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CN1573206A - 车用灯具 - Google Patents

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CN1573206A
CN1573206A CNA2004100447670A CN200410044767A CN1573206A CN 1573206 A CN1573206 A CN 1573206A CN A2004100447670 A CNA2004100447670 A CN A2004100447670A CN 200410044767 A CN200410044767 A CN 200410044767A CN 1573206 A CN1573206 A CN 1573206A
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CN
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semiconductor light
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light
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vehicular lamp
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石田裕之
佐塚清
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Koito Manufacturing Co Ltd
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Koito Manufacturing Co Ltd
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Abstract

一种适当地形成配光图模的车用灯具。其具有：发出光的半导体发光元件；由透光材料形成的、封闭半导体发光元件的封闭部件；使透过封闭部件看的半导体发光元件的一边的表面的位置与应该安装上述半导体发光元件的基准位置重合，而固定半导体发光元件的固定部件；通过把半导体发光元件的一边的形状投影在车用灯具的外部，形成确定车用灯具的配光图模中的明暗交界的分割线的至少一部分的光学部件。

Description

车用灯具
技术领域
本发明涉及车用灯具，特别涉及车上专用的车用灯具。
背景技术
从安全方面考虑，车用前照灯等车用灯具有时必须以高精度形成配光图模。该配光图模，例如由用反射镜或透镜等构成的光学系统形成(例如参考专利文献1)。另外，现在正在研究在车用前照灯中利用半导体发光元件作为光源。
(专利文献1)
特开平6-89601号公报(第3-7页、第1-14图)。
在用于形成配光图模的光学设计方面，有时要必须考虑光源的发光区域的形状。另外，半导体发光元件，例如从整个表面等的具有规定的扩展面的发光区域发光。因此，在车用前照灯中利用半导体发光元件时，其光学设计复杂，并且难以形成合适的配光图模。
发明内容
这里，本发明的目的是提供能够解决上述课题的车用灯具。该目的能够通过在本发明中的各方面的独立权利要求所述的特征组合而实现。另外，本发明的从属权利要求确定本发明的更有利的具体例。
即，本发明的第一方面是一种用于车上的车用灯具，其具有：发出光的半导体发光元件；由透光材料形成的、封闭半导体发光元件的封闭部件；使透过封闭部件看的半导体发光元件的一边的表面的位置与应该安装半导体发光元件的基准位置重合，而固定半导体发光元件的固定部件；通过把半导体发光元件的一边的形状投影在车用灯具的外部，形成确定车用灯具的配光图模中的明暗交界的分割线的至少一部分的光学部件。
另外，也可以使半导体发光元件的一边表面的位置与在包括车用灯具的光轴的水平面内预先确定的基准位置相重合，用固定部件固定半导体发光元件。
另外，封闭部件可以形成凸透镜形，通过使由凸透镜状的封闭部件放大的半导体发光元件的象中的一边与基准位置重合，使半导体发光元件一边的表面的位置与基准位置重合，用固定部件固定半导体发光元件。
另外，上述发明的概要并没有列举出本发明的必要的全部特征，这些特征群的部分的组合也还成为发明。
附图说明
图1是表示车用灯具10的立体图；
图2是表示车用灯具10的水平剖面图；
图3是表示光源单元20的AA垂直剖面图；
图4是表示光源单元20的BB垂直剖面图；
图5是说明像120的一例的图；
图6是表示配光图模300的一例的示意图；
图7是表示LED组件100的结构的另一例的图；
图8是表示光源单元20的AA水平剖面图；
图9是表示光源单元20的BB垂直剖面图；
图10是表示配光图模300a的一例的示意图；
图11是表示配光图模300b的一例的示意图。
(部件编号说明)
10…车用灯具；12…盖；14…灯体；16…电路单元；18…光源部；20…光源单元；22…电线；24…散热部件；26…电线；28…延长反射镜；100…LED组件；102…半导体发光元件；104…电极；106…基板；108…封闭部件；120…像；202…固定部件；204…透镜；206…外壳；208…延长板；210…标记；212…基准线；252…盖；254…配光台阶；256…反射镜；258…配光台阶；260…反射镜；300…配光图模；302…水平分割线；304…倾斜分割线；306、602、604…区域。
具体实施方式
以下，通过发明的实施方式说明本发明，但以下的实施方式不局限于涉及本发明的范围，并且，在实施方式中说明的全部特征的组合不一定都是发明的解决方式所必需的。
图1和图2表示涉及本发明的一实施例的车用灯具10的结构的一例。图1表示车用灯具10的立体图；图2表示通过横断光源单元20的中段的水平面形成的车用灯具10的水平剖面图。本例的目的是以高精度形成车用灯具10的配光图模。车用灯具10，例如是用于机动车等车辆的车用前照灯(大灯)，向车的前方照射光，其具有：多个光源单元20、盖12、灯体14、电路单元16、多个散热部件24、延长反射镜28和电线22、26。
多个光源单元20分别具有LED组件100，基于LED组件100发出的光向车的前方照射规定配光图模的光。光源单元20，例如通过调光机构能够倾斜活动地支承在灯体14上，用于调整光源单元20的光轴方向。光源单元20支承在灯体14上，以使车用灯具10安装在车体上时其光轴方向向下偏例如0.3°～0.6°。
另外，多个光源单元20既可以具有相同的配光特性，也可以具有各不相同的配光特性。另外，在另一例中，一个光源单元20也可以具有多个LED组件100。光源单元20，例如也可以具有半导体激光，以取代LED组件100。
盖12和灯体14构成车用灯具10的灯室，该灯室内收放多个光源单元20。盖12和灯体14密封光源单元20并且防水。盖12用透过LED组件100发出的光的材料形成例如平面透镜状，设置在车的前面，以覆盖多个光源单元20的前方。灯体14隔着多个光源单元20与盖12相对设置，从后方覆盖多个光源单元20。灯体14也可以与车体形成一体。
电路单元16是形成使LED组件100发光的通电电路的模块，其用电线22与光源单元20电连接，并且用电线26与车用灯具10的外部电连接。
多个散热部件24是与光源单元20的至少一部分接触而设置的散热片，例如用金属等导热率比空气高的材料制成。散热部件24设置成，例如在相对瞄准机构的支点移动光源单元20的范围能够伴随光源单元20活动，并且相对灯体14要留出足够的间隔以调整光源单元20的光轴。多个散热部件24可以由一个金属部件一体形成。此时，能够从多个散热部件24整体高效率地散热。
延长反射镜28，例如是用薄金属板等从多个光源单元20的下部向盖12延展形成的反射镜，其通过形成覆盖灯体14的内面的至少一部分，由此掩盖灯体14的内面形状，使车用灯具10的外部美观。
另外，延长反射镜28的至少一部分与光源单元20和/或散热部件24接触。此时，延长反射镜28具有向盖12传导LED组件100产生的热的热传导部件的功能。由此，释放LED组件100的热量。另外，延长反射镜28的一部分固定在盖12或者灯体14上。延长反射镜28也可以形成覆盖多个光源单元20的上方、下方和侧方的框形。
根据本例，由于使用LED组件100作为光源，能够使光源单元20实现小型化。另外，由此例如提高光源单元20的配置的自由度，所以能够提供设计性能好的车用灯具10。
图3和图4表示光源单元20的结构的一例，图3表示光源单元20的AA垂直剖面图，图4表示光源单元20的BB垂直剖面图。光源单元20是把LED组件100发生的光透过透镜204向前方照射的直射型的光源单元，其具有：LED组件100、透镜204、固定部件202、延长板208和外壳206。
LED组件100，例如是发出白色光的光源，基于从光源单元20的外部通过电线22接受的电力发光。透镜204是用于车用灯具10(参照图1)的光学部件的一例，通过向车的前方照射LED组件100发出的光，形成车用灯具10的配光图模的至少一部分。
固定部件202，例如是具有向车前方的表面的板形体，在其表面上支承并固定LED组件100的底面，这样使LED组件100向车的前方发光。另外，固定部件202例如用金属等热传导率比空气高的材料制成，具有发散LED组件100发出的热的散热板的功能。在本例，固定部件202的一端与外壳206接触，把LED组件100发出的热传导到外壳206，由此，释放LED组件100的热量。这样，能够防止LED组件100的发光量因过热而下降。
延长板208，例如用薄金属板等从LED组件100附近向透镜204的边缘部的附近延展而形成，由此掩盖外壳206内面和LED组件100之间的间隙，使车用灯具10的外部美观。延长板208也可以反射LED组件100发出的光。
外壳206是收放LED组件100、固定组件202和延长板208的筐形体，其在前面具有开口部，在该开口部保持透镜204。外壳206也可以把从LED组件100接受的热通过固定部件202再传导到散热部件24(参照图1)和/或延长反射板28(参照图1)，由此，能够适当地释放LED组件100的热量。
以下，更详细地说明LED组件100和固定部件202。LED组件100包括多个电极104、基板106、半导体发光元件102和封闭部件108。多个电极104与半导体发光元件102电连接，把从光源单元20的外部通过电线22供给的电力供给半导体发光元件102。
基板106是固定在固定部件202的表面上的板形体，其对着透镜204保持半导体发光元件102。另外，基板106的至少一部分用金属等导热率比空气高的材料形成，把半导体发光元件102发生的热传到固定部件202。
半导体发光元件102是从表面发光的发光二极管元件，该表面朝向从基板106向封闭部件108的方向。半导体发光元件102隔着基板106与固定部件202相对设置，对应从光源单元20的外部接收的电力发光。半导体发光元件102例如通过对设在表面上的萤光体照射兰色光，使萤光体发生作为兰色光的补充色的黄色光。此时，LED组件100基于半导体发光元件102和萤光体分别发生的兰色光和黄色光，发生白色光。在另一例中，半导体发光元件102也可以通过对萤光体照射紫外光，使萤光体发生白色光。
另外，半导体发光元件102的表面，例如是约1mm见方的大体正方形。半导体发光元件102大至从该表面全体发光，是从有扩展面的平面形区域发光的平面光源的一例。
封闭部件108是封闭半导体发光元件102的模块，例如由透光的树脂等，透过半导体发光元件102发出的白色光的材料形成。封闭部件108用折射率比空气大的材料形成，以覆盖半导体发光元件102的发光面。由此，能够高度地取出并且利用在半导体发光元件102的内部发出的光。
另外，例如封闭部件108的表面的至少一部分形成在半导体发光元件102上具有中心的大体球面状。这样，封闭部件108形成凸透镜状。在本例，封闭部件108是在中心位置封闭半导体发光元件102的半球形。
此时，通过控制半导体发光元件102发出的光的指向性，能够使该光适当地射入透镜204。另外，当从透镜204的位置透过封闭部件108看半导体发光元件102时，用在封闭部件108上形成的凸透镜放大的半导体发光元件102表面具有用虚线表示的像120的大小和形状。像120的尺寸，例如是半导体发光元件102的尺寸乘封闭部件108的折射率的尺寸。因此，像120的大小，例如是半导体发光元件102的1.4～1.6倍。另外，封闭部件108也可以一部分形成凸透镜形。
固定部件202具有与应该安装半导体发光元件102的基准位置对应设置的多个标记210，例如基于多个标记210的位置固定LED组件100。在本例，多个标记210表示使由凸透镜形的封闭部件108放大的半导体发光元件102的像120中的一边应该重合的基准位置。固定部件202通过固定LED组件100把半导体发光元件102固定在预定的位置。
此时，通过使像120中的一边重合在基准位置，使透过封闭部件108看的半导体发光元件102的一边的看见的位置与基准位置重合，固定部件202固定半导体发光元件102。这里所说的透过封闭部件108看的半导体发光元件102的一边的看见的位置，例如是，在透过封住部件108看时，与半导体发光元件102的一边光学等效的位置。
另外，在本例，把应该使像120的一边重合的基准位置预先设定在包括光源单元20的光轴的水平面内。例如该基准位置设定在通过透镜204的焦点F在车的左右方向延伸的线段上。此时，固定部件202例如使下边等像120的一边的中心与焦点F重合，固定LED组件100。
另外，此时，例如下边等的半导体发光元件102的一边固定在从该基准位置向上偏移、与相对半导体发光元件102像120的放大率相对应的距离的位置上。半导体发光元件102的一边也可以固定在像120与半导体发光元件102的尺寸的差的约一半，从像120的一边重合的基准位置向上方偏移的位置上。
例如，当像120的各边的长度具有把半导体发光元件102的各边延长1.4～1.6倍的长度时，半导体发光元件102的下边固定在距在半导体发光元件102的垂直方向延伸的边的长度的约0.2～0.3倍的基准位置的上方。半导体发光元件102的一边也可以固定在相对光源单元20的光轴与相对半导体发光元件102的像120的放大率相对应的距离的上方。
在此，在本例，透镜204通过把半导体发光元件102的一边的形状向车用灯具10的外部投影，形成确定车用灯具10的配光图模中的明暗交界的分割线的至少一部分。因此，例如当使半导体发光元件102的一边与例如焦点F重合而固定时，因为透镜204投影由封闭部件108放大的像120，所以有时不能够以高精度投影半导体发光元件102的该一边的形状。但是，根据本例，考虑像120的影响，能够相对透镜204以高精度固定半导体发光元件102。因此，透镜204能够向车的前方以高精度投影与像120中的该一边对应的半导体发光元件102的一边的形状。另外，由此，能够以高精度形成车用灯具10的配光图模。
另外，焦点F是对于在光源单元20中使用的光学部件的光学中心的一例。光学中心也可以是对于该光学部件设计上的基准点。另外，包括光轴的水平面，例如当把光源单元20的光轴向水平方向时也可以是包括该光轴的水平面。在用瞄准机构调整了光源单元20的光轴方向时，应该使像120的一边重合的基准位置可以预先设定在该调整中与使光源单元20倾斜的角度相对应地把该水平面倾斜的面内。该基准位置也可以预先设定在包括车用灯具10的光轴的水平面内。
另外，固定部件202也还可以具有如图4中虚线所示的基准线212。基准线212例如可以表示使基板106的下边等的基板106的一边应该重合的位置，理想的是表示与应该重合在基准位置上的像120的一边平行的、使基板106的一边应该重合的位置。基准线212可以设置在基于像120的一边与基板106的一边的距离而预先设定的位置上。此时，也能够以高精度固定半导体发光元件102。另外，固定部件202在对应基准线212的位置上也可以具有挂住基板106的一边的台阶。
图5是说明像120的一例的图。像120是由凸透镜形的封闭部件108形成的半导体发光元件102的虚像，从半导体发光元件102的表面发出的光透过封闭部件108到达观察者，被观察者看到。
这里，在本例中，封闭部件108是半球形，形成凸透镜形状，以使该半球的中心与半导体发光元件102的中心重合。此时，封闭部件108使从半导体发光元件102的中心发出向着观察者的光一直向前透过。另一方面，封闭部件108使从半导体发光元件102的中心以外的部分向观察者发出的光向凸透镜的光轴偏移。例如封闭部件108把从半导体发光元件102的端面近旁向观察者发出的光的一部分向与半导体发光元件102的表面垂直的方向偏转。然后，观察者根据该偏转的光看到由封闭部件108放大的像120。由此，在透过封闭部件108看时，看到的半导体发光元件102具有像120的大小和形状。
另外，在本例中，半导体发光元件120可以是从侧面看时宽度为1、从上面看一边为1的大致正方形。此时，观察者看到的不是幅度为1的半导体发光元件102，而是，例如看到1的约1.4～1.6倍的幅度为L的像120。
另外，例如在封闭部件108的一部分是凸透镜形状时，封闭部件108形成与由凸透镜形的部分偏转的光相对应的大小和形状的半导体元件102的像，此时，半导体发光元件102看上去具有该像的大小和形状。
图6是表示由车用灯具10(参照图1)形成的配光图模300的一例的图。配光图模300是在假设在车用灯具10的前方25m的位置上的垂直屏幕上形成的低光束配光图模。在本例，车用灯具10形成的配光图模300具有确定大致水平方向的明暗交界的水平分割线302以及确定与水平方向成约15°夹角的确定的倾斜方向的明暗交界的倾斜分割线304。
在本例，车用灯具10具有配光特性各不相同的多个光源单元20，基于各个光源单元20发出的光形成配光图模300。此时，各个光源单元20分别形成配光图模300中的一部分区域。例如用图3和图4说明的光源单元20形成配光图模300的一部分区域306。
以下，更详细地说明用图3、图4说明的光源单元20的配光特性。在本例中，该光源单元20中的透镜204向前方照射半导体发光元件102发出的光，由此向车的前方投影半导体发光元件102的形状，形成区域306。透镜204可以在水平方向放大并且投影半导体发光元件102的形状。
在此，在本例，透镜204在透过封闭部件108(参照图3)看的半导体发光元件102的像120中的在水平方向延伸的下边上具有焦点F。另外，透镜204使半导体发光元件102发出光与光源单元20的光轴交叉照射。因此，透镜204把在半导体发光元件102中与下边对应的像120的下边作为区域306的上边投影。
透镜204在应该形成水平分割线302的至少一部分的位置上形成区域306的上边的至少一部分。由此，光源单元20基于由区域306形成的明暗交界，形成水平分割线302的至少一部分。这里，透镜204在与半导体发光元件102的一边光学地等效的像120的一边上具有焦点F。因此，根据本例，基于半导体发光元件102的该一边的形状，能够形成明确的水平分割线302。
另外，在另一例中，也可以使下边平行于确定的倾斜方向固定半导体发光元件102，光源单元20基于该半导体发光元件102发出的光形成倾斜分割线的至少一部分。根据本例，能够形成适当的配光图模。
图7表示LED组件100的结构的另一例。在本例，LED组件100有多个半导体发光元件102。另外，像120是与多个半导体发光元件102对应的像。例如像120包括各个半导体发光元件102的像的外延。此时，通过把像120的一边重合在基准位置，也能够适当地形成配光图模。另外，可以通过固定部件202(参照图3、图4)把任意一个半导体发光元件102的像中的一边与基准位置重合，使该半导体发光元件102中的一边的表面的位置与基准位置重合而固定多个半导体发光元件102。
图8和图9表示光源单元20的结构的另一例。图8表示光源单元20的AA水平剖面图，图9表示光源单元20的BB垂直剖面图。另外，除以下说明的内容，在图8和图9中附加与图3、图4相同符号的结构，其功能与图3、图4中的结构的功能相同，因此，省略说明。
在本例，光源单元20具有盖252、多个LED组件100a、b、固定部件202和多个反射镜256、260。盖252位于光源单元20的前面，用透过半导体发光元件102发出的光的材料，例如形成平光镜形。
多个LED组件100a、b使其每个底面分别隔着固定部件202相对而固定在固定部件202上。固定部件202使表面和背面向着车的左右方向而设。而且，固定部件202分别在其表面和背面上固定多个LED组件100a、b。此时，固定部件202把每一个多个LED组件100a、b的像120的一边与对应每一个LED组件100预先设定的基准位置重合、固定。
这里，例如对应于LED组件100a的基准位置设定在在水平方向延伸的线段上，在该线段的一端上有作为例如对反射镜256的设计上的基准点的光学中心F′。固定部件202使LED组件100a中的半导体发光元件102的像120的一个顶点与光学中心F′重合，由此，使像120的一边重合在基准位置上而固定LED组件100a。另外，固定部件202使在LED组件100中的像120的一个顶点与对应于反射镜260的光学中心F′重合而固定LED组件100b。
形成多个反射镜256、260的每一个分别对应于多个LED组件100a、b，从车的后方覆盖对应的LED组件100。这样，多个反射镜256、260的每一个向车的前方反射对应的LED组件100中的半导体发光元件102发出的光。另外，反射镜256、260是用于车用灯具10(参照图1)中的光学部件的一例，向车的前方照射对应的半导体发光元件102发出的光，由此，形成车用灯具10(参照图1)的配光图模的至少一部分。
在本例中，反射镜256包括多个配光台阶254a～f，基于配光台阶254a～f反射的光，形成车用灯具10的配光图模中的倾斜分割线的至少一部分。
另外，多个配光台阶254a～f的每一个是反射镜256中的被分割成矩形或倾斜的梯形的部分。例如配光台阶254a～f在确定的旋转抛物面上的各位置中，由对应应该形成倾斜分割线的形状设定的双曲抛物面形成。另外，双曲抛物面例如是由大致垂直剖面向光源单元20的前方扩展的和由大致水平剖面向光源单元20的后方扩展的抛物线构成的双曲抛物面，或者是与该双曲抛物面近似的曲面。
反射镜260包括多个配光台阶258a～d，基于配光台阶258a～d反射的光，形成车用灯具10的配光图模中的水平分割线的至少一部分。配光台阶258a～d可以与配光台阶258a～f结构相同。根据本例，能够适当地形成配光图模。
图10是表示由反射镜256形成的配光图模300a的一例的图。在本例，反射镜256形成包括多个区域602a～f的配光图模300a。多个配光台阶254a～f的每一个分别反射LED组件100a中的半导体发光元件102发出的光，由此，形成各个多个区域602a～f。
此时，配光台阶254a形成在大致水平方向扩展的区域602a。另外，配光台阶254b～f形成在规定的倾斜方向扩展的区域602b～f。由此，反射镜256基于区域602b～f的明暗交界形成倾斜分割线304的至少一部分。
在此，半导体发光元件102把像120中的至少一边重合在相对反射镜256的光学中心F′上地固定。另外，以光学中心F′作为设计上的共同的基准点，形成配光台阶254a～f。因此，根据本例，能够基于LED组件100a发出的光，以高精度形成倾斜分割线304。并且，由此，能够适当地形成配光图模。
图11是表示由反射镜260形成的配光图模300b的一例的图。在本例，反射镜260形成包括多个区域604a～b的配光图模300b。多个配光台阶258a～d的每一个分别反射LED组件100b中的半导体发光元件102发出的光，由此，形成分别在大致水平方向扩展的多个区域604a～d的每一个。反射镜260基于区域604a～d的明暗交界，形成水平分割线302的至少一部分。
在此，半导体发光元件102使像120中的至少一边与反射镜260的光学中心F′重合地固定。另外，以光学中心F′作为设计上的共同的基准点，形成配光台阶258a～d。因此，根据本例，能够基于LED组件100b发出的光，以高精度形成水平分割线302。并且，由此，能够适当地形成配光图模。
以上，用实施例说明了本发明，但是，本发明的技术范围不局限于上述实施方式中所述的范围。在上述实施方式中能够实施多种变通或改进。实施了各种变更或改进的方式也属于本发明的技术范围内，这一点从权利要求范围的叙述中可以明确。
从上述说明可知，根据本发明能够适当地形成配光图模。

Claims (3)

1.一种专用于车上的车用灯具，其具有：发出光的半导体发光元件；由透过上述光的材料形成的、封闭半导体发光元件的封闭部件；使透过上述封闭部件看的上述半导体发光元件的一边的表面的位置与应该安装上述半导体发光元件的基准位置相重合，而固定上述半导体发光元件的固定部件；通过把上述半导体发光元件的上述的一边的形状投影在上述车用灯具的外部，形成确定上述车用灯具的配光图模中的明暗交界的分割线的至少一部分的光学部件。
2.如权利要求1所述的车用灯具，其特征在于，使上述的一边的表面的位置与在包括上述车用灯具的光轴的水平面内预先确定的上述基准位置重合，用上述固定部件固定上述半导体发光元件。
3.如权利要求1所述的车用灯具，其特征在于，上述封闭部件形成凸透镜形，通过使由上述凸透镜形的上述封闭部件放大的上述半导体发光元件的像中的一边与上述基准位置重合，使上述半导体发光元件的一边的表面的位置与上述基准位置重合，而用上述固定部件固定上述半导体发光元件。
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