JP4503960B2

JP4503960B2 - 車両用灯具用光源および該車両用灯具用光源を具備する車両用灯具

Info

Publication number: JP4503960B2
Application number: JP2003314004A
Authority: JP
Inventors: 安谷田; 琢也久志本
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2023-09-05
Also published as: JP2005081902A

Description

本発明は、例えば車両用灯具であるヘッドライトなどに用いられる光源、即ち、灯具用光源、および、該光源を具備する灯具に関するものであり、詳細には、発光源として従来例のフィラメント、放電アークに代えてＬＥＤを採用したときの構成に係るものである。

従来のこの種の車両用灯具としては、フィラメントを発光源とするハロゲン電球を光源として採用し、ガラスバルブの前方の適宜範囲に可視光線遮断フィルタが形成されている構成としたものがある。このようにすることで、フィラメントから放射される光は、ガラスバルブの可視光線遮断フィルタが設けられていない部分を透過する（可視＋赤外）光の部分と、可視光線遮断フィルタが設けられている部分を透過する赤外光の部分とに区画される。

そして、（可視＋赤外）光が放射されている範囲に対応しては可視光用反射面を設け、赤外光が放射されている範囲に対応しては赤外光用反射面を設けると共に、可視光用反射面からの反射光が投射される範囲には可視光用レンズを設け、赤外光反射面からの反射光が投射されている範囲には赤外光用レンズを設け、それぞれの光に対する配光特性の形状を形成させる。

このようにすることで、１つのハロゲン電球により、可視光と目視により進路を確認するためのヘッドランプ用の光源と、赤外線と暗視装置により進路を確認するためのナイトビジョン用の光源とが同時に得られるものとなり、灯具もヘッドライト用とナイトビジョン用との共用が可能なものとなる。
特開２００３−５９４６１号公報

しかしながら、上記した従来のハロゲン電球を光源として採用した灯具においては、確かにヘッドライト用とナイトビジョン用とで灯具が兼用され、車両に対する灯具の設置数が減り美感の向上などの目的が達成可能となる効果を奏するが、その反面で、一つの灯具内にヘッドライト用の反射面とレンズ、ナイトビジョン用の反射面とレンズを設ける必要性を生じ、構成が煩雑化する問題点を生じている。

このときに、ナイトビジョン側の反射面、レンズはヘッドランプ側の反射面、レンズと位置的、機能的に干渉を生じないように設けなければ成らず、この点でも技術的に困難となる問題点を生じ、また、部分的といえどもガラスバルブに直接に可視光線遮断フィルタを設けるものであるので、可視光線遮断フィルタの高温化は避けられず、ガラスバルブからの剥離も生じやすいものとなる問題点を生じている。加えて、１つのハロゲン電球から得られる赤外線の量には限りがあるので、必ずしもナイトビジョン側が要求する赤外線の光量を満足させるものとは成らない問題点も生じている。

また、フィラメントを発光源として採用した場合、このフィラメントは放射する光線中に広い幅の範囲の波長を含むものであるので、ナイトビジョン用の光源とする場合は、全光線中から必要な赤外線部分を可視光線遮断フィルタなどで抽出する必要を生じる。また、可視光線中に含まれる赤外線も視覚的には無効であり、よって、投入電力に対し得られる利用できる光線の量が少なく、変換効率が低くなり、消費電力の過剰、発熱の過大などの問題点を生じている。

本発明は、上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、ＬＥＤを発光源とする灯具用光源であって、白色発光ＬＥＤの適宜数と、白色発光ＬＥＤよりも面積の小さな赤外発光ＬＥＤの適宜数とが１つのパッケージ内に搭載され、前記パッケージ内に配置される白色発光ＬＥＤ、または、赤外発光ＬＥＤは、その発光サイズの１／３以下の間隔で配置されており、前記白色発光ＬＥＤと赤外発光ＬＥＤとは交互に配され、それぞれのＬＥＤの一辺が一直線状となるように配置されていることを特徴とする車両用灯具用光源を提供することで、同じ場所から可視光と赤外光とが発せられるものとし、ヘッドライト用とナイトビジョン用との反射面、レンズの共通化を可能として構成の簡素化を可能とすると共に、投入電力に対する可視光線、赤外線それぞれの発光効率も向上させて課題を解決するものである。

発光源を、１つのパッケージ内に収納されたヘッドライト用の白色発光ＬＥＤと、ナイトビジョン用の赤外発光用ＬＥＤとしたことで、白色光も赤外光も実質的には同一の位置から放射されるものとなり、これにより、可視光線遮断フィルタを不要とすると共に、反射面、レンズの共用化が可能となり、部品点数の低減、構成の単純化が可能となってコストダウンを可能とする。

また、上記のように、白色発光ＬＥＤと、赤外発光用ＬＥＤとを発光源としたことで、赤外発光用ＬＥＤからの発光には可視光線が含まれることがなくなり、また、白色光線中にも赤外線が含まれることはなく、印加電力量に対する発光効率が向上して、総合としての消費電力の低減、発熱の低減などが可能となる。加えて、白色発光ＬＥＤ、赤外発光用ＬＥＤそれぞれの採用数は自在であるので、それぞれに対して適正な光量を設定可能となる。

つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１および図２に符号１で示すものは本発明に係る灯具用光源１の第一実施形態であり、この第一実施形態における灯具用光源１は発光源として、ヘッドライトなど目視で視界を得るための灯具の光源とされる白色発光ＬＥＤ２と、赤外線暗視装置などを使用して視界を得るときの光源とされる赤外発光ＬＥＤ３とを１つのパッケージ９内に備えるものとされている。

このときに、本発明では、前記白色発光ＬＥＤ２は一辺の長さを、前記赤外発光ＬＥＤ３の一辺の長さの２倍以上の長さを有するものとして大きさを設定している。これは、白色光で照明されるヘッドライト側の視認性は人間の視感度に頼るものであり、明るいほど視界が広がり、また、明暗差にも比較的に敏感であるので、明るく、且つ、光ムラを生じないようにするためには、面積をより大きく設定する方が好結果が得られるからである。

そして、上記に説明したように寸法差が設けられた白色発光ＬＥＤ２と赤外発光ＬＥＤ３とは、例えば銅、アルミニウムなど熱伝導性に優れる部材で形成されたコア４に設けられたキャビティ４ａ、４ｂ中にマウントが行われ、放熱性能を向上させて、より大電力での駆動を可能とし、より明るく、視認範囲の広いヘッドライト、ナイトビジョンの実現を可能なものとしている。

尚、上記にも説明したように、本発明においては、前記白色発光ＬＥＤ２と赤外発光ＬＥＤ３とは、異なる寸法として形成されているものであるので、その寸法の相違に対応して白色発光ＬＥＤ２用のキャビティ４ａ、赤外発光ＬＥＤ３用のキャビティ４ｂとされ、コア４にＬＥＤ２、３を配置するときのスペース効率を向上させている。

また、本発明では、前記灯具用光源１は、コモン端子５ａ、白色点灯用端子５ｂ、赤外点灯用端子５ｃの３端子が設けられ、それぞれの前記ＬＥＤ２、３とは金線６により配線が行われ、必要に応じて、白色発光ＬＥＤ２のみの点灯、赤外発光ＬＥＤ３のみの点灯、および、白色発光ＬＥＤ２と赤外発光ＬＥＤ３の双方の点灯、および、白色発光ＬＥＤ２と赤外発光ＬＥＤ３の双方の消灯と４通りの点灯モードの選択が自在なものとされている。

以上の説明のようにコア４上にマウントが行われ、金ワイヤ６による配線が行われたそれぞれのＬＥＤ２、３に対しては、上方を透明なシリコーン樹脂７で覆われて外気に対する防湿処理が行われ、更に必要に応じては透明なレンズ８が設けられて光学特性が整えられて、前記灯具用光源１として完成されるものとされている。

尚、ここで、前記白色発光ＬＥＤ２の構成について説明を行えば、この白色発光ＬＥＤ２は図３にも示すように、青色を発光するＬＥＤ２ａと、前記ＬＥＤ２ａからの青色光により励起されて黄色発光を行う蛍光体２ｂとから構成され、ＬＥＤ２ａからの青色光と蛍光体２ｂからの黄色光の混合色として白色光が得られるものである。

或いは、図示は省略するが、近紫外光〜紫外光を発光する紫外ＬＥＤと、前記紫外ＬＥＤからの光に励起され、それぞれがＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）三原色を発光する蛍光体を混合した三波長蛍光体とから構成されるものであり、前記三波長蛍光体からの発光色の混合色で白色光が得られるものであっても良い。これに対して、前記赤外発光ＬＥＤ３は、素子自体で赤外発光を行うものがあるので、上記に説明したように蛍光体などが付加されることはなく、形状的には、いわゆるＬＥＤチップ状となる。

図４は、上記に説明の構成とした第一実施形態における白色発光ＬＥＤ２と、赤外発光ＬＥＤ３との配置の状態を示すものであり、この実施形態では、前記白色発光ＬＥＤ２と前記赤外発光ＬＥＤ３とは、一本の直線Ｌに中心を合致させて交互に配置されている。そして、それぞれのＬＥＤ２、３間の間隔はその発光サイズの１／３以下（約１００μm）とされている。

このように配置することで、白色光、即ち、可視光を放射する白色発光ＬＥＤ２は、赤外光を放射する赤外発光ＬＥＤ３に対して間隔が狭められて配置されるものとなり、更に、白色発光ＬＥＤ２自体の形状も、赤外発光ＬＥＤ３より大きく設定されていることで、ヘッドライトとして光ムラが少なく明るい配光特性を得ることが容易となる。

次いで、上記の構成とした本発明の灯具用光源１の作用、効果について説明を行う。先ず第一には、白色発光ＬＥＤ２と赤外発光ＬＥＤ３とを組合わせて灯具用光源１の発光源としたことで、白色発光ＬＥＤ２からの光には赤外光が含まれることなく、同様に赤外発光ＬＥＤ３からの光には可視光が含まれることはない。

このことは、即ち、赤外発光ＬＥＤ３からの光がヘッドライトの配光特性に影響を及ぼすことなく、同様に、白色発光ＬＥＤ２からの光がナイトビジョンの配光特性に影響を及ぼすこともないので、それぞれの配光特性を最適化することができるものとなる。

また、例えば、白色発光ＬＥＤ２からの光には赤外光が含まれることがないということは、白色発光ＬＥＤ２に印加された電力は、赤外光、紫外光など不可視光を含めて白色以外の光に変換されることはなく、このことから、印加された電力に対する変換効率が高いことが明らかである。尚、このことは、赤外発光ＬＥＤ３においても同様である。

更に言えば、それぞれが専用の波長の光を放射する白色発光ＬＥＤ２と赤外発光ＬＥＤ３とで灯具用光源１を構成したことで、必要に応じて個別の点灯、消灯が自在となり、一層に相互に干渉を生じることを低減可能となる。また、このように発光源を波長別に分離したことで、例えば、輝度ムラなどに敏感な可視光線側の光量、形状を優先させるなどの配慮も可能となり、照明品質を向上させることが可能となる。

図５〜図９は、本発明に係る灯具用光源１における白色発光ＬＥＤ２と赤外発光ＬＥＤ３との配置の例を示すものであり、先ず、図５に第二実施形態として示すものは、前の実施形態（図４参照）が線Ｌと、それぞれのＬＥＤ２、３との中心とを一致させて配置していたのに対し、それぞれのＬＥＤ２、３の一辺が一直線状となるように配置してある。このように一辺を揃えることで、例えば、ヘッドライトの配光特性もナイトビジョンの配光特性も水平線上を照射しないことが要望されたときなどには、要望に応える配光特性を形成することが容易となる。

図６、図７に第三実施形態、第四実施形態として示す配置は、白色発光ＬＥＤ２の平行する２辺に対しては、赤外発光ＬＥＤ３の一辺を揃えるものであり、上記のように赤外発光ＬＥＤ３は白色発光ＬＥＤ２の辺の１／２以下の長さの辺を有するものとして形成されているので、白色発光ＬＥＤ２の１個に対して２個以上が挟まれるものとなる。

図８は、白色発光ＬＥＤ２と赤外発光ＬＥＤ３とを、それぞれが一直線状で、且つ、平行となるように配置した第五実施形態であり、可視光と赤外光とのそれぞれに水平方向に広く、切れ目のない配光特性は要求されるときに適する配置例である。また、図９に第六実施形態として示すものは、全体が正方形となるように配置した例であり、スポット状の配光特性が要求されるときなどに適する配置例である。

図１０は、本発明に係る灯具用光源１を光源として採用した灯具１０の例であり、この例では灯具１０は、光源を焦点とする回転放物面など、放物面系の反射面１１が採用されたときの例で示してある。そして、灯具用光源１の近傍には反射面１１の下半部に達する光を遮蔽する遮蔽板１２が設けられ、また、反射面１１の前方には、この反射面１１からの光に適宜な拡散を与えて配光特性を形成するレンズカット１３ａが施されたレンズ１３が設けられている。

このように構成したことで、反射面１１に対し白色発光ＬＥＤ２と赤外発光ＬＥＤ３とは、ほぼ同一の位置にあると見なされるので、白色発光ＬＥＤ２からの光による配光特性も、赤外発光ＬＥＤ３による配光特性も、ほぼ同一の形状とする配光特性が得られるものとなる。

本発明では、白色発光ＬＥＤと赤外発光ＬＥＤ、即ち、可視光と不可視光との２色を組合わせて灯具用光源を形成していたが、この組合せは可視光の２色と不可視光の１色、或いは、可視光の１色と不可視光の２色など自由に変更が可能である。

本発明に係る灯具用光源の第一実施形態を示す斜視図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。同じ第一実施形態の要部を示す断面図である。第一実施形態における白色発光ＬＥＤと赤外発光ＬＥＤとの配置の状態を示す説明図である。第二実施形態における白色発光ＬＥＤと赤外発光ＬＥＤとの配置の状態を示す説明図である。第三実施形態における白色発光ＬＥＤと赤外発光ＬＥＤとの配置の状態を示す説明図である。第四実施形態における白色発光ＬＥＤと赤外発光ＬＥＤとの配置の状態を示す説明図である。第五実施形態における白色発光ＬＥＤと赤外発光ＬＥＤとの配置の状態を示す説明図である。第六実施形態における白色発光ＬＥＤと赤外発光ＬＥＤとの配置の状態を示す説明図である。本発明に係る灯具用光源を具備する灯具の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１…灯具用光源
２…白色発光ＬＥＤ
２ａ…青色ＬＥＤ
２ｂ…蛍光体
３…赤外発光ＬＥＤ
４…コア
４ａ、４ｂ…キャビティ
５ａ…コモン端子
５ｂ…白色端子
５ｃ…赤外端子
６…金ワイヤ
７…シリコーン樹脂
８…レンズ
９…パッケージ
１０…灯具
１１…反射面
１２…遮蔽板
１３…レンズ
１３ａ…レンズカット

Claims

ＬＥＤを発光源とする灯具用光源であって、白色発光ＬＥＤの適宜数と、白色発光ＬＥＤよりも面積の小さな赤外発光ＬＥＤの適宜数とが１つのパッケージ内に搭載され、前記パッケージ内に配置される白色発光ＬＥＤ、または、赤外発光ＬＥＤは、その発光サイズの１／３以下の間隔で配置されており、
前記白色発光ＬＥＤと赤外発光ＬＥＤとは交互に配され、それぞれのＬＥＤの一辺が一直線状となるように配置されていることを特徴とする車両用灯具用光源。
白色発光ＬＥＤは赤外発光ＬＥＤの２倍以上の辺の長さを有する、もしくは４倍以上の発光面積を有することを特徴とする請求項１記載の車両用灯具用光源。
前記白色発光ＬＥＤに挟まれた赤外発光ＬＥＤは、白色ＬＥＤ１個に対して２個以上挟まれていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用灯具用光源。
前記白色発光ＬＥＤのグループと、前記赤外発光ＬＥＤのグループとは、それぞれのグループを独立して駆動可能とするように配線が成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３何れかに記載の車両用灯具用光源。
前記白色発光ＬＥＤのグループと、前記赤外発光ＬＥＤのグループとは、それぞれのグループ用として異なる形状に形成されたキャビティ中にマウントが行われ、
前記白色発光ＬＥＤのグループ用に形成されたキャビティと、前記赤外発光ＬＥＤのグループ用に形成されたキャビティは、熱伝導性の同一コア中に形成されており、
前記白色発光ＬＥＤのグループ用に形成されたキャビティが前記赤外発光ＬＥＤのグループ用に形成されたキャビティよりも深い形状とされ、かつ、それぞれのキャビティにマウントが行われた白色発光ＬＥＤ素子及び赤外発光ＬＥＤ素子が、キャビティを形成したコア表面よりも突出していないことを特徴とする請求項１〜請求項４何れかに記載の車両用灯具用光源。
請求項１〜請求項５何れかに記載の灯具用光源を具備することを特徴とする車両用ヘッドライト。