JP7099900B2

JP7099900B2 - 車両用灯具

Info

Publication number: JP7099900B2
Application number: JP2018142280A
Authority: JP
Inventors: 光二内野
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2022-07-12
Anticipated expiration: 2038-07-30
Also published as: JP2020021542A

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

従来より、発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下、適宜「ＬＥＤ」と称す）などの半導体発光素子を利用した車両用灯具の開発が進められている。また、車両用前照灯の光源としてＬＥＤを用いる場合は、一つでは所望の光量や形状の配光パターンを得ることが難しいため、複数のＬＥＤを回路基板上にアレイ状に配置した車両用灯具が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１６－１４９３７３号公報

ところで、一般に、車両用灯具の光学系においては、ＬＥＤに対する光学部品（リフレクタ、シェード、投影レンズ等）の配置精度が非常に重要となる。ＬＥＤに対する光学部品の配置精度が低い場合、所望の光学特性を実現できないおそれがある。

上記特許文献１のように、ＬＥＤが回路基板上に実装されている場合、回路基板の上面が取付基準面となる。一方、投影レンズ等の光学部品は、他の面が取付基準面となっている。このように、ＬＥＤと光学部品の取付基準面が異なる場合、所望の光学特性を実現するためには各構成部品に非常に厳しい公差が要求され、コスト高となるおそれがある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、各構成部品に厳しい公差が要求されず、低コスト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、ヒートシンクと、ヒートシンクの一面上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に実装された発光素子と、絶縁膜上に形成された発光素子に給電するための回路パターンと、ヒートシンクの一面上に実装された、発光素子からの光を制御するための光学部品と、を備える。

絶縁膜の厚さは、２００μｍ以下であってもよい。

ヒートシンクの一面の表面粗さは、ヒートシンクの他の面よりも滑らかであってもよい。

ヒートシンクの一面の表面粗さは、Ｒｍａｘ≦１５μｍ以下であってもよい。

光学部品は、リフレクタ、シェードおよび投影レンズのうち少なくとも１つを含んでもよい。

本発明によれば、各構成部品に厳しい公差が要求されず、低コストな車両用灯具を提供できる。

本発明の実施形態に係る車両用灯具の概略縦断面図である。灯具ユニットの斜視図である。図２に示す灯具ユニットの分解斜視図である。ヒートシンクにおけるベース部の前面を示す図である。図５（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る車両用灯具の効果を説明するための図である。

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、本明細書において「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「内」、「外」等の方向を表す用語が用いられる場合、それらは車両用灯具が車両に装着されたときの姿勢における方向を意味する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用灯具１０の概略縦断面図である。図１に示す車両用灯具１０は、車体の前部の左右両端部にそれぞれ配置され、前照灯として機能する。

車両用灯具１０は、図１に示すように、前方が開口したランプボディ１２と、ランプボディ１２の開口した前方部に取り付けられた前面カバー１４と、を備えている。ランプボディ１２と前面カバー１４とで灯具筐体１６が構成され、灯具筐体１６の内部に灯室１８が形成される。

灯室１８には、灯具ユニット２０が配置されている。灯具ユニット２０は、ハイビーム用の配光パターンを形成できるように構成されている。また、灯室１８には、灯具ユニット２０を左右方向および前後方向に傾動自在に移動できるように構成された光軸調整機構２４が配置されている。

光軸調整機構２４は、２つのエイミングスクリュー６６，６８を有している。エイミングスクリュー６６は、灯室１８の上部後方に配置されており、回転操作部６６ａと、回転操作部６６ａから前方へ向かって延びている軸部６６ｂと、を有する。軸部６６ｂの前方端部には、ねじ溝６６ｃが形成されている。

エイミングスクリュー６６は、回転操作部６６ａがランプボディ１２の後端部に回転自在に支持され、ねじ溝６６ｃが灯具ユニット２０のヒートシンク２８の上部に螺合されている。回転操作部６６ａが操作され、エイミングスクリュー６６が回転すると、その回転方向に応じた方向へ灯具ユニット２０が傾動され、灯具ユニット２０の光軸調整（エイミング調整）が行われる。なお、エイミングスクリュー６８も同様の機能を有する。

また、灯室１８には、エクステンションリフレクタ６７ａ，６７ｂが設けられている。エクステンションリフレクタ６７ａ，６７ｂは、灯具ユニット２０における投影レンズ６４の上方および下方に配置され、灯室１８内の構造部品などを覆い隠して、見栄えを向上させる役割を有する。

図２は、灯具ユニット２０の斜視図である。図３は、図２に示す灯具ユニット２０の分解斜視図である。

灯具ユニット２０は、所謂直射型の灯具ユニットである。灯具ユニット２０は、光源としての複数のＬＥＤ１１と、ＬＥＤ１１からの光の一部を灯具前方に向けて反射するリフレクタ１３と、ＬＥＤ１１およびリフレクタ１３からの光の一部を遮光するシェード１５と、シェード１５を通過した光を灯具前方に投影する投影レンズ６４と、投影レンズ６４を保持するためのレンズホルダ６５と、を備える。

灯具ユニット２０はさらに、ＬＥＤ１１から発生した熱を放熱するためのヒートシンク２８を備える。ヒートシンク２８は、アルミ等の高熱伝導率の金属によって形成され、平板状のベース部２９と、ベース部２９の後面２９ｂ上に所定の間隔で立設された複数の平板状の放熱フィン３０とから成る。なお、放熱フィン３０の形状は特に平板状に限定されず、柱状のフィンであってもよい。上述の光軸調整機構２４におけるエイミングスクリュー６６，６８は、ヒートシンク２８のベース部２９に接続される。

灯具ユニット２０はさらに、ファン３２を備える。ファン３２は、ヒートシンク２８の放熱フィン３０の後方に配置される。ファン３２は、ヒートシンク２８に向かって灯室１８内の空気を送風し、ヒートシンク２８を強制的に冷却する。

図４は、ヒートシンク２８におけるベース部２９の前面２９ａを示す。図４は、リフレクタ１３、シェード１５、レンズホルダ６５、投影レンズ６４を取り外した状態を示す。

ベース部２９の前面２９ａは、放熱フィン３０が配置される後面２９ｂの反対側の面である。ベース部２９の前面２９ａは、研磨処理がなされた非常に滑らかな平面である。ベース部２９の前面２９ａの表面粗さは、前記ヒートシンク２８の他の面（例えば後面２９ｂや放熱フィン３０）よりも滑らかにされる。例えば、ベース部２９の前面２９ａの表面粗さは、Ｒｍａｘ≦１５μｍ以下とされる。

図４に示すように、ベース部２９の前面２９ａの略中央部には、絶縁膜４０が形成されている。この絶縁膜４０は、例えばエポキシ樹脂から形成された絶縁膜であり、その厚さは、２００μｍ以下である。図４に示す例では、絶縁膜４０の外形は長方形状であるが、絶縁膜４０の外形は特に限定されない。また、図４に示す例では、ベース部２９の前面２９ａの一部（略中央部）のにみ絶縁膜４０を形成しているが、ベース部２９の前面２９ａの全域に絶縁膜４０が形成されてもよい。

本実施形態においては、ヒートシンク２８のベース部２９に形成された絶縁膜４０上に直接に複数のＬＥＤ１１がアレイ状に（左右方向に一列に）実装され、絶縁膜４０上にＬＥＤ１１に給電するための回路パターン４１が形成されている。アルミ等の金属に形成された絶縁膜上に直接的に回路パターンを形成する方法については従来より公知であり、例えば国際公開第２０１５／０５０１６４号に記載された方法を利用できる。

絶縁膜４０上にはさらに、コネクタ４２が実装されている。コネクタ４２は、回路パターン４１に接続されている。コネクタ４２には、給電用のケーブル（図示せず）が差し込まれる。

図４において破線で示す２箇所の第１搭載部４３は、リフレクタ１３およびシェード１５（図３参照）が搭載される領域である。第１搭載部４３は、ベース部２９の前面２９ａ上において、絶縁膜４０の左右側方に設けられている。第１搭載部４３には、ベース部２９から突出するように設けられた位置決めピン４４と、ボルト孔４５とが設けられている。

図３に示すように、リフレクタ１３は、反射面１３ａと、反射面１３ａの両端に設けられた一対のリフレクタ固定部１３ｂとを備える。リフレクタ固定部１３ｂには、位置決め孔１３ｃと、貫通孔１３ｄが設けられている。また、シェード１５は、遮光部１５ａと、遮光部１５ａの両端に設けられた一対のシェード固定部１５ｂとを備える。シェード固定部１５ｂには、位置決め孔１５ｃと、貫通孔１５ｄが設けられている。

ヒートシンク２８にリフレクタ１３およびシェード１５を組み付ける際には、まずリフレクタ１３の位置決め孔１３ｃにヒートシンク２８の位置決めピン４４を挿入しながら、ヒートシンク２８の第１搭載部４３上にリフレクタ固定部１３ｂを載置する。次に、シェード１５の位置決め孔１５ｃにヒートシンク２８の位置決めピン４４を挿入しながら、リフレクタ固定部１３ｂ上にシェード固定部１５ｂを載置する。その後、ボルト４６をシェード１５の貫通孔１５ｄおよびリフレクタ１３の貫通孔１３ｄに挿入し、ヒートシンク２８のボルト孔４５に螺合することにより、リフレクタ１３およびシェード１５がヒートシンク２８に共締め固定される。

また、図４において破線で示す３箇所の第２搭載部４７は、レンズホルダ６５（図３参照）が搭載される領域である。第２搭載部４７は、ベース部２９の前面２９ａ上において、絶縁膜４０の左右斜め上方および下方に設けられている。第２搭載部４７には、ベース部２９から突出するように設けられた位置決め孔４８と、ボルト孔４９とが設けられている。

図３に示すように、レンズホルダ６５は、前後方向に貫通した円筒部６５ａと、円筒部６５ａの３箇所に形成された足部６５ｂと、足部６５ｂの先端に形成されたレンズホルダ固定部６５ｃとを備える。レンズホルダ固定部６５ｃには、貫通孔６５ｄと、位置決めピン６５ｅが設けられている。

レンズホルダ６５の円筒部６５ａには、投影レンズ６４が取り付けられる。投影レンズ６４は、略半球状に形成されており、凸部が前方に向くように配置されている。投影レンズ６４は、後側焦点を含む焦点面上の像を反転して灯具前方に照射、投影するための光学部材としての機能を有する。

ヒートシンク２８に投影レンズ６４およびレンズホルダ６５を組み付ける際には、まずヒートシンク２８の位置決め孔４８にレンズホルダ６５の位置決めピン６５ｅを挿入しながら、ヒートシンク２８の第２搭載部４７上にレンズホルダ固定部６５ｃを載置する。その後、ボルト５０をレンズホルダ６５の貫通孔６５ｄに挿入し、ヒートシンク２８のボルト孔４９に螺合することにより、投影レンズ６４が取り付けられたレンズホルダ６５がヒートシンク２８に固定される。

図５（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る車両用灯具の効果を説明するための図である。図５（ａ）は、本実施形態に係る灯具ユニット２０の概略図である。図５（ｂ）は、比較例に係る灯具ユニット１２０の概略図である。この比較例に係る灯具ユニット１２０においては、ＬＥＤ１１は回路基板１４０上に実装されている。なお、図５（ａ）および（ｂ）では、図示を簡略化するためにリフレクタ１３およびシェード１５を省略している。また、図５（ａ）では、図示を明確にするために絶縁膜４０は、実際よりもかなり厚く表されている。上述したように、絶縁膜４０の厚さは２００μｍ以下であり、実際には非常に薄い。

一般に、車両用灯具の光学系においては、ＬＥＤに対する光学部品（リフレクタ、シェード、投影レンズ等）の配置精度が非常に重要である。ＬＥＤに対する光学部品の配置精度が低い場合、所望の光学特性を実現できないおそれがある。

図５（ｂ）に示す比較例に係る灯具ユニット１２０では、ＬＥＤ１１は回路基板１４０上に実装されている。すなわち、回路基板１４０の上面が取付基準面となっている。一方、投影レンズ６４等の光学部品は、ヒートシンク２８のベース部２９の前面２９ａが取付基準面となっている。このように、ＬＥＤ１１と光学部品の取付基準面が異なる場合、各構成部品に非常に厳しい公差が要求される。例えば、回路基板１４０の厚さの公差が大きい場合、所望の光学特性を実現するために他の構成部品に要求される公差が非常に厳しくなり、コスト高となるおそれがある。

一方、図５（ａ）に示す本実施形態に係る灯具ユニット２０では、回路基板を用いておらず、ＬＥＤ１１は、ヒートシンク２８のベース部２９の前面２９ａ上に形成された絶縁膜４０上に実装されている。絶縁膜４０は２００μｍ以下と非常に薄いので、実質的にヒートシンク２８のベース部２９の前面２９ａをＬＥＤ１１の取付基準面とみなすことができる。したがって、本実施形態においては、ＬＥＤ１１と光学部品の取付基準面を同一にできるので、図５（ｂ）に示す比較例ほど各構成部品に非常に厳しい公差は要求されず、結果としてコストを低減することができる。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、上述の実施形態では、光源としてＬＥＤを例示したが、光源は半導体発光素子であればＬＥＤに限定されず、例えば半導体レーザが用いられてもよい。

また、上述の実施形態では、ＬＥＤからの光を制御する光学部品としてリフレクタ、シェードおよび投影レンズを備える車両用灯具を例示したが、リフレクタ、シェードおよび投影レンズのうち少なくとも１つを含む車両用灯具であれば、本発明を適用できる。

また、上述の実施形態では、第１搭載部および第２搭載部は絶縁膜の外側に設けたが、例えば絶縁膜をベース部の前面の全域に形成した場合は、第１搭載部および第２搭載部は絶縁膜上に設けられてもよい。この場合、ＬＥＤと光学部品の取付基準面が完全に同一となるのでより好ましい。

１０車両用灯具、１１ＬＥＤ、１３リフレクタ、１５シェード、１８灯室、２０灯具ユニット、２８ヒートシンク、２９ベース部、３０放熱フィン、３２ファン、４０絶縁膜、４１回路パターン、４２コネクタ、４３第１搭載部、４７第２搭載部、６４投影レンズ、６５レンズホルダ。

Claims

ヒートシンクと、
前記ヒートシンクの一面上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に実装された発光素子と、
前記絶縁膜上に形成された前記発光素子に給電するための回路パターンと、
前記ヒートシンクの前記一面上に実装された、前記発光素子からの光を制御するための光学部品と、
を備えることを特徴とする車両用灯具。
前記絶縁膜の厚さは、２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
前記ヒートシンクの前記一面の表面粗さは、前記ヒートシンクの他の面よりも滑らかである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。
前記ヒートシンクの前記一面の表面粗さは、Ｒｍａｘ≦１５μｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用灯具。
前記光学部品は、リフレクタ、シェードおよび投影レンズのうち少なくとも１つを含む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。