JP2016207632A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用灯具を提供する。
【解決手段】焦平面及び光軸を有する集光レンズと、集光レンズの一側に設けられる放熱ベースと、放熱ベースに設けられており、第１の発光面を有する第１の光源と、放熱ベースに設けられており、基板と、互いに隣接して並列するように基板に設けられ、それぞれＮ個の発光領域を有するＭ個の発光群として定義される第２の発光面と、を含む第２の光源と、放熱ベースに設けられており、Ｍ個の発光群に対応するＭ個の反射面を有する反射カップと、を備える車両用灯具。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、灯具に関し、特に、車両用灯具に関する。

照明技術の発展につれて、交通手段に使用される灯具もその発展の重点となる。現代科学技術のおかげで、発光ダイオードが発明されたことにつれて、発光ダイオードにより設計された発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）灯具が高輝度、低消費電力及び安定的な発光状態等のメリットを有するため、車両用灯具の発光光源は、既に電球からＬＥＤランプに置き換えられている。

しかしながら、車両用灯具の設計において、ＬＥＤランプの形状とその面積に制限されて、ＬＥＤランプからのビームが集束した後で車両照明の規範に合致しない潜在的な問題がある。例えば、車両用灯具に複数のＬＥＤランプが設計される場合、ＬＥＤランプからのロービーム又はハイビームには、非均一の問題がある。従って、上記問題を如何に効果的に解決するかは、確かに現在の大切な開発課題の１つだけではなく、現在の関連分野において改善が望まれている目標にもなる。

これに鑑みて、本発明の一実施形態は、段階式の反射カップと、ハイビーム光源としての単一の第２の光源と、を有する車両用灯具を提供する。段階式の反射カップによって、第２の光源における複数の第２の発光面からのビームは、反射カップの第２の焦点に一点集束され、ビームにおけるチップの間の隙間による暗いフリンジが消される。

本発明の一実施形態は、焦平面及び光軸を有する集光レンズと、焦平面が集光レンズと放熱ベースとの間に位置するように、集光レンズの一側に設けられる放熱ベースと、放熱ベースに設けられており、焦平面に向かう第１の発光面を有する第１の光源と、放熱ベースに設けられており、基板と、互いに隣接して並列するように基板に設けられ、それぞれＮ個の発光領域を有するＭ個の発光群として定義され、ＭとＮが複数である第２の発光面と、を含み、反射カップに向かう第２の光源と、放熱ベースに設けられており、Ｍ個の発光群に対応するＭ個の反射面を有し、各反射面が楕円体の一部の球面であり、第１の焦点、及び焦平面における同じ位置にある複数の第２の焦点をそれぞれ有する反射カップと、を備える車両用灯具を提供する。

一部の実施形態において、第１の光源の縁部（辺）は、光軸と接する。

一部の実施形態において、放熱ベースは、隣接する第１の平面と第２の平面を更に含み、第２の平面が第１の平面に対して傾斜であり、且つ光軸が第１の平面と第２の平面との境界線を通過し、第１の光源が第１の平面に設けられ、第２の光源が第２の平面に設けられる。

一部の実施形態において、Ｍ個の第１の焦点は、それぞれ対応するＭ個発光群にある。

一部の実施形態において、第１の発光面及び第２の発光面は、発光ダイオード又は有機発光ダイオードを含む。

一部の実施形態において、反射カップは、対称軸を有し、反射面が対称軸に対して対称であり、基板に設けられる発光群が対称軸に対して対称である。

一部の実施形態において、各反射面の対応する楕円体は、第１の焦点と第２の焦点との連線である長軸を有し、楕円体の長軸が焦平面において１点に交わる。

一部の実施形態において、楕円体の長軸の延伸方向と第２の光源の所在する平面の延伸方向とは、０度〜４５度の傾斜角が挟まれる。

一部の実施形態において、車両用灯具は、放熱ベースと反射カップとの間に接続されており、反射面の第２の焦点を平行移動させるための接続ユニットを更に含む。

本発明の第１の実施形態による車両用灯具を示す側断面模式図である。 図１Ａに示す集光レンズから放熱ベースを観察した模式図である。 図１Ｂに示す第２の光源の配置を示す模式図である。 図１Ｂに示す放熱ベースにおける第２の光源と反射カップの配置を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態による車両用灯具を示す側断面模式図である。

以下、実施例を例として図面に合わせて詳しく説明するが、提供した実施例は、本発明に含まれる範囲を制限するためのものではなく、構造操作についての記述がその実行順序を制限するためのものではなく、素子を改めて組み合わせた如何なる構造により等価効果が達成される装置は、何れも本発明の範囲に含まれる。また、図面は、説明するためのものだけであり、本来のサイズに基づいて描かれたものではない。理解しやすくするために、以下の説明では、同じ素子に同じ符号を付けて説明する。

本明細書に使用される「第１の」、「第２の」等については、順序又は順位を特定するものではなく、本発明を限定するためのものでもなく、同一の技術用語で記述される素子又は操作を区別するためのものだけである。

車両用灯具は、チップの間の隙間により、投射されるビームに暗いフリンジが発生することがあるため、不均一なビームを投射してしまう。本発明に係る車両用灯具は、段階式の反射カップによって、ハイビームにおけるチップの間の隙間による暗いフリンジの問題を解消することで、投射されるハイビームが車両照明の規範に合致するようにする。また、本発明の車両用灯具は、単一の反射カップで単一の光源における複数の発光面に対応するように配置されて、ハイビームを投射してもよい。

図１Ａは、本発明の第１の実施形態による車両用灯具１００を示す側断面模式図である。図１Ｂは、図１Ａに示す集光レンズ１１０から放熱ベース１２０を観察した模式図である。車両用灯具１００は、集光レンズ１１０と、放熱ベース１２０と、第１の光源１３０と、第２の光源１４０と、反射カップ１５０と、を備える。集光レンズ１１０は、焦平面１１２と、光軸１１４と、を有する。放熱ベース１２０は、集光レンズ１１０の一側に設けられ、焦平面１１２が集光レンズ１１０と放熱ベース１２０との間に位置する。放熱ベース１２０は、隣接する第１の平面１２２と第２の平面１２４を有する。他の実施形態において、放熱ベース１２０は、隣接する第１の平面１２２と第２の平面１２４を有し、光軸１１４が第１の平面１２２と第２の平面１２４の境界線を通過することができる。また、第２の平面１２４は、第１の平面１２２に対して傾斜である。

第１の光源１３０が放熱ベース１２０の第１の平面１２２に設けられる。第１の光源１３０は、焦平面１１２に向かう第１の発光面１３２を有する。第１の光源１３０は、発光ダイオード又は有機発光ダイオードを含む。第２の光源１４０が放熱ベース１２０の第２の平面１２４に設けられる。反射カップ１５０が放熱ベース１２０の第２の平面１２４に設けられる。第２の光源１４０が反射カップ１５０に向かい、即ち、反射カップ１５０は、第２の光源１４０からのビームを受けることができる。

図１Ａにおいて、第１の光源１３０と第２の光源１４０は、それぞれ車両用灯具１００の光源として、集光レンズ１１０の光軸１１４の両側に位置してもよい。例としては、第１の光源１３０をロービームランプ光源として、第２の光源１４０をハイビームランプ光源としてもよい。

ロービームランプ光源としての第１の光源１３０は、集光レンズ１１０の焦平面１１２に近い位置に設けられる。第１の光源１３０の第１の発光面１３２が集光レンズ１１０の光軸１１４の上方に位置し、且つ第１の光源１３０の縁部が集光レンズ１１０の光軸１１４に接近するため、結像原理により、第１の発光面１３２からのビームは、集光レンズ１１０によって上下反転且つ左右反転な形に投射され、車両用灯具１００の投射するロービームの発光形状に明暗境界線があり、車両照明の規範に合致するようになる。

図１Ｂと図１Ｃを同時に参照されたい。図１Ｃは、図１Ｂに示す第２の光源１４０の配置を示す模式図である。図１Ｃに、図１Ｂに示す第２の光源１４０に垂直である視角を示す。第２の光源１４０は、基板１４２と、互いに隣接して並列するように基板１４２に設けられる４つの第２の発光面１４４と、を含む。第２の発光面１４４は、２つの発光群Ｍ_１、Ｍ_２として定義される。発光群Ｍ_１がＮ_１１、Ｎ_１２の２つの発光領域を有し、発光群Ｍ_２がＮ_２１とＮ_２２の２つの発光領域を有する。つまり、第２の光源１４０は、発光群Ｍ_１、Ｍ_２における第２の発光面１４４を、発光領域Ｎ_１１‐Ｎ_１２、Ｎ_２１‐Ｎ_２２とする。また、第２の光源１４０は、発光ダイオード又は有機発光ダイオードを含む。例としては、第２の発光面１４４は、基板１４２に設けられる発光ダイオードチップである。

一部の実施形態において、第２の光源に含まれる第２の発光面は、Ｍ個の発光群として定義される。各発光群がＮ個の発光領域を有し、Ｍ及びＮが複数（即ち、本実施形態において、ＭとＮも２である）である。また、第２の光源における第２の発光面の数は、発光群と発光領域との積である。

図１Ａ、図１Ｂと図１Ｄを同時に参照されたい。図１Ｄは、図１Ｂに示す放熱ベース１２０における第２の光源１４０と反射カップ１５０の配置を示す模式図である。図１Ｄに、図１Ｂに示す第２の平面１２４に垂直である視角を示す。

反射カップ１５０は、２つの発光群Ｍ_１、Ｍ_２に対応する２つの反射面１５２ａと１５２ｂを有する。即ち、反射カップ１５０の反射面１５２ａと１５２ｂは、発光群Ｍ_１、Ｍ_２と同じ数を有する。図１Ａに示すように、反射面１５２ａと１５２ｂのそれぞれは、第１の焦点Ｆ１、及び同じ位置にある複数の第２の焦点Ｆ_２を有する楕円体球面の一部である。第２の焦点Ｆ_２が焦平面１１２と光軸１１４との交点に位置する。

また、図１Ｄに示すように、本実施形態に係る反射カップ１５０は、反射面１５２ａと１５２ｂの数は２であるので、第１の焦点Ｆ_１ａ、Ｆ_１ｂの数も２である。この２つの第１の焦点Ｆ_１ａ、Ｆ_１ｂがそれぞれ対応する２つの発光群Ｍ_１、Ｍ_２にあり、且つそれぞれ発光領域Ｎ_１１‐Ｎ_１２、Ｎ_２１‐Ｎ_２２の中の１つにあってもよい。例としては、反射面１５２ａの第１の焦点Ｆ_１ａが発光群Ｍ_１の発光領域Ｎ_１１にあり、反射面１５２ｂの第１の焦点Ｆ_１ｂが発光群Ｍ_２の発光領域Ｎ_２２にある。反射面１５２ａと１５２ｂのそれぞれの対応する楕円体は、それぞれ第１の焦点Ｆ_１ａ、Ｆ_１ｂと第２の焦点Ｆ_２との連線である長軸１５４ａ、１５４ｂを有する。また、２つの楕円体の長軸１５４ａ、１５４ｂが焦平面１１２において１点に交わる。

反射カップ１５０は、対称軸１５６を有する。反射面１５２ａと１５２ｂとが対称軸１５６に対して対称であり、即ち、対称軸１５６の反射カップ１５０への投影を反射面１５２ａと１５２ｂとの境界線と見なしてもよい。また、基板１４２に設けられる発光群Ｍ_１、Ｍ_２も対称軸１５６に対して対称である。更に言えば、発光群Ｍ_１、Ｍ_２の有する発光領域Ｎ_１１‐Ｎ_１２、Ｎ_２１‐Ｎ_２２も、この対称軸１５６に対して対称である。

上記のように、第２の光源１４０をハイビームランプ光源としてもよい。ハイビームランプ光源としての第２の光源１４０は、その第２の発光面１４４からのビームが反射カップ１５０の反射面１５２ａと１５２ｂに反射されて、反射カップ１５０の第２の焦点Ｆ_２に集束する。続いて、第２の焦点Ｆ_２が集光レンズ１１０の焦平面１１２と光軸１１４との交点に位置するため、第２の発光面１４４から発射されるビームは、集光レンズ１１０によって集束された後、車両用灯具１００により車両照明規範に合致するハイビームの発光形状として投射されることができる。

本実施形態において、ハイビームランプ光源としての第２の光源１４０の数は１であり、反射カップ１５０は、楕円体構造を有する２つの反射面１５２ａと１５２ｂから組み合わせられてなる単一の段階式反射カップである。段階式の配置では、発光群Ｍ_１、Ｍ_２が主にそれぞれ反射面１５２ａと１５２ｂによって反射や集束を行うため、反射面１５２ａと１５２ｂのそれぞれの対応するチップの間距数が減少し、更に、ハイビームの発光形状におけるチップの間の隙間による暗いフリンジ問題が改善される。なお、２つの反射面１５２ａと１５２ｂの第１の焦点Ｆ_１ａ、Ｆ_１ｂとの間の距離がチップ寸法のレベルであるため、２つの反射面１５２ａと１５２ｂによって反射されたビームにも、暗いフリンジの問題はない。

また、反射面１５２ａと１５２ｂの第１の焦点Ｆ_１ａ、Ｆ_１ｂがそれぞれ発光群Ｍ_１、Ｍ_２にあるため、第２の光源１４０からのビームは、反射カップ１５０により第２の焦点Ｆ_２に効率的に集束され、更に、車両用灯具１００の光学効率が向上する。なお、第２の光源１４０における発光群Ｍ_１、Ｍ_２が対称軸１５６に対して対称であるため、第２の光源１４０の反射カップ１５０によって投射されるハイビームは、対称である発光形状を有する。

以上をまとめると、本発明の車両用灯具１００は、単一の段階式の反射カップ１５０によって、単一の第２の光源１４０における複数の第２の発光面１４４からのビームを第２の焦点Ｆ_２に集束させ、更に集光レンズ１１０によってビームをハイビームとなるように投射することができる。しかしながら、理解すべきなのは、以上で挙げられた第２の発光面１４４の数は例示に過ぎず、本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、実際的な要求に応じて、第２の発光面１４４の数を柔軟的に選べばよい。

つまり、本実施形態では、Ｍが２であり、Ｎが２であるとして説明したが、当業者であれば、前記説明に合わせて、ＭとＮの数を調整してもよい。例えば、Ｍが３であってもよく、Ｎが４であってもよい。この配置では、第２の光源１４０は、４×３個の第２の発光面１４４を含み、且つ第２の発光面１４４は、それぞれ３つの発光領域を有する４つの発光群として定義される。同様に、この配置では、反射カップ１５０は、４つの楕円体構造の反射面を有する。

図２は、本発明の第２の実施形態による車両用灯具２００を示す側断面模式図である。本実施形態は、本実施形態に係る車両用灯具１００が接続ユニット１６０を更に含み、且つ反射カップ１５０の楕円体の長軸１５４ａ’、１５４ｂ’の延伸方向が第２の光源１４０の所在する平面に対して傾斜であることに、第１の実施形態と異なっている。

接続ユニット１６０は、放熱ベース１２０と反射カップ１５０との間に接続されており、反射面１５２の第２の焦点Ｆ_２を平行移動させることに用いられる。具体的には、反射カップ１５０は、接続ユニット１６０によって放熱ベース１２０に対して平行移動することもできるため、第２の焦点Ｆ_２も連動されて平行移動することができる。即ち、それは第２の焦点Ｆ２の位置から第２の焦点Ｆ_２’の位置まで平行移動することができる。この配置では、反射カップ１５０が放熱ベース１２０に対して平行移動し、第１の光源１３０又は放熱ベース１２０における第１の光源１３０の設置位置が反射カップ１５０に反射されたビームを遮蔽する可能性が低下するため、第１の光源１３０の設置位置は、光軸１１４に更に近くなることができる。例としては、図２において、第１の光源１３０の縁部は、光軸１１４と接してもよい。第１の光源１３０の設置位置が光軸１１４に更に近くなる場合、ロービームの発光形状の有する明暗境界線は、より著しくなる。

続いて、反射カップ１５０の第２の焦点Ｆ_２の位置を調整するように、反射カップ１５０の寸法又は反射カップ１５０と接続ユニット１６０との間の配置を調整する。例えば、反射カップ１５０が矢印１０２の指す方向の反時計回りに沿って傾斜となるようにする。第１の焦点Ｆ_１が依然として第２の光源１４０にある。反射カップ１５０が反時計回りに対して傾斜した後、反射カップ１５０の有する楕円体の長軸１５４ａ’、１５４ｂ’の延伸方向は、第２の光源１４０の所在する平面（即ち、第２の平面１２４）と傾斜角θが挟まれ、傾斜角θが０度〜４５度にある。傾斜角θを明らかにするために、図２に図１の長軸１５４ａ、１５４ｂを示す。図１の長軸１５４ａ、１５４ｂが第２の平面１２４と平行であるため、図２の傾斜角θは、長軸１５４ａ、１５４ｂと長軸１５４ａ’、１５４ｂ’との間に標記される。

傾斜角θによって、反射カップ１５０の第２の焦点Ｆ_２を第２の焦点Ｆ_２’の位置から第２の焦点Ｆ_２’’の位置まで調整することができる。また、集光レンズ１１０も、第２の焦点Ｆ_２’’の位置に対応して、その焦平面１１２が焦平面１１２の位置から焦平面１１２’の位置まで平行移動できるように矢印１０４の方向に沿って平行移動して、反射カップ１５０の第２の焦点Ｆ_２’’、焦平面１１２’と光軸１１４が１点に交わるようにする。つまり、本実施形態では、接続ユニット１６０を設けること、及び第２の平面１２４に対して傾斜角θを有するように反射カップ１５０を配置することで、反射カップ１５０の第２の焦点Ｆ_２が依然として焦平面１１２及び光軸１１４と１点に交わるように、第１の光源１３０を光軸１１４により近くすることができる。

しかしながら、理解すべきなのは、以上で挙げられた第２の焦点Ｆ_２の位置は、例示に過ぎず、本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、実際的な要求に応じて、反射カップ１５０、接続ユニット１６０と傾斜角θとの関係を柔軟的に選んで、第２の焦点Ｆ_２と焦平面１１２との位置関係を調整してもよい。例えば、反射カップ１５０の寸法を調整し、且つ接続ユニット１６０と傾斜角θとの関係を配置した後、第２の焦点Ｆ_２と焦平面１１２を第１の光源１３０の方向へ移動させてもよい。

以上をまとめると、本発明の車両用灯具は、段階式の反射カップによって、ハイビームにおけるチップの間の間隙による暗いフリンジの問題を解消して、車両用灯具の投射するハイビームが車両照明の規範に合致するようにすることができる。なお、接続ユニットを設けることと反射カップを傾斜させることにより、反射カップの第２の焦点が焦平面及び光軸とが１点に交わる前提で、第１の光源を光軸に更に接近させ、更に、著しい明暗境界線を発生させることができる。また、本発明に係る車両用灯具は、単一の反射カップで単一の光源に対応するように、ハイビームを発生させる。

本発明を多種の実施形態で上記の通りに開示したが、これは、本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の思想と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修正を加えることができ、したがって、本発明の保護範囲は、下記添付の特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。

１００、２００ 車両用灯具
１０２、１０４ 矢印
１１０ 集光レンズ
１１２、１１２’ 焦平面
１１４ 光軸
１２０ 放熱ベース
１２２ 第１の平面
１２４ 第２の平面
１３０ 第１の光源
１３２ 第１の発光面
１４０ 第２の光源
１４２ 基板
１４４ 第２の発光面
１５０ 反射カップ
１５２、１５２ａ、１５２ｂ 反射面
１５４ａ、１５４ｂ 長軸
１５６ 対称軸
１６０ 接続ユニット
Ｆ_１、Ｆ_１ａ、Ｆ_１ｂ 第１の焦点
Ｆ_２、Ｆ_２’、Ｆ_２’’ 第２の焦点
θ 傾斜角
Ｍ_１、Ｍ_２ 発光群
Ｎ_１１、Ｎ_１２、Ｎ_２１、Ｎ_２２ 発光領域

Claims (9)

1. 焦平面及び光軸を有する集光レンズと、
   前記焦平面が前記集光レンズと放熱ベースとの間に位置するように、前記集光レンズの一側に設けられる放熱ベースと、
   前記放熱ベースに設けられており、前記焦平面に向かう第１の発光面を有する第１の光源と、
   前記放熱ベースに設けられており、基板と、互いに隣接して並列するように前記基板に設けられ、それぞれＮ個の発光領域を有するＭ個の発光群として定義され、ＭとＮが複数である複数の第２の発光面と、を含み、反射カップに向かう第２の光源と、
   前記放熱ベースに設けられており、前記Ｍ個の発光群に対応するＭ個の反射面を有し、前記各反射面が第１の焦点、及び焦平面における同じ位置にある複数の第２の焦点をそれぞれ有する楕円体の一部の球面である反射カップと、
   を備える車両用灯具。
2. 前記第１の光源の縁部は、前記光軸と接する請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記放熱ベースは、隣接する第１の平面と第２の平面を更に含み、前記第２の平面が前記第１の平面に対して傾斜であり、前記第１の光源が前記第１の平面に設けられ、前記第２の光源が前記第２の平面に設けられる請求項１に記載の車両用灯具。
4. 前記Ｍ個の第１の焦点は、それぞれ対応する前記Ｍ個発光群にある請求項１に記載の車両用灯具。
5. 前記第１の発光面及び前記第２の発光面は、発光ダイオード又は有機発光ダイオードを含む請求項１に記載の車両用灯具。
6. 前記反射カップは、対称軸を有し、前記反射面が前記対称軸に対して対称であり、前記基板に設けられる前記発光群が前記対称軸に対して対称である請求項１に記載の車両用灯具。
7. 前記各反射面の対応する前記楕円体は、第１の焦点と第２の焦点との連線である長軸を有し、前記楕円体の前記長軸が前記焦平面において１点に交わる請求項１に記載の車両用灯具。
8. 前記楕円体の前記長軸の延伸方向と前記第２の光源の所在する平面の延伸方向とは、０度〜４５度の傾斜角が挟まれる請求項７に記載の車両用灯具。
9. 前記放熱ベースと前記反射カップとの間に接続されており、前記反射面の前記第２の焦点を平行移動させるための接続ユニットを更に含む請求項１に記載の車両用灯具。

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