JP6790568B2 - 車両用灯具 - Google Patents
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Description
(1)本発明の車両用灯具は、半導体型の光源と前記光源の前方側に配置されたレンズを備えた車両用灯具であって、前記光源は、基板と、前記基板上に設けられる第1ベース基板を有する第1発光部と、前記第1発光部の水平方向左右外側に配置され、前記基板上に設けられる第2ベース基板を有する複数の第2発光部と、を備え、前記第1発光部は、前記第1ベース基板上に第1離間部を挟んで水平方向に設けられた一対の第1発光チップ部を備え、複数の前記第2発光部は、それぞれ発光層側を前記第2ベース基板側に位置させて前記第2ベース基板上に実装された1つの第2発光チップを蛍光体で覆った第2発光チップ部を備え、一対の前記第1発光チップ部は、それぞれ前記第1ベース基板上に実装された1つの第1発光チップと、それぞれの前記第1発光チップを覆う蛍光体と、を備え、
前記第1発光部は、前記第1離間部が前記レンズのレンズ光軸を通る鉛直軸上又は前記鉛直軸近傍に位置するように前記基板上に設けられており、前記第1離間部は、水平方向の幅が前記第1発光部と前記第2発光部の間の水平方向の離間幅よりも小さく設定されている。
本発明の実施形態に係る車両用灯具は、図1に示す車両102の前方の左右のそれぞれに設けられる車両用前照灯(101R、101L)であり、以下では単に車両用灯具と記載する。
本実施形態の車両用灯具は、車両前方側に開口したハウジング(図示せず)と開口を覆うようにハウジングに取り付けられるアウターレンズ(図示せず)を備え、ハウジングとアウターレンズとで形成される灯室内に灯具ユニット10(図2参照)等が配置されている。
なお、以下の灯具ユニット10の説明において、特に断りがない部分については、左右の車両用灯具で共通である。
図2は灯具ユニット10を前方側から見た平面図であり、図3は灯具ユニット10の分解斜視図である。
灯具ユニット10は、後述するように、複数の発光部(第1発光部36及び第2発光部38(図4参照))が水平方向に横並びに配列された光源30(図3参照)を有しており、先行車や対向車との位置関係等に応じて、複数の発光部(第1発光部36及び第2発光部38)の一部若しくは全部を点消灯させる、いわゆる、ADB(Adaptive Driving Beam)制御を行うことができる配光可変型のハイビーム配光ユニットである。
ヒートシンク20は、ベース部21と、放熱フィン22と、冷却ファン取付部23と、を備えている。
具体的には、固定構造24は、それぞれ光源30及び反射ボード40の位置合わせ用のボスと固定を行うためのネジ84を螺合させるネジ固定孔を備えている。
なお、ベース部21は、水平方向の略中央の鉛直方向下側にもネジ85を螺合させるネジ固定孔25aを有しており、レンズホルダ50は3つのネジ85でベース部21に固定される。
また、第2レンズホルダ52にも水平方向の左右外側に設けられた固定構造25に対応する貫通孔を有する孔部52aが設けられている。
したがって、第1レンズホルダ51及び第2レンズホルダ52は、ベース部21にネジ85で共止めされるようにして固定される。
冷却ファン70は、放熱フィン22を強制冷却するための風を発生させる部分であり、必須ではないものの、後述するように、本実施形態の光源30は、複数の発光部(第1発光部36及び第2発光部38(図4参照))を有しているため、発熱量が大きいので冷却ファン70を設けるようにするのが好ましい。
反射ボード40は、図3に示すように、水平方向左右一対のアーム部に支えられた反射面41を構成する底部を有する部材である。
レンズ60は、図3に示すように、正面視が矩形状のレンズ部61と、レンズ部61の外周に設けられたレンズホルダ50に保持されるためのフランジ部62と、を備えている。
また、入射面及び出射面の凸条の微細光拡散構造は、レンズ部61を前方側から見たときに、クロスしてメッシュ状の微細光拡散構造を設けているのと同様の状態となっているため、レンズ60を通して中の状態が視認され難くすることができる。
このため、レンズ60より内側の構造が外側から視認されることが抑制されるので見栄えをよくできるという効果もある。
図3に示すように、レンズホルダ50は、ヒートシンク20側に配置される第1レンズホルダ51と第1レンズホルダ51の前方側に配置される第2レンズホルダ52で構成されている。
なお、上述した孔部51aは、外周部51cのヒートシンク20側の端部から水平方向左右外側に延在するように設けられている。
なお、上述した孔部52aは外周部52dのヒートシンク20側の端部から水平方向左右外側に延在するように設けられており、孔部52bは外周部52dのヒートシンク20側の端部から鉛直方向下側に延在するように設けられている。
光源30は、基板31と、基板31上に設けられる後述の各発光部(第1発光部36及び第2発光部38(図4参照))と、基板31上に形成された導電パターンを介して各発光部(第1発光部36及び第2発光部38)に電気的に接続された電気コネクタ32と、を備えている。
なお、図4(a)において紙面左右方向が水平方向であり、紙面上下方向が鉛直方向である。
また、図4(b)において紙面左右方向が水平方向であり、紙面上下方向が前後方向(上側が前方側、下側が後方側)である。
ただし、第2発光部38の数は、第1発光部36を基準に水平方向左側と水平方向右側とで変えるようにしてもよい。
なお、車両右側の車両用灯具において、水平方向左側は車両内側であり、同様に車両左側の車両用灯具において、水平方向右側は車両内側であるので、車両の左右どちら側に設けられる灯具ユニット10であっても第1発光部36を基準に車両内側に設けられる第2発光部38の数を車両外側に設けられる第2発光部38の数よりも多くすることで車両外側に配光範囲を広げることができる。
そして、第1発光部36は、第1ベース基板36aの第1発光チップ36caの設けられる表面と反対側に位置する裏面側で基板31の電気コネクタ32に繋がる導電パターンと電気的な接続が行われており、第2発光部38も第2ベース基板38aの第2発光チップ38baの設けられる表面と反対側に位置する裏面側で基板31の電気コネクタ32に繋がる導電パターンと電気的な接続が行われている。
このため第1ベース基板36a及び第2ベース基板38aは表面と裏面の間を電気的に繋ぐスルーホール又はビアホールを有している。
そうすると、隣接する第2発光部38からの光が形成するスクリーン上での配光パターンと重なりやすくなるため、隣接する第2発光部38からの離間距離を長くしても配光パターンの繋がりが途切れないように配光パターンの一部をオーバーラップさせることができる。
このように、配光設計の自由度が高いため、発光部(第1発光部36及び第2発光部38)の総数を10から15個程度として良好なハイビーム配光パターンを好適に形成する配光設計ができる。
しかしながら、ベース基板を有していると、中央側に配置される発光部の離間距離を短く設定するのに限界がある。
同様に、第1発光チップ36ca同士の間の離間部の水平方向の幅もほぼ第1離間部36bと同じ幅とすることができるため、第1発光部36と第2発光部38の間の水平方向の離間幅の1/3以下の幅に設定されている。
また、図5(b)、図5(c)及び図5(d)は、配光パターンを等光度線で示したものとなっており、図5(c)及び図5(d)では、その等光度線で表される配光パターンの下側に水平基準線(HL-HR線)に沿った光度分布を示している。
なお、図5(a)は前方側から見たときの平面図であり、図における左右と車両に乗車する運転者から見た左右とが逆になっている。
また、図6(a)においても図5(a)と同様に、図6(a)は前方側から見たときの平面図であるので、図における左右と車両に乗車する運転者から見た左右とが逆になっている。
図5(b)の左側に示す配光パターンは、水平方向右側に配置される発光部39(R)からの光が形成する配光パターンを示しており、図5(b)の右側の配光パターンは、水平方向左側に配置される発光部39(L)からの光が形成する配光パターンを示している。
図5(c)に示す配光パターンを見るとわかるとおり、水平方向左側に配置される発光部39(L)の発光チップ部39bと水平方向右側に配置される発光部39(R)の発光チップ部39bの間の離間する距離D1が大きい、つまり、発光チップ部39(L)の発光チップ39baと発光部39(R)の発光チップ39baの離間する距離が大きいため、図5(b)に示す配光パターンの最も光度の高い領域が十分にオーバーラップしない。
このため、図5(c)の配光パターンを見るとわかるように、鉛直基準線(VU−VL線参照)と水平基準線(HL−HR線参照)が交わる領域(図5(c)の点線で示す領域参照)で光度の高い部分が1つにまとまらず、図5(c)の下側に示す水平基準線(HL−HR線参照)に沿った光度分布のように、この鉛直基準線(VU−VL線参照)と水平基準線(HL−HR線参照)が交わる領域の光度を十分に上げることができない。
つまり、第1発光チップ部36c(L)の発光チップ36caと第1発光チップ部36c(R)の発光チップ36caの間の離間する距離を小さくすることができる。
このため、図6(c)の配光パターンを見るとわかるように、鉛直基準線(VU−VL線参照)と水平基準線(HL−HR線参照)が交わる領域(図6(c)の点線で示す領域参照)で光度の高い部分が1つにまとまり、図6(c)の下側に示す水平基準線(HL−HR線参照)に沿った光度分布のように、この鉛直基準線(VU−VL線参照)と水平基準線(HL−HR線参照)が交わる領域の光度を十分に上げることができる。
このように、本実施形態の構成によれば、適切な配光を得るための配光設計の自由度が高い上に、良好な高光度帯を得ることが可能である。
したがって、第1ベース基板36a及び第2ベース基板38aにシリコン基板等の熱伝導率の高い基板を用いるとともに、以下に説明するように、第1ベース基板36a及び第2ベース基板38aに第1発光チップ36ca及び第2発光チップ38baを実装するときに発光層側を第1ベース基板36a及び第2ベース基板38a側に位置させることが好ましい。
なお、図7では蛍光体38bbの図示を省略している。
図7に示すように、第2発光チップ38baは、高反射率正電極1aが半田バンプ9aで第2ベース基板38aの導電パターン(図示せず)に電気的に接続されるとともに、負電極1bが半田バンプ9bで第2ベース基板38aの導電パターン(図示せず)に電気的に接続される。
なお、本実施形態では、第1発光チップ36caも第2発光チップ38baと同じ構成を有した青色LEDチップを用いている。
また、本実施形態では、第1発光部36の蛍光体36cb及び第2発光部38の蛍光体38bb(図4参照)にイットリウム・アルミニウム・ガーネット系の蛍光体を用いている。
この場合には、第1発光チップ36caの電極と第1ベース基板36aの導電パターンとをワイヤーボンディングで接続するようにすればよい。
第1実施形態の灯具ユニット10は、ハイビーム配光用の灯具ユニットであったが、本発明に係る実施形態の車両用灯具は、そのようなハイビーム配光用の灯具ユニットを備えるものに限定される必要はなく、第2実施形態で示すようなハイビーム配光パターンとロービーム配光パターンの切り替えが可能な灯具ユニット10を備えるものであってもよい。
なお、図9ではレンズ60の図示を省略している。
第2実施形態の灯具ユニット10でも基本的な部品構成は、第1実施形態と類似しており、第1実施形態と同様の点については、説明を省略する場合がある。
本実施形態では設けていないが、第2実施形態の灯具ユニット10においてもヒートシンク20を強制的に冷却させるための冷却ファンを設けるようにしてもよい。
なお、第2実施形態のレンズ60は、前方側から見た正面視の外形が矩形状ではなく円形状のものになっている。
なお、光源90も第1実施形態で説明した第1発光チップ36ca及び第2発光チップ38baと同様の発光チップ(LEDチップ)と、その発光チップを覆う蛍光体と、を備えている。
リフレクタ91は、光源90に対向する位置に反射面91aを備えており、光源90からの光が反射面91aでレンズ60側に向かって反射されるようになっている。
そして、図8に示すように、ハイビーム配光パターンを形成するための光源30は、ヒートシンク20の前方側に取り付けられた光源取付部材93上に設けられるようになっている。
ただし、光源30をヒートシンク20に取り付ける構成は、ヒートシンク20と別体の光源取付部材93として設ける必要はなく、ヒートシンク20自体に光源30を取り付ける光源取付部を一体に形成するようにしてもよい。
ただし、第2実施形態では、第1発光部36及び第2発光部38がレンズ光軸Oよりも鉛直方向下側にオフセットした位置となるように配置されているため、光源30が鉛直方向斜め上方側に傾くように設けられている。
また、ハイビーム配光パターンに切り替えるときには、光源90を消灯させ、光源30を点灯させる制御が行われる。
なお、ハイビーム配光パターンに切り替えるときに、光源90を消灯しないようにして、光源90と光源30とがともに点灯しているようにしてもよい。
このため、第1実施形態に比べて、光源30の第1発光部36及び第2発光部38からの光が形成する各配光パターンの暈し量が少なめになる。
上記第1実施形態及び第2実施形態では、基板31上に設けられる第1ベース基板36aを有する第1発光部36が、第1ベース基板36上に第1離間部36bを挟んで水平方向に設けられた一対の第1発光チップ部36cを備えたものになっていた。
1b 負電極
2 サファイヤ基板
3 低温バッファ層
4 n型GaN層
5 GaInN/GaN超格子層
6 GaInN/GaN多重量子井戸活性層
7 p−AlGaN電子ブロック層
8 p−GaN層
9a 半田バンプ
9b 半田バンプ
10 灯具ユニット
20 ヒートシンク
21 ベース部
21a 前面
21b 後面
22 放熱フィン
23 冷却ファン取付部
24 固定構造
25 固定構造
25a ネジ固定孔
30 光源
31 基板
32 電気コネクタ
34 貫通孔
36 第1発光部
36a 第1ベース基板
36b 第1離間部
36c 第1発光チップ部
36ca 第1発光チップ
36cb 蛍光体
38 第2発光部
38a 第2ベース基板
38b 第2発光チップ部
38ba 第2発光チップ
38bb 蛍光体
39 発光部
39a ベース基板
39b 発光チップ部
39ba 発光チップ
39bb 蛍光体
40 反射ボード
41 反射面
44 貫通孔
50 レンズホルダ
51 第1レンズホルダ
51a 孔部
51b 開口縁部
51c 外周部
52 第2レンズホルダ
52a 孔部
52b 孔部
52c 開口縁部
52d 外周部
60 レンズ
61 レンズ部
62 フランジ部
70 冷却ファン
84 ネジ
85 ネジ
87 ネジ
90 光源
91 リフレクタ
91a 反射面
92 シェード
92a 上辺
93 光源取付部材
O レンズ光軸
101L、101R 車両用前照灯
102 車両
Claims (7)
- 半導体型の光源と前記光源の前方側に配置されたレンズを備えた車両用灯具であって、
前記光源は、
基板と、
前記基板上に設けられる第1ベース基板を有する第1発光部と、
前記第1発光部の水平方向左右外側に配置され、前記基板上に設けられる第2ベース基板を有する複数の第2発光部と、を備え、
前記第1発光部は、前記第1ベース基板上に第1離間部を挟んで水平方向に設けられた一対の第1発光チップ部を備え、
複数の前記第2発光部は、それぞれ発光層側を前記第2ベース基板側に位置させて前記第2ベース基板上に実装された1つの第2発光チップを蛍光体で覆った第2発光チップ部を備え、
一対の前記第1発光チップ部は、
それぞれ前記第1ベース基板上に実装された1つの第1発光チップと、
それぞれの前記第1発光チップを覆う蛍光体と、を備え、
前記第1発光部は、前記第1離間部が前記レンズのレンズ光軸を通る鉛直軸上又は前記鉛直軸近傍に位置するように前記基板上に設けられており、
前記第1離間部は、水平方向の幅が前記第1発光部と前記第2発光部の間の水平方向の離間幅よりも小さく設定されていることを特徴とする車両用灯具。 - 半導体型の光源と前記光源の前方側に配置されたレンズを備えた車両用灯具であって、
前記光源は、
基板と、
前記基板上に設けられる第1ベース基板を有する第1発光部と、
前記第1発光部の水平方向左右外側に配置され、前記基板上に設けられる第2ベース基板を有する複数の第2発光部と、を備え、
前記第1発光部は、前記第1ベース基板上に設けられた第1発光チップ部を備え、
複数の前記第2発光部は、それぞれ発光層側を前記第2ベース基板側に位置させて前記第2ベース基板上に実装された1つの第2発光チップを蛍光体で覆った第2発光チップ部を備え、
前記第1発光チップ部は、
前記第1ベース基板上に水平方向に離間して実装された一対の第1発光チップと、
一対の前記第1発光チップを覆う蛍光体と、を備え、
前記第1発光部は、前記第1発光チップ同士の間の離間部が前記レンズのレンズ光軸を通る鉛直軸上又は前記鉛直軸近傍に位置するように前記基板上に設けられており、
前記第1発光チップ同士の間の離間部は、水平方向の幅が前記第1発光部と前記第2発光部の間の水平方向の離間幅よりも小さく設定されていることを特徴とする車両用灯具。 - 前記第1発光チップは、どちらも発光層側を前記第1ベース基板側に位置させて前記第1ベース基板上に実装されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用灯具。
- 前記第1発光部は、前記第1ベース基板の前記第1発光チップの設けられる表面と反対側に位置する裏面側で前記基板との電気的な接続が行われており、
前記第2発光部は、前記第2ベース基板の前記第2発光チップの設けられる表面と反対側に位置する裏面側で前記基板との電気的な接続が行われていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の車両用灯具。 - それぞれの前記第1発光チップへの電力の供給は、共通ラインで行われるようになっており、
それぞれの前記第1発光チップの点消灯を同時に行えるようにしたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の車両用灯具。 - 前記第1ベース基板及び前記第2ベース基板の厚さが、前記第1ベース基板から水平方向左右外側に向かって異なる厚さに設定されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の車両用灯具。
- 前記厚さが、水平方向左右外側ほど薄く設定されていることを特徴とする請求項6に記載の車両用灯具。
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