JP2021086655A

JP2021086655A - 光源ユニット、及びそれを備えた車両用灯具

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Publication number: JP2021086655A
Application number: JP2019212306A
Authority: JP
Inventors: 篤小澤; Atsushi Ozawa
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2021-06-03
Anticipated expiration: 2039-11-25
Also published as: JP7385444B2; CN112833365A

Abstract

【課題】発光部と非発光部のコントラストを高めて、明瞭な配光パターンを形成することが可能な光源ユニット、及びそれを備えた車両用灯具を提供する。【解決手段】光源ユニット１０は、基板１１と、基板１１上に配置された発光部１２と、基板１１上に設けられ、発光部１２を囲う枠部１５と、枠部１５の内側領域を封止する封止用樹脂１６と、を備えている。基板１１に垂直な高さ方向において、枠部１５の少なくとも一部の上端が、発光部１２の上面である発光面１７よりも低い位置にある。【選択図】図１Ｂ

Description

本開示は、光源ユニット、及びそれを備えた車両用灯具に関する。

車両の前照灯やフォグランプ等の灯具には、所定の配光パターンを形成可能なことが求められる。この点、例えば、特許文献１には、発光部として機能する発光素子を基板上に配置し、発光素子を囲むように枠体を設け、枠体の内部に封止用樹脂を充填して発光素子を封止した、主としてストップランプ及びテールランプの機能を有するコンビネーションランプに適用した光源ユニットが記載されている。特許文献１において、発光素子の上面（発光面）と枠体との高さについての具体的な言及はないが、例えば、特許文献１の図７〜図１２では、枠体の上端は発光面よりも高い位置にある。

特開２０１６−１９５０９９号公報

一般的に、光源ユニットにおける発光部（例えば、発光面）と非発光部（例えば、枠体などの発光部ではない部分）のコントラストが高いほど、明瞭な配光パターンを形成することができる。特許文献１に記載の光源ユニットは、発光部と非発光部のコントラストを高めて、より明瞭な配光パターンを形成するという点において、改善の余地があった。

本開示は、発光部と非発光部のコントラストを高めて、明瞭な配光パターンを形成することが可能な光源ユニット、及びそれを備えた車両用灯具を提供することを目的とする。

本発明者が鋭意研究を重ねた結果、特許文献１のように枠体の上端が発光面よりも高い位置にある場合、発光面からの光の一部が枠体で反射され、その反射光が灯具の出射光として照射されてしまうことにより、発光部と非発光部のコントラストが低下することが分かった。また、本発明者は、枠体の上端を発光面よりも低い位置とすることで、発光部と非発光部のコントラストを高めて、より明瞭な配光パターンを形成できることを見出した。

すなわち、本開示の一態様に係る光源ユニットは、
基板と、
前記基板上に配置された発光部と、
前記基板上に設けられ、前記発光部を囲う枠部と、
前記枠部の内側領域を封止する封止用樹脂と、を備え、
前記基板に垂直な高さ方向において、前記枠部の少なくとも一部の上端が、前記発光部の上面である発光面よりも低い位置にある。

この構成によれば、発光面から出射された光が枠部で反射され、その反射光が車両用灯具の出射光として照射されてしまうことを防止できるため、結果として、発光部と非発光部とのコントラストを高めて、明瞭な配光パターンを形成することが可能になる。

また、上記光源ユニットにおいて、
前記少なくとも一部の上端が、前記内側領域の一部の領域であって前記発光部から出射された光によって形成される配光パターンのうちの照明領域に対応する領域、に隣接する枠部の上端であるように構成してもよい。

この構成によれば、さらに明瞭な配光パターンを形成することが可能になる。

また、上記光源ユニットにおいて、
前記発光部は、
ＬＥＤ光源と、
前記ＬＥＤ光源の上方に配置され、前記ＬＥＤ光源から出射される光の波長を変換する蛍光体を含んだ蛍光板と、を有し、
前記発光面が、前記蛍光板の上面であるように構成してもよい。

この構成によれば、例えば、発光部から出射される光の色を変えることができるとともに、発光部と非発光部とのコントラストを高めて、明瞭な配光パターンを形成することができる。

また、上記光源ユニットは、
前記高さ方向において、前記枠部の前記少なくとも一部の上端が、前記ＬＥＤ光源の上面よりも高い位置にあるように構成してもよい。

この構成によれば、例えば、発光部と非発光部とのコントラストを高めつつ、内側領域を封止用樹脂で封止する際に封止用樹脂が枠部の外部へと流れ出る恐れを低減できる。

また、上記光源ユニットは、
前記枠部が白色の樹脂で形成されていてもよい。

この構成によれば、例えば、発光部から出射された光が枠部に吸収されて枠部の温度が上昇することを防ぐことができ、結果として、光源ユニットの劣化を抑制することが可能になる。なお、従来（例えば、特許文献１）のように発光面よりも枠部の上端が高い位置にある場合に枠部を白色の樹脂で形成すると、枠部で反射される反射光が多くなってしまい、配光パターンの明瞭性が低下したり、グレアの原因となったりするが、本開示の光源ユニットでは、枠部の少なくとも一部の上端が発光面よりも低い位置にあるため、上記のような不利益は生じにくい。

また、本開示の一態様に係る車両用灯具は、
上記のいずれかに記載の光源ユニットを備え、
カットオフラインを有する配光パターンを形成可能である。

この構成によれば、明瞭な配光パターンを形成可能な車両用灯具を得ることができる。

本開示によれば、発光部と非発光部のコントラストを高めて、より明瞭な配光パターンを形成することが可能な光源ユニット、及びそれを備えた車両用灯具を提供することができる。

第一実施形態に係る光源ユニットの一例を示す斜視図である。図１Ａに示す光源ユニットをＡ−Ａ線で切断した際の断面図である。従来例に係る光源ユニットの一例を示す斜視図である。図２Ａに示す光源ユニットをＢ−Ｂ線で切断した際の断面図である。第一実施形態に係る光源ユニットに含まれる回路の一例を示す回路図である。第一実施形態に係る光源ユニットを備えた灯具ユニットの一例を示す模式図である。図４に示す灯具ユニットを備えた車両用灯具の一例を示す模式断面図である。図６に示す車両用灯具によって形成可能な配光パターンの一例である。第一変形例に係る光源ユニットを示す上面図である。

以下、本開示に係る車両用灯具の実施の形態の例を、図面を参照しつつ説明する。以下の説明では、異なる図面であっても同一又は相当の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

［第一実施形態］
（光源ユニット）
図１Ａは、第一実施形態に係る光源ユニット１０を示す斜視図である。図１Ｂは、図１Ａに示す光源ユニット１０をＡ−Ａ線で切断した際の断面図である。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、光源ユニット１０は、基板１１と、発光素子１３および蛍光板１４を含む発光部１２と、枠部１５と、封止用樹脂１６と、導電部（図示せず）と、を備えている。

基板１１上には、発光素子１３が搭載されている。また、基板１１上には、発光素子１３に電流を供給するための導電部が形成されている。導電部は、例えば、基板１１上に形成される配線や、当該配線と発光素子１３とを接続する導電ワイヤ等を含む。基板１１としては、特に制限はされないが、例えば、リジッドなプリント基板が挙げられる。

発光素子１３は、基板１１上に配置され、導電部と電気的に接続されている。発光素子１３としては、特に制限はされないが、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）が挙げられる。本実施形態では、基板１１の中央に３つの発光素子１３が配置されているが、発光素子１３の配置場所や個数は、光源ユニット１０に求める性能等に応じて適宜変更することができる。

蛍光板１４は、発光素子１３上に配置されている。蛍光板１４は、発光素子１３から出射された光の波長を変換する蛍光体を含んでおり、例えば、樹脂によって形成される。発光素子１３から出射された光は、蛍光板１４へと入射し、蛍光体によって波長変換される。この結果、発光素子１３が出射する光とは異なった色の光が、発光面（蛍光板１４の上面）１７から出射されることになる。

なお、本実施形態においては、発光部１２は、発光素子１３および蛍光板１４によって形成されているが、発光素子１３のみで形成してもよい。その場合、発光素子１３の上面が発光面１７となる。また、発光部１２から出射された光の集光効率を上げるために、発光部１２上にレンズを配置してもよい。

枠部１５は、基板１１上において発光部１２を囲うように、周状に設けられている。枠部１５は、光源ユニット１０の製造時において封止用樹脂１６を堰き止めるために設けられている。枠部１５は、例えば、樹脂材料によって形成されている。枠部１５は、光反射性を有する材料によって形成されることが好ましく、具体的には、白色の樹脂材料によって形成されることが好ましい。

封止用樹脂１６は、枠部１５の内側領域を封止する樹脂である。封止用樹脂１６によって、発光素子１３や導電部などが封止される。封止用樹脂１６は、例えば、液状の硬化型樹脂が硬化したものである。光源ユニット１０の製造時において、液状の硬化型樹脂が枠部１５の内側領域に注入され、それが硬化されることによって、封止用樹脂１６が形成される。

封止用樹脂１６としては、特に制限はされないが、例えば、硬化した状態において白色を有する樹脂であることが好ましい。封止用樹脂１６が白色であることで、例えば、発光素子１３から発光面１７に向かわない方向へ出射される光を封止用樹脂１６で反射させて、発光面１７へと導くことができる。

本実施形態に係る光源ユニット１０では、基板１１に垂直な高さ方向において、枠部１５の上端が発光素子１３の上面よりも高い位置にある。すなわち、枠部１５の上端の高さｈ２は、発光素子１３の上面の高さｈ１よりも高くなっている。このような構成により、枠部１５の内側領域を封止用樹脂１６で封止する際に、硬化前の液状の樹脂が枠部１５の外部へと流れ出ることを防止することができる。

また、本実施形態に係る光源ユニット１０では、基板１１に垂直な高さ方向において、枠部１５の上端が発光面１７よりも低い位置にある。すなわち、枠部１５の上端の高さｈ２は、枠部１５の全域にわたって、発光面１７の高さｈ３よりも低くなっている。よって、図１Ｂ中において矢印で示すように、発光面１７から出射された光が枠部１５の方向に向かったとしても、当該光は枠部１５の上方を通過すると考えられるため、枠部１５の上端で反射される恐れは少ない。結果として、本実施形態に係る光源ユニット１０によれば、発光部１２と非発光部とのコントラストを高めて、配光パターンの明瞭性を向上させることが可能である。したがって、光源ユニット１０は、例えば、カットオフラインを有する配光パターンが必要な車両用灯具に好適に用いることができ、具体的には、フォグランプやヘッドランプに好適に用いることができる。

一方で、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、従来例においては、枠部１５の上端と発光面１７の位置関係が上記の関係を満たしていなかった。以下、図２Ａおよび図２Ｂを用いて、従来例に係る光源ユニット１０’を説明する。図２Ａは、従来例に係る光源ユニット１０’の一例を示す斜視図である。図２Ｂは、図２Ａに示す光源ユニット１０’をＢ−Ｂ線で切断した際の断面図である。

図２Ｂに示すように、従来例に係る光源ユニット１０’では、基板１１に垂直な高さ方向において、枠部１５の上端が発光面１７よりも高い位置にある。すなわち、枠部１５の上端の高さｈ２は、発光面１７の高さｈ３よりも高くなっている。よって、図２Ｂ中において矢印で示すように、発光面１７から出射された光が枠部１５の方向に向かった場合、当該光は枠部１５の上端で反射して、その反射光が車両用灯具の出射光として照射されてしまう。結果として、図１Ａおよび図１Ｂに示す光源ユニット１０よりも、発光部１２と非発光部とのコントラストが低くなり、配光パターンの明瞭性に劣ることになる。

（回路構成）
次に、発光素子１３に電流を供給するための回路の構成について説明する。図３は、第一実施形態に係る光源ユニット１０に含まれる回路２０の一例を示す回路図である。図３に示すように、回路２０は、端子２１ａから端子２１ｂへと向かう経路において、ダイオード２２と、ＥＳＤ（Electro Static Discharge）サプレッサ２３と、抵抗器Ｒ１と、発光素子１３と、を備えている。回路２０は、例えば、基板１１上に形成される。

ダイオード２２は、端子２１ａから入力された電流が端子２１ｂへ流れるように配置されている。端子２１ａから入力された電流が抵抗器Ｒ１を通って発光素子１３に供給されることで、発光素子１３から光が放出される。

ＥＳＤサプレッサ２３は、発光素子１３と並列に配置されている。ＥＳＤサプレッサ２３は、静電気放電への対策のための保護素子であり、高い電圧が印加された場合に抵抗値が急激に低下する性質を有している。

静電気放電への対策のためには、ＥＳＤサプレッサ２３に代えてコンデンサを用いてもよいが、ＬＥＤソケット用の光源ユニットの回路にコンデンサを使用する場合、故障によりショートすると大電流が流れ危険である。万一のショートを防ぐために複数のコンデンサを直列にする方法が考えられる。しかし、そのように構成すると、コンデンサを複数使用することによって、基板１１上の部品の占有面積が増え、製造コストも上がってしまう。一方で、ＥＳＤサプレッサ２３を用いる場合、その数は１つでもよく、そのサイズもコンデンサより小さくすることができる。よって、基板１１上の部品の占有面積を減らすという観点および製造コストを下げるという観点からは、ＥＳＤサプレッサ２３が好適である。

なお、図示はしないが、回路２０は、ツェナーダイオードを備えていてもよい。ツェナーダイオードは、例えば、発光素子１３と並列に接続される。ツェナーダイオードの配置場所は、特に限定されないが、例えば、基板１１上の部品の占有面積を減らすという観点からは、枠部１５の内部に配置することが好ましい。

（灯具ユニット）
次に、光源ユニットを備えた灯具ユニットについて説明をする。図４は、第一実施形態に係る光源ユニット１０を備えた灯具ユニット４０の一例を示す模式図である。図１に示すように、灯具ユニット４０は、光源ユニット１０と、ソケット３０と、を備えている。なお、ソケットとしては、以下で説明する例に限定されるわけではなく、光源ユニット１０を保持し、光源ユニット１０へと電流を供給可能なものであれば、特に制限はされない。

ソケット３０は、ベース部３１と、突状部３２と、光源ユニット保持部３３と、係合部３４と、コネクタ部３５と、放熱フィン３６と、を備えている。ベース部３１は、円板状の部材である。突状部３２は、ベース部３１の一方の面の中央付近から突出するように形成された略円柱状の部材である。

光源ユニット保持部３３は、突状部３２の上端付近に設けられた凹み部分に形成されている。光源ユニット１０は、光源ユニット保持部３３に載置された状態で固定される。なお、図示はしないが、光源ユニット保持部３３の近傍には接続端子が形成されている。また、この接続端子は、コネクタ部３５と電気的に接続されており、コネクタ部３５が外部電源と接続されることで、当該接続端子に電流が供給される。このソケット側の接続端子と基板１１上の端子とを導電ワイヤ等で接続することで、発光素子１３に電流を供給可能になる。

係合部３４は、突状部３２の上端近傍の外周面に設けられている。係合部３４は、例えば、車両用灯具のハウジングにおける所定の部位と係合し、灯具ユニット４０を車両用灯具の一部として固定する。コネクタ部３５は、外部電源と電気的に接続可能なように構成されている。放熱フィン３６は、発光素子１３において発生した熱を外部に放出し易くするための部材である。

（車両用灯具）
次に、灯具ユニット（光源ユニットを含む）を備えた車両用灯具について説明をする。図５は、図４に示す灯具ユニット４０を備えた車両用灯具５０の一例を示す模式断面図であり、車両用灯具５０の水平断面図である。

なお、図５および後述の図７において、「Ｆ」、「Ｂ」、「Ｌ」、「Ｒ」、「Ｕ」、「Ｄ」は、図５に示す車両用灯具５０について設定された相対的な方向を示すものである。本明細書では、「Ｆ」を前方向、「Ｂ」を後方向、「Ｌ」を左方向、「Ｒ」を右方向、「Ｕ」を上方向、「Ｄ」を下方向として説明をする。また、「前方向」及び「後方向」を含む方向を「前後方向」と称し、「左方向」及び「右方向」を含む方向を「左右方向」と称し、「上方向」及び「下方向」を含む方向を「上下方向」と称する。なお、「上下方向」は、「前後方向」及び「左右方向」に垂直な方向である。

車両用灯具５０は、車両の前方に搭載されるフォグランプである。よって、車両用灯具５０を車両に搭載した場合、前方向Ｆが車両の前方側になり、後方向Ｂが車両の後方側になり、左方向Ｌが車両の左方側になり、右方向Ｒが車両の右方側となり、上方向Ｕが車両の上方側になり、下方向Ｄが車両の下方側になる。

図５に示すように、車両用灯具５０は、灯具ユニット４０と、ランプハウジング５１と、透光カバー５２と、レンズホルダ５３と、開口部５４と、投影レンズ５５と、を備えている。車両用灯具５０は、フォグランプであり、カットオフラインを有する配光パターンを形成可能である。

ランプハウジング５１は、前方向側が開口しており、当該開口が透光カバー５２によって覆われている。また、ランプハウジング５１は、後方向側にも開口があり、当該開口には灯具ユニット４０が嵌め込まれた状態で固定されている。

レンズホルダ５３は、ランプハウジング５１によって支持されている。レンズホルダ５３は、光軸Ａｘを有する投影レンズ５５を保持する。レンズホルダ５３は、例えば、無色透明の樹脂部材によって形成される。また、レンズホルダ５３には、光軸Ａｘを中心とする開口部５４が形成されている。レンズホルダ５３における開口部５４の近傍には、例えば、三角錐面などの表面形状を有する反射素子が設けられており、車両用灯具５０の外部から当該反射素子に到達した外部光は、当該反射素子によって全反射されうる。

投影レンズ５５は、例えば、無色透明の樹脂部材によって形成される。投影レンズ５５の光軸Ａｘは前後方向に延びており、例えば、左右方向においては発光部１２の中央付近を通り、上下方向においては発光部１２の下方近傍を通っている（図７参照）。また、投影レンズ５５は、車両用灯具５０を前方向側から正面視した場合、横長な楕円形状を有している。また、投影レンズ５５は、その左端部から右端部へ向けて車両用灯具５０の後方向側へ傾斜した状態で配置されている。これらの構成によって、投影レンズ５５は、例えば、発光部１２からの直射光を、やや下向きで車幅方向に拡がる光として前方向へ出射させ、フォグランプ用の配光パターンを形成するようになっている。

なお、投影レンズ５５の表面形状を変更すること等により、異なる配光パターンを形成することも可能である。また、発光部１２からの出射光の一部を遮蔽するシェードを設けることによって、カットオフラインを有する配光パターンを形成してもよい。

図６は、図５に示す車両用灯具５０によって形成可能な配光パターンの一例である。図６の例では、車両用灯具５０の正面方向の消点であるＨ−Ｖを水平方向に通るＨ−Ｈ線よりもやや下方に、水平方向のカットオフラインＣＬが形成されている。また、カットオフラインＣＬの下方に照明領域Ｒｂが形成され、カットオフラインＣＬの上方は非照明領域Ｒｄとなっている。カットオフラインＣＬは、例えば、発光部１２の下方向側の端縁に対応している。また、照明領域Ｒｂは、例えば、左右方向に平行であって、光軸Ａｘを通る直線によって枠部１５の内側領域を分けた場合に、当該直線の上方向側に位置する領域に対応している。同様に、非照明領域Ｒｄは、上記直線によって枠部１５の内側領域を分けた場合に、当該直線の下方向側に位置する領域に対応している。

なお、本実施形態では車両用灯具５０としてフォグランプを例に説明したが、本開示の車両用灯具は、車両に搭載されるものであれば、特に限定はされない。本開示の車両用灯具は、カットオフラインを有する配光パターンを形成可能なものであることが好ましく、例えば、ヘッドランプであってもよい。

［第一変形例］
次に、第一実施形態に係る光源ユニットの第一変形例を説明する。図７は、第一変形例に係る光源ユニット１１０を示す上面図である。以下では、第一実施形態からの変更点についてのみ説明をする。特に説明のない限り、第一実施形態で説明した内容は、第一変形例でも援用されうる。

第一実施形態に係る光源ユニット１０では、枠部１５の全域にわたって、枠部１５の上端の高さｈ２が発光面１７の高さｈ３よりも低くなるように構成されていたが、第一変形例に係る光源ユニット１１０では、枠部１５の一部である枠部１５ａにおいてのみ、上端の高さｈ２が発光面１７の高さｈ３よりも低くなるように構成されている。

枠部１５ａは、枠部１５の内側領域の一部の領域であって、発光部１２から出射された光によって形成される配光パターンのうちの照明領域Ｒｂに対応する領域、に隣接する部位である。図７の例においては、左右方向に平行な直線であって、車両用灯具５０に搭載した場合に光軸Ａｘが通過する位置を通る直線ＣＬ’によって枠部１５の内側領域を分けた場合に、直線ＣＬ’の上方向側に位置する領域に隣接する部位である。直線ＣＬ’より上方向側の領域は、照明領域Ｒｂに対応する領域である。そのような領域に隣接する枠部１５ａにおいて、上端の高さｈ２が発光面１７の高さｈ３よりも低くなるようにすることで、例えば、照明領域の輪郭部分における明瞭性が向上する。

一方で、枠部１５の内側領域における直線ＣＬ’の上方向側に位置する領域は、非照明領域に対応する領域である。そのような領域に隣接する枠部１５ｂにおいては、上端の高さｈ２が発光面１７の高さｈ３より低くなくても、配光パターンの明瞭性に与える影響は少ない。

なお、直線ＣＬ’は、配光パターンにおけるカットオフラインＣＬに対応する直線である。直線ＣＬ’の位置は、光軸Ａｘの位置や、カットオフラインＣＬの形成方法によって異なりうる。すなわち、枠部１５ａの位置も、光軸Ａｘの位置や、カットオフラインＣＬの形成方法によって異なりうる。

以上、本開示を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本開示を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。また、本開示に係る実施形態および変形例が含む要素は、矛盾の生じない範囲で互いに組み合わせることができる。

１０，１０’，１１０：光源ユニット
１１：基板
１２：発光部
１３：発光素子
１４：蛍光板
１５：枠部
１６：封止用樹脂
１７：発光面
２１ａ，２１ｂ：端子
２２：ダイオード
２３：ＥＳＤサプレッサ
３０：ソケット
４０：灯具ユニット
５０：車両用灯具
Ａｘ：光軸

Claims

基板と、
前記基板上に配置された発光部と、
前記基板上に設けられ、前記発光部を囲う枠部と、
前記枠部の内側領域を封止する封止用樹脂と、を備え、
前記基板に垂直な高さ方向において、前記枠部の少なくとも一部の上端が、前記発光部の上面である発光面よりも低い位置にある、
光源ユニット。
前記少なくとも一部の上端が、前記内側領域の一部の領域であって前記発光部から出射された光によって形成される配光パターンのうちの照明領域に対応する領域、に隣接する枠部の上端である、
請求項１に記載の光源ユニット。
前記発光部は、
ＬＥＤ光源と、
前記ＬＥＤ光源の上方に配置され、前記ＬＥＤ光源から出射される光の波長を変換する蛍光体を含んだ蛍光板と、を有し、
前記発光面が、前記蛍光板の上面である、
請求項１又は２に記載の光源ユニット。
前記高さ方向において、前記枠部の前記少なくとも一部の上端が、前記ＬＥＤ光源の上面よりも高い位置にある、
請求項３に記載の光源ユニット。
前記枠部が白色の樹脂で形成されている、
請求項１から４のいずれか一項に記載の光源ユニット。
請求項１から５のいずれか一項に記載の光源ユニットを備え、
カットオフラインを有する配光パターンを形成可能な、
車両用灯具。