JP2012230834A - 車両用灯具 - Google Patents

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Abstract

【課題】ＬＥＤから出射された光の利用効率を高める。
【解決手段】車両用灯具は、ＬＥＤ４０と、ＬＥＤ４０を搭載するためのＬＥＤ搭載部２７と、ＬＥＤ４０の発光面の正面に配置された、ＬＥＤ４０からの光が入射される第１開口部３４と、第１開口部３４から入射した光を反射する反射部３３と、反射部３３で反射した光を出射する第２開口部３５とを有するリフレクタ２５と、リフレクタ２５から出射された光を制御して前方に出射する投影レンズ３０とを備える。第１開口部３４の面積は、ＬＥＤ４０の発光面の面積よりも小さく形成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用灯具に関し、特にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いた車両用灯具に関する。
従来より、ＬＥＤを光源として使用した車両用灯具が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２８６３９５号公報
ＬＥＤを用いた車両用灯具においては、ＬＥＤから出射された光を有効に利用することが望ましい。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＬＥＤから出射された光の利用効率を高めることのできる車両用灯具を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用灯具は、ＬＥＤを搭載するためのＬＥＤ搭載部と、ＬＥＤの発光面の正面に配置された、ＬＥＤからの光が入射される第１開口部と、第１開口部から入射した光を反射する反射部と、反射部で反射した光を出射する第２開口部とを有するリフレクタと、リフレクタから出射された光を制御して前方に出射する光学部材とを備える。第１開口部の面積は、ＬＥＤの発光面の面積よりも小さく形成される。
光学部材は、例えば上記リフレクタからの光を灯具前方に投影する投影レンズや、上記リフレクタからの光を灯具前方に反射する別のリフレクタであってよい。
リフレクタは、ＬＥＤから発生する熱を放熱するための放熱部を有してもよい。
リフレクタにおける第２開口部の周縁部は、光の反射を低減するための反射率低減処理が施されていてもよい。
光学部材は、第２開口部の像を反転投影する投影レンズであり、第２開口部の開口形状は、所定のカットオフラインを有するロービーム配光パターンに対応した形状に形成されていてもよい。
本発明によれば、ＬＥＤから出射された光の利用効率を高めることができる車両用灯具を提供できる。
本発明の実施形態に係る車両用灯具の断面図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤパッケージの分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤパッケージの正面図である。 図３に示すＬＥＤパッケージのＸ−Ｘ断面図である。 本発明の別の実施形態に係るＬＥＤパッケージの断面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係るＬＥＤパッケージの平面図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る車両用灯具１００の断面図である。車両用灯具１００は、投影レンズを有する所謂プロジェクタ型の車両用前照灯である。
車両用灯具１００は、図１に示すように、灯具前方に開口された凹部を有するランプボディ１２と、該ランプボディ１２の開口面を閉塞するカバー１４とを備え、ランプボディ１２とカバー１４によって形成された内部空間が灯室１６として形成されている。
灯室１６内には、灯具ユニット１０が配置されている。図１に示すように、灯具ユニット１０は、アルミニウム等の金属で形成されたブラケット１８の略中央部に取り付けられている。ブラケット１８の上部には第１エイミングスクリュー２１が取り付けられており、ブラケット１８の下部には第２エイミングスクリュー２２が取り付けられている。ブラケット１８は、第１エイミングスクリュー２１および第２エイミングスクリュー２２によってランプボディ１２に傾動自在に支持されている。下方の第２エイミングスクリュー２２には、エイミングアクチュエータ２４が設けられている。そして、エイミングアクチュエータ２４が駆動されると、ブラケット１８の傾動に伴って灯具ユニット１０が傾動されて、照明光の光軸調整（エイミング調整）が行われる。
灯具ユニット１０は、ＬＥＤパッケージ２０と、投影レンズ３０と、レンズ支持部材３２と、ヒートシンク２６と、ファン２８とを備える。
ＬＥＤパッケージ２０は、ブラケット１８の前面側に設けられている。ＬＥＤパッケージ２０は、白色ＬＥＤを備え、投影レンズ３０に向けて白色光を出射する。ＬＥＤパッケージ２０の詳細な構造については後述する。
投影レンズ３０は、ＬＥＤパッケージ２０からの光を前方に投影する。投影レンズ３０は、入射面が平面に形成され、出射面が凸面に形成された平凸非球面レンズである。投影レンズ３０は、レンズ支持部材３２によりＬＥＤパッケージ２０の前方に支持されている。投影レンズ３０の光軸Ａｘは、車両の前後方向と略平行となっている。
ヒートシンク２６は、ブラケット１８の背面側に設けられている。ヒートシンク２６は、アルミ等の高熱伝導率の金属によって形成され、ＬＥＤパッケージ２０で発生した熱を放熱する。ファン２８は、ヒートシンク２６の後方に設けられており、ヒートシンク２６を強制空冷する。
図２は、本発明の実施形態に係るＬＥＤパッケージの分解斜視図である。図２に示すように、ＬＥＤパッケージ２０は、アルミダイキャストによりブラケット１８と一体成形されたＬＥＤ搭載部２７の略中央部にＬＥＤモジュール２３が載置され、その上に開口部が形成されたリフレクタ２５が設けられる構造になっている。リフレクタ２５は、ねじ２９によりＬＥＤ搭載部２７に固定される。ＬＥＤモジュール２３は、ＬＥＤ搭載部２７とリフレクタ２５とにより挟み込まれることにより固定される。
図３は、本発明の実施形態に係るＬＥＤパッケージの正面図である。また、図４は、図３に示すＬＥＤパッケージのＸ−Ｘ断面図である。図３および図４に示すように、ＬＥＤパッケージ２０は、ＬＥＤモジュール２３と、ＬＥＤ搭載部２７と、リフレクタ２５と、放熱部３９とを備える。ＬＥＤモジュール２３は、ＬＥＤ基板３６と、ＬＥＤ４０とを備える。
ＬＥＤ４０は、長方形状の発光面を有する白色ＬＥＤである。ＬＥＤ４０は、４つのＬＥＤチップ３７と、蛍光体層３８とを含む。各ＬＥＤチップ３７は、１ｍｍ四方程度の大きさの青色ＬＥＤである。４つのＬＥＤチップ３７は、ＬＥＤ基板３６上に一列に配置されている。ＬＥＤ基板３６は、窒化アルミ等で形成され、ＬＥＤチップ３７に電流を供給する機能を有する。蛍光体層３８は、青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体をセラミック化して長方形板状にしたものである。または蛍光体層３８は、黄色蛍光体をガラスに封入することにより形成されてもよい。蛍光体層３８は、４つのＬＥＤチップ３７の発光面上に設けられる。蛍光体層３８の光入射面および発光面の面積は、少なくとも４つのＬＥＤチップ３７の発光面の面積以上に形成される。言い換えると、蛍光体層３８は、４つのＬＥＤチップ３７の発光面を完全に覆っている。ＬＥＤチップ３７を発光させると、蛍光体層３８を透過した青色光と、蛍光体層３８により変換された黄色光とが混合され、白色光が得られる。以下、蛍光体層３８の表面をＬＥＤ４０の発光面とも呼ぶ。
リフレクタ２５は、略中央部にＬＥＤ４０からの光を通過させるための孔部が形成された直方体形状を有する。リフレクタ２５の孔部は、ＬＥＤ４０の発光面の正面に配置された、ＬＥＤ４０からの光が入射される第１開口部３４と、第１開口部３４から入射した光を反射する反射部３３と、反射部３３で反射した光を出射する第２開口部３５とを有する。第１開口部３４および第２開口部３５は、長方形状の開口部である。第２開口部３５は、第１開口部３４よりも大きい。反射部３３は、長方形状の第１開口部３４および第２開口部３５の各辺ごとに設けられた断面放物線状の４つの反射面を有する。リフレクタ２５は、第１開口部３４がＬＥＤ４０の発光面上に位置するように、２つのねじ２９を用いてＬＥＤ搭載部２７上に固定される。
リフレクタ２５は、ＬＥＤ４０から出射された光を反射部３３で反射させ、投影レンズ３０に向かわせる。本実施形態のようにＬＥＤ４０の直近に小型のリフレクタ２５を設けることにより、ＬＥＤ４０から出射された光の進行方向を好適に制御して、効率的に投影レンズ３０に入射させることができる。
しかしながら、このようなＬＥＤ４０と小型のリフレクタ２５を用いたＬＥＤパッケージにおいては、ＬＥＤ４０に対するリフレクタ２５の取付精度が重要となる。リフレクタ２５が正規の位置からずれて取り付けられた場合、リフレクタ２５の第１開口部３４の一部に光が入射せず、光利用効率が低下するおそれがある。
そこで本実施形態においては、第１開口部３４の面積がＬＥＤ４０の発光面の面積よりも小さく形成されている。図３には、ＬＥＤ４０の有する４つのＬＥＤチップ３７が破線で図示されている。図３から、第１開口部３４の面積がＬＥＤ４０の発光面の面積よりも小さく形成されていることが分かる。言い換えると、長方形状の第１開口部３４の長辺および短辺は、長方形状のＬＥＤ４０の発光面の長辺および短辺よりも小さく形成されている。これにより、リフレクタ２５が正規の位置から若干ずれて取り付けられた場合であっても、リフレクタ２５の第１開口部３４のほぼ全領域に光を入射させることができる。これにより、投影レンズ３０に多くの光を導くことができるので、光利用効率を向上できる。また、リフレクタ２５の取付精度を徒に高める必要が無くなるので、部品コストおよび製造コストを低減できる。
本実施形態において、リフレクタ２５における第２開口部３５の周縁部４１は、光の反射を低減するための反射率低減処理が施されている。ＬＥＤパッケージ２０から出射された光が灯室１６内の他の部品（例えば投影レンズ３０等）で反射してＬＥＤパッケージ２０に戻ると、該周縁部４１で反射した光が迷光となって歩行者等にグレアを与えてしまうおそれがある。そこで、本実施形態のように、周縁部４１に反射率低減処理を施すことにより、周縁部４１での反射を低減し、歩行者等に与えるグレアを低減できる。反射率低減処理は、例えば周縁部４１にシボ加工を施す処理であってよい。また、周縁部４１に光吸収膜を形成する処理であってもよい。
また本実施形態において、リフレクタ２５の周縁部４１の周囲には、ＬＥＤ４０から発生する熱を放熱するための放熱部３９が設けられている。この放熱部３９は、複数の平板状のフィンを有する。放熱部３９は、リフレクタ２５と一体に形成されている。放熱部３９をリフレクタ２５と一体に形成することにより、部品点数を低減することができる。
図５は、本発明の別の実施形態に係るＬＥＤパッケージの断面図である。本実施形態に係るＬＥＤパッケージ２０において、図３および図４に示すＬＥＤパッケージと同一または対応する構成要素については同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
本実施形態に係るＬＥＤパッケージ２０は、リフレクタ２５の固定方法が図４に示すＬＥＤパッケージと異なる。図５に示すように、本実施形態に係るＬＥＤパッケージ２０においては、リフレクタ２５の下面に設けられた複数のピン４２と、ＬＥＤ基板３６の上面に設けられた孔４３とが嵌合することにより、リフレクタ２５が固定される。また、ＬＥＤ４０は、リフレクタ２５とＬＥＤ基板３６とにより挟み込まれることにより固定される。
本実施形態のように、ピン４２と孔４３を用いた嵌合によりリフレクタ２５とＬＥＤ基板３６とを固定することで、ＬＥＤ４０に対するリフレクタ２５の取付精度が向上するとともに、組立が容易になる。
本実施形態においても、第１開口部３４の面積は、ＬＥＤ４０の発光面の面積よりも小さく形成されている。これにより、例えばＬＥＤ基板３６上面における孔４３の形成位置が若干ずれた場合であっても、リフレクタ２５の第１開口部３４のほぼ全領域に光を入射させることができ、光利用効率を高めることができる。
また、本実施形態においては、ＬＥＤチップ３７の周囲に位置する反射部３３の部位４４が反射面とされている。これにより、光利用効率をより高めることができる。
また、本実施形態においては、リフレクタ２５における第２開口部３５の周縁部４１は、図４に示すＬＥＤパッケージのような光軸に対して垂直な平坦面ではなく、外向きの傾斜面とされている。これにより、周縁部４１での反射光が投影レンズ３０に入射するのを抑制できるので、グレアを低減できる。
図６は、本発明のさらに別の実施形態に係るＬＥＤパッケージの平面図である。本実施形態に係るＬＥＤパッケージ２０においても、図３および図４に示すＬＥＤパッケージと同一または対応する構成要素については同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
本実施形態においては、図６に示すように、リフレクタ２５における第２開口部３５の開口形状が、所定のカットオフラインを有するロービーム配光パターンに対応した形状に形成されている。言い換えると、第２開口部３５の開口形状は、ロービーム配光パターンの反転形状に形成されている。なお、第１開口部３４の開口形状は、長方形である。第２開口部３５をこのような開口形状とした場合、第２開口部３５から出射される光の像は、ロービーム配光パターンの反転形状となる。投影レンズ３０によりこの像の反転像が投影される。すなわち、本実施形態に係る車両用灯具１００は、ロービーム配光パターンを出射することができる。
本実施形態においても、第１開口部３４の面積は、ＬＥＤ４０の発光面の面積よりも小さく形成されている。これにより、リフレクタ２５が正規の位置から若干ずれて取り付けられた場合であっても、リフレクタ２５の第１開口部３４のほぼ全領域に光を入射させることができ、光の利用効率を高めることができる。
また、本実施形態においても、リフレクタ２５における第２開口部３５の周縁部４１に、光の反射を低減するための反射率低減処理が施されている。但し、本実施形態では、周縁部４１の一部の領域４５（第２開口部３５の下方の領域）には、反射率低減処理が施されていない。このように、周縁部４１の一部の領域４５については光の反射を許容することにより、車両用灯具１００から上方に向かう光を作り出すことができ、車両上方の道路標識灯を照らす所謂オーバーヘッドサインを照射することができる。
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
例えば、上述の実施形態では、リフレクタから出射された光を制御して前方に出射する光学部材として、投影レンズを例示したが、該光学部材はこれに限定されず、例えばリフレクタ等であってもよい。
１０ 灯具ユニット、 １２ ランプボディ、 １４ カバー、 １６ 灯室、 １８ ブラケット、 ２０ ＬＥＤパッケージ、 ２３ ＬＥＤモジュール、 ２５ リフレクタ、 ２６ ヒートシンク、 ２７ ＬＥＤ搭載部、 ２８ ファン、 ２９ ねじ、 ３０ 投影レンズ、 ３３ 反射部、 ３４ 第１開口部、 ３５ 第２開口部、 ３６ ＬＥＤ基板、 ３７ ＬＥＤチップ、 ３８ 蛍光体層、 ３９ 放熱部、 ４０ ＬＥＤ、 １００ 車両用灯具。

Claims (4)

  1. ＬＥＤを搭載するためのＬＥＤ搭載部と、
    前記ＬＥＤの発光面の正面に配置された、前記ＬＥＤからの光が入射される第１開口部と、前記第１開口部から入射した光を反射する反射部と、前記反射部で反射した光を出射する第２開口部とを有するリフレクタと、
    前記リフレクタから出射された光を制御して前方に出射する光学部材と、
    を備える車両用灯具であって、
    前記第１開口部の面積を、前記ＬＥＤの発光面の面積よりも小さく形成したことを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記リフレクタは、前記ＬＥＤから発生する熱を放熱するための放熱部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. 前記リフレクタにおける前記第２開口部の周縁部は、光の反射を低減するための反射率低減処理が施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。
  4. 前記光学部材は、前記第２開口部の像を反転投影する投影レンズであり、
    前記第２開口部の開口形状は、所定のカットオフラインを有するロービーム配光パターンに対応した形状に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用灯具。
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