JP6695165B2

JP6695165B2 - 車両用灯具ユニット

Info

Publication number: JP6695165B2
Application number: JP2016032406A
Authority: JP
Inventors: 雄治安田
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2020-05-20
Anticipated expiration: 2036-02-23
Also published as: JP2017152151A; CN107120589A; US20170241617A1; US10288252B2

Description

本発明は、車両用灯具ユニットに関する。

従来、複数の発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下、適宜「ＬＥＤ」と称す。）と、各ＬＥＤからの光をそれぞれ反射する複数のリフレクタとから構成される車両用灯具が知られている。例えば、ハイビーム用基板と、ロービーム用基板と、ハイビーム用リフレクタユニットと、ロービーム用リフレクタユニットと、ハイビーム用放熱板と、ロービーム用放熱板と、を備える灯具ユニットが考案されている（特許文献１参照）。

特開２０１５−４６２３５号公報

ところで、上述の灯具ユニットでは、ＬＥＤが搭載される回路基板とは別に放熱部材としてのアルミニウム板を備えており、部品点数が増加すると共に、灯具ユニット全体の重量が重くなり大型化する傾向にある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、放熱特性を満たしつつ構成を簡略化した新たな車両用灯具ユニットを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用灯具ユニットは、半導体発光素子と、半導体発光素子が搭載され、該半導体発光素子に給電する回路を有する回路基板と、半導体発光素子が発する光を反射または屈折させる光学部材と、をそれぞれ有する複数の発光ユニットと、複数の発光ユニットを連結する連結機構と、を備える。複数の発光ユニットは、互いの回路基板が離間するとともに、車幅方向において互いの回路基板の一部が重なるように配置されており、複数の発光ユニットは、３つ以上である。

この態様によると、複数の発光ユニットは、互いの回路基板が離間するとともに、車幅方向において互いの回路基板の一部が重なるように配置されているため、回路基板を大きくできる。

本発明の別の態様もまた、車両用灯具ユニットである。この車両用灯具ユニットは、半導体発光素子と、半導体発光素子が搭載され、該半導体発光素子に給電する回路を有する回路基板と、半導体発光素子が発する光を反射または屈折させる光学部材と、をそれぞれ有する複数の発光ユニットと、複数の発光ユニットを連結する連結機構と、を備える。複数の発光ユニットは、互いの回路基板が離間するとともに、車幅方向および車両前後方向において互いの回路基板の一部が重なるように配置されている。

この態様によると、車幅方向および車両前後方向において互いの回路基板の一部が重なるように配置されているため、車両用灯具ユニットの車幅方向や車両前後方向のサイズを小さくできる。

複数の発光ユニットのそれぞれの回路基板は、水平方向に対して斜めに配置されていてもよい。これにより、車両用灯具ユニットの車幅方向や車両前後方向のサイズを大きくせずに、回路基板を大きくできる。

複数の発光ユニットのそれぞれの回路基板は、車幅方向内側に隣接する他の回路基板よりも上方に配置されていてもよい。これにより、複数の発光ユニットが車幅方向外側に向かって徐々に上方にずれた状態で配置できる。

複数の発光ユニットのそれぞれの回路基板のうち車幅方向の最も外側にある回路基板は、他の回路基板よりも大きくてもよい。一般的に、車幅方向の外側にある発光ユニットほど上方に位置する。また、半導体発光素子の熱により加熱された空気は上方に流れる。そのため、車幅方向の外側にある発光ユニットほど、車幅方向内側にある発光ユニットが発する熱の影響を受けやすい。そこで、車幅方向の最も外側にある回路基板を、それよりも車幅方向内側にある他の回路基板よりも大きくすることで、放熱性を高めることができる。

本発明の更に別の態様もまた、車両用灯具ユニットである。この車両用灯具ユニットは、半導体発光素子と、半導体発光素子が搭載され、該半導体発光素子に給電する回路を有する回路基板と、半導体発光素子が発する光を反射または屈折させる光学部材と、をそれぞれ有する複数の発光ユニットと、複数の発光ユニットを連結する連結機構と、を備える。複数の発光ユニットは、互いの回路基板が離間するとともに、上下方向において互いの回路基板の一部が重なるように配置されており、複数の発光ユニットは、３つ以上である。これにより、放熱性に必要なサイズの回路基板を用いつつ、車両用灯具ユニットの車幅方向のサイズを小さくできる。

複数の発光ユニットのうち第１の発光ユニットの回路基板と、第１の発光ユニットに隣接する第２の発光ユニットの回路基板との間に、空気が通過する隙間が形成されていてもよい。これにより、隙間の両側にある各回路基板を、隙間を通過する空気で冷却できる。

回路基板は、ガラスエポキシ樹脂の表面に配線パターンが形成されているとともに、半導体発光素子が半田を用いて実装されており、半導体発光素子は、出力が５Ｗ以下であってもよい。これにより、配線パターン自体を放熱部材として機能させることができ、また、半導体発光素子の出力も５Ｗ以下であるため、半田を用いた回路基板であっても車両用灯具ユニットに適用できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

放熱特性を満たしつつ構成を簡略化した新たな灯具ユニットの提供を実現できる。

第１の実施の形態に係る車両用灯具を正面から見た状態を模式的に示した正面図である。図１のＡ方向から見た第１の実施の形態に係る灯具ユニットの概略側面図である。図１のＢ方向から見た第１の実施の形態に係る灯具ユニットの概略上面図である。第２の実施の形態に係る灯具ユニットを模式的に示した正面図である。第２の実施の形態の変形例に係る灯具ユニットを模式的に示した正面図である。第３の実施の形態に係る灯具ユニットを模式的に示した正面図である。第４の実施の形態に係る灯具ユニットを模式的に示した正面図である。第５の実施の形態に係る灯具ユニットを正面から見た状態を示す正面図である。図８に示す灯具ユニットのＣ−Ｃ断面図である。図８に示す灯具ユニットの上面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る車両用灯具１０を正面から見た状態を模式的に示した正面図である。図２は、図１のＡ方向から見た第１の実施の形態に係る灯具ユニット１６の概略側面図である。図３は、図１のＢ方向から見た第１の実施の形態に係る灯具ユニット１６の概略上面図である。

図１に示す車両用灯具１０は、ランプボディ１２と、アウターカバー１４と、灯具ユニット１６と、を備える。ランプボディ１２とアウターカバー１４とにより灯室１８としての空間が形成されている。アウターカバー１４は、車両のスラントノーズ形状に倣った形状とされ、車両内側から外側にかけて車両後方に傾斜した形状を有している。

灯具ユニット１６は、複数の発光ユニット２０ａ〜２０ｅ（以下、「発光ユニット２０」と称することがある。）と、隣接する発光ユニット同士を連結する連結部２２ａ〜２２ｄ（以下、連結部２２ａ〜２２ｄを総称して「連結機構２２」と称することがある。）と、を備える。連結機構２２は、ネジ止め、接着（接合）、嵌合、溶着、係止等の様々な手段を取り得る。

発光ユニット２０は、発光素子２４と、発光素子２４が搭載され、発光素子２４に給電する回路を有する回路基板２６と、発光素子２４が下方に向けて発する光を車両前方に向けて反射させる光学部材としてのリフレクタ２８と、を有する。リフレクタ２８は、回路基板２６に対してネジ止めや熱カシメ等により固定されている。また、リフレクタ２８は、ブラケットなどの別部材を介して回路基板２６に対してネジにより締結されていてもよい。発光素子２４は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）素子、ＬＤ（Laser Diode）素子、ＥＬ（Electroluminescence）素子等の半導体発光素子が好適である。

また、発光素子２４の出力は、車両用灯具１０に求められる配光性能を考慮して適宜選択されるものであるが、放熱性を考慮すれば、３０Ｗ以下、好ましくは１０Ｗ以下、更に好ましくは５Ｗ以下のものがよい。これにより、放熱のための機構、例えばヒートシンクを省略したり、大きさを小さくしたりできる。また、仮にヒートシンクが必要な場合であっても、より安価な材料を用いることができる。

回路基板２６は、後述するように、各発光ユニット２０における配置を工夫することで放熱性を向上できることから、セラミック基板のような高価な材料で構成された基板ではなく、ガラスエポキシ樹脂等の安価な絶縁樹脂基板を採用できる。また、回路基板２６は、その表面に配線パターンが形成されているとともに、発光素子２４としてＳＭＤ（Surface Mount Device）タイプのＬＥＤ素子が半田を用いて実装されている。これにより、配線パターン自体を放熱部材として機能させることができ、また、発光素子２４の出力を抑えることで、半田を用いた回路基板２６であっても灯具ユニット１６に適用できる。この場合、発光素子２４は、半田によって回路基板２６に固定されるとともに給電も可能となるため、素子と基板との間での給電（導通）と固定とを別々の部材で行う場合と比較して、製造工程の簡略化や部品点数の削減を実現できる。

第１の実施の形態に係る灯具ユニット１６において、各発光ユニット２０ａ〜２０ｅは、互いの回路基板２６が離間するとともに、車幅方向（図１の左右方向）において互いの回路基板２６の一部２６’が重なるように配置されている。これにより、回路基板２６の車幅方向の長さＬ２を、リフレクタ２８の車幅方向の長さＬ１よりも大きくできるため、放熱特性を向上できる。

そのため、別途アルミプレートのような放熱部材を設けることなく、あるいは、放熱性能が小さなアルミプレートを用いても、所望の放熱特性を満たすことができる。換言すると、放熱特性を維持しつつ灯具ユニット１６の幅を小さくし、また、構成を簡略化できる。なお、本実施の形態に係る灯具ユニット１６において、発光ユニット２０は複数あるが、好ましくは３つ以上であればよい。このように、灯具ユニットを複数の発光ユニットを連結して構成できるので、配光特性や車両サイズが異なる場合であっても、発光ユニットを連結する数を適宜選択することで、幅広い車種の車両用灯具１０に対応できる。

また、第１の実施の形態に係る灯具ユニット１６は、図２に示す側面視において、各発光ユニット２０の回路基板２６が互いに離間するとともに、車両前後方向において回路基板２６の一部２６’が重なるように配置されている。これにより、車幅方向および車両前後方向において互いの回路基板２６の一部２６’が重なるように配置されているため、灯具ユニット１６の車幅方向や車両前後方向のサイズを小さくできる。

また、第１の実施の形態に係る灯具ユニット１６において、複数の発光ユニット２０のそれぞれの回路基板２６（２６ａ）は、車幅方向内側に隣接する他の回路基板２６（２６ｂ）よりも上方に配置されている。これにより、図１や図２に示すように、複数の発光ユニット２０が車幅方向外側に向かって徐々に上方にずれた状態で配置できる。

なお、図３に示すように、灯具ユニット１６において、複数の発光ユニット２０のそれぞれの回路基板２６のうち車幅方向の最も外側にある回路基板２６ａは、他の回路基板２６ｂ〜２６ｅよりも大きいとよい。発光素子２４の熱により加熱された空気は上方に流れるため、車幅方向の外側にある発光ユニット（例えば発光ユニット２０ａ）ほど、車幅方向内側にある発光ユニット（例えば発光ユニット２０ｂ〜２０ｅ）が発する熱の影響を受けやすい。そこで、車幅方向の最も外側にある回路基板２６ａを、それよりも車幅方向内側にある他の回路基板２６ｂ〜２６ｅよりも大きくすることで、放熱性を高めることができる。

より詳述すると、回路基板２６ａの面積（例えば図３の上面視における面積）をＳ１、回路基板２６ｂの面積をＳ２、回路基板２６ｃの面積をＳ３、回路基板２６ｄの面積をＳ４、回路基板２６ｅの面積をＳ５とすると、下記関係を満たすとよい。
Ｓ５≦Ｓ４≦Ｓ３≦Ｓ２≦Ｓ１（ただし、Ｓ５＝Ｓ４＝Ｓ３＝Ｓ２＝Ｓ１の場合を除く。）

（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態に係る灯具ユニットを模式的に示した正面図である。なお、第１の実施の形態に係る灯具ユニット１６と同じ構成については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。

第２の実施の形態に係る灯具ユニット３０は、５つの発光ユニット３２が車幅方向に連結されている。各発光ユニット３２のそれぞれの回路基板３４は、水平方向（車幅方向）に対して斜めに配置されている。また、回路基板３４は、車両外側から車両内側に向かって上方に延伸するように配置されている。これにより、灯具ユニット３０の車幅方向や車両前後方向のサイズを大きくせずに、回路基板３４を大きくできる。また、隣接する発光ユニット３２同士の上下方向のずれＧ１が小さくても、隣接する回路基板３４同士の干渉が避けられる。

図５は、第２の実施の形態の変形例に係る灯具ユニットを模式的に示した正面図である。灯具ユニット３６が備える発光ユニット３８は、発光ユニット３２と比較して、回路基板４０の傾斜方向が異なる。具体的には、回路基板４０は、車両外側から車両内側に向かって下方に延伸するように配置されている。これにより、灯具ユニット３０の車幅方向や車両前後方向のサイズを大きくせずに、回路基板４０を大きくできる。また、各回路基板４０の向きが車両内側から車両外側に向かって直線的に並んでいるため、各発光ユニット３８で発した熱が上方に向かう際の流れを妨げにくくできる。

（第３の実施の形態）
図６は、第３の実施の形態に係る灯具ユニットを模式的に示した正面図である。なお、第１の実施の形態に係る灯具ユニット１６と同じ構成については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。

第３の実施の形態に係る灯具ユニット４２は、５つの発光ユニット４４が上下方向に連結されている。また、各発光ユニット４４のそれぞれの回路基板４６は、車両上下方向に沿って配置されており、各発光ユニット４４のそれぞれの発光素子２４は、発光面２４ａが車幅方向外側に向かうように回路基板４６上に搭載されており、各発光ユニット４４のそれぞれのリフレクタ４８は、発光素子２４が発する光を車両前方に向けて反射するように配置されている。また、複数の発光ユニット４４は、互いの回路基板４６が離間するとともに、上下方向において互いの回路基板４６の一部が重なるように配置されている。これにより、放熱性に必要なサイズの回路基板４６を用いつつ、灯具ユニット４２の車幅方向のサイズを小さくできる。

（第４の実施の形態）
図７は、第４の実施の形態に係る灯具ユニットを模式的に示した正面図である。なお、第１の実施の形態に係る灯具ユニット１６と同じ構成については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。

第４の実施の形態に係る灯具ユニット５０は、５つの発光ユニット５２が車幅方向に連結されている。各発光ユニット５２のそれぞれの回路基板５４は、発光ユニット５２の下部に配置されている。また、リフレクタ２８は、回路基板５４の上部に配置されており、発光素子２４が上方に発した光を車両前方に反射するように構成されている。

（第５の実施の形態）
図８は、第５の実施の形態に係る灯具ユニットを正面から見た状態を示す正面図である。図９は、図８に示す灯具ユニットのＣ−Ｃ断面図である。図１０は、図８に示す灯具ユニットの上面図である。

図８に示す灯具ユニット６０は、３つの発光ユニット６２ａ〜６２ｃ（以下、「発光ユニット６２」と称することがある。）と、隣接する発光ユニット同士を連結するブラケット６４、を備える。

各発光ユニット６２（６２ａ〜６２ｃ）は、ＬＥＤ等の発光素子６６と、発光素子６６が搭載され、発光素子６６に給電する回路基板６８と、発光素子６６が下方に向けて発する光を車両前方に向けて反射させるリフレクタ７０（７０ａ〜７０ｃ）と、を有する。リフレクタ７０の背面側には、上下方向に離れた位置に２つのボス７２，７３が設けられている。

車両の外側に近い側にある発光ユニット６２ａは、図９に示すように、リフレクタ７０ａの天面７１に開口部７１ａが形成されており、開口部７１ａの内部に発光素子６６が配置されている。発光素子６６は、下面が発光面となっており、主として下方に向けて光を出射する。

ボス７２には、ブラケット６４を貫通したスクリュー７４が締結されており、ブラケット６４とリフレクタ７０ａとが互いに固定されている。また、ボス７３には穴７３ａが形成されている。穴７３ａの内部にはセルフロッキングナット７６が挿入され、固定されている。ボス７３の内部に設けられたセルフロッキングナット７６には、ブラケット６４を貫通したアジャスティングスクリュー７８が締結されており、ブラケット６４とリフレクタ７０ａとが互いに固定されている。

上述のように、灯具ユニット６０は、３つの発光ユニット６２がブラケット６４を介して車幅方向に連結されている。また、アジャスティングスクリュー７８を調整することで、各発光ユニット６２の光軸を上下方向に調整できる。

なお、上述の各実施の形態に係る発光ユニットの回路基板は、隣接する他の発光ユニットの回路基板との間に、空気が通過する隙間が形成されていてもよい（例えば、図１の符号Ｇ２が示す領域）。これにより、隙間の両側にある各回路基板を、隙間を通過する空気で冷却できる。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

上述の各実施の形態では、光学部材としてリフレクタを用いた発光ユニットについて説明したが、光学部材として発光素子が発する光を屈折させる投影レンズを用いた発光ユニットであってもよい。この場合、発光素子は発光面が投影レンズの入射面と対向するように配置するとよく、発光素子が搭載される回路基板も車両前方を向くように配置するとよい。

１０車両用灯具、１６灯具ユニット、１８灯室、２０発光ユニット、２２連結機構、２４発光素子、２４ａ発光面、２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅ回路基板、２８リフレクタ、３０灯具ユニット、３２発光ユニット、３４回路基板、３６灯具ユニット、３８発光ユニット、４０回路基板、４２灯具ユニット、４４発光ユニット、４６回路基板、４８リフレクタ、５０灯具ユニット、５２発光ユニット、５４回路基板。

Claims

半導体発光素子と、前記半導体発光素子が搭載され、該半導体発光素子に給電する回路を有する回路基板と、前記半導体発光素子が発する光を反射または屈折させる光学部材と、をそれぞれ有する複数の発光ユニットと、
前記複数の発光ユニットを連結する連結機構と、を備え、
前記複数の発光ユニットは、互いの回路基板が離間するとともに、車幅方向において互いの回路基板の一部が重なるように配置されており、
前記複数の発光ユニットは、３つ以上であり、
前記光学部材は、発光素子が下方に向けて発する光を車両前方に向けて反射するリフレクタであり、
前記リフレクタは、天面に開口部を有し、該開口部の内部に前記半導体発光素子が配置されており、
前記リフレクタは、背面側に設けられているボスに、前記連結機構を貫通したスクリューが締結されることで該連結機構に固定されており、かつ、前記発光ユニットの光軸を上下方向に調整可能に固定されていることを特徴とする車両用灯具ユニット。
半導体発光素子と、前記半導体発光素子が搭載され、該半導体発光素子に給電する回路を有する回路基板と、前記半導体発光素子が発する光を反射または屈折させる光学部材と、をそれぞれ有する複数の発光ユニットと、
前記複数の発光ユニットを連結する連結機構と、を備え、
前記複数の発光ユニットは、互いの回路基板が離間するとともに、車幅方向および車両前後方向において互いの回路基板の一部が重なるように配置されており、
前記光学部材は、発光素子が下方に向けて発する光を車両前方に向けて反射するリフレクタであり、
前記リフレクタは、天面に開口部を有し、該開口部の内部に前記半導体発光素子が配置されており、
前記リフレクタは、背面側に設けられているボスに、前記連結機構を貫通したスクリューが締結されることで該連結機構に固定されており、かつ、前記発光ユニットの光軸を上下方向に調整可能に固定されていることを特徴とする車両用灯具ユニット。
前記複数の発光ユニットのそれぞれの回路基板は、水平方向に対して斜めに配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具ユニット。
前記複数の発光ユニットのそれぞれの回路基板は、車幅方向内側に隣接する他の回路基板よりも上方に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用灯具ユニット。
前記複数の発光ユニットのそれぞれの回路基板のうち車幅方向の最も外側にある回路基板は、他の回路基板よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の車両用灯具ユニット。
前記複数の発光ユニットのうち第１の発光ユニットの回路基板と、前記第１の発光ユニットに隣接する第２の発光ユニットの回路基板との間に、空気が通過する隙間が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車両用灯具ユニット。
前記回路基板は、ガラスエポキシ樹脂の表面に配線パターンが形成されているとともに、前記半導体発光素子が半田を用いて実装されており、
前記半導体発光素子は、出力が５Ｗ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の車両用灯具ユニット。