JP2022175632A - 灯具ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】投影レンズを備えた灯具ユニットにおいて、その配光機能を維持した上で灯具ユニットの構成簡素化を図る。【解決手段】共通の基板２４に搭載された複数の発光素子と投影レンズ３０との間に導光体４０が配置された構成とする。その際、基板２４とそのユニット後方側に配置されたヒートシンク７０とがレンズホルダ５０に支持された構成とする。これにより灯具ユニット１０の構成簡素化を図る。その上で、ヒートシンク７０にレンズホルダ５０の位置決めピン５８Ｂの先端部と係合する貫通孔７２ｄが形成されるとともに、基板２４に挿通孔２４ｄが形成された構成とする。これにより、比較的重量のあるヒートシンク７０が、基板２４との面接触状態を維持した上でレンズホルダ５０に対して確実に支持されるようにする。そしてこれにより、複数の発光素子で発生した熱を効率良く放散させ、灯具ユニット１０の配光機能を維持する。【選択図】図８

Description

本願発明は、投影レンズを備えた灯具ユニットに関するものである。

従来より、光源からの光を、投影レンズを介してユニット前方へ向けて照射することにより、所要の配光パターンを形成するように構成された灯具ユニットが知られている。

「特許文献１」には、このような灯具ユニットの構成として、光源からの出射光をリフレクタで反射させることにより投影レンズの後側焦点面上に投影用画像を形成し、これを投影レンズによってユニット前方の照射対象面に投影することにより配光パターンを形成するように構成されたものが記載されている。

特開２０２０－１３６０９６号公報

このような灯具ユニットの代わりに、複数の発光素子からの出射光を、導光体を介して投影レンズに入射させる構成とすれば、灯具ユニットの構成簡素化を図ることが可能となる。

このような構成を採用した場合には、複数の発光素子で発生した熱を効率良く放散させ得る構成とすることが、灯具ユニットの配光機能を維持する上で重要となる。

本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、投影レンズを備えた灯具ユニットにおいて、その配光機能を維持した上で灯具ユニットの構成簡素化を図ることができる灯具ユニットを提供することを目的とするものである。

本願発明は、複数の発光素子および導光体と共に放熱用のヒートシンクを備えた構成とした上で、その支持構造に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、本願発明に係る灯具ユニットは、
光源からの光を、投影レンズを介してユニット前方へ向けて照射することにより、所要の配光パターンを形成するように構成された灯具ユニットにおいて、
上記光源と上記投影レンズとの間に、上記光源からの出射光を導光して上記投影レンズに入射させるように構成された導光体が配置されており、
上記光源は、共通の基板に搭載された複数の発光素子で構成されており、
上記基板のユニット後方側に、上記複数の発光素子で発生した熱を放散させるためのヒートシンクが、上記基板と面接触した状態で配置されており、
上記導光体、上記基板および上記ヒートシンクは、上記投影レンズを支持するレンズホルダに支持されており、
上記レンズホルダに、ユニット後方へ向けて延びる位置決めピンが形成されており、
上記ヒートシンクに、上記位置決めピンの先端部と係合するピン係合部が形成されており、
上記基板に、上記位置決めピンを挿通させる挿通孔が形成されている、ことを特徴とするものである。

上記「所要の配光パターン」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、ロービーム用配光パターンやハイビーム用配光パターンのようなヘッドランプ用配光パターンあるいは文字や記号等の描画を行うための描画用配光パターン等が採用可能である。

上記「光源」は、共通の基板に搭載された複数の発光素子で構成されていれば、複数の発光素子の具体的な配置や各発光素子の具体的な構成は特に限定されるものではない。

上記「導光体」は、光源からの出射光を導光して投影レンズに入射させるように構成されていれば、その具体的な構成は特に限定されるものではない。

上記「ヒートシンク」は、複数の発光素子で発生した熱を放散させる機能を有していれば、その具体的な材質や形状等は特に限定されるものではない。

本願発明に係る灯具ユニットは、光源からの光を、投影レンズを介してユニット前方へ向けて照射する構成となっているが、光源と投影レンズとの間には光源からの出射光を導光して投影レンズに入射させる導光体が配置されており、かつ、光源は共通の基板に搭載された複数の発光素子で構成されているので、複数の発光素子の配置や導光体の形状等を適宜設定することにより、所要の配光パターンを形成することができる。

また、基板のユニット後方側には、ヒートシンクが基板と面接触した状態で配置されているので、複数の発光素子で発生した熱をヒートシンクを介して放散させることができる。しかも、ヒートシンクは導光体および基板と共にレンズホルダに支持されているので、灯具ユニットの構成簡素化を図ることができる。

その上で、レンズホルダにはユニット後方へ向けて延びる位置決めピンが形成されており、ヒートシンクには位置決めピンの先端部と係合するピン係合部が形成されており、基板には位置決めピンを挿通させる挿通孔が形成されているので、比較的重量のあるヒートシンクが、基板との面接触状態を維持した上でレンズホルダに対して確実に支持されるようにすることができる。したがって複数の発光素子で発生した熱を効率良く放散させることができ、これにより灯具ユニットの配光機能を維持することができる。

このように本願発明によれば、投影レンズを備えた灯具ユニットにおいて、その配光機能を維持した上で灯具ユニットの構成簡素化を図ることができる。

上記構成において、さらに、ヒートシンクの構成として、基板と面接触し得る形状を有する本体部と、この本体部からユニット後方へ向けて延びる複数の放熱フィンとを備えた金属製の押出成形品として構成されたものとすれば、安価な構成で放熱効果を高めることができる。

その上で、複数の放熱フィンの構成として、左右方向に並んだ状態で上下方向に延びるように形成されたものとし、かつ、ピン係合部の構成として、複数の放熱フィンのうち最外側に位置する放熱フィンと２番目の放熱フィンとの間において本体部に形成された貫通孔で構成されたものとすれば、ヒートシンクを大型化させてしまうことなくレンズホルダに対して確実に支持される構成とすることができる。

その際、ヒートシンクの構成として、最外側に位置する放熱フィンの外側面が本体部の側端面と面一となるように形成された構成とすれば、ヒートシンクの放熱機能を最大限に高めることができる。

上記構成において、さらに、レンズホルダに形成された位置決めピンの構成として、基端部が大径で先端部が小径の段付きピンとして構成されたものとした上で、その先端部が基板の挿通孔に挿通された状態で、その基端部の先端面が基板に当接するように形成されたものとすれば、基板をユニット前後方向に関して精度良く位置決めすることができる。

上記構成において、さらに、基板およびヒートシンクがレンズホルダに対して共締めによってネジ締め固定された構成とすれば、ヒートシンクと基板との面接触状態を維持した上でこれらをレンズホルダに対して確実に固定することができる。

上記構成において、さらに、投影レンズ、導光体およびレンズホルダがいずれも樹脂製部材で構成されたものとした上で、投影レンズおよび導光体がレンズホルダに対してレーザー溶着により固定された構成とすれば、灯具ユニットの構成部品を必要最小限に抑えた上で、投影レンズおよび導光体をレンズホルダに対して位置精度良く固定することができる。

本願発明の一実施形態に係る灯具ユニットを備えた車両用灯具を示す側断面図 上記灯具ユニットを単品で示す、図１のII方向矢視図 図２のIII－III線断面図 上記灯具ユニットを斜め前方から見て示す斜視図 上記灯具ユニットを斜め前方から見て示す分解斜視図 上記灯具ユニットを斜め後方から見て示す分解斜視図 上記灯具ユニットを斜め前方から見て示す一部分解斜視図 上記灯具ユニットを斜め後方から見て示す一部分解斜視図 図７の要部詳細図 （ａ）は図７のＸａ－Ｘａ線断面図、（ｂ）は図７のＸｂ－Ｘｂ線断面図、（ｃ）は図７のＸｃ－Ｘｃ線断面図 上記灯具ユニットからの照射光によって形成される配光パターンを示す図 上記実施形態の変形例を示す、図１０と同様の図

以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。

図１は、本願発明の一実施形態に係る灯具ユニット１０を備えた車両用灯具１００を示す側断面図である。また、図２は、灯具ユニット１０を単品で示す図１のII方向矢視図であり、図３は図２のIII－III線断面図である。

これらの図において、Ｘで示す方向が「ユニット前方」であり、Ｙで示す方向が「ユニット前方」と直交する「左方向」（ユニット正面視では「右方向」）であり、Ｚで示す方向が「上方向」である。これら以外の図においても同様である。

車両用灯具１００は、車両の前端部に設けられるヘッドランプであって、ランプボディ１０２と透光カバー１０４とで形成される灯室内に、灯具ユニット１０がその前後方向（すなわちユニット前後方向）を車両前後方向と略一致させるように光軸調整が行われた状態で収容された構成となっている。

灯具ユニット１０は、プロジェクタ型の灯具ユニットであって、光源２０からの光を、投影レンズ３０を介してユニット前方へ向けて照射することにより、ロービーム用配光パターンおよびハイビーム用配光パターン（これについては後述する）を形成し得る構成となっている。

投影レンズ３０は、ユニット前後方向に延びる光軸Ａｘを有しており、その後側焦点面上に形成される投影用画像を反転投影することにより上記配光パターンを形成するようになっている。

投影レンズ３０とそのユニット後方側に配置された光源２０との間には、光源２０からの出射光を透過制御することによって投影用画像を形成するように構成された導光体４０が配置されている。

図４は、灯具ユニット１０を斜め前方から見て示す斜視図である。また、図５は、灯具ユニット１０を斜め前方から見て示す分解斜視図であり、図６は、灯具ユニット１０を斜め後方から見て示す分解斜視図である。

これらの図にも示すように、光源２０は、共通の基板２４に搭載された４つの発光素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄで構成されている。

基板２４のユニット後方側には、４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄで発生した熱を放散させるためのヒートシンク７０が、基板２４と面接触した状態で配置されている。

導光体４０、基板２４およびヒートシンク７０は、投影レンズ３０を支持するレンズホルダ５０に支持されている。

投影レンズ３０および導光体４０はレンズホルダ５０に予め固定されており、これにより配光制御ユニット１２が構成されている。そして、この配光制御ユニット１２に対して基板２４およびヒートシンク７０が組み付けられることにより灯具ユニット１０が構成されるようになっている。

図７、８は、灯具ユニット１０を配光制御ユニット１２と基板２４とヒートシンク７０とに分解した状態で示す、図５、６と同様の図である。

次に、灯具ユニット１０の具体的な構成について説明する。

図５、６に示すように、投影レンズ３０は、外周フランジ部３２を有する両凸非球面レンズであって、無色透明の樹脂製部材（例えばアクリル樹脂製部材）で構成されている。この投影レンズ３０は、その外周フランジ部３２においてレンズホルダ５０に支持されている。

レンズホルダ５０は、ユニット前後方向に延びる筒状部材であって、不透明の樹脂製部材（例えばポリカーボネート樹脂製部材）で構成されており、その前端部には環状のレンズ支持部５２が形成されている。

投影レンズ３０は、その外周フランジ部３２がレンズホルダ５０のレンズ支持部５２に対してユニット前方側から押し当てられた状態で、レーザー溶着によってレンズホルダ５０に固定されている。このレーザー溶着はユニット前方側からのレーザー光照射によって行われている。

その際、レンズホルダ５０のレンズ支持部５２に形成された左右１対の位置決めピン５２ａに対して、投影レンズ３０の外周フランジ部３２の左右両側部に形成された位置決め孔３２ａおよび位置決め溝３２ｂが係合することにより、レンズホルダ５０に対して投影レンズ３０がユニット前後方向と直交する方向に関して位置決めされるようになっている。

図７に示すように、４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄは、いずれも矩形状の発光面を有する白色発光ダイオードであって、その発光面をユニット前方へ向けた状態で配置されている。

４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄのうち、３つの発光素子２２Ａ～２２Ｃはロービーム用配光パターンを形成する際に点灯するようになっており、残り１つの発光素子２２Ｄはハイビーム用配光パターンを形成する際に追加点灯するようになっている。

３つの発光素子２２Ａ～２２Ｃは、投影レンズ３０の光軸Ａｘの真上の位置およびその左右両側に一定量離れた位置に配置されており、発光素子２２Ｄは光軸Ａｘの真下の位置に配置されている。

４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄは、いずれも基板２４の前面に対して熱伝導性を有する接着剤により接着固定されている。

基板２４は、投影レンズ３０の光軸Ａｘと直交する鉛直面に沿って延びるように配置された板厚一定の金属板（具体的にはアルミニウム板）で構成されている。この基板２４は、ユニット正面視において横長矩形状の外形形状を有しており、その下端縁の左右方向中央部には下方突出部２４ａが形成されている。

基板２４の前面には、略Ｔ字形に延びるように形成されたフレキシブルプリント配線板２６が貼付されている。

フレキシブルプリント配線板２６は、絶縁フィルム２６Ａと、この絶縁フィルム２６Ａの表面に形成された複数の導電層２６Ｂとを備えた構成となっている。

複数の導電層２６Ｂは、４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄの下方側に隣接する位置から基板２４の下方突出部２４ａの下端縁近傍の位置まで帯状に延びている。各導電層２６Ｂは、その両端部を除く領域が絶縁フィルム２６Ｃで被覆されている。絶縁フィルム２６Ｂ、２６Ｃは、例えばポリイミド製のフィルムで構成されている。

図９は、図７の要部詳細図である。

図９にも示すように、発光素子２２Ａは、対応する導電層２６Ｂの端部と金属線２８を介して電気的に接続されている。なお、他の発光素子２２Ｂ～２２Ｄに関しても同様である。

金属線２８は、アルミニウム製リボンで構成されており、アーチ状に湾曲して延びるように形成されている。そして、金属線２８は、その両端部が発光素子２２Ａの端子部および導電層２６Ｂの端部に対して超音波溶着によって固定されている。

図７に示すように、フレキシブルプリント配線板２６は、基板２４の下方突出部２４ａに装着される電源側のカードエッジコネクタ（図示せず）と電気的に接続されるように構成されており、これにより４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄに対して電力が供給されるようになっている。

導光体４０は、無色透明の樹脂製部材（例えばアクリル樹脂製部材またはポリカーボネート樹脂製部材）で構成されている。

図１～３、５に示すように、導光体４０は、ロービーム用配光パターン用の投影用画像を形成するための第１出射面４２Ａおよび上向き反射面４２Ｃと、ハイビーム用配光パターン用の投影用画像を追加形成するための第２出射面４２Ｂとを備えている。

第１出射面４２Ａは、導光体４０の前面上部を構成している。この第１出射面４２Ａは、投影レンズ３０の後側焦点面よりもユニット後方側に一定量離れた位置において凹曲面状に形成されており、ユニット正面視において略横長矩形状の外形形状を有している。

上向き反射面４２Ｃは、第１出射面４２Ａの下端縁からユニット前方へ向けて水平面に沿って延びており、ユニット正面視において左右段違いで形成されている。この上向き反射面４２Ｃは、導光体４０の表面に鏡面処理（例えばアルミニウム蒸着）を施すことにより構成されている。

上向き反射面４２Ｃの前端縁４２Ｃａは、投影レンズ３０の後側焦点Ｆ近傍を通るようにして、左右両方向へ向けてユニット前方側に湾曲して延びるように形成されている。

第２出射面４２Ｂは、導光体４０の前面下部を構成している。この第２出射面４２Ｂは、上向き反射面４２Ｃの前端縁４２Ｃａから下方へ向けてユニット前方側に多少傾斜して延びるように形成されており、ユニット正面視において略横長矩形状の外形形状を有している。

導光体４０は、４つの発光素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの各々からの出射光を入射させるための４つの入射部４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄを備えている。その際、３つの入射部４４Ａ～４４Ｃは、３つの発光素子２２Ａ～２２Ｃの各々に対してユニット前方側で、かつ、第１出射面４２Ａに対してユニット後方側に位置するように形成されている。また、残り１つの入射部４４Ｄは、発光素子２２Ｄに対してユニット前方側で、かつ、第２出射面４２Ｂに対してユニット後方側に位置するように形成されている。

３つの入射部４４Ａ～４４Ｃは、３つの発光素子２２Ａ～２２Ｃの各々からの出射光を入射させた後、直接または全反射させてから第１出射面４２Ａに導くように構成されている。また、入射部４４Ｄは、発光素子２２Ｄからの出射光を入射させた後、直接または全反射させてから第２出射面４２Ｂに導くように構成されている。

図１に示すように、光軸Ａｘの真上に位置する入射部４４Ｂから導光体４０に入射した発光素子２２Ｂからの光は、第１出射面４２Ａから出射した後、直接または上向き反射面４２Ｃで正反射してから投影レンズ３０に入射し、投影レンズ３０から略下向きの光としてユニット前方へ向けて照射される。右側および左側に位置する入射部４４Ａ、４４Ｃから導光体４０に入射した発光素子２２Ａ、２２Ｃからの光についても同様である。一方、入射部４４Ｄから導光体４０に入射した発光素子２２Ｄからの光は、第２出射面４２Ｂから投影レンズ３０へ向けて出射し、投影レンズ３０から略上向きの光としてユニット前方へ向けて照射される。

図１、３、５、６に示すように、導光体４０において、第１出射面４２Ａの上部および左右両側部には、光軸Ａｘと直交する鉛直面に沿って延びる外周フランジ部４６が形成されている。そして、導光体４０は、レンズホルダ５０の内部空間に収容された状態で、その外周フランジ部４６においてレンズホルダ５０に支持されている。

レンズホルダ５０には、導光体４０の外周フランジ部４６に沿って延びる導光体支持部５４が形成されている。

そして、導光体４０は、その外周フランジ部４６がレンズホルダ５０の導光体支持部５４の後面に対してユニット後方側から押し当てられた状態で、レーザー溶着によってレンズホルダ５０に固定されている。このレーザー溶着はユニット後方側からのレーザー光照射によって行われている。

その際、図６に示すように、レンズホルダ５０の導光体支持部５４に形成された左右１対の位置決めピン５４ａに、導光体４０の外周フランジ部４６に形成された左右１対の位置決め孔４６ａ、４６ｂが係合することにより、レンズホルダ５０に対して導光体４０がユニット前後方向と直交する方向に関して位置決めされるようになっている。

左側に位置する位置決め孔４６ａは、位置決めピン５４ａの外径よりも僅かに大きい内径を有する円形の開口形状を有しており、右側に位置する位置決め孔４６ｂは、位置決めピン５４ａの外径よりも僅かに広い上下幅で左右方向に延びる長円形の開口形状を有している。

ヒートシンク７０は、金属製（例えばアルミニウム製）の押出成形品として構成されている。このヒートシンク７０は、投影レンズ３０の光軸Ａｘと直交する鉛直面に沿って平板状に延びる本体部７２と、この本体部７２からユニット後方へ向けて鉛直面に沿って平板状に延びる複数の放熱フィン７４とを備えている。

ヒートシンク７０は、その本体部７２の前面において基板２４の後面と面接触した状態で基板２４と共にレンズホルダ５０に支持されている。その際、基板２４とヒートシンク７０との面接触は、基板２４の後面に熱伝導性を高めるためのグリスが予め塗布された状態で行われている。

複数の放熱フィン７４は、左右方向に並んだ状態で上下方向に延びるように形成されており、最外側に位置する１対の放熱フィン７４はその外側面が本体部７２の側端面と面一となるように形成されている。

複数の放熱フィン７４は等間隔で配置されているが、最外側に位置する１対の放熱フィン７４と２番目の放熱フィン７４との間は上記等間隔の幅よりも広幅に設定されている。

図１０（ａ）は図７のＸａ－Ｘａ線断面図であり、図１０（ｂ）は図７のＸｂ－Ｘｂ線断面図であり、図１０（ｃ）は図７のＸｃ－Ｘｃ線断面図である。

図１０（ｂ）に示すように、レンズホルダ５０に対する基板２４およびヒートシンク７０の支持は、レンズホルダ５０に対して基板２４およびヒートシンク７０を左右２箇所において共締めによってネジ締め固定することによって行われている。

レンズホルダ５０には左右１対のネジ締め用ボス５６が形成されており、基板２４およびヒートシンク７０には、共締め用のネジ７６を挿通させるための左右１対のネジ挿通孔２４ｂ、７２ｂがそれぞれ形成されている。その際、ヒートシンク７０に形成された左右１対のネジ挿通孔７２ｂは、最外側に位置する１対の放熱フィン７４とこれに隣接する１対の（すなわち２番目の）放熱フィン７４との間においてヒートシンク７０の本体部７２に形成されている。

図１０（ａ）、（ｃ）に示すように、レンズホルダ５０には、左右１対のネジ締め用ボス５６の上下両側に位置する４箇所に、ユニット後方へ向けて延びる位置決めピン５８Ａ、５８Ｂが形成されている。４本の位置決めピン５８Ａ、５８Ｂのうち、左下（ユニット正面視では右下）および右上に位置する２本の位置決めピン５８Ａは基板２４を位置決めするためのものであり、左上および右下に位置する２本の位置決めピン５８Ｂはヒートシンク７０を位置決めするためのものである。４本の位置決めピン５８Ａ、５８Ｂはいずれも同様の構成を有している。

具体的には、各位置決めピン５８Ａ、５８Ｂは、その基端部５８Ａｂ、５８Ｂｂが大径で先端部５８Ａａ、５８Ｂａが小径の段付きピンとして構成されている。各位置決めピン５８Ａ、５８Ｂは、その基端部５８Ａｂ、５８Ｂｂの先端面が各ネジ締め用ボス５６の先端面と面一なるように形成されている。

一方、基板２４には、２本の位置決めピン５８Ａに対応する対角線上の２箇所の位置に、その先端部５８Ａａと係合するピン係合部として位置決め孔２４ｃ１、２４ｃ２が形成されている。その際、左下に位置する位置決め孔２４ｃ１は、位置決めピン５８の先端部５８Ａａの外径よりも僅かに大きい内径を有する円形の開口形状を有しており、右上に位置する位置決め孔２４ｃ２は、位置決めピン５８の先端部５８Ａａの外径よりも僅かに広い幅で対角線方向に延びる長円形の開口形状を有している。

そして、２本の位置決めピン５８Ａの先端部５８Ａａが基板２４の位置決め孔２４ｃ１、２４ｃ２に挿入された状態で、２本の位置決めピン５８Ａの基端部５８Ａｂの先端面が基板２４に当接することにより、レンズホルダ５０に対して基板２４がユニット前後方向およびこれと直交する方向に関して位置決めされるようになっている。

また、基板２４には、２本の位置決めピン５８Ｂに対応する対角線上の２箇所の位置に、その先端部５８Ｂａを挿通させるための挿通孔２４ｄが形成されている。各挿通孔２４ｄは、各位置決めピン５８Ｂの先端部５８Ｂａとの干渉を未然に防止するため、先端部５８Ｂａの外径よりもある程度大きい内径を有する円形の開口形状を有している。

さらに、図１０（ａ）、（ｃ）に示すように、ヒートシンク７０の本体部７２には、２本の位置決めピン５８Ｂに対応する対角線上の２箇所の位置に、その先端部５８Ｂａと係合するピン係合部として貫通孔７２ｄが形成されている。各貫通孔７２ｄは、位置決めピン５８の先端部５８Ａａの外径よりも多少大きい内径（具体的には基板２４の位置決め孔２４ｃ１の内径よりも大きい内径）を有する円形の開口形状を有している。

そして、各位置決めピン５８Ｂの先端部５８Ｂａが基板２４の２つの挿通孔２４ｄを介して各貫通孔７２ｄに挿入され、２本の位置決めピン５８Ｂの基端部５８Ｂｂの先端面が基板２４に当接することにより、レンズホルダ５０に対してヒートシンク７０がユニット前後方向およびこれと直交する方向に関して位置決めされるようになっている。

また、ヒートシンク７０の本体部７２には、２本の位置決めピン５８Ａに対応する対角線上の２箇所の位置に、その先端部５８Ａａを挿通させるための挿通孔７２ｃが形成されている。各挿通孔７２ｃは、各位置決めピン５８Ａの先端部５８Ａａとの干渉を未然に防止するため、先端部５８Ａａの外径よりもある程度大きい内径を有する円形の開口形状を有している。

図２～８に示すように、レンズホルダ５０の外周面における後部領域には、投影レンズ３０の光軸Ａｘと直交する鉛直面に沿って延びる左右１対のフランジ部６２が形成されている。各フランジ部６２には上下１対の開口部６２ａが形成されている。灯具ユニット１０は、これらの開口部６２ａに装着される光軸調整機構（図示せず）を介してランプボディ１０２に支持されるようになっている。各フランジ部６２には、その前後両面にハニカム状の凹凸部６２ｂが形成されており、これにより各フランジ部６２の剛性を高めるようになっている。

図１１は、灯具ユニット１０から照射される光により、車両前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図であって、図１１（ａ）はロービーム用配光パターンＰＬを示す図であり、図１１（ｂ）はハイビーム用配光パターンＰＨを示す図である。

図１１（ａ）に示すように、ロービーム用配光パターンＰＬは、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端縁に左右段違いのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有している。このカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２は、灯具正面方向の消点であるＨ－Ｖを鉛直方向に通るＶ－Ｖ線を境にして左右段違いで水平方向に延びており、Ｖ－Ｖ線よりも右側の対向車線側部分が下段カットオフラインＣＬ１として形成されるとともに、Ｖ－Ｖ線よりも左側の自車線側部分が、この下段カットオフラインＣＬ１から傾斜部を介して段上がりになった上段カットオフラインＣＬ２として形成されている。ロービーム用配光パターンＰＬにおいて、下段カットオフラインＣＬ１とＶ－Ｖ線との交点であるエルボ点Ｅは、Ｈ－Ｖの０．５～０．６°程度下方に位置している。

ロービーム用配光パターンＰＬは、３つの配光パターンＰＡ、ＰＢ、ＰＣの合成配光パターンとして形成されている。

各配光パターンＰＡ、ＰＢ、ＰＣは、導光体４０の第１出射面４２Ａから出射した各発光素子２２Ａ、４４Ｂ、４４Ｃからの光によって投影レンズ３０の後側焦点面上に形成される投影用画像の反転投影像として形成される配光パターンである。

その際、導光体４０は、その上向き反射面４２Ｃの前端縁４２Ｃａが投影レンズ３０の後側焦点Ｆ近傍を通るようにして左右両方向へ向けてユニット前方側に湾曲して延びているので、ロービーム用配光パターンＰＬは、そのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２が鮮明に形成されたものとなっている。

図１１（ｂ）に示すように、ハイビーム用配光パターンＰＨは、ロービーム用配光パターンＰＬに対して、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の上方側に拡がるハイビーム用付加配光パターンＰＤが付加されたものとなっている。

このハイビーム用付加配光パターンＰＤは、導光体４０の第２出射面４２Ｂから出射した発光素子２２Ｄからの光によって投影レンズ３０の後側焦点面上に形成される投影用画像の反転投影像として形成される配光パターンである。その際、この投影用画像は、その上端位置が上向き反射面４２Ｃの前端縁４２Ｃａによって規定されるので、ハイビーム用付加配光パターンＰＤは、その下端位置がカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２によって規定されたものとなる。したがって、ハイビーム用配光パターンＰＨは、ロービーム用配光パターンＰＬとハイビーム用付加配光パターンＰＤとが隙間なく繋がったものとなる。

次に本実施形態の作用について説明する。

本実施形態に係る灯具ユニット１０は、光源２０からの光を、投影レンズ３０を介してユニット前方へ向けて照射する構成となっているが、光源２０と投影レンズ３０との間には光源２０からの出射光を導光して投影レンズ３０に入射させる導光体４０が配置されており、かつ、光源２０は共通の基板２４に搭載された４つの発光素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄで構成されているので、４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄの配置や導光体４０の形状等を適宜設定することにより、所要の配光パターンを形成することができる。

また、基板２４のユニット後方側には、ヒートシンク７０が基板２４と面接触した状態で配置されているので、４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄで発生した熱をヒートシンク７０を介して放散させることができる。しかも、ヒートシンク７０は導光体４０および基板２４と共にレンズホルダ５０に支持されているので、灯具ユニット１０の構成簡素化を図ることができる。

その上で、レンズホルダ５０には、その対角線上の２箇所にユニット後方へ向けて延びる２本の位置決めピン５８Ｂが形成されており、ヒートシンク７０には、２本の位置決めピン５８Ｂの先端部５８Ｂａと係合するピン係合部として２つの貫通孔７２ｄが形成されており、基板２４には、位置決めピン５８Ｂを挿通させる２つの挿通孔２４ｄが形成されているので、比較的重量のあるヒートシンク７０が、基板２４との面接触状態を維持した上でレンズホルダ５０に対して確実に支持されるようにすることができる。したがって４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄで発生した熱を効率良く放散させることができ、これにより灯具ユニット１０の配光機能を維持することができる。

このように本実施形態によれば、投影レンズ３０を備えた灯具ユニット１０において、その配光機能を維持した上で灯具ユニット１０の構成簡素化を図ることができる。

しかも、レンズホルダ５０に形成された位置決めピン５８Ｂは、その基端部５８Ｂｂが大径で先端部５８Ｂａが小径の段付きピンとして構成されており、その先端部５８Ｂａが基板２４の挿通孔２４ｄに挿通された状態で、その基端部５８Ｂｂの先端面が基板２４に当接するように形成されているので、ヒートシンク７０を基板２４と共にユニット前後方向に関して精度良く位置決めすることができる。

また、レンズホルダ５０には、２本の位置決めピン５８Ｂと左右対称の位置関係でユニット後方へ向けて延びる２本の位置決めピン５８Ａが形成されており、基板２４には、２本の位置決めピン５８Ａの先端部５８Ａａと係合するピン係合部として位置決め孔２４ｃ１、２４ｃ２が形成されているので、２本の位置決めピン５８Ａの先端部５８Ａａが位置決め孔２４ｃ１、２４ｃ２に挿入された状態で、２本の位置決めピン５８Ａの基端部５８Ａｂの先端面が基板２４に当接することにより、基板２４をユニット前後方向およびこれと直交する方向に関して位置決めすることができる。

しかも、位置決め孔２４ｃ１は位置決めピン５８の先端部５８Ａａの外径よりも僅かに大きい内径を有する円形の開口形状を有しており、位置決め孔２４ｃ２は位置決めピン５８の先端部５８Ａａの外径よりも僅かに広い幅で対角線方向に延びる長円形の開口形状を有しているので、基板２４をユニット前後方向と直交する方向に関して精度良く位置決めすることができ、これにより４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄを位置精度良く配置することができる。

その際、ヒートシンク７０の本体部７２には、２本の位置決めピン５８Ａに対応する対角線上の２箇所の位置に、その先端部５８Ａａを挿通させるための挿通孔７２ｃが形成されているので、各位置決めピン５８Ａの先端部５８Ａａとの干渉を未然に防止することができる。

さらに本実施形態においては、ヒートシンク７０が、基板２４と面接触し得る形状を有する本体部７２と、この本体部７２からユニット後方へ向けて延びる複数の放熱フィン７４とを備えた金属製の押出成形品として構成されているので、安価な構成で放熱効果を高めることができる。

その上で、複数の放熱フィン７４は、本体部７２において左右方向に並んだ状態で上下方向に延びるように形成されており、かつ、左右１対の貫通孔７２ｄは、複数の放熱フィン７４のうち最外側に位置する放熱フィン７４と２番目の放熱フィン７４との間に形成されているので、ヒートシンク７０を大型化させてしまうことなくレンズホルダ５０に対して確実に支持される構成とすることができる。

しかも、ヒートシンク７０は、最外側に位置する放熱フィン７４の外側面が本体部７２の側端面と面一となるように形成されているので、ヒートシンク７０の放熱機能を最大限に高めることができる。

その際、ヒートシンク７０に形成された左右１対の貫通孔７２ｄは、いずれも円形の開口形状を有しているので、押出成形品として構成されたヒートシンク７０に対して後加工により各貫通孔７２ｄを容易に形成することができる。

その際、各貫通孔７２ｄは、基板２４の位置決め孔２４ｃ１の内径よりも大きい内径を有する円形の開口形状を有しているが、ヒートシンク７０は、４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄが搭載された基板２４に比してユニット前後方向と直交する方向に関する位置決め精度を高める必要性が低いので、このような構成を採用した場合においても灯具ユニット１０の機能に支障が生じてしまうことはない。

さらに本実施形態においては、基板２４およびヒートシンク７０がレンズホルダ５０に対して共締めによってネジ締め固定されているので、ヒートシンク７０と基板２４との面接触状態を維持した上でこれらをレンズホルダ５０に対して確実に固定することができる。

また本実施形態においては、投影レンズ３０、導光体４０およびレンズホルダ５０がいずれも樹脂製部材で構成されており、投影レンズ３０および導光体４０がレンズホルダ５０に対してレーザー溶着により固定されているので、灯具ユニット１０の構成部品を必要最小限に抑えた上で、投影レンズ３０および導光体４０をレンズホルダ５０に対して位置精度良く固定することができる。

上記実施形態においては、光源２０が４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄを備えているとともに導光体４０が４つの入射部４４Ａ～４４Ｄを備えているものとして説明したが、３つ以下あるいは５つ以上の発光素子および入射部を備えた構成とすることも可能である。

上記実施形態においては、車両用灯具１００が車両の前端部に設けられるヘッドランプであり、その灯室内に灯具ユニット１０が収容された構成について説明したが、これ以外にも例えば、ヘッドランプよりも下方側のバンパー位置に設置される路面描画用ランプに灯具ユニット１０が適用された構成や、車体後端部に設置される路面描画用ランプ等に灯具ユニット１０が適用された構成とすることも可能である。

上記実施形態においては、灯具ユニット１０が車載用の灯具ユニットであるものとして説明したが、車載用以外の用途に用いることも可能である。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

図１２は、本変形例に係る灯具ユニットの要部を示す、図１０と同様の図である。

図１２に示すように、本変形例の基本的な構成は上記実施形態の場合と同様であるが、ヒートシンク１７０の構成が上記実施形態の場合と異なっている。

すなわち、本変形例のヒートシンク１７０も、基板２４と面接触し得る形状を有する本体部１７２と、この本体部１７２からユニット後方へ向けて延びる複数の放熱フィン１７４とを備えているが、このヒートシンク１７０は金属製（例えばアルミニウム製）のダイカスト成形品として構成されており、その形状が上記実施形態の場合と一部異なっている。

すなわち、ヒートシンク１７０の本体部１７２には、レンズホルダ５０における２本の位置決めピン５８Ｂに対応する対角線上の２箇所の位置に、その先端部５８Ｂａと係合するピン係合部として２つの係合穴１７２ｄが形成されている。各係合穴１７２ｄは、位置決めピン５８Ｂの先端部５８Ｂａの外径よりも多少大きい内径を有する円形の開口形状を有している。

また、ヒートシンク１７０の本体部１７２には、レンズホルダ５０における２本の位置決めピン５８Ａに対応する対角線上の２箇所の位置に、その先端部５８Ａａを収容するための２つの逃がし穴１７２ｃが形成されている。各逃がし穴１７２ｃは、各位置決めピン５８Ａの先端部５８Ａａとの干渉を未然に防止するため、先端部５８Ａａの外径よりもある程度大きい内径を有する円形の開口形状を有している。

本変形例のヒートシンク１７０においても、複数の放熱フィン１７４は、左右方向に並んだ状態で上下方向に延びるように形成されているが、これらはすべて等間隔で配置されている。したがって、最外側に位置する放熱フィン１７４の外側面は本体部１７２の側端面よりも左右方向の中心寄りの位置に形成されている。

各係合穴１７２ｄおよび各逃がし穴１７２ｃは、複数の放熱フィン１７４のうち最外側に位置する放熱フィン１７４と２番目の放熱フィン１７４との間において、最外側に位置する放熱フィン１７４寄りの位置に形成されている。

本変形例のヒートシンク１７０においては、最外側に位置する放熱フィン１７４が上下が分離した状態で形成されている。そしてこれにより共締め用のネジ７６が、基板２４およびヒートシンク１７０のネジ挿通孔２４ｂ、１７２ｂを介してレンズホルダ５０のネジ締め用ボス５６に対して支障なく締め付けられ得る構成となっている。

本変形例の構成を採用した場合においても、ヒートシンク１７０にはレンズホルダ５０の位置決めピン５８Ｂの先端部５８Ｂａと係合するピン係合部として係合穴１７２ｄが形成されており、基板２４には位置決めピン５８Ｂを挿通させる挿通孔２４ｄが形成されているので、比較的重量のあるヒートシンク１７０が、基板２４との面接触状態を維持した上でレンズホルダ５０に対して確実に支持されるようにすることができる。したがって４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄで発生した熱を効率良く放散させることができ、これにより灯具ユニットの配光機能を維持することができる。

なお、上記実施形態およびその変形例において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。

また本願発明は、上記実施形態およびその変形例に記載された構成に限定されるものではなく、これ以外の種々の変更を加えた構成が採用可能である。

１０ 灯具ユニット
１２ 配光制御ユニット
２０ 光源
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ 発光素子
２４ 基板
２４ａ 下方突出部
２４ｂ、７２ｂ、１７２ｂ ネジ挿通孔
２４ｃ１、２４ｃ２、３２ａ、４６ａ 位置決め孔
２４ｄ 挿通孔
２６ フレキシブルプリント配線板
２６Ａ、２６Ｃ 絶縁フィルム
２６Ｂ 導電層
２８ 金属線
３０ 投影レンズ
３２、４６ 外周フランジ部
３２ｂ 位置決め溝
４０ 導光体
４２Ａ 第１出射面
４２Ｂ 第２出射面
４２Ｃ 上向き反射面
４２Ｃａ 前端縁
４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ 入射部
５０ レンズホルダ
５２ レンズ支持部
５２ａ、５４ａ、５８Ａ、５８Ｂ 位置決めピン
５４ 導光体支持部
５６ ネジ締め用ボス
５８Ａａ、５８Ｂａ 先端部
５８Ａｂ、５８Ｂｂ 基端部
６２ フランジ部
６２ａ 開口部
６２ｂ 凹凸部
７０、１７０ ヒートシンク
７２、１７２ 本体部
７２ｃ 挿通孔
７２ｄ 貫通孔（ピン係合部）
７４、１７４ 放熱フィン
７６ ネジ
１００ 車両用灯具
１０２ ランプボディ
１０４ 透光カバー
１７２ｃ 逃がし穴
１７２ｄ 係合穴（ピン係合部）
Ａｘ 光軸
ＣＬ１ 下段カットオフライン
ＣＬ２ 上段カットオフライン
Ｅ エルボ点
Ｆ 後側焦点
ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ 配光パターン
ＰＤ ハイビーム用付加配光パターン
ＰＨ ハイビーム用配光パターン
ＰＬ ロービーム用配光パターン

Claims (6)

1. 光源からの光を、投影レンズを介してユニット前方へ向けて照射することにより、所要の配光パターンを形成するように構成された灯具ユニットにおいて、
   上記光源と上記投影レンズとの間に、上記光源からの出射光を導光して上記投影レンズに入射させるように構成された導光体が配置されており、
   上記光源は、共通の基板に搭載された複数の発光素子で構成されており、
   上記基板のユニット後方側に、上記複数の発光素子で発生した熱を放散させるためのヒートシンクが、上記基板と面接触した状態で配置されており、
   上記導光体、上記基板および上記ヒートシンクは、上記投影レンズを支持するレンズホルダに支持されており、
   上記レンズホルダに、ユニット後方へ向けて延びる位置決めピンが形成されており、
   上記ヒートシンクに、上記位置決めピンの先端部と係合するピン係合部が形成されており、
   上記基板に、上記位置決めピンを挿通させる挿通孔が形成されている、ことを特徴とする灯具ユニット。
2. 上記ヒートシンクは、金属製の押出成形品として構成されており、
   上記ヒートシンクは、上記基板と面接触し得る形状を有する本体部と、上記本体部からユニット後方へ向けて延びる複数の放熱フィンとを備えており、
   上記複数の放熱フィンは、左右方向に並んだ状態で上下方向に延びるように形成されており、
   上記ピン係合部は、上記複数の放熱フィンのうち最外側に位置する放熱フィンと２番目の放熱フィンとの間において上記本体部に形成された貫通孔で構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の灯具ユニット。
3. 上記ヒートシンクは、上記最外側に位置する放熱フィンの外側面が上記本体部の側端面と面一となるように形成されている、ことを特徴とする請求項２記載の灯具ユニット。
4. 上記位置決めピンは、基端部が大径で先端部が小径の段付きピンとして構成されており、
   上記位置決めピンは、上記先端部が上記挿通孔に挿通された状態で、上記基端部の先端面が上記基板に当接するように形成されている、ことを特徴とする請求項１～３いずれか記載の灯具ユニット。
5. 上記基板および上記ヒートシンクは、上記レンズホルダに対して共締めによってネジ締め固定されている、ことを特徴とする請求項１～４いずれか記載の灯具ユニット。
6. 上記投影レンズ、上記導光体および上記レンズホルダは、いずれも樹脂製部材で構成されており、
   上記投影レンズおよび上記導光体は、上記レンズホルダに対してレーザー溶着により固定されている、ことを特徴とする請求項１～５いずれか記載の灯具ユニット。

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