JP4707189B2

JP4707189B2 - 車輌用灯具

Info

Publication number: JP4707189B2
Application number: JP2006154878A
Authority: JP
Inventors: 龍彦山道; 重之渡邉; 徹明稲葉; 貴司井上
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2026-06-02
Also published as: DE102007024962A1; US20070279927A1; JP2007324042A; DE102007024962B4; US7922377B2

Description

本発明は新規な車輌用灯具に関する。詳しくは、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という）を光源として用いた車輌用灯具において放熱を効果的に行う技術に関する。

車輌用灯具に使用する光源として、ハロゲンバルブ等の白熱バルブ、放電バルブ等が使用されてきたが、これら従来からの光源では、光源自体にある一定の大きさがあったり、また、発熱を伴ったりすることから、灯具の小型化に限界があった。

そこで、理想的な点光源に近く、且つ、発熱量が小さいＬＥＤ等の半導体発光素子を光源とすることによって灯具を小型化する試みが提案されている。

ところで、ＬＥＤを光源とする場合の一つの試みとして、１個又は極少数のＬＥＤと該ＬＥＤからの光を制御する光制御部材とによって所望のパターンを照射するＬＥＤユニットを形成し、異なるパターンを照射する幾種類かのＬＥＤユニットを一つの灯具に配置し、複数のＬＥＤユニットから照射されるパターンを合成して所望のパターンによるビームを照射する試みがある。これは、ＬＥＤが理想的な点光源に近いことからパターン設計が比較的容易であることから可能である。

しかしながら、上記したような複数のＬＥＤユニットにより一つの灯具を構成する場合、一つ一つのＬＥＤユニットは小型に構成する必要があるし、また、小型に構成することが可能である。そのため、白熱バルブ等の他の光源に比較すれば小さな発熱量しか持たないＬＥＤであっても、これが狭い空間内に閉じこめられれば、該空間内で蓄積される熱量は看過しがたい。

そこで、特許文献１には、ＬＥＤを光源とする複数の灯具ユニット（ＬＥＤユニット）を共通の金属製支持部材に支持させて、ＬＥＤの点灯に伴う発熱を金属製支持部材を介して放熱することが示されている。

特開２００４−３１１２２４号公報

ところで、上記した特許文献１に示された車輌用灯具では、ＬＥＤの熱の放熱が未だ不十分である。

そこで、本発明は、ＬＥＤユニットを使用した車輌用灯具において、ＬＥＤの放熱を効果的に為すことを課題とする。

本発明車輌用灯具は、上記した課題を解決するために、金属製支持部材に支持されたＬＥＤユニットを有し、前記ＬＥＤユニットは、ＬＥＤを支持したＬＥＤ支持部と、前記ＬＥＤに対向した面が反射面とされたリフレクタと、該リフレクタの背面から突出したリブと、前記金属製支持部材に連結される連結部とがアルミダイカスト製品として一体に形成されて成り、前記ＬＥＤ支持部はＬＥＤを実装したＬＥＤ基板をＬＥＤの光軸が当該ＬＥＤユニットの出射光軸と垂直となる向きで支持すると共にＬＥＤ基板の背面と面接触する載置面を有し、前記リフレクタの反射面は、ＬＥＤの照射方向前方を覆うと共にＬＥＤからの光を当該ＬＥＤユニットの前方へ向けて反射するように構成され、前記連結部は、前記リフレクタの後側においてほぼ鉛直方向に伸びて位置すると共に前記金属製支持部材と接触する接触面を有し、前記リブは複数あって、前記リフレクタの背面と前記連結部との間を連結している。

従って、本発明車輌用灯具にあっては、ＬＥＤの熱は、ＬＥＤ支持部からリフレクタ、連結部を介して金属製支持部材へと伝導され、速やかに放熱される。また、リフレクタへと伝導された熱はその背面から突出しているリブを介して連結部へと伝導されると共に該リブそのものから空気中（灯具内）へ放熱される。そのため、ＬＥＤの熱はその場に留まることなく、ＬＥＤが点灯熱によって高温となって性能に支障を来すことを回避することが出来る。また、ＬＥＤの熱はＬＥＤ基板の背面が接触しているＬＥＤ支持部へと速やかに伝導され、且つ、ＬＥＤ支持部から、これと一体のリフレクタ及び連結部へと伝導される。そして、リフレクタへ伝導した熱は、複数のリブを介して連結部へと伝導され、最後には、連結部が接触している金属製支持部材へと伝導される。また、複数のリブへと伝導した熱の一部は、該リブから空気中へ放熱される。

本発明車輌用灯具は、金属製支持部材に支持されたＬＥＤユニットを有する車輌用灯具であって、前記ＬＥＤユニットは、ＬＥＤを支持したＬＥＤ支持部と、前記ＬＥＤに対向した面が反射面とされたリフレクタと、該リフレクタの背面から突出したリブと、前記金属製支持部材に連結される連結部とがアルミダイカスト製品として一体に形成されて成り、前記ＬＥＤ支持部はＬＥＤを実装したＬＥＤ基板をＬＥＤの光軸が当該ＬＥＤユニットの出射光軸と垂直となる向きで支持すると共にＬＥＤ基板の背面と面接触する載置面を有し、前記リフレクタの反射面は、ＬＥＤの照射方向前方を覆うと共にＬＥＤからの光を当該ＬＥＤユニットの前方へ向けて反射するように構成され、前記連結部は、前記リフレクタの後側においてほぼ鉛直方向に伸びて位置すると共に前記金属製支持部材と接触する接触面を有し、前記リブは複数あって、前記リフレクタの背面と前記連結部との間を連結していることを特徴とする。

従って、本発明車輌用灯具にあっては、ＬＥＤの熱は、ＬＥＤ支持部からリフレクタ、連結部を介して金属製支持部材へと伝導され、速やかに放熱される。また、リフレクタへと伝導された熱はその背面から突出しているリブを介して連結部へと伝導されると共に該リブそのものから空気中（灯具内）へ放熱される。そのため、ＬＥＤの熱はその場に留まることなく、ＬＥＤが点灯熱によって高温となって性能に支障を来すことを回避することが出来る。また、リフレクタと連結部とがリブによって連結されているため、リフレクタ及び連結部が補強され、形状安定性が向上する。これによって、リフレクタの反射面の形状も正確に形成され、所望の配光性能を発揮することができる。また、ＬＥＤの熱はＬＥＤ基板の背面が接触しているＬＥＤ支持部へと速やかに伝導され、且つ、ＬＥＤ支持部から、これと一体のリフレクタ及び連結部へと伝導される。そして、リフレクタへ伝導した熱は、複数のリブを介して連結部へと伝導され、最後には、連結部が接触している金属製支持部材へと伝導される。また、複数のリブへと伝導した熱の一部は、該リブから空気中へ放熱される。

請求項２に記載した発明にあっては、前記リフレクタの反射面は焦線がほぼ水平方向に延びる放物柱状面を為し、前記ＬＥＤ支持部には複数のＬＥＤが前記焦線の延びる方向に沿って列状に配列されているので、ＬＥＤの光が効率よく前方へ出射され、また、放熱性も良好である。

以下に、本発明車輌用灯具を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。なお、図示した実施の形態は本発明を自動車用ヘッドランプに適用したものである。

図１は車輌用灯具１の概略正面図であり、ランプボディ２の前面を覆う前面カバー３及び各ＬＥＤユニットの投影レンズを除去して示してある。

ランプボディ２は前面が開口した容器状をしており、透明な前面カバー３によって覆われ、該ランプボディ２と前面カバー３とによって画成された灯室４内に複数のＬＥＤユニット５、６、７が配置されている。

前記ＬＥＤユニット５、６はいわゆるプロジェクタータイプの発光ユニットであり、光源としてのＬＥＤと、該ＬＥＤの光を集光させるリフレクタと、リフレクタによって集光されたＬＥＤの光を前方へ投影する投影レンズとを備える。

ＬＥＤユニット５は左斜めカットオフラインを有し左右への広がりが大きいパターンを照射するＬＥＤユニット（以下、「中拡散左配光ユニット」という）であり、図２で分かるように、光源としてＬＥＤ５１を有し、光制御要素として、リフレクタ５２、シェード５３、投影レンズ５４を備える。

リフレクタ５２はＬＥＤ５１の光を集光させるものであり、例えば、ほぼ回転楕円面状の反射面５２ａを有し、その第１焦点位置にＬＥＤ５１が配置される。従って、ＬＥＤ５１の光はリフレクタ５２の第２焦点位置にやや左右に幅を有した状態で集光される。なお、リフレクタ５２はＬＥＤ５１の光を所望の位置に集光させるものであれば良く、回転楕円面に限定されるものではない。

投影レンズ５４はリフレクタ５２によって集光されたＬＥＤ５１の光を前方へ上下及び左右を反転させて投影するものであり、後面、すなわち、リフレクタ５２に対向した側の面が平面で構成され、前面が凸曲面（ほぼ球面）で構成された凸レンズ状を成し、その後側焦点がリフレクタ５２の第２焦点にほぼ位置する。

シェード５３は照射されるパターンの上縁を限定するものであり、パターンの上縁を限定する規制縁５３Ａが上記集光域、すなわち、ほぼリフレクタ５２の第２焦点に位置している。そして、該規制縁５３Ａは中心から向かって（前方から見て）左側部分５３Ａｌが左下がりに約１５°の角度で傾斜しており、向かって右側部分５３Ａｒがほぼ水平に形成されている。

従って、中拡散左配光ユニット５にあっては、ＬＥＤ５１の光はリフレクタ５２によってシェード５３の規制縁５３Ａが位置した部分にやや左右に幅を有する状態で集光し、該集光した光の一部がシェード５３によって遮られ、前方から見て下縁がほぼ「へ」の字状に限定されたパターンとなる。これが、投影レンズ５４によって前方へ反転投影されることによって、図５に示すように、左側においてほぼ１５°の角度で左上がりに傾斜したカットオフラインＰＢｃｕｔを有し左右への広がりが大きいパターンＰＢが照射されることになる。そして、カットオフラインＰＢｃｕｔの右側に連続する水平カットラインＨｃｕｔは水平ラインＨのやや下方に位置している。

なお、図５は車輌用灯具１の前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に車輌用灯具１によって形成されるロービームの配光パターンＰ（Ｌ）を示すものであり、Ｈラインは車輌用灯具１の中心と同じ高さの水平ライン、Ｖラインは車輌用灯具１を搭載した車輌の左右方向における中心と同じ位置を通る鉛直ラインである。

そして、灯室４内において上下及び左右に傾動可能になるように、金属製、例えば、アルミダイカスト製品として形成された金属製支持部材８がランプボディ２に支持されている。すなわち、ランプボディ２の後面壁２１に３本の調整軸８２（図面では２本のみ示してある）が回転自在に支持されており、該調整軸８２の前半部に形成された螺軸部８２ａが金属製支持部材８に支持されたナット体８３に螺合されている。従って、調整軸８２を回転させると、その螺軸部８２ａがナット体８３に対して捻じ込まれ又は捻じ戻される。これによってナット体８３が調整軸８２の螺軸部８２ａに沿って前後に移動する、すなわち、金属製支持部材８のナット体８３を支持している部分が前後に移動することになる。そのため、回転操作された調整軸８２の螺軸部８２ａが螺合しているナット体８３が支持された部分が他のナット体８３が支持された部分に対して前後に変位することになり、これによって、金属製支持部材８がランプボディ２に対して傾動することになる。なお、金属製支持部材８の３本の調整軸８２によってランプボディ２に連結された部分の一を回動支点部によってランプボディ２に連結しても良いし、また別の支持構造によって、金属製支持部材８をランプボディ２に傾動自在に支持しても良い。

前記金属製支持部材８の前面から前方へ一体に突出された光源配置部８１の上面にＬＥＤ５１が実装されたＬＥＤ基板５１ａが支持され、該ＬＥＤ基板５１ａの背面、すなわち、ＬＥＤ５１が実装された面と反対側の面は前記光源配置部８１の上面と接触した状態とされる。そして、リフレクタ５２が上方からＬＥＤ５１を覆うように前記光源配置部８１上に支持される。

前記シェード５３は合成樹脂で形成され、その前端部から前方へ突出された支持部５３ｂの前端部に投影レンズ５４が支持され、このように投影レンズ５４を支持したシェード５３が前記光源配置部８１の前端部に取り付けられ、これによって、ＬＥＤ５１、リフレクタ５２、シェード５３の規制縁５３Ａ及び投影レンズ５４が前記した所定の位置関係で組み付けられる。

ＬＥＤユニット６は左斜めカットオフラインを有し左右への広がりが小さいパターンを照射するＬＥＤユニット（以下、「左配光ユニット」という）であり、前記ＬＥＤユニット５とほぼ同じ構造を有する。ただ、リフレクタ６２によってＬＥＤの光がＬＥＤユニット５におけるより小さく集光されるため、、図５に示すように、左側においてほぼ１５°の角度で左上がりに傾斜したカットオフラインＰＳｃｕｔを有し左右への広がりが小さいパターンＰＳが照射されることになる。そして、カットオフラインＰＳｃｕｔの右側に連続する水平カットラインＨｃｕｔは水平ラインＨのやや下方に位置している。

前記ＬＥＤユニット６は金属製支持部材８の前面の前記光源配置部８１の向かって右側で前方へ突出された図示しない光源配置部に組み付けられる。

なお、金属製支持部材８の後面のうち、前記２つの光源配置部８１に対応した位置には放熱フィン８４が突出されている。

ＬＥＤユニット７は拡散パターンを照射する拡散ユニットであり、該ＬＥＤユニット７に本発明が適用されている。

ＬＥＤユニット７は、光源となる２個のＬＥＤ７１と該ＬＥＤ７１の下側に配置されたリフレクタ７２を備えている。前記リフレクタ７２は左右方向に水平に延びる焦線ＦＬを有する放物柱曲面からなる反射面７２ａを有している。そして、２個のＬＥＤ７１は前記焦線ＦＬに沿って所定間隔を置いて配置される。

従って、ＬＥＤユニット７のＬＥＤ７１が点灯すると、該ＬＥＤ７１の光はリフレクタ７２によってＬＥＤユニット７の出射光軸Ｘ−Ｘに沿って前方へ向けて反射される。そして、リフレクタ７２は放物柱反射面７２ａを有しているので、該反射面７２ａによって反射された光は上下方向に関してはほぼ平行な光となり左右方向に関しては左右に大きく拡散したパターンＰＤ（図５参照）の光となる。

前記ＬＥＤユニット７は、前記ＬＥＤ７１を支持するＬＥＤ支持部７３と、リフレクタ７２と、前記金属製支持部材８に連結される連結部７４とを備え、これらＬＥＤ支持部７３とリフレクタ７２と連結部７４とがアルミダイカスト製品として一体に形成されている。

前記ＬＥＤ支持部７３は、面方向がほぼ水平方向に延びる板状に形成されており、下面に平面状をした２つの載置面７３ａが形成されている。該ＬＥＤ支持部７３はその後端部が前記連結部７４の上端部と一体に連結されている。そして、ＬＥＤ７１が実装されたＬＥＤ基板７１ａの背面、すなわち、ＬＥＤ７１を実装した面と反対側の面が前記載置面７３ａに面接触した状態でＬＥＤ支持部７３に支持される。従って、ＬＥＤ７１は、その光軸ｘ７１、すなわち、出射方向が下方を向くように、ＬＥＤ支持部７３に支持される。

リフレクタ７２は、反射面７２ａがＬＥＤ７１の照射方向前方を覆うように位置すると共にＬＥＤ７１からの光をＬＥＤユニット７の前方へ向けて反射するように構成されている。

連結部７４は、前記リフレクタ７２の後側においてほぼ鉛直方向に伸びて位置すると共にその上端部が前記リフレクタ７２の上端部と一体に連結され、後面７４ａが前記金属製支持部材８の前面と接触する接触面をとされている。

前記リフレクタ７２の後面と前記連結部７４の前面との間を掛け渡すように複数のリブ７５が左右方向に並んで形成されている。

従って、ＬＥＤユニット７のＬＥＤ７１が点灯すると、該ＬＥＤ７１の光はリフレクタ７２の反射面７２ａによって前方へ向けて反射される。そして、リフレクタ７２は放物柱反射面７２ａを有しているので、該反射面７２ａによって反射された光は上下方向に関してはほぼ平行な光となり左右方向に関しては左右に大きく拡散したパターンＰＤの光となる。

そして、前記ＬＥＤユニット７は、連結部７４の後面（接触面）７４ａが金属製支持部材８の前面に接触した状態で金属製支持部材８に取り付けられる。そして、金属製支持部材８のうち連結部７４が取り付けられた部分の後面には放熱フィン８５が形成されている。

そして、前記パターンＰＤは左右方向に広がった広い範囲に照射されるため、ＬＥＤ７１には大容量で発光量の大きいものを使用したり、又は複数のＬＥＤを使用する必要があるため、ＬＥＤ７１の点灯による発熱量は相当なものになる。しかしながら、ＬＥＤユニット７にあっては、ＬＥＤ支持部７３、リフレクタ７２及び連結部７４が一体に且つアルミダイカスト製品として形成され、さらに、リフレクタ７２と連結部７４との間が複数のリブ７５によって連結されてるので、ＬＥＤ７１の熱は、ＬＥＤ基板７１ａの背面が接触しているＬＥＤ支持部７３へと速やかに伝導され、且つ、ＬＥＤ支持部７３からリフレクタ７２、連結部７４を介して金属製支持部材８へと伝導され、速やかに放熱される。また、リフレクタ７２へと伝導された熱はその背面から突出しているリブ７５を介して連結部７４へと伝導されると共に該リブ７５そのものから空気中（灯具内）へ放熱される。そのため、ＬＥＤ７１の熱はその場に留まることなく、ＬＥＤ７１が点灯熱によって高温となって性能に支障を来すことを回避することが出来る。

また、リフレクタ７２と連結部７４とが複数のリブ７５によって連結されているため、リフレクタ７２及び連結部７４が補強され、形状安定性が向上する。これによって、リフレクタ７２の反射面７２ａの形状も正確に形成され、所望の配光性能を発揮することができる。

車輌用灯具１において、ＬＥＤユニット５、６及び７が点灯すると、それぞれのＬＥＤユニット５、６、７によって照射されるパターンＰＢ、ＰＳ、ＰＤが合成されて、図５に示すパターンＰ（Ｌ）のロービームが照射される。

なお、上記した実施の形態では、本発明を自動車用ヘッドランプに適用した例を示したが、本発明の適用範囲が自動車用ヘッドランプに限定されることを意味するものではなく、フォグランプ、ベンディングランプ等にも適用可能であることは勿論である。

また、上記した実施の形態において示した各部の形状及び構造は、いずれも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

図２と共に本発明車輌用灯具の実施の形態を示すものであり、本図はＬＥＤユニットの配列状態を示す概略正面図である。概略縦断面図である。ＬＥＤユニットの斜視図である。ＬＥＤユニットの下面図である。本発明車輌用灯具によって照射されるビームのパターンの一例を示す図である。

符号の説明

１…車輌用灯具、７…ＬＥＤユニット、７１…ＬＥＤ、７１ａ…ＬＥＤ基板、７２…リフレクタ、７２ａ…反射面、７３…ＬＥＤ支持部、７３ａ…載置面、７４…連結部、７４ａ…接触面、７５…リブ、８…金属製支持部材、Ｘ−Ｘ…ＬＥＤユニットの出射光軸、ｘ７１…ＬＥＤの光軸

Claims

金属製支持部材に支持された発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という）ユニットを有する車輌用灯具であって、
前記ＬＥＤユニットは、ＬＥＤを支持したＬＥＤ支持部と、前記ＬＥＤに対向した面が反射面とされたリフレクタと、該リフレクタの背面から突出したリブと、前記金属製支持部材に連結される連結部とがアルミダイカスト製品として一体に形成されて成り、
前記ＬＥＤ支持部はＬＥＤを実装したＬＥＤ基板をＬＥＤの光軸が当該ＬＥＤユニットの出射光軸と垂直となる向きで支持すると共にＬＥＤ基板の背面と面接触する載置面を有し、
前記リフレクタの反射面は、ＬＥＤの照射方向前方を覆うと共にＬＥＤからの光を当該ＬＥＤユニットの前方へ向けて反射するように構成され、
前記連結部は、前記リフレクタの後側においてほぼ鉛直方向に伸びて位置すると共に前記金属製支持部材と接触する接触面を有し、
前記リブは複数あって、前記リフレクタの背面と前記連結部との間を連結している
ことを特徴とする車輌用灯具。
前記リフレクタの反射面は焦線がほぼ水平方向に延びる放物柱状面を為し、
前記ＬＥＤ支持部には複数のＬＥＤが前記焦線の延びる方向に沿って列状に配列されている
ことを特徴とする請求項１に記載の車輌用灯具。