JP2020068204A - 二列マトリックス照明モジュール及びその補助照明方法 - Google Patents

二列マトリックス照明モジュール及びその補助照明方法 Download PDF

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Abstract

【課題】構造が単純でコンパクトであり、位置決めが正確で、着脱しやすく、実際の製品の品質を保証しやすい二列マトリックス照明モジュールを提供する。【解決手段】光源部は、互いに固定されるＬＥＤ回路基板及びヒートシンクを備える。一次光学系は一次光学素子取り付けブラケット４、一次光学素子取り付けブラケット４上に位置決めして取り付けられる一次光学素子押さえ板５、ＬＥＤ回路基板、一次光学素子６、７を備え、一次光学素子６、７は上下２層に分けらる。一次光学素子取り付けブラケット４を取り付け位置決め基準部材として、その上に上層の一次光学素子６および下層の一次光学素子７の入射端をそれぞれ固定し、同時に各入射端を互いに隔てるための二列の長方形孔を有する。上記構成で、ハイビーム機能、防眩ハイビーム機能、ロービームステアリング追従機能、ハイビームステアリング追従機能を実現する。【選択図】図４

Description

本発明は照明モジュールに関し、特に二列マトリックス照明モジュール及びその補助照明方法に関する。
自動車照明技術の新製品として、マトリックスヘッドライトはとても人気がある。マトリックスヘッドライトは複数の光源を組み合わせて配列したものであり、車載レーダ及びセンサーを介して様々な運転状態を収集し、更にスマートシステムを用いてサブ光源を制御し、光のパターンを運転環境に自動的に適応させる。この場合、マトリックスヘッドライトは、単独の自動車部品としてだけでなく、ＡＤＡＳシステムと緊密に適合した最終部品となる。
従来のマトリックス照明モジュールは、ロービーム、ハイビーム、および右左折に対して補助照明設計を単独で実現できない。また、取り付け構造が複雑で、部品の位置決めが正確ではなく、位置決めの難易度が高く、着脱が煩雑で、製品の品質も保証できない。
本発明の目的は、二列マトリックス照明モジュール及びその補助照明方法を提供することである。これにより従来のハイビーム機能、防眩ハイビーム機能、ロービームステアリング追従機能、ハイビームステアリング追従機能を実現できる。ハイビームは、複数のＬＥＤ光源を単独で点灯又は消灯させ、異なる領域を照明し、防眩ハイビーム機能を実現する。全体として、ハイビームおよびロービームは、ステアリング追従機能を実現し、曲がる時の照明体験を向上させる。構造上、単純でコンパクトであり、位置決めが正確で、着脱しやすく、実際の製品の品質を保証しやすい。
本発明は以下の技術的解決手段を採用する。
二列マトリックス照明モジュールであって、光源部、一次光学系、二次投射系を備え、前記光源部は互いに固定されるＬＥＤ回路基板及びヒートシンクを備え、前記一次光学系は一次光学素子取り付けブラケット、一次光学素子取り付けブラケット上に位置決めして取り付けられた一次光学素子押さえ板、ＬＥＤ回路基板、一次光学素子を備え、前記一次光学素子は上下２層に分けられ、上層が一次光学素子Ａ、下層が一次光学素子Ｂであり、一次光学素子Ａと一次光学素子Ｂは、それぞれ一列の独立した入射端を有し、各入射端が１つのＬＥＤに対応し、前記二次投射系はレンズ、レンズホルダを有し、それらはレンズカラーを介して係合し、レンズホルダ３は光学素子取り付けブラケットに接続して固定され、前記一次光学素子取り付けブラケットを取り付け位置決め基準部材として、その上に二列の長方形孔を有し、一次光学素子Ａおよび一次光学素子Ｂの入射端をそれぞれ固定し、同時に各入射端を互いに隔てる。
さらに、前記長方形孔の間に隔壁リブを有し、隔壁リブの先端面を一次光学素子の光軸方向の位置決め面として、入射端接続リブに当接し、一次光学素子がＬＥＤ方向へずれることを防止し、一次光学素子取り付けブラケット上に水平に突出したプラットフォームを有し、該プラットフォームはその下方から一次光学素子を支持し、同時に一次光学素子が光軸から離れた方向へずれることを防止する。
さらに、一次光学素子押さえ板は一次光学素子取り付けブラケットと係合し、一次光学素子を中間に締め付けて挟持し、一次光学素子押さえ板と一次光学素子取り付けブラケットは遮光効果を有する。
さらに、一次光学素子押さえ板はプラスチック製であり、両側に留め具構造及び第一位置決めピン構造を有する。
さらに、一次光学素子押さえ板は一次光学素子の上縁部のフランジと係合する１本の凹溝を有する。
さらに、一次光学素子取り付けブラケットは第２位置決めピン構造を有し、一次光学素子押さえ板５及びヒートシンク上に、それに対応する位置決め孔を有する。
さらに、一次光学素子押さえ板上の位置決め孔はＬＥＤの両側の近くに配置され、取り付ける時、位置決めピンは一次光学素子押さえ板とヒートシンクに順に挿入され、ヒートシンクの後側からネジで締められる。
さらに、レンズホルダは一次光学素子取り付けブラケットに固定された４つのネジボルトを有し、ヒートシンク上に４つのネジ位置に対応して取り付け用貫通孔を有し、レンズホルダの外側に３つの調光ポイント構造を有し、前記調光ポイント構造により、この二列マトリックス照明モジュールをランプ内に取り付けて上下左右に調光できる。
さらに、レンズカラーはＰＣ製であり、レンズホルダ３と係合させてレンズを固定するための４つのクリップを備える。
上述した二列マトリックス照明モジュールの補助照明方法であって、Ａ）一次光学素子Ａ及び一次光学素子Ｂの真中のＬＥＤは消灯し、一次光学素子Ａ及び一次光学素子Ｂ７の左半部の中央に位置する複数のＬＥＤは消灯し、残りのＬＥＤは点灯する防眩ハイビームアシストモードと、Ｂ）一次光学素子Ｂの右半部のＬＥＤは点灯し、残りのＬＥＤは消灯するロービームアシストモードと、Ｃ）一次光学素子Ｂの右半部のＬＥＤは点灯し、真中のＬＥＤは点灯し、左半部の右側に位置する複数のＬＥＤは点灯し、残りのＬＥＤは消灯するロービーム左折アシストモードと、Ｄ）一次光学素子Ｂの右半部の右側に位置する複数のＬＥＤは点灯し、残りのＬＥＤは消灯するロービーム右折アシストモードという４種類の補助照明モードに分けられる。
本発明の有益な効果は以下のとおりである。
１）従来のハイビーム機能、防眩ハイビーム機能、ロービームステアリング追従機能、ハイビームステアリング追従機能を実現できる。
２）ハイビームは複数のＬＥＤ光源により単独で点灯又は消灯させることができ、異なる領域を照明し、防眩ハイビーム機能を実現する。
３）全体として、ハイビームおよびロービームにおいてステアリング追従機能を実現し、曲がる時の照明体験を向上させることができる。
４）構造上、単純でコンパクトであり、位置決めが正確で、着脱しやすく、実際の製品の品質を保証しやすい。
本発明の二列マトリックス照明モジュールの斜視外形図である。 本発明の二列マトリックス照明モジュールの左側断面図である。 回路基板及びヒートシンクの概略図である。 一次光学系の概略図である。 一次光学系取り付けブラケットの概略図である。 一次光学素子の概略図である。 一次光学素子の光路概略図である。 二列マトリックス照明モジュールの補助照明方法における４つの補助照明モードの概略図である。
以下に図面と具体的な実施例を参照しながら本発明をさらに説明する。
図１〜６に示すとおり、二列マトリックス照明モジュールは、光源部、一次光学系、二次投射系を備える。前記光源部は互いに固定されるＬＥＤ回路基板８およびヒートシンク９を備える。
光源部は、ＬＥＤ回路基板上に二列に配列された数十個のＬＥＤを有する。ＬＥＤはシングルチップ光源の白色光源である。回路基板は放熱性に優れた銅基板である。ＬＥＤ回路基板上に制御回路モジュール８−２及びコネクタ８−３を有する。制御回路モジュール８−２はＬＥＤチップの点灯又は消灯を制御するように機能する。回路基板全体上のＬＥＤはいずれも点灯と消灯及び輝度を単独で調整することができる。ヒートシンクは、放熱効果に優れ、加工コストが低く、プロファイルの切断と穿孔のみが必要なアルミニウムプロファイルで製造されることが好ましい。
前記一次光学系は一次光学素子取り付けブラケット４、一次光学素子取り付けブラケット４上に位置決めして取り付けられた一次光学素子押さえ板５、ＬＥＤ回路基板８、一次光学素子を備える。前記一次光学素子は上下２層に分けられ、上層が一次光学素子Ａ６、下層が一次光学素子Ｂ７である。一次光学素子Ａ６と一次光学素子Ｂ７は、それぞれ一列の独立した入射端を有する。各入射端は１つのＬＥＤに対応する。
一次光学系において、一次光学素子はその中心をなす部品であり、シリカゲルで製造されるものが推奨される。その利点は耐熱性があり、透過性に優れ、再現性が高く、複雑な構造設計を実現できることである。
一次光学素子は複数のコリメート集光器で構成され、入射端６−１、入射端接続リブ６−２、出射面６−３、および取り付けピン６−４を含む。入射端６−１は複数あり、それぞれ異なるＬＥＤ光源に対応する。各コリメータはロッド形状を呈し、入射端６−１は中央が凹んだ集光ボウル状である。複数のコリメータは一列に配置され、隣接するコリメータユニット間で、入射端１−１はリブ６−２で接続され、入射端６−１の焦点は同じ平面内にある。出射面は互いに接続され、連続した出射曲面６−３を形成する。取り付けピンは取り付け構造であり、一次光学素子の両側の出射面に近い位置に配置される。中央のコリメータの光軸は光学系の光軸方向と同じである。両側のコリメータの光軸はいずれも中央の光学系の光軸に対して特定の回転角度を有し、外側に近づくほど、回転角が大きい。中央の単一の集光器の幅は狭く、両側の集光器の幅は広い。レンズにより投射されたものが、２５ｍのスクリーンに照射すると、中央のスポットは狭く、両側のスポットは広い。その主な目的は照明角度が一定している場合、中央のピクセルの精度を高めることである。
本明細書では、上下に配置された２つの一次光学素子があり、これらの中央に出射面が密着している。出射面を密着させる目的は、上下２つの出射面間のギャップにより、投射したスクリーンに暗い線が生じることを防止することである。一列の一次光学素子は、防眩ハイビーム機能のみを実現するが、一次光学素子が二列に配置されることで、一列の場合に比べて多機能化する。１列の光のパターンをカットオフラインの上方に設け、もう１列の光のパターンをカットオフラインの下方に設ける。ロービームが点灯した場合、一部のスポットはロービームの光量を補うものとして点灯する。ステアリングホイールを回転させた時、スポットはステアリングホイールの角度に応じて順に点灯または消灯し、路面上で変曲点に沿って移動するという効果を実現し、カーブでの照明の補助光としてＡＦＳモーターと同様の効果を実現する。
一次光学素子取り付けブラケットは金属製で、位置決め基準部材であり、その上にある二列の長方形孔が、それぞれ柔らかい集光器の入射端を固定するためのものであり、各入射端間の正確な位置関係の精度を保証する。また、入射端を互いに隔てて、異なるサブユニットが相互に影響しないように保証する。一次光学素子とＬＥＤとの間の距離は、光学系の発光効果や安全性に影響するため、非常に大切である。長方形孔の間の隔壁リブは、先端面を一次光学素子の光学素子の光軸方向位置決め面として、入射端接続リブ６−２に当接することで、一次光学素子がＬＥＤ方向へずれることを防止する。取り付けブラケット４上に水平に突出したプラットフォームは、その下方から一次光学素子を支持し、さらに一次光学素子が光軸から離れた方向へずれることを防止するという２つの役割を果たす。
一次光学素子押さえ板は一次光学素子取り付けブラケットと係合し、一次光学素子をこれらの中間に締め付けて挟持する。取り付けのために用いられるだけでなく、遮光の作用も果たして、取り付け構造などを遮蔽し、一次光学素子の出射面からの光透過だけを残す。
押さえ板はプラスチック材料で製造されることが好ましく、両側に留め具構造及び位置決めピン構造を有する。位置決めピンも取り付け精度を保証するために金属製の取り付けブラケットとともに位置決めされる。押さえ板上に一次光学素子の上縁部に位置するフランジ構造と係合する１本の凹溝を有する。一方では一次光学素子６の出射面における前後方向の位置を保証し、他方では一次光学素子６を圧密し、一次光学素子６と一次光学素子７との間を緊密に接合し、ギャップの形成を防止する。押さえ板はプラスチック部品であり、それ自体の強度を保証するために、押さえ板上にも補強リブが設計される。
取り付けブラケット４の後側にも位置決めピンを有し、回路基板及びヒートシンク上にそれに対応する位置決め孔を有する。回路基板上の位置決め孔は、ＬＥＤの両側に設けられ、位置決めの有効性を効果的に保証する。取り付ける時、回路基板の後側から位置決めピンを挿入し、ヒートシンクの後側からも同様に位置決めピンを挿入した後、ヒートシンクの後側からネジを締める。この構造の利点は、回路基板が簡単に着脱できることである。回路基板上に数十個のＬＥＤ光源を有し、その一部の光源が損傷した場合、ヒートシンクと回路基板を簡単に取り外して交換することができる。
前記二次投射系はレンズ１、レンズホルダ３を有し、それらはレンズカラー２を介して係合する。レンズホルダ３は光学素子取り付けブラケット４に固定して接続される。前記一次光学素子取り付けブラケット４を取り付け位置決め基準部材として、その上に二列の長方形孔を有し、一次光学素子Ａ６および一次光学素子Ｂ７の入射端をそれぞれ固定し、同時に各入射端を互いに隔てる。
二次投射系の中心はレンズである。レンズ１は出射面の先端に配置され、集光器の出射面はレンズの焦点面にある。レンズは単凸レンズまたは複数のレンズの組み合わせである。単レンズの場合、レンズは平凸レンズ、レンチキュラーレンズ、凸メニスカスレンズの形である。複数のレンズを組み合わせた場合、凹凸レンズの組み合わせとして、色収差の除去に役立つ。
レンズの表面はメッシュ構造であり、光のパターンを均一に整合させ、色分散を弱めるという２つの役割を果たす。
メッシュは拡散機能を有し、その目的はピクセル間の重なりを増加させ、ピクセル間の全体的な整合を均一にすることである。
メッシュは光のパターンを拡散し、境界をぼかし、境界の色分散を弱める作用を果たす。
レンズホルダは、一次光学素子と二次光学素子を接続する機能を有し、その先端面がレンズに接合され、後端面が一次光学素子取り付けブラケットに接続される。取り付ける時、レンズホルダは取り付けブラケットに固定された４本のネジボルトを有し、安定した信頼性の高い取り付けを保証する。また、ヒートシンクに４つのこのネジ位置に対応して貫通孔が開けられ、これらの貫通孔により、レンズホルダを交換する必要がある場合、ヒートシンク及び回路基板を取り外す必要がなく、ドライバーを貫通孔に通してレンズホルダ上のネジを外すだけでよく、一次光学系の相対位置を変更する必要がないという利点がある。レンズホルダの外側に３つの調光ポイント構造を有し、これらの調光ポイントにより、このモジュールをランプ内に取り付けて上下左右に調光することができる。
レンズカラーはＰＣ製であり、レンズホルダと係合させてレンズを固定するための４つのクリップを有する。この留め具設計により、レンズの着脱が容易になり、レンズを交換する必要がある場合、留め具を少し動かすだけで、レンズを取り外すことができる。レンズカラーは、レンズを一周囲み、レンズの位置決め構造又はフランジ構造を遮蔽して、光透過が必要な光学表面のみを残す不透明材料であることが好ましい。
この二列マトリックス照明モジュールは、補助照明を行う場合、図８に示すとおり、Ａ）一次光学素子Ａ６及び一次光学素子Ｂ７の真中のＬＥＤは消灯し、一次光学素子Ａ６及び一次光学素子Ｂ７の左半部の中央に位置する複数のＬＥＤは消灯し、残りのＬＥＤは点灯する防眩ハイビームアシストモードと、Ｂ）一次光学素子Ｂ７の右半部のＬＥＤは点灯し、残りのＬＥＤは消灯するロービームアシストモードと、Ｃ）一次光学素子Ｂ７の右半部のＬＥＤは点灯し、真中のＬＥＤは点灯し、左半部の右側に位置する複数のＬＥＤは点灯し、残りのＬＥＤは消灯するロービーム左折アシストモードと、Ｄ）一次光学素子Ｂ７の右半部の右側に位置する複数のＬＥＤは点灯し、残りのＬＥＤは消灯するロービーム右折アシストモードという４種類の補助照明モードに分けられる。
以上は本発明の好ましい実施例であり、当業者であればこれを基礎として様々な変換や改良を行うことができるが、本発明の全体的な構想を逸脱することなく行われるそれらの変換や改良は、いずれも本発明が保護を請求する範囲内にある。
１．レンズ，２．レンズカラー，３．レンズホルダ，４．一次光学素子取り付けブラケット、５．一次光学素子押さえ板，６．一次光学素子Ａ，７．一次光学素子Ｂ，８．ＬＥＤ回路基板，９．ヒートシンク，６−１．入射端，６−２．入射端接続リブ，６−３．出射面，６−４．取り付けピン，８−１．ＬＥＤ取り付け位置，８−２．制御回路モジュール，８−３．コネクタ

Claims (10)

  1. 二列マトリックス照明モジュールであって、
    光源部、一次光学系、二次投射系を備え、
    前記光源部は互いに固定されるＬＥＤ回路基板（８）およびヒートシンク（９）を備え、
    前記一次光学系は一次光学素子取り付けブラケット（４）、一次光学素子取り付けブラケット（４）上に位置決めして取り付けられる一次光学素子押さえ板（５）、ＬＥＤ回路基板（８）、一次光学素子を備え、
    前記一次光学素子は上下２層に分けられ、上層が一次光学素子Ａ（６）、下層が一次光学素子Ｂ（７）であり、
    一次光学素子Ａ（６）と一次光学素子Ｂ（７）は、それぞれ一列の独立した入射端を有し、各入射端が１つのＬＥＤに対応し、
    前記二次投射系はレンズ（１）、レンズホルダ（３）、レンズ（１）とレンズホルダ（３）を係合するレンズカラー（２）を備え、
    レンズホルダ（３）は光学素子取り付けブラケット（４）に接続して固定され、
    前記一次光学素子取り付けブラケット（４）を取り付け位置決め基準部材として、その上に一次光学素子Ａ（６）および一次光学素子Ｂ（７）の入射端をそれぞれ固定し、同時に各入射端を互いに隔てるための二列の長方形孔を有する、
    ことを特徴とする二列マトリックス照明モジュール。
  2. 前記長方形孔間に隔壁リブを有し、隔壁リブの先端面を一次光学素子の光軸方向の位置決め面として、入射端接続リブ（６−２）に当接し、一次光学素子がＬＥＤ方向へずれることを防止し、一次光学素子取り付けブラケット（４）上に水平に突出したプラットフォームを有し、該プラットフォームはその下方から一次光学素子を支持し、同時に一次光学素子が光軸から離れた方向へずれることを防止する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の二列マトリックス照明モジュール。
  3. 一次光学素子押さえ板（５）は一次光学素子取り付けブラケット（４）と係合し、一次光学素子を中間に締め付けて挟持し、
    一次光学素子押さえ板（５）と一次光学素子取り付けブラケット（４）は遮光効果を有する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の二列マトリックス照明モジュール。
  4. 一次光学素子押さえ板（５）はプラスチック製で、両側に留め具構造及び第一位置決めピン構造を有する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の二列マトリックス照明モジュール。
  5. 一次光学素子押さえ板（５）は一次光学素子の上縁部のフランジと係合する１本の凹溝を有する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の二列マトリックス照明モジュール。
  6. 一次光学素子取り付けブラケット（４）は第２位置決めピン構造を有し、
    一次光学素子押さえ板（５）及びヒートシンク上に、該第２位置決めピンに対応する位置決め孔を有する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の二列マトリックス照明モジュール。
  7. 一次光学素子押さえ板（５）上の位置決め孔はＬＥＤの両側の近くに配置され、
    取り付ける時、位置決めピンは一次光学素子押さえ板（５）とヒートシンクに順に挿入され、ヒートシンクの後側からネジで締められる、
    ことを特徴とする請求項６に記載の二列マトリックス照明モジュール。
  8. レンズホルダ（３）は一次光学素子取り付けブラケット（４）に固定された４つのネジボルトを有し、
    ヒートシンク（９）上に４つのネジ位置に対応して取り付け用貫通孔を有し、
    レンズホルダ（３）の外側に３つの調光ポイント構造（３）があり、
    前記調光ポイント構造により、この二列マトリックス照明モジュールをランプ内に取り付けて上下左右に調光できる、
    ことを特徴とする請求項１に記載の二列マトリックス照明モジュール。
  9. レンズカラーはＰＣ製であり、レンズホルダ（３）と係合させてレンズを固定するための４つのクリップを備える、
    ことを特徴とする請求項８に記載の二列マトリックス照明モジュール。
  10. 二列マトリックス照明モジュールの補助照明方法であって、
    Ａ）一次光学素子Ａ（６）及び一次光学素子Ｂ（７）の真中のＬＥＤは消灯し、一次光学素子Ａ（６）及び一次光学素子Ｂ（７）の左半部の中央に位置する複数のＬＥＤは消灯し、残りのＬＥＤは点灯する防眩ハイビームアシストモードと、
    Ｂ）一次光学素子Ｂ（７）の右半部のＬＥＤは点灯し、残りのＬＥＤは消灯するロービームアシストモードと、
    Ｃ）一次光学素子Ｂ（７）の右半部のＬＥＤは点灯し、真中のＬＥＤは点灯し、左半部の右側に位置する複数のＬＥＤは点灯し、残りのＬＥＤは消灯するロービーム左折アシストモードと、
    Ｄ）一次光学素子Ｂ（７）の右半部の右側に位置する複数のＬＥＤは点灯し、残りのＬＥＤは消灯するロービーム右折アシストモードという４種類の補助照明モードに分けられる、
    ことを特徴とする請求項１に記載の二列マトリックス照明モジュールの補助照明方法。
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