JPWO2020031880A1 - 光源ユニット及び灯具 - Google Patents

Abstract

光の照射態様の多様化を図る。回転軸（Ｐ）を支点として回転可能な配置ベース（１３）と、配置ベースに配置された複数の光源（１４）とを備え、複数の光源が配置ベースの周方向に離隔して配置され、複数の光源に対して個別に点消灯制御が可能にされた。これにより、配置ベースの周方向に離隔して配置された複数の光源に対して個別に点消灯制御が可能にされるため、配置ベースの回転時に各光源の位置に応じて各光源の点灯と消灯の切替を行うことが可能になり、光の照射態様の多様化を図ることができる。

Description

本発明は、回転可能な配置ベースに複数の光源が配置された光源ユニット及びこれを備えた灯具についての技術分野に関する。

灯具、例えば、車輌用灯具には、光源がファンの中央部に位置された基台に配置され、ファンとともに回転される構成にされた光源ユニットを有するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された車輌用灯具においては、ファンの回転時に光源が点灯され、光源から出射された光によって所定の配光パターンが形成される。このとき光源の点灯に伴って発生する熱がヒートシンクとして機能する基台を介して放出されて冷却が行われると共に光源がファンの回転によって生じる気流によっても冷却される。

特開２０１８−６３８９１号公報

ところで、近年、車輌用灯具を含む灯具においては、各種のタイプが開発され、光の照射態様も被視認性や意匠性の観点から多様化が進展している。例えば、車輌用灯具においては、センサーとの組み合わせにより、先行車や対向車や歩行者を検出し、これらの検出箇所に対しては部分的に光の照射が行われないように光の照射状態を制御することが可能なタイプも開発されている。

従って、光源が基台とともに回転されるような灯具においても、光の照射態様の多様化が図られることが望ましい。

そこで、本発明光源ユニット及び灯具は、上記した問題点を克服し、光の照射態様の多様化を図ることを目的とする。

第１に、本発明に係る光源ユニットは、所定の回転軸を支点として回転可能な配置ベースと、前記配置ベースに配置された複数の光源とを備え、前記複数の光源が前記配置ベースの周方向に離隔して配置され、前記複数の光源に対して個別に点消灯制御が可能にされたものである。

これにより、配置ベースの周方向に離隔して配置された複数の光源に対して個別に点消灯制御が可能にされる。

第２に、上記した本発明に係る光源ユニットにおいては、前記配置ベースの回転により前記複数の光源が所定の位置に移動されたときに点灯が行われることが望ましい。

これにより、所定の位置以外の位置において複数の光源が消灯されるため、所定の位置以外の位置では光源が冷却される。

第３に、上記した本発明に係る光源ユニットにおいては、前記複数の光源が等間隔に位置されることが望ましい。

これにより、複数の光源に対する点消灯制御を各光源の配置ベースに対する配置位置に拘わらず配置ベースの回転速度のみを考慮して行うことが可能になる。

第４に、上記した本発明に係る光源ユニットにおいては、前記複数の光源が前記配置ベースの外周面に配置されることが望ましい。

これにより、光源が点灯する範囲を小さくしても光源ユニットから出射される光の単位時間あたりの量を低下しないようにすることが可能になる。

第５に、本発明に係る灯具は、所定の回転軸を支点として回転可能な配置ベースと、前記配置ベースに配置された複数の光源と、前記複数の光源から出射された光を制御する光制御部材とを備え、前記複数の光源が前記配置ベースの周方向に離隔して配置され、前記複数の光源に対して個別に点消灯制御が可能にされたものである。

これにより、光源ユニットにおいて、配置ベースの周方向に離隔して配置された複数の光源に対して個別に点消灯制御が可能にされる。

第６に、上記した本発明に係る光源ユニットにおいては、前記光制御部材は配光パターンの形状の内側の弧の長さと外側の弧の長さの差を小さくするように制御することが望ましい。

これにより、配光パターンの形状を横長の矩形状又は略矩形状の配光パターンとして形成し易くなる。

本発明によれば、配置ベースの周方向に離隔して配置された複数の光源に対して個別に点消灯制御が可能にされるため、配置ベースの回転時に各光源の位置に応じて各光源の点灯と消灯の切替を行うことが可能になり、光の照射態様の多様化を図ることができる。

図２乃至図８と共に本発明光源ユニット及び灯具の実施の形態を示すものであり、本図は、車輌用灯具の断面図である。 配置ベースに光源が配置された状態を示す平面図である。 点灯される範囲に複数の光源が位置されている状態を示す平面図である。 図５及び図６と共に点灯可能な範囲の中で光源に対する点消灯制御が行われる照射状態の例を示すものであり、本図は、灯具ユニットの例を示す側面図である。 点灯可能な範囲に三つの光源が位置されている状態を示す正面図である。 配光パターンの例を示す図である。 外周面に光源が配置された例を示す斜視図である。 多角形の形状に形成された配置ベースの外周面に光源が配置された例を示す斜視図である。

以下に、本発明光源ユニット及び灯具を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。以下に示した実施の形態は、本発明灯具を車輌用前照灯に適用したものである。尚、本発明灯具は車輌用前照灯以外の各種の車輌用灯具に適用することができる他、車両以外に用いられる照明装置等の各種の灯具に適用することができる。また、本発明光源ユニットは、車輌用灯具を含む各種の灯具において用いられる各種の光源ユニットに適用することができる。

灯具１は、それぞれ車体の前端部における左右両端部に取り付けられて配置されている。

灯具１は、前端に開口を有するハウジング２とハウジング２の開口を閉塞した状態でハウジング２に取り付けられたカバー３とを備えている（図１参照）。ハウジング２とカバー３によって灯具外筐４が構成されている。灯具外筐４の内部空間は配置空間５として形成されている。

配置空間５には灯具ユニット６が配置されている。灯具ユニット６はベースホルダー７と投影レンズ８とリフレクター９とシェード１０と光源ユニット１１を有している。

ベースホルダー７は上下方向を向く板状のベース部７ａとベース部７ａの前端部から上方に突出された前側取付部７ｂとベース部７ａの後端部から上方に突出された後側取付部７ｃとを有している。ベースホルダー７はベース部７ａが、例えば、ハウジング２の下面部に取り付けられている。

投影レンズ８は、例えば、前方に凸の略半球状に形成され、ベースホルダー７の前側取付部７ｂに取り付けられている。投影レンズ８は入射された光を平行光又は集光する光に制御する機能を有している。

リフレクター９はベースホルダー７の後側取付部７ｃに取り付けられている。リフレクター９は内面が反射面９ａとして形成され、光を反射面９ａで投影レンズ８へ向けて反射する機能を有している。

シェード１０はベースホルダー７のベース部７ａに取り付けられている。シェード１０は配置空間５において発生する一部の光を遮蔽して投影レンズ８への入射を防止する等の機能を有し、光源ユニット１１の略前半部を上方から覆う位置に配置されている。

上記したように、投影レンズ８は入射された光を平行光又は集光する光に制御する機能を有し、リフレクター９は光を投影レンズ８へ向けて反射する機能を有し、シェード１０は一部の光を遮蔽する機能を有しており、これらの投影レンズ８とリフレクター９とシェード１０は光を制御する光制御部材として機能する。

光源ユニット１１は駆動源として機能する駆動モーター１２と駆動モーター１２によって回転される配置ベース１３と配置ベース１３に配置された複数の光源１４、１４、・・・とを有している。

駆動モーター１２はベースホルダー７のベース部７ａに取り付けられ、軸方向が上下方向にされている。

配置ベース１３は、例えば、円板状又は扁平な円柱状に形成され、軸方向が上下方向にされた状態で中心部が駆動モーター１２に連結されている。従って、配置ベース１３は中心軸が回転支点となる回転軸Ｐとされている。配置ベース１３は上面が光源配置面１３ａとして形成されている。配置ベース１３は駆動モーター１２によって回転軸Ｐを支点として回転される。配置ベース１３は放熱性の高い、例えば、金属材料によって形成され、回転体としての機能の他にヒートシンクとしても機能する。

光源１４、１４、・・・は配置ベース１３における光源配置面１３ａの外周部に周方向に離隔して配置されている（図２参照）。光源１４としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられている。光源１４、１４、・・・は図示しない基板を介して光源配置面１３ａに配置され、例えば、等間隔の状態で位置されている。配置ベース１３の光源配置面１３ａは平面状に形成されているため、配置ベース１３に対する光源１４、１４、・・・の配置を容易に行うことができる。

尚、光源１４の配置ベース１３に対する配置数は複数であれば任意であり、また、間隔も等間隔ではなく不等の間隔にされていてもよい。

灯具１においては、光源１４、１４、・・・に対して個別に点消灯制御が可能にされている。従って、各光源１４に対しては図示しない制御回路によって通電状態のオンオフが行われる。具体的な構成としては、例えば、配置ベース１３の下面に光源１４、１４、・・・にそれぞれ電流を供給するための複数の図示しない端子部が周方向に離隔して形成され、制御回路に電気的に接続された図示しない接点部が配置ベース１３の下面に摺動可能な状態で位置されている。配置ベース１３が回転されたときに接点部が配置ベース１３の下面に摺動され接点部が端子部に接続されることにより接続された端子部に応じた光源１４に通電が行われて点灯され、接点部が端子部から離隔されることにより点灯が行われていた光源１４への通電が解除されて消灯される。

上記のように灯具１においては、光源１４、１４、・・・に対して個別に点消灯制御が可能にされており、光源ユニット１１においては、配置ベース１３の周方向における一定の範囲Ａで光源１４、１４、・・・が点灯され、それ以外の範囲では光源１４、１４、・・・が消灯されるように構成されている。従って、配置ベース１３の回転により各光源１４、１４、・・・が範囲Ａに移動されたときに点灯が行われ、光源１４、１４、・・・が範囲Ａの始端Ａ１から範囲Ａの終端Ａ２まで移動される間で点灯が行われる。

このように灯具１においては、配置ベース１３の回転時に範囲Ａにおいて光源１４、１４、・・・の点灯が行われるため、配置ベース１３の回転に伴って範囲Ａを順次通過する光源１４、１４、・・・が連続的に点灯され、恰も範囲Ａに存在する光源１４が常時点灯しているような状態に認識される。

光源１４から出射された光はリフレクター９へ向かい、リフレクター９の反射面９ａで反射されて投影レンズ８に入射され、投影レンズ８によって方向が制御されカバー３を透過されて前方へ向けて照射される。

光源１４の点灯時には光源１４及び基板から発生する熱がヒートシンクとしても機能する配置ベース１３に伝達され、配置ベース１３を介して放出されて冷却が行われる。また、同時に、配置ベース１３の回転によって気流が生じるため、この気流によっても冷却が行われる。さらに、配置ベース１３の回転時には光源１４が範囲Ａに移動されたときのみ点灯が行われ、範囲Ａに存在していないときには光源１４が消灯されており、範囲Ａに光源１４が存在していない時間は光源１４の冷却時間とされる。

尚、範囲Ａの周方向における大きさは、少なくとも一つの光源１４の全体が位置される大きさであればよく、例えば、配置ベース１３の回転時に瞬間的に二つ以上の光源１４の全体が位置される大きさであってもよい（図３参照）。但し、範囲Ａの周方向における大きさは配置ベース１３の回転数と光源１４、１４、・・・の配置ベース１３に対する配置数等に基づいて必要な点灯時間を確保する観点において設定することが望ましく、また、冷却性能を高めるために光源１４に必要な冷却時間、即ち、配置ベース１３の１回転に対する光源１４の消灯時間をも考慮して設定することがより望ましい。

また、範囲Ａが周方向における一定の範囲であるため、光源１４、１４、・・・から出射された光によって形成される配光パターンは横長の形状になり易く、灯具１においては、例えば、光源１４、１４、・・・から出射される光によってハイビームの配光パターンの形成を行い易い。但し、光源１４、１４、・・・から出射される光によって形成される配光パターンはハイビームの配光パターンに限られることはなく、ロービームの配光パターンであってもよく、デイタイムランニングランプとして用いられる場合のような昼間照明の配光パターンでもよく、標識灯として使用される場合の各種の配光パターンであってもよい。

上記したように、灯具１にあっては、配置ベース１３の回転により複数の光源１４、１４、・・・が所定の位置（範囲Ａ）に移動されたときに点灯が行われる。

従って、所定の位置以外の位置において複数の光源１４、１４、・・・が消灯されるため、所定の位置以外の位置では光源１４、１４、・・・が冷却され、光源１４、１４、・・・の良好な駆動状態を確保することができる。

特に、複数の光源１４、１４、・・・が順次範囲Ａにおいて点灯され範囲Ａ以外において消灯されるため、範囲Ａにおいてのみ大きな電流量を光源１４に供給しても消灯時間により十分な冷却を行うことが可能になる。従って、安価な光源１４、１４、・・・を用いて高輝度の照射状態を確保することが可能になり、灯具１の製造コストの高騰を来すことなく高輝度の照射状態を確保することができる。

また、範囲Ａの周方向における大きさを一つの光源１４の全体が位置される大きさにすることにより、配置ベース１３の一周の回転時間に対して光源１４、１４、・・・の消灯時間を最大にすることができ、高輝度化を確保した上で光源１４、１４、・・・の安定した駆動状態及び長寿命化を図ることができる。

次に、一定の点灯可能な範囲の中で光源１４、１４、・・・に対する点消灯制御が行われる照射状態の例について説明する（図４乃至図６参照）。

このような照射状態の例は、センサーとの組み合わせにより、先行車や対向車や歩行者等を検出し、これらの検出箇所に対しては部分的に光の照射が行われないように点消灯制御する例である。

本例においては、例えば、リフレクター９を有さない灯具ユニット６Ａが用いられる（図４参照）。灯具ユニット６Ａにおいて、配置ベース１３と駆動モーター１２は軸方向が前後方向にされた状態で配置され、光源１４、１４、・・・から出射された光が投影レンズ８によって制御されて前方へ向けて照射される。

尚、本例の点消灯制御は、リフレクター９によって光が反射され投影レンズ８によって制御されて前方へ向けて照射される灯具ユニット６を用いて行うことも可能である。

上記のように灯具１においては、光源１４、１４、・・・に対して個別に点消灯制御が可能にされており、配置ベース１３の周方向における一定の範囲Ｂで光源１４、１４、・・・が点灯可能とされ、それ以外の範囲では光源１４、１４、・・・が消灯されるように構成されている（図５参照）。

範囲Ｂの周方向における大きさは複数の光源１４、例えば、三つの光源１４、１４、１４の全体が位置される大きさであり、始端Ｂ１から終端Ｂ２までの範囲である。範囲Ｂは、例えば、３０度であり、光源１４、１４、・・・から出射される光によって形成される配光パターンは横長の形状になり、光源１４、１４、・・・から出射される光によってハイビームの配光パターンが形成される。

このときセンサーによって先行車や対向車や歩行者等が検出されると、検出結果が制御回路に送信され、範囲Ｂにおいても、これらの検出箇所に応じた範囲Ｂｘで制御回路によって光源１４、１４、・・・の消灯が行われ、範囲Ｂｘで消灯が行われた状態の配光パターンＨが形成される（図６参照）。図６に示す配光パターンは、範囲Ｂｘで消灯が行われた状態のハイビームの配光パターンＨとロービームの配光パターンＬとを合わせた配光パターンであり、配光パターンＨは範囲Ｂｘにおいて消灯された部分が暗部Ｃとされている。暗部Ｃにより先行車の搭乗者や対向車の搭乗者や歩行者等には光が照射されず、これらの搭乗者や歩行者に対する幻惑光の発生が防止される。

尚、検出結果によっては、範囲Ｂにおいて複数の検出箇所に応じた複数の範囲Ｂｘで制御回路によって光源１４、１４、・・・の消灯が行われる場合もある。

ロービームの配光パターンＬは、例えば、灯具ユニット６Ａに隣接して配置された図示しないロービーム用の他の灯具ユニットから出射される光によって形成される。

上記したように、光制御部材として機能する投影レンズ８によって制御された光により横長の形状の配光パターンの形成が可能とされる。従って、配置ベース１３の回転方向における一定範囲において消灯制御することにより横長の形状の配光パターンの一部を暗部Ｃとして形成することが可能になり、照射範囲において部分的に光の照射が行われないような光の照射状態を形成することができる。

また、図６には、配光パターンＨとして外側（上側）の弧ａと内側（下側）の弧ｂが緩やかな円弧状にされ弧ａの長さＰａと弧ｂの長さＰｂとが異なる例を示したが、光制御部材として機能する投影レンズ８によって弧ａの長さＰａと弧ｂの長さＰｂとの差が小さくなるように制御されてもよい。

このように制御されることにより配光パターンＨは、図６の右上に示すように、例えば、横長の矩形状又は略矩形状の配光パターンＨ′として形成され、灯具１、特に、車輌用灯具として適正な形状の配光パターンを形成することができる。

尚、上記には、光源１４、１４、・・・が点灯される範囲Ａ、Ｂがそれぞれ一つのみ設定された例を示したが、光源１４、１４、・・・が点灯される範囲は周方向において異なる位置で二つ以上が設定されていてもよく、この場合には、例えば、光の照射方向や輝度や照射範囲等が点灯される各範囲毎に異なるようにすることも可能である。

以上に記載した通り、灯具１にあっては、複数の光源１４、１４、・・・が配置ベース１３の周方向に離隔して配置され、複数の光源１４、１４、・・・に対して個別に点消灯制御が可能にされている。

従って、配置ベース１３の周方向に離隔して配置された複数の光源１４、１４、・・・に対して個別に点消灯制御が可能にされるため、配置ベース１３の回転時に各光源１４、１４、・・・の位置に応じて各光源１４、１４、・・・の点灯と消灯の切替を行うことが可能になり、光の照射態様の多様化を図ることができる。

また、配置ベース１３の回転時に光源１４、１４、・・・が消灯されることにより消灯時間を冷却時間とすることができ、消灯時間により光源１４、１４、・・・の十分な冷却を行うことが可能になり、冷却性能を高めた上で光の照射態様の多様化を図ることができる。

また、複数の光源１４、１４、・・・が等間隔に位置されることにより、光源１４、１４、・・・に対する点消灯制御を各光源１４、１４、・・・の配置ベース１３に対する配置位置に拘わらず配置ベース１３の回転速度のみを考慮して行うことが可能になり、点消灯制御の容易化及び単純化を図ることができる。

尚、上記には、配置ベース１３における軸方向を向く面が光源配置面１３ａとして形成された例を示したが、例えば、配置ベース１３の外周面を光源配置面１３ｂとして形成し、光源配置面１３ｂに光源１４、１４、・・・を周方向に離隔して配置することも可能である（図７参照）。

このように光源１４、１４、・・・が配置ベース１３の外周面に配置されることにより、光源１４、１４、・・・が配置ベース１３の最も外側に位置する面に配置されるため、光源１４、１４、・・・の配置ベース１３に対する配置数を増やすことが可能になる。

従って、光源１４、１４、・・・が点灯する範囲Ａ、Ｂを小さくしても光源ユニット１１から出射される光の単位時間あたりの量を低下しないようにすることが可能になり、範囲Ａ、Ｂを小さくして光源１４、１４、・・・の冷却時間を増やすことにより、照射態様の多様化や高輝度化を確保した上で光源１４、１４、・・・の一層安定した駆動状態及び一層の長寿命化を図ることができる。

また、例えば、配置ベース１３を多角形の形状に形成し、外周面である光源配置面１３ｂに光源１４、１４、・・・を周方向に離隔して配置することも可能である（図８参照）。

このように配置ベース１３を多角形の形状に形成することにより、光源１４、１４、・・・をそれぞれ平面に配置することが可能になり、配置ベース１３に対する光源１４、１４、・・・の配置を容易に行うことができる。

１…灯具、８…投影レンズ（光制御部材）、９…リフレクター（光制御部材）、１０…シェード（光制御部材）、１１…光源ユニット、１３…配置ベース

Claims (6)

1. 所定の回転軸を支点として回転可能な配置ベースと、
   前記配置ベースに配置された複数の光源とを備え、
   前記複数の光源が前記配置ベースの周方向に離隔して配置され、
   前記複数の光源に対して個別に点消灯制御が可能にされた
   光源ユニット。
2. 前記配置ベースの回転により前記複数の光源が所定の位置に移動されたときに点灯が行われる
   請求項１に記載の光源ユニット。
3. 前記複数の光源が等間隔に位置された
   請求項１又は請求項２に記載の光源ユニット。
4. 前記複数の光源が前記配置ベースの外周面に配置された
   請求項１、請求項２又は請求項３に記載の光源ユニット。
5. 所定の回転軸を支点として回転可能な配置ベースと、
   前記配置ベースに配置された複数の光源と、
   前記複数の光源から出射された光を制御する光制御部材とを備え、
   前記複数の光源が前記配置ベースの周方向に離隔して配置され、
   前記複数の光源に対して個別に点消灯制御が可能にされた
   灯具。
6. 前記光制御部材は配光パターン形状の内側の弧の長さと外側の弧の長さの差を小さくするように制御する
   請求項５に記載の灯具。

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