JP7196577B2 - 車両用照明装置、および車両用灯具 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、車両用照明装置、および車両用灯具に関する。
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）と、複数の発光ダイオードを囲む枠部と、枠部の内部を覆う封止部と、を備えた車両用照明装置がある。
また、用途の異なる複数の車両用照明装置を一体化した車両用照明装置が提案されている。例えば、ストップランプの機能と、テールランプの機能とを備えた車両用照明装置が提案されている。この場合、例えば、ストップランプとしては、複数の発光ダイオードが設けられた発光部において光の出射面の周縁領域が明るい配光が好ましく、テールランプとしては、光の出射面の中央領域が明るい配光が好ましい。
また、用途の異なる複数の車両用照明装置を一体化した車両用照明装置が提案されている。例えば、ストップランプの機能と、テールランプの機能とを備えた車両用照明装置が提案されている。この場合、例えば、ストップランプとしては、複数の発光ダイオードが設けられた発光部において光の出射面の周縁領域が明るい配光が好ましく、テールランプとしては、光の出射面の中央領域が明るい配光が好ましい。
そのため、封止部の光の出射面にレンズを設け、配光を制御する技術が提案されている。しかしながら、光学要素であるレンズは設計や製造が難しいので高価な部品となる。また、車両用照明装置の用途によっては、好ましい配光が変わる場合もある。この場合、車両用照明装置に求められる配光に応じて、レンズを変更すると車両用照明装置の製造コストが著しく増大するおそれがある。
そこで、配光を容易に変更することができる技術の開発が望まれていた。
そこで、配光を容易に変更することができる技術の開発が望まれていた。
本発明が解決しようとする課題は、配光を容易に変更することができる車両用照明装置、および車両用灯具を提供することである。
実施形態に係る車両用照明装置は、基板と；前記基板の上に設けられた枠部と；前記枠部の内側に設けられた第１の発光素子と；前記第１の発光素子の周囲に設けられた複数の第２の発光素子と；前記枠部の前記基板側とは反対側の端部に設けられた光学要素と；を具備している。前記第１の発光素子の光の出射面と前記基板との間の距離は、前記第２の発光素子の光の出射面と前記基板との間の距離とは異なり、前記第１の発光素子の厚みは、前記第２の発光素子の厚みよりも厚い。
本発明の実施形態によれば、配光を容易に変更することができる車両用照明装置、および車両用灯具を提供することができる。
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（車両用照明装置）
本実施の形態に係る車両用照明装置１は、例えば、自動車や鉄道車両などに設けることができる。また、車両用照明装置１は、複数の用途を兼用するものとすることができる。例えば、車両用照明装置１は、ストップランプとテールランプを兼用するものであってもよいし、ポジションランプとターンシグナルランプを兼用するものであってもよい。以下においては、一例として、車両用照明装置１がストップランプとテールランプを兼用するものである場合を例示する。
本実施の形態に係る車両用照明装置１は、例えば、自動車や鉄道車両などに設けることができる。また、車両用照明装置１は、複数の用途を兼用するものとすることができる。例えば、車両用照明装置１は、ストップランプとテールランプを兼用するものであってもよいし、ポジションランプとターンシグナルランプを兼用するものであってもよい。以下においては、一例として、車両用照明装置１がストップランプとテールランプを兼用するものである場合を例示する。
図１は、本実施の形態に係る車両用照明装置１を例示するための模式斜視図である。
図２は、図１における車両用照明装置１のＡ－Ａ線方向の模式断面図である。
図１および図２に示すように、車両用照明装置１には、ソケット１０、発光モジュール２０、給電部３０、および伝熱部４０を設けることができる。
図２は、図１における車両用照明装置１のＡ－Ａ線方向の模式断面図である。
図１および図２に示すように、車両用照明装置１には、ソケット１０、発光モジュール２０、給電部３０、および伝熱部４０を設けることができる。
ソケット１０は、装着部１１、バヨネット１２、フランジ１３、および放熱フィン１４を有することができる。
装着部１１は、フランジ１３の、放熱フィン１４が設けられる側とは反対側の面に設けることができる。装着部１１の外形形状は、柱状とすることができる。装着部１１の外形形状は、例えば、円柱状である。装着部１１は、フランジ１３側とは反対側の端面に開口する凹部１１ａを有することができる。凹部１１ａの底面１１ａ１には、伝熱部４０を介して発光モジュール２０を設けることができる。
装着部１１は、フランジ１３の、放熱フィン１４が設けられる側とは反対側の面に設けることができる。装着部１１の外形形状は、柱状とすることができる。装着部１１の外形形状は、例えば、円柱状である。装着部１１は、フランジ１３側とは反対側の端面に開口する凹部１１ａを有することができる。凹部１１ａの底面１１ａ１には、伝熱部４０を介して発光モジュール２０を設けることができる。
装着部１１には、少なくとも１つのスリット１１ｂを設けることができる。スリット１１ｂの内部には、基板２１の角部を設けることができる。装着部１１の周方向におけるスリット１１ｂの寸法（幅寸法）は、基板２１の角部の寸法よりも僅かに大きくすることができる。この様にすれば、スリット１１ｂの内部に基板２１の角部を挿入することで、基板２１の位置決めを行うことができる。
また、スリット１１ｂを設けるようにすれば、基板２１の平面形状を大きくすることができる。そのため、基板２１上に実装する素子の数を増加させることができる。あるいは、装着部１１の外形寸法を小さくすることができるので、装着部１１の小型化、ひいては車両用照明装置１の小型化を図ることができる。
バヨネット１２は、装着部１１の外側面に設けることができる。例えば、バヨネット１２は、車両用照明装置１の外側に向けて突出している。バヨネット１２は、フランジ１３と対峙させることができる。バヨネット１２は、複数設けることができる。バヨネット１２は、車両用照明装置１を車両用灯具１００の筐体１０１に装着する際に用いることができる。バヨネット１２は、ツイストロックに用いることができる。
フランジ１３は、板状を呈するものとすることができる。例えば、フランジ１３は、円板状を呈したものとすることができる。フランジ１３の外側面は、バヨネット１２の外側面よりも車両用照明装置１の外方に位置することができる。
放熱フィン１４は、フランジ１３の装着部１１側とは反対側に設けることができる。放熱フィン１４は、少なくとも１つ設けることができる。例えば、図１および図２に例示をしたソケット１０には複数の放熱フィンが設けられている。複数の放熱フィン１４は、所定の方向に並べて設けることができる。放熱フィン１４は、板状を呈したものとすることができる。
また、ソケット１０には、コネクタ１０５を挿入する孔１０ｂを設けることができる。孔１０ｂには、シール部材１０５ａを有するコネクタ１０５を挿入することができる。そのため、孔１０ｂの断面形状は、シール部材１０５ａを有するコネクタ１０５の断面形状に適合したものとすることができる。
発光モジュール２０において発生した熱は、主に、装着部１１およびフランジ１３を介して放熱フィン１４に伝わる。放熱フィン１４に伝わった熱は、主に、放熱フィン１４から外部に放出される。そのため、ソケット１０は、熱伝導率の高い材料から形成するのが好ましい。例えば、ソケット１０は、アルミニウム合金などの金属から形成することができる。
また、近年においては、ソケット１０は、発光モジュール２０において発生した熱を効率よく放熱することができ、且つ、軽量であることが望まれている。そのため、装着部１１、バヨネット１２、フランジ１３、および放熱フィン１４は、高熱伝導性樹脂から形成することが好ましい。高熱伝導性樹脂は、例えば、樹脂と無機材料からなるフィラーを含む。高熱伝導性樹脂は、例えば、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）やナイロン等の樹脂に、炭素や酸化アルミニウムなどからなるフィラーを混合させたものとすることができる。
高熱伝導性樹脂を含み、装着部１１、バヨネット１２、フランジ１３、および放熱フィン１４が一体に成形されたソケット１０とすれば、発光モジュール２０において発生した熱を効率よく放熱することができる。また、ソケット１０の重量を軽くすることができる。また、装着部１１、バヨネット１２、フランジ１３、および放熱フィン１４は、インサート成形法などを用いて、給電部３０と一体成形することもできる。
給電部３０は、給電端子３１および絶縁部３２を有することができる。
給電端子３１は、棒状体とすることができる。給電端子３１は、凹部１１ａの底面１１ａ１から突出することができる。給電端子３１は、複数設けることができる。複数の給電端子３１は、所定の方向に並べて設けることができる。複数の給電端子３１は、絶縁部３２の内部に設けることができる。絶縁部３２は、給電端子３１とソケット１０との間に設けることができる。複数の給電端子３１は、絶縁部３２の内部を延び、絶縁部３２の発光モジュール２０側の端面、および絶縁部３２の放熱フィン１４側の端面から突出することができる。複数の給電端子３１の発光モジュール２０側の端部は、基板２１に設けられた配線パターン２１ａと電気的および機械的に接続することができる。例えば、給電端子３１の一方の端部は、配線パターン２１ａと半田付けすることができる。複数の給電端子３１の放熱フィン１４側の端部は、孔１０ｂの内部に露出することができる。孔１０ｂの内部に露出する複数の給電端子３１には、コネクタ１０５を嵌め合わせることができる。給電端子３１は、導電性を有することができる。給電端子３１は、例えば、銅合金などの金属から形成することができる。なお、給電端子３１の数、形状、配置、材料などは例示をしたものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。
給電端子３１は、棒状体とすることができる。給電端子３１は、凹部１１ａの底面１１ａ１から突出することができる。給電端子３１は、複数設けることができる。複数の給電端子３１は、所定の方向に並べて設けることができる。複数の給電端子３１は、絶縁部３２の内部に設けることができる。絶縁部３２は、給電端子３１とソケット１０との間に設けることができる。複数の給電端子３１は、絶縁部３２の内部を延び、絶縁部３２の発光モジュール２０側の端面、および絶縁部３２の放熱フィン１４側の端面から突出することができる。複数の給電端子３１の発光モジュール２０側の端部は、基板２１に設けられた配線パターン２１ａと電気的および機械的に接続することができる。例えば、給電端子３１の一方の端部は、配線パターン２１ａと半田付けすることができる。複数の給電端子３１の放熱フィン１４側の端部は、孔１０ｂの内部に露出することができる。孔１０ｂの内部に露出する複数の給電端子３１には、コネクタ１０５を嵌め合わせることができる。給電端子３１は、導電性を有することができる。給電端子３１は、例えば、銅合金などの金属から形成することができる。なお、給電端子３１の数、形状、配置、材料などは例示をしたものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。
前述したように、ソケット１０は熱伝導率の高い材料から形成することが好ましい。ところが、熱伝導率の高い材料は導電性を有している場合がある。例えば、アルミニウム合金などの金属や、炭素からなるフィラーを含む高熱伝導性樹脂などは、導電性を有している。そのため、絶縁部３２は、給電端子３１と、導電性を有するソケット１０との間を絶縁するために設けることができる。また、絶縁部３２は、複数の給電端子３１を保持する機能をも有することができる。なお、ソケット１０が絶縁性を有する高熱伝導性樹脂（例えば、酸化アルミニウムからなるフィラーを含む高熱伝導性樹脂など）から形成される場合には、絶縁部３２を省くことができる。この場合、ソケット１０が複数の給電端子３１を保持することができる。
絶縁部３２は、絶縁性を有することができる。絶縁部３２は、絶縁性を有する樹脂から形成することができる。ここで、自動車に設けられる車両用照明装置１の場合には、使用環境の温度が、－４０℃～８５℃となる。そのため、絶縁部３２の材料の熱膨張係数は、ソケット１０の材料の熱膨張係数となるべく近くなるようにすることが好ましい。この様にすれば、絶縁部３２とソケット１０との間に発生する熱応力を低減させることができる。例えば、絶縁部３２の材料は、ソケット１０に含まれる高熱伝導性樹脂としたり、この高熱伝導性樹脂に含まれる樹脂としたりすることができる。
絶縁部３２は、例えば、ソケット１０に設けられた孔１０ａに圧入したり、孔１０ａの内面に接着したりすることができる。また、インサート成形法により、ソケット１０と、給電部３０とを一体成形することもできる。
伝熱部４０は、基板２１と、凹部１１ａの底面１１ａ１との間に設けることができる。伝熱部４０は、接着部を介して凹部１１ａの底面１１ａ１に設けることができる。すなわち、伝熱部４０は、凹部１１ａの底面１１ａ１に接着することができる。伝熱部４０と凹部１１ａの底面１１ａ１とを接着する接着剤は、熱伝導率の高い接着剤とすることが好ましい。例えば、接着剤は、無機材料を用いたフィラーが混合された接着剤とすることができる。無機材料は、熱伝導率の高い材料（例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックス）とすることが好ましい。接着剤の熱伝導率は、例えば、０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とすることができる。
また、伝熱部４０は、インサート成形法により、凹部１１ａの底面１１ａ１に埋め込むこともできる。また、伝熱部４０は、熱伝導グリス（放熱グリス）からなる層を介して、凹部１１ａの底面１１ａ１に取り付けることもできる。熱伝導グリスの種類には特に限定はないが、例えば、変性シリコーンに、熱伝導率の高い材料（例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックス）を用いたフィラーが混合されたものとすることができる。熱伝導グリスの熱伝導率は、例えば、１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とすることができる。
伝熱部４０は、例えば、発光モジュール２０において発生した熱が、ソケット１０に伝わりやすくするために設けられる。そのため、伝熱部４０は、熱伝導率の高い材料から形成することが好ましい。伝熱部４０は、板状を呈し、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などの金属から形成することができる。
発光モジュール２０は、基板２１、発光素子２２ａ（第１の発光素子の一例に相当する）、発光素子２２ｂ（第２の発光素子の一例に相当する）、抵抗２３、制御素子２４、枠部２５、封止部２６、および光学要素２７を有することができる。
基板２１は、ソケット１０の一方の端部側に設けられている。基板２１は、接着部を介して伝熱部４０に設けることができる。すなわち、基板２１は、伝熱部４０に接着することができる。接着剤は、例えば、伝熱部４０と凹部１１ａの底面１１ａ１とを接着する接着剤と同じとすることができる。
基板２１は、ソケット１０の一方の端部側に設けられている。基板２１は、接着部を介して伝熱部４０に設けることができる。すなわち、基板２１は、伝熱部４０に接着することができる。接着剤は、例えば、伝熱部４０と凹部１１ａの底面１１ａ１とを接着する接着剤と同じとすることができる。
基板２１は、板状を呈したものとすることができる。基板２１の平面形状は、例えば、四角形とすることができる。基板２１の材料や構造には特に限定はない。例えば、基板２１は、セラミックス（例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなど）などの無機材料、紙フェノールやガラスエポキシなどの有機材料などから形成することができる。また、基板２１は、金属板の表面を絶縁性材料で被覆したものであってもよい。なお、金属板の表面を絶縁性材料で被覆する場合には、絶縁性材料は、有機材料からなるものであってもよいし、無機材料からなるものであってもよい。発光素子２２ａ、２２ｂの発熱量が多い場合には、放熱の観点から熱伝導率の高い材料を用いて基板２１を形成することが好ましい。熱伝導率の高い材料としては、例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックス、高熱伝導性樹脂、金属板の表面を絶縁性材料で被覆したものなどを例示することができる。また、基板２１は、単層構造を有するものであってもよいし、多層構造を有するものであってもよい。
また、基板２１の表面には、配線パターン２１ａを設けることができる。配線パターン２１ａは、例えば、銀を主成分とする材料から形成することもできるし、銅を主成分とする材料などから形成することもできる。この場合、テールランプの配線パターンと、ストップランプの配線パターンを設けることができる。
発光素子２２ａ、２２ｂは、基板２１の、凹部１１ａの底面１１ａ１側とは反対側に設けることができる。発光素子２２ａ、２２ｂは、基板２１の上に設けることができる。発光素子２２ａ、２２ｂは、枠部２５の内側に設けることができる。発光素子２２ａ、２２ｂは、基板２１の表面に設けられた配線パターン２１ａと電気的に接続することができる。例えば、発光素子２２ａは、テールランプの配線パターンと電気的に接続することができる。複数の発光素子２２ｂは、ストップランプの配線パターンと電気的に接続することができる。
この場合、平面視において（車両用照明装置１を中心軸に沿った方向から見た場合に）、枠部２５の中央領域に１つの発光素子２２ａを設け、これをテールランプ用の発光素子２２ａとすることができる。また、発光素子２２ａの周囲に複数の発光素子２２ｂを設け、これらをストップランプ用の発光素子２２ｂとすることができる。本実施の形態に係る車両用照明装置１においては、発光素子２２ａの中心を中心として、４つの発光素子２２ｂが互いに等距離となるように設けられている。この場合、発光素子２２ａの中心を中心とする十字の４つの端部のそれぞれに発光素子２２ｂを設けることができる。また、発光素子２２ａの中心を中心とする正方形の４つの角部のそれぞれに発光素子２２ｂを設けることもできる。なお、発光素子２２ｂの数や配置の変形例については後述する（図６（ａ）～（ｃ）を参照）。
複数の発光素子２２ｂは、電気的に直列接続することができる。また、発光素子２２ａ、２２ｂは、抵抗２３と電気的に直列接続することができる。なお、発光素子２２ｂの数は、４つに限定されるわけではないが、４つの発光素子２２ｂを設ければ、ランバート配光となるようにすることが容易となる。
発光素子２２ａ、２２ｂは、例えば、発光ダイオード、有機発光ダイオード、レーザダイオードなどとすることができる。
発光素子２２ａ、２２ｂは、チップ状の発光素子とすることができる。チップ状の発光素子２２ａ、２２ｂは、ＣＯＢ（Chip On Board）により実装することができる。この様にすれば、狭い領域に多くの発光素子２２ａ、２２ｂを設けることができる。そのため、発光モジュール２０の小型化、ひいては車両用照明装置１の小型化を図ることができる。
発光素子２２ａ、２２ｂは、チップ状の発光素子とすることができる。チップ状の発光素子２２ａ、２２ｂは、ＣＯＢ（Chip On Board）により実装することができる。この様にすれば、狭い領域に多くの発光素子２２ａ、２２ｂを設けることができる。そのため、発光モジュール２０の小型化、ひいては車両用照明装置１の小型化を図ることができる。
チップ状の発光素子２２ａ、２２ｂは、フリップチップ型の発光素子、上部電極型の発光素子、および上下電極型の発光素子のいずれかとすることができる。
上部電極型の発光素子または上下電極型の発光素子は、例えば、ワイヤーボンディング法により配線パターン２１ａと電気的に接続することができる。この場合、配線と配線パターン２１ａとの接続部分をファーストボンディング部とし、配線と発光素子２２ａ、２２ｂの電極との接続部分をセカンドボンディング部とすることが好ましい。すなわち、ワイヤーボンディングの配線と発光素子２２ａ、２２ｂの電極との接続部分はセカンドボンディング部とすることが好ましい。ワイヤーボンディングの配線と基板２１の配線パターン２１ａとの接続部分はファーストボンディング部とすることが好ましい。この様にすれば、形成された配線の高さ（ループの高さ）を低くすることができるので、光学要素２７と配線が干渉するのを抑制することができる。
なお、フリップチップ型の発光素子２２ａ、２２ｂとすれば、発光素子２２ａ、２２ｂと配線パターン２１ａとを接続する配線がないので、光学要素２７と発光素子２２ａ、２２ｂとの間の距離を短くすることができる。
上部電極型の発光素子または上下電極型の発光素子は、例えば、ワイヤーボンディング法により配線パターン２１ａと電気的に接続することができる。この場合、配線と配線パターン２１ａとの接続部分をファーストボンディング部とし、配線と発光素子２２ａ、２２ｂの電極との接続部分をセカンドボンディング部とすることが好ましい。すなわち、ワイヤーボンディングの配線と発光素子２２ａ、２２ｂの電極との接続部分はセカンドボンディング部とすることが好ましい。ワイヤーボンディングの配線と基板２１の配線パターン２１ａとの接続部分はファーストボンディング部とすることが好ましい。この様にすれば、形成された配線の高さ（ループの高さ）を低くすることができるので、光学要素２７と配線が干渉するのを抑制することができる。
なお、フリップチップ型の発光素子２２ａ、２２ｂとすれば、発光素子２２ａ、２２ｂと配線パターン２１ａとを接続する配線がないので、光学要素２７と発光素子２２ａ、２２ｂとの間の距離を短くすることができる。
抵抗２３は、基板２１の、凹部１１ａの底面１１ａ１側とは反対側に設けることができる。抵抗２３は、基板２１の上に設けることができる。抵抗２３は、基板２１の表面に設けられた配線パターン２１ａと電気的に接続することができる。抵抗２３は、例えば、表面実装型の抵抗器、リード線を有する抵抗器（酸化金属皮膜抵抗器）、スクリーン印刷法などを用いて形成された膜状の抵抗器などとすることができる。なお、図１に例示をした抵抗２３は、膜状の抵抗器である。
膜状の抵抗器の材料は、例えば、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）とすることができる。膜状の抵抗器は、例えば、スクリーン印刷法および焼成法を用いて形成することができる。抵抗２３が膜状の抵抗器であれば、抵抗２３と基板２１との接触面積を大きくすることができるので、放熱性を向上させることができる。また、複数の抵抗２３を一度に形成することができる。そのため、生産性を向上させることができる。また、複数の抵抗２３における抵抗値のばらつきを抑制することができる。
ここで、発光素子２２ａ、２２ｂの順方向電圧特性には、ばらつきがあるので、アノード端子とグランド端子との間の印加電圧を一定にすると、発光素子２２ａ、２２ｂから出射される光の明るさ（光束、輝度、光度、照度）にばらつきが生じる。そのため、発光素子２２ａ、２２ｂから出射される光の明るさが所定の範囲内に収まるように、抵抗２３により、発光素子２２ａ、２２ｂに流れる電流の値が所定の範囲内となるようにすることができる。この場合、抵抗２３の抵抗値を変化させることで、発光素子２２ａ、２２ｂに流れる電流の値が所定の範囲内となるようにすることができる。
抵抗２３が表面実装型の抵抗器やリード線を有する抵抗器などの場合には、発光素子２２ａ、２２ｂの順方向電圧特性に応じて適切な抵抗値を有する抵抗２３を選択することができる。抵抗２３が膜状の抵抗器の場合には、抵抗２３の一部を除去すれば、抵抗値を増加させることができる。例えば、抵抗２３にレーザ光を照射すれば抵抗２３の一部を容易に除去することができる。抵抗２３の数、大きさ、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく、発光素子２２ａ、２２ｂの数や仕様などに応じて適宜変更することができる。
制御素子２４は、基板２１の、凹部１１ａの底面１１ａ１側とは反対側に設けることができる。制御素子２４は、基板２１の上に設けることができる。制御素子２４は、基板２１の表面に設けられた配線パターン２１ａと電気的に接続することができる。制御素子２４は、逆方向電圧が発光素子２２ａ、２２ｂに印加されないようにするため、および、逆方向からのパルスノイズが発光素子２２ａ、２２ｂに印加されないようにするために設けることができる。制御素子２４は、例えば、ダイオードとすることができる。制御素子２４は、例えば、表面実装型のダイオードや、リード線を有するダイオードなどとすることができる。図１に例示をした制御素子２４は、表面実装型のダイオードである。
その他、発光素子２２ａ、２２ｂの断線の検出や、誤点灯防止などのために、プルダウン抵抗を設けることもできる。また、配線パターン２１ａや膜状の抵抗器などを覆う被覆部を設けることもできる。被覆部は、例えば、ガラス材料を含むものとすることができる。
枠部２５は、基板２１の、凹部１１ａの底面１１ａ１側とは反対側に設けることができる。枠部２５は、基板２１の上に接着することができる。枠部２５は、枠状を呈するものとすることができる。枠部２５に囲まれた領域には発光素子２２ａ、２２ｂを設けることができる。例えば、枠部２５は、発光素子２２ａ、２２ｂを囲むことができる。枠部２５は、樹脂から形成することができる。樹脂は、例えば、ＰＢＴ（polybutylene terephthalate）、ＰＣ（polycarbonate）、ＰＥＴ、ナイロン（Nylon）、ＰＰ(polypropylene)、ＰＥ(polyethylene)、ＰＳ(polystyrene)などの熱可塑性樹脂とすることができる。
また、樹脂に酸化チタンなどの粒子を混合して、発光素子２２ａ、２２ｂから出射した光に対する反射率を向上させることができる。なお、酸化チタンの粒子に限定されるわけではなく、発光素子２２ａ、２２ｂから出射した光に対する反射率が高い材料からなる粒子を混合させるようにすればよい。また、枠部２５は、例えば、白色の樹脂から形成することもできる。
枠部２５の内面２５ａの少なくとも一部は、基板２１から離れるに従い枠部２５の中心軸から離れる方向に傾斜する傾斜面とすることができる。枠部２５の内面２５ａは、基板２１の面に略垂直な面とすることもできる。枠部２５の内面２５ａの少なくとも一部は、内側に向けて突出する曲面とすることもできる。なお、枠部２５の内面２５ａが傾斜面となっていれば、内面に入射した光を車両用照明装置１の正面側に向けて出射するのが容易となる。枠部２５は、封止部２６の形成範囲を規定する機能と、リフレクタの機能とを有することができる。
封止部２６は、枠部２５により囲まれた領域に設けることができる。封止部２６は、枠部２５に囲まれた領域を覆うように設けることができる。すなわち、封止部２６は、発光素子２２ａ、２２ｂを覆うよう設けることができる。封止部２６は、透光性を有する材料から形成することができる。封止部２６は、例えば、枠部２５により囲まれた領域に樹脂を充填することで形成することができる。樹脂の充填は、例えば、ディスペンサなどの液体定量吐出装置を用いて行うことができる。充填する樹脂は、例えば、シリコーン樹脂などとすることができる。また、封止部２６には、蛍光体を含めることができる。蛍光体は、例えば、ＹＡＧ系蛍光体（イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体）とすることができる。ただし、蛍光体の種類は、車両用照明装置１の用途などに応じて所定の発光色が得られるように適宜変更することができる。
光学要素２７は、発光素子２２ａ、２２ｂから出射した光を拡散して、所定の配光特性が得られるようにする。光学要素２７は、例えば、凸レンズとすることができる。なお、光学要素２７は、例えば、凹レンズなどであってもよい。ここでは一例として、光学要素２７が凸レンズである場合を例に挙げて説明する。
光学要素２７は、透光性材料から形成することができる。光学要素２７は、例えば、シリコーン樹脂やアクリル樹脂などの透光性樹脂、ガラスなどから形成することができる。光学要素２７は、例えば、射出成形法やモールド成形法などにより形成することができる。
図３（ａ）は、発光素子２２ａ、２２ｂ、および光学要素２７を例示するための模式平面図である。
図３（ｂ）は、（ａ）における発光素子２２ａ、２２ｂ、および光学要素２７のＢ－Ｂ線方向の模式断面図である。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、光学要素２７は、枠部２５の基板２１側とは反対側の端部に設けられている。光学要素２７の周縁近傍は、枠部２５の外側に設けることができる。光学要素２７は、封止部２６の基板２１側とは反対側の端面、および、枠部２５の基板２１側とは反対側の端面の少なくともいずれかに接合することができる。
図３（ｂ）は、（ａ）における発光素子２２ａ、２２ｂ、および光学要素２７のＢ－Ｂ線方向の模式断面図である。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、光学要素２７は、枠部２５の基板２１側とは反対側の端部に設けられている。光学要素２７の周縁近傍は、枠部２５の外側に設けることができる。光学要素２７は、封止部２６の基板２１側とは反対側の端面、および、枠部２５の基板２１側とは反対側の端面の少なくともいずれかに接合することができる。
凸レンズである光学要素２７の基板２１側とは反対側の面（光の出射面）２７ａは、基板２１側とは反対側に向けて突出する曲面とすることができる。面２７ａは、例えば、球面の一部とすることができる。光学要素２７の基板２１側の面（光の入射面）２７ｂは、基板２１側に向けて突出する曲面とすることができる。面２７ｂは、例えば、球面の一部とすることができる。面２７ｂは、周縁に向かうに従い面２７ａに近づく方向に傾斜する傾斜面とすることができる。光学要素２７の面２７ａの中心、面２７ｂの中心、および、発光素子２２ａの中心は、直線上に設けることができる。
前述したように、封止部２６は、枠部２５により囲まれた領域に樹脂を充填することで形成することができる。そして、光学要素２７は、硬化前の封止部２６の上に押し付ける様にして設けることができる。この場合、封止部２６と光学要素２７の面２７ｂとの間に空隙が生じると意図した配光が得られなくなるおそれがある。そのため、光学要素２７の面２７ｂは、封止部２６と密着するようにすることが好ましい。
例えば、封止部２６となる材料を枠部２５により囲まれた領域に多めに充填し、光学要素２７を充填された材料に押し付けた際に、材料の一部が枠部２５の外部に流出するようにすることができる。この様にすれば、光学要素２７の面２７ｂが、封止部２６と密着するようにすることができる。光学要素２７を充填された材料に押し付けた際に空気が巻き込まれる場合がある。巻き込まれた空気が排出されずに残ると空隙が生ずることになる。
光学要素２７の面２７ｂは、周縁に向かうに従い面２７ａに近づく方向に傾斜する傾斜面となっているので、充填された材料を枠部２５の外側に押し出すのが容易となる。また、光学要素２７と材料との間に巻き込まれた空気が排出されやすくなる。また、発光素子２２ａ、２２ｂや配線に過大な圧力が作用するのを抑制することができる。
なお、この様な効果は、面２７ｂが球面の一部でなくても得ることができる。例えば、面２７ｂが、円錐、円錐台、角錐、角錐台などを構成する面であってもよい。また、封止部２６となる材料の粘度などによっては、面２７ｂは、基板２１に略平行な平坦面とすることもできる。
ただし、面２７ｂが球面の一部となっていれば、光学要素２７に凸レンズの機能を持たせるのが容易となる。
ただし、面２７ｂが球面の一部となっていれば、光学要素２７に凸レンズの機能を持たせるのが容易となる。
図３（ｂ）に示すように、発光素子２２ａの光の出射面２２ａ１と基板２１との間の距離Ｈ１は、発光素子２２ｂの光の出射面２２ｂ１と基板２１との間の距離Ｈ２よりも大きくすることができる。この場合、発光素子２２ａの厚みが、発光素子２２ｂの厚みより厚くなるようにすることができる。また、発光素子２２ａが接続される実装パッドの厚みを厚くしたり、発光素子２２ａと基板２１との間にスペーサなどを設けたりすることもできる。
図４（ａ）、（ｂ）は、発光素子２２ａの光の出射面２２ａ１の位置と配光との関係を例示するための模式図である。なお、図４（ａ）、（ｂ）は、枠部２５の内面２５ａが、基板２１の面に略垂直な面となっている場合である。
図４（ａ）は、発光素子２２ａの光の出射面２２ａ１と基板２１との間の距離Ｈ１が、発光素子２２ｂの光の出射面２２ｂ１と基板２１との間の距離Ｈ２と略同一の場合である。例えば、発光素子２２ａの厚みが発光素子２２ｂの厚みと略同一の場合である。
図４（ｂ）は、発光素子２２ａの光の出射面２２ａ１と基板２１との間の距離Ｈ１が、発光素子２２ｂの光の出射面２２ｂ１と基板２１との間の距離Ｈ２よりも大きい場合である（図３（ｂ）に例示をした場合である）。例えば、発光素子２２ａの厚みが発光素子２２ｂの厚みよりも厚い場合である。
図４（ａ）は、発光素子２２ａの光の出射面２２ａ１と基板２１との間の距離Ｈ１が、発光素子２２ｂの光の出射面２２ｂ１と基板２１との間の距離Ｈ２と略同一の場合である。例えば、発光素子２２ａの厚みが発光素子２２ｂの厚みと略同一の場合である。
図４（ｂ）は、発光素子２２ａの光の出射面２２ａ１と基板２１との間の距離Ｈ１が、発光素子２２ｂの光の出射面２２ｂ１と基板２１との間の距離Ｈ２よりも大きい場合である（図３（ｂ）に例示をした場合である）。例えば、発光素子２２ａの厚みが発光素子２２ｂの厚みよりも厚い場合である。
図４（ａ）から分かるように、距離Ｈ１と距離Ｈ２とを略同一とすれば、図４（ｂ）に示すものと比べて、発光モジュール２０（車両用照明装置１）の側方に出射される光を減らすことができる。すなわち、配光角を狭めることができる。このことは、距離Ｈ１が距離Ｈ２よりも小さくなれば、発光モジュール２０（車両用照明装置１）の側方に出射される光をさらに減らせることを意味する。例えば、発光素子２２ａの厚みを発光素子２２ｂの厚みよりも薄くすれば、発光モジュール２０（車両用照明装置１）の側方に出射される光を減らすことができる。
図４（ｂ）から分かるように、距離Ｈ１が距離Ｈ２よりも大きければ、図４（ａ）に示すものと比べて、発光モジュール２０（車両用照明装置１）の側方に出射される光を増やすことができる。すなわち、配光角を広げることができる。またさらに、光学要素２７の面２７ｂで反射される光を減らすことができる。すなわち、光の取り出し効率が向上するので、光束を大きくすることができる。
図５（ａ）、（ｂ）は、発光素子２２ｂの光の出射面２２ｂ１の位置と配光との関係を例示するための模式図である。なお、図５（ａ）、（ｂ）は、枠部２５の内面２５ａが、基板２１の面に略垂直な面となっている場合である。
図５（ａ）は、発光素子２２ｂの光の出射面２２ｂ１と基板２１との間の距離Ｈ２が、発光素子２２ａの光の出射面２２ａ１と基板２１との間の距離Ｈ１と略同一の場合である。例えば、発光素子２２ｂの厚みが発光素子２２ａの厚みと略同一の場合である。
図５（ｂ）は、発光素子２２ｂの光の出射面２２ｂ１と基板２１との間の距離Ｈ２が、発光素子２２ａの光の出射面２２ａ１と基板２１との間の距離Ｈ１よりも大きい場合である。例えば、発光素子２２ｂの厚みが発光素子２２ａの厚みよりも厚い場合である。
図５（ａ）は、発光素子２２ｂの光の出射面２２ｂ１と基板２１との間の距離Ｈ２が、発光素子２２ａの光の出射面２２ａ１と基板２１との間の距離Ｈ１と略同一の場合である。例えば、発光素子２２ｂの厚みが発光素子２２ａの厚みと略同一の場合である。
図５（ｂ）は、発光素子２２ｂの光の出射面２２ｂ１と基板２１との間の距離Ｈ２が、発光素子２２ａの光の出射面２２ａ１と基板２１との間の距離Ｈ１よりも大きい場合である。例えば、発光素子２２ｂの厚みが発光素子２２ａの厚みよりも厚い場合である。
図５（ａ）から分かるように、距離Ｈ２と距離Ｈ１とを略同一とすれば、図５（ｂ）に示すものと比べて、発光モジュール２０（車両用照明装置１）の側方に出射される光を減らすことができる。すなわち、配光角を狭めることができる。このことは、距離Ｈ２が距離Ｈ１よりも小さくなれば、発光モジュール２０（車両用照明装置１）の側方に出射される光をさらに減らせることを意味する。例えば、発光素子２２ｂの厚みを発光素子２２ａの厚みよりも薄くすれば、発光モジュール２０（車両用照明装置１）の側方に出射される光を減らすことができる。
図５（ｂ）から分かるように、距離Ｈ２が距離Ｈ１よりも大きければ、図５（ａ）に示すものと比べて、発光モジュール２０（車両用照明装置１）の側方に出射される光を増やすことができる。すなわち、配光角を広げることができる。またさらに、光学要素２７の面２７ｂで反射される光を減らすことができる。すなわち、光の取り出し効率が向上するので、光束を大きくすることができる。
ここで、車両用照明装置１の用途によっては、好ましい配光が変わる場合がある。例えば、車両用照明装置１がストップランプの場合には、発光モジュール２０の光の出射面の周縁領域が明るい配光が好ましい。一方、車両用照明装置１がテールランプの場合には、発光モジュール２０の光の出射面の中央領域が明るい配光が好ましい。
また、車両用照明装置は、用途の異なる複数の車両用照明装置を一体化したものとされる場合がある。例えば、前述した車両用照明装置１は、ストップランプの機能と、テールランプの機能とを備えた車両用照明装置とすることができる。この場合、発光素子２２ａをテールランプ用の発光素子とすることができる。発光素子２２ｂをストップランプ用の発光素子とすることができる。
前述したように、ストップランプの場合とテールランプの場合とでは好ましい配光が異なるものとなる。そのため、一般的には、レンズを用いて、それぞれの用途に適した配光が得られる様にしている。ところが、レンズは設計や製造が難しいので高価な部品となる。また、レンズは専用部品となるので、発光素子の数や配置などが変わるとレンズを変更する必要が生じ得る。そのため、製造コストの増大、在庫部品の増大、在庫管理の煩雑化を招いていた。
本実施の形態に係る車両用照明装置１においては、発光素子２２ａの光の出射面２２ａ１の位置と、発光素子２２ｂの光の出射面２２ｂ１の位置とをそれぞれ変化させることで所望の配光が得られるようにしている。例えば、発光素子２２ａの光の出射面２２ａ１と基板２１との間の距離Ｈ１が、発光素子２２ｂの光の出射面２２ｂ１と基板２１との間の距離Ｈ２とは異なるようにすることができる。
そのため、本実施の形態に係る車両用照明装置１とすれば、配光を容易に変更することができる。また、配光に応じて必要となる光学要素２７の種類を減らすことができる。
そのため、本実施の形態に係る車両用照明装置１とすれば、配光を容易に変更することができる。また、配光に応じて必要となる光学要素２７の種類を減らすことができる。
図６（ａ）～（ｃ）は、他の実施形態に係る発光素子２２ｂの配置を例示するための模式平面図である。
図３（ａ）に例示をしたものの場合には、発光素子２２ａの中心を中心とする十字の４つの端部のそれぞれに発光素子２２ｂを設けている。
これに対して、図６（ａ）に例示をしたものの場合には、発光素子２２ａの中心を中心とする正方形の４つの角部のそれぞれに発光素子２２ｂを設けている。また、図６（ｂ）に例示をしたものの場合には、発光素子２２ａの中心を通る直線を対称軸として線対称となる位置に２つの発光素子２２ｂを設けている。また、図６（ｃ）に例示をしたものの場合には、発光素子２２ａの中心を重心とする正三角形の３つの角部のそれぞれに発光素子２２ｂを設けている。
すなわち、車両用照明装置１を中心軸に沿った方向から見た場合に、１つの発光素子２２ａが枠部２５の中央領域に設けられるようにすることができる。１つの発光素子２２ａの中心を中心として回転対称となる位置に複数の発光素子２２ｂを設けることができる。
発光素子２２ｂの数や配置をこの様にしても、発光素子２２ａの光の出射面２２ａ１の位置と、発光素子２２ｂの光の出射面２２ｂ１の位置とをそれぞれ変化させることで所望の配光を得ることができる。
図３（ａ）に例示をしたものの場合には、発光素子２２ａの中心を中心とする十字の４つの端部のそれぞれに発光素子２２ｂを設けている。
これに対して、図６（ａ）に例示をしたものの場合には、発光素子２２ａの中心を中心とする正方形の４つの角部のそれぞれに発光素子２２ｂを設けている。また、図６（ｂ）に例示をしたものの場合には、発光素子２２ａの中心を通る直線を対称軸として線対称となる位置に２つの発光素子２２ｂを設けている。また、図６（ｃ）に例示をしたものの場合には、発光素子２２ａの中心を重心とする正三角形の３つの角部のそれぞれに発光素子２２ｂを設けている。
すなわち、車両用照明装置１を中心軸に沿った方向から見た場合に、１つの発光素子２２ａが枠部２５の中央領域に設けられるようにすることができる。１つの発光素子２２ａの中心を中心として回転対称となる位置に複数の発光素子２２ｂを設けることができる。
発光素子２２ｂの数や配置をこの様にしても、発光素子２２ａの光の出射面２２ａ１の位置と、発光素子２２ｂの光の出射面２２ｂ１の位置とをそれぞれ変化させることで所望の配光を得ることができる。
また、前述した光学要素２７の面２７ｂは、斜面となっているが、基板２１に略平行な平坦面とすることもできる。面２７ｂが平坦面であっても、発光素子２２ａの光の出射面２２ａ１の位置と、発光素子２２ｂの光の出射面２２ｂ１の位置とをそれぞれ変化させることで所望の配光を得ることができる。ただし、面２７ｂが斜面となっていれば、封止部２６となる材料を枠部２５の外側に押し出すのが容易となる。また、光学要素２７と材料との間に巻き込まれた空気が排出されやすくなる。また、発光素子２２ａ、２２ｂや配線に過大な圧力が作用するのを抑制することができる。
（車両用灯具）
次に、車両用灯具１００について例示する。
なお、以下においては、一例として、車両用灯具１００が自動車に設けられるリアコンビネーションライトである場合を説明する。ただし、車両用灯具１００は、自動車に設けられるリアコンビネーションライトに限定されるわけではない。車両用灯具１００は、自動車や鉄道車両などに設けられる車両用灯具であればよい。
次に、車両用灯具１００について例示する。
なお、以下においては、一例として、車両用灯具１００が自動車に設けられるリアコンビネーションライトである場合を説明する。ただし、車両用灯具１００は、自動車に設けられるリアコンビネーションライトに限定されるわけではない。車両用灯具１００は、自動車や鉄道車両などに設けられる車両用灯具であればよい。
図７は、車両用灯具１００を例示するための模式部分断面図である。
図７に示すように、車両用灯具１００には、車両用照明装置１、筐体１０１、カバー１０２、光学要素１０３、シール部材１０４、およびコネクタ１０５を設けることができる。
図７に示すように、車両用灯具１００には、車両用照明装置１、筐体１０１、カバー１０２、光学要素１０３、シール部材１０４、およびコネクタ１０５を設けることができる。
筐体１０１には車両用照明装置１を取り付けることができる。筐体１０１は、装着部１１を保持することができる。筐体１０１は、一方の端部側が開口した箱状を呈したものとすることができる。筐体１０１は、例えば、光を透過しない樹脂などから形成することができる。筐体１０１の底面には、装着部１１のバヨネット１２が設けられた部分が挿入される取付孔１０１ａを設けることができる。取付孔１０１ａの周縁には、装着部１１に設けられたバヨネット１２が挿入される凹部を設けることができる。なお、筐体１０１に取付孔１０１ａが直接設けられる場合を例示したが、取付孔１０１ａを有する取付部材が筐体１０１に設けられていてもよい。
車両用照明装置１を車両用灯具１００に取り付ける際には、装着部１１のバヨネット１２が設けられた部分を取付孔１０１ａに挿入し、車両用照明装置１を回転させる。すると、例えば、取付孔１０１ａの周縁に設けられた嵌合部にバヨネット１２が保持される。この様な取り付け方法は、ツイストロックと呼ばれている。
カバー１０２は、筐体１０１の開口を塞ぐように設けることができる。カバー１０２は、透光性を有する樹脂などから形成することができる。カバー１０２は、レンズなどの機能を有するものとすることもできる。
光学要素１０３には、車両用照明装置１から出射した光が入射する。光学要素１０３は、車両用照明装置１から出射した光の反射、拡散、導光、集光、所定の配光パターンの形成などを行うことができる。例えば、図７に例示をした光学要素１０３はリフレクタとすることができる。この場合、光学要素１０３は、車両用照明装置１から出射した光を反射して、所定の配光パターンを形成することができる。
シール部材１０４は、フランジ１３と筐体１０１の間に設けることができる。シール部材１０４は、環状を呈するものとすることができる。シール部材１０４は、ゴムやシリコーン樹脂などの弾性を有する材料から形成することができる。
車両用照明装置１が車両用灯具１００に取り付けられた際には、シール部材１０４は、フランジ１３と筐体１０１との間に挟まれる。そのため、シール部材１０４により、筐体１０１の内部空間を密閉することができる。また、シール部材１０４の弾性力により、バヨネット１２が筐体１０１に押し付けられる。そのため、車両用照明装置１が、筐体１０１から脱離するのを抑制することができる。
コネクタ１０５は、孔１０ｂの内部に露出している複数の給電端子３１の端部に嵌め合わせることができる。コネクタ１０５には、図示しない電源などを電気的に接続することができる。そのため、コネクタ１０５を複数の給電端子３１の端部に嵌め合わせることで、図示しない電源などと、発光素子２２ａ、２２ｂとを電気的に接続することができる。
また、コネクタ１０５は、段差部分を有することができる。そして、シール部材１０５ａを、段差部分に取り付けることができる。シール部材１０５ａは、孔１０ｂの内部に水が侵入するのを防ぐために設けることができる。シール部材１０５ａを有するコネクタ１０５が孔１０ｂに挿入された際には、孔１０ｂが水密となるように密閉される。
シール部材１０５ａは、環状を呈するものとすることができる。シール部材１０５ａは、ゴムやシリコーン樹脂などの弾性を有する材料から形成することができる。コネクタ１０５は、例えば、接着剤などを用いてソケット１０側の要素に接合することもできる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
１ 車両用照明装置、１０ ソケット、１１ 装着部、１２ バヨネット、１３ フランジ、１４ 放熱フィン、２０ 発光モジュール、２１ 基板、２２ａ 発光素子、２２ａ１ 出射面、２２ｂ 発光素子、２２ｂ１ 出射面、２５ 枠部、２６ 封止部、２７ 光学要素、２７ａ 面、２７ｂ 面、１００ 車両用灯具、１０１ 筐体
Claims (6)
- 基板と；
前記基板の上に設けられた枠部と；
前記枠部の内側に設けられた第１の発光素子と；
前記第１の発光素子の周囲に設けられた複数の第２の発光素子と；
前記枠部の前記基板側とは反対側の端部に設けられた光学要素と；
を具備し、
前記第１の発光素子の光の出射面と前記基板との間の距離は、前記第２の発光素子の光の出射面と前記基板との間の距離とは異なり、
前記第１の発光素子の厚みは、前記第２の発光素子の厚みよりも厚い車両用照明装置。 - 基板と；
前記基板の上に設けられた枠部と；
前記枠部の内側に設けられた第１の発光素子と；
前記第１の発光素子の周囲に設けられた複数の第２の発光素子と；
前記枠部の前記基板側とは反対側の端部に設けられた光学要素と；
を具備し、
前記第１の発光素子の光の出射面と前記基板との間の距離は、前記第２の発光素子の光の出射面と前記基板との間の距離とは異なり、
前記第２の発光素子の厚みは、前記第１の発光素子の厚みよりも厚い車両用照明装置。 - 前記車両用照明装置を中心軸に沿った方向から見た場合に、１つの前記第１の発光素子が前記枠部の中央領域に設けられ、前記１つの第１の発光素子の中心を中心として回転対称となる位置に４つの前記第２の発光素子が設けられている請求項１または２に記載の車両用照明装置。
- 前記１つの第１の発光素子は、テールランプの配線パターンと電気的に接続され、
前記４つの第２の発光素子は、ストップランプの配線パターンと電気的に接続されている請求項３記載の車両用照明装置。 - 一方の端部側に前記基板が設けられるソケットをさらに備えた請求項１～４のいずれか１つに記載の車両用照明装置。
- 請求項１～５のいずれか１つに記載の車両用照明装置と；
前記車両用照明装置が取り付けられる筐体と；
を具備した車両用灯具。
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