JP2021118120A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱特性を考慮しつつ構成を簡略化した新たな車両用灯具を提供する。【解決手段】車両用灯具は、第１の光源パッケージ１２と、第１の光源パッケージが搭載される第１の基板１４と、第２の光源パッケージ１６と、第２の光源パッケージ１６が搭載される第２の基板１８と、第１の基板１４に搭載され、第１の光源パッケージ１２の点灯を制御する点灯制御回路２０と、を備える。第２の基板１８は、第１の基板１２よりも放熱特性が高くなるように構成されており、第１の基板１２は、第２の基板１８に搭載されている第２の光源パッケージ１６の点灯を点灯制御回路２０が制御できるように、配線２２を介して第２の基板１８と電気的に接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

従来、第１の光源パッケージが搭載された第１の基板と、第２の光源パッケージが搭載された第２の基板と、第１の基板および第２の基板が取り付けられたリフレクタと、を備えた車両用灯具が考案されている（特許文献１参照）。また、第２の光源パッケージより高い電力によって点灯される第１の光源パッケージは、金属基板からなる第１の基板に搭載されており、第２の光源パッケージは樹脂基板からなる第２の基板に搭載されている。

特開２０１７−６９１５０号公報

ところで、上述の車両用灯具は、第１の光源パッケージや第２の光源パッケージから光を出射させるための制御を行う点灯回路を備えているが、この点灯回路を搭載する点灯回路基板が別途必要である。そのため、点灯回路基板と金属基板や樹脂基板とを配線で結んだり、点灯回路基板自体を配置するスペースが必要であったりする。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的の一つは、放熱特性を考慮しつつ構成を簡略化した新たな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、第１の光源パッケージと、第１の光源パッケージが搭載される第１の基板と、第２の光源パッケージと、第２の光源パッケージが搭載される第２の基板と、第１の基板に搭載され、第１の光源パッケージの点灯を制御する点灯制御回路と、を備える。第２の基板は、第１の基板よりも放熱特性が高くなるように構成されており、第１の基板は、第２の基板に搭載されている第２の光源パッケージの点灯を点灯制御回路が制御できるように、配線を介して第２の基板と電気的に接続されている。

この態様によると、第１の光源パッケージが搭載されている第１の基板に、第１の光源パッケージの点灯を制御する点灯制御回路が搭載されているため、点灯制御回路を搭載する基板を別途設ける必要がない。また、第２の光源パッケージは、配線を介して第２の基板と電気的に接続されている第１の基板に搭載されている点灯制御回路により点灯が制御されるので、第２の基板に点灯制御回路を設ける必要がない。そのため、車両用灯具の構成を簡略化できる。ここで、光源パッケージとは、同じ基板上に搭載される一つまたは複数の半導体発光素子を一まとめにしたものであり、複数の半導体発光素子が隣接して配置されていても、分散して配置されていてもかまわない。また、放熱特性が高くなるように構成されているとは、例えば、基板が熱伝導率の高い材料で構成されていたり、放熱性が高い基板の形状や大きさで構成されていたりする場合である。

第１の光源パッケージは、複数の半導体発光素子を有しており、該複数の半導体発光素子同士の最小間隔がＬ１であり、第２の光源パッケージは、複数の半導体発光素子を有しており、該複数の半導体発光素子同士の最小間隔がＬ２（Ｌ２＜Ｌ１）であってもよい。これにより、第２の光源パッケージは、各半導体発光素子の性能に大きな差がなければ、第１の光源パッケージよりも局所的に大きな発熱を生じうるが、第２の光源パッケージは、第１の基板よりも放熱特性が高い第２の基板に搭載されているため、必要な放熱性能を満たしやすい。

第１の基板は、第２の基板よりも搭載面積が広い。これにより、放熱特性が低い第１の基板で必要な放熱性能を満たしつつ、点灯制御回路を搭載するスペースを確保できる。

第１の基板は、樹脂基板であり、第２の基板は、金属基板またはセラミックス基板であってもよい。これにより、必要な放熱性能が低い基板を樹脂基板で構成することでコストを低減し、一方で、必要な放熱性能が高い基板を放熱特性の高い金属基板やセラミックス基板で構成することで、基板サイズを小さくできる。

第１の光源パッケージが有する複数の半導体発光素子の少なくとも１つは、ロービーム用配光パターンの形成に寄与する光を出射する第１のＬＥＤであり、第２の光源パッケージが有する複数の半導体発光素子の少なくとも１つは、ハイビーム用配光パターンの形成に寄与する光を出射する第２のＬＥＤであってもよい。

第１の光源パッケージから出射する光を反射する第１のリフレクタと、第２の光源パッケージから出射する光を反射する第２のリフレクタと、を備えてもよい。第１の基板は、第２の基板に対して車両の幅方向に隣接した領域に配置されており、第１のリフレクタは、第１の光源パッケージから出射した光を車両前方へ反射するように、第１の基板の上方または下方に配置されており、第２のリフレクタは、第２の光源パッケージから出射した光を車両前方へ反射するように、第２の基板の上方または下方に配置されていてもよい。これにより、各リフレクタの反射面の形状を適宜選択することで、複数の配光パターンを形成できる。

第１の基板および第２の基板を収容する灯室が形成されており、第１の基板が配置されている灯室の第１の領域は、第２の基板が配置されている灯室の第２の領域よりも、車両前後方向のスペースが広い。これにより、サイズが大きくなりがちな第１の基板を、スペースが広い第１の領域に配置できる。

第２の領域は、第１の領域よりも車両内側に近い。車両用灯具がヘッドライトの場合、ヘッドライトカバーは、車両の内側（中央側）から車両の左側（または右側）に向かうに従って後方に傾斜する形状を持つことが多い。このような場合、通常は灯室の車両内側に近い領域は狭くなりがちである。そこで、サイズが小さい第２の基板を、車両内側の第２の領域に配置することができる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、放熱特性を考慮しつつ構成を簡略化した新たな車両用灯具を提供できる。

第１の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。 第２の実施の形態に係る車両用灯具の概略構成を模式的に示す正面図である 第２の実施の形態に係る車両用灯具の概略構成を模式的に示す上面図である。 第３の実施の形態に係る車両用灯具の概略構成を模式的に示す上面図である。 第４の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。

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、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

（第１の実施の形態）
はじめに、車両用灯具に適用できる発光モジュールについて説明する。図１は、第１の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。図１に示す発光モジュール１０は、第１の光源パッケージ１２と、第１の光源パッケージ１２が搭載される第１の基板１４と、第２の光源パッケージ１６と、第２の光源パッケージ１６が搭載される第２の基板１８と、第１の基板１４に搭載され、第１の光源パッケージ１２の点灯を制御する点灯制御回路２０と、を備える。

第１の基板１４は、第２の基板１８に搭載されている第２の光源パッケージ１６の点灯を点灯制御回路２０が制御できるように、配線２２を介して第２の基板１８と電気的に接続されている。配線２２の一方は、第１の基板１４に設けられているコネクタ２６に接続され、配線２２の他方は、第２の基板１８に設けられているコネクタ２８に接続されている。第１の基板１４は、第１の光源パッケージ１２と点灯制御回路２０とを電気的に導通させるためのプリント配線（不図示）が設けられている。また、第２の基板１８は、第２の光源パッケージ１６とコネクタ２８とを電気的に導通させるためのプリント配線（不図示）が設けられている。

本実施の形態に係る第２の基板１８は、第１の基板１４よりも放熱特性が高くなるように構成されている。ここで、放熱特性が高くなるように構成されているとは、例えば、基板が熱伝導率の高い材料で構成されていたり、放熱性が高い基板の形状や大きさで構成されていたりする場合である。

本実施の形態に係る発光モジュールは、第１の光源パッケージ１２が搭載されている第１の基板１４に、第１の光源パッケージ１２の点灯を制御する点灯制御回路２０が搭載されているため、点灯制御回路２０を搭載する基板を別途設ける必要がない。また、第２の光源パッケージ１６は、配線２２を介して第２の基板１８と電気的に接続されている第１の基板１４に搭載されている点灯制御回路２０により点灯が制御されるので、第２の基板１８に点灯制御回路を設ける必要がない。そのため、発光モジュール１０を備える車両用灯具の構成を簡略化できる。

ここで、光源パッケージとは、同じ基板上に搭載される一つまたは複数の半導体発光素子を一まとめにしたものであり、複数の半導体発光素子が隣接（密接）して配置されていても、分散して（離れて）配置されていてもかまわない。図１に示す第１の光源パッケージ１２では、ロービーム用配光パターンの形成に用いられる２つの低出力のＬＥＤ１２ａ，１２ｂが離れて配置されている。また、第２の光源パッケージ１６は、２つの高出力のＬＥＤ１６ａ，１６ｂと、１つの低出力のＬＥＤ１６ｃとが密接して配置されている。

第１の光源パッケージ１２が有するＬＥＤ１２ａとＬＥＤ１２ｂとの最小間隔Ｌ１は、第２の光源パッケージ１６が有するＬＥＤ１６ａとＬＥＤ１６ｂとの間隔Ｌ２より大きい（Ｌ２＜Ｌ１）。この場合、第２の光源パッケージ１６は、各ＬＥＤ１２ａ，１２ｂ，１６ａ，１６ｂ，１６ｃの性能に大きな差がなくても、第１の光源パッケージ１２よりも局所的に大きな発熱を生じうるが、本実施の形態に係る発光モジュール１０は、第２の光源パッケージ１６が備えるＬＥＤ１６ａ，１６ｂが高出力なため、より大きな発熱を生じうる。そこで、本実施の形態に係る第２の光源パッケージ１６は、第１の基板１４よりも放熱特性が高い第２の基板１８に搭載されているため、必要な放熱性能を満たしやすい。

また、本実施の形態に係る発光モジュール１０における第１の基板１４は、樹脂基板であり、例えば、ガラス繊維の布にエポキシ樹脂をしみ込ませて熱硬化処理を施したもの（ＦＲ−４）である。発光モジュール１０における第２の基板は、金属基板またはセラミックス基板であり、例えば、アルミニウムや銅、窒化アルミニウムの基板である。

これにより、必要な放熱性能が低い第１の基板１４を樹脂基板で構成することでコストを低減し、一方で、必要な放熱性能が高い第２の基板１８を放熱特性の高い金属基板やセラミックス基板で構成することで、基板サイズを小さくできる。

また、第１の基板１４は、放熱特性が低い樹脂基板であるものの、第２の基板１８よりも搭載面積が広い。そのため、放熱特性が低い第１の基板１４で必要な放熱性能を満たしつつ、点灯制御回路２０を搭載するスペースを確保できる。

次に、発光モジュール１０の各要素の諸元について詳述する。発光モジュール１０の低出力のＬＥＤ１２ａ，１２ｂ，１６ｃの出力は約３Ｗであるが、５Ｗ未満、または４Ｗ未満であってもよい。また、高出力のＬＥＤ１６ａ，１６ｂの出力は約５Ｗであるが、４Ｗ以上、または５Ｗ以上であってもよい。なお、第１の光源パッケージ１２におけるＬＥＤ１２ａを低出力（ロービーム用）とし、ＬＥＤ１２ｂを高出力（ハイビーム用）とし、第２の光源パッケージ１６におけるＬＥＤ１６ａ，１６ｂを低出力（ロービーム用）とし、ＬＥＤ１６ｃを高出力（ハイビーム用）としてもよい。

樹脂基板である第１の基板１４のサイズは、幅Ｗ１が１００ｍｍであるが、幅Ｗ１が５０〜１５０ｍｍの範囲、または８０〜１２０ｍｍの範囲であってもよい。また、第１の光源パッケージ１２が搭載される領域の奥行Ｄ１は５０ｍｍであるが、奥行Ｄ１は２５〜７５ｍｍの範囲、または４０〜６０ｍｍの範囲であってもよい。また、点灯制御回路２０が搭載される領域の奥行Ｄ１’は５０ｍｍであるが、奥行Ｄ１’は２５〜７５ｍｍの範囲、または４０〜６０ｍｍの範囲であってもよい。

金属基板である第２の基板１８のサイズは、幅Ｗ２が２５ｍｍであるが、幅Ｗ２が１５〜３５ｍｍの範囲、または２０〜３０ｍｍの範囲であってもよい。また、第２の光源パッケージ１６が搭載される領域の奥行Ｄ２は３５ｍｍであるが、奥行Ｄ２は２５〜４５ｍｍの範囲、または３０〜４０ｍｍの範囲であってもよい。第２の基板１８の厚みは、１〜２ｍｍであってもよい。

（第２の実施の形態）
図２は、第２の実施の形態に係る車両用灯具の概略構成を模式的に示す正面図である。図３は、第２の実施の形態に係る車両用灯具の概略構成を模式的に示す上面図である。なお、図３は、図２のＡ−Ａ断面を見た図である。図３に示す車両用灯具１００は、ロービーム用配光パターンおよびハイビーム用配光パターンを形成可能な車両用前照灯の一例である。また、車両用灯具１００は、ランプボディ３０と前面カバー３２とで区画された灯室３４内に、前述の発光モジュール１０が設けられている。

車両用灯具１００は、第１の光源パッケージ１２が有する複数のＬＥＤ１２ａ，１２ｂは、ロービーム用配光パターンの形成に寄与する光を出射する低出力（出力Ｗ_Ｌ）のＬＥＤであり、第２の光源パッケージ１６が有する３つのＬＥＤのうちＬＥＤ１６ａ，１６ｂは、ハイビーム用配光パターンの形成に寄与する光を出射する高出力（出力Ｗ_Ｈ＞出力Ｗ_Ｌ）のＬＥＤである。つまり、ＬＥＤ１２ａ，１２ｂの出力は、ＬＥＤ１６ａ，１６ｂの出力よりも低い。なお、複数のＬＥＤを隣接して配置したり、複数のＬＥＤをワンチップ化したりすることで、ハイビーム用配光パターンやロービーム用配光パターンの形成に必要な光度の光を出射するように、各光源パッケージを構成してもよい。

車両用灯具１００は、第１の光源パッケージ１２から出射する光を反射する第１のリフレクタ３６と、第２の基板１８から出射する光を反射する第２のリフレクタ３８と、を備えている。第１のリフレクタ３６は、ＬＥＤ１２ａが出射した光を車両前方へ反射するように、第１の基板１４の上方または下方に配置された反射面３６ａと、ＬＥＤ１２ｂが出射した光を車両前方へ反射するように、第１の基板１４の上方または下方に配置された反射面３６ｂと、を有する。第２のリフレクタ３８は、ＬＥＤ１６ａ，１６ｂ，１６ｃが出射した光を車両前方へ反射するように、第２の基板１８の上方または下方に配置された反射面３８ａと、を有する。これにより、各リフレクタの反射面の形状を適宜選択することで、複数の配光パターンを形成できる。

灯室３４は、第１の基板１４および第２の基板１８を収容し、灯室３４内において、第１の基板１４は、第２の基板１８に対して車両の幅方向（矢印Ｙ２方向）に隣接した領域に配置されている。また、第２の基板１８に搭載されるＬＥＤ１６ａ，１６ｂの前端部が、第１の基板１４に搭載されるＬＥＤ１２ａ，１２ｂの前端部よりも車両前方に位置するように、第２の基板１８が配置されている。第１の基板１４が配置されている灯室３４の第１の領域Ｒ１は、第２の基板１８が配置されている灯室３４の第２の領域Ｒ２よりも、車両前後方向Ｘのスペースが広い。これにより、サイズが大きくなりがちな第１の基板１４を、スペースが広い第１の領域Ｒ１に配置できる。

第２の領域Ｒ２は、第１の領域Ｒ１よりも車両内側（矢印Ｙ１側）に近い。車両用灯具がヘッドライトの場合、ヘッドライトカバー（前面カバー３２）は、車両の内側（中央側）から車両の左側（図３に示す矢印Ｙ２側）に向かうに従って後方に傾斜する形状を持つことが多い。このような場合、通常は灯室３４の車両内側に近い領域（第２の領域）は狭くなりがちである。そこで、サイズが小さい第２の基板１８を、車両内側の第２の領域Ｒ２に配置することができる。なお、本実施の形態に係る車両用灯具１００は、灯室３４内の発光モジュール１０の車両外側（矢印Ｙ２側）の領域に、ターンシグナルランプ４０が設けられている。また、第１の光源パッケージ１２や第２の光源パッケージ１６の下方にはクリアランスランプ４２が設けられている。

（第３の実施の形態）
図４は、第３の実施の形態に係る車両用灯具２００の概略構成を模式的に示す上面図である。図４に示す車両用灯具２００に設けられている発光モジュール１１０は、前述の発光モジュール１０と比較して、第１の基板１４と第２の基板１８との位置が逆になっている以外はほぼ同じである。

灯室３４内において、第１の基板１４は、第２の基板１８に対して車両の幅方向（矢印Ｙ１方向）に隣接した領域に配置されている。第１の基板１４が配置されている灯室３４の第１の領域Ｒ１は、第２の基板１８が配置されている灯室３４の第２の領域Ｒ２よりも、車両前後方向Ｘのスペースが広い。これにより、サイズが大きくなりがちな第１の基板１４を、スペースが広い第１の領域Ｒ１に配置できる。

（第４の実施の形態）
図５は、第４の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す図である。図５に示す発光モジュール１２０は、第１の光源パッケージと第２の光源パッケージを構成するＬＥＤの一部が異なる点が主な特徴であり、その他の構成は第１の実施の形態に係る発光モジュール１０とほぼ同じである。

発光モジュール１２０の第１の基板１４に搭載される第１の光源パッケージ１１２は、ロービーム用配光パターンの形成に寄与する低出力のＬＥＤ１１２ａと、ハイビーム用配光パターンの形成に寄与する高出力のＬＥＤ１１２ｂ，１１２ｃと、を有する。また、第２の基板１８に搭載される第２の光源パッケージ１１６は、ロービーム用配光パターンの形成に寄与する低出力のＬＥＤ１１６ａ，１１６ｂを有する。ＬＥＤ１１６ａ，１１６ｂは、互いに密接するように並んで配置されている。

第４の実施の形態の変形例として、第１の光源パッケージ１１２は、ロービーム用配光パターンの形成に寄与する低出力のＬＥＤ１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃと、を有してもよい。また、第２の光源パッケージ１１６は、ハイビーム用配光パターンの形成に寄与する高出力のＬＥＤ１１６ａ，１１６ｂを有してもよい。

図３や図４に示す発光モジュールの場合、ロービーム用配光パターンを形成している際には、第１の光源パッケージと第２の光源パッケージとがいずれも点灯することになる。そのため、発光モジュール１１０の外観は、常に水平方向に渡って光っているように見える。一方、図５に示す発光モジュール１２０は、ＬＥＤ１１２ａ（ロービーム用）とＬＥＤ１１２ｂ，１１２ｃ（ハイビーム用）とのそれぞれに対して、リフレクタの反射面を別々に区切る必要がある。そのため、ロービーム用配光パターンを形成する際には、ＬＥＤ１１２ａ，１１２ｂが非点灯となり、第１の光源パッケージ１１２の一部に非点灯領域を形成できる。

上述の各実施の形態で述べるように、各光源パッケージを構成するＬＥＤの出力やレイアウトによって、ＬＥＤが搭載される基板に求められる放熱特性は異なる。そして、高い放熱特性が求められる基板には放熱性能が高い基板を採用し、高い放熱特性が求められない基板には放熱性能が低いサイズの大きな基板を採用することで、放熱性能が低くサイズの大きな基板には点灯制御回路を搭載できる。この点灯制御回路は、放熱性能が高い基板に搭載されている半導体発光素子の点灯を制御するので、放熱性能が高い基板に点灯制御回路を設ける必要がなく、放熱性能が高い（コストが高い）基板のサイズを小さくできる。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

上述の実施の形態では、基板の上面に搭載されたＬＥＤから上方に出射した光を車両前方へ反射するリフレクタを基板の上方に配置した車両用灯具について説明したが、基板の下面に搭載されたＬＥＤから下方に出射した光を車両前方に反射するリフレクタを基板の下方に配置した車両用灯具であってもよい。

Ｒ１ 第１の領域、 Ｒ２ 第２の領域、 １０ 発光モジュール、 １２ 第１の光源パッケージ、 １２ａ，１２ｂ ＬＥＤ、 １４ 第１の基板、 １６ 第２の光源パッケージ、 １６ａ，１６ｂ，１６ｃ ＬＥＤ、 １８ 第２の基板、 ２０ 点灯制御回路、 ２２ 配線、 ３４ 灯室、 ３６ 第１のリフレクタ、 ３８ 第２のリフレクタ、 １００ 車両用灯具。

Claims (8)

1. 第１の光源パッケージと、
   前記第１の光源パッケージが搭載される第１の基板と、
   第２の光源パッケージと、
   前記第２の光源パッケージが搭載される第２の基板と、
   前記第１の基板に搭載され、前記第１の光源パッケージの点灯を制御する点灯制御回路と、を備え、
   前記第２の基板は、前記第１の基板よりも放熱特性が高くなるように構成されており、
   前記第１の基板は、前記第２の基板に搭載されている前記第２の光源パッケージの点灯を前記点灯制御回路が制御できるように、配線を介して前記第２の基板と電気的に接続されていることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記第１の光源パッケージは、複数の半導体発光素子を有しており、該複数の半導体発光素子同士の最小間隔がＬ１であり、
   前記第２の光源パッケージは、複数の半導体発光素子を有しており、該複数の半導体発光素子同士の最小間隔がＬ２（Ｌ２＜Ｌ１）である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記第１の基板は、前記第２の基板よりも搭載面積が広い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. 前記第１の基板は、樹脂基板であり、
   前記第２の基板は、金属基板またはセラミックス基板であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用灯具。
5. 前記第１の光源パッケージが有する複数の半導体発光素子の少なくとも１つは、ロービーム用配光パターンの形成に寄与する光を出射する第１のＬＥＤであり、
   前記第２の光源パッケージが有する複数の半導体発光素子の少なくとも１つは、ハイビーム用配光パターンの形成に寄与する光を出射する第２のＬＥＤである、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両用灯具。
6. 前記第１の光源パッケージから出射する光を反射する第１のリフレクタと、
   前記第２の光源パッケージから出射する光を反射する第２のリフレクタと、を備え、
   前記第１の基板は、前記第２の基板に対して車両の幅方向に隣接した領域に配置されており、
   前記第１のリフレクタは、前記第１の光源パッケージから出射した光を車両前方へ反射するように、前記第１の基板の上方または下方に配置されており、
   前記第２のリフレクタは、前記第２の光源パッケージから出射した光を車両前方へ反射するように、前記第２の基板の上方または下方に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車両用灯具。
7. 前記第１の基板および前記第２の基板を収容する灯室が形成されており、
   前記第１の基板が配置されている前記灯室の第１の領域は、前記第２の基板が配置されている前記灯室の第２の領域よりも、車両前後方向のスペースが広いことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の車両用灯具。
8. 前記第２の領域は、前記第１の領域よりも車両内側に近いことを特徴とする請求項７に記載の車両用灯具。

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