JP6981832B2

JP6981832B2 - 車両用灯具

Info

Publication number: JP6981832B2
Application number: JP2017187294A
Authority: JP
Inventors: 昭貴金森; 政昭中林; 美昭伏見
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2021-12-17
Anticipated expiration: 2037-09-28
Also published as: CN209084661U; JP2019061912A; CN109578933A

Description

本発明は自動車等の車両の灯具に関し、特に蓄光を利用して灯具の疑似点灯を行う車両用灯具に関するものである。

自動車の前照灯や標識灯等の灯具の一部に蓄光材を塗布し、この蓄光材に蓄光した光を利用して疑似点灯（ここでは灯具があたかも点灯しているような外観を呈する状態を言う）を行うようにした技術が提案されている。特許文献１は、ベース板に搭載したＬＥＤを光源とするランプユニットにおいて、当該ベース板やリフレクタの近傍位置に蓄光材を配設し、ランプユニットの非点灯時に、当該蓄光材が発光する光を利用してランプの疑似点灯を行っている。

特開２０１５−１４９１５７号公報

特許文献１の技術においては、ＬＥＤの発光時に発生した熱の対策として、ベース板を介して放熱し、あるいはベース板からリフレクタに伝導させて放熱する構成がとられている。ベース板やリフレクタは樹脂で形成されることが多く、これらにおける熱伝導率は必ずしも高くないので、ＬＥＤの放熱性を高めることが難しい。ＬＥＤの放熱効果が低いとＬＥＤの発光効率が低下し、灯具の照明効果、例えば配光特性が低下することは既に知られていることである。また、放熱性の低下は蓄光材の蓄光特性や発光特性の点でも好ましくない。

本発明の目的は、蓄光による疑似点灯を実現する一方で光源、特に発光素子の放熱性を高めた車両用灯具を提供するものである。

本発明は、光源基板の一方の面に搭載された光源と、前記光源基板の当該一方の面側に配設され、前記光源から出射された光を透過させる透光窓及び当該光を反射する反射部を有するリフレクタとを備え、前記光源と前記反射部との間には、前記光源で発生した熱を放熱する放熱体と、光を蓄光しかつ蓄光した光を前記反射部に向けて発光する蓄光体が配設されており、この蓄光体はその一部が透光窓を通して反射部側に露呈されている。

本発明の好ましい形態として、放熱体は光源基板とは別体に構成され、蓄光体は当該放熱体に形成される。また、本発明の他の好ましい形態として、蓄光体は光源基板の一方の面に設けられたソルダーレジストに蓄光材を含有した構成とされる。さらに、放熱体はリフレクタの一部で構成されることが好ましい。

本発明によれば、蓄光体において光源の光を効果的に蓄光するとともに、光源で発生した熱を放熱体により効率よく放熱する。これにより、蓄光体による疑似点灯を実現するとともに、光源による灯具の配光特性が向上される。

本発明を自動車のヘッドランプに適用した外観図。図１のヘッドランプのランプユニットの分解斜視図。実施形態１のランプユニットの縦断面図。図３の要部の拡大図。蓄光板を下方から見た斜視図。変形例１のランプユニットの縦断面図。変形例２のランプユニットの縦断面図。実施形態２のランプユニットの縦断面図。図８の要部の拡大図。

（実施形態１）
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明を適用した自動車の左ヘッドランプＨＬの外観斜視図である。図１に示すように、自動車の車体左前部に装備される左ヘッドランプＨＬのランプハウジング２内にリフレクタ型のランプユニット１が内装されている。ランプユニット１が点灯されることによりヘッドランプＨＬが点灯状態となる。図示しない右ヘッドランプは、左ヘッドランプＨＬと左右対称に形成されているが基本的な構造はほぼ同じである。

図２は当該左ヘッドランプＨＬに内装されているランプユニット１の部分分解斜視図である。図１と図２において、ランプユニット１は、前面１１１が左右方向に階段状に形成されたブロック状のベース体１１を有している。このベース体１１の前面１１１の階段形状は、自動車の車幅方向の外側に向けて、すなわち前記した左ヘッドランプＨＬの場合には、前面方向から見て右側に向けて前面１１１が段階的に後退するように構成されている。なお、以降において前後、左右及び上下については自動車を基準にした方向、換言すればランプユニット１ないしはヘッドランプＨＬを基準にした方向である。

前記ベース体１１の前面１１１には、リフレクタ１２が支持されている。このリフレクタ１２は、別体に形成されたハイビーム用リフレクタ１２Ｈとロービーム用リフレクタ１２Ｌの２つで構成されている。これら各リフレクタ１２Ｈ，１２Ｌはそれぞれ複数の反射部１２２が並列配置されており、ハイビーム用リフレクタ１２Ｈは４つの反射部１２２が、ロービーム用リフレクタは５つの反射部１２２がそれぞれ左右方向に並んで配列された構成である。

前記支持部１２１は概ね板状に形成されており、前記複数の反射部１２２にそれぞれ対応する複数箇所には、所要寸法をした矩形の透光窓１２４が上下方向に向けて開口されている。前記支持部１２１にはその上側を覆うように光源部１３が取り付けられている。この光源部１３は、光源としてのＬＥＤ１３３を下面に搭載した光源基板１３１を有している。また、前記光源基板１３１の上面には伝熱シート１４を介してヒートシンク１５が積層されている。

図３は前記ランプユニット１の縦断面図であり、前記ベース体１１については図示を省略している。以降の説明において、前記各リフレクタ１２Ｈ，１２Ｌはほぼ同じ構成であるので、共通する符号を用いて説明する。リフレクタ１２は前記したように、光源を支持するための支持部１２１と、この支持部１２１からランプ前方かつランプ下方に向けて傾斜状態に延長された放物面形状の反射部１２２を有している。リフレクタ１２は樹脂成型により構成されており、前記反射部１２２の前面にはアルミニウム等の光反射性を有する金属膜１２３が蒸着等により形成されて光反射面を構成している。また、前記支持部１２１は複数の反射部１２２に対応した複数の矩形枠を並列した構成とされ、それぞれに前記した透光窓１２４が形成されている。

図４は図３の要部の拡大図である。前記光源基板１３１の下面には回路パターン１３２が形成されており、前記複数の反射部１２２に対応して複数のチップ状のＬＥＤ１３３が面実装により搭載されている。ここでは、１つの反射部１２２に対して１つのＬＥＤ１３３が搭載されている。また、前記光源基板１３１の下面のうち、ＬＥＤ１３３が搭載されていない領域には保護用のソルダーレジスト１３４が塗布されている。

前記ＬＥＤ１３３は発光面が下方に向けられており、光源基板１３１がリフレクタ１２の支持部１２１に上に取り付けられたときに、各ＬＥＤ１３３は対応する支持部１２１の透光窓１２４に臨む位置に配置される。ＬＥＤ１３３は回路パターン１３２を通して給電されて発光し、発光された光は光源基板１３１の下方に向けて出射され、対応する透光窓１２４を透過した後、対応する反射部１２２に向けられる。

前記リフレクタ１２の反射部１２２は対応配置されているＬＥＤ１３３を焦点とする放物面に形成されており、ＬＥＤ１３３から出射された光をランプ前方に向けて反射する。各反射部１２２は、基本的にはほぼ同じ形状に設計されるが、ランプユニット１に要求される所要の配光を形成するために個々の反射部１２２のサイズや形状は一部相違されている。すなわち、前記したハイビーム用リフレクタ１２Ｈとロービーム用リフレクタ１２Ｌは、それぞれ所定の配光を構成するように反射部１２２は異なる形状とされている。

前記光源部１３の下面側、すなわち前記光源基板１３１の下面側には、ＬＥＤ１３３と、前記リフレクタ１２の反射部１２２との間、ここでは前記リフレクタ１２の支持部１２１との間に蓄光板１６が配設されている。図５に蓄光板１６を下方から見た斜視図を示すように、この蓄光板１６は、伝熱性の高い材料からなる放熱体１６１と、この放熱体１６１の下面に塗布された蓄光体１６２とで構成されている。この蓄光板１６には、前記リフクレタ１２の支持部１２１に対応する部位、換言すれば前記光源基板１３１に搭載された各ＬＥＤ１３３に対応する部位に矩形の開口１６３が開設されている。この開口１６３は前記支持部１２１に形成されている前記透光窓１２４よりも小さい寸法に形成されている。

前記放熱体１６１は、少なくとも空気よりも熱伝導率の大きい材料で形成されている。すなわち、空気の熱伝導率は０．０２Ｗ／ｍ・ｋであるので、それよりも大きい材料であればよい。また、前記したように光源基板１３１の下面に回路保護用のソルダーレジスト１３４が形成されている場合には、放熱体１６１は当該ソルダーレジスト１３４の熱伝導率、例えば０．１７Ｗ／ｍ・ｋよりも大きいアルミニウム、銅等の金属板で形成されることが好ましい。

前記蓄光体１６２を構成する蓄光材料については、既に種々の蓄光材料が提案されているので、車両用灯具に用いたときの耐久性等を考慮して好適な材料で構成された蓄光体を選択することができる。例えば、イエローグリーン色、ブルー色、パープル色、レッド色、イエロー色の各色光を蓄光することが可能な蓄光体が選択可能である。この蓄光体１６２は、蓄光板１６の前記開口１６３を囲む領域に形成されている。

前記蓄光板１６は、前記リフレクタ１２の支持部１２１と、前記光源基板１３１との間に挟まれた状態で当該リフレクタ１２および光源基板１３１に一体的に支持されている。この実施形態１では、特に蓄光板１６の下面と、支持部１２１の上面との間には所定の間隙が設けられている。このような支持構造では、蓄光体１６２の一部、特に開口１６３の周囲に沿った領域の蓄光体１６２は、これよりも寸法の大きな透光窓１２４を通して下方に露呈されることになる。

この実施形態１のランプユニット１によれば、ヘッドランプＨＬの点灯時、すなわちランプユニット１の点灯時には、図３に実線で示すように、発光された各ＬＥＤ１３３から下方に向けて出射された光はそれぞれリフレクタ１２の対応する反射部１２２において前方に向けて反射され、ランプハウジング２の透光面を透過して自動車の前方領域に照射される。そして、各反射部１２２においてランプ前方に向けて反射された各ＬＥＤ１３３の光は、ランプの前方領域において互いに重畳され、自動車の前方の所要領域を照明する配光、すなわちハイビーム配光やロービーム配光が形成される。

このランプユニット１の点灯時には、ＬＥＤ１３３から出射された光の一部は、蓄光板１６の蓄光体１６２において蓄光されることになる。すなわち、ＬＥＤ１３３から出射された光の一部は蓄光体１６２に直接照射され、あるいは他の一部はリフレクタ１２の一部において反射された上で蓄光体１６２に照射され、蓄光される。

ランプユニット１の点灯時には、ＬＥＤ１３３の発光に伴って発生した熱の一部は、光源部１３、特に光源基板１３１から伝熱シート１４を介してヒートシンク１５に伝導され、ここから放熱される。また、発生した熱の他の一部はＬＥＤ１３３から直接、あるいは光源基板１３１のソルダーレジスト１３４を介して蓄熱板１６の放熱体１６１に輻射伝導される。この放熱体１６１は前記したように空気よりも熱伝導率が高いので、輻射された熱は放熱体１６１の内部で拡散され、当該放熱体１６１から効率的に放熱される。因みに、放熱体１６１が存在しない場合には、光源部１３から輻射された熱は空気層を介してリフレクタ１２に伝導されて放熱されることになるが、空気層の熱伝導率が低いので高い放熱効果を期待することは困難である。

このように、ＬＥＤ１３３に近接して蓄光板１６を配設しており、この蓄光板１６の放熱体１６１を空気よりも熱伝導率の高い材料で構成することにより、ＬＥＤ１３３の放熱効果を高めＬＥＤ１３３の発光特性の低下を防止し、照明効果の高いヘッドランプが得られる。併せて、蓄光体１６２における熱による特性劣化が防止される。

また、蓄光板１６の放熱体１６１をソルダーレジスト１３４よりも熱伝導率の大きい材料で構成することにより、ソルダーレジスト１３４を伝導する熱を放熱体１６１に吸い上げて全体としての熱伝導効果を大きくでき、この面からもＬＥＤ１３３の放熱効果を高めＬＥＤ１３３の発光特性の低下を防止し、照明効果の高いヘッドランプが得られる。

ランプユニット１が消灯されると、ＬＥＤ１３３から出射されていた光による照明は終了されるが、図３に破線で示すように、点灯時に蓄光されていた蓄光体１６２が発光され、その光は透光窓１２４を通して反射部１２２で反射されて前方に照射される。これにより、自動車の前方からヘッドランプＨＬを観察すると、透光面を通して反射部１２２が明るく照明された状態となり、ランプユニット１、換言すればヘッドランプＨＬがあたかも点灯しているような外観となる。すなわち、疑似点灯の状態となる。この疑似点灯により、自車の直前領域を視認することができるとともに、他車や歩行者から自車の存在が認識されるようになり、交通安全の面からも好ましい。

蓄光板１６の蓄光体１６２として、前記したような任意の色光で発光する蓄光材料を選択することにより、疑似点灯時には、ランプユニット１ないしヘッドランプＨＬは、当該色光で点灯しているような外観となり、疑似点灯時におけるヘッドランプＨＬの意匠性が向上される。

（変形例１）
実施形態１の変形例１として、リフレクタ１２の支持部１２１を蓄光板として構成してもよい。すなわち、図６に変形例１の縦断面図を示すように、樹脂成型されたリフレクタ１２の反射部１２２にアルミニウム等の金属膜１２３を蒸着するときに、支持部１２１にも金属膜１２３を蒸着している。この金属膜１２３が形成されることにより、支持部１２１の全体の熱伝導率が大きくなる。また、支持部１２１の上面、ないし下面の選択された所要領域に蓄光材を塗布して蓄光体１６２を形成する。これにより、支持部１２１においては、金属膜１２３が実施形態１の放熱体１６１と等価な構成となり、これと塗布された蓄光体１６２とで実施形態１の蓄光板１６と実質的に同等な構成が実現されることになる。

この変形例１は、ランプユニット１の点灯時の光の出射形態は実施形態１と同じであり、光源部１３のＬＥＤ１３３が発光したときに、リフレクタ１２の支持部１２１に設けられた蓄光体１６２に光が蓄光される。支持部１２１は金属膜１２３が形成されていることにより、熱伝導率が空気の熱伝導率、さらには樹脂の熱伝導率よりも大きくなるので、放熱体として機能し、ＬＥＤ１３３の放熱効果を高めることができる。

ランプユニット１の消灯時には、蓄光体１６２に蓄光された光が透光窓１２４を通過し、反射部１２２において反射され、前方に照射される。この変形例１では、実施形態１のような独立した蓄光板１６が不要であるので、ランプユニット１の部品点数を削減することができる。また、ランプユニット１の高さ寸法を低減することができる。

（変形例２）
図７は変形例２の縦断面図である。この変形例２では、リフレクタ１２はインサート成型により形成されており、リフレクタ１２の支持部１２１Ｍは金属で形成され、反射部１２２は樹脂で形成されている。その上で、当該反射部１２２の表面に光反射性を有するアルミニウム等の金属膜１２３が蒸着されている。そして、前記支持部１２１Ｍに透光窓１２４が開口され、この透光窓１２４の上側に配置されている光源部１３の光源基板１３１に搭載されているＬＥＤ１３３が、当該透光窓１２４に対向位置されるように取り付けられている。なお、伝熱シート１４、ヒートシンク１５は実施形態１と同じ構成である。

また、支持部１２１Ｍの上面、ないし下面の選択された所要領域に蓄光体１６２が塗布される。これにより、支持部１２１Ｍが実施形態１の放熱体１６１と等価な構成となり、これに塗布された蓄光体１６２とで実施形態１の蓄光板１６と実質的に同等な構成が実現されることになる。

この変形例２では、ランプユニット１の点灯時にＬＥＤ１３３が発光したときに、リフレクタ１２の支持部１２１Ｍに設けられた蓄光体１６２に光が蓄光される。支持部１２１Ｍは熱伝導率が空気の熱伝導率、さらには樹脂の熱伝導率よりも大きい金属で構成されているので、放熱体として機能し、ＬＥＤ１３３の放熱効果を高めることができる。

ランプユニット１の消灯時には、蓄光体１６２に蓄光された光が透光窓１２４を通して反射部１２２において反射され、前方に照射される。この変形例２でも、実施形態１のような独立した蓄光板が不要であるので、ランプユニット１の部品点数を削減し、かつランプユニット１の高さ寸法を低減することができる。

（実施形態２）
図８は実施形態２のランプユニットの縦断面図であり、図９はその要部の拡大図である。実施形態１と同様に、光源部１３の光源基板１３１の下面には回路パターン１３２が設けられており、複数のチップ状のＬＥＤ１３３が搭載されている。各ＬＥＤ１３３は、リフレクタ１２の複数の反射部にそれぞれ対応するように搭載されている。各ＬＥＤ１３３は発光面が下方に向けられており、光源基板１３１がリフレクタ１２に取り付けられたときに、各ＬＥＤ１３３は対応する透光窓１２４に臨む位置に配置される。

前記光源基板１３１の下面には、前記ＬＥＤ１３３を除く領域に回路保護用のソルダーレジスト１３４が塗布形成されている。実施形態２では、このソルダーレジスト１３４に蓄光材が含有されており、これにより当該ソルダーレジスト１３４は蓄光体として機能する。すなわち、前記実施形態１の蓄光体１６２と等価になる。

前記リフレクタ１２は変形例２と同様に、インサート成型により形成されており、リフレクタ１２の支持部１２１Ｍが金属で形成され、反射部１２２は樹脂で形成されて表面にアルミニウム１２３が蒸着されている。そして、この支持部１２１Ｍに前記透光窓１２４が開口され、前記光源部１３のＬＥＤ１３３が対向位置されるように取り付けられている。

このように、実施形態２では、光源基板１３１のＬＥＤ１３３を搭載した一方の面に設けられたソルダーレジスト１３４が蓄光体１６２として構成されている。また、前記抗原基板１３１の一方の面に近接されているリフレクタ１２の支持部１２１Ｍは、金属で形成されていることにより熱伝導率が空気ないしは樹脂よりも大きな放熱体１６１として構成されることになる。

この実施形態２では、ランプユニット１の点灯時には、ＬＥＤ１３３で発光した光は、実施形態１と同様に反射部１２２で反射されて前方に照射される。これと同時に光の一部は蓄光体１６２、すなわちソルダーレジスト１３４に蓄光される。ＬＥＤ１３３で発生した熱の一部はヒートシンク１５により放熱されるが、他の一部は放熱体１６１として構成されたリフレクタ１２の支持部１２１Ｍに輻射により伝熱され、ここで拡散されて放熱されることになる。

ランプユニット１の消灯時には、蓄光体１６２（ソルダーレジスト１３４）で発光した光は透光窓１２４を通り、反射部１２２で反射されて前方に照射される。これにより、疑似点灯が行われる。

この実施形態２では、実施形態１のような独立した蓄光板が不要であるので、ランプユニット１の部品点数を削減し、かつランプユニット１の高さ寸法を低減することができる。また、光源部１３を形成すれば、すなわち光源基板１３１にＬＥＤ１３３を搭載し、ソルダーレジスト１３４を塗布することにより蓄光体１６２が形成できるので、製造工数の削減にも有効である。

ここで、図示は省略するが、実施形態２の変形例として、変形例１と同様に、リフレクタを樹脂成型し、反射部にアルミニウムを蒸着するとともに、支持部にもアルミニウムを蒸着し、このアルミニウムを含む支持部を放熱体として構成してもよい。

さらに、他の変形例として、図示は省略するが、ＬＥＤから出射した光、および蓄光体から発光された光がそれぞれ透光窓を通して反射部に向けて出射されることを阻害しない範囲で、光源基板とリフレクタの支持部との間に所要領域にわたって延在する板状の放熱体、例えば金属板を介装するように構成してもよい。この場合には、ＬＥＤで発生した熱は、当該放熱体を介して放熱されることになる。

以上の実施形態および変形例において、蓄光体１６２はＬＥＤ１３３の近い位置に配置されるので、蓄光体１３３は反射部１２２の焦点位置ないしその近傍位置に配設されていることになる。そのため、蓄光体１６２で発光された光はＬＥＤ１３３から出射された光と同様に反射部１２２において前方に向けて反射される。これにより、蓄光体１６２からの光はランプユニット１の点灯時と同様な配光で自動車の前方の広い領域に向けて照射されることになり、自動車の前方の広い領域からヘッドランプＨＬの疑似点灯の視認性を高めることが可能になる。

さらに、蓄光体１６２はリフレクタ１２の支持部１２１の上側、あるいは支持部１２１，１２１Ｍに配設されており、この位置はヘッドランプＨＬの前方から見たときには直接外部に露見される位置ではないので、特に、ランプユニットＨＬの非点灯時に透光性カバーを透して蓄光体が観察されにくく、ヘッドランプＨＬの外観上の見栄えが低下されることもない。

また、本発明においては、光源基板を蓄光板あるいは支持部に接触した状態で組み立ててもよい。これにより、ＬＥＤで発生した熱を放熱体に効率良く伝導してＬＥＤの放熱効果をより高めることが可能になる。また、前記した各実施形態や変形例において、リフレクタの支持部と反射部を金属材で一体に形成してもよい。

本発明における蓄光体は、ランプの光源から出射される光を蓄光する場合のみならず、昼間時に太陽光を蓄光し、夜間の非点灯時に発光して疑似点灯することも可能である。

ＨＬヘッドランプ（車両用灯具）
１ランプユニット
２ランプハウジング
１１ベース体
１２（１２Ｈ，１２Ｌ）リフレクタ
１３光源部
１４伝熱シート
１５ヒートシンク
１６蓄光板
１２１，１２１Ｍ支持部
１２２反射部
１２３金属膜
１３１光源基板
１３３ＬＥＤ（光源）
１３４ソルダーレジスト
１６１放熱体
１６２蓄光体

Claims

光源基板の一方の面に搭載された光源と、前記光源基板の当該一方の面側に配設され、前記光源から出射された光を透過させる透光窓及び当該光を反射する反射部を有するリフレクタとを備え、前記光源と前記反射部との間には、前記光源で発生した熱を放熱する放熱体と、光を蓄光しかつ蓄光した光を前記反射部に向けて発光する蓄光体が配設されており、前記蓄光体はその一部が前記透光窓を通して前記反射部側に露呈されていることを特徴とする車両用灯具。
前記放熱体は前記光源基板とは別体に構成され、前記蓄光体は当該放熱体に形成されている請求項１に記載の車両用灯具。
前記放熱体は前記リフレクタの一部で構成され、前記蓄光体は当該リフレクタの一部に構成されている請求項２に記載の車両用灯具。
前記光源基板の前記一方の面にソルダーレジストが設けられ、前記蓄光体は当該ソルダーレジストに蓄光材を含有した構成であり、前記放熱体は前記光源基板とは別体に構成されている請求項１に記載の車両用灯具。
前記放熱体は前記リフレクタの一部で構成されている請求項４に記載の車両用灯具。
前記放熱体は熱伝導率が空気の熱伝導率よりも大きい材料を含む請求項１ないし５のいずれかに記載の車両用灯具。