JP2007173034A - 車両用灯具の発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成により、従来のガラス球によるバルブと互換性を備えると共に、発光素子が効率良く放熱され得るようにした車両用灯具の発光装置を提供する。
【解決手段】 ソケット部１１と、このソケット部から光軸方向に延びる支柱体１２と、この支柱体の光軸の周りの周面に実装された複数個の発光素子１３と、から成る車両用灯具の発光装置１０であって、上記支柱体１２がヒートパイプから構成されており、上記各発光素子１３が、上記支柱体の周面にて、バルブ規格の発光部とほぼ同じ位置に配置されているように、車両用灯具の発光装置を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車の前部に設けられた前照灯または補助前照灯として使用される車両前照灯等の車両用灯具のためのバルブ状発光装置に関する。

従来、例えば自動車の車両前照灯用のバルブは、例えば図７に示すように、構成されている。
即ち、図７において、ヘッドライトバルブ１は、一端が開放した管球状のガラス球２と、このガラス球２の開放端を閉塞するソケット部３と、上記ガラス球２の真空引きされた内部のほぼ中心軸に沿って配置され且つソケット部３に支持されたフィラメント等の発光部４と、から構成されており、例えばＨ１１など種々の規格のバルブとして知られている。

このような構成のヘッドライトバルブ１によれば、ソケット部３を自動車の車体側のコネクタ５に挿入することにより装着すると共に、ソケット部３を介して発光部４に対して給電が行なわれることにより、発光部４が発光して、ガラス球２を介して外部に光が放射されるようになっている。
また、上記フィラメントの代わりに、アーク放電を利用した例えばＤ２Ｓ等の放電灯も知られている。

そして、このようなヘッドライトバルブ１を利用するヘッドライト等の車両前照灯においては、上記ヘッドライトバルブ１のフィラメントによる発光部を基準として、反射面を設定することにより、夜間等の走行に適した配光パターンを自動車の進行方向前方に向かって照射するようになっている。

これに対して、近年、エネルギー効率の点から、発光ダイオード（ＬＥＤ）を発光体として利用した種々の発光装置が開発されてきており、特許文献１から３に示すように、複数個のＬＥＤ等の発光素子を含む種々の発光装置が開示されている。

特許文献１によるソケット付き発光装置は、ソケットに取り付けられた保持板上に保持される複数個の発光素子から成る発光体と、これらの発光体を覆うようにソケットに固定された透光性材料から成るキャップと、から構成されている。 このようなソケット付き発光装置によれば、上記発光体の各発光素子に給電することにより、各発光素子が駆動されて発光し、キャップを介して外部に光が出射するようになっている。

ところで、特許文献１によるソケット付き発光装置においては、各発光素子の発熱が微小であることから、特に発光体の放熱対策は行なわれていない。
しかしながら、ソケット付き発光装置を自動車のヘッドライト等の光源として使用する場合には、必要な光強度を得るために、各発光素子の消費電流が比較的大きくなることから、発光体全体の発熱により温度が上昇し、温度によって発光効率が変化する各発光素子の発光効率が低下してしまうことになる。

これに対して、特許文献２及び３には、放熱対策を施したＬＥＤランプが開示されている。
特許文献２によるＬＥＤランプは、複数個のＬＥＤを支持する熱伝導支柱に対して比較的大きく広がる熱伝導性のフランジを熱的に接続して、各ＬＥＤからの発熱を熱伝導支柱からフランジに伝達し、フランジから外気に放熱するようになっている。

また、特許文献２によるＬＥＤランプは、ソケットとして例えば電球タイプの口金を備えるように構成されており、口金に対して熱的に接続された中空円筒状の支持部材により、発光素子としてのＬＥＤが実装される実装基板を支持し、各ＬＥＤの発熱による内部の空気の対流が、上記支持部材の中空部内を口金に向かって流れることにより、実装基板が冷却され、各ＬＥＤの放熱が行なわれるようになっている。
特開２００２−１５７９１４号 特開２００４−００６２９７号 特開２００４−２９６２４５号

しかしながら、特許文献２及び３によるＬＥＤランプにおいては、ＬＥＤの発熱を放熱するために、フランジによる放熱または支持部材の中空部での空気流により冷却が行なわれている。従って、何れの場合も自然放熱であることから、放熱効果が比較的小さく、例えばＬＥＤランプを自動車のヘッドランプとして使用するような場合には、ＬＥＤの消費電流が大きくなることから、ＬＥＤが温度上昇してしまうことがある。

また、特許文献２によるＬＥＤランプにおいては、フランジが大きく外側に張り出していることから、ＬＥＤランプ全体が大型化してしまうと共に、従来のガラス球によるバルブと互換性を備えるように構成することは困難である。
この場合、バルブの互換性は、単にソケットの形状だけでなく、ソケットに関して従来のガラス球によるバルブにおける発光部（フィラメント）と同じ位置に発光素子を配置することにより、ガラス球によるバルブに対応して設計された反射面及び投影レンズ等の光学系を有する車両前照灯に関して、ガラス球によるバルブに代わりに装着したとき、同じ配光パターンを形成することができる点が重要である。

これに対して、さらにペルチェ素子，ファン式空冷装置等の冷却手段を備えた発光装置も考えられるが、何れも冷却効率が十分ではなく、発光素子の温度が上昇してしまったり、あるいは発光装置が大型化してしまう。

本発明は、以上の点から、簡単な構成により、従来のガラス球によるバルブと互換性を備えると共に、発光素子が効率良く放熱され得るようにした車両用灯具の発光装置を提供することを目的としている。

上記目的は、本発明によれば、ソケット部と、このソケット部から光軸方向に延びる支柱体と、この支柱体の光軸の周面に実装された複数個の発光素子と、から成る車両前照灯用の発光装置であって、上記支柱体がヒートパイプから構成されており、上記各発光素子が、上記支柱体の周面にて、バルブ規格の発光部とほぼ同じ位置に配置されていることを特徴とする、車両前照灯用の発光装置により、達成される。

本発明による車両用灯具の発光装置は、好ましくは、上記支柱体を構成するヒートパイプの表面がグレア光を低減するように塗装されている。

本発明による車両用灯具の発光装置は、好ましくは、上記支柱体を構成するヒートパイプが、ソケットを貫通して外部まで延びている。

本発明による車両用灯具の発光装置は、好ましくは、上記支柱体の先端側に、カットオフを形成するための遮光部材が取り付けられている。

本発明による車両用灯具の発光装置は、好ましくは、上記支柱体を構成するヒートパイプが、正多角柱状または平板状に形成されており、その少なくとも一つの側面に発光素子が実装されている。

本発明による車両用灯具の発光装置は、好ましくは、上記発光素子のうち、一部が選択的に点灯可能であって、選択的な点灯によりカットオフを形成することが可能である。

上記構成によれば、ソケット部を介して各発光素子が給電されると、各発光素子が駆動され発光し、外部に出射することになる。
そして、各発光素子で発生した熱は、各発光素子を支持する支柱体がヒートパイプから構成されているので、この支柱体を介して効率良く放熱され得ることになる。従って、各発光素子は十分に冷却されることになるので、温度上昇によって発光効率が低下するようなことはない。

この場合、ソケット部に対して、バルブ規格の発光部とほぼ同じ位置に発光素子が配置されているので、本発光装置が自動車の例えばヘッドランプ等の車両前照灯のガラス球タイプのバルブの代わりに車体側のコネクタに装着されたとき、従来のガラス球タイプのバルブにおけるフィラメントとほぼ同じ位置から光が出射することになる。

従って、ガラス球タイプのバルブに対応して設計された車両前照灯の反射面をそのまま利用して、本発光装置の各発光素子からの光が前方に向かって反射され、直接にあるいは一旦集光され投影レンズを介して、所定の配光パターンを形成することができる。
このようにして、本発明によれば、従来のガラス球タイプのバルブと完全に互換性を備えた発光装置が実現され得るので、従来のガラス球タイプのバルブに対応して設計された車両前照灯に対して、何ら改造する必要なく、そのまま本発光装置を装着するだけで、消費電力が低減され得ると共に、発光素子の高効率の冷却により、寿命の長い発光装置を使用することができる。

上記支柱体を構成するヒートパイプの表面がグレア光を低減するように塗装されている場合には、各発光素子から出射した光が、上記支柱体を構成するヒートパイプの表面で反射して、グレア光として外部に出射されることがない。

上記支柱体を構成するヒートパイプが、ソケットを貫通して外部まで延びている場合には、各発光素子からヒートパイプに伝達された熱が、ヒートパイプを介して外部に放熱されることになり、放熱効率が増大することになる。

上記支柱体の先端側に、カットオフを形成するための遮光部材が取り付けられている場合には、この遮光部材によって、各発光素子から出射する光に関して、配光パターンを制御するカットオフラインが形成されることになる。

上記支柱体を構成するヒートパイプが、正多角柱状または平板状に形成されており、その少なくとも一つの側面に発光素子が実装されている場合には、各発光素子が上記各側面から出射することにより、従来のガラス球などに対応した所望の方向への配光特性が実現され得る。

上記発光素子のうち、一部が選択的に点灯可能であって、選択的な点灯によりカットオフを形成することが可能である場合には、各発光素子の選択的な点灯制御によって、遮光部材を使用することなく、カットオフラインを形成することが可能になる。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、従来のガラス球によるバルブと互換性を備えると共に、発光素子が効率良く放熱され得るようにした、車両用灯具の発光装置が得られることになる。

以下、この発明の好適な実施形態を図１から図６を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

［実施例１］
図１から図３は、本発明による車両前照灯の発光装置の第一の実施形態の構成を示している。
図１において、車両前照灯の発光装置１０は、ソケット部１１と、このソケット部から光軸方向に延びる支柱体１２と、この支柱体１２の表面に実装された複数個の発光素子１３と、から構成されている。

上記ソケット部１１は、従来のガラス球タイプのバルブと同じ構成であり、所定のバルブ規格の二つの接続用端子（図３参照）１１ａを備えている。

上記支柱体１２は、上記ソケット部１１から光軸方向に延びる扁平な平板状の形状を有しており、その両面にそれぞれ複数個（図示の場合、４個）の発光素子１３が実装されている。
また、上記支柱体１２は、全体がヒートパイプから構成されている。
このヒートパイプは、好ましくはその内部に極細線ウィックが使用されることにより、熱輸送量が増大されるようになっている。

さらに、上記支柱体１２は、その表面が例えば黒色に塗装されている。これにより、発光素子１３からの光が支柱体１２即ちヒートパイプの表面で反射して、グレア光となることが防止され得ることになる。
尚、上記支柱体１２は、ソケット部１１を貫通して、端子１１ａが突出している端面に露出していてもよい。これにより、ヒートパイプによる放熱効果が増大され得ることになる。

上記各発光素子１３は、例えばＬＥＤ等の発光素子から構成されており、上記支柱体１２の表面に実装されることにより、光軸にほぼ垂直な方向に光を出射するようになっている。
その際、各発光素子１３は、上記支柱体１２上にて所定のバルブ規格の発光部例えばフィラメントとほぼ同じ位置に配置されている。

具体的には、各発光素子１３は、例えば幅０．１〜１．５ｍｍ，長さ０．５〜４．５ｍｍの範囲内に直線状に、例えば光軸方向に一列に並んで配置されている。
さらに、各発光素子１３は、好ましくは、車両前照灯の反射面の焦点位置に関して、走行ビームの場合には、焦点位置付近、またすれ違いビームの場合には、焦点位置の前後５．０ｍｍ±０．５ｍｍの範囲に配置される。
そして、上記各発光素子１３は、それぞれ上述したソケット部１１の端子１１ａを介して給電されることにより、駆動され発光するようになっている。

本発明実施形態による車両前照灯の発光装置１０は、以上のように構成されており、使用の際には、従来のガラス球タイプのバルブ用の車両前照灯に対して、そのコネクタ１４（図１参照）にソケット部１１の端子１１ａが挿入されることにより、装着される。
そして、ソケット部１１から各発光素子１３に対して給電が行なわれることにより、各発光素子１３が駆動され、発光する。

これにより、各発光素子１３から出射した光は、車両前照灯の反射面に入射して、所定方向に反射されることにより、直接に、あるいは一旦集束した後投影レンズを介して、前方に向かって照射される。
この場合、本発光装置１０における各発光素子１３が、従来のガラス球タイプのバルブの発光部とほぼ同じ位置に配置されており、ガラス球タイプのバルブと互換性を有することになるので、各発光素子１３からの光が車両前照灯の反射面に対してほぼ設計通りに入射することになる。

これにより、この反射面で反射された光は、ほぼ所定の配光パターンで前方に向かって照射されることになる。
従って、本発光装置は、従来のガラス球タイプのバルブに対応して設計された車両前照灯に対して、ガラス球タイプのバルブに代えて装着することにより、ガラス球タイプのバルブとほぼ同じ配光パターンで前方に向かって光を照射することができる。

また、各発光素子１３で発生した熱は、支柱体１２の表面に伝達され、さらにこの支柱体１２を構成するヒートパイプを介して熱輸送されることになる。これにより、各発光素子１３は、ヒートパイプの放熱効果に基づいて、強制的に高い放熱効率で冷却されることになるので、温度上昇するようなことはなく、従って温度上昇による発光効率の低下が抑制され得ることになる。
この場合、放熱のためのヒートパイプは、支柱体として構成されていることによって、発光装置全体が大型化してしまうようなことはないので、ガラス球タイプのバルブとの互換性が損なわれるようなことはない。

さらに、実際には、車両前照灯の反射面の焦点位置に関して、各発光素子１３の位置が、左右方向に支柱体１２の厚さの半分に相当する距離だけずれていることから、左右方向に少し広がった配光パターンが得られることになる。
また、車両前照灯の反射面が、支柱体１２の各側面に対応する領域で、それぞれ各側面に実装された発光素子１３を焦点位置とするように形成されるようにしてもよい。

［実施例２］
図４は、本発明による車両前照灯の発光装置の第二の実施形態の構成を示している。
図４において、車両前照灯の発光装置２０は、図１から図３に示した車両前照灯の発光装置１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記車両前照灯の発光装置２０は、扁平な支柱体１２の代わりに、正六角柱状の支柱体２１が備えられており、この支柱体２１の各側面にそれぞれ発光素子１３が実装されている点で、図１から図３に示した車両前照灯の発光装置１０と異なる構成になっている。

このような構成の車両前照灯の発光装置２０によれば、図１〜図３に示した車両前照灯の発光装置１０と同様に作用すると共に、発光素子１３からの光が光軸に関して等角度間隔で六方向に照射されるので、よりガラス球タイプのバルブに近い配光パターンが得られることになる。

さらに、実際には、車両前照灯の反射面の焦点位置に関して、各発光素子１３の位置が、支柱体２１の各側面に垂直な六方向にずれていることから、各方向に少し広がった配光パターンが得られることになり、新しいデザインの配光パターンが得られることになる。
また、車両前照灯の反射面が、支柱体２１の各側面に対応する領域で、それぞれ各側面に実装された発光素子１３を焦点位置とするように形成されるようにしてもよい。

［実施例３］
図５は、本発明による車両前照灯の発光装置の第三の実施形態の構成を示している。
図５において、車両前照灯の発光装置３０は、図１から図３に示した車両前照灯の発光装置１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記車両前照灯の発光装置３０は、扁平な支柱体１２の代わりに、正四角柱状の支柱体３１が備えられており、この支柱体３１の各側面にそれぞれ発光素子１３が実装されている点で、図１から図３に示した車両前照灯の発光装置１０と異なる構成になっている。

ここで、各発光素子１３は、上記支柱体３１の各側面上にて、光軸方向に関して比較的長く、例えば約１５ｍｍの長さに亘って配置されている。
そして、各発光素子１３は、ソケット部１１寄りのグループ１３ａと、先端寄りのグループ１３ｂに分割され、それぞれ独立的に点灯され得るようになっている。

このような構成の車両前照灯の発光装置３０によれば、図１〜図３に示した車両前照灯の発光装置１０と同様に作用すると共に、発光素子１３のうち、グループ１３ａが点灯されることにより、発光素子１３から出射した光が、車両前照灯の反射面で反射されて、走行ビーム用の配光パターンで前方に向かって照射されると共に、グループ１３ｂが点灯されることにより、発光素子１３から出射した光が、車両前照灯の反射面で反射されて、すれ違いビーム用の配光パターンで前方に向かって照射されることになる。

これは、車両前照灯の反射面の焦点位置に対して、発光素子１３の発光中心が前方に移動すると、反射面による反射光が比較的発散するようになると共に、その発光中心が後方に移動すると、反射面による反射光が比較的集束するようになるからである。
このようにして、遮光部材を使用することなく、さらに遮光部材を挿脱することなく、簡単な構成により、走行ビーム及びすれ違いビームの配光パターンが切換えられ得ることになる。

［実施例４］
図６は、本発明による車両前照灯の発光装置の第四の実施形態の構成を示している。
図６において、車両前照灯４０は、図１から図３に示した車両前照灯の発光装置１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記車両前照灯の発光装置４０は、支柱体１２の代わりに、比較的大きな支柱体４１が備えられており、この支柱体４１の両面にて、それぞれ発光素子１３が光軸方向に複数列に実装されている点で、図１から図３に示した車両前照灯の発光装置１０と異なる構成になっている。

ここで、各列の発光素子１３は、それぞれ光軸方向に沿って比較的長く、例えば約１５ｍｍの長さに亘って配置されていると共に、他の列に対して独立的に点灯され得るようになっている。

このような構成の車両前照灯の発光装置４０によれば、図１〜図３に示した車両前照灯の発光装置１０と同様に作用すると共に、発光素子１３のうち、中央の列の発光素子１３ｃが発光したときの配光パターンに対して、上の列の発光素子１３ｄが発光したときの配光パターンは、上方に所定角度、例えば約０．５度だけエイミングされると共に、下の列の発光素子１３ｅが発光したときの配光パターンは、下方に所定角度、例えば約０．５度だけエイミングされることになる。 従って、エイミングのための可動機構を設けることなく、簡単な構成により低コストで、所謂ＡＦＳ（Ａｃｔｉｖｅ Ｆｒｏｎｔ−Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）のエイミング機能を実現することができる。

上述した実施形態においては、支柱体１２，２１，３１，４１は、それぞれ平板状または正六角柱状，正四角柱状に形成されているが、これに限らず、正八角柱状等の正多角柱状に形成されていてもよく、さらに正多角柱の各側面のうち、少なくとも一つの側面に発光素子が実装されていてもよい。
このような支柱体の形状及び発光素子の配置により、新しいデザインの配光パターンが得られることになる。

また、上述した実施形態においては、車両前照灯の発光装置３０にて、発光素子１３をグループ１３ａ，１３ｂに分割して、グループ毎に独立的に発光させることにより、カットオフを形成するようにしているが、これに限らず、支柱体１２，２１，３１，４１上に、発光素子１３からの光の一部を遮断する遮光部材を配置して、カットオフを形成するようにしてもよい。この場合、遮光部材が発光素子に対してより接近して配置され得るので、シャープなカットオフラインを形成することができる。

さらに、上述した実施形態においては、支柱体１２，２１，３１，４１は、単にそれぞれ平板状または正六角柱状，正四角柱状に形成されているが、これに限らず、発光素子１３からの光を妨げないような位置に、放熱フィンを備えていてもよい。これにより、各発光素子１３から支柱体に伝達された熱が、放熱フィンを介して放熱されることにより、各発光素子１３の放熱効率がより一層高められることになる。

また、上述した実施形態においては、本発明を車両前照灯の発光装置に適用した場合について説明したが、これに限らず、例えばストップランプ等の他の種類の車両用灯具の発光装置に本発明を適用し得ることは明らかである。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、従来のガラス球によるバルブと互換性を備えると共に、発光素子が効率良く放熱され得るようにした、極めて優れた車両用灯具の発光装置が提供され得る。

本発明による車両前照灯の発光装置の第一の実施形態の構成を示す概略側面図である。 図１に示した車両前照灯の発光装置の要部を示す正面図である。 図１に示した車両前照灯の発光装置を示す概略斜視図である。 本発明による車両前照灯の発光装置の第二の実施形態の構成を示す（Ａ）概略斜視図及び（Ｂ）要部正面図である。 本発明による車両前照灯の発光装置の第三の実施形態の構成を示す概略斜視図である。 本発明による車両前照灯の発光装置の第四の実施形態の構成を示す概略斜視図である。 従来の車両前照灯の発光装置の一例の構成を示す概略側面図である。

符号の説明

１０，２０，３０，４０ 車両前照灯（車両用灯具）
１１ ソケット部
１１ａ 端子
１２，２１，３１，４１ 支柱体（ヒートパイプ）
１３ 発光素子
１４ コネクタ

Claims (6)

1. ソケット部と、このソケット部から光軸方向に延びる支柱体と、この支柱体の光軸の周面に実装された複数個の発光素子と、から成る車両用灯具の発光装置であって、
   上記支柱体がヒートパイプから構成されており、
   上記各発光素子が、上記支柱体の周面にて、バルブ規格の発光部とほぼ同じ位置に配置されていることを特徴とする、車両用灯具の発光装置。
2. 上記支柱体を構成するヒートパイプの表面がグレア光を低減するように塗装されていることを特徴とする、請求項１に記載の車両用灯具の発光装置。
3. 上記支柱体を構成するヒートパイプが、ソケットを貫通して外部まで延びてい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の発光装置。
4. 上記支柱体の先端側に、カットオフを形成するための遮光部材が取り付けられていることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の車両用灯具の発光装置。
5. 上記支柱体を構成するヒートパイプが、正多角柱状または平板状に形成されており、その少なくとも一つの側面に発光素子が実装されていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の車両用灯具の発光装置。
6. 上記発光素子のうち、一部が選択的に点灯可能であって、選択的な点灯によりカットオフを形成することが可能であることを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載の車両用灯具の発光装置。

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