JP2008226707A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体発光素子の放熱性を向上させ、更に、リフレクタに装備した複数の配光パターン相互の干渉を防止して、各配光パターンを高精度化することができる車両用灯具を提供すること。
【解決手段】 車両用灯具１は、２つの半導体発光素子３，４と、これら半導体発光素子３，４からの光を灯具前方へ反射するリフレクタ５とを備える。リフレクタ５は、灯具前方を開放した略半球形状を成すと共に、該リフレクタ５内を横断する板状仕切り部材７によって２つの反射領域１１，１２に区画される。半導体発光素子３，４は、各反射領域１１，１２における板状仕切り部材７上に、素子自体の光軸３ａ，４ａを灯具光軸Ａｘに略垂直に向けて配置される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の半導体発光素子と、これらの半導体発光素子からの光を灯具前方へ反射するリフレクタと、を備える車両用灯具に関する。

近年、消費電力の軽減、発熱量の軽減等に有効な車両用灯具として、略半球状に反射面を形成したリフレクタの中心軸（光軸）上に円柱状又は角柱状の光源支持柱を装備し、前記光源支持柱の外周面に、光源となる複数のＬＥＤ（半導体発光素子）を配置した構成のものが各種提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

特開２００４−３４２５７４号公報 特開２００４−２４１３８８号公報 特開２００４−１１１３５５号公報

ところが、上記のようにリフレクタの中心軸上に位置する光源支持柱の周囲に複数のＬＥＤを配置する構成では、発熱体であるＬＥＤが狭小な光源支持柱上に高密度に集中配置されることになり、ＬＥＤの周囲に十分な放熱面積を確保できず、過昇温によりＬＥＤの発光光率が低下したり、あるいは寿命が低下したりする虞があった。

また、上記の各特許文献では、一つの灯具で複数の配光パターンが選択できるように、ＬＥＤが配置される光源支持柱の周囲に、周方向に位置をずらして、反射特性が異なる複数個の反射面を形成したリフレクタが開示されている。しかしながら、一つのＬＥＤから出射される光が、配光パターンの異なる複数の反射面に入射したり、あるいは一つの反射面で反射された光の一部が他の反射面で再反射されたりすることが起こり、これにより複数の配光パターンの干渉が起こるため、各配光パターンの高精度化が難しいという問題も生じた。

そこで、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、光源として取り付けられた半導体発光素子の放熱性を向上させ、更に、リフレクタに装備した複数の配光パターン相互の干渉を防止して、各配光パターンを高精度化することができる車両用灯具を提供することである。

本発明の上記目的は、複数の半導体発光素子と、これら半導体発光素子からの光を灯具前方へ反射するリフレクタと、を備える車両用灯具において、
前記リフレクタが、灯具前方を開放した形状を成すと共に、該リフレクタ内を横断する板状仕切り部材によって複数の反射領域に区画され、
前記半導体発光素子が、各反射領域における前記板状仕切り部材上に、素子自体の光軸を灯具光軸に略垂直に向けて配置されることを特徴とする車両用灯具により達成される。

上記構成の車両用灯具によれば、半導体発光素子が装備される板状仕切り部材は、リフレクタ内を横断する大きな表面積（伝熱面積）を有しているため、光源として取り付けられた半導体発光素子の周囲に十分な放熱面積を確保することができる。そこで、半導体発光素子の発熱を周囲に放散したり、あるいはリフレクタに効率よく伝熱し、さらにリフレクタの大きな背面領域から外部に放熱したりすることができるため、半導体発光素子自体の発熱による昇温を抑止することができる。

また、複数の反射領域を区画している板状仕切り部材は、各反射領域に割り当てた半導体発光素子の出射する光が割り当て以外の反射領域に進入することを防止する遮光壁として機能し、さらに、一つの反射面で反射された光の一部が他の反射面で再反射されることを防止する遮光壁としても機能するため、配光パターン相互の干渉を防止して、各反射領域が形成する配光パターンを高精度化することができる。

尚、上記構成の車両用灯具において、前記各反射領域は、それぞれの反射面が互いに異なる配光パターンとなるように形成されることが望ましい。

このような構成の車両用灯具によれば、灯具全体としては、複数の配光パターンを合成することにより、可動シェード等の複雑な配光調整機構を装備せずとも、より複雑な照度分布の配光パターンの形成が容易になり、照度分布等に対する法規制等に適合する配光パターンの形成が容易になる。

また、上記構成の車両用灯具において、前記リフレクタは、前記板状仕切り部材が垂直方向に延びる隔壁として設けられ、左右２つの反射領域が区画形成されると共に、これらの２つの反射領域における一方の反射領域が集光配光を行い、他方の反射領域が拡散配光を行うことが望ましい。

このような構成の車両用灯具によれば、高照度で狭い領域を照らす集光配光パターンと、少し照度を落として広い領域を照らす拡散配光パターンとを組み合わせた複合的な配光パターンを得ることができ、走行モード等に応じた理想的な配光を得ることができる。

また、上記構成の車両用灯具において、前記各反射領域に配置された半導体発光素子の灯具前方側には、対応する半導体発光素子からの直射光の出射方向を調整するレンズ機能及び／又は前記半導体発光素子からの直射光の一部を遮断するシェード機能を備えた光学部品が設けられることが望ましい。

このような構成の車両用灯具によれば、リフレクタの反射面による配光調整だけでなく、半導体発光素子の灯具前方側に配置した光学部品によっても配光調整ができるため、より高精度に配光パターンを調整することができる。

また、上記構成の車両用灯具において、前記光学部品が、１／４球形状のレンズ体であることが望ましい。

このような構成の車両用灯具によれば、灯具の照明動作時には、光学部品が半導体発光素子からの直射光の透過等によりそれ自体が発光したかのような外観を具現して、灯具としての意匠性を向上させることができる。

本発明に係る車両用灯具によれば、半導体発光素子が装備される板状仕切り部材は、リフレクタ内を横断する大きな表面積（伝熱面積）を有しているため、光源として取り付けられた半導体発光素子の周囲に十分な放熱面積を確保することができる。そこで、半導体発光素子自体の発熱による昇温を抑止し、過昇温による半導体発光素子の発光性能や寿命の低下を防止することができる。

また、複数の反射領域を区画している板状仕切り部材は、各反射領域に割り当てた半導体発光素子の出射する光が割り当て以外の反射領域に進入することを防止する遮光壁として機能し、さらに、一つの反射面で反射された光の一部が他の反射面で再反射されることを防止する遮光壁としても機能するため、配光パターン相互の干渉を防止して、各反射領域が形成する配光パターンを高精度化することができる。

以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係る車両用灯具を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る車両用灯具の水平断面、図２は図１に示した車両用灯具の縦断面図、図３は図１に示した車両用灯具の斜視図、図４は図３に示した車両用灯具の正面図、図５は図１に示した２種の反射領域におけるそれぞれの配光パターンの組み合わせによって形成される配光パターンの説明図である。

図１乃至図４に示すように、本実施形態の車両用灯具１は、乗用車等の前照灯として使用されるもので、光源として使用される２つの半導体発光素子３，４と、これらの半導体発光素子３，４からの光を灯具前方へ反射するリフレクタ５と、を備え、前方が開口した灯具ボディ２０とその前方開口部に取り付けられた透明な前面カバー２１とで形成された灯室２３内に配置されている。

リフレクタ５は、灯具前方を開放した略半球形状（パラボラ状）のアルミダイキャスト製で、エイミング機構１０を介して灯具ボディ２０に取り付けられている。このエイミング機構１０を介してリフレクタ５の取り付け角度を変化させることで、車両用灯具１から出射する光の光軸を調整可能としている。
このリフレクタ５の内面側は、該リフレクタ５内を垂直方向（上下方向）に延びて横断する板状仕切り部材７によって左右２つの反射領域１１，１２に区画されている。

本実施形態の場合、各半導体発光素子３，４には、所定の発光強度を持つＬＥＤが使用されており、基板上に載置された発光ダイオード素子と、発光ダイオード素子を覆う半球状カバーとから構成されている。
各半導体発光素子３，４は、図１に示すように、各反射領域１１，１２における板状仕切り部材７上に、素子自体の光軸（光度分布のピークとなる方向）３ａ，４ａを灯具光軸Ａｘに略垂直に向けて配置されている。

更に、板状仕切り部材７上における半導体発光素子３，４の取付位置に着いて説明する。
先ず、反射領域１１に割り当てられた半導体発光素子３は、素子自体の光軸３ａを灯具光軸Ａｘに垂直な水平方向に向けて、板状仕切り部材７の反射領域１１に臨む側面７ａに配置されている。また、反射領域１２に割り当てられた半導体発光素子４は、素子自体の光軸４ａを灯具光軸Ａｘに垂直な水平方向に向けて、板状仕切り部材７の反射領域１２に臨む側面７ｂに配置されている。
即ち、各半導体発光素子３，４は、板状仕切り部材７の各反射領域１１，１２に臨む両側面７ａ，７ｂに分けて配置されている。

そして、板状仕切り部材７により区画された２つの反射領域１１，１２は、それぞれの反射面が互いに異なる配光パターンとなるように形成形成されている。
図４において向かって左側に位置する反射領域１１は、水平方向に対して１５゜傾斜させた反射面１１ａを備えており、反射光１１ｂを集光させる配光を行い、図５に示すように、高照度で照射域の狭い集光配光パターンＰａを得る。
図４において向かって右側に位置する反射領域１２は、反射面のカット方向を全て水平方向に揃えて反射光１２ｂを拡散させる配光を行い、図５に示すように、集光配光パターンＰａよりも照度が低いが照射域が水平方向に広がった拡散配光パターンＰｂを得る。

集光用の反射領域１１に割り当てられた半導体発光素子３は、例えばモータウェイ用の配光を得るときに発光強度を高めて出射光量を増加できるように、調光手段が接続されている。即ち、モータウェイ用の配光を得るときには、灯具から出射される照射光の到達距離が延長されるように、リフレクタ５の取り付け角を調整して灯具光軸Ａｘを０．３４゜上向きに調整するレベリング機構が装備されている。

図６は、水平路面上での配光パターンを平面視で示したもので、縦軸は、車両用灯具１からの照射光の到達距離を示している。
図６において、配光Ｐ１の輪郭は通常配光時の到達距離を示している。また、配光Ｐ２の輪郭は、集光用の半導体発光素子３の発光強度を調光手段により増加させ、且つレベリング機構により灯具光軸Ａｘを０．３４゜上向きに調整して得られるモータウェイ配光の到達距離を示している。モータウェイ配光にすることにより、配光の到達距離が約３０ｍ延長することができる。

また、本実施形態の場合、各反射領域１１，１２に配置された半導体発光素子３，４の灯具前方側には、配光を調整する光学部品１４，１５がそれぞれ設けられている。
本実施形態の場合、これらの光学部品１４，１５は、透明な樹脂又はガラスで外面が１／４球形状に形成されたレンズ体を一体成形したものであり、取り付けネジ１６によってリフレクタ５の板状仕切り部材７にネジ止めされている。本実施形態の光学部品１４，１５は、対応する半導体発光素子３，４から灯具前方に出射された直射光の出射方向を調整するレンズ機能と、半導体発光素子３，４からの直射光の一部を遮断するシェード機能とを備えている。

シェード機能の部分は、レンズ内での全反射により光が灯具前方に出射されることを防止するが、レンズ体の表面にアルミニウムの蒸着等により反射面を形成して、遮光性能を高めるようにしても良い。

リフレクタ５の背面には、図１及び図３に示すように、半導体発光素子３，４の発熱が板状仕切り部材７を介してリフレクタ５に伝達された時に、伝達された熱を効率良く外部に逃がす放熱フィン１７が適宜間隔で形成されている。
また、板状仕切り部材７の前面には、図１に示すように、板状仕切り部材７の前面を覆う仕切りカバー７ｃが設けられている。この仕切りカバー７ｃの表面は反射面とされており、上下端に設置された一対のＬＥＤ３０，３０からの光を前方に反射することで、クリアランスランプを構成している。

以上に説明した本実施形態の車両用灯具１によれば、複数の半導体発光素子３，４が装備される板状仕切り部材７は、リフレクタ５内を横断する大きな表面積（伝熱面積）を有しているため、光源として取り付けられた半導体発光素子３，４の周囲に十分な放熱面積を確保することができる。

そこで、半導体発光素子３，４の発熱を周囲に放散したり、あるいはリフレクタ５に効率よく伝熱し、さらにリフレクタ５の大きな背面領域から外部に放熱したりすることができるため、半導体発光素子３，４自体の発熱による昇温を抑止することができる。従って、過昇温による半導体発光素子３，４の発光性能や寿命の低下を防止することができる。

また、２つの反射領域１１，１２を区画している板状仕切り部材７は、各反射領域１１，１２に割り当てた半導体発光素子３，４の出射する光が割り当て以外の反射領域１１，１２に進入することを防止する遮光壁として機能し、さらに、一つの反射面で反射された光の一部が他の反射面で再反射されることを防止する遮光壁としても機能するため、配光パターン相互の干渉を防止して、各反射領域１１，１２が形成する配光パターンを高精度化することができる。

また、上記実施形態の車両用灯具１では、板状仕切り部材７により区画された２つの反射領域１１，１２は、それぞれの反射面が互いに異なる配光パターンとなるように形成されている。
そのため、灯具全体としては、２つの配光パターンを合成することにより、可動シェード等の複雑な配光調整機構を装備せずとも、より複雑な照度分布の配光パターンの形成が容易になり、照度分布等に対する法規制等に適合する配光パターンの形成が容易になる。

また、上記実施形態の車両用灯具１では、リフレクタ５は、板状仕切り部材７が垂直方向に延びる隔壁として設けられて、左右２つの反射領域１１，１２が区画形成されると共に、これらの２つの反射領域１１，１２における一方の反射領域１１が集光配光を行い、他方の反射領域１２が拡散配光を行うように構成している。

そのため、図５に示したように、高照度で狭い領域を照らす集光配光パターンＰａと、少し照度を落として広い領域を照らす拡散配光パターンＰｂとが組み合された複合的な配光パターンを得ることができ、走行モード等に応じた理想的な配光を得ることができる。

また、上記実施形態の車両用灯具１では、各反射領域１１，１２に配置される半導体発光素子３，４の灯具前方側には、対応する半導体発光素子３，４からの直射光の出射方向を調整するレンズ機能と、半導体発光素子３，４からの直射光の一部を遮断するシェード機能とを備えた光学部品１４，１５が設けられている。
そのため、リフレクタ５の反射面による配光調整だけでなく、半導体発光素子３，４の灯具前方側に配置した光学部品１４，１５によっても配光調整ができるため、より高精度に配光パターンを調整することができる。尚、本発明の車両用灯具に係る光学部品は、上記レンズ機能及び上記シェード機能の少なくとも一方の機能を有していれば良いことは云うまでもない。

また、上記実施形態の車両用灯具１では、光学部品１４，１５が、１／４球形状のレンズ体である。
そのため、灯具の照明動作時には、光学部品１４，１５が半導体発光素子３，４からの直射光の透過等によりそれ自体が発光したかのような外観を具現して、灯具としての意匠性を向上させることができる。

なお、本発明の車両用灯具に係る半導体発光素子、リフレクタ、板状仕切り部材及び反射領域等の構成は、上記実施形態の構成に限らず、本発明の趣旨に基づいて種々の構成を採り得ることは勿論である。
例えば、本発明に係る板状仕切り部材は、リフレクタの中心軸から３方に延出する隔壁として、リフレクタを３つの反射領域に区画したり、あるいは板状仕切り部材を縦横に延出する十字状に形成して、リフレクタを４つの反射領域に区画したり、あるいは板状仕切り部材の装備数をさらに増やして、更に多数の反射領域に区画した構成とすることもできる。

また、反射領域の区画を増やした場合には、それぞれの反射領域毎に、専用の半導体発光素子を装備すると良い。
また、上記実施形態では、それぞれの反射領域に割り当てる半導体発光素子の数量が一つずつであったが、一つの反射領域毎に複数の半導体発光素子を割り当てたり、あるいは、反射領域毎に装備する半導体発光素子の数量を変えて光量に変化を持たせたりするようにしても良い。
また、ＬＥＤの代わりにＬＤ等の他の半導体発光素子を使用するようにしても良い。

本発明の一実施形態に係る車両用灯具の水平断面図である。 図１に示した車両用灯具の縦断面図である。 図１に示した車両用灯具の斜視図である。 図３に示した車両用灯具の正面図である。 図１に示した２種の反射領域におけるそれぞれの配光パターンの組み合わせによって形成される配光パターンの説明図である。 本発明の一実施形態に係る車両用灯具における通常配光とモータウェイ配光との比較図である。

符号の説明

１ 車両用灯具
３，４ 半導体発光素子
５ リフレクタ
７ 板状仕切り部材
１１，１２ 反射領域
１４，１５ 光学部品
２０ 灯具ボディ
２１ 前面カバー

Claims (5)

1. 複数の半導体発光素子と、これら半導体発光素子からの光を灯具前方へ反射するリフレクタと、を備える車両用灯具において、
   前記リフレクタが、灯具前方を開放した形状を成すと共に、該リフレクタ内を横断する板状仕切り部材によって複数の反射領域に区画され、
   前記半導体発光素子が、各反射領域における前記板状仕切り部材上に、素子自体の光軸を灯具光軸に略垂直に向けて配置されることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記各反射領域は、それぞれの反射面が互いに異なる配光パターンとなるように形成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. 前記リフレクタは、前記板状仕切り部材が垂直方向に延びる隔壁として設けられ、左右２つの反射領域が区画形成されると共に、これらの２つの反射領域における一方の反射領域が集光配光を行い、他方の反射領域が拡散配光を行うことを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記各反射領域に配置された半導体発光素子の灯具前方側には、対応する半導体発光素子からの直射光の出射方向を調整するレンズ機能及び／又は前記半導体発光素子からの直射光の一部を遮断するシェード機能を備えた光学部品が設けられることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両用灯具。
5. 前記光学部品が、１／４球形状のレンズ体であることを特徴とする請求項４に記載の車両用灯具。

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