JP7130924B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

近年、発光ダイオード等の半導体発光素子を光源とするランプユニットが車両用灯具に採用されている（例えば特許文献１～４参照）。

特開２００８－２０１２８０号公報 特開２００７－３０５４７４号公報 国際公開第２００７／０５２４７３号 特開２００６－２０６００１号公報

しかし、特許文献１～４に記載のような従来技術は、半導体発光素子を光源とするものであり、半導体発光素子は、従来のランプユニットに設けられている白熱電球等と異なり、応答性が良いため、周囲の振動の影響を受けやすい。このような周囲の振動に起因して光源が振動する場合、車両の搭乗者からすれば、光源の振動が強調されて認識され易くなるものであるため、車両用灯具としての商品性が低下するおそれがある。また、光源の振動を抑制するために、新たな部材を設ければ、コストがかかるおそれもある。

本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、商品性を向上させつつ、低コスト化を図ることができるようにするものである。

本開示の一側面である車両用灯具は、車両に搭載される車両用灯具であって、前記車両の前部に設けられるランプボディと、前記ランプボディの前端開口部に取り付けられたアウターレンズと、前記ランプボディと前記アウターレンズとにより区画される灯室内に配置され配光パターンを出射するランプユニットと、前記ランプユニットをＰＷＭ駆動信号により点滅駆動させる駆動回路と、を備え、前記駆動回路は、前記配光パターンの変動範囲が前記ランプユニットの振動に起因する振幅よりも狭い範囲に留まるように、前記ランプユニットをＰＷＭ駆動信号により点滅駆動させるときの駆動周波数を前記ランプユニットの固有振動周波数又は該固有振動周波数の整数倍に略一致させ、前記ランプユニットの点灯時間を前記ランプユニットの固有振動周波数の周期の半分以下に制御する。

また、前記駆動周波数は、１００Ｈｚ以上１ＫＨｚ以下である、ことが好ましい。

また、前記ランプユニットは、半導体発光素子からなる光源と、前記光源を支持すると共に前記光源の熱を放熱するヒートシンクと、前記光源の光を前記車両の前方に反射するリフレクタと、を備える、ことが好ましい。

過度な振動抑制構造を不要とすることで灯具のコスト低減を図りつつ、視認される光の振動を低減させ、商品性を向上させる効果がある。

本開示を適用した実施形態１に係る車両用灯具１が前照灯として組み込まれている自動車前部構造を示す斜視図である。 実施形態１に係る図１の矢印ＳＡ－ＳＡ線に沿う車両用灯具１の断面図である。 実施形態１に係るランプユニット６の断面図である。 実施形態１に係るランプユニット６及び駆動回路２１のブロック図である。 実施形態１に係る配光位置の変動を説明する図である。 実施形態２に係る配光位置の変動を説明する図である。

以下、本開示を適用した車両用灯具１の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではない。また、図面において、符号「Ｆ」は、車両の前進方向側を示す。符号「Ｂ」は、車両の後進方向側を示す。符号「Ｌ」は、ドライバー側から前進方向側Ｆを見た場合の左側を示す。符号「Ｒ」は、ドライバー側から前進方向側Ｆを見た場合の右側を示す。

実施形態１．
図１は、本開示を適用した車両用灯具１が前照灯として組み込まれている自動車前部構造を示す斜視図である。図１に示すように、車両の前部は、車両の左右両側が車体の側面まで湾曲している。車両用灯具１は、車両に搭載されるものであって、例えば、複数のランプユニット６が設けられている。以下、左側Ｌの車両用灯具１を代表して説明する。

図２は、図１の矢印ＳＡ－ＳＡ線に沿う車両用灯具１の断面図である。図２に示すように、車両用灯具１は、ランプボディ２の前端開口部３に素通しのアウタレンズ４を取り付けて区画した灯室５内に、３つのランプユニット６を配置した構造をしている。アウタレンズ４は、車体外表面と同一表面をなす湾曲形状をしているため、その車幅方向内側は前向きであるが、車幅方向外側は横向きになっている。灯室５は、上下に不図示の開放部が形成され、通気性が確保されている。

図３は、ランプユニット６の断面図である。図３に示すように、ランプユニット６は、ヒートシンク７と、光源である半導体発光素子８としての発光ダイオードと、リフレクタ９と、インナレンズ１１と、を備え、交換可能に構成されている。ヒートシンク７は、熱伝導性に優れた銅又はアルミニウム等の金属製であり、不図示のブラケットを介してランプボディ２に支持されている。ヒートシンク７は、車幅方向内側に向けて板状の放熱フィン１２が複数形成されている。放熱フィン１２は、上下方向に延在しており、それぞれの放熱フィン１２の間には空気流路１３が形成されている。

ヒートシンク７の車幅方向外側の側面部に、半導体発光素子８がホルダ１４により支持されている。半導体発光素子８は、ホルダ１４を介してヒートシンク７に接する状態で支持されるため、半導体発光素子８で発生した熱はヒートシンク７に伝達しやすくなっている。

リフレクタ９は、半導体発光素子８を車幅方向外側から覆う状態で、不図示のブラケットにより、ヒートシンク７に対して支持されるものである。なお、リフレクタ９の焦点の位置に半導体発光素子８が配置されている。よって、半導体発光素子８からの光はリフレクタ９により反射されて前方に照射される。

インナレンズ１１は、リフレクタ９の直前位置に配置されている。インナレンズ１１とリフレクタ９との間隔は非常に小さいものとなっている。インナレンズ１１は、軸が上下方向のシリンドリカルレンズ部が車幅方向に連続して形成されている。よって、インナレンズ１１は、光を車幅方向に拡散させることができる。

以上のような構造をした車両用灯具１は、その明るさを減衰させる手法としてＰＷＭ駆動が広く用いられている。図４は、ランプユニット６及び駆動回路２１のブロック図である。図５は、配光位置の変動を説明する図である。駆動回路２１は、図５（Ａ）のような点灯と消灯とのデューティー比によりランプユニット６を駆動させる。しかし、ランプユニット６は、振幅の一部分のみでしか発光しないため、車両用灯具１が振動した場合、ランプユニット６の周囲の振動の周波数と、ＰＷＭ駆動周波数との差異によりその発光部分が移り変わる。この結果、図５（Ｃ）に示すように、振動周波数よりも遅い速度で配光が変動するため、配光位置の変動範囲Ｘ２のように変動幅が大きい。よって、車両の搭乗者が容易に認識できる配光の変動として観測されるおそれがある。特に、すれ違い用前照灯又は側方照射灯のように明暗の境界が明確な場合、配光の変動は顕著に観測されるおそれがある。このような明暗の境界の振動は、車両用灯具１としての商品性を著しく損なうおそれがある。このような対策として、一般的には、設計段階で車両用灯具１の構造の変更及び振動抑制用の部材の組み込みが実施されるが、特に振動の影響が大きいランプユニット６の共振が発生する頻度は低い。よって、通常使用時には不要な対策コストとなるため、費用対効果が低くなる。

そこで、駆動回路２１は、ランプユニット６を点滅駆動させるときの駆動周波数をランプユニット６の固有振動周波数に略一致させる。駆動周波数は１００Ｈｚ以上１ＫＨｚ以下である。駆動回路２１は、ランプユニット６の固有振動周波数から好ましくは±２０％、更に好ましくは±１０％、特に好ましくは±５％の周波数を許容値として駆動周波数を制御する。駆動回路２１は、不図示の車両用電源から供給される電力と、不図示のＥＣＵから供給される点灯信号とに基づき、ＰＷＭ駆動信号を生成し、ランプユニット６を調光する。

車両の走行に伴う振動によりランプユニット６が共振した場合、ランプユニット６から出射される配光パターンもランプユニット６の固有振動周波数で振動するが、固有振動周波数と、ＰＷＭ信号によりランプユニット６を点滅駆動させるときの駆動周波数とを略一致させる制御により、配光パターンは振動による振幅よりも狭い一定範囲に留まる。例えば、図５（Ｂ）に示すような変動範囲Ｘ１となる。よって、見かけ上の振動が少なくなる。ただし、ランプユニット６の点灯時間Ｔｏｎは、固有振動周波数と、駆動周波数とを略一致させる場合、固有振動周波数の周期の半分以下であることが好ましい。つまり、駆動回路２１は、駆動周波数を固有振動周波数に略一致させ、且つ固有振動周波数の周期の半分以下にランプユニット６の点灯時間Ｔｏｎを制御するのが好ましい。

以上の説明から、本実施形態において、ランプユニット６を点滅駆動させるときの駆動周波数をランプユニット６の固有振動周波数に略一致させる。よって、駆動周波数の制御により振動に起因する配光位置の変動が抑制される。したがって、商品性を向上させつつ、低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態において、駆動周波数数は、１００Ｈｚ以上１ＫＨｚ以下である。よって、一定の明るさを維持しつつ、その明るさを減衰制御することができる。

また、本実施形態において、ランプユニット６の固有振動周波数から好ましくは±２０％、更に好ましくは±１０％、特に好ましくは±５％の周波数を許容値として駆動周波数を制御する。よって、駆動回路２１を低コスト化することができる。

また、本実施形態において、ランプユニット６は、光源と、ヒートシンク７と、リフレクタ９とを備え、交換可能に構成されている。よって、ランプユニット６ごとに異なる固有振動周波数であっても、個別に駆動周波数を制御することができるため、ランプユニット６が複数設けられているとしても、車両用灯具１全体としての配光位置の変動を抑制することができる。

実施形態２．
実施形態２において、実施形態１と同様の構成及び機能についての説明は省略する。実施形態２では、ランプユニット６を点滅駆動させるときの駆動周波数をランプユニット６の固有周波数に略一致させる処理である実施形態１と異なり、ランプユニット６を点滅駆動させるときの駆動周波数をランプユニット６の固有周波数の整数倍に略一致させる処理である。

図６は、実施形態２に係る配光位置の変動を説明する図である。図６に示すように、駆動回路２１は、ランプユニット６を点滅駆動させるときの駆動周波数をランプユニット６の固有振動周波数の整数倍に略一致させてもよい。具体的には、図６（Ｄ）は、図６（Ｂ）の２倍の周波数となっている。この場合、駆動回路２１は、ランプユニット６の固有振動周波数の整数倍から好ましくは±２０％、更に好ましくは±１０％、特に好ましくは±５％の周波数を許容値として前記駆動周波数を制御すればよい。この場合であっても、配光パターンは振動による振幅よりも狭い一定範囲に留まる。例えば、図６（Ｄ）に示すような変動範囲Ｘ３となる。よって、見かけ上の振動が少なくなる。なお、ランプユニット６の点灯時間Ｔｏｎは、固有振動周波数の整数倍と、駆動周波数とを略一致させる場合においても、固有振動周波数の周期の半分以下であることが好ましい。つまり、駆動回路２１は、駆動周波数を固有振動周波数の整数倍に略一致させ、且つ固有振動周波数の周期の半分以下にランプユニット６の点灯時間Ｔｏｎを制御するのが好ましい。

以上、本開示を適用した車両用灯具１を実施形態に基づいて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

例えば、車輪数が４つである自動車に車両用灯具１が設けられる一例について説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、車輪数が２つである原動機付自転車に車両用灯具１が設けられるものであってもよい。

また、例えば、車両用灯具１が前照灯として組み込まれている一例について説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、車両用灯具１が尾灯として組み込まれるものであってもよい。

また、例えば、半導体発光素子８が、発光ダイオードからなる一例について説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、半導体発光素子８が半導体レーザーからなるものであってもよい。この場合、ランプユニット６は、擬似白色を形成するために、例えば、青色レーザーダイオードと、黄色蛍光体と、が設けられ、青色光と、黄色光とを凸レンズで集光し、集光させた光を凹レンズで拡散して出射させればよい。

１ 車両用灯具
２ ランプボディ
３ 前端開口部
４ アウタレンズ
５ 灯室
６ ランプユニット
７ ヒートシンク
８ 半導体発光素子
９ リフレクタ
１１ インナレンズ
１２ 放熱フィン
１３ 空気流路
１４ ホルダ
２１ 駆動回路
Ｆ 前進方向側
Ｂ 後進方向側
Ｌ 左側
Ｒ 右側
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３ 変動範囲
Ｔｏｎ 点灯時間
Ｔｏｆｆ 消灯時間

Claims (3)

1. 車両に搭載される車両用灯具であって、
   前記車両の前部に設けられるランプボディと、
   前記ランプボディの前端開口部に取り付けられたアウターレンズと、
   前記ランプボディと前記アウターレンズとにより区画される灯室内に配置され配光パターンを出射するランプユニットと、
   前記ランプユニットをＰＷＭ駆動信号により点滅駆動させる駆動回路と、
   を備え、
   前記駆動回路は、
   前記配光パターンの変動範囲が前記ランプユニットの振動に起因する振幅よりも狭い範囲に留まるように、前記ランプユニットをＰＷＭ駆動信号により点滅駆動させるときの駆動周波数を前記ランプユニットの固有振動周波数又は該固有振動周波数の整数倍に略一致させ、前記ランプユニットの点灯時間を前記ランプユニットの固有振動周波数の周期の半分以下に制御する、
   車両用灯具。
2. 前記駆動周波数は、
   １００Ｈｚ以上１ＫＨｚ以下である、
   請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記ランプユニットは、
   半導体発光素子からなる光源と、
   前記光源を支持すると共に前記光源の熱を放熱するヒートシンクと、
   前記光源の光を前記車両の前方に反射するリフレクタと、
   を備える、
   請求項１又は２に記載の車両用灯具。

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