JP2020053221A - 光源ユニットおよび車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の放熱性能の実現に役立つコネクタ配置をもつ光源ユニットおよび車両用灯具を提供する。【解決手段】車両用灯具に装着可能な光源ユニット２４は、発光素子２６と、発光素子２６に給電するためのコネクタ５０であって、車両用灯具の内側に配置されたワイヤーハーネスに接続可能なコネクタ５０と、放熱部４６ｃを備え、発光素子２６およびコネクタ５０を支持する支持部材４６と、を備える。光源ユニット２４が車両用灯具に装着された状態において、発光素子２６およびコネクタ５０が車両用灯具の内側に配置され、放熱部４６ｃが車両用灯具の外側に配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用灯具、特に自動車などの車両に用いられる車両用灯具に適する光源ユニット、および、そうした光源ユニットを備える車両用灯具に関する。

従来から、車両用灯具のＬＥＤユニットとして、放熱フィンが灯具のボディと車体との間に位置するようにボディに着脱可能に装着されるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１７−８４６９２号公報

上述のように、ＬＥＤなどの発光素子が灯室内に配置され放熱部が灯室外に配置される放熱設計は、外部放熱方式と呼ぶこともできる。外部放熱方式は、発光素子と放熱部がともに灯室内に配置される内部放熱方式に比べて、発光素子からの発熱を灯具外に効率的に排出するうえで有利である。通例、外部放熱方式では放熱部は発光素子の背面側に設置される。

一般に、発光素子を機器に取り付けるためのソケットは、発光素子の背面側に電源接続のためのコネクタや配線を有するから、これを外部放熱方式のユニットにそのまま採用したとすると、発光素子の背面側で放熱部とコネクタが干渉しうる。コネクタの配置場所から放熱部を欠落させたとすると、放熱性能が不足しうる。所望の放熱性能を確保するために、放熱部を大型化しなければならないかもしれない。

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、所望の放熱性能の実現に役立つコネクタ配置をもつ光源ユニットおよび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光源ユニットは、車両用灯具に装着可能な光源ユニットである。光源ユニットは、発光素子と、発光素子に給電するためのコネクタであって、車両用灯具の内側に配置されたワイヤーハーネスに接続可能なコネクタと、放熱部を備え、発光素子およびコネクタを支持する支持部材と、を備える。光源ユニットが車両用灯具に装着された状態において、発光素子およびコネクタが車両用灯具の内側に配置され、放熱部が車両用灯具の外側に配置される。

この態様によると、外部放熱方式の光源ユニットが提供され、コネクタが車両用灯具の内側に配置される。コネクタによって放熱部の配置が制約されないので、所望の放熱性能を実現するように放熱部を設計することが容易になる。また、車両用灯具の内側に配置されたワイヤーハーネスがコネクタに接続されるので、灯具内に配線接続を収めることができる。外部から光源ユニットに配線を接続する場合に想定されるリスクや不具合（例えば、灯具を車両に取り付けるとき外部配線を誤って損傷する等）を防止することもできる。

車両用灯具は、光源ユニットが装着される発光素子受入口を有してもよい。発光素子受入口の径方向における支持部材の長さが、発光素子受入口の径より長くてもよい。

支持部材は、発光素子を支持する支持面を有し、コネクタは、支持面の周縁部に配置されていてもよい。

本発明の別の態様は、車両用灯具である。車両用灯具は、上述の光源ユニットと、コネクタに接続され、車両用灯具の内側に配置されたワイヤーハーネスと、を備える。

支持部材は、発光素子を支持する支持面を有し、光源ユニットは、支持面の周方向に回転して車両用灯具に装着され、コネクタへのワイヤーハーネスの接続方向は、支持面に垂直な方向であってもよい。

本発明によれば、所望の放熱性能の実現に役立つコネクタ配置をもつ光源ユニットおよび車両用灯具を提供することができる。

実施の形態に係る車両用灯具の概略正面図である。 実施の形態に係る光源ユニットを示す概略斜視図である。 実施の形態に係る光源ユニットを示す概略斜視図である。 実施の形態に係る光源ユニットの車両用灯具への装着を説明する概略図である。 実施の形態に係る光源ユニットの車両用灯具への装着を説明する概略図である。 実施の形態に係る光源ユニットの車両用灯具への装着を説明する概略図である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は、実施の形態に係る光源ユニットの車両用灯具への装着を説明する概略図である。

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。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。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、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に用いられる「第１」、「第２」等の用語は、いかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

図１は、実施の形態に係る車両用灯具１０の概略正面図である。車両用灯具１０は、車両前方の左右に配置される一対の前照灯ユニットを有する車両用前照灯装置である。一対の前照灯ユニットは概ね左右対称の構造を有し、実質的に同一の構成であるため、図１には車体前方から見て左側に位置する車両用灯具を示す。よって、図１において左側が車幅方向外側にあたり、右側が車幅方向内側にあたる。

車両用灯具１０は、前面開口１３を有する灯具ボディ１２と、前面開口１３を覆うように灯具ボディ１２に取り付けられた透光カバー１４と、を備える。灯具ボディ１２は、車体に取付可能に構成され、透光カバー１４は、灯具ボディ１２を介して車体に取り付けられる。灯具ボディ１２と透光カバー１４とによって灯具筐体が構成され、灯具筐体の内部空間が灯室１６として形成されている。灯具ボディ１２は、灯室１６外へ通じる発光素子受入口１５を有する。発光素子受入口１５は、前面開口１３とは別の開口部として灯具ボディ１２の背面に形成されている。発光素子受入口１５は、例えば円形の開口である。灯具ボディ１２は、例えば、樹脂材料で形成されている。前面開口１３は、車両前方側に開口している。透光カバー１４は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成されている。

車両用灯具１０は、第１灯具ユニット１８および第２灯具ユニット２０を備え、これらは灯室１６内に配置されている。例えば、第１灯具ユニット１８は、前照灯として機能し、第２灯具ユニット２０は、クリアランスランプ及び／またはデイライトランニングランプとして機能する。

第１灯具ユニット１８は、灯具ボディ１２に取り付けられ、第２灯具ユニット２０は、透光カバー１４に取り付けられている。第２灯具ユニット２０は、第１灯具ユニット１８より上側に配置され、灯室１６の上部に収容されている。第２灯具ユニット２０は、透光カバー１４によって支持され、灯室１６内に配置された導光体２２を備える。導光体２２は、発光素子受入口１５の近傍に配置された導光体入光部２２ａを有する。導光体入光部２２ａは、導光体２２の先端部である。

詳細は後述するが、車両用灯具１０は、発光素子受入口１５を塞ぐように灯具ボディ１２に装着された光源ユニット２４を備える。光源ユニット２４は、車両用灯具１０（具体的には第２灯具ユニット２０）に外部放熱を提供するように構成されている。光源ユニット２４は、導光体入光部２２ａと対向して配置された１つ又は複数の発光素子２６を備える。光源ユニット２４は、第２灯具ユニット２０の光源としての発光素子２６を支持するとともに、発光素子受入口１５に取り外し可能に装着されるように構成されており、例えばＬＥＤソケットまたはＬＥＤモジュールと称することもできる。

図２および図３は、実施の形態に係る光源ユニット２４を示す概略斜視図である。図２には発光素子２６側から見た光源ユニット２４が示され、図３には反対側から見た光源ユニット２４が示されている。光源ユニット２４が灯具ボディ１２に装着された状態では、図２が内側、図３が外側となる。

光源ユニット２４は、支持部材４６と、発光素子２６を搭載するとともに発光素子２６への電気接続を提供する基板４８とを備える。支持部材４６は、基板４８を支持するだけでなく、発光素子２６が発生する熱を放熱する放熱部材としても機能し、ヒートシンクとも呼ばれる。支持部材４６は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金などの高熱伝導率をもつ金属材料で形成され、例えばダイキャスト法により製造されている。

発光素子２６は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体発光素子であり、図示される例では、基板４８上に７個の発光素子２６が設けられている。そのうち６個の発光素子２６が２行３列に密集して基板４８上に配置され、残りの１個の発光素子２６が６個の発光素子２６から離れて基板４８上に配置されている。第２灯具ユニット２０は、例えば２本の導光体２２を有してもよく、６個の発光素子２６が１本目の導光体２２の光源として使用され、残りの１個の発光素子２６が２本目の導光体２２の光源として使用されてもよい。

支持部材４６は、支持面４６ａ、平坦部４６ｂ、および放熱部４６ｃを有する。支持面４６ａは、基板４８を支持する平坦面を有する。支持面４６ａは、基板４８の表面と実質的に平行である。支持面４６ａは、発光素子受入口１５とほぼ等しい半径の円形に形成されており、発光素子受入口１５は支持面４６ａを受け入れることができる。平坦部４６ｂは、支持面４６ａに隣接する板状の部分である。放熱部４６ｃは、発光素子２６および基板４８とは反対側で、支持面４６ａおよび平坦部４６ｂに立設された複数の放熱フィンとして形成されている。

支持部材４６は、光源ユニット２４を灯具ボディ１２に固定するための爪部４７を有する。爪部４７と係合する爪受け部が発光素子受入口１５に設けられていてもよく、支持部材４６が発光素子受入口１５に対して回転するとき爪部４７が爪受け部と係合し、それにより光源ユニット２４が灯具ボディ１２に固定されてもよい。爪部４７は、発光素子２６および基板４８と同じ側で、支持面４６ａの周縁部に立設されている。爪部４７は、周方向に間隔をあけて複数箇所（例えば、周方向に概ね等間隔に３箇所）に形成されている。基板４８は、爪部４７との干渉を避けつつ、支持面４６ａに収まるように形状が定められている。基板４８は、スクリュ５１によって支持面４６ａに固定されている。

基板４８には、発光素子２６への給電のためのコネクタ５０が設置されている。コネクタ５０は、車両用灯具１０の内側に配置されたワイヤーハーネス３０（図４参照）に接続可能である。ワイヤーハーネス３０をコネクタ５０に接続することによって、発光素子２６に給電することができる。発光素子２６が支持面４６ａの中心部またはその近傍に配置されるのに対し、コネクタ５０は、支持面４６ａの周縁部に配置されている。コネクタ５０は、２本の爪部４７の間に配置されている。コネクタ５０へのワイヤーハーネス３０の接続方向は、支持面４６ａに垂直な方向である。すなわち、ワイヤーハーネス３０のコネクタは、支持面４６ａに垂直な方向から光源ユニット２４のコネクタ５０に挿し込まれる。

図２および図３には、光源ユニット２４が発光素子受入口１５に装着されるときの回転方向Ｒが矢印で示されている。光源ユニット２４は、回転方向Ｒ、すなわち支持面４６ａの周方向に回転して車両用灯具１０に装着される。光源ユニット２４が車両用灯具１０に装着された状態において、発光素子２６およびコネクタ５０が車両用灯具１０の内側に配置され、放熱部４６ｃが車両用灯具１０の外側に配置される。コネクタ５０に接続されたワイヤーハーネス３０は、車両用灯具１０の内側に収納される。

続いて、図４から図６を参照して、光源ユニット２４の装着工程を説明する。装着工程は、ワイヤーハーネス３０をコネクタ５０に接続する工程と、光源ユニット２４を発光素子受入口１５にセットする工程と、光源ユニット２４を発光素子受入口１５に対して回転させる工程と、を備える。

図４に示されるように、まず、光源ユニット２４のコネクタ５０にワイヤーハーネス３０が接続される。ワイヤーハーネス３０のコネクタは、灯室１６内から発光素子受入口１５を通じて外に取り出すことができる。ワイヤーハーネス３０のコネクタは、支持面４６ａに垂直な方向から光源ユニット２４のコネクタ５０に挿し込まれる。

図５に示されるように、光源ユニット２４が発光素子受入口１５に規定のセット角度でセットされる。このとき、コネクタ５０に接続されたワイヤーハーネス３０は、車両用灯具１０の内側に収納される。続いて、図６に示されるように、光源ユニット２４が発光素子受入口１５に対して所定角度回転される。光源ユニット２４は、例えば、図５の状態から反時計回りに５０度回転される。回転の結果、光源ユニット２４の放熱部４６ｃの放熱フィンは鉛直方向に平行となっている。こうして、光源ユニット２４は灯具ボディ１２に装着される。

実施の形態に係る光源ユニット２４によると、車両用灯具１０に装着された状態において発光素子２６およびコネクタ５０が車両用灯具１０の内側に配置され、放熱部４６ｃが車両用灯具１０の外側に配置される。そのため、放熱部４６ｃの配置（例えば放熱フィンの長さ）はコネクタ５０によって制約されない。したがって、所望の放熱性能を実現するように放熱部４６ｃを設計することが容易になる。

車両用灯具１０の内側からワイヤーハーネス３０がコネクタ５０に接続されるので、光源ユニット２４への給電のための配線を車両用灯具１０の内部に収めることができる。灯具の外部から光源ユニット２４に配線を接続する場合に想定されるリスクや不具合を防止することもできる。例えば、灯具を車両に取り付けるとき、周囲の何らかの突起部などに配線を誤って引っかけたり、さらには配線を損傷するといった事態を防ぐことができる。

また、光源ユニット２４は、外部放熱方式である。そのため、例えば多数の高光束の発光素子２６が集積された場合、発熱量が比較的大きくなりうるが、内部放熱に比べて小型の放熱部４６ｃを用いて良好に放熱することができる。とくに、第２灯具ユニット２０が灯室１６の上部に設置されているが、灯室１６の上部は下部に比べて熱がこもりやすい。しかし、外部放熱の採用により適切な温度環境を車両用灯具１０内に維持するように熱設計をすることが容易となる。また、導光体入光部２２ａの過剰な加熱やそれにより起こりうる損傷も抑制される。発光素子２６の集積により、車両用灯具１０の点灯の見映えもよくなる。光源ユニット２４の小型化は、美観に優れる灯具意匠の実現にも役立つ。光源ユニット２４は車両用灯具１０の外部から脱着でき、サービス性が向上する。

図５および図６から理解されるように、発光素子受入口１５の径方向における支持部材４６の長さが、発光素子受入口１５の径より長い。支持部材４６は、発光素子受入口１５の直径に沿って細長い形状を有する。言い換えれば、放熱部４６ｃの長さが、発光素子受入口１５の直径よりも長い。

このように支持部材４６を細長くすることにより、光源ユニット２４を灯具ボディ１２に装着する作業が容易になる。放熱部４６ｃは、光源ユニット２４を灯具ボディ１２に装着するとき灯具ボディ１２に対する光源ユニット２４の回転を容易にするハンドルとして使用することができる。作業者は支持面４６ａ側ではなく平坦部４６ｂ側で放熱部４６ｃを把持して発光素子受入口１５に支持面４６ａをセットする。仮に光源ユニット２４が細長形状ではなく支持面４６ａと同じ円形部分のみからなる場合と比べると、作業者は、平坦部４６ｂ側で放熱部４６ｃを把持することにより、てこの原理を利用して、光源ユニット２４を小さな力で回転させることができる。

コネクタ５０は、支持面４６ａの周縁部に配置されている。これにより、発光素子２６が発する光を避けてコネクタ５０を支持面４６ａに配置することができる。発光素子２６の光がコネクタ５０によって遮られず、光を有効に利用できる。また、コネクタ５０が発光素子２６の光によって損傷する（例えば、光を吸収して溶ける）ことを防止できる。

コネクタ５０へのワイヤーハーネス３０の接続方向が支持面４６ａに垂直な方向である。これにより、光源ユニット２４の回転装着の際にワイヤーハーネス３０の回転軌跡が小さくなり、車両用灯具１０内部の他の構造物と干渉しにくくすることができる。

図７（ａ）は、ワイヤーハーネス３０が支持面４６ａに垂直な方向にコネクタ５０に接続される場合におけるワイヤーハーネス３０の回転軌跡（斜線部５２）を示す。図７（ｂ）は、ワイヤーハーネス３０が支持面４６ａに平行な方向にコネクタ５０に接続される場合におけるワイヤーハーネス３０の回転軌跡（斜線部５４）を示す。初期角度にセットされた光源ユニット２４を破線で示し、回転装着された光源ユニット２４を実線で示す。これら２つの場合を比較すると、光源ユニット２４が回転方向Ｒに回転して装着されるとき、ワイヤーハーネス３０が支持面４６ａに垂直な方向にコネクタ５０に接続される場合におけるワイヤーハーネス３０の回転軌跡のほうが小さいことがわかる。

本発明は、上述した実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、実施の形態及び変形例を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などのさらなる変形を加えることも可能であり、そのような組み合わせられ、もしくはさらなる変形が加えられた実施の形態や変形例も本発明の範囲に含まれる。上述した実施の形態や変形例、及び上述した実施の形態や変形例と以下の変形との組合せによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態、変形例及びさらなる変形それぞれの効果をあわせもつ。

上述の実施の形態では、光源ユニット２４がクリアランスランプ及び／またはデイライトランニングランプの光源として使用される場合を例に挙げて説明したが、この具体例に限られない。光源ユニット２４は、ターンシグナルランプ、テールランプ、ストップランプ、などその他の車両用標識灯、またはその他の車両用灯具に使用されてもよい。

１０ 車両用灯具、 １５ 発光素子受入口、 ２４ 光源ユニット、 ２６ 発光素子、 ３０ ワイヤーハーネス、 ４６ 支持部材、 ４６ｃ 放熱部、 ５０ コネクタ。

Claims (5)

1. 車両用灯具に装着可能な光源ユニットであって、
   発光素子と、
   前記発光素子に給電するためのコネクタであって、車両用灯具の内側に配置されたワイヤーハーネスに接続可能なコネクタと、
   放熱部を備え、前記発光素子および前記コネクタを支持する支持部材と、を備え、
   前記光源ユニットが車両用灯具に装着された状態において、前記発光素子および前記コネクタが車両用灯具の内側に配置され、前記放熱部が車両用灯具の外側に配置されることを特徴とする光源ユニット。
2. 前記車両用灯具は、前記光源ユニットが装着される発光素子受入口を有しており、
   前記発光素子受入口の径方向における前記支持部材の長さが、前記発光素子受入口の径より長いことを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
3. 前記支持部材は、前記発光素子を支持する支持面を有し、
   前記コネクタは、前記支持面の周縁部に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光源ユニット。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の光源ユニットと、
   前記コネクタに接続され、車両用灯具の内側に配置されたワイヤーハーネスと、を備えることを特徴とする車両用灯具。
5. 前記支持部材は、前記発光素子を支持する支持面を有し、
   前記光源ユニットは、前記支持面の周方向に回転して前記車両用灯具に装着され、
   前記コネクタへの前記ワイヤーハーネスの接続方向は、前記支持面に垂直な方向であることを特徴とする請求項４に記載の車両用灯具。

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