JP2021118120A - 車両用灯具 - Google Patents
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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。
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。
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。
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。
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WL)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WH>出力WL)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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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