WO2021044980A1 - 灯具ユニット - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a lamp unit equipped with a reflective spatial light modulator.
- Patent Document 1 As an in-vehicle lamp unit, light from a light source reflected by a spatial light modulator is irradiated toward the front of the unit via an optical member such as a projection lens. It is known that it is configured as such.
- the lamp unit described in Patent Document 1 has a configuration capable of accurately forming various light distribution patterns by controlling the spatial distribution of reflected light in a spatial light modulator.
- control board that controls the spatial light modulator is electrically connected to the support board that supports the spatial light modulator via the flexible printed wiring board, the spatial light modulation is performed. It is easily possible to control the spatial distribution of reflected light in the vessel.
- the control board is arranged so as not to overlap with the support board in the front view of the lamp unit, the lamp unit becomes large, so the lamp unit is tilted to adjust its optical axis. It becomes difficult to do.
- This disclosure aims to achieve the above objectives by devising the arrangement of the control board.
- the lamp unit according to the present disclosure is A lighting unit including a light source, a spatial light modulator that reflects light from the light source, and an optical member that irradiates the light reflected by the spatial light modulator toward the front of the unit.
- a support substrate that supports the spatial light modulator in a state of being electrically connected to the spatial light modulator, a control substrate that controls the spatial light modulator, and the support substrate and the control substrate are electrically connected to each other. Equipped with a flexible printed wiring board to connect The control board is arranged so as to face the support board on the rear side of the unit with respect to the support board.
- the specific configuration of the "spatial light modulator” is not particularly limited as long as it can control the spatial distribution of the reflected light when reflecting the light from the light source.
- a digital micromirror or one using a reflective liquid crystal can be adopted.
- the specific configuration of the "optical member” is not particularly limited as long as it is configured to irradiate the light from the light source reflected by the spatial light modulator toward the front of the unit.
- a projection lens, a reflector, a mirror, or the like can be adopted.
- control board is arranged so as to face the support substrate on the rear side of the unit with respect to the support substrate
- specific arrangement angle, the distance from the support substrate, and the like are not particularly limited.
- arranged so as to face the support substrate means that the arrangement is made at an inclination angle within ⁇ 30 ° from the state of being arranged so as to extend parallel to the support substrate. ..
- the lighting unit according to the present disclosure is configured to irradiate the light from the light source reflected by the spatial light modulator toward the front of the unit via the optical member, the space of the reflected light in the spatial light modulator. By controlling the distribution, various light distribution patterns can be formed with high accuracy.
- the lighting equipment unit includes a support substrate that supports the spatial light modulator in a state of being electrically connected to the spatial light modulator, a control substrate that controls the spatial light modulator, and a support substrate and a control substrate. Since it is provided with a flexible printed wiring board that is electrically connected and the control board is arranged so as to face the support board on the rear side of the unit with respect to the support board, the following effects can be obtained.
- the control board when the control board is arranged so as to face the support board on the rear side of the unit with respect to the support board, the control board is arranged in a positional relationship that does not overlap with the support board when viewed from the front of the unit.
- the lamp unit can be made into a compact configuration.
- various light distribution patterns can be formed by a compact configuration. As a result, it becomes possible to easily tilt the lamp unit to adjust its optical axis.
- FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a vehicle lamp provided with a lamp unit according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a perspective view showing the lamp unit.
- FIG. 3 is a plan view showing the lamp unit.
- FIG. 4 is a perspective view showing the lamp unit as a component.
- FIG. 5 is a diagram showing details of a main part of FIG.
- FIG. 6 is a diagram showing details of a main part of FIG.
- FIG. 7 is a diagram showing details of the VII portion of FIG.
- FIG. 8 is a diagram transparently showing a light distribution pattern formed by the irradiation light from the lamp unit.
- FIG. 9 is a vertical cross-sectional view showing a vehicle lamp according to a modified example of the above embodiment.
- FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a vehicle lamp 100 provided with a lamp unit 10 according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a perspective view showing the lamp unit 10
- FIG. 3 is a plan view showing the lamp unit 10.
- FIG. 4 is a perspective view showing the lamp unit 10 decomposed into components.
- the direction indicated by X is the "front” of the lamp unit 10, and is hereinafter referred to as "the front of the unit”.
- the direction indicated by Y is the “left direction” ("right direction” in the front view of the lamp unit 10) orthogonal to the "front” of the lamp unit 10, and is hereinafter referred to as “unit right direction”.
- the direction indicated by Z is the “upward direction” of the lamp unit 10, and is hereinafter referred to as "unit upward direction”.
- the "front-back direction” of the lamp unit 10 is a direction including "front of the unit” and “rear of the unit”.
- the “vertical direction” of the lamp unit 10 is a direction including “unit upward direction” and “unit downward direction”.
- the "left-right direction” of the lamp unit 10 is a direction including the "unit left direction” and the "unit right direction”. The same applies to figures other than these.
- the vehicle lamp 100 is a road surface drawing lamp provided at the front end of the vehicle, and has a configuration in which the lamp unit 10 is housed in a lamp chamber formed by the lamp body 102 and the translucent cover 104. ..
- the lamp unit 10 is in a state in which the optical axis is adjusted so that the front-rear direction (that is, the front-rear direction of the unit) coincides with the front-rear direction of the vehicle.
- the lamp unit 10 is configured to include a spatial light modulation unit 20, a light source side sub-assy 50, a lens-side sub-assy 70, and a bracket 40 that supports them.
- the bracket 40 is a member made of metal (for example, made of aluminum die-cast), and has a vertical surface portion 40A extending along a vertical surface orthogonal to the front-rear direction of the unit and a shelf extending toward the front of the unit in the lower region of the vertical surface portion 40A. It is provided with a shape portion 40B.
- the lamp unit 10 is supported by the lamp body 102 at the vertical facing portion 40A of the bracket 40 via a mounting structure (not shown), and is configured to be tilted in the vertical direction and the horizontal direction with respect to the lamp body 102. ..
- the spatial light modulation unit 20 includes a spatial light modulator 30, a support substrate 22 arranged on the rear side of the unit with respect to the spatial light modulator 30, and a heat sink 24 arranged on the rear side of the unit with respect to the support substrate 22. It has.
- the support substrate 22 is formed so as to extend below the heat sink 24.
- the light source side sub-assy 50 includes a pair of left and right light sources (specifically, light emitting diodes) 52 mounted on the substrate 56, and a reflector 54 that reflects the light emitted from each light source 52 toward the spatial light modulation unit 20. It has.
- the reflecting surface of the reflector 54 is configured to converge the light emitted from each light source 52 to a position displaced upward with respect to the rear focal point F (see FIG. 1) of the projection lens 72.
- the substrate 56 is equipped with a connector 58 for supplying power to a pair of left and right light sources 52.
- the shelf-shaped portion 40B of the bracket 40 is formed so as to extend horizontally from the vertical facing portion 40A toward the front of the unit and then obliquely extend diagonally downward and forward, and the light source side sub is formed on the upper surface of the inclined region.
- the substrate 56 and reflector 54 of the assembly 50 are supported.
- the lens-side sub-assy 70 includes a projection lens 72 having an optical axis Ax extending in the front-rear direction of the unit and a lens holder 74 that supports the projection lens 72, and is attached to a bracket 40 at the rear end of the lens holder 74. It is supported.
- a heat sink 80 and a cooling fan 82 for dissipating heat generated by lighting each light source 52 are arranged on the lower side of the shelf-shaped portion 40B of the bracket 40.
- the heat sink 80 is integrally formed with the bracket 40, and includes a plurality of heat radiation fins 80a extending toward the rear of the unit.
- the cooling fan 82 is arranged on the rear side of the unit of the plurality of heat radiation fins 80a.
- the lamp unit 10 irradiates the light from each light source 52 reflected by the reflector 54 toward the front of the unit via the spatial light modulator 30 and the projection lens 72, thereby displaying characters on the road surface in front of the vehicle.
- the structure is such that a light distribution pattern for drawing symbols and the like (that is, a light distribution pattern for drawing a road surface) can be formed with high accuracy.
- the lamp unit 10 is configured to include a control board 60 on which a control circuit (not shown) for controlling the spatial light modulator 30 based on a video signal from an in-vehicle camera (not shown) is mounted. ing.
- control board 60 is arranged so as to face the support board 22 on the rear side of the unit with respect to the heat sink 24 (specifically, so as to extend parallel to the support board 22), and the support is not shown. It is supported by an electromagnetic shield cover 90 or the like, which will be described later, via a member.
- the control board 60 is electrically connected to the support board 22 via the flexible printed wiring board 64 (this will be described later).
- FIG. 5 is a diagram showing the details of the main part of FIG. 1, showing the detailed structure of the spatial light modulation unit 20.
- the spatial light modulator 30 is a digital micromirror device (DMD) in which a plurality of reflecting elements (specifically, hundreds of thousands of micromirrors) 30As are arranged in a matrix.
- DMD digital micromirror device
- a reflection control unit 30A, a housing unit 30B accommodating the reflection control unit 30A, and a light transmissive plate 30C supported by the housing unit 30B in a state of being arranged in front of the unit from the reflection control unit 30A are provided. It has a structure like this.
- the spatial light modulator 30 is arranged so that its reflection control unit 30A is located on the vertical plane orthogonal to the optical axis Ax at the rear focal point F of the projection lens 72.
- the central axis Ax1 of the reflection control unit 30A extends in the front-rear direction of the unit at a position displaced upward with respect to the optical axis Ax.
- the spatial light modulator 30 controls the angle of the reflection surface of each of the plurality of reflection elements 30As constituting the reflection control unit 30A to control the reflection direction of light from each light source 52 that has reached each reflection element 30As. It is configured so that it can be selectively switched. Specifically, the first angular position that reflects the light from each light source 52 in the direction of the optical path R1 toward the projection lens 72 (the direction shown by the solid line in FIG. 5) and the direction deviating from the projection lens 72 (that is, that is). A second angular position for reflection in the direction of the optical path R2 (the direction indicated by the two-point chain line in FIG. 5) toward the direction (direction that does not adversely affect the formation of the light distribution pattern) is selected.
- FIG. 6 is a diagram showing the details of the main part of FIG. 5, showing the detailed structure of the reflection control unit 30A.
- each reflecting element 30As constituting the reflection control unit 30A has a configuration capable of rotating around a horizontal axis extending in the left-right direction.
- each reflecting element 30As rotates downward by a predetermined angle (for example, about 12 °) with respect to the vertical plane orthogonal to the central axis Ax1 of the reflection control unit 30A, and the reflector 54 (FIG. 5).
- the reflected light from (see) is reflected toward the front of the unit as slightly upward light (light of the optical path R1).
- each reflecting element 30As rotates upward by a predetermined angle (for example, about 12 °) with respect to the vertical plane orthogonal to the central axis Ax1, and considerably reflects the light reflected from the reflector 54. It is reflected toward the front of the unit as upward light (light of the optical path R2).
- a predetermined angle for example, about 12 °
- each reflecting element 30As is configured such that its reflecting surface is flush with each other along a vertical plane orthogonal to the central axis Ax1.
- the reflecting element 30As located in the vicinity of the central axis Ax1 of the reflection control unit 30A is in the first angular position, and the reflecting element 30As located in the lower region thereof is in the second angular position. Indicates the state.
- the support substrate 22 is arranged so as to extend along a vertical plane orthogonal to the front-rear direction of the unit (that is, a vertical plane orthogonal to the optical axis Ax and the central axis Ax1).
- a conductive pattern (not shown) is formed on the front surface of the support substrate 22.
- the support substrate 22 supports the peripheral edge of the housing portion 30B of the spatial light modulator 30 from the rear side of the unit via the socket 26. As a result, the spatial light modulator 30 is electrically connected to the support substrate 22.
- the spatial light modulator 30 is supported from both sides in the front-rear direction of the unit by the vertical facing portion 40A of the bracket 40 and the heat sink 24.
- the heat sink 24 is arranged so as to extend along a vertical plane orthogonal to the front-rear direction of the unit.
- a protrusion 24a projecting in a prismatic shape toward the front of the unit is formed on the front surface of the heat sink 24, and a plurality of heat radiation fins 24b extending toward the rear of the unit are formed on the rear surface (see FIG. 3). ).
- the heat sink 24 comes into contact with the central portion of the housing portion 30B of the spatial light modulator 30 on the front end surface of the protrusion 24a.
- a horizontally long rectangular opening 40Aa surrounding the light transmissive plate 30C of the spatial light modulator 30 is formed in the vertical facing portion 40A of the bracket 40.
- the opening 40Aa has an inner peripheral surface shape chamfered so as to expand toward the front of the unit over the entire circumference thereof.
- protrusions 40Ab that project in a columnar shape toward the rear of the unit are formed at three positions surrounding the opening 40Aa, and further, on the outer peripheral side thereof, the unit
- the annular flange portion 40Ac projecting rearward is formed so as to extend in a horizontally long rectangular shape.
- the tip surfaces of the three protruding portions 40Ab are in contact with the front surface of the housing portion 30B of the spatial light modulator 30, and at this time, the annular flange portion 40Ac is the spatial light modulator. It covers 30 all around.
- FIG. 7 is a diagram showing details of the VII part of FIG.
- the first connector 62A is mounted on the support board 22.
- the first connector 62A is arranged in a state of being opened downward at the lower end portion of the front surface of the support substrate 22.
- the second connector 62B is mounted on the control board 60.
- the second connector 62B is arranged in a state of being opened downward at the lower end portion of the rear surface of the control board 60.
- the lower end of the substrate does not strictly refer only to the lower end, but includes the lower end and its vicinity.
- the control board 60 is formed so as to extend downward from the support board 22, and accordingly, the second connector 62B is located below the first connector 62A.
- a plurality of metal terminals 62Ab are arranged side by side in the left-right direction.
- a plurality of metal terminals 62Bb are arranged in a state of being arranged in the left-right direction.
- the flexible printed wiring board 64 is arranged on the lower side of the support board 22 and the control board 60.
- the flexible printed wiring board 64 is arranged so as to extend in a U shape in the side view of the lamp unit 10, and both ends thereof are on the lower side with respect to the openings 62Aa and 62Ba of the first and second connectors 62A and 62B. Is inserted from.
- the flexible printed wiring board 64 has, for example, a configuration in which a plurality of conductive lines (specifically, signal lines and ground lines) 66 are formed as a conductive pattern on the surface of a polyimide base film.
- the flexible printed wiring board 64 is electrically connected to the metal terminals 62Ab and 62Bb by inserting both ends of the flexible printed wiring board 64 into the openings 62Aa and 62Ba of the first and second connectors 62A and 62B. It has become so.
- an electromagnetic shield cover 90 for protecting the spatial light modulator 30 from noise generated by repeated turning on and off of the light source 52 is arranged on the rear side of the unit with respect to the bracket 40.
- the electromagnetic shield cover 90 is made of metal (for example, steel), and is arranged so as to cover the spatial light modulation unit 20 and the control board 60 from the rear side of the unit, and is screwed to the vertical facing portion 40A of the bracket 40, etc. Is fixed by.
- FIGS. 2 to 4 show the lamp unit 10 with the electromagnetic shield cover 90 removed.
- the projection lens 72 is composed of first, second and third lenses 72A, 72B and 72C arranged side by side in the front-rear direction of the unit on the optical axis Ax.
- the first lens 72A located on the front side of the unit of the projection lens 72 is configured as a plano-convex lens that bulges toward the front of the unit.
- the second lens 72B located at the center of the projection lens 72 is configured as a biconcave lens.
- the third lens 72C, which is located on the rearmost side of the projection lens 72, is configured as a biconvex lens.
- the first to third lenses 72A to 72C are all made of resin lenses. Specifically, the first and third lenses 72A and 72C are made of acrylic resin, and the second lens 72B is made of polycarbonate resin.
- the first to third lenses 72A to 72C all have a rectangular outer peripheral shape when viewed from the front of the lamp unit 10.
- the left and right side portions of the outer peripheral edge portion of the first to third lenses 72A to 72C are supported by a common lens holder 74.
- the lens holder 74 is a member made of metal (for example, made of aluminum die-cast), and is formed so as to surround the projection lens 72 in a cylindrical shape with a rectangular cross-sectional shape.
- the first metal fitting 76A is attached to the lens holder 74 from the front side of the unit, and the second metal fitting 76B is attached from the rear side of the unit. As a result, the first to third lenses 72A to 72C are fixed to the lens holder 74.
- the first metal fitting 76A is attached to the outer peripheral surface side of the lens holder 74, and the second metal fitting 76B is attached to the inner peripheral surface side of the lens holder 74.
- a pair of left and right flange portions 74a are formed at the rear end portion of the lens holder 74.
- the lens holder 74 is fixed to the vertical facing portion 40A of the bracket 40 by screw tightening at each flange portion 74a.
- a downward projecting portion 74b protruding downward is formed in the rear region of the lower surface wall of the lens holder 74.
- the downward projecting portion 74b has a lower surface shape along the horizontal plane shape and the inclined surface shape of the shelf-shaped portion 40B of the bracket 40.
- the lens holder 74 is fixed to the vertical facing portion 40A of the bracket 40 with its downward protruding portion 74b mounted on the shelf-shaped portion 40B of the bracket 40.
- the optical axis Ax of the projection lens 72 is displaced downward with respect to the central axis Ax1 of the reflection control unit 30A of the spatial light modulator 30, the light that reaches the projection lens 72 from the reflection control unit 30A can be received.
- the light is emitted from the projection lens 72 toward the front of the unit as light slightly downward with respect to the horizontal direction.
- the light emitted from the projection lens 72 forms a road surface drawing light distribution pattern on the road surface in front of the vehicle.
- FIG. 8 is a perspective view showing a light distribution pattern formed on a virtual vertical screen arranged at a position 25 m in front of the vehicle by the irradiation light from the vehicle lamp 100.
- the light distribution pattern shown in FIG. 8 is a road surface drawing light distribution pattern PA, which is formed together with a low beam light distribution pattern PL formed by irradiation light from another vehicle lamp (not shown). ..
- the light distribution pattern PL for low beam Before explaining the light distribution pattern PA for road surface drawing, the light distribution pattern PL for low beam will be described.
- This low beam light distribution pattern PL is a left light distribution low beam light distribution pattern, and has cut-off lines CL1 and CL2 at the upper end edge thereof.
- the oncoming lane side portion on the right side of the VV line passing vertically through the HV, which is the vanishing point in the front direction of the vehicle lighting tool 100, is formed as the horizontal cut-off line CL1.
- the portion on the left side of the VV line on the own lane side is formed as an oblique cut-off line CL2.
- the elbow point E which is the intersection of the cut-off lines CL1 and CL2, is located about 0.5 to 0.6 ° below the HV.
- the light distribution pattern PA for road surface drawing is a light distribution pattern for drawing a road surface to call attention to the surroundings, and is formed as, for example, a light distribution pattern for drawing characters, symbols, etc. on the road surface in front of the vehicle. Has been done.
- the road surface drawing light distribution pattern PA shown in FIG. 8 is formed as an arrow-shaped light distribution pattern facing the front direction of the vehicle 100.
- the light distribution pattern PA for road surface drawing is derived from a part of the plurality of reflecting elements 30As constituting the reflection control unit 30A of the spatial light modulator 30 (for example, the reflecting element 30As located in the region set in the arrow shape). It is formed by directing the reflected light toward the projection lens 72.
- the region Z1 indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 8 indicates the range in which various light distribution patterns PA for road surface drawing can be formed.
- This region Z1 is a rectangular region centered on the VV line, and the upper end edge thereof is located near the lower side of the HH line passing horizontally through the HV.
- the lamp unit 10 is configured to irradiate the light from the light source 52 reflected by the spatial light modulator 30 toward the front of the unit via a projection lens 72 (an example of an optical member). .. Thereby, by controlling the spatial distribution of the reflected light in the spatial light modulator 30, various road surface drawing light distribution patterns PA can be formed with high accuracy.
- the lighting equipment unit 10 is supported by a support substrate 22 that supports the spatial light modulator 30 in a state of being electrically connected to the spatial light modulator 30, and a control board 60 that controls the spatial light modulator 30.
- a flexible printed wiring board 64 for electrically connecting the board 22 and the control board 60 is provided, and the control board 60 is arranged so as to face the support board 22 on the rear side of the unit with respect to the support board 22.
- control board 60 is arranged so as to face the support board 22 on the rear side of the unit with respect to the support board 22, so that the control board 60 does not overlap with the support board 22 in the front view of the lamp unit 10.
- the lamp unit 10 can be made more compact than the case where is arranged.
- various light distribution patterns PA for road surface drawing can be formed by a compact configuration. This makes it possible to easily tilt the lamp unit 10 to adjust its optical axis.
- control board 60 is arranged so as to extend in parallel with the support board 22, the lamp unit 10 can be made even more compact.
- the support substrate 22 supports the peripheral portion of the spatial light modulator 30 from the rear side of the unit, and the peripheral portion of the spatial light modulator 30 is located on the rear side of the unit with respect to the support substrate 22. Since the heat sink 24 to be in contact with the heat sink 24 is arranged, and the control board 60 is arranged on the rear side of the unit with respect to the heat sink 24, the following effects can be obtained.
- the heat generated by the spatial light modulator 30 can be efficiently dissipated by the heat sink 24 that abuts on the central portion thereof.
- the flexible printed wiring board 64 can be arranged without difficulty by adopting the configuration in which the control board 60 is arranged on the rear side of the unit with respect to the heat sink 24.
- the first connector 62A is mounted on the support board 22
- the second connector 62B is mounted on the control board 60
- one end of the flexible printed wiring board 64 is mounted on the first connector 62A. Since the other end of the flexible printed wiring board 64 is inserted into the second connector 62B, the support board 22 and the control board 60 can be easily electrically connected.
- first connector 62A opens downward at the lower end of the support board 22, and the second connector 62B opens downward at the lower end of the control board 60, moisture adheres to the flexible printed wiring board 64. Even if this happens, this water will flow down along the flexible printed wiring board 64. As a result, it is possible to prevent water from entering the inside of the first connector 62A and the second connector 62B.
- the lamp unit 10 has been described as being an in-vehicle lamp unit, but it is used for purposes other than in-vehicle use (for example, a street lamp configured to draw from directly above the road surface). It can also be used for applications such as units).
- FIG. 9 is a vertical cross-sectional view showing a vehicle lamp 200 provided with the lamp unit 110 according to this modification.
- the support board 22 is arranged so as to extend along the vertical plane orthogonal to the front-rear direction of the lamp unit 110, but the control board 60 is not parallel to the support board 22 and is slightly tilted backward. It is arranged in the state.
- the support board 22 and the control board 60 are electrically connected by the flexible printed wiring board 164.
- the flexible printed wiring board 164 is provided to the flexible printed wiring board 164 of the above embodiment by that amount. It can be formed shorter than the plate 64.
- the present disclosure is not limited to the configuration described in the above embodiment and its modification, and a configuration with various other modifications can be adopted.
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Abstract
空間光変調器(30)で反射した光源(52)からの光を、投影レンズ(72)を介してユニット前方へ向けて照射する構成とする。空間光変調器(30)と電気的に接続された状態で空間光変調器(30)を支持する支持基板(22)と、空間光変調器(30)を制御する制御基板(60)と、支持基板(22)と制御基板(60)とを電気的に接続するフレキシブルプリント配線板(64)とを備えた構成とする。制御基板(60)は、支持基板(22)よりもユニット後方側において支持基板(22)と向き合うように配置された構成とする。
Description
本開示は、反射型の空間光変調器を備えた灯具ユニットに関するものである。
従来、例えば特許文献1に記載されているように、車載用の灯具ユニットとして、空間光変調器で反射した光源からの光を、投影レンズ等の光学部材を介してユニット前方へ向けて照射するように構成されたものが知られている。
この特許文献1に記載された灯具ユニットは、空間光変調器において反射光の空間的な分布を制御することにより、種々の配光パターンを精度良く形成することが可能な構成となっている。
このような灯具ユニットにおいて、空間光変調器を支持する支持基板に対して空間光変調器を制御する制御基板がフレキシブルプリント配線板を介して電気的に接続された構成とすれば、空間光変調器において反射光の空間的な分布を制御することが容易に可能となる。
その際、灯具ユニットの正面視において支持基板と重複しない位置関係で制御基板が配置された構成とした場合には、灯具ユニットが大型化してしまうので、灯具ユニットを傾動させてその光軸調整を行うことが困難となる。
本開示は、反射型の空間光変調器を備えた灯具ユニットにおいて、コンパクトな構成によって種々の配光パターンを形成することができる灯具ユニットを提供することを目的とするものである。
本開示は、制御基板の配置に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
すなわち、本開示に係る灯具ユニットは、
光源と、前記光源からの光を反射させる空間光変調器と、前記空間光変調器で反射した光をユニット前方へ向けて照射する光学部材と、を備えた灯具ユニットであって、
前記空間光変調器と電気的に接続された状態で前記空間光変調器を支持する支持基板と、前記空間光変調器を制御する制御基板と、前記支持基板と前記制御基板とを電気的に接続するフレキシブルプリント配線板とを備え、
前記制御基板は、前記支持基板よりもユニット後方側において前記支持基板と向き合うように配置されているものである。
光源と、前記光源からの光を反射させる空間光変調器と、前記空間光変調器で反射した光をユニット前方へ向けて照射する光学部材と、を備えた灯具ユニットであって、
前記空間光変調器と電気的に接続された状態で前記空間光変調器を支持する支持基板と、前記空間光変調器を制御する制御基板と、前記支持基板と前記制御基板とを電気的に接続するフレキシブルプリント配線板とを備え、
前記制御基板は、前記支持基板よりもユニット後方側において前記支持基板と向き合うように配置されているものである。
前記「空間光変調器」は、光源からの光を反射させる際にその反射光の空間的な分布を制御することが可能なものであれば、その具体的な構成は特に限定されるものではなく、例えばデジタルマイクロミラーを用いたものや反射型液晶を用いたもの等が採用可能である。
前記「光学部材」は、空間光変調器で反射した光源からの光をユニット前方へ向けて照射するように構成されたものであれば、その具体的な構成は特に限定されるものではなく、例えば投影レンズやリフレクタあるいはミラー等が採用可能である。
前記「制御基板」は、支持基板よりもユニット後方側において支持基板と向き合うように配置されていれば、その具体的な配置角度や支持基板との間隔等については特に限定されるものではない。その際、「支持基板と向き合うように配置されている」とは、支持基板と平行に延びるように配置された状態から±30°以内の傾斜角度で配置されていることを意味するものである。
本開示に係る灯具ユニットは、空間光変調器で反射した光源からの光を、光学部材を介してユニット前方へ向けて照射するように構成されているので、空間光変調器において反射光の空間的な分布を制御することにより、種々の配光パターンを精度良く形成することができる。
その上で、灯具ユニットは、空間光変調器と電気的に接続された状態で空間光変調器を支持する支持基板と、空間光変調器を制御する制御基板と、支持基板と制御基板とを電気的に接続するフレキシブルプリント配線板とを備え、制御基板は支持基板よりもユニット後方側において支持基板と向き合うように配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、制御基板が支持基板よりもユニット後方側において支持基板と向き合うように配置された構成とすることにより、ユニット正面視において支持基板と重複しない位置関係で制御基板が配置された構成とした場合に比して、灯具ユニットをコンパクトな構成とすることができる。
このように本開示によれば、反射型の空間光変調器を備えた灯具ユニットにおいて、コンパクトな構成によって種々の配光パターンを形成することができる。そしてこれにより、灯具ユニットを傾動させてその光軸調整を行うようにすることが容易に可能となる。
以下、図面を用いて、本開示の実施の形態について説明する。
図1は、本開示の一実施形態に係る灯具ユニット10を備えた車両用灯具100を示す縦断面図である。また、図2は灯具ユニット10を示す斜視図であり、図3は灯具ユニット10を示す平面図である。さらに、図4は、灯具ユニット10を構成要素に分解して示す斜視図である。
これらの図において、Xで示す方向が灯具ユニット10の「前方」であり、以下「ユニット前方」という。Yで示す方向が灯具ユニット10の「前方」と直交する「左方向」(灯具ユニット10の正面視では「右方向」)であり、以下「ユニット右方向」という。Zで示す方向が灯具ユニット10の「上方向」であり、以下「ユニット上方向」という。灯具ユニット10の「前後方向」は、「ユニット前方」及び「ユニット後方」を含む方向である。灯具ユニット10の「上下方向」は、「ユニット上方向」及び「ユニット下方向」を含む方向である。灯具ユニット10の「左右方向」は、「ユニット左方向」及び「ユニット右方向」を含む方向である。これら以外の図においても同様である。
車両用灯具100は、車両の前端部に設けられる路面描画用ランプであって、ランプボディ102と透光カバー104とで形成される灯室内に、灯具ユニット10が収容された構成となっている。灯具ユニット10は、その前後方向(すなわちユニット前後方向)を車両の前後方向と一致させるように光軸調整が行われた状態となっている。
灯具ユニット10は、空間光変調ユニット20と、光源側サブアッシー50と、レンズ側サブアッシー70と、これらを支持するブラケット40とを備えた構成となっている。
ブラケット40は、金属製(例えばアルミダイカスト製)の部材であって、ユニット前後方向と直交する鉛直面に沿って延びる鉛直面部40Aと、この鉛直面部40Aの下部領域においてユニット前方へ向けて延びる棚状部40Bとを備えている。
灯具ユニット10は、ブラケット40の鉛直面部40Aにおいて、図示しない取付構造を介してランプボディ102に支持されており、ランプボディ102に対して上下方向および左右方向に傾動し得るように構成されている。
空間光変調ユニット20は、空間光変調器30と、この空間光変調器30よりもユニット後方側に配置された支持基板22と、この支持基板22よりもユニット後方側に配置されたヒートシンク24とを備えている。支持基板22は、ヒートシンク24よりも下方まで延びるように形成されている。
光源側サブアッシー50は、基板56に搭載された左右1対の光源(具体的には発光ダイオード)52と、各光源52からの出射光を空間光変調ユニット20へ向けて反射させるリフレクタ54とを備えている。リフレクタ54の反射面は、各光源52からの出射光を投影レンズ72の後側焦点F(図1参照)に対して上方側に変位した位置に収束させるように構成されている。なお、基板56には、左右1対の光源52に給電するためのコネクタ58が搭載されている。
ブラケット40の棚状部40Bは、鉛直面部40Aからユニット前方へ向けて水平方向に延びた後に斜め下前方へ向けて傾斜して延びるように形成されており、その傾斜領域の上面に光源側サブアッシー50の基板56およびリフレクタ54が支持されている。
レンズ側サブアッシー70は、ユニット前後方向に延びる光軸Axを有する投影レンズ72と、この投影レンズ72を支持するレンズホルダ74とを備えており、そのレンズホルダ74の後端部においてブラケット40に支持されている。
なお、ブラケット40の棚状部40Bの下方側には、各光源52の点灯によって発生する熱を放散させるためのヒートシンク80と冷却ファン82とが配置されている。ヒートシンク80は、ブラケット40と一体的に形成されており、ユニット後方へ向けて延びる複数の放熱フィン80aを備えている。冷却ファン82は、複数の放熱フィン80aのユニット後方側に配置されている。
本実施形態に係る灯具ユニット10は、リフレクタ54で反射した各光源52からの光を空間光変調器30および投影レンズ72を介してユニット前方へ向けて照射することにより、車両前方路面に文字や記号等を描画する配光パターン(すなわち路面描画用配光パターン)を精度良く形成し得る構成となっている。
これを実現するため、灯具ユニット10は、図示しない車載カメラからの映像信号に基づいて空間光変調器30を制御する制御回路(図示せず)が搭載された制御基板60を備えた構成となっている。
図1に示すように、制御基板60は、ヒートシンク24よりもユニット後方側において支持基板22と向き合うように(具体的には支持基板22と平行に延びるように)配置されており、図示しない支持部材を介して後述する電磁シールドカバー90等に支持されている。そして、制御基板60は、フレキシブルプリント配線板64を介して支持基板22と電気的に接続されている(これについては後述する)。
図5は、空間光変調ユニット20の詳細構造を示す、図1の要部の詳細を示す図である。
図5に示すように、空間光変調器30は、デジタルマイクロミラーディバイス(DMD)であって、複数の反射素子(具体的には数十万個の微小ミラー)30Asがマトリクス状に配置された反射制御部30Aと、この反射制御部30Aを収容する筐体部30Bと、反射制御部30Aよりもユニット前方側に配置された状態で筐体部30Bに支持された透光板30Cとを備えた構成となっている。
空間光変調器30は、その反射制御部30Aが投影レンズ72の後側焦点Fにおいて光軸Axと直交する鉛直面上に位置するように配置されている。反射制御部30Aの中心軸線Ax1は、光軸Axに対して上方側に変位した位置においてユニット前後方向に延びている。
空間光変調器30は、その反射制御部30Aを構成する複数の反射素子30Asの各々の反射面の角度を制御することによって、各反射素子30Asに到達した各光源52からの光の反射方向を選択的に切り換え得る構成となっている。具体的には、各光源52からの光を投影レンズ72へ向かう光路R1の方向(図5中、実線で示す方向)に反射させる第1の角度位置と、投影レンズ72から外れた方向(すなわち配光パターンの形成に悪影響を及ぼさない方向)へ向かう光路R2の方向(図5中、2点鎖線で示す方向)に反射させる第2の角度位置とが選択されるようになっている。
図6は、反射制御部30Aの詳細な構造を示す、図5の要部の詳細を示す図である。
図6に示すように、反射制御部30Aを構成する各反射素子30Asは、左右方向に延びる水平軸線回りに回動し得る構成となっている。各反射素子30Asは、第1の角度位置では、反射制御部30Aの中心軸線Ax1と直交する鉛直面に対して所定角度(例えば12°程度)下向きに回動に対して、リフレクタ54(図5参照)からの反射光をやや上向きの光(光路R1の光)としてユニット前方へ向けて反射させる。一方、各反射素子30Asは、第2の角度位置では、中心軸線Ax1と直交する鉛直面に対して所定角度(例えば12°程度)上向きに回動に対して、リフレクタ54からの反射光をかなり上向きの光(光路R2の光)としてユニット前方へ向けて反射させる。
第1の角度位置と第2の角度位置との切換えは、各反射素子30Asを回動可能に支持する部材(図示せず)の近傍に配置された電極(図示せず)への通電を制御することによって行われるようになっている。この通電が行われていない中立状態では、各反射素子30Asは、その反射面が中心軸線Ax1と直交する鉛直面に沿って互いに面一で配置されるように構成されている。
なお、図6においては、反射制御部30Aの中心軸線Ax1の近傍領域に位置する反射素子30Asが第1の角度位置にあり、その下方領域に位置する反射素子30Asが第2の角度位置にある状態を示している。
図5に示すように、支持基板22は、ユニット前後方向と直交する鉛直面(すなわち光軸Axおよび中心軸線Ax1と直交する鉛直面)に沿って延びるように配置されている。支持基板22の前面には導電パターン(図示せず)が形成されている。支持基板22は、ソケット26を介してユニット後方側から、空間光変調器30の筐体部30Bの周縁部を支持している。これにより空間光変調器30が支持基板22と電気的に接続されるようになっている。
空間光変調器30は、ブラケット40の鉛直面部40Aとヒートシンク24とによってユニット前後方向の両側から支持されている。
ヒートシンク24はユニット前後方向と直交する鉛直面に沿って延びるように配置されている。ヒートシンク24の前面には、ユニット前方へ向けて角柱状に突出する突起部24aが形成されるとともに、その後面にはユニット後方へ向けて延びる複数の放熱フィン24bが形成されている(図3参照)。ヒートシンク24は、その突起部24aの先端面において空間光変調器30の筐体部30Bの中央部に当接するようになっている。
ブラケット40の鉛直面部40Aには、空間光変調器30の透光板30Cを囲む横長矩形状の開口部40Aaが形成されている。この開口部40Aaは、その全周にわたってユニット前方へ向けて拡がるように面取りされた内周面形状を有している。
また、ブラケット40の鉛直面部40Aの後面には、開口部40Aaを囲む3箇所の位置にユニット後方へ向けて円柱状に突出する突起部40Abが形成されており、さらにその外周側には、ユニット後方へ向けて突出する環状フランジ部40Acが横長矩形状に延びるようにして形成されている。
ブラケット40の鉛直面部40Aは、3箇所の突起部40Abの先端面が空間光変調器30の筐体部30Bの前面に当接するようになっており、このとき環状フランジ部40Acが空間光変調器30を全周にわたって覆うようになっている。
図7は、図1のVII部の詳細を示す図である。
図7に示すように、支持基板22には第1コネクタ62Aが搭載されている。第1コネクタ62Aは、支持基板22の前面の下端部において下向きに開口した状態で配置されている。制御基板60には第2コネクタ62Bが搭載されている。第2コネクタ62Bは、制御基板60の後面の下端部において下向きに開口した状態で配置されている。なお、基板の下端部とは、厳密に下端のみを指すものではなく、下端とその近傍を含む。
制御基板60は支持基板22よりも下方まで長く延びるように形成されており、これに伴い、第2コネクタ62Bは第1コネクタ62Aよりも下方に位置している。
第1コネクタ62Aの開口部62Aa内には、複数の金属端子62Abが左右方向に並んだ状態で配置されている。第2コネクタ62Bの開口部62Ba内には、複数の金属端子62Bbが左右方向に並んだ状態で配置されている。
フレキシブルプリント配線板64は、支持基板22および制御基板60の下方側に配置されている。フレキシブルプリント配線板64は、灯具ユニット10の側面視においてU字形に延びるように配置された状態で、その両端部が第1および第2コネクタ62A、62Bの開口部62Aa、62Baに対して下方側から挿入されている。
フレキシブルプリント配線板64は、例えばポリイミド製のベースフィルムの表面に複数の導電線(具体的には信号線およびグラウンド線)66が導電パターンとして形成された構成となっている。フレキシブルプリント配線板64は、その両端部が第1および第2コネクタ62A、62Bの開口部62Aa、62Baに挿入されることにより、各導電線66が各金属端子62Ab、62Bbと電気的に接続されるようになっている。
図1に示すように、ブラケット40よりもユニット後方側には、光源52の点消灯の繰り返しによって発生するノイズから空間光変調器30を保護するための電磁シールドカバー90が配置されている。電磁シールドカバー90は、金属製(例えば鋼製)であって、空間光変調ユニット20および制御基板60をユニット後方側から覆うように配置された状態で、ブラケット40の鉛直面部40Aにネジ締め等によって固定されている。なお、電磁シールドカバー90は灯具ユニット10の一部を構成しているが、図2~図4においては電磁シールドカバー90を取り外した状態で灯具ユニット10を示している。
次に、レンズ側サブアッシー70の具体的な構成について説明する。
図1に示すように、投影レンズ72は、光軸Ax上においてユニット前後方向に並んで配置された第1、第2および第3レンズ72A、72B、72Cで構成されている。
投影レンズ72の最もユニット前方側に位置する第1レンズ72Aは、ユニット前方へ向けて膨らんだ平凸レンズとして構成されている。投影レンズ72の中央に位置する第2レンズ72Bは、両凹レンズとして構成されている。投影レンズ72の最もユニット後方側に位置する第3レンズ72Cは、両凸レンズとして構成されている。
第1~第3レンズ72A~72Cは、いずれも樹脂レンズで構成されている。具体的には、第1および第3レンズ72A、72Cはアクリル樹脂製であり、第2レンズ72Bはポリカーボネート樹脂製である。
第1~第3レンズ72A~72Cは、灯具ユニット10の正面視においていずれも矩形状の外周形状を有している。第1~第3レンズ72A~72Cの外周縁部の左右両側部分は、共通のレンズホルダ74に支持されている。
レンズホルダ74は、金属製(例えばアルミダイカスト製)の部材であって、投影レンズ72を矩形状の断面形状で筒状に囲むように形成されている。
レンズホルダ74には、ユニット前方側から第1金具76Aが装着されるとともにユニット後方側から第2金具76Bが装着されている。これにより第1~第3レンズ72A~72Cがレンズホルダ74に固定される構成となっている。第1金具76Aはレンズホルダ74の外周面側に装着されており、第2金具76Bはレンズホルダ74の内周面側に装着されている。
図2に示すように、レンズホルダ74の後端部には、左右1対のフランジ部74aが形成されている。レンズホルダ74は、各フランジ部74aにおいてネジ締めによりブラケット40の鉛直面部40Aに固定されている。
レンズホルダ74の下面壁の後部領域には、下方側へ突出する下方突出部74bが形成されている。この下方突出部74bは、ブラケット40の棚状部40Bの水平面形状および傾斜面形状に沿った下面形状を有している。レンズホルダ74は、その下方突出部74bがブラケット40の棚状部40Bに載置された状態で、ブラケット40の鉛直面部40Aに固定されるようになっている。
投影レンズ72は、その光軸Axが空間光変調器30の反射制御部30Aの中心軸線Ax1に対して下方側に変位しているので、反射制御部30Aから投影レンズ72に到達した光は、水平方向に対してやや下向きの光として投影レンズ72からユニット前方へ向けて照射される。これにより投影レンズ72から照射された光は、車両の前方の路面に路面描画用配光パターンを形成する。
図8は、車両用灯具100からの照射光によって車両前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図である。
図8に示す配光パターンは、路面描画用配光パターンPAであって、図示しない他の車両用灯具からの照射光によって形成されるロービーム用配光パターンPLと共に形成されるようになっている。
路面描画用配光パターンPAについて説明する前に、ロービーム用配光パターンPLについて説明する。
このロービーム用配光パターンPLは、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端縁にカットオフラインCL1、CL2を有している。
このカットオフラインCL1、CL2は、車両用灯具100の正面方向の消点であるH-Vを鉛直方向に通るV-V線よりも右側の対向車線側部分が水平カットオフラインCL1として形成されるとともに、V-V線よりも左側の自車線側部分が斜めカットオフラインCL2として形成されている。カットオフラインCL1,CL2の交点であるエルボ点Eは、H-Vの0.5~0.6°程度下方に位置している。
路面描画用配光パターンPAは、周囲への注意喚起を促すための路面描画を行う配光パターンであって、例えば、車両の前方の路面において文字や記号等の描画を行う配光パターンとして形成されている。図8に示す路面描画用配光パターンPAは、車両100の正面方向を向いた矢印形状の配光パターンとして形成されている。
路面描画用配光パターンPAは、空間光変調器30の反射制御部30Aを構成する複数の反射素子30Asのうちの一部(例えば矢印形状に設定された領域に位置する反射素子30As)からの反射光を投影レンズ72へ向かわせることにより形成されるようになっている。
夜間の車両走行時に、このような矢印形状の路面描画用配光パターンPAを形成することにより、例えば車両の前方の交差点に自車が近づいていることを周囲に報知して注意喚起を促すようになっている。
図8において2点鎖線で示す領域Z1が、種々の路面描画用配光パターンPAが形成され得る範囲を示している。この領域Z1はV-V線を中心とする矩形状の領域であって、その上端縁はH-Vを水平方向に通るH-H線の下方近傍に位置している。
次に本実施形態の作用について説明する。
本実施形態に係る灯具ユニット10は、空間光変調器30で反射した光源52からの光を、投影レンズ72(光学部材の一例)を介してユニット前方へ向けて照射するように構成されている。これにより、空間光変調器30において反射光の空間的な分布を制御することにより、種々の路面描画用配光パターンPAを精度良く形成することができる。
その上で、灯具ユニット10は、空間光変調器30と電気的に接続された状態で空間光変調器30を支持する支持基板22と、空間光変調器30を制御する制御基板60と、支持基板22と制御基板60とを電気的に接続するフレキシブルプリント配線板64とを備えており、制御基板60は支持基板22よりもユニット後方側において支持基板22と向き合うように配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、制御基板60が支持基板22よりもユニット後方側において支持基板22と向き合うように配置された構成とすることにより、灯具ユニット10の正面視において支持基板22と重複しない位置関係で制御基板60が配置された構成とした場合に比して、灯具ユニット10をコンパクトな構成とすることができる。
このように本実施形態によれば、反射型の空間光変調器30を備えた灯具ユニット10において、コンパクトな構成によって種々の路面描画用配光パターンPAを形成することができる。これにより、灯具ユニット10を傾動させてその光軸調整を行うことが容易に可能となる。
本実施形態においては、制御基板60が支持基板22と平行に延びるように配置されているので、灯具ユニット10をより一層コンパクトな構成とすることができる。
また本実施形態においては、支持基板22が空間光変調器30の周縁部をユニット後方側から支持しており、また、支持基板22よりもユニット後方側には空間光変調器30の中央部に当接するヒートシンク24が配置されており、その上で、制御基板60はヒートシンク24よりもユニット後方側に配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、空間光変調器30で発生する熱を、その中央部に当接するヒートシンク24によって効率良く放散させることができる。その上で、制御基板60がヒートシンク24よりもユニット後方側に配置された構成とすることにより、フレキシブルプリント配線板64を無理なく配置することができる。
さらに本実施形態においては、支持基板22に第1コネクタ62Aが搭載されるとともに制御基板60に第2コネクタ62Bが搭載されており、その上で、第1コネクタ62Aにフレキシブルプリント配線板64の一端部が挿入されており、第2コネクタ62Bにフレキシブルプリント配線板64の他端部が挿入されているので、支持基板22と制御基板60との電気的接続を容易に行うことができる。
第1コネクタ62Aは支持基板22の下端部において下向きに開口しており、また、第2コネクタ62Bは制御基板60の下端部において下向きに開口しているので、フレキシブルプリント配線板64に水分が付着してしまうようなことがあっても、この水分がフレキシブルプリント配線板64に沿って流下する。これにより、第1コネクタ62Aや第2コネクタ62Bの内部に水分が浸入してしまうのを未然に防止することができる。
上記実施形態においては、灯具ユニット10が車載用の灯具ユニットであるものとして説明したが、車載用以外の用途(例えば、路面に対して真上の方向から描画を行うように構成された街路灯ユニット等の用途)に用いることも可能である。
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
図9は、本変形例に係る灯具ユニット110を備えた車両用灯具200を示す縦断面図である。
本変形例の基本的な構成は上記実施形態の場合と同様であるが、制御基板60の配置が上記実施形態の場合と異なっている。
すなわち、本変形例においても、支持基板22は灯具ユニット110の前後方向と直交する鉛直面に沿って延びるように配置されているが、制御基板60が支持基板22と平行ではなく多少後傾した状態で配置されている。
なお本変形例においても、支持基板22と制御基板60とがフレキシブルプリント配線板164によって電気的に接続された構成となっている。
本変形例の構成を採用した場合においても、上記実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
また本変形例においては、上記実施形態の場合よりも制御基板60の下端部が支持基板22の下端部と近接しているので、その分だけフレキシブルプリント配線板164を上記実施形態のフレキシブルプリント配線板64よりも短尺で形成することができる。
なお、上記実施形態およびその変形例において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
また本開示は、上記実施形態およびその変形例に記載された構成に限定されるものではなく、これ以外の種々の変更を加えた構成が採用可能である。
本出願は、2019年9月2日に出願された日本国特許出願2019-159527号に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
Claims (5)
- 光源と、前記光源からの光を反射させる空間光変調器と、前記空間光変調器で反射した光をユニット前方へ向けて照射する光学部材と、を備えた灯具ユニットであって、
前記空間光変調器と電気的に接続された状態で前記空間光変調器を支持する支持基板と、前記空間光変調器を制御する制御基板と、前記支持基板と前記制御基板とを電気的に接続するフレキシブルプリント配線板とを備え、
前記制御基板は、前記支持基板よりもユニット後方側において前記支持基板と向き合うように配置されている、灯具ユニット。 - 前記制御基板は、前記支持基板と平行に延びるように配置されている、請求項1に記載の灯具ユニット。
- 前記支持基板は、前記空間光変調器の周縁部をユニット後方側から支持しており、
前記支持基板よりもユニット後方側に、前記空間光変調器の中央部に当接するヒートシンクが配置されており、
前記制御基板は、前記ヒートシンクよりもユニット後方側に配置されている、請求項1または2に記載の灯具ユニット。 - 前記支持基板に第1コネクタが搭載されており、
前記制御基板に第2コネクタが搭載されており、
前記第1コネクタに前記フレキシブルプリント配線板の一端部が挿入されており、
前記第2コネクタに前記フレキシブルプリント配線板の他端部が挿入されている、請求項1~3のいずれか一項に記載の灯具ユニット。 - 前記第1コネクタは、前記支持基板の下端部において下向きに開口しており、
前記第2コネクタは、前記制御基板の下端部において下向きに開口している、請求項4に記載の灯具ユニット。
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