JP4440678B2 - 車両用ledランプ及び車両用灯具 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用の発光ダイオード(以下、「LED」という。)を用いたランプ及び灯具に関する。より詳しくは、自動車や二輪自動車などが広く含まれる車両の灯具に用いることが可能な高輝度のLEDランプ及び該ランプを用いた車両用灯具に関する。
各種自動車や二輪自動車などの車両に配備される灯具(ライト)には、フィラメントを発光させるハロゲンランプや放電ランプが使用されてきたが、近年、これら従来の光源に加えて、LEDを光源に用いるランプ技術が提案され、一部実用化が始まっている。これは、LEDが、低消費電力で、球切れもないので、経済的に有利であることが主な開発要因となっている。
前記LEDは、一般的に、まず、リード線の有無からリードタイプとチップタイプに大別でき、さらにリードタイプは形状面から、砲弾型、フラックス型、角型(又はフラット型)などに分類することができる。砲弾型のLEDは、光量や配光性などの特性から、現在、信号機に使われることが多い。チップ型のLEDは、これを多数並べても光量においては砲弾型に劣り、フラックス型のLEDは、直進光と拡散光のバランスにおいて、砲弾型とチップ型の中間の特性を有することが知られている。
ここで、LEDを用いた車両用ランプや車両用灯具に関する先行技術を幾つか挙げると、まず、特許文献1には、略半円筒形状に形成した基板上に複数のLED素子を光源として配設した発光部と、この発光部を導通支持してソケットに着脱自在に挿着される口金と、を備えるLEDランプが開示されている。
特許文献2には、ハウジング内に配置されたLEDからの光をリフレクタに投光する手段に工夫を施して、リフレクタの利用効率を高めた車両用灯具が開示されている。即ち、LEDからの光をリフレクタで反射させて、出射光とする技術は公知である。
また、特許文献3には、多数のLED光源で構成された多点発光部をハウジング内に設け、当該多点発光部からの出射光を反射部材で反射させることで、フィラメントバルブと同等の配光特性を得るようにした車両用灯具が開示されている。
特開2001−126510号公報。 特開2002−270009号公報。 特開2004−014197号公報。
しかしながら、LEDを車両用灯具の光源に採用する場合では、配光性能や発熱による発光波長変化などの問題があった。特に、配光性能においては、光量が不足したり、発光面の輝度ムラが発生したりするので、JIS配光規格(例えば、JIS A1・B1やJIS A2・B2など)に適合する品質の電球代替品が得られなかった。
そこで、本発明は、目的の灯具に要求される配光性能を充分に満足する品質を備え、電球代替品となり得る車両用LEDランプと、該ランプを用いる車両用灯具を提供することを主な目的とする。
まず、本発明では、少なくとも、次の(1)所定面積のランプ前面位置に複数個配列された砲弾型LED群から構成された第一光源部と、(2)ランプ側胴部に背中合わせで一対形成されたチップ型LED群から構成された第二光源部と、を備える車両用LEDランプを提供する。例えば、本発明に係る車両用LEDランプは、垂直光を形成する砲弾型LED群と、水平光を形成する一対のフラックス型LED群と、を備えており、前記垂直光と水平光の両方を用いることによって、所定の配光性能が得られるようにする。
更に、本発明では、(3)砲弾型LED群と、フラックス型LED群を保持するランプケースを備える車両用LEDランプを提供する。ランプケースは筒状であり、ランプケースの一端に、前記フラックス型LED群が配置される開口部を形成する。また、ランプケースの側胴部には、上下方向に筋状に延びる凹凸部を周方向に形成し、更に、フラックス型LED群が配置される開口部を、背中合わせになる配置関係で形成する。凹凸部により、ランプケースの放熱性が高くなり、また、ランプケースの強度も向上する。
放熱性を高めるため、ランプケースは熱伝導材料で構成することが望ましい。熱伝導材料は、銅単体、又は銅と他の金属材料とを組み合わせた材料が望ましい。
例えば、砲弾型LED群からなる第一光源部はテールランプ用光源及びストップランプ用光源として機能させて、前記第二光源部はストップランプ用光源として機能させることができる。このような構成のLEDランプを備える車両用灯具は、いわゆるストップアンドテールランプとして利用できる。また、前記第一光源部と前記第二光源部の両方をストップランプ光源として機能させることもできる。更に、前記第一光源部と前記第二光源部の両方をテールランプ光源として機能させることもできる。このような構成のLEDランプを備える車両用灯具は、ストップランプ、又はテールランプとして利用できる。
本発明において、前記第一光源部は、計12個の輝度8300mcd(ミリカンテ゛ラ)以上の5φ砲弾型LEDによって構成し、前記第二光源部は、それぞれ計4個の光束3.5〜6.1lm(ルーメン)のフラックス型LEDから構成してもよい。このような構成を採用すれば、JIS配光規格(例えば、JIS A2・B2 STOP LAMP)に適合する品質の電球代替品を得ることが可能となる。即ち、車両に予め装備されている電球に替えて、本発明に係るLEDランプを取り付け、輝度を向上させることができる。
また、本発明では、前記砲弾型LED群と前記フラックス型LED群を保持するランプケースを、熱伝導性のよい銅で形成するのが望ましい。これにより、放熱効率を向上させることができるので、発熱による発光波長変化などの問題を解決することができ、これにより輝度を一定に保つことができる。
次に、本発明では、上記した車両用LEDランプと、該LEDランプの前に配置される前面レンズと、該LEDランプの第二光源部から発せられた光を反射させて前記前面レンズへ導くリフレクタと、を少なくとも備える車両用灯具を提供する。車両用灯具の使用目的は特に限定されないが、例えば、上記したようなストップアンドテールランプやストップランプなどに採用することができる。
本発明に係る車両用LEDは、高輝度であり、目的の灯具に要求される配光性能を充分に満足する品質を備えるものであるから、前記灯具に予め装備された電球の代替品として使用できる。
また、本発明に係る車両用灯具は、灯具ハウジング内に配置されたLEDランプの前方位置に配置された前面レンズに対して、砲弾型LED群から発せられる垂直光に直接導くとともに、フラックス型LED群から発せられる水平光をリフレクタで反射させて前記前面レンズに導くことによって、これらの垂直光と水平光の両方を用いて、所定の配光を得ることができる。
以下、添付図面に基づいて、本発明に係る車両用LEDランプ及び車両用灯具の好適な実施形態について説明する。
図1は、本発明に係る車両用LEDランプの概観斜視図、図2は、同車両用LEDランプを側方から見たときの形態を示す図、図3は、同車両用LEDランプを上方から見たときの形態を示す外観平面図、図4は、同車両用LEDランプを図2の矢印Xの側方から見たときの形態を示す図、図5は、同車両用LEDランプを下方から見たときの形態を示す図である。
まず、これらの図1から図5を参照して説明する。これらの図1〜図5には、符号Aで示された車両用LEDランプ(以下「LEDランプ」と略称。)が共通して示されている。このLEDランプAは、普通自動車やトラックなどの自動車や二輪自動車などを含む車両に装備される灯具に実装された電球と交換可能な光源である。一例を挙げれば、バッテリーが12V仕様で、S25型BAY15d・BA15sの電球と交換可能なランプである。
LEDランプAは、熱伝導率(放熱効率)が考慮された略筒状を備えるボディケース(以下「ケース」という。)1を備え、このケース1の所定位置には、光源として機能するLED群が、外部に露出するように配置されている。このケース1は、段状の形態を備えるソケットリング2に固定されており、該ソケットリング2の下端部は、口金3に挿着固定されている。
このケース1は、該ケース1に保持されているLED光源(符号4、5、後述)から発生する熱を放熱し易くするために、熱伝導率(放熱効率)の良い材料で形成するのが、特に望ましい。例えば、銅単体、あるいは銅とアルミニウムなどの他の金属材料とを組み合わせた材料で形成するのが好適であり、銅単体が特に好適である。また、図示されたケース1の側胴部11には、放熱性を高め、更に強度向上のための上下方向に筋状に延びる凹凸部11aが周方向に形成されている。
外観視、略筒状を呈する前記ケース1の側胴部11には、背中合わせになる配置関係で、一対の矩形状開口部12a,12bが設けられている(特に、図2参照)。また、ケース1の上面、即ち光が出射される方向に面する前面部位(上方部位)には、所定口径の円形開口部13が形成されている。なお、本実施形態における円形開口部13の内口径は、ここで、φ26mmの設計であるが、これに限定されない。
図1、図2などに符号2で示されたソケットリング2に対して固定された口金3には、LEDランプ1の位置決めを行うための基準ピン31a,31bが、上下位置違いで、一対設けられている(特に、図2参照)。なお、本発明に係るLEDランプAにおいては、口金3を設けた形態それ自体を必須の構成とするものではなく、他の構成でもよい。
ここで、本実施形態では、図1や図3などに示されているように、ケース1上方の円形開口部13には、第一光源部を構成する所定口径の砲弾型LED4が、計12個配置されている。より具体的には、円形開口部13内の最外周側に、周方向に所定間隔で並んで計9個、その内側に計3個配置されている(特に図3参照)。
また、特に、図2、図4を参照すれば、ケース1の円形開口部12から砲弾型LED4のドーム状をなす先頭部41が露出して、この先頭部41は側方から視認できる構成となっていることが理解できる。なお、砲弾型LED4の個数や配置位置、配列構成は、図示された実施形態に狭く限定するものでなく、要求される配光規格などに照らして、適宜決定すればよい。
この砲弾型LED4群は、車両用灯具(後述)のハウジング(灯室)内に配置されたときに、前記灯具を構成する前面レンズに対向するように配置されることになって、前記前面レンズを介して、外部へ向けて照射される光(垂直光)Pを、各砲弾型LED4から一斉に出射する。
ここで、砲弾型LED4とは、文字通り、外観が砲弾状の形態をなすLED光源である。この砲弾型LED3の色は、特に限定されず、目的に応じて選択可能である。例えば、LEDランプAを、車両後部に配置されるストップアンドテールランプやストップランプとして採用する場合は、赤色を採用すればよい。本実施形態の砲弾型LED3では、赤色LEDであり、口径φ5mm、8300mcd、指向角23°のものが採用されている。
次に、ケース1の側胴部11に矩形状に開口するように設けられた上記矩形状開口部12aには、第二光源部を構成するフラックス型LED5が計4個、二個×二段の配置構成で設けられている(図1参照)。同様に、矩形状開口部12aに対して背中合わせの位置に形成されている他方の矩形状開口部12bにも、フラックス型LED5が計4個、二個×二段の配置構成で設けられている(特に、図2、図4参照)。
このフラックス型LED5は、外観略平板状のベース樹脂部の中央に光源が配置された形態をなすLEDの一種である。特に、リード線が4pinタイプ(リード線が4本導出しているタイプ)のものについては、俗称ピラニア型と呼ばれる場合がある。本実施形態では、採用する計8個(4個×2)の各フラックス型LED5の全てについて、前記ピラニア型のものを使用し、光束3.5〜6.1lmの範囲内に収まり赤色LEDで、かつ指向角70°乃至は100°のものを採用する。なお、ピラニア型LEDの範疇に入らないフラックス型LEDであっても、本発明と同等の配光性能等の機能を発揮するものであれば、採用可能である。
本発明に係るLEDランプAにおいて、フラックス型LED5からそれぞれ出射される光Pの光軸は、前記砲弾型LED4からそれぞれ出射される光Pの光軸と直交する配置関係となる(図2参照)。
例えば、砲弾型LED4から出射された光Pを垂直光とすると、フラックス型LED5から出射された光Pは水平光となる。なお、このフラックス型LED5から出射された光Pは、後述するように、リフレクタに一旦反射して、前面レンズ側へ向かう。
ここで、図6は、本発明に係るLEDランプAの図4中のI−I矢視断面図である。この図6に示されているように、金属製のケース1の下端部14は、金属用接着剤(図示せず)を介して、側方視多段状をなすソケットリング2の内壁面21に接着固定されており、このソケットリング2の最下端の円筒部22は、口金3の内筒部32へ挿入され、該口金3の内壁面33に固定されている。
また、図6に示されているように、砲弾型LED4群は、円盤状のプリントベース42に一体化された状態とされている。このプリントベース42は、ケース1上方の円形開口部13の底部13aに着座し、放熱性シリコン(図示せず。)を介して、ケース1に固定されている。
一方のフラックス型LED5群は、それぞれ4個単位(2個×2段)でプリントベース51,51に一体化された状態とされ、各プリントベース51,51は、放熱シリコン6を介して、ケース1の軸部15に接着固定されている(図6参照)。この結果、一対のフラックス型LED5群は、互いに背中合わせになるように、配置されている。
なお、図1、図2等に示された符号7(ソケットリング2部分参照)、並びに図4、図5等に示された符号8a,8b(口金3の底部参照)は、それぞれ給電のための半田付け部を示しており、図6に示された符号R,Rは、抵抗を示している。
ここで、図6、図7に示されている符号9は、定電流ダイオード(CRD)を示している。この定電流ダイオード9は、砲弾型LED4群への電流値を制限調整する抵抗としての役割と、バッテリーなどの電源から供給される電圧量の変化に対応する目的で設けたものである。
図7は、LEDランプAの配線構成を簡単に説明するための簡略図である。以上に説明されたLEDランプAは、砲弾型LED4群の点灯と一対のフラックス型LED5群の点灯を別経路で行なうことができるランプである。具体的には、このLEDランプAは、ある段階では、砲弾型LED4群のみを点灯させ、ある段階では、この砲弾型LED4群と一対のフラックス型LED5群を同時に点灯させることができる(以下、「ダブルタイプ」と称する)。
このダブルタイプのLEDランプAは、例えば、自動車などのストップアンドテールランプの光源として用いることができる。即ち、砲弾型LED4群をテールランプの光源として用い、一対のフラックス型LED5群は、ブレーキ使用時に点灯するストップランプの光源として用いることができる。
なお、上記定電流ダイオード9は、ダブルタイプで採用され、砲弾型LED4群がテールランプ用の光源として機能している場合は、電流量を抑制して、明るさを必要程度まで低下させ、砲弾型LED4群と一対のフラックス型LED5群とが同時に点灯したとき(ブレーキ使用時)は、前記電流量の抑制を解除して、砲弾型LED4群の明るさを上げた状態で、一対のフラックス型LED5群と同時に点灯させることができるという機能を果たす。
図7は、本発明に係るLEDランプAの配線構成を簡潔に説明するための部分図である。図7に示されている符号Lは、テールランプ等の主灯として機能する砲弾型LED4群に給電するためのリード線である。符号Lは、ストップランプ等の副灯として機能する一対のフラックス型LED5群に給電するためのリード線である。符号Eは、アース線である。また、L符号L11は、主灯用のプラスリード線、L12は、主灯用のマイナスリード線、符号21は、副灯用のプラスリード線、L22は、副灯用のマイナスリード線をそれぞれ示している。
次に、図8は、ダブルタイプのLEDランプAに関する論理回路の一例を示す図である。図8中の符号Dは整流器を、Rは抵抗、Tは端子をそれぞれ示している。
なお、本発明に係るLEDランプは、砲弾型LED4群の点灯と一対のフラックス型LED5群の点灯/消灯を同経路で行なうことができるようにしてもよい。具体的には、ある段階で、砲弾型LED4群と一対のフラックス型LED5群を同時に点灯させ、ある段階では、この砲弾型LED4群と一対のチップ型LED5群を同時に消灯させるようにしてもよい(これを「シングルタイプ」と称する)。この場合のLEDランプは、例えば、ストップランプやターンシグナルランプとして用いることができる。
図9は、このシングルタイプのLEDランプAに関する論理回路の一例を示す図である。この実施形態では、共通のプラスリード線Lから主灯である砲弾型LED4群と副灯である一対のチップ型LED5群に給電される構成となっている。他の符号は、図8と同様である。
図10は、本発明に係る車両用灯具の一実施形態の構成を簡略に示す図である。図10で示されている車両用灯具Bは、該LEDランプの周囲を囲むように配置されたリフレクタ101と、該リフレクタ101の前面開口部を覆うように取り付けられた前面レンズ102と、灯室103内に配置された光源であるLEDランプ(シングル又はダブルタイプ)Aと、備えている。
LEDランプAを構成している砲弾型LEDランプ4群は、前面レンズ102に対向するように配置され、左右一対のフラックス型LED5群は、それぞれリフレクタ101に略対向するように配置されている。
砲弾型LEDランプ4群から出射される光Pは、そのまま直接、その前方の前面レンズ102に向かい、フラックス型LED5群のそれぞれから出射された光Pは、リフレクタ101に一旦反射して、前面レンズ102に向かう配光構成とされている。
車両用灯具Bは、一例を挙げると、同灯具Bに上記ダブルタイプのLEDランプAを光源として採用することによって、自動車や二輪自動車などの車両のストップアンドテールランプとして機能させることができる。即ち、砲弾型LED4群から出射される光Pは、テールランプとして機能させ、一対のフラックス型LED5群は、ブレーキ使用時に点灯するストップランプとして機能させることができる。
また、車両用灯具Bは、上記シングルタイプのLEDランプAを光源として採用すれば、自動車や二輪自動車などの車両のストップランプやターンシグナルランプ等として機能させることもできる。
本願発明者は、実際に、トラック用のテールランプ用の小糸製作所製灯具(220−213662L JAPAN)に本発明に係るLEDランプを配置して性能試験を行なった。
具体的には、設計電圧13.5Vとし、輝度8300mcd・指向角23°のφ5mmの砲弾型赤色LED4を、計12個配置し、かつ光束3.5lm・指向角70°のフラックス型赤色LED5を一方につき計4個(二段×2個)配して、配光性能を確認した。
この結果、本発明に係るLEDランプは、既製品の中で最高輝度のLEDランプ製品を比較例とした場合において、該比較例の2.5倍程度の明るさがあり、高輝度性能を有していること(中心光度で最大62cd)が確認することができた。
また、本発明に係るLEDランプは、保安基準適合品(車検対応品)であり、かつJIS A2・B2 STOP LAMPやJIS A・B TAIL LAMPの配光規格も満たすことも確認することができた。なお、フラックス型赤色LED5については、光束3.5〜6.1lmの範囲で、指向角70〜100°のものが採用可能であることがわかった。
本発明に係る車両用LEDランプは、高輝度であり、JIS配光規格(例えば、JIS A2・B2 STOP LAMPやJIS A・B TAIL LAMP)に適合する品質の電球代替品として利用できる。また、当該LEDランプが採用された車両用灯具は、例えば、ストップアンドテールランプ、ストップランプ、ターンシグナルランプなどとして利用できる。
本発明に係る車両用LEDランプ(A)の概観斜視図である。 同車両用LEDランプ(A)を側方から見たときの形態を示す図である。 同車両用LEDランプ(A)を上方から見たときの形態を示す外観平面図である。 同車両用LEDランプ(A)を図2の矢印Xの側方から見たときの形態を示す図である。 同車両用LEDランプ(A)を下方から見たときの形態を示す図である。 同車両用LEDランプ(A)の図4中のI−I線矢視断面図である。 本発明に係るLEDランプAの配線構成を簡潔に説明するための部分図である。 ダブルタイプであるLEDランプ(A)に関する論理回路の一例を示す図である。 シングルタイプであるLEDランプに関する論理回路の一例を示す図である。 本発明に係る車両用灯具(B)の一実施形態の構成を簡略に示す図である。
符号の説明
A LEDランプ(ダブルタイプ)
B 車両用灯具
1 ボディケース(ケース)
2 ソケットリング
3 口金
4 砲弾型LED(群)
5 フラックス型LED(群)
11 ケース1の側胴部
12a,12b 矩形状開口部
13 円形開口部
101 リフレクタ
102 前面レンズ
103 灯室
砲弾型LEDからの光
フラックス型LEDからの光

Claims (6)

  1. 少なくとも次の(1)、(2)、(3)
    (1)所定面積のランプ前面位置に複数個配列された砲弾型LED群から構成された第一光源部
    (2)ランプ側胴部に背中合わせで一対形成されたフラックス型LED群から構成された第二光源部
    (3)前記砲弾型LED群と、前記フラックス型LED群を保持するランプケース、を備える車両用LEDランプであって、
    前記ランプケースは筒状であり、
    前記ランプケースの一端には、前記フラックス型LED群が配置される開口部が形成され、
    前記ランプケースの側胴部には、上下方向に筋状に延びる凹凸部が周方向に形成されると共に、前記フラックス型LED群が配置される開口部が、背中合わせになる配置関係で形成された車両用LEDランプ。
  2. 前記ランプケースは、銅、又は、銅と銅以外の金属材料とを組み合わせた材料で形成された請求項1記載の車両用LEDランプ。
  3. 前記第一光源部をテールランプ用光源及びストップランプ用光源として機能させ、前記第二光源部をストップランプ用光源として機能させることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の車両用LEDランプ。
  4. 前記第一光源と前記第二光源の両方をストップランプ光源又はテールランプ光源として機能させることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の車両用LEDランプ。
  5. 前記第一光源部は、計12個の輝度8300mcd(ミリカンテ゛ラ)以上の5φ砲弾型LEDによって構成され、前記第二光源部は、それぞれ計4個の光束3.5〜6.1lm(ルーメン)のフラックス型LEDから構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の車両用LEDランプ。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載された車両用LEDランプと、該LEDランプの前に配置される前面レンズと、該LEDランプの第二光源部から発せられた光を反射させて前記前面レンズへ導くリフレクタと、を少なくとも備える車両用灯具。
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