JP5883169B1 - 車両用ｌｅｄランプモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】ハロゲンランプとほぼ同じ配光形態を実現すると共に、乱反射が最小化され、対向車の運転者へのグレアを防止する車両用ＬＥＤランプモジュールを提供する。【解決手段】車両のヘッドランプハウジングのランプ装着孔に着脱可能に取り付けられるベース部１０と、ベース部１０の前方側に備えられ、平面投影時に、中心に対して互いに所定の角度を有する一対の光源取り付け面２１ａ、２１ｂを有する光源熱伝導支持部２０と、一対の光源取り付け面２１ａ，２１ｂにそれぞれ支持されるＬＥＤ光源３０と、ベース部１０の後方側に備えられ、光源熱伝導支持部２０から伝達される熱を放熱する放熱部４０とを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用ＬＥＤランプモジュールに関し、特に、既存の車両用ハロゲンランプとほぼ同じ配光及び高輝度を実現することができる車両用ＬＥＤランプモジュールに関する。

車両用前照灯やフォグランプ(以下、「車両用ヘッドランプ」とする。)は、車両の前方を照らす機能をする照明であって、車両の前方の両側領域に備えられる。

従来の車両用ヘッドランプは、光を車両の前方に反射及び集光させるための反射面を有するハウジングと、ハウジングに着脱可能に装着されて電源供給によって光を発散する光源モジュールとを含んでいる。このとき、光源モジュールは、ハウジングの後方側に形成されたランプの装着孔にランプが挿入される形で着脱可能に取り付けられる。

このような光源モジュールは、光源としてハロゲンランプが主に用いられるが、最近は、電力の消耗及び寿命の面において既存のハロゲンランプよりも大きな利点を有しているＬＥＤ(Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ)を光源とする車両用ＬＥＤランプモジュールが注目されている。

従来の車両用ＬＥＤランプモジュール１０１の一例が図１に示されている。この図に示すように、従来の車両用ＬＥＤランプモジュール１０１は、ヘッドランプハウジング(図９及び図１０の‘５’を参照)に着脱可能に取り付けられるハウジング取り付け部１１０と、ハウジング取り付け部１１０の前方に備えられ、ハウジング(図９及び図１０の‘５’を参照)の内部で電源供給により車両の前方に向かって光を発散するＬＥＤ光源部１２０と、ハウジング取り付け部１１０の後方に備えられ、ハウジング(図９及び図１０の‘５’を参照)の外部に配置されてＬＥＤ光源部１２０で発生する熱を放熱する放熱部１３０とを有している。

このような従来の車両用ＬＥＤランプモジュール１０１は、ＬＥＤ光源部１２０で発生する高温の熱が放熱部１３０に熱伝導されて熱交換が行われ、ＬＥＤ光源部１２０で発散された光のうち前方に向かわず四方に分散される光がヘッドランプハウジング(図９及び図１０の‘５’を参照)の反射面で反射されて車両の前方に集光される。

一方、車両用ヘッドランプの配光は、対向車の運転者の視野を妨げない形で形成されなければならない。現在、広く用いられているハロゲンランプを使用した車両用ヘッドランプは、ロービーム(ｌｏｗ-ｂｅａｍ)で図５ａ及び図１１ａのような配光が形成され、ハイビーム(ｈｉｇｈ-ｂｅａｍ)で図１１ａのような配光が形成される。

しかしながら、従来の車両用ＬＥＤランプモジュールを用いる場合、ハロゲンランプのような配光を形成することができない。

その理由は、ハロゲンランプでの光の発散方向は３６０°であるのに対し、従来の車両用ＬＥＤランプモジュールは、ＬＥＤ光源部が支持部の一面に付着された形態でありながら、ＬＥＤランプモジュールの光の発散方向が１２０°の範囲であるため、ハロゲンランプのような配光を実現することができないためである。

なお、従来の車両用ＬＥＤランプモジュールは、ハウジングの反射面で反射される光が四方に反射され、光の反射角が散乱して乱反射が発生する。これにより、車両の前方に向かう光の集光効率が低下して車両用ＬＥＤランプモジュールの輝度低下の原因となるのみでなく、乱反射によって配光が四方に広がって対向車の運転者にグレアを与える問題点がある。

本発明の目的は、ハロゲンランプとほぼ同じ配光形態を実現すると共に、高輝度の車両用ＬＥＤランプモジュールを提供することである。

また、本発明の目的は、乱反射が最小化され、対向車の運転者へのグレアを防止することができる車両用ＬＥＤランプモジュールを提供することでもある。

前記の目的は、本発明により、車両用ＬＥＤランプモジュールにおいて、車両のヘッドランプハウジングのランプ装着孔に着脱可能に取り付けられるベース部と、前記ベース部の前方側に備えられ、平面投影時に、中心に対して互いに所定の角度を有する一対の光源取り付け面を有する光源熱伝導支持部と、前記一対の光源取り付け面にそれぞれ支持される一対のＬＥＤ光源と、前記ベース部の後方側に備えられ、前記光源熱伝導支持部から伝達される熱を放熱する放熱部と、を含むことを特徴とする車両用ＬＥＤランプモジュールによって達成される。

ここで、前記一対のＬＥＤ光源は、それぞれ前記一対の光源取り付け面に取り付けられる回路板と、前記回路板上に配置されて電源供給により発光する少なくとも一つのＬＥＤ素子とを有することが望ましい。

このとき、前記一対のＬＥＤ光源には、それぞれ前記ＬＥＤ素子が一対備えられることが望ましい。

そして、前記一対の光源取り付け面は、互いに５０°〜１５０°の角度をなすように形成されることが望ましい。

なお、前記ＬＥＤ素子は、前記光源熱伝導支持部の中心から１.５ｍｍ〜１０ｍｍの間隔をおいて配置されることが効果的である。

なお、前記一対の光源取り付け面の半径方向の外側端部の少なくとも一部の領域には、前記一対の光源取り付け面から１ｍｍ〜１０ｍｍの突出したロービーム形成段差が形成されていることが望ましい。

なお、前記光源熱伝導支持部の自由端部には、前記ＬＥＤ光源から発生される光が前方に乱反射されることを遮断する前方遮断部が備えられることが効果的である。

本発明によると、ハロゲンランプとほぼ同じ配光形態を実現すると共に、高輝度の車両用ＬＥＤランプモジュールが提供される。

また、乱反射が最小化され、対向車の運転者へのグレアを防止することができる車両用ＬＥＤランプモジュールが提供される。

従来の車両用ＬＥＤランプモジュールの一例を示す図である。 本発明の第１の実施例に係る車両用ＬＥＤランプモジュールの正面図である。 図２の車両用ＬＥＤランプモジュールの側面図である。 図２のＩＶ-ＩＶ線に沿ったＬＥＤ素子の配置領域の平断面図である。 図５ａ及び図５ｂは、本発明の第１の実施例とハロゲンランプを用いた車両用ヘッドランプの配光及び輝度を比較したイメージである。 本発明の第２の実施例に係る車両用ＬＥＤランプモジュールの正面図である。 図６のＶＩＩ-ＶＩＩ線に沿ったロービームＬＥＤ素子の配置領域の平断面図である。 図６のＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ線に沿ったハイビームＬＥＤ素子の配置領域の平断面図である。 図６の車両用ＬＥＤランプモジュールの使用状態を示す平断面図である。 図６の車両用ＬＥＤランプモジュールの使用状態を示す正断面図である。 本発明の第２の実施例とハロゲンランプを用いた車両用ヘッドランプの配光及び輝度を比較したイメージである。

以下、本発明による実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

図２は、本発明の第１の実施例に係る車両用ＬＥＤランプモジュールの正面図であり、図３は、図２の車両用ＬＥＤランプモジュールの側面図であり、図４は、図２のＩＶ-ＩＶ線によるＬＥＤ素子の配置領域の平断面図である。

本発明の第１の実施例に係る車両用ＬＥＤランプモジュール１は、車両のヘッドランプハウジング(図９及び図１０の‘５’を参照)に着脱可能に取り付けられるベース部１０と、ベース部１０の前方側に備えられてＬＥＤ光源３０の設置領域及び放熱のための熱伝導機能を行う光源熱伝導支持部２０と、光源熱伝導支持部２０に取り付けられて光を発散するＬＥＤ光源３０と、ベース部１０の後方側に備えられ、車両のヘッドランプハウジング(図９及び図１０の‘５’を参照)の外部に配置されて光源熱伝導支持部２０から伝達される熱を放熱する放熱部４０とを含む。

ベース部１０は、耐熱性に優れたプラスチック材を用いて備えることができ、場合によって金属材などで備えることもできる。このベース部１０の周りには、車両のヘッドランプハウジング(図９及び図１０の‘５’を参照)に形成されたランプ装着孔５ａに着脱可能に取り付けられる着脱取り付け構造や、取り付け手段及び気密ガスケットを様々な形で備えることができる。そして、このベース部１０の前方側及び後方側に、それぞれ光源熱伝導支持部２０と放熱部４０とが、別途の部品で備えられて形成されるか、或いはインサート射出される。

光源熱伝導支持部２０は、アルミニウムなどのように熱伝導効率に優れた金属材で形成することができ、その後端部領域がベース部１０を貫通して放熱部４０に熱伝導可能に連結されている。

この光源熱伝導支持部２０は、ベース部１０の前方側に備えられて車両のヘッドランプハウジング(図９及び図１０の‘５’を参照)内に収容される。そして、この光源熱伝導支持部２０のハウジング(図９及び図１０の‘５’を参照)内に収容される部分には、ＬＥＤ光源３０を取り付け領域として互いに所定の角度で配置された一対の光源取り付け面２１ａ、２１ｂが形成されており、この両光源取り付け面２１ａ、２１ｂの半径方向の外側端部には、光源取り付け面２１ａ、２１ｂと段差が形成されたロービーム形成段差２３が形成されている。

両光源取り付け面２１ａ、２１ｂは、図４のように平断面で見たときに、光源熱伝導支持部２０の中心を基準に所定の角度を維持する平面状に形成されるが、このとき、両光源取り付け面２１ａ、２１ｂは、図４の平断面でのように、仮想の平断面の中心線に対して２０°〜６０°の角度(Ａ°、Ｂ°)で形成される。つまり、両光源取り付け面２１ａ、２１ｂは、互いに５０°〜１５０°の角度をなすように形成されている。このとき、両光源取り付け面２１ａ、２１ｂの角度は、両側が同一であっても良く、異なっても良い。

そして、後述するＬＥＤ素子３３は、平断面で見たときに、その中心が光源熱伝導支持部２０の中心から１．５ｍｍ〜１０ｍｍの間隔Ｃ、Ｄを維持するように光源取り付け面２１ａ、２１ｂに取り付けられている。又、ロービーム形成段差２３は、光源取り付け面２１ａ、２１ｂから１ｍｍ〜１０ｍｍの突出した段差(図７の‘Ｇ’を参照)で形成される。

このような両光源取り付け面２１ａ、２１ｂの角度、ＬＥＤ素子３３の位置、及びロービーム形成段差２３に対する寸法範囲は、ハロゲンランプとほぼ同じ配光形態を実現するのに最適化された望ましい数値である。もちろん、本発明によると、このような数値範囲以外にも両光源取り付け面２１ａ、２１ｂが互いに所定の角度を有するように形成されているだけでも、所望の配光形態を得ることができる。

一方、光源熱伝導支持部２０の自由端部領域には、ＬＥＤ光源３０からの光が車両の前方に直接乱反射されることを遮断する前方遮断部２５が備えられている。

このような光源熱伝導支持部２０は、その内部に電源供給路(図示せず)が形成される。この電源供給路により外部の電源供給部(図示せず)から延長された電源供給ラインがＬＥＤ光源３０に接続されて電源を供給することができる。

なお、光源熱伝導支持部２０の光源取り付け面２１ａ、２１ｂの周りは図示していないが、光透過性バルブ管により取り囲まれている。このとき、バルブ管は、無色透明管体であっても良く、ＬＥＤ光源３０から発散される光にカラーを付与するために、適切な色を有するカラー透明管体であっても良い。

ＬＥＤ光源３０は、図示していない電源供給ラインに接続されて光源熱伝導支持部２０の光源取り付け面２１ａ、２１ｂに取り付けられる回路板３１と、回路板３１上に配置されて電源供給により発光するＬＥＤ素子３３とで構成することができる。このＬＥＤ光源３０は、両光源取り付け面２１ａ、２１ｂに一つずつ取り付けられる。

放熱部４０は、ベース部１０の後方側でハウジング(図９及び図１０の‘５’を参照)の外部に位置してＬＥＤ光源３０で発生した熱を外部に放熱する。このために、放熱部４０は、アルミニウムなどのように熱伝導効率に優れた金属材で形成され、光源熱伝導支持部２０と熱伝導が可能に接続されており、多数の放熱フィンを備えた構造を有している。このような放熱部４０は、光源熱伝導支持部２０と同様に、その内部に電源供給路(図示せず)を形成することができる。電源供給路により外部の電源供給部(図示せず)から延長された電源供給ラインが放熱部４０と光源熱伝導支持部２０の内部を通じてＬＥＤ光源３０に接続されて電源を供給することができる。

このような構成を有する本発明の第１の実施例に係る車両用ＬＥＤランプモジュール１は、光源熱伝導支持部２０の両光源取り付け面２１ａ、２１ｂにそれぞれ一つのＬＥＤ素子３３が備えられるロービーム専用ランプモジュールとして用いることができるが、両光源取り付け面２１ａ、２１ｂの角度及び両光源取り付け面２１ａ、２１ｂのＬＥＤ素子３３で発生した光の自体発散角度、そしてＬＥＤ素子３３の位置及びロービーム形成段差２３の構造によって、ハロゲンランプとほぼ同じロービーム配光を実現することができる。これを実験したイメージが図５ａに含まれている。

そして、このような光源取り付け面２１ａ、２１ｂの角度は、両ＬＥＤ光源３０から発散される光が最適の反射角範囲で車両のヘッドランプハウジング(図９及び図１０の‘５’を参照)の反射面に向かって反射され、車両のヘッドランプハウジング(図９及び図１０の‘５’を参照)の反射面で車両の前方に向かって反射及び集光されるので、優れた直進性を有する形態で集光効率が極大化されて乱反射を最小化させながらも、図５ｂに示すように、ハロゲンに比べて高輝度を実現することができる。

一方、図６は、本発明の第２の実施例に係る車両用ＬＥＤランプモジュールの正面図であり、図７は、図６のＶＩＩ-ＶＩＩ線に沿ったロービームＬＥＤ素子の配置領域の平断面図であり、図８は、図６のＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ線に沿ったハイビームＬＥＤ素子の配置領域の平断面図であり、図９及び図１０は、それぞれ図６の車両用ＬＥＤランプモジュールの使用状態を示す平断面図及び正断面図である。

これらの図に示すように、本発明の第２の実施例は、上述した第１の実施例とＬＥＤ光源３０及びロービーム形成段差２３を除いた、他の構成はほぼ同じであるので、その構成についての説明は省略する。

本発明の第２の実施例に係る車両用ＬＥＤランプモジュール１のＬＥＤ光源３０は、電源供給ライン(図示せず)に接続されて光源熱伝導支持部２０の光源取り付け面２１ａ、２１ｂに取り付けられる回路板３１と、回路板３１上に配置されて電源供給により発光するＬＥＤ素子３３とで構成することができるが、ＬＥＤ素子３３は、ロービームＬＥＤ素子３３ａとハイビームＬＥＤ素子３３ｂの一対が備えられる。このＬＥＤ光源３０は、両光源取り付け面２１ａ、２１ｂにそれぞれ取り付けられる。

このとき、両光源取り付け面２１ａ、２１ｂは、図７及び図８でのように、平断面で見たときに、光源熱伝導支持部２０の中心を基準に所定の角度を維持する平面部分で形成されるが、このとき、両光源取り付け面２１ａ、２１ｂは、仮想の平断面の中心線に対して２０°〜６０°の角度(Ａ°、Ｂ°)で形成される。つまり、両光源取り付け面２１ａ、２１ｂは、互いに５０°〜１５０°の角度をなすように形成されている。このとき、両光源取り付け面２１ａ、２１ｂの角度は、両側が同一であっても良く、異なっても良い。

そして、各ＬＥＤ光源３０のロービームＬＥＤ素子３３ａは、図７のように、平断面で見たときに、その中心が光源熱伝導支持部２０の中心から１.５ｍｍ〜１０ｍｍの間隔Ｃ、Ｄを維持するように光源取り付け面２１ａ、２１ｂに取り付けられている。又、ロービーム形成段差２３は、ロービームＬＥＤ素子３３ａの隣接領域の光源取り付け面２１ａ、２１ｂから１ｍｍ〜１０ｍｍの突出した段差Ｇで形成される。このロービーム形成段差２３は、ハイビームＬＥＤ素子３３ｂの隣接領域には形成されない。

一方、各ＬＥＤ光源３０のハイビームＬＥＤ素子３３ｂは、図８のように、平断面で見たときに、その中心が光源熱伝導支持部２０の中心から２ｍｍ〜４ｍｍの間隔Ｅ、Ｆを維持するように光源取り付け面２１ａ、２１ｂに取り付けられている。

このような両光源取り付け面２１ａ、２１ｂの角度及び、ＬＥＤ素子３３の位置及びロービーム形成段差２３の寸法範囲は、ハロゲンランプとほぼ同じ配光形態を実現するのに最適化された望ましい数値である。もちろん、本発明によると、このような数値範囲以外にも、両光源取り付け面２１ａ、２１ｂが互いに所定の角度を有するように形成されているだけでも、所望の配光形態を得ることができる。

このような構成を有する本発明の第２の実施例に係る車両用ＬＥＤランプモジュール１は、光源熱伝導支持部２０の両光源取り付け面２１ａ、２１ｂにそれぞれロービームＬＥＤ素子３３ａとハイビームＬＥＤ素子３３ｂとが備えられるロー-ハイビーム共用ランプモジュールとして用いられ、図９及び図１０に示すように、車両のヘッドランプハウジングに取り付けられて光を発散し、両光源取り付け面２１ａ、２１ｂの角度及び両光源取り付け面２１ａ、２１ｂのＬＥＤ素子３３で発生した光の自体発散角度、そしてＬＥＤ素子３３の位置及びロービーム形成段差２３の構造によって、図１１ａに示すように、ハロゲンランプとほぼ同じロービームとハイビーム配光を実現することができる。

そして、このような光源取り付け面２１ａ、２１ｂの角度は、両ＬＥＤ光源３０から発散される光が最適の反射角範囲で車両のヘッドランプハウジング(図９及び図１０の‘５’を参照)の反射面に向かって反射され、車両のヘッドランプハウジング(図９及び図１０の‘５’を参照)の反射面で車両の前方に向かって反射及び集光されるので、優れた直進性を有する形態で集光効率が極大化されて乱反射を最小化させながらも、図１１ｂに示すように、ハロゲンランプに比べて高輝度を実現することができる。

このように、本発明によると、ハロゲンランプとほぼ同じ配光形態を実現すると共に、高輝度の車両用ＬＥＤランプモジュールが提供される。

なお、乱反射が最小化され、対向車の運転者へのグレアを防止することができる車両用ＬＥＤランプモジュールが提供される。

１０ ベース部
２０ 光源熱伝導支持部
２１ａ、２１ｂ 光源取り付け面
２３ ロービーム形成段差
３０ ＬＥＤ光源
４０ 放熱部

Claims (3)

1. 車両用ＬＥＤランプモジュールにおいて、
   車両のヘッドランプハウジングのランプ装着孔に着脱可能に取り付けられるベース部と、
   前記ベース部の前方側に備えられ、平面投影時に、中心に対して互いに所定の角度を有する一対の光源取り付け面を有する光源熱伝導支持部と、
   前記一対の光源取り付け面にそれぞれ支持される一対のＬＥＤ光源と、
   前記ベース部の後方側に備えられ、前記光源熱伝導支持部から伝達される熱を放熱する放熱部と、を含み、
   前記一対のＬＥＤ光源は、
   それぞれ前記一対の光源取り付け面に取り付けられる回路板と、
   前記回路板上に配置されて電源供給によって発光する少なくとも一つのＬＥＤ素子と、を有し、
   前記一対の光源取り付け面は、互いに５０°〜１５０°の角度をなすように形成され、且つ、互いに直接Ｖ字状で連結されており、
   前記ＬＥＤ素子は、前記光源熱伝導支持部の中心から１.５ｍｍ〜１０ｍｍの間隔をおいて配置され、
   前記一対の光源取り付け面の半径方向の外側端部の少なくとも一部の領域には、前記一対の光源取り付け面から１ｍｍ〜１０ｍｍの突出したロービーム形成段差が形成され、
   前記ＬＥＤ光源は、前記光源熱伝導支持部のうち、前記一対の光源取り付け面の優角側の面にのみ配置され、前記光源熱伝導支持部の他の部分には配置されない
   ことを特徴とする車両用ＬＥＤランプモジュール。
2. 前記一対のＬＥＤ光源には、それぞれ前記ＬＥＤ素子が一対備えられることを特徴とする請求項１に記載の車両用ＬＥＤランプモジュール。
3. 前記光源熱伝導支持部の自由端部には、前記ＬＥＤ光源から発生される光が前方に乱反射されることを遮断する前方遮断部が備えられることを特徴とする請求項１に記載の車両用ＬＥＤランプモジュール。