WO2024053591A1

WO2024053591A1 - 車両用灯具

Info

Publication number: WO2024053591A1
Application number: PCT/JP2023/032175
Authority: WO
Inventors: 一磨望月
Original assignee: 株式会社小糸製作所
Priority date: 2022-09-07
Filing date: 2023-09-04
Publication date: 2024-03-14

Abstract

車両用灯具は、多分割ＬＥＤアレイが実装された光源実装基板４１と、多分割ＬＥＤアレイの発光を制御するための回路が実装された制御回路基板３２と、多分割ＬＥＤアレイから出射された光を偏向する投影レンズ４２とを備える。光源実装基板４１と制御回路基板３２は、一体となるように配置されている。

Description

車両用灯具

　本発明は、車両用灯具に関する。

　近年の自動車用ヘッドランプは、先行車や対向車あるいは歩行者に対する眩惑を防止する一方で、自動車の前方領域の照明効果を高めたＡＤＢ（Adaptive Driving Beam:配光可変）制御が採用されている。

　特許文献１には、多数のマイクロＬＥＤ発光素子がマトリクス状に配列された多分割ＬＥＤアレイを用いてＡＤＢ制御を行う車両用灯具が開示されている。多分割ＬＥＤアレイは、ランプ駆動モジュールからの制御信号により個々のマイクロＬＥＤ発光素子が選択的に発光され、発光されたマイクロＬＥＤ発光素子の光により所望の配光パターンが形成される。

特開２０２２－７０２９５号公報

　特許文献１に開示された車両用灯具においては、ランプ駆動モジュールと多分割ＬＥＤアレイとは、コードを介して電気的に接続されている。ランプ駆動モジュールからの制御信号は、コードを介して多分割ＬＥＤアレイに送られる。このような構成の場合、コードの長さの分、ランプ駆動モジュールと多分割ＬＥＤアレイとの間の通信ラインが長くなるので、ランプ駆動モジュールと多分割ＬＥＤアレイとの間の通信にエラーが生じ易くなる。このような通信エラーにより所望の配光パターンを得ることができないおそれがある。

　本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、所望の配光パターンを高い信頼性で形成できる車両用灯具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は、光源が実装された光源実装基板と、光源の発光を制御するための回路が実装された制御回路基板と、光源から出射された光を偏向する光学部品と、を備える。光源実装基板と制御回路基板は、一体となるように配置されている。

　本発明によれば、所望の配光パターンを高い信頼性で形成できる車両用灯具を提供できる。

本発明の実施形態に係る車両用灯具の概略縦断面図である。レベリングブラケットにヘッドランプユニットおよび制御回路基板が搭載された様子を示す斜視図である。レベリングブラケットからヘッドランプユニットおよび制御回路基板を分離した様子を示す斜視図である。ヘッドランプユニットの分解斜視図である。ヘッドランプユニットをレベリングブラケットに組み付けた状態を示す斜視図である。

　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、本明細書において「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「内」、「外」等の方向を表す用語が用いられる場合、それらは車両用灯具が車両に装着されたときの姿勢における方向を意味する。

　図１は、本発明の実施形態に係る車両用灯具１０の概略縦断面図である。図１に示す車両用灯具１０は、車体の前部の左右両端部にそれぞれ配置され、前照灯として機能する。

　車両用灯具１０は、図１に示すように、前方が開口したランプボディ１２と、ランプボディ１２の開口した前方部に取り付けられた前面カバー１４と、を備えている。ランプボディ１２と前面カバー１４とで灯具筐体が構成され、灯具筐体の内部に灯室１６が形成される。

　灯室１６内には、複数のランプユニットが配置される。複数の灯具ユニットには、ヘッドランプユニット、ターンシグナルランプユニット、クリアランスランプユニット等が含まれる。車両用灯具１０は、これらのランプユニットが一つの灯具筐体内に設けられた複合型ヘッドランプとして構成されている。本明細書では主に、ＡＤＢ制御が可能なヘッドランプユニットについて説明する。

　図１には、ヘッドランプユニット２０が図示されている。ヘッドランプユニット２０は、照射光軸Ａｘの方向が適宜に調整可能な状態でランプボディ１２に取り付けられている。灯室１６内において、ヘッドランプユニット２０は、レベリングブラケット２１により支持されている。

　レベリングブラケット２１は、上下方向に傾動が可能なレベリング機構２６によりランプボディ１２に支持されている。このレベリング機構２６では、レベリングブラケット２１はその上縁部、ここでは上縁の左右２箇所においてそれぞれ支点部２７，２８によりランプボディ１２に支持されている。また、レベリングブラケット２１の下縁の一部にはランプボディ１２に支持されたレベリングアクチュエータ２９が連結されている。このレベリングアクチュエータ２９は、レベリングスクリュー３０を備える。レベリングスクリュー３０には、レベリングブラケット２１の下縁の一部に取り付けられたレベリングナット３１が螺合されている。レベリングアクチュエータ２９が回転駆動されたときにレベリングスクリュー３０に螺合されているレベリングナット３１が螺進され、これに伴ってレベリングブラケット２１の下縁部が前後方向に移動されてその前傾角度が変化制御される。

　灯室１６には、エクステンションリフレクタ１７，１８が設けられている。エクステンションリフレクタ１７，１８は、ランプユニットにおける投影レンズの上方および下方に配置され、灯室１６内の構造部品などを覆い隠して、見栄えを向上させる役割を有する。

　レベリングブラケット２１は、ヘッドランプユニット２０と、ヘッドランプユニット２０における光源の発光を制御するための回路が実装された制御回路基板３２と、を支持している。

　図２は、レベリングブラケット２１にヘッドランプユニット２０および制御回路基板３２が搭載された様子を示す斜視図である。図３は、レベリングブラケット２１からヘッドランプユニット２０および制御回路基板３２を分離した様子を示す斜視図である。

　ここで、ヘッドランプユニット２０の構成について詳細に説明する。図４は、ヘッドランプユニット２０の分解斜視図である。

　ヘッドランプユニット２０は、所謂直射型のランプユニットである。ヘッドランプユニット２０は、光源としての多分割ＬＥＤアレイ４０と、光源実装基板４１と、多分割ＬＥＤアレイ４０からの光を偏向する光学部品としての投影レンズ４２と、前側レンズホルダ４４と、後側レンズホルダ４３と、を備える。

　本実施形態において、投影レンズ４２は３枚の投影レンズから成る。３枚の投影レンズは、後側レンズホルダ４３によって前側レンズホルダ４４の背面に対して押し当てることにより固定される。３枚の投影レンズは、各々が光学面の外側に向けた位置決め部により互いに位置決めされる。後側レンズホルダ４３は、最後尾の投影レンズの光学面の外側を保持した状態で前側に付勢する。後側レンズホルダ４３は、前側レンズホルダ４４にスナップ構造等で固定される。

　ヘッドランプユニット２０はさらに、多分割ＬＥＤアレイ４０から発生した熱を放熱するためのヒートシンク４５を備える。ヒートシンク４５は、アルミ等の高熱伝導率の金属によって形成され、平板状のベース部４６と、ベース部４６の後面上に所定の間隔で立設された放熱フィン４７とから成る。放熱フィン４７の形状は、平板状、柱状などであってよい。

　ヘッドランプユニット２０はさらに、ファン４８を備える。ファン４８は、ヒートシンク４５の放熱フィン４７の後方に配置される。ファン４８は、放熱フィン４７に向かって灯室１６内の空気を送風し、放熱フィン４７を強制的に冷却する。

　多分割ＬＥＤアレイ４０は、光源実装基板４１の第１主面（前面）上に実装される。多分割ＬＥＤアレイ４０は、多数のマイクロＬＥＤ発光素子（以下、ピクセル素子と称する）がマトリクス状に配列された構成である。多分割ＬＥＤアレイ６１は、制御回路基板３２に実装された制御回路での制御により個々のピクセル素子が選択的に発光され、発光されたピクセル素子の光により所要の発光パターンが形成される。この発光パターンを投影レンズ４２により投影することにより、各ピクセル素子に対応した多数の照明領域が合成されたＡＤＢ配光パターン等が形成される。

　光源実装基板４１は、その第２主面（後面）がヒートシンク４５のベース部４６に当接するように、ヒートシンク４５に実装される。ヒートシンク４５に実装された状態において、光源実装基板４１は、その主面（前面および後面）がヘッドランプユニット２０の光軸Ａｘに対して垂直となっている。

　光源実装基板４１は、多分割ＬＥＤアレイ４０で発生した熱を好適にヒートシンク４５に伝熱するために、銅やアルミ等の高熱伝導率の金属によって形成されてよい。光源実装基板４１には、多分割ＬＥＤアレイ４０に電力を供給するための回路パターン（図示せず）が形成されている。金属基板上に絶縁膜を形成し、その上に回路パターンを形成する方法については従来より公知であり、例えば国際公開第２０１５／０５０１６４号に記載された方法を利用できる。

　光源実装基板４１の下端には、レセプタクルコネクタ４９が実装されている。レセプタクルコネクタ４９は、光源実装基板４１に形成された回路パターンを介して、多分割ＬＥＤアレイ４０と接続されている。レセプタクルコネクタ４９は、制御回路基板３２に実装されるプラグコネクタ５０と対となり、基板対基板コネクタ（ＢｔｏＢコネクタ）５７を構成するものである。

　上記のように構成されたヘッドランプユニット２０は、レベリングブラケット２１に搭載される。図３に示すように、レベリングブラケット２１には、ヘッドランプユニット２０の放熱フィン４７を挿入可能な矩形状の放熱フィン挿入用開口部５１が形成されている。その放熱フィン挿入用開口部５１の四隅には、ヘッドランプユニット２０のヒートシンク４５を支持するためのヒートシンク支持部５２が設けられている。

　ヘッドランプユニット２０をレベリングブラケット２１に組み付ける際には、まずレベリングブラケット２１の放熱フィン挿入用開口部５１にヒートシンク４５の放熱フィン４７を挿入しながら、４つのヒートシンク支持部５２上にヒートシンク４５のベース部４６を載置する。矩形状のベース部４６の四隅には、貫通孔が形成されている。また、各ヒートシンク支持部５２には、ボルト孔が形成されている。ベース部４６の貫通孔とヒートシンク支持部５２のボルト孔とを位置合わせし、ボルト（図示せず）を貫通孔に挿入し、ボルト孔に螺合することにより、ヘッドランプユニット２０がレベリングブラケット２１に固定される。図５は、ヘッドランプユニット２０をレベリングブラケット２１に組み付けた状態を示す斜視図である。

　制御回路基板３２には、ヘッドランプユニット２０における多分割ＬＥＤアレイ４０の発光を制御するための発光制御回路５３が実装されている。制御回路基板３２は、ガラスエポキシ基板であってよい。制御回路基板３２の後端には、車両用灯具１０が搭載される車両のＥＣＵ（電子制御ユニット）と発光制御回路５３とを接続するためのＥＣＵ用コネクタ５４が設けられている。

　発光制御回路５３は、車両のＥＣＵからのランプ制御信号に基づいて、ＡＤＢ配光パターンのパターン形状を制御するために多分割ＬＥＤアレイ４０の発光制御を行う、すなわち選択的に多分割ＬＥＤアレイ４０のピクセル素子を発光させる。

　制御回路基板３２の前端には、プラグコネクタ５０が実装されている。プラグコネクタ５０は、制御回路基板３２に形成された回路パターンを介して、発光制御回路５３と接続されている。

　制御回路基板３２は、レベリングブラケット２１に搭載される。図３に示すように、レベリングブラケット２１の下部には、制御回路基板支持部５５が設けられている。この制御回路基板支持部５５は、放熱フィン挿入用開口部５１およびヒートシンク支持部５２の下方に設けられている。制御回路基板支持部５５は、制御回路基板３２を収容可能な有底の矩形状の枠体として構成されている。制御回路基板支持部５５は、枠体の内周に沿って、制御回路基板３２の上面３２ａの周縁部と当接するように構成された当接部５５ａ（図１参照）を有し、該当接部の四隅にはボルト孔が形成されている。

　レベリングブラケット２１の制御回路基板支持部５５の底の一部にはコネクタ挿通用開口部５６が設けられている。レベリングブラケット２１にヘッドランプユニット２０が組み付けた状態において、光源実装基板４１の下端に設けられたレセプタクルコネクタ４９は、コネクタ挿通用開口部５６を介してレベリングブラケット２１の下方に露出した状態にある。

　制御回路基板３２をレベリングブラケット２１に組み付ける際には、図５に示すようにヘッドランプユニット２０をレベリングブラケット２１に組み付けた後、制御回路基板支持部５５の下方から、枠体内に制御回路基板３２を収容し、当接部に制御回路基板３２の上面３２ａの周縁部を当接させる。このとき、制御回路基板３２のプラグコネクタ５０を、コネクタ挿通用開口部５６を介して露出した光源実装基板４１のレセプタクルコネクタ４９と嵌合させる。これにより、制御回路基板３２と光源実装基板４１とが基板対基板コネクタ５７を介して一体化されるとともに、制御回路基板３２と光源実装基板４１とが基板対基板コネクタ５７を介して電気的に接続される。そして、当接部に形成されたボルト孔と制御回路基板３２の四隅に形成された貫通孔３２ｂとを位置合わせし、ボルト（図示せず）を貫通孔３２ｂに挿入し、ボルト孔に螺合することにより、レセプタクルコネクタ４９とプラグコネクタ５０とが接続された状態で、制御回路基板３２がレベリングブラケット２１に固定される。制御回路基板３２がレベリングブラケット２１に組み付けられた状態において、制御回路基板３２は、光源実装基板４１に対して垂直に配置される。ここで、制御回路基板３２が光源実装基板４１に対して垂直とは、厳密に垂直である場合だけでなく、略垂直である場合も含む。すなわち、制御回路基板３２と光源実装基板４１のなす角が厳密に９０度である場合だけでなく、両者のなす角が９０度から数度（例えば５度程度）ずれている場合も含まれる。

　本実施形態に係る車両用灯具１０においては、図２に示すようにレベリングブラケット２１にヘッドランプユニット２０および制御回路基板３２が組み付けられたとき、光源実装基板４１と制御回路基板３２は、レセプタクルコネクタ４９およびプラグコネクタ５０から成る基板対基板コネクタ５７を介して一体化されている。このように光源実装基板４１と制御回路基板３２とを一体化することにより、上述の特許文献１のようにコードを介した場合と比較して、多分割ＬＥＤアレイ４０と発光制御回路５３との間の通信ラインの距離を短くできる。通信ラインの距離を短くすることにより、ノイズが通信ラインに入り込むことを防止したり、信号の減衰を低減したりすることができるので、通信エラーが発生する確率を低くすることができる。また、コードを用いないことにより、コードの移動や屈曲による通信エラーの発生を未然に防止できる。従って、本実施形態に係る車両用灯具１０によれば、所望の配光パターンを高い信頼性で形成できる車両用灯具を実現できる。

　また、本実施形態に係る車両用灯具１０においては、光源実装基板４１と制御回路基板３２を一体化するために、基板対基板コネクタを用いている。基板対基板コネクタを用いることにより、多分割ＬＥＤアレイ４０と発光制御回路５３との間の通信の信頼性を向上できる。

　また、本実施形態に係る車両用灯具１０においては、光源実装基板４１に対して制御回路基板３２を垂直に配置して一体化したことにより、コードの余長処理を行うための空間が不要となるので、装置構成を小型化、特に上下方向と奥行き方向の装置の大きさを低減できる。基板対基板コネクタを採用したことにより、光源実装基板４１と制御回路基板３２の垂直配置は容易に実現可能である。

　また、本実施形態に係る車両用灯具１０においては、光源実装基板４１と制御回路基板３２は共に、レベリングブラケット２１により支持されている。これにより、上下方向及び左右方向にヘッドランプユニット２０を傾動した際に、光源実装基板４１と制御回路基板３２の位置関係が変化しないので、多分割ＬＥＤアレイ４０と発光制御回路５３との間の通信の信頼性を向上できる。

　以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

　例えば、上述の実施形態では、光源として多分割ＬＥＤアレイを例示したが、光源はこれに限定されず、例えば半導体レーザ等を使用することもできる。

　また、上述の実施形態では、光源実装基板にレセプタクルコネクタを設け、制御回路基板にプラグコネクタを設けたが、これとは逆に、光源実装基板にプラグコネクタを設け、制御回路基板にレセプタクルコネクタを設けてもよい。

　また、上述の実施形態では、光源実装基板と制御回路基板とを基板対基板コネクタで一体化したが、光源実装基板と制御回路基板とを一体化する方法はこれに限定されず、種々の方法を用いることができる。

　実施の形態は、番号を付した以下の項のように表現することもできる。
１．光源が実装された光源実装基板と、
　前記光源の発光を制御するための回路が実装された制御回路基板と、
　前記光源から出射された光を偏向する光学部品と、
　を備え、
　前記光源実装基板と前記制御回路基板は、一体となるように配置されていることを特徴とする車両用灯具。
２．前記光源実装基板と前記制御回路基板は、基板対基板コネクタを介して一体化されることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
３．前記光源実装基板は、前記制御回路基板に対して垂直に配置され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。
４．前記光源実装基板と前記制御回路基板とを共に支持するブラケットをさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用灯具。
５．前記光源から発生した熱を放熱するためのヒートシンクをさらに備え、
　前記光源実装基板は、前記ヒートシンクを介して前記ブラケットに支持されることを特徴とする請求項４に記載の車両用灯具。
６．前記ブラケットは、
　前記ヒートシンクを支持するヒートシンク支持部と、
　前記ヒートシンク支持部の下方に設けられた、前記制御回路基板を支持する制御回路基板支持部と、
　を備え、
　前記制御回路基板は、前記制御回路基板支持部に下方から当接した状態で取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の車両用灯具。
７．前記基板対基板コネクタは、前記光源実装基板および前記制御回路基板の一方に設けられたレセプタクルコネクタと、前記光源実装基板および前記制御回路基板の他方に設けられたプラグコネクタと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
８．前記光源は、多数のマイクロＬＥＤ発光素子がマトリクス状に配列された多分割ＬＥＤアレイであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の車両用灯具。
９．前記光源実装基板は、高熱伝導率の金属によって形成された基板であり、
　前記制御回路基板は、ガラスエポキシ基板であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の車両用灯具。

　本発明は、車両用灯具に利用することができる。

　１０　車両用灯具、　１２　ランプボディ、　２０　ヘッドランプユニット、　２１　レベリングブラケット、　３２　制御回路基板、　４０　多分割ＬＥＤアレイ、　４１　光源実装基板、　４２　投影レンズ、　４５　ヒートシンク、　４９　レセプタクルコネクタ、　５０　プラグコネクタ、　５２　ヒートシンク支持部、　５３　発光制御回路、　５５　制御回路基板支持部、　５７　基板対基板コネクタ。

Claims

　光源が実装された光源実装基板と、
　前記光源の発光を制御するための回路が実装された制御回路基板と、
　前記光源から出射された光を偏向する光学部品と、
　を備え、
　前記光源実装基板と前記制御回路基板は、一体となるように配置されていることを特徴とする車両用灯具。
　前記光源実装基板と前記制御回路基板は、基板対基板コネクタを介して一体化されることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
　前記光源実装基板は、前記制御回路基板に対して垂直に配置され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。
　前記光源実装基板と前記制御回路基板とを共に支持するブラケットをさらに備え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。
　前記光源から発生した熱を放熱するためのヒートシンクをさらに備え、
　前記光源実装基板は、前記ヒートシンクを介して前記ブラケットに支持されることを特徴とする請求項４に記載の車両用灯具。
　前記ブラケットは、
　前記ヒートシンクを支持するヒートシンク支持部と、
　前記ヒートシンク支持部の下方に設けられた、前記制御回路基板を支持する制御回路基板支持部と、
　を備え、
　前記制御回路基板は、前記制御回路基板支持部に下方から当接した状態で取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の車両用灯具。
　前記基板対基板コネクタは、前記光源実装基板および前記制御回路基板の一方に設けられたレセプタクルコネクタと、前記光源実装基板および前記制御回路基板の他方に設けられたプラグコネクタと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
　前記光源は、多数のマイクロＬＥＤ発光素子がマトリクス状に配列された多分割ＬＥＤアレイであ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。
　前記光源実装基板は、高熱伝導率の金属によって形成された基板であり、
　前記制御回路基板は、ガラスエポキシ基板であ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。