JP2018166090A - 車両用灯具 - Google Patents

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Yasuyuki Amano
靖之 天野
真哉 加藤
Masaya Kato
真哉 加藤
勝彦 森田
Katsuhiko Morita
勝彦 森田
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    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Abstract

【課題】基板の両面に光源が実装された車両用灯具において、車両の前後方向の寸法の増大を抑えつつも光源の光度低下を軽減できる技術を提供する。【解決手段】車両用灯具は、回路基板22と、回路基板22の上面22aに実装されている3つの上面側光源28と、下面に実装されている3つの下面側光源30と、対応する上面側光源28の近傍に焦点を有し、対応する上面側光源28が発する光を灯具前方に向けて反射させる3つの上面側反射面と、対応する下面側光源30の近傍に焦点を有し、対応する下面側光源30が発する光を灯具前方に向けて反射させる3つの下面側反射面と、を備える。3つの下面側光源30は、回路基板22の法線方向から見たときに3つの下面側光源30と3つの上面側光源28とが重ならないように、3つの上面側光源28の配置を車両前後方向とは異なる方向にオフセットさせた配置となるよう実装されている。【選択図】図3

Description

本発明は、車両用灯具に関する。
近年、LED(Light Emitting Diode)などの半導体発光素子を光源とした車両用灯具の開発が進められている。例えば、基板の両面に半導体発光素子が実装された車両用灯具が提案されている(特許文献1参照)。
特開2003−100114号公報
半導体発光素子は、温度が上昇すると光度が低下するおそれがある。特許文献1の車両用灯具では、基板の上面側に実装される半導体発光素子と下面側に実装される半導体発光素子とが車両前後方向にずれているため、互いの発熱による影響がある程度緩和され、光度の低下がある程度抑えられる。しかしながら、この車両用灯具では、車両前後方向の寸法が大きくなりうる。これは、車両のデザインに影響を及ぼす。
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、基板の両面に光源が実装された車両用灯具において、車両の前後方向の寸法の増大を抑えつつも光源の光度低下を軽減できる技術の提供にある。
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、回路基板と、回路基板の第1表面に実装されている複数の第1光源と、回路基板の第2表面に実装されている複数の第2光源と、複数の第1光源ごとに設けられ、それぞれが、対応する第1光源の近傍に焦点を有し、対応する第1光源が発する光を灯具前方に向けて反射させる複数の第1反射面と、複数の第2光源ごとに設けられ、それぞれが、対応する第2光源の近傍に焦点を有し、対応する第2光源が発する光を灯具前方に向けて反射させる複数の第2反射面と、を備える。複数の第2光源は、回路基板の法線方向から見たときに当該複数の第2光源と複数の第1光源とが重ならないように、複数の第1光源の配置を車両前後方向とは異なる方向にオフセットさせた配置となるよう実装されている。
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明のある態様によれば、基板の両面に光源が実装された車両用灯具において、車両の前後方向の寸法の増大を抑えつつも光源の光度低下を軽減できる技術を提供できる。
実施の形態に係る車両用灯具の概略構造を示す正面図である。 図1のA−A線断面図である。 図1の回路基板と各光源とを、回路基板の法線方向から見た図である。 変形例に係る車両用灯具の回路基板と各光源とを、回路基板の法線方向から見た図である。 別の変形例に係る車両用灯具の回路基板と各光源とを、回路基板の法線方向から見た図である。 さらに別の変形例に係る車両用灯具の回路基板と各光源とを、回路基板の法線方向から見た図である。
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。また、本明細書において「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等の方向を表す用語が用いられる場合、それらは車両用灯具が車両に装着されたときの姿勢における方向を意味する。
図1は、実施の形態に係る車両用灯具10の概略構造を示す正面図である。車両用灯具10は、車両前部の左右両側にそれぞれ配置される。図1ではその一方を示している。図2は、図1のA−A線断面図である。図2では、ランプボディ12および透光カバー14の表示を省略している。
車両用灯具10は、ランプボディ12と、透光カバー14と、ヘッドランプ16と、クリアランスランプ18と、ターンシグナルランプ20と、を備える。
ランプボディ12は、開口を有する箱状に形成される。透光カバー14は、ランプボディ12の開口を覆うようにランプボディ12に取り付けられる。ランプボディ12と透光カバー14とによって形成され灯室内には、ヘッドランプ16と、クリアランスランプ18と、ターンシグナルランプ20とが配置される。クリアランスランプ18およびターンシグナルランプ20は、ヘッドランプ16よりも車幅方向外側に位置する。クリアランスランプ18は、ターンシグナルランプ20よりも上方に位置する。
クリアランスランプ18は、車両の車幅方向の大きさと車両の存在を示すためのランプであり、ヘッドランプ16の車幅方向外側にヘッドランプ16と隣接するように配置される。
ターンシグナルランプ20は、進行方向の変更を点滅表示するためのランプであり、クリアランスランプ18の下方、かつ、ヘッドランプ16の車幅方向外側にヘッドランプ16と隣接するように配置される。
ヘッドランプ16は、車両前方を照射するためのランプである。ヘッドランプ16は、回路基板22と、リフレクタ24と、エクステンション26と、第1上面側光源28aと、第2上面側光源28bと、第3上面側光源28cと、第1下面側光源30aと、第2下面側光源30bと、第3下面側光源30cと、を備える。
以下、第1上面側光源28a、第2上面側光源28bおよび第3上面側光源28cをまとめていうときや特に区別しないときには単に「上面側光源28」とよぶ。また、第1下面側光源30a、第2下面側光源30bおよび第3下面側光源30cをまとめていうときや特に区別しないときには単に「上面側光源28」とよぶ。さらに、上面側光源28および下面側光源30をまとめていうときや特に区別しないときには単に「光源」とよぶ。
回路基板22は、2つの主表面がそれぞれ概ね鉛直上方、鉛直下方を向くように灯室内に配置される。以下、概ね鉛直上方を向いている主表面を上面22a、概ね鉛直下方を向いている主表面を下面22bとよぶ。回路基板22の上面22aおよび下面22bには、光源に電力を供給するための回路パターンが形成されている。
第1上面側光源28a、第2上面側光源28b、第3上面側光源28cは、この順に車幅方向外側から内側に向けて並び、回路基板22の上面22aに実装される。
第1下面側光源30a、第2下面側光源30b、第3下面側光源30cは、この順に車幅方向外側から内側に向けて並び、回路基板22の下面22bに実装される。すなわち、本実施の形態では、上面側光源28と下面側光源30は、同一の基板に実装される。
各光源は、1つの半導体パッケージ34を含む。半導体パッケージ34は、LEDなどの半導体発光素子を少なくとも1つ含む。本実施の形態では、半導体パッケージ34は、3つのLEDを含むものとする。
リフレクタ24は、第1上面側リフレクタ部40aと、第2上面側リフレクタ部40bと、第3上面側リフレクタ部40cと、第1下面側リフレクタ部44aと、第2下面側リフレクタ部44bと、第3下面側リフレクタ部44cと、を備える。これら6つのリフレクタ部は、一体的に形成されている。
第1上面側リフレクタ部40a、第2上面側リフレクタ部40bおよび第3上面側リフレクタ部40cは、回路基板22の上面22a側に設けられ、この順に車幅方向外側から内側に向けて並ぶ。第1下面側リフレクタ部44a、第2下面側リフレクタ部44bおよび第3下面側リフレクタ部44cは、回路基板22の下面22b側に設けられ、この順に車幅方向外側から内側に向けて並ぶ。
第1上面側リフレクタ部40a、第2上面側リフレクタ部40b、第3上面側リフレクタ部40c、第1下面側リフレクタ部44a、第2下面側リフレクタ部44b、第3下面側リフレクタ部44cはそれぞれ、回転放物面を基調とした形状の第1上面側反射面41a、第2上面側反射面41b、第3上面側反射面41c、第1下面側反射面45a、第2下面側反射面45b、第3下面側反射面45cを有する。
第1上面側光源28aと第1上面側リフレクタ部40aは、ハイビームを照射する上面側ハイビーム灯具ユニット50aを構成する。第1上面側リフレクタ部40aは、その第1上面側反射面41aが第1上面側光源28aと対向し、その第1上面側反射面41aの焦点が第1上面側光源28aの近傍に位置するように設けられる。第1上面側反射面41aは、第1上面側光源28aが照射した光を灯具前方に向けて反射する。
第2上面側光源28bと第2上面側リフレクタ部40bは、ロービームを照射する第1上面側ロービーム灯具ユニット50bを構成する。第2上面側リフレクタ部40bは、その第2上面側反射面41bが第2上面側光源28bと対向し、その第2上面側反射面41bの焦点が第2上面側光源28bの近傍に位置するように設けられる。第2上面側反射面41bは、第2上面側光源28bが照射した光を灯具前方に向けて反射する。
第3上面側光源28cと第3上面側リフレクタ部40cは、ロービームを照射する第2上面側ロービーム灯具ユニット50cを構成する。第3上面側リフレクタ部40cは、その第3上面側反射面41cが第3上面側光源28cと対向し、その第3上面側反射面41cの焦点が第3上面側光源28cの近傍に位置するように設けられる。第3上面側反射面41cは、第3上面側光源28cが照射した光を灯具前方に向けて反射する。
第1下面側光源30aと第1下面側リフレクタ部44aは、ハイビームを照射する下面側ハイビーム灯具ユニット60aを構成する。第1下面側リフレクタ部44aは、その第1下面側反射面45aが第1下面側光源30aと対向し、その第1下面側反射面45aの焦点が第1下面側光源30aの近傍に位置するように設けられる。第1下面側反射面45aは、第1下面側光源30aが照射した光を灯具前方に向けて反射する。
第2下面側光源30bと第3下面側リフレクタ部44cは、ロービームを照射する第1下面側ロービーム灯具ユニット60bを構成する。第2下面側リフレクタ部44bは、その第2下面側反射面45bが第2下面側光源30bと対向し、その第2下面側反射面45bの焦点が第2下面側光源30bの近傍に位置するように設けられる。第2下面側反射面45bは、第2下面側光源30bが照射した光を灯具前方に向けて反射する。
第3下面側光源30cと第3下面側リフレクタ部44cは、ロービームを照射する第2下面側ロービーム灯具ユニット60cを構成する。第3下面側リフレクタ部44cは、その第3下面側反射面45cが第3下面側光源30cと対向し、その第3下面側反射面45cの焦点が第3下面側光源30cの近傍に位置するように設けられる。第3下面側反射面45cは、第3下面側光源30cが照射した光を灯具前方に向けて反射する。
まとめると、上面側ハイビーム灯具ユニット50a、第1上面側ロービーム灯具ユニット50b、第2上面側ロービーム灯具ユニット50cがこの順に車幅方向外側から内側に向けて並び、下面側ハイビーム灯具ユニット60a、第1下面側ロービーム灯具ユニット60b、第2下面側ロービーム灯具ユニット60cがこの順に車幅方向外側から内側に向けて並んでいる。ターンシグナルランプ20と各ロービーム灯具ユニットとは隣接せずに、それらの間にハイビーム灯具ユニットが設けられている。
法規上、ハイビームはロービームに比べて高い光度が要求される。そのため、本実施の形態では、光源からの光をより多く反射できるように、上面側ハイビーム灯具ユニット50aの第1上面側反射面41aは、第1上面側ロービーム灯具ユニット50bの第2上面側反射面41bおよび第2上面側ロービーム灯具ユニット50cの第3上面側反射面41cよりも車幅方向の寸法が大きくなるように形成される。その結果、車幅方向における第1上面側光源28aと第2上面側光源28bとの距離L1は、車幅方向における第2上面側光源28bと第3上面側光源28cとの距離L2よりも長くなる。
同様に、下面側ハイビーム灯具ユニット60aの第1下面側反射面45aは、第1下面側ロービーム灯具ユニット60bの第2下面側反射面45bおよび第2下面側ロービーム灯具ユニット60cの第3下面側反射面45cよりも車幅方向の寸法が大きくなるように形成され、その結果、車幅方向における第1下面側光源30aと第2下面側光源30bとの距離L3は、車幅方向における第2下面側光源30bと第3下面側光源30cとの距離L4よりも長くなる。
エクステンション26は、ランプボディ12の開口部と各灯具ユニットとの間の領域を覆うように配置される。これにより、車両用灯具10の内部構造を隠すことができる。
図3は、回路基板22と各光源とを、回路基板22の法線方向(より具体的にはその上面22aおよび下面22bの法線方向)から見た図である。図3においては、実線は上面22aに実装されている上面側光源28を示し、点線は下面22bに実装されている下面側光源30を示す。なお、図3は、回路基板22に平行(より具体的にはその上面22aおよび下面22bに平行)なある平面(以下、投影面とよぶ)に回路基板22と各光源とを投影した図ともいえる。
各光源は、回路基板22の法線方向から見たときに、3つの上面側光源28のそれぞれと3つの下面側光源30のそれぞれとが重ならないように実装される。別の言い方をすると、各光源は、3つの上面側光源28を投影面に投影した場合の投影領域のそれぞれと、3つの下面側光源30を投影面に投影した場合に投影領域とが重ならないように実装される。具体的には、3つの下面側光源30が、3つの上面側光源28の配置を車両前後方向とは異なる方向にオフセットさせたすなわちずらした配置となるように実装されることによって、これが実現される。
本実施の形態では特に、3つの下面側光源30は、3つの上面側光源28の配置を車両前後方向とは異なる同一方向に、同一のオフセット量だけオフセットさせた配置となるように実装される。したがって、回路基板22の法線方向から見たときの第1上面側光源28aと第1下面側光源30aとの距離L5、第2上面側光源28bと第2下面側光源30bとの距離L6、第3上面側光源28cと第3下面側光源30cとの距離L6は、同じになる。
なお、第1下面側反射面45a、第2下面側反射面45b、第3下面側反射面45cは、このように配置された下面側光源30に合わせて設けられる。したがって、図1に示すように、車両前後方向から見ると、第1下面側反射面45a、第2下面側反射面45b、第3下面側反射面45cは、第1上面側反射面41a、第2上面側反射面41b、第3上面側反射面41cとは車幅方向にずれている。図3に戻る。
続いて、オフセット量について説明する。上述したように、上面側光源28と下面側光源30は同一の回路基板22に実装される。したがって、上面側光源28同士の距離や下面側光源30同士の距離はもちろんのこと、上面側光源28と下面側光源30との距離が近すぎると、光源同士が熱干渉を起こし、各光源が所望の光度を満たせなくなるおそれがある。
図3の二点差線は、設計上決定される、各光源からの熱が拡散する範囲すなわち各光源からの熱により基板の温度が所定の温度以上になる範囲(以下、「放熱範囲70」とよぶ)を示している。放熱範囲70は、例えば光源に流す電流、半導体発光素子の種類、回路パターンの銅箔の厚さ、などの様々な要因によって決まる。各光源が互いの放熱範囲70内にあると、熱干渉が起きやすくなる。
したがって、好ましくは、各光源が他の光源の放熱範囲70外に位置するようにオフセット量が決定される。より好ましくは、各光源が他の光源の放熱範囲70外に位置し、かつ、他の光源との放熱範囲70同士の重なりが所定の面積以下になるようにオフセット量が決定される。さらに好ましくは、図3のように各光源の放熱範囲70同士が重ならないようにオフセット量が決定される。これにより、光源同士が熱干渉を起こし各光源が所望の光度を満たせなくなるのを抑止または防止できる。
なお、オフセット量は、より多くの光源と隣接する光源すなわち熱干渉を起こしやすい光源を基準に決定してもよい。具体的には、第2上面側光源28bは、第1上面側光源28aと第3上面側光源28cの2つの上面側光源28と隣接し、かつ、第1下面側光源30aと第2下面側光源30bの2つの下面側光源30と隣接する。また第2下面側光源30bは第1下面側光源30aと第3下面側光源30cの2つの下面側光源30と隣接し、かつ、第2上面側光源28bと第3上面側光源28cの2つの上面側光源28と隣接する。つまり、第2上面側光源28bと第2上面側光源28bは、他の光源に比べて多くの光源と隣接するため、熱干渉を起こしやすい。したがって、これらを基準にオフセット量を決定してもよい。
以上説明した本実施の形態によれば、各光源は、回路基板22の法線方向から見たときに上面側光源28と下面側光源30とが重ならないように実装される。特に、下面側光源30は、上面側光源28の配置を車両前後方向とは異なる方向にオフセットさせた配置となるように実装される。これにより、下面側光源30が上面側光源28の配置を車両前後方向にオフセットさせた場合と比べて車両前後方向における車両用灯具10の寸法を小さくできる。すなわち、本実施の形態によれば、回路基板22の両面に光源が実装された車両用灯具10において、車両の前後方向の寸法の増大を抑えつつも光源の光度の低下を軽減できる。
また、本実施の形態によれば、ターンシグナルランプ20と各ロービーム灯具ユニットとの間に、ハイビーム灯具ユニットが配置される。ある国の法規では、ロービーム灯具ユニットがロービームを照射しているときにもターンシグナルランプの点滅が目立つように、ターンシグナルランプはロービーム灯具ユニットに近いほどその光度値を上げるように定められている。これに対し本実施の形態では、上述のようにターンシグナルランプ20と各ロービーム灯具ユニットとの間にハイビーム灯具ユニットが配置されている。すなわちターンシグナルランプ20とロービーム灯具ユニットが比較的離れている。このため、そうでない場合と比べてターンシグナルランプ20の光度値を下げることができ、電力の消費を抑えられる。
以上、実施の形態に係る車両用灯具の構成と動作について説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わ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。
(第1変形例)
図4は、変形例に係る車両用灯具の回路基板と各光源とを、回路基板の法線方向から見た図である。図4は図3に対応する。本変形例では、下面側光源30は、上面側光源28を車幅方向にのみオフセットさせた配置となるように実装される。言い換えると、上面側光源28および下面側光源30は、実質的に一直線に並ぶように実装される。本変形例によれば、車両前後方向の寸法の増大をより抑えることができる。
(第2変形例)
図5は、別の変形例に係る車両用灯具の回路基板と各光源とを、回路基板の法線方向から見た図である。図5は図3に対応する。本変形例では、各光源は、複数(図示の例では3つ)の半導体パッケージ66を含む。半導体パッケージ66は、LEDなどの半導体発光素子を少なくとも1つ含む。本変形例では、半導体パッケージ66は、1つのLEDを含むものとする。
各光源の3つの半導体パッケージ66は、対応するリフレクタ部(不図示)の焦点の近傍に位置するように実装される。例えば、各光源の3つの半導体パッケージ66は、一直線に近接して並び、かつ、真ん中の半導体パッケージ66の位置が対応するリフレクタ部の焦点位置となるように実装されてもよい。
3つのLEDを含む1つの半導体パッケージを光源に用いる代わりに、1つのLEDを含む3つの半導体パッケージ66を光源に用いることにより、光源ひいては車両用灯具のコストを低減できる。
(第3変形例)
実施の形態では、3つの下面側光源30のオフセット量を同一としたが、これに限られず、それぞれのオフセット量が異なっていてもよい。また、実施の形態では、3つの下面側光源30を同一方向にオフセットさせたが、これに限られず、それぞれのオフセット方向が異なっていてもよい。
図6は、さらに別の変形例に係る車両用灯具の回路基板と各光源とを、回路基板の法線方向から見た図である。図6は図3に対応する。本変形例では、より多くの光源と隣接する第2下面側光源30bのオフセット量を、第1下面側光源30aおよび第3下面側光源30cのオフセット量よりも大きくしている。すなわち、距離L6が距離L5および距離L7よりも長くなっている。逆にいうと、第1下面側光源30aおよび第3下面側光源30cのオフセット量を第2下面側光源30bのオフセット量に合わせずにそれよりも小さくしている。また、第2下面側光源30bを第1下面側光源30aおよび第3下面側光源30cとは異なる方向にオフセットさせている。
この場合、3つの第1下面側光源30aのオフセット量を同一とした場合と比べて、回路基板22を小さくすることが可能となる。
(第4変形例)
実施の形態および上述の変形例では、上面側光源28と下面側光源30がそれぞれ3つである場合について説明したが、これに限られない。上面側光源28と下面側光源30は、それぞれ2つであっても、それぞれ3つ以上であってもよい。つまり、上面側光源28と下面側光源30は、それぞれ複数であればよい。
10 車両用灯具、 22 回路基板、 22a 上面、 22b 下面、 28 上面側光源、 28a 第1上面側光源、 28b 第2上面側光源、 28c 第3上面側光源、 30 下面側光源、 30a 第1下面側光源、 30b 第2下面側光源、 30c 第3下面側光源、 40a 第1上面側リフレクタ部、 40b 第2上面側リフレクタ部、 40c 第3上面側リフレクタ部、 41a 第1上面側反射面、 41b 第2上面側反射面、 41c 第3上面側反射面、 44a 第1下面側リフレクタ部、 44b 第2下面側リフレクタ部、 44c 第3下面側リフレクタ部、 45a 第1下面側反射面、 45b 第2下面側反射面、 45c 第3下面側反射面。

Claims (5)

  1. 回路基板と、
    前記回路基板の第1表面に実装されている複数の第1光源と、
    前記回路基板の第2表面に実装されている複数の第2光源と、
    前記複数の第1光源ごとに設けられ、それぞれが、対応する第1光源の近傍に焦点を有し、対応する第1光源が発する光を灯具前方に向けて反射させる複数の第1反射面と、
    前記複数の第2光源ごとに設けられ、それぞれが、対応する第2光源の近傍に焦点を有し、対応する第2光源が発する光を灯具前方に向けて反射させる複数の第2反射面と、を備え、
    前記複数の第2光源は、前記回路基板の法線方向から見たときに当該複数の第2光源と前記複数の第1光源とが重ならないように、前記複数の第1光源の配置を車両前後方向とは異なる方向にオフセットさせた配置となるよう実装されていることを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記複数の第2光源は、前記複数の第1光源の配置を同一方向にオフセットさせた配置となるように実装されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。
  3. 前記複数の第2光源のオフセット量が同一であ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. 前記複数の第2光源のうち、2つの第1光源と隣接する第1光源に対応する第2光源のオフセット量が、そうでない第2光源のオフセット量よりも大きい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。
  5. 前記複数の第1光源は、第1ハイビーム用光源と、前記第1ハイビーム用光源の車幅方向内側に実装される2つの第1ロービーム用光源と、を含み、
    前記複数の第2光源は、第2ハイビーム用光源と、前記第2ハイビーム用光源の車幅方向内側に実装される2つの第2ロービーム用光源と、を含み
    車両前後方向から見たとき、前記第1ハイビーム用光源と、前記2つの第1ロービーム用光源のうちの前記第1ハイビーム用光源と隣接する第1ロービーム用光源との間隔は、前記2つの第1ロービームの間隔よりも広く、前記第2ハイビーム用光源と、前記2つの第2ロービーム用光源のうちの前記第2ハイビーム用光源と隣接する第2ロービーム用光源との間隔は、前記2つの第2ロービームの間隔よりも広くいことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の車両用灯具。
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