている。このバックカバー１６は内部に点灯回路１７を有し、Ｏリング１８によって後方側開口部に水密に装着される。

図１及び図２に示すように、車両用照明装置１は、放熱一体型灯体１１の内部の灯室１５に、複数のLED２２を光源とする光源ユニット２０と、この光源ユニット２０の各LED２２の出射光側に設けられ、各LED２２からの出射光を制御する光学部材であるコリメータレンズ３０と、反射ミラー４１とを有して構成されている。光源ユニット２０は、LED基板２１を有し、このLED基板２１の実装面には、複数、ここでは５個のLED２２とコネクタ２３とが実装されている。コネクタ２３には、点灯回路１７から図示しないフレキシブルケーブル等が接続されている。これにより、点灯回路１７からの指示に基づいて、各LED２２の点灯の制御が行われる。

本実施の形態においては、各LED２２は、出射面側に片凸レンズが固着された表面実装型のLEDにより構成されている。さらに、複数のLED２２は、LED基板２１の長辺方向に沿って略直線状に実装され、LEDアレーを構成する。

LED基板２１は、実装面を図１に向かって下方向に向け、放熱一体型灯体１１の内側上面に、例えば、図示しないネジ、放熱接着剤または両面粘着放熱シート等により固定されている。また、LED基板２１は、その長辺方向が車幅方向と一致するとともに、短辺方向が車両前後方向と一致するように配置される。

LED２２の出射光側には、光学部材であるコリメータレンズ３０が配置されている。このコリメータレンズ３０は、LED２２から放射された光を制御する。具体的には、コリメータレンズ３０は、LED２２から放射された光を光軸Oに略平行な平行光に変換し、変換した平行光を放熱一体型灯体１１の底面方向に照射する。即ち、光源であるLED２２は、放熱一体型灯体１１の内側上面に設けられている。

平板上の反射ミラー４１は、コリメータレンズ３０からの光を反射により光路を変更し、所定の位置へ光を照射する。具体的には、反射ミラー４１は、ミラー軸部材４２の軸を中心として車両前後方向に水平な方向よりも下方に傾斜させ、コリメータレンズ３０からの光をインナーカバー１２に略垂直になるように光路を変更し、アウターカバー１３を介して車両前方の所定の位置を照射する。

反射ミラー４１の一端には、ミラー軸部材４２が設けられ、このミラー軸部材４２の軸を中心として反射ミラー４１の傾動角を調整する。なお、反射ミラー４１は、鏡面反射ミラーであってもよい。

反射ミラー４１の他端近傍のミラーの裏面側にウォームギア受け４３が設けられ、ウォームギア受け４３に設けられたネジ穴にウォームギア４４が噛み合っている。このウォームギア４４に設けられた光軸調整つまみ４５を回動させることにより、ミラー軸部材４２の軸を中心とした灯室１５内での反射ミラー４１の傾斜角が調整可能となっている。

車両の進行方向に対する垂直方向の配光角は、光軸調整つまみ４５を回動させることにより、ウォームギア受け４３とウォームギア４４との噛み合いが変化し、ミラー軸部材４２の軸を中心として反射ミラー４１が回動して、反射ミラー４１の光軸Oに対する傾斜角を調整することができる。ウォームギア受け４３、ウォームギア４４及び光軸調整つまみ４５により光軸調整機構が構成される。この光軸調整機構により、反射ミラー４１で反射させて得られる光線の水平方向の配光角が調整することができる。

このように、車両用照明装置１は、車両前方の照射する光の配光調整では、放熱一体型灯体１１を傾動させることなく、軽量な反射ミラー４１のみを傾動させるため、光軸調整部品への負荷が緩和される。また、反射ミラー４１は、放熱一体型灯体１１に比べ軽量のため、光軸調整つまみ４５での配光調整も容易に行えることになる。

ここで、コリメータレンズ３０に入射した光の挙動及び反射ミラー４１から車両前方に照射される光の照射パターンについて説明する。

図３は、コリメータレンズに入射した光の挙動の例を説明するための説明図であり、図４は、照射パターンの例を説明するための説明図である。

コリメータレンズ３０の入射部は、LED２２の放射光の光軸O、即ち、LED基板２１の実装面の垂直方向に対して所定の角度未満放射光が入射される凸形状の入射面３１と、光軸Oに対して所定の角度以上の放射光が入射される平面形状の入射面３２ａ及び３２ｂとにより構成される。

また、コリメータレンズ３０の上下方向における側面部は、入射面３２ａ及び３２ｂからの入射光をそれぞれ全反射させる曲面形状の全反射面３３ａ及び３３ｂにより構成される。

さらに、コリメータレンズ３０の出射部は、入射面３１からの光が入射される凸形状の出射面３５と、入射面３２ａ及び３２ｂから入射した後、全反射面３３ａ及び３３ｂで全反射した光が入射される曲面形状の出射面３４ａ及び３４ｂとにより構成される。

入射面３１に入射した光は、それぞれ断面凸形状の入射面３１及び出射面３５にて屈折し、中空導光領域の厚み方向の集光が行われる。入射面３２ａ及び３２ｂに入射した光は、全反射面３３ａ及び３３ｂでの全反射と、出射面３５ａ及び３５ｂでの屈折により、LED基板２１の短辺方向の広がりが制御され、横長配光パターンの平行光が得られる。

なお、LED２２からの光をLEDアレーの短辺側放射光を集光して横長配光パターンの平行光を実現する光学部材として、本実施の形態では全反射と屈折による集光を併用したコリメータレンズ３０を用いているが、コリメータレンズ３０に代わり、凸型シリンドリカルレンズ等を用いてもよい。

光源ユニット２０のLED２２からコリメータレンズ３０を介して灯室１５内に出射された横長配光パターンの平行光は、灯室１５内に設置した反射ミラー４１でアウターカバー１３の方向に光路を変え、アウターカバー１３を透過して、横長配光パターンの平行光を保ったまま外部、即ち、車両の進行方向へ放射される。これにより、例えば、図４に示すように、前照灯（ヘッドライト）に好適な水平位置以下に配光された照射パターンにより、照明光を照射することができる。

このように、本実施の形態の車両用照明装置１は、放熱一体型灯体１１に比べ軽量な反射ミラー４１の傾動角を光軸調整機構を用いて変更し、LED２２から出射されコリメータレンズ３０により制御された光を、所定の方向に光路を変更するようにした。このように、放熱一体型灯体１１に比べ軽量な反射ミラー４１を用いて車両前方に照射される光の出射光軸を変更できるので、光軸調整機構の耐久性が上がるとともに、光軸調整機構がコンパクトにできる。

よって、本実施の形態の車両用照明装置によれば、光軸調整機構への負荷が低減し、かつ配光調整を容易に行うことができる。

また、反射ミラー４１は、コリメータレンズ３０から出射される光が横長配光パターンの平行光であるため、ほとんど曲率を持たない安価な平面ミラーを使用することができる。

さらに、反射ミラー４１は、反射角度の調整が可能な光軸調整機構を備えているため、車両用の光源ユニット２０を放熱一体型灯体１１に取り付ける際に、角度調整を行う必要がない。

さらにまた、反射ミラー４１は、放熱一体型灯体１１に比べ、部品及び構造的に軽量であるため、振動により放射光軸がずれることが少なくなる。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。
図５は、第２の実施の形態に係る車両用照明装置の構成を示す断面図である。なお、図５において、図１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、本実施の形態の車両用照明装置１ａは、光源ユニット２０を放熱一体型灯体１１の内側上面でかつ図５に向かって左側の車両前方に配置し、LED２２の光軸Oを、車両前後方向に垂直な方向に対して後方に傾斜させている点が、第1の実施の形態と異なっている。コリメータレンズ３０は、LED２２から放射された光を横長配光パターンの平行光に変換し、図５に向かっての右下の斜め後ろ方向に照射する。即ち、光源であるLED２２は、放熱一体型灯体１１の内側上面の前方に設けられている。

反射ミラー４１は、コリメータレンズ３０から斜め後ろ方向に照射された光を横長配光パターンの平行光を保ったまま外部、即ち、車両の進行方向へ放射するように、傾斜されて配置されている。そして、光軸調整つまみ４５を回動することによって、反射ミラー４１が車両前後方向に対して垂直方向となるように反射ミラー４１の傾動角を調整することができる。

以上のように、LED２２の光軸Oを車両前後方向に垂直な方向に対して後方に傾斜させても、反射ミラー４１を第１の実施の形態の反射ミラー４１の傾斜角よりも、より車両前後方向に対して垂直方向に近づけるように傾動させることにより、第１の実施の形態と同様の配光調整を行うことができ、図４に示す配光パターンを得ることができる。

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について説明する。

図６は、第３の実施の形態に係る車両用照明装置の構成を示す断面図である。なお、図６において、図１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、本実施の形態の車両用照明装置１ｂは、光源ユニット２０を図１に向かって下側の放熱一体型灯体１１の内側底面に配置している点が、第1の実施の形態と異なっている。LED２２から放射された光は、コリメータレンズ３０よって光軸Oに略平行な平行光に変換され、図６に向かって上側の放熱一体型灯体１１の上面に向かって出射される。即ち、光源であるLED２２は、放熱一体型灯体１１の内側底面に設けられている。

反射ミラー４１は、ミラー軸部材４２の軸を中心として車両前後方向に水平な方向よりも上方に傾斜させ、コリメータレンズ３０から出射された光の光路を車両前方に変更し、アウターカバー１３を介して車両の進行方向へ放射する。これにより、車両用照明装置１ｂは、第１の実施の形態と同様の配光調整を行うことができ、図４に示す配光パターンを得ることができる。

ここで、車両用照明装置１ｂの放熱効果について説明する。

光源であるLED２２を放熱一体型灯体１１の内側底面のアウターカバー１３近傍に配置することで、LED２２の自己発熱による熱が、LED基板２１の裏面全体、即ち、LED基板２１の実装面とは反対の面から放熱一体型灯体１１に伝導する。さらに、放熱一体型灯体１１に伝導した熱がアウターカバー１３に伝導する。このアウターカバー１３に伝導した熱により、アウターカバー１３の外部に付着した霜あるいは雪が除去される。

また、アウターカバー１３に伝導した熱がアウターカバー１３から車両用照明装置１ｂの外部に放出される。このように、常に熱が放熱一体型灯体１１の外部に放出されるため、灯室１５内に熱が飽和せず、光源であるLED２２の温度上昇が抑えられ、LED２２の自己発熱による発光効率の低下を低減することができる。

ここで、LED２２をアウターカバー１３近傍に配置した場合の放熱効果を説明するための実例データを示す。

まず、従来のように、反射ミラーを使用せずに、LED基板を放熱一体型灯体の後方に取り付けた構造の場合、LEDを実装したLED基板の裏面の温度が６２℃のとき、放熱一体型灯体の上下左右方向の壁のうち、最も温度が高い部分は５８℃となり、この最も温度が高い部分の近傍のアウターカバーの表面温度は３５℃となる。

一方、本実施の形態のように、反射ミラー４１を使用し、LED基板２１を放熱一体型灯体１１のアウターカバー１３近傍側壁に取り付けた構造の場合、LED２２を実装したLED基板２１の裏面の温度が６２℃のとき、放熱一体型灯体１１の上下左右方向の壁のうち、最も温度が高い部分は６２℃となり、この最も温度が高い部分の近傍のアウターカバー１３の表面温度は４０℃となる。

以上のように、車両用照明装置１ｂは、光源であるLED２２をアウターカバー１３近傍に配置し、LED２２の自己発熱による熱が放熱一体型灯体１１を伝わり、アウターカバー１３に伝導するようにした。このように、LED基板２１の裏面全体を放熱面積の大きい放熱一体型灯体１１に直接取り付けたので、LED２２が点灯時に発する熱がLED基板２１を介して放熱一体型灯体１１に伝わることとなり、LED２２の点灯時の自己発熱による光量低下が抑制可能となる。

さらに、光を外部に放射するアウターカバー１３近傍に、熱源であるLED２２を配置することにより、外気が低下したときに発生するアウターカバー１３への着氷または着雪を抑制するあるいはアウターカバー１３の着氷または着雪を解凍することができる。

なお、第１及び第２の実施の形態においても、光源であるLED２２を放熱一体型灯体１１の上面のアウターカバー１３近傍に配置しているので、LED２２が点灯時に発する熱を放熱一体型灯体１１を介してアウターカバー１３に伝導させることができる。そのため、第１及び第２の実施の形態の車両用照明装置１及び１ａも、第３の実施の形態の車両用照明装置と同様に、LED２２の自己発熱による光量の低下を抑制でき、かつ、アウターカバー１３への着氷または着雪の抑制あるいはアウターカバー１３の着氷または着雪の解凍を行うことが可能である。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

１，１ａ，１ｂ…車両用照明装置、１１…放熱一体型灯体、１２…インナーカバー、１３…アウターカバー、１４…シール、１５…灯室、１６…バックカバー、１７…点灯回路、１８…Oリング、２０…光源ユニット、２１…LED基板、２２…LED、２３…コネクタ、３０…コリメータレンズ、３１，３２ａ，３２ｂ…入射面、３３ａ，３３ｂ…全反射面、３４ａ，３４ｂ，３５…出射面、４１…反射ミラー、４２…ミラー軸部材、４３…ウォームギア受け、４４…ウォームギア、４５…光軸調整つまみ。

Claims (6)

1. 光を出射する光源と、
   前記光源の出射面側に設けられ、前記光源からの出射光を前記出射光の光軸に略平行な平行光に変換し照射する光学部材と、
   前記光学部材から照射された平行光を所定の方向に向かって光路が変更するように反射させる反射ミラーと、
   を有し、
   前記反射ミラーは、前記平行光を反射させて得られた光線の水平方向の配光角を調整できる調整機構を備えていることを特徴とする車両用照明装置。
2. 前記光源は、前記光源、前記光学部材及び前記反射ミラーを収容した灯体の前方開口部に装着されたアウターカバーの近傍に配置されたことを特徴する請求項１に記載の車両用照明装置。
3. 前記光源は、前記灯体の内側面に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の車両用照明装置。
4. 前記光源は、LED基板に複数のLEDを略直線上に実装したLEDアレーであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の車両用照明装置。
5. 前記光学部材は、前記複数のLEDから放射された光の配光パターンを前記LEDアレーに沿った横長で照射距離に対して拡散率の低い略平行光に変換することを特徴とする請求項４に記載の車両用照明装置。
6. 前記LED基板は、前記灯体に密着固定されていることを特徴とする請求項４に記載の車両用照明装置。

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