JP2023134232A - 車両用灯具用光源ユニット及び車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】路面描画を行う際の光の利用効率を高めることを可能とした車両用灯具用光源ユニットを提供する。【解決手段】複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃと、複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃの各々の前方に配置される複数のレンズ体３ａ，３ｂ，３ｃと、複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃが実装される回路基板５と、回路基板５が取り付けられる基板取付部を介して複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃが発する熱を外部へと放熱させるヒートシンク７と、ヒートシンク７と一体に構成されると共に、回路基板５と電気的に接続されるコネクタ部が設けられたソケット本体９とを備え、複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃの発光による描画パターンを複数のレンズ体３ａ，３ｂ，３ｃにより路面に向けて投影する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用灯具用光源ユニット及び車両用灯具に関する。

近年の車両用灯具では、発光ダイオード（ＬＥＤ）の高輝度化や低コスト化が進むに従って、光源にＬＥＤなどの発光素子を採用したものが徐々に増えてきている。ＬＥＤは、長寿命で消費電力が少ないといったメリットがある。一方、高温になると発光効率の低下や寿命の短縮化を招くことから、ヒートシンクを用いてＬＥＤが発する熱を外部に効率良く放熱させる必要がある。

例えば、下記特許文献１には、ＬＥＤと、このＬＥＤを駆動する駆動回路とが実装された回路基板をヒートシンクに取り付けて、このヒートシンクを回路基板と電気的に接続されたコネクタ部と一体に取り付けたカプラー付ソケットを、灯体の背面側に設けられた取付孔に着脱自在に取り付ける光源ユニットが提案されている。

特開２０２１－１１１４６５号公報

ところで、上述した特許文献１に記載の車両用灯具では、運転時の安全性の向上を図るため、路面に向かって投影される光によって路面描画を行うことが行われている。具体的に、この特許文献１に記載の車両用灯具では、集光レンズで集光された光を部分的に通すスリットが設けられた遮光部材を用いて、このスリットの形状を反映した描画パターンを投影レンズにより路面に向けて投影している。

しかしながら、このような特許文献１に記載の車両用灯具では、カプラー付ソケットの前方に、集光レンズ、遮光部材及び投影レンズを収容した筐体を別途取り付ける必要があり、部品点数の増加や灯体の大型化を招くことになる。また、スリットを通過する光以外は、遮光部材により遮光されるため、光の利用効率が悪くなる。

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、路面描画を行う際の光の利用効率を高めることを可能とした車両用灯具用光源ユニット、並びに、そのような車両用灯具用光源ユニットを備えた車両用灯具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 複数の光源と、
前記複数の光源の各々の前方に配置される複数のレンズ体と、
前記複数の光源が実装される回路基板と、
前記回路基板が取り付けられる基板取付部を介して前記複数の光源が発する熱を外部へと放熱させるヒートシンクと、
前記ヒートシンクと一体に構成されると共に、前記回路基板と電気的に接続されるコネクタ部が設けられたソケット本体とを備え、
前記複数の光源の発光による描画パターンを前記複数のレンズ体により路面に向けて投影することを特徴とする車両用灯具用光源ユニット。
〔２〕 前記光源の発光による形状を反映した描画パターンを路面に向けて投影することを特徴とする前記〔１〕に記載の車両用灯具用光源ユニット。
〔３〕 前記光源と前記レンズ体との間に配置され、前記光源から出射された光を透過する透過領域が設けられたフィルタを備え、
前記透過領域の形状を反映した描画パターンを路面に向けて投影することを特徴とする前記〔１〕に記載の車両用灯具用光源ユニット。
〔４〕 前記複数の光源は、前記回路基板の面内における一の方向に並んで配置され、
前記複数のレンズ体は、前記一の方向に並ぶ前記光源毎に、前記光源との距離を異ならせた状態で配置され、
前記複数の光源の発光による描画パターンを前記複数のレンズ体により路面に向けて前後方向に並べて投影することを特徴とする前記〔１〕～〔３〕の何れか一項に記載の車両用灯具用光源ユニット。
〔５〕 前記複数のレンズ体は、前記光源との距離が大きいほど集光力が相対的に高くなっていることを特徴とする前記〔４〕に記載の車両用灯具用光源ユニット。
〔６〕 前記光源の周囲を囲んだ状態で、前記光源の前方において前記レンズ体を保持するレンズ保持部を備えることを特徴とする前記〔１〕～〔５〕の何れか一項に記載の車両用灯具用光源ユニット。
〔７〕 前記〔１〕～〔６〕の何れか一項に記載の車両用灯具用光源ユニットを備えることを特徴とする車両用灯具。

以上のように、本発明によれば、路面描画を行う際の光の利用効率を高めることを可能とした車両用灯具用光源ユニット、並びに、そのような車両用灯具用光源ユニットを備えた車両用灯具を提供することが可能である。

本発明の一実施形態に係る車両用灯具用光源ユニットを備えた車両用灯具の構成を示す断面図である。 図１に示す車両用灯具用光源ユニットの構成を示す斜視図である。 図２に示す車両用灯具用光源ユニットの構成を示す断面図である。 図２に示す車両用灯具用光源ユニットから複数の光源の発光による形状を反映した描画パターンを複数のレンズ体により路面に投影したときの形状を示す斜視図である。 図２に示す車両用灯具用光源ユニットからバックランプの一部として、複数の光源の発光による形状を反映した描画パターンを複数のレンズ体により路面に投影したときの形状を示す平面図である。 図２に示す車両用灯具用光源ユニットからターンランプの一部として、複数の光源の発光による形状を反映した描画パターンを複数のレンズ体により路面に投影したときの形状を示す平面図である。 図２に示す車両用灯具用光源ユニットの別の構成を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがあり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らないものとする。

本発明の一実施形態として、例えば図１に示す車両用灯具用光源ユニット（以下、「光源ユニット」という。）１を備えた車両用灯具１００について説明する。
なお、図１は、光源ユニット１を備えた車両用灯具１００の構成を示す断面図である。

また、以下に示す図面では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向を光源ユニット１（車両用灯具１００）の前後方向（長さ方向）、Ｙ軸方向を光源ユニット１（車両用灯具１００）の左右方向（幅方向）、Ｚ軸方向を光源ユニット１（車両用灯具１００）の上下方向（高さ方向）として、それぞれ示すものとする。

本実施形態の車両用灯具１００は、例えば、車両（図示せず。）の後端側の両コーナー部に搭載されるバックランプの一部として、車両後退時に路面に向かって投影される光によって路面描画を行う光源ユニット１を備えている。

なお、以下の説明において、「前」「後」「左」「右」「上」「下」との記載は、特に断りのない限り、車両用灯具１００（光源ユニット１）を正面（車両後方）から見たときのそれぞれの方向を意味するものとする。したがって、車両を正面（車両前方）から見たときのそれぞれの方向とは、前後左右を逆にした方向となっている。

具体的に、この車両用灯具１００は、図１に示すように、正面（前面）が開口したハウジング１０１と、このハウジング１０１の開口を覆う透明なレンズカバー１０２とにより構成される灯体１０３の内側に、本実施形態の光源ユニット１を収容した構成となっている。

光源ユニット１は、交換（取替）可能なカプラー付ソケットとして、ハウジング１０１（灯体１０３）の背面（後面）側に設けられた取付孔１０１ａから、その前面側を灯体１０３の内側に挿入した状態で、取付孔１０１ａの周囲にリング状のパッキン（Ｏリング）１０４を介して着脱自在に取り付けることが可能となっている。

以下、本実施形態の光源ユニット１の具体的な構成について、図２～図７を参照して説明する。
なお、図２は、光源ユニット１の構成を示す斜視図である。図３は、光源ユニット１の構成を示す断面図である。図４は、光源ユニット１から複数の光源の発光による形状を反映した描画パターンを複数のレンズ体により路面に投影したときの形状を示す斜視図である。図５は、光源ユニット１からバックランプの一部として、複数の光源の発光による形状を反映した描画パターンを複数のレンズ体により路面に投影したときの形状を示す平面図である。図６は、光源ユニット１からターンランプの一部として、複数の光源の発光による形状を反映した描画パターンを複数のレンズ体により路面に投影したときの形状を示す平面図である。図７は、光源ユニット１Ａの別の構成を示す斜視図である。

本実施形態の光源ユニット１は、図２～図４に示すように、複数（本実施形態では３つ）の光源２ａ，２ｂ，２ｃと、複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃの各々の前方に配置される複数（本実施形態では３つ）のレンズ体３ａ，３ｂ，３ｃと、各光源２ａ，２ｂ，２ｃの周囲を囲んだ状態で、各光源２ａ，２ｂ，２ｃの前方において各レンズ体３ａ，３ｂ，３ｃを保持する複数（本実施形態では３つ）のレンズ保持部４ａ，４ｂ，４ｃと、複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃが実装される回路基板５と、回路基板５が取り付けられる基板取付部６を介して複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃが発する熱を外部へと放熱させるヒートシンク７と、ヒートシンク７と一体に構成されると共に、回路基板５と電気的に接続されるコネクタ部８が設けられたソケット本体９とを備えている。

複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃは、それぞれ白色光（以下、「光」という。）Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる。複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃは、ＬＥＤを駆動する駆動回路（図示せず。）が設けられた回路基板５の一面（本実施形態では前面）側に実装され、この回路基板５の面内における一の方向（本実施形態では幅方向）に等間隔に並んで配置されている。これにより、各光源２ａ，２ｂ，２ｃは、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を前方（＋Ｘ軸側）に向けて放射状に出射する。

複数のレンズ保持部４ａ，４ｂ，４ｃは、例えば円筒状の白色樹脂からなり、各光源２ａ，２ｂ，２ｃの周囲を囲んだ状態で、回路基板５の一面側に取り付けられている。

複数のレンズ体３ａ，３ｂ，３ｃは、その後側焦点を各光源２ａ，２ｂ，２ｃ又はその近傍と一致させるように焦点距離が調整された凸レンズからなり、各レンズ保持部４ａ，４ｂ，４ｃの前方に取り付けられている。

複数のレンズ体３ａ，３ｂ，３ｃは、一の方向に並ぶ光源２ａ，２ｂ，２ｃ毎に、光源２ａ，２ｂ，２ｃとの距離Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を異ならせた状態で配置されている。具体的に、本実施形態では、一の方向の一端側に位置する光源２ａとレンズ体３ａとの距離をＴ１とし、一の方向の中間に位置する光源２ｂとレンズ体３ｂとの距離をＴ２とし、一の方向の他端側に位置する光源２ｃとレンズ体３ｃとの距離をＴ３としたときに、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３となっている。

また、複数のレンズ体３ａ，３ｂ，３ｃは、光源２ａ，２ｂ，２ｃとの距離Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が大きいほど集光力が相対的に高くなっている。すなわち、複数のレンズ体３ａ，３ｂ，３ｃは、光源２ａ，２ｂ，２ｃとの距離Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が大きいほど、光源２ａ，２ｂ，２ｃが発する光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３をより前方に向けて投影することが可能となっている。

光源ユニット１は、ヒートシンク７とソケット本体９とをインサート成形することによって、これらヒートシンク７とソケット本体９とが一体化された構造を有している。なお、光源ユニット１は、別々に形成されたヒートシンク７とソケット本体９とをネジ止め等により一体化した構造であってもよい。

ヒートシンク７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）や鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）などの熱電導性の高い金属材料からなる。ソケット本体９は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド（ＰＡ）などの絶縁樹脂材料からなる。また、ソケット本体９は、例えば、炭素やセラミック、金属などの熱伝導率の高いフィラーを樹脂に添加したものを用いてもよい。

ヒートシンク７は、略円板状のベース部７ａと、ベース部７ａの前面側の略中央部から断面略方形状に突出された突起部７ｂと、ベース部７ａの後面側から幅方向に並んだ状態で縦板状に突出された複数の放熱フィン７ｃとを有している。

ソケット本体９は、略円板状のベース部９ａと、ベース部９ａの前面側の略中央部から前方に向かって突出された断面略円形状の筒壁部９ｂと、筒壁部９ｂの内側及びベース部９ａを前後方向に貫通する断面略方形状の貫通孔９ｃとを有している。

また、筒壁部９ｂの外周面には、上記ハウジング１０１の取付孔１０１ａに対する回り止め及び抜け止めとなる複数の爪部９ｄが周方向に並んで設けられている。パッキン１０４は、筒壁部９ｂを貫通させた状態で、ベース部９ａに接触した状態で取り付けられる。

ソケット本体９は、貫通孔９ｃよりも下方に位置して筒壁部８ｂの内側及びベース部９ａを前後方向に貫通する貫通孔９ｅと、ベース部９ａの背面側の貫通孔９ｅの周囲から後方に向かって突出された略矩形筒状の嵌合部９ｆとを有している。

コネクタ部８は、複数のリード端子１０を有している。各リード端子１０は、コネクタ部８の本体部８ａを前後方向に貫通した状態で、この本体部８ａに一体に取り付けられている。コネクタ部８は、嵌合部９ｆの内側にリード端子１０が位置するように、貫通孔９ｅの内側に本体部８ａを嵌め付けることによって構成されている。

複数のリード端子１０は、回路基板５を厚み方向に貫通する複数の孔部５ａを貫通した状態で、各孔部５ａ周囲にあるランド部とはんだ接合により固定されている。これにより、複数のリード端子１０は、回路基板５と電気的に接続されている。

基板取付部６は、筒壁部９ｂの内側の前面に設けられている。ヒートシンク７とソケット本体９とは、貫通孔９ｃに突起部７ｂを嵌合し、互いのベース部７ａ，９ａを突き合わせた状態で一体化されている。また、突起部７ｂの先端と貫通孔９ｃとの間には、その間を気密に封止するシール部材１１が配置されている。これにより、基板取付部６では、貫通孔９ｃから露出した突起部７ｂの先端が筒壁部９ｂの内側の前面と連続した平坦面を形成している。

回路基板５は、この基板取付部６の前面に熱伝導性接着剤１２を介して取り付けられている。これにより、回路基板５は、熱伝導性接着剤１２及び基板取付部６の一部を構成する突起部７ｂを介してヒートシンク７と熱的に接続されている。一方、回路基板５は、この状態において、ヒートシンク７とは電気的に絶縁されている。

以上のような構成を有する本実施形態の光源ユニット１では、図４に示すように、複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃが発する光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３による描画パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３を複数のレンズ体３ａ，３ｂ，３ｃにより前方の路面Ｔに向けて前後方向に並べて投影する。

このとき、各光源２ａ，２ｂ，２ｃの発光面の形状を反映した光源像を前方の路面Ｔに向けて前後方向に並べて投影することによって、路面Ｔの前方に向かって延在し且つ漸次幅が拡大された矩形状の描画パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３が路面Ｔの前後方向に並んで形成された状態となる。

なお、複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃの隣り合う間隔よりも、複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃから路面Ｔに向けて投影される距離が十分大きいことから、路面Ｔの前後方向に並ぶ描画パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３の幅方向における中心のずれをほとんど無視することが可能である。

したがって、本実施形態の光源ユニット１を備える車両用灯具１００では、図５に示すように、車両Ｂの後端側の両コーナー部に搭載されるバックランプの一部として、車両後退時に路面Ｔに向かって複数の描画パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３を投影しながら、路面描画を行うことが可能である。

以上のように、本実施形態の光源ユニット１では、上述した複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃが発する光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３による描画パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３を複数のレンズ体３ａ，３ｂ，３ｃにより路面Ｔに向けて投影することで、路面描画を行う際の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の利用効率を高めることが可能である。

また、本実施形態の光源ユニット１では、上述した複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃの発光による形状を反映した描画パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３を路面Ｔに向けて投影することで、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の利用効率を更に高めることが可能である。

また、本実施形態の光源ユニット１では、上述した光源２ａ，２ｂ，２ｃとの距離Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が大きいほど、レンズ体３ａ，３ｂ，３ｃの集光力が相対的に高くなることで、複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃから路面Ｔに向けて投影される距離に因らずに、描画パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３の明るさ（照度）を均一化することが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、バックランプの一部として、車両後退時に路面Ｔに向かって複数の描画パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３を投影しながら路面描画を行う場合を例示しているが、例えば図６に示すように、車両Ｂの前端側の両コーナー部に搭載されるターンランプの一部として、複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃが発する橙色光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３による描画パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３を複数のレンズ体３ａ，３ｂ，３ｃにより路面Ｔに向けて前後方向に並べて投影することで、路面描画を行うことも可能である。

これにより、例えば交差点での旋回時における車両Ｂの巻き込み事故を想定した場面において、ターンランプの点灯時に、路面Ｔに投影された複数の描画パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３によって、車両Ｂの死角に位置する二輪車や歩行者などに対して、車両Ｂが旋回することを注意喚起することが可能である。

また、上記光源ユニット１では、上述した複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃの発光による形状を反映した描画パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３を路面Ｔに向けて投影する構成となっているが、例えば図７に示す光源ユニット１Ａのように、光源２ａ，２ｂ，２ｃとレンズ体３ａ，３ｂ，３ｃとの間に、光源２ａ，２ｂ，２ｃから出射された光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を透過する透過領域（本実施形態ではスリット）１３ａが設けられたフィルタ１３を配置し、この透過領域１３ａの形状（本実施形態では矢印）を反映した描画パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３を路面Ｔに向けて投影する構成とすることも可能である。

この構成の場合、透過領域１２ａを通過する光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３以外は、フィルタ１３により遮断されるものの、光源２ａ，２ｂ，２ｃと直近にフィルタ１３の透過領域１３ａが位置することから、路面描画を行う際の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の利用効率を従来よりも高めることが可能である。

また、上記光源ユニット１では、上述した各光源２ａ，２ｂ，２ｃから出射される光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の光軸に対して、各レンズ体３ａ，３ｂ，３ｃの中心軸を傾けたり、各レンズ体３ａ，３ｂ，３ｃの後面側に屈折面を設けたりすることで、路面Ｔに向けて投影される光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の方向を制御することも可能である。

１，１Ａ…車両用灯具用光源ユニット ２ａ，２ｂ，２ｃ…光源 ３ａ，３ｂ，３ｃ…レンズ体 ４ａ，４ｂ，４ｃ…レンズ保持部 ５…回路基板 ６…基板取付部 ７…ヒートシンク ８…コネクタ部 ９…ソケット本体 １０…リード端子 １１…シール部材 １２…熱伝導性接着剤 １３…フィルタ Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…光 Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…描画パターン １００…車両用灯具 １０１…ハウジング １０２…レンズカバー １０３…灯体 １０４…パッキン

Claims (7)

1. 複数の光源と、
   前記複数の光源の各々の前方に配置される複数のレンズ体と、
   前記複数の光源が実装される回路基板と、
   前記回路基板が取り付けられる基板取付部を介して前記複数の光源が発する熱を外部へと放熱させるヒートシンクと、
   前記ヒートシンクと一体に構成されると共に、前記回路基板と電気的に接続されるコネクタ部が設けられたソケット本体とを備え、
   前記複数の光源の発光による描画パターンを前記複数のレンズ体により路面に向けて投影することを特徴とする車両用灯具用光源ユニット。
2. 前記光源の発光による形状を反映した描画パターンを路面に向けて投影することを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具用光源ユニット。
3. 前記光源と前記レンズ体との間に配置され、前記光源から出射された光を透過する透過領域が設けられたフィルタを備え、
   前記透過領域の形状を反映した描画パターンを路面に向けて投影することを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具用光源ユニット。
4. 前記複数の光源は、前記回路基板の面内における一の方向に並んで配置され、
   前記複数のレンズ体は、前記一の方向に並ぶ前記光源毎に、前記光源との間隔を異ならせた状態で配置され、
   前記複数の光源の発光による描画パターンを前記複数のレンズ体により路面に向けて前後方向に並べて投影することを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の車両用灯具用光源ユニット。
5. 前記複数のレンズ体は、前記光源との間隔が大きいほど集光力が相対的に高くなっていることを特徴とする請求項４に記載の車両用灯具用光源ユニット。
6. 前記光源の周囲を囲んだ状態で、前記光源の前方において前記レンズ体を保持するレンズ保持部を備えることを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載の車両用灯具用光源ユニット。
7. 請求項１～６の何れか一項に記載の車両用灯具用光源ユニットを備えることを特徴とする車両用灯具。

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