JP2017098044A - ヘッドランプ用ｌｅｄ電球 - Google Patents

Abstract

【課題】ロービーム用の光を有効に利用してその光度を高めることができるとともに、発光範囲を広げることができ、更に擬似発光色による色ムラ（色分離）の問題を解消することができるヘッドランプ用ＬＥＤ電球を提供すること。
【解決手段】配光をハイビームとロービームに切り替え可能な車両用ヘッドランプに装着され、基板３に実装されたハイビーム用ＬＥＤ４及びロービーム用ＬＥＤ５と、ロービーム用ＬＥＤ５から出射する光の一部を遮るシェード６を備えたヘッドランプ用ＬＥＤ電球１において、前記シェード６の内面全体に再帰反射ビーズ７を塗布する。又、基板３と、これに実装されたハイビーム用ＬＥＤ４及びロービーム用ＬＥＤ５と、シェード６を１組としてこれを左右に配置する。更に、シェード６の少なくとも黄色光が当たる部分に青色蛍光染料を塗布する。
【選択図】図４

Description

本発明は、一灯で配光をハイビームとロービームに切り替えることができる車両用ヘッドランプの光源として使用される交換型ＬＥＤ電球に関するものである。

車両の前部左右に配置されるヘッドランプの光源には、従来、ハロゲン電球等が用いられており、この種の電球においては、発光部であるフィラメントがガラス管内でインナリードに保持されて３６０°の全方向に向かって発光する。

ところで、二灯式のヘッドランプで用いられる切り替え式電球は、配光をハイビーム（走行ビーム）とロービーム（すれ違いビーム）に切り替えることができる機能が備えられており、夜間での対向車や歩行者に幻惑（グレア）を与える可能性がある場合には、配光がロービームに切り替えられる。このように配光がロービームに切り替えられた場合には、電球のフィラメントから出射する光は、金属製の遮光物であるシェードによって制御される。具体的には、電球のフィラメントから下側に向かって出射する光がシェードによって上方へと反射され、その反射光がヘッドランプに設けられたリフレクタの上部反射面で下方に向けて反射するために路面の下だけが照らされ、夜間での対向車や歩行者に幻惑（グレア）を与えることがない。

而して、国内向けの新車のヘッドランプに装着される各種電球は、欧州のＥＣＥ規格（Ｎｏ．３７）を満足するものであり、ＥＣＥ規格には、シェードに関して形状や寸法が細かく規定されている。従って、ＥＣＥ規格に基づいて設計・生産された電球は、生産メーカーが異なっても、その性能や仕様等は同じであり、市場で交換用として販売される補修用の電球に関しても同じである。

ところで、近年、発光効率が高くて長寿命且つ省電力等の利点を有するＬＥＤ（発光ダイオード）を発光部として用いたＬＥＤ電球が使用されつつあり、このＬＥＤ電球は、一般ユーザーが交換用として購入するものである。ヘッドランプの光源として使用されるＬＥＤ電球には、白色発光のために青色ＬＥＤと蛍光体によって擬似発光色を得るものが多く用いられている。尚、ＬＥＤ発光素子に関しては特許文献１に、光学素子及び照明装置に関しては特許文献２にそれぞれ提案がなされている。

交換用としてのＬＥＤ電球は、ＥＣＥ規格を満足する必要がないため、統一規格もないのが実情である。従って、ＬＥＤ電球は、外観デザイン及び全ての部品、シェード形状も含めて各社独自のものとなっており、光り方等も多種多様である。

特開２００９−２９４６５２号公報 ＷＯ２０１４／１０３６９６Ａ１号公報

Ｈ４等、ハイビーム／ロービーム切替式ＬＥＤ電球において、配光がロービームに切り替えられた場合の下側の光を遮るためのシェードの内面（反射面）にはメッキ等の反射処理がなされているが、下側に向かう光の全てが所期の方向に正しく反射する訳ではないため、光がロービーム用として有効に利用されず、グレア光の発生や、ロービーム光度の低下という問題がある。

従って、本発明は、ロービーム用の光を有効に利用してその光度を高めることができるヘッドランプ用ＬＥＤ電球を提供することを目的とする。

又、ＬＥＤは、リジッド基板や金属ベース基板等の光を透過しない基板に実装されているため、発光面の反対側には光が届かず、発光範囲が狭いという問題もある。

従って、本発明は、発光範囲を広げることができるヘッドランプ用ＬＥＤ電球を提供することを目的とする。

更に、ＬＥＤ電球においては、色分離した黄色光がリング状に照射されるイエローリングと称される現象が発生したり、青色等の白色以外の光が混ざるため、白色を色度によって規定されたヘッドランプでは保安基準上の問題が発生することがある。

従って、本発明は、擬似発光色による色ムラ（色分離）の問題を解消したヘッドランプ用ＬＥＤ電球を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、配光をハイビームとロービームに切り替え可能な車両用ヘッドランプに装着され、基板に実装されたハイビーム用ＬＥＤ及びロービーム用ＬＥＤと、前記ロービーム用ＬＥＤから出射する光の一部を遮るシェードと、前記ＬＥＤから照射された光を灯具光軸方向へと反射させるリフレクタと、を備えたヘッドランプ用ＬＥＤ電球において、前記シェードは、前記基板に設けられるとともに、左右方向において、前記ＬＥＤと前記リフレクタの間に位置しており、前記ＬＥＤの光軸は、灯具光軸方向に対して垂直方向に向いており、前記シェードの内面全体に再帰反射ビーズを塗布したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記シェードの少なくとも黄色光が当たる部分に青色蛍光染料を塗布したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ロービーム用ＬＥＤから出射して下側に向かう光の全ては、シェードの内面全体に塗布された再帰反射ビーズによって再帰反射してロービーム用ＬＥＤに確実に戻り、該ロービーム用ＬＥＤに内蔵されたリフレクタによって所期の方向である上方へと向かい、ヘッドランプに設けられたリフレクタで反射して下方に向かって路面上に照射される。このため、ロービーム用ＬＥＤからの光がロービーム用として有効に利用され、これによってロービームの光度が高められる。

請求項２記載の発明によれば、ロービーム用ＬＥＤから出射する光に含まれる黄色光がシェードの内面に塗布された青色蛍光染料と再度混ざって白色光に変換されるため、擬似発光色による色ムラ（色分離）の問題が解消される。

本発明に係るヘッドランプ用ＬＥＤ電球の斜視図である。 本発明に係るヘッドランプ用ＬＥＤ電球の平面図である。 本発明に係るヘッドランプ用ＬＥＤ電球における再帰反射の原理を説明するＬＥＤの断面図である。 本発明に係るヘッドランプ用ＬＥＤ電球における再帰反射の原理を説明するＬＥＤとシェードの断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るヘッドランプ用ＬＥＤ電球の斜視図、図２は同ヘッドランプ用ＬＥＤ電球の平面図、図３は同ヘッドランプ用ＬＥＤ電球における再帰反射の原理を説明するＬＥＤの断面図、図４は同ヘッドランプ用ＬＥＤ電球における再帰反射の原理を説明するＬＥＤとシェードの断面図であり、図示のヘッドランプ用ＬＥＤ電球（以下、単に「ＬＥＤ電球」と称する）１は、車両の前部左右に配置された不図示のヘッドランプの光源として使用されるものである。

本発明に係るＬＥＤ電球１を装着して成るヘッドランプは、一灯で配光をハイビーム（走行ビーム）とロービーム（すれ違いビーム）に切り換えることができる機能を備えたものであって、その構成は図示しないが、ハウジングとその前面開口部を覆う透明なアウタレンズによって画成された灯室内に、本発明に係るＬＥＤ電球１と、該ＬＥＤ電球１から出射する光を所定の方向に反射させるリフレクタ等を収容して構成されている。

而して、本発明に係るＬＥＤ電球１は、図１及び図２に示すように、前後方向に水平に延びるアルミ金属製の丸棒状の支持体２を備えており、この支持体２の左右両側部には、電球のフィラメント寸法を再現するような厚みとするため、凹状に切り欠かれた切欠部２Ａが形成されている。そして、この支持体２の左右両側部に形成された各切欠部２Ａの平坦な垂直面には、矩形平板状の基板３がそれぞれ固定されており、各基板３には、各４つのハイビーム用ＬＥＤ４とロービーム用ＬＥＤ５がそれぞれ実装されるとともに、１つのシェード６が固定されている。

上記各４つのハイビーム用ＬＥＤ４とロービーム用ＬＥＤ５は、前後方向（図１及び図２の左右方向）に並設されており、ロービーム用ＬＥＤ５は、ハイビーム用ＬＥＤ４の前方（図１の左方）に配置され、このロービーム用ＬＥＤ５の下方に前記シェード６が固定されている。ここで、シェード６は、金属製であって、ロービーム用ＬＥＤ５を下方から覆うように細長い椀状に成形されており、図４に示すように、その内面全体には微細な球形の再帰反射ビーズ７が水転写等の技術によって塗布されている。又、シェード６の内面の少なくとも黄色光が当たる部分には、青色蛍光染料が塗布されている。尚、再帰反射ビーズ７は、これに入射する光を再び入射方向へ帰す機能を有している。

而して、本実施の形態に係るＬＥＤ電球１においては、基板３と、これに実装されたハイビーム用ＬＥＤ４及びロービーム用ＬＥＤ５と、シェード６を１組としてこれが支持体２の左右両側部に配置されている。

又、支持体２の基端部（後端部）には、円形の固定金具（口金）８が固定されている。尚、図示しないが、基板３に接続された配線は後方から引き出されており、配線の先端には、ハイビーム用ＬＥＤ４とロービーム用ＬＥＤ５にそれぞれ給電するための端子が設けられており、各端子は、車両のヘッドランプ回路等の不図示の電源にそれぞれ電気的に接続されている。

而して、以上のように構成されたＬＥＤ電球１は、ヘッドランプのハウジングの背面に形成された円孔状の挿入孔から支持体２を先にして灯室内に挿入され、その全体を回して固定金具８の外周の複数の係止片８ａをハウジングの挿入孔の内周縁に係止させることによって、バヨネット方式によってハウジングに固定される。

ここで、ロービーム用ＬＥＤ５の構成の詳細を図３に基づいて説明する。尚、ハイビーム用ＬＥＤ４の基本構成は、ロービーム用ＬＥＤ５のそれと同じであるため、これについての図示及び説明は省略する。

ロービーム用ＬＥＤ５は、パッケージ基板１０と、該パッケージ基板１０の周囲を被覆するアノード電極１１及びカソード電極１２と、カソード電極１２上に実装された青色ＬＥＤチップ１３と、パッケージ基板１０上に設けられたリフレクタ１４と、該リフレクタ１４の空所に充填された封入樹脂１５を備えている。

上記青色ＬＥＤチップ１３は、ボンディングワイヤー１６，１７によってアンード電極１１とカソード電極１２にそれぞれ電気的に接続されており、前記リフレクタ１４には、テーパ面状の反射面１４ａが形成されている。又、前記封入樹脂１５には、蛍光体が含有されており、この蛍光体は、青色ＬＥＤチップ１３から出射する青色光によって励起されて補色の黄色に発光するものである。このため、この黄色と青色ＬＥＤチップ１３から出射する光の青色とが混ぜ合わされてロービーム用ＬＥＤ５からは擬似的な白色光が出射される。

以上のように構成されたＬＥＤ電球１において、ヘッドランプ回路等の不図示の電源からハイビーム用ＬＥＤ４又はロービーム用ＬＥＤ５に電流が選択的に供給されてこれらが発光すると、このＬＥＤ電球１を備えるヘッドランプの配光がハイビーム又はロービームに切り替えられる。

即ち、ＬＥＤ電球１の支持体２の左右両側部にそれぞれ配置された各４つのハイビーム用ＬＥＤ４に電流が供給されると、これらのハイビーム用ＬＥＤ４が起動されて発光し、各ハイビーム用ＬＥＤ４から出射する白色光のうち下側に向かう光は、ヘッドランプに設けられたリフレクタによって上向きに反射するため、ヘッドランプからは上向きのハイビームが出射して遠くが照らされる。

他方、ＬＥＤ電球１の支持体２の左右両側部にそれぞれ配置された各４つのロービーム用ＬＥＤ５に電流が供給されると、これらのロービーム用ＬＥＤ５が起動されて発光し、各ロービーム用ＬＥＤ５から出射する白色光のうち下側に向かう光（入射光）Ｌ１（図３及び図４参照）は、シェード６によって受けられて再帰反射する。即ち、前述のようにシェード６の内面全体には再帰反射ビーズ７が塗布されているため、図３及び図４に示すように、シェード６に向かう光Ｌ１の全ては、再帰反射ビーズ７によって再帰反射し、その再帰反射光Ｌ２がロービーム用ＬＥＤ５に再び帰る。そして、ロービーム用ＬＥＤ５に再び帰る再帰反射光Ｌ２は、ロービーム用ＬＥＤ５のリフレクタ１４の反射面１４ａで反射し、その反射光Ｌ３は上方へと向かう。そして、当該ＬＥＤ電球１から上方に向かって出射する反射光Ｌ３は、ヘッドランプに設けられたリフレクタによって下側へと反射し、ロービームとして路面に照射されるために夜間での対向車や歩行者に幻惑（グレア）を与えることがない。

以上のように、本実施の形態に係るＬＥＤ電球１においては、ロービーム用ＬＥＤ５から出射して下側に向かう光の全ては、シェード６の内面全体に塗布された再帰反射ビーズ７によって再帰反射してロービーム用ＬＥＤ５に確実に戻り、該ロービーム用ＬＥＤ５に内蔵されたリフレクタ１４によって所期の方向である上方へと向かい、ヘッドランプに設けられたリフレクタで反射して下方に向かって路面上に照射される。このため、ロービーム用ＬＥＤ５からの光がロービーム用として有効に利用され、この結果、ロービームの光度が高められる。

又、本実施の形態では、基板３に実装されたハイビーム用ＬＥＤ４とロービーム用ＬＥＤ５を支持体２の左右両側部に配置したため、各ＬＥＤ４，５から出射する光が左右に広がり、当該ＬＥＤ電球１の発光範囲が拡大する。

更に、本実施の形態では、シェード６の少なくとも黄色光が当たる部分に青色蛍光染料を塗布したため、ロービーム用ＬＥＤ５から出射する光に含まれる黄色光がシェード６の内面に塗布された青色蛍光染料と再度混ざって白色光に変換される。このため、擬似発光色による色ムラ（色分離）の問題が解消され、保安基準上の問題が発生することがない。

尚、以上の実施の形態は、本発明に係るヘッドランプ用ＬＥＤ電球の構成の一例を示すものであって、支持体の形状やこれに支持されるＬＥＤの数や配置は任意に設定可能であることは勿論である。

１ ヘッドランプ用ＬＥＤ電球
２ 支持体
３ 基板
４ ハイビーム用ＬＥＤ電球
５ ロービーム用ＬＥＤ電球
６ シェード
７ 再帰反射ビーズ
８ 固定金具（口金）
１０ パッケージ基板
１１ カソード電極
１２ アノード電極
１３ 青色ＬＥＤチップ
１４ リフレクタ
１５ 封入樹脂
１６，１７ ボンディングワイヤー
Ｌ１ 入射光
Ｌ２ 再帰反射光
Ｌ３ 反射光

Claims (2)

1. 配光をハイビームとロービームに切り替え可能な車両用ヘッドランプに装着され、基板に実装されたハイビーム用ＬＥＤ及びロービーム用ＬＥＤと、前記ロービーム用ＬＥＤから出射する光の一部を遮るシェードと、前記ＬＥＤから照射された光を灯具光軸方向へと反射させるリフレクタと、を備えたヘッドランプ用ＬＥＤ電球において、
   前記シェードは、前記基板に設けられるとともに、左右方向において、前記ＬＥＤと前記リフレクタの間に位置しており、
   前記ＬＥＤの光軸は、灯具光軸方向に対して垂直方向に向いており、
   前記シェードの内面全体に再帰反射ビーズを塗布したことを特徴とするＬＥＤ電球。
2. 前記シェードの少なくとも黄色光が当たる部分に青色蛍光染料を塗布したことを特徴とする請求項１記載のヘッドランプ用ＬＥＤ電球。
   

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