JP2018142595A - 光源モジュール、照明装置、及び移動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】投影レンズの歪みの影響による照射像の外形輪郭形状の変形を緩和して視認性の低下を抑制することができる光源モジュールを提供する。【解決手段】光源モジュール22bは、基板33と、この基板33上に、複数の光源60が並んだ光源列61が列方向Yに垂直な直交方向Xに複数配置されてなる光源群62bとを有する。光源群62bは、列方向Yの幅よりも直交方向Xの長さが長く形成されている。また、複数の光源60の列方向Yの間隔、及び、光源列61の間隔が、直交方向Xにおける光源群62bの端部から中央部にかけて漸増する。【選択図】図5
Description
本開示は、光源モジュール、照明装置、及び移動体に関する。
従来、特許文献1には、基板上に多数の発光ダイオード(以下、LEDという)をマトリクス状に実装し、各LEDに接続された駆動回路を制御回路によって制御することにより、各LEDの輝度を個別に制御可能にしたLED点灯装置が記載されている。
ところで、上記のようなLED点灯装置を車両用前照灯に用いた場合、LED点灯装置から出射された光を投影レンズを介して車両前方に照射することがある。その場合、投影レンズの歪みの影響により、車両前方に形成される照射像の外形輪郭形状がLED点灯装置の光源群の外形輪郭形状とは非相似の形状に変形し、視認性が低下することがある。
本開示の目的は、投影レンズの歪みの影響による照射像の外形輪郭形状の変形を緩和して視認性の低下を抑制することができる光源モジュール、照明装置、及び移動体を提供することにある。
本開示の一態様に係る光源モジュールは、基板と、この基板上に、複数の光源が並んだ光源列が列方向に垂直な直交方向に複数配置されてなる光源群と、を有する。前記光源群は、列方向の幅よりも前記直交方向の長さが長く形成されている。また、前記複数の光源の列方向の間隔、及び、前記光源列の間隔が、前記直交方向における前記光源群の端部から中央部にかけて漸増または漸減する。
本開示の別態様は上記光源モジュールを用いた照明装置であり、本開示のさらに別態様は上記照明装置を用いた移動体である。
本開示の光源モジュール、照明装置、及び移動体では、複数の光源の列方向の間隔、及び、光源列の間隔が、列方向に垂直な直交方向における光源群の端部から中央部にかけて漸増または漸減させている。このように複数の光源の間隔及び光源列の間隔を漸増または漸減させることで、投影レンズの歪みの影響による照射像の外形輪郭の変形を緩和して視認性の低下を抑制することができる。
以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。
図1は、本開示の一実施形態である光源モジュールを用いた照明装置2が前照灯として搭載された自動車1の正面図である。図1に示すように、この自動車1は、照明装置2、バッテリ4、及び制御部6を備える。照明装置2は、自動車1の前端部の幅方向両側に搭載される。また、バッテリ4は、エンジンコンパートメント内に搭載される。照明装置2は、バッテリ4から供給される電力によって点灯する。
制御部6は、照明装置2に含まれる光源モジュールの点灯/消灯等を制御する機能を有する。制御部6は、照明装置2のケース内に設置されてもよいし、或いは、ケース外に設置されてもよい。ケース外に設置される場合、制御部6は、自動車1を統括制御する制御部の一部として構成されてもよい。
図2は、照明装置2の一部断面図であり、図3は、照明装置2を分解した際の、光源モジュール22、プライマリレンズ23、及び投影レンズ24の分解斜視図である。以下、図2及び図3を用いて、照明装置2の構造について説明する。
図2に示すように、照明装置2は、光源モジュール22、導光部材としてのプライマリレンズ23、及び投影レンズ(またはプロジェクタレンズ)24をケース21内に備える。光源モジュール22は、基板33と、基板33の表側(投影レンズ24側)に間隔をおいて実装された複数の光源60を有する。光源モジュール22は、固定手段の例示である締結部材や接着剤等によって基板取付板25に固定される。基板取付板25は、例えばケース21の底部を形成する平板部21aに、例えばボルト27a及びナット27b等によって取り付けられる。
光源モジュール22の各光源60は、複数の発光ダイオード(以下、LEDという)で好適に構成される。光源モジュール22には、各光源60に電力を供給するためのケーブル55が電気的に接続される。ケーブル55は、例えば基板取付板25に設けられた貫通孔とケース底部に設けられた貫通孔を通過し、ケース内側からケース外側に引き出されて、後述する駆動回路に接続される。基板33上における光源60の配置については、図5等を参照して後に詳述する。なお、光源60は、LED以外の他の発光素子、例えば、半導体レーザ素子などによって構成されてもよい。
プライマリレンズ23は、複数の光源60の光出射側に配設される。プライマリレンズ23は、光源60の数と同一の数の複数の導光部40を有する。各導光部40は、光源60の光出射側に配置される光入射面51と、光入射面51とは反対側の端部に配設される光出射面52とを含む。複数の導光部40は、複数の光源60に一対一に対応し、各導光部40は、対応する光源60からの光を光入射面51から光出射面52まで導光する。各導光部40の光出射面側の端部の周囲部は、隣り合う導光部40の光出射面側の端部の周囲部と一体に形成されている。その結果、複数の導光部40が連結され、一体のプライマリレンズ23が構成される。
プライマリレンズ23は、例えばプライマリ固定部材26によってケース側壁部21bに固定される。プライマリ固定部材26は、プライマリレンズ23の側方に全周に亘って接触することで当該側方を拘束する環状部37、ケース側壁部21bの内側面に対応する取付面を有する板状の取付部38、及び、環状部37と取付部38とを連結する連結部39を有する。取付部38が、固定手段の例示であるボルト28a及びナット28bでケース側壁部21bに取り付けられることで、プライマリレンズ23がケース21に固定される。
投影レンズ24は、プライマリレンズ23の光出射面52に対して光源モジュール22側とは反対側に対向配置される。投影レンズ24の光出射側の面は凸面24bで構成され、投影レンズ24の入射側の面は平面24cで構成される。ケース21は、軸方向(底部の底面の法線方向)の一方側が開口し、当該一方側の縁部24aが円筒内周面21cを有する。投影レンズ24は、その縁部24aが円筒内周面21cに固定される。
プライマリレンズ23は、光源60の数と同じ数の導光部40を有する。各光源60からの光は、その光源60に対応する導光部40の光入射面51に入射し、対応する導光部40の光出射面52から出射される。プライマリレンズ23の複数の光出射面52は、図5を参照して後述する光源60の配置と対応した配置となっている。
各光源60から出射された光は、対応する導光部40を通過して当該導光部40の光出射面52から出射される。各導光部40の光出射面52から出射された光は、投影レンズ24の平面24cに入射し、投影レンズ24の凸面24bから照明装置2の外部に車両前方へ向けて照射される。
図4は、照明装置2を含む機能ブロック図である。図4に示すように、照明装置2は、光源モジュール22に加えて、駆動回路30を備える。駆動回路30は、図示しない回路基板に実装され、照明装置2のケース21内に配置される。
駆動回路30は、バッテリ4に電気的に接続されている。駆動回路30は、例えば、照明装置2に含まれる光源60に夫々に対応する複数のスイッチング部を有する。各スイッチング部は、制御部6からの信号に基づいて独立してオンオフ制御される。各スイッチング部は、例えば、トランジスタ等で構成される。制御部6にオン制御されたスイッチング部に対応する光源60は、バッテリ4から電力が供給されて点灯する。このように各光源60は、駆動回路30によって個別に電力供給されて、点灯/消灯等の点灯状態が制御される。
制御部6は、例えば、マイクロコンピュータによって好適に構成される。制御部6は、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等の記憶部とを備える。CPUは、記憶部に予め記憶されたプログラム等を読み出して実行する機能を有する。RAMは、読み出したプログラムや処理データを一時的に記憶する機能を有する。また、ROMは、制御プロラムや所定の閾値等を予め記憶する機能を有する。制御部6は、マイクロコンピュータによって実行されるソフトウエアによって実現できるが、その一部がハードウエアによって構成されてもよい。
次に、図5を参照して、第1実施形態の光源モジュール22bについて説明する。図5(a−1)は比較例の光源モジュール22aの正面図、同(a−2)は(a−1)の光源モジュール22aによる照射像を等光度曲線で示す図、同(b−1)は第1実施形態の光源モジュール22bを示す正面図、(b−2)は(b−1)の光源モジュール22bによる照射像を等光度曲線で示す図である。図5(a−1),(a−2)において、光源60の列方向が矢印Yで示され、列方向に垂直な直交方向が矢印Yで示されている。
図5(a−1)を参照すると、比較例の光源モジュール22aは、長方形状の基板33上に、複数の光源60が行列状(またはマトリクス状)に配置されている。より詳しくは、光源モジュール22aは、5行29列で配列された合計145個の光源60を含み、これらの光源60で光源群62aが構成される。光源群62aの外形輪郭形状は、基板33と相似形状の長方形状をなしている。すなわち、光源モジュール22aでは、光源群62aの列方向Yの幅W0が、列方向に垂直な行方向Xに亘って一定になっている。その結果、光源群62aにおける光源60の分布密度も、光源群62aの全体で一定になっている。
このような光源モジュール22aから出射された光が上述したようにプライマリレンズ23及び投影レンズ24を通して照射されたとき、図5(a−2)に示すように、投影レンズ24が持つ歪みの影響を受けて照射像64aの外形輪郭形状が変形する。具体的には、光源モジュール22aとは反対側に凸面24bを有する投影レンズ24の歪みの影響により、照射像64aは、横方向両端部で縦方向に幅広となり、横方向中央部でくびれることで縦方向に幅狭になる。この場合の照射像64aの外形輪郭形状は、例えばひょうたん状になる。照射像64aの縦方向Y−Yは光源群62aの列方向Yに対応し、照射像64aの横方向X−Xは光源群62aの行方向Xに対応する。このように照射像64aの外形輪郭形状が形成されることで、横方向中央部での視野が狭くなって車両前方の視認性が低下することになる。
これに対し、第1実施形態の光源モジュール22bでは、図5(b−1)に示すように、光源群62bを構成する光源60の配置間隔が変化するように工夫している。
具体的には、光源モジュール22bは、上記光源モジュール22aと同様に長方形状の基板33上に実装された複数の光源60からなる光源群62bを有する。光源群62bは、複数の光源60が列方向Yに並んだ光源列61を、列方向Yに垂直な直交方向Xに複数配置して構成される。
光源群62bに含まれる光源60の数は、上記比較例の光源モジュール22aと同数の145個である。また、光源群62bに含まれる各光源列61を構成する光源60の数は、比較例の光源モジュール22aと同数の5個としてある。さらに、光源群62bにおいて、列方向Yの幅よりも直交方向Xの長さが長く形成される点も、比較例の光源モジュール22aと同様である。
この光源モジュール22bが上記比較例の光源モジュール22aと相違する点は、複数の光源60の列方向Yの間隔、及び、光源列61の間隔が、直交方向Xにおける光源群62bの端部から中央部にかけて1又は複数の光源列61ごとに漸増する点である。
具体的には、光源群62bにおいて、直交方向Xの両側端部では、光源列61を構成する光源60同士の列方向Yの間隔は小さいが、直交方向Xの中央部にいくにしたがって光源列61を構成する光源60同士の間隔が大きくなるように配置されている。これにより、光源群62bでは、直交方向Xの端部の幅W1よりも中央部の幅W2が大きくなっている。
また、光源群62bでは、光源列61の間隔もまた、直交方向Xの端部から中央部にかけて1又は複数の光源列61ごとに次第に大きくなっている。これにより、光源群62bの直交方向Xの長さLbは、比較例の光源群62aの直交方向Xの長さLaよりも長くなっている。
このように第1実施形態の光源モジュール22bでは、光源60同士の直交方向X及び列方向Yの間隔が、光源群62bの端部から中央部にかけて1又は複数の光源列61ごとに次第に大きくなるように形成されている。その結果、基板33上における光源60の分布密度は、光源群62bの直交方向Xの端部で大きくなり、中央部で小さくなっている。
このように光源60が配置された光源モジュール22bでは、図5(b−2)に示すように、プライマリレンズ23及び投影レンズ24を介して照明装置2から出射された光によって照射像64bが車両前方に投影される。この照射像64bは、投影レンズ24の歪みの影響が緩和され、光源群62bの直交方向Xに対応する横方向に延びた扁平な長方形状に補正される。これにより、図5(a−1)と比較すると明らかなように、照射像64bの長手方向中央部での縦方向の照射幅が大きくなって視野が広がることで、車両前方の視認性が向上する。
また、第1実施形態の光源モジュール22aでは、光源60同士の間隔が直交方向Xの中央部で大きくなっていることから、特に熱がこもり易い中央部における光源60の放熱性が向上する。
上述したように第1実施形態の光源モジュール22bは、基板33と、この基板33上に、複数の光源60が並んだ光源列61が列方向Yに垂直な直交方向Xに複数配置されてなる光源群62bとを有する。ここで、光源群62bは、列方向Yの幅W1,W2よりも直交方向Xの長さLbが長く形成されている。また、複数の光源60の列方向Yの間隔、及び、光源列61の間隔が、直交方向Xにおける光源群61の端部から中央部にかけて1又は複数の光源列61ごとに漸増する。換言すれば、光源群62bにおける光源60の分布密度は、直交方向Xにおける光源群62bの端部で大きくなり、中央部で小さくなる。
この構成によれば、光源モジュール22bと反対側に凸面24bを有する投影レンズ24の歪みの影響による照射像64bの外形輪郭形状の変形が緩和され、車両前方の視認性が向上する。
次に、図6を参照して、第2実施形態の光源モジュール22cについて説明する。図6(a−1)は比較例の光源モジュール22aの正面図、同(a−2)は(a−1)の光源モジュール22aによる照射像を等光度曲線で示す図、同(b−1)は第2実施形態の光源モジュール22cを示す正面図、同(b−2)は(b−1)の光源モジュール22cによる照射像を等光度曲線で示す図である。図6(a−1),(a−2)において、光源60の列方向が矢印Yで示され、列方向に垂直な直交方向が矢印Xで示されている。
図6(a−1)を参照すると、比較例の光源モジュール22aは、上記において図5(a−1)を参照して説明したものと同じであり、5行29列で合計145個の光源60が行列状に配置されている。
ここでは、比較例の光源モジュール22aから出射された光が、図6(a−2)の簡易的な図で示すように、プライマリレンズ23(ここでは図示せず)と、光源モジュール22a側に凸面24bを向けた投影レンズ24を通して照射される場合を想定する。この場合、図6(a−2)の等光度曲線で示すように、投影レンズ24が持つ歪みの影響を受けて、照射像64dの輪郭形状が変形する。
具体的には、光源モジュール22a側に凸面24bを有する投影レンズ24の歪みの影響により、照射像64dは、横方向中央部で縦方向外側に膨出するように幅広となり、横方向端部で縦方向に幅狭になる。この場合の照射像64dの外形輪郭形状は、例えば略楕円状になる。照射像64dの縦方向Y−Yは光源群62aの列方向Yに対応し、照射像64dの横方向X−Xは光源群62aの直交方向Xに対応する。このように照射像64dの外形輪郭形状が縦方向に膨らんで形成されることで、照射領域の外縁がぼやけて車両前方の視認性が低下することになる。
これに対し、第2実施形態の光源モジュール22cでは、図6(b−1)に示すように、光源群62cを構成する光源60の配置間隔が変化するように工夫している。具体的には、光源モジュール22cは、第1実施形態の光源モジュール22cとは逆に、複数の光源60の列方向Yの間隔、及び、光源列61の間隔が、直交方向Xにおける光源群62bの端部から中央部にかけて1又は複数の光源列61ごとに漸減するように形成されている。
より詳しくは、光源群62cにおいて、直交方向Xの両側端部では、光源列61を構成する光源60同士の列方向の間隔は大きいが、直交方向Xの中央部にいくにしたがって光源列61を構成する光源60同士の間隔が小さくなるように配置されている。これにより、光源群62cでは、直交方向Xの端部の幅W1よりも中央部の幅W2が小さくなっている。
また、光源群62cでは、光源列61の間隔もまた、直交方向Xの端部から中央部にいくにしたがって小さくなっている。換言すれば、光源群62cでは、直交方向Xの端部において光源列61の間隔が中央部よりも大きくなっている。このため、光源群62cの直交方向Xの長さLcは、比較例の光源群62aの直交方向Xの長さLaよりも長くなっている。
このように第2実施形態の光源モジュール22cでは、光源60同士の直交方向X及び列方向Yの間隔が、光源群62bの端部から中央部にかけて1又は複数の光源列61ごとに次第に小さくなるように形成されている。その結果、基板33上における光源60の分布密度は、光源群62bの直交方向Xの端部で小さくなり、中央部で大きくなっている。
このように光源60が配置された光源モジュール22cでは、図6(b−2)に示すように、プライマリレンズ23及び投影レンズ24を介して照明装置2から出射された光によって照射像64cが車両前方に投影される。この照射像64cは、投影レンズ24の歪みの影響が緩和され、光源群62cの直交方向Xに対応する横方向に延びた扁平な長方形状に補正される。これにより、図6(a−2)と比較すると明らかなように、照射像64cの長手方向中央部での縦方向の照射幅が狭くなり、外縁がよりくっきりとした照射領域が形成されることで車両前方の視認性が向上する。
また、第2実施形態の光源モジュール22cでは、直交方向X及び列方向Yにおける光源60同士の間隔が直交方向Xの端部でより大きくなっていることから、この端部側に配置された光源60の放熱性が向上する。
上述したように第2実施形態の光源モジュール22cは、基板33と、この基板33上に、複数の光源60が並んだ光源列61が列方向Yに垂直な直交方向Xに複数配置されてなる光源群62cとを有する。ここで、光源群62cは、列方向Yの幅W1,W2よりも直交方向Xの長さLcが長く形成されている。また、複数の光源60の列方向Yの間隔、及び、光源列61の間隔が、直交方向Xにおける光源群61の端部から中央部にかけて1又は複数の光源列61ごとに漸減する。換言すれば、光源群62cにおける光源60の分布密度は、直交方向Xにおける光源群62cの端部で小さくなり、中央部で大きくなる。
この構成によれば、光源モジュール22b側に凸面24bを有する投影レンズ24の歪みの影響による照射像64cの外形輪郭形状の変形が緩和され、車両前方の視認性が向上する。
なお、本開示に係る光源モジュールは、上述した実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項及びその均等な範囲内において、種々の変更や改良が可能である。
上記の照明装置2では、光源モジュール22,22b,22cの光源60からの光がプライマリレンズ23を介して投影レンズ24に出射される場合について説明したが、これに限定されるものではない。プライマリレンズ23を省略して、光源60からの光が直接に投影レンズ24に出射されるタイプの照明装置であってもよい。この場合、ケース側壁部の内面を鏡面等の反射面として形成するのが好ましい。これにより、光源モジュールからの光を効率良く投影レンズに導くことができる。
また、上記では照明装置2が搭載される移動体が自動車である場合について説明したが、本開示に係る照明装置を備える移動体は、自動車以外の車両、船舶、飛行機、ロボット等であってもよい。
1 自動車、2 照明装置、4 バッテリ、6 制御部、21 ケース、21a 平板部、21b ケース側壁部、21c 円筒内周面、22,22a,22b,22c 光源モジュール、23 プライマリレンズ、24 投影レンズ、24a 縁部、24b 凸面、24c 平面、25 基板取付板、26 プライマリ固定部材、27a,28a ボルト、27b,28b ナット、30 駆動回路、33 基板、37 環状部、38 取付部、39 連結部、40 導光部、51 光入射面、52 光出射面、55 ケーブル、60 光源、61 光源列、62a,62b,62c 光源群、64a,64b,64c,64d 照射像。
Claims (7)
- 基板と、この基板上に、複数の光源が並んだ光源列が列方向に垂直な直交方向に複数配置されてなる光源群と、を有する光源モジュールであって、
前記光源群は、列方向の幅よりも前記直交方向の長さが長く形成され、
前記複数の光源の列方向の間隔、及び、前記光源列の間隔が、前記直交方向における前記光源群の端部から中央部にかけて漸増または漸減する、
光源モジュール。 - 前記複数の光源の列方向の間隔、及び、前記光源列の間隔が、前記直交方向における前記光源群の端部から中央部にかけて1又は複数の前記光源列ごとに漸増する、請求項1に記載の光源モジュール。
- 前記光源群における前記光源の分布密度は、前記光源群の端部で大きくなり、前記中央部で小さくなる、請求項2に記載の光源モジュール。
- 前記複数の光源の列方向の間隔、及び、前記光源列の間隔が、前記直交方向における前記光源群の端部から中央部にかけて1又は複数の前記光源列ごとに漸減する、請求項1に記載の光源モジュール。
- 前記基板上における光源の分布密度は、前記光源群の端部で小さくなり、前記中央部で大きくなる、請求項4に記載の光源モジュール。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の光源モジュールを用いた照明装置。
- 請求項6に記載の照明装置を用いた移動体。
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