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JP2005294165A - 車両用前照灯 - Google Patents

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JP2005294165A JP2004110273A JP2004110273A JP2005294165A JP 2005294165 A JP2005294165 A JP 2005294165A JP 2004110273 A JP2004110273 A JP 2004110273A JP 2004110273 A JP2004110273 A JP 2004110273A JP 2005294165 A JP2005294165 A JP 2005294165A
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Abstract

【課題】複数の光源ユニットを容易に配線することができると共に、安全性の高い車両用前照灯を提供する。
【解決手段】車両に用いられる車両用前照灯であって、複数の半導体発光素子を有する第１の光源モジュールと、第１の光源モジュールと直列に接続され、第１の光源モジュールよりも少ない個数の半導体発光素子を有し、第１の光源モジュールと略等しい電流が流れる場合に第１の光源モジュールよりも輝度の高い光を発生する第２の光源モジュールとを備える。
【選択図】図１２

Description

本発明は、車両用前照灯に関する。特に本発明は、車両に用いられる車両用前照灯に関する。
近年、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子を用いた車両用灯具が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、例えばデザイン上の観点等から、ＬＥＤ等の半導体発光素子を車両用前照灯に用いることが検討されている。車両用前照灯においては、安全上の観点等から、所定の配光パターンを形成する必要がある。
特開２００２−２３１０１３号公報（第２−６頁、第１−１３図）
車両用前照灯は、半導体発光素子を有する光源ユニットを複数備え、それぞれの光源ユニットが車両の前方へ照射する光を合成することにより、配光パターンを形成する場合がある。この場合、複数の光源ユニットの配線が複雑化し、車両用前照灯を小型化することが困難な場合があった。
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる車両用前照灯を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態は、車両に用いられる車両用前照灯であって、複数の半導体発光素子を有する第１の光源モジュールと、第１の光源モジュールと直列に接続され、第１の光源モジュールよりも少ない個数の半導体発光素子を有し、第１の光源モジュールと略等しい電流が流れる場合に第１の光源モジュールよりも輝度の高い光を発生する第２の光源モジュールとを備える。
上記した車両用前照灯は、複数の第１の光源モジュールと、複数の第２の光源モジュールと、第１の光源モジュールが発生する光を、車両用前照灯の配光パターンの領域に照射する第１の光学部材と、第２の光源モジュールが発生する光を、第１の光学部材によって照射される領域よりも狭い領域に照射する第２の光学部材とを更に備え、第１の光源モジュールと第２の光源モジュールとが直列に接続された光源列が複数並列に接続されており、第１の光学部材および第２の光学部材は、第１の光源モジュールおよび第２の光源モジュールのそれぞれに設けられていることが好ましい。
また、上記した車両用前照灯は、第２の光源モジュールが発生する光を、車両用前照灯の配光パターンの領域に照射する第２の光学部材と、第１の光源モジュールが発生する光を、第２の光学部材によって照射される領域よりも広く、かつ車両の左右方向へ長い領域に照射する第１の光学部材とを更に備え、第１の光源モジュールが有する複数の半導体発光素子は、車両に搭載された場合に、車両の左右方向へ略水平に並べて配列されることが好ましい。
本発明の第２の形態は、車両に用いられる車両用前照灯であって、半導体発光素子を有する第１の光源モジュールと、第１の光源モジュールと並列に接続され、第１の光源モジュールよりも少ない個数の半導体発光素子を有し、第１の光源モジュールと略等しい電圧が印可される場合に、第１の光源モジュールが有する半導体発光素子へ流れる電流よりも大きい電流が半導体発光素子へ流れる第２の光源モジュールとを備える。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る車両用前照灯５００の構成の一例を示す。図１は、車両用前照灯５００の正面図である。図２は、図１に示す透明カバー５８を取り外した状態の車両用前照灯５００を斜め前方から見た斜視図である。本実施形態は、複数の光源ユニットを容易に配線することができると共に、安全性の高い車両用前照灯５００を提供することを目的とする。なお、本実施形態において前後左右及び上下の方向はそれぞれ車両の前後左右及び上下の方向と一致する。
車両用前照灯５００は、例えばロービーム照射用の自動車用前照灯であり、素通し状の透明カバー５８とブラケット５４とで構成される灯室内に集光ユニット１００、中拡散ユニット１１０、および大拡散ユニット１２０を収容する。本実施形態において、車両用前照灯５００は、３個の集光ユニット１００、２個の中拡散ユニット１１０、および１個の大拡散ユニット１２０を有する。
集光ユニット１００は、丸型で、中拡散ユニット１１０および大拡散ユニット１２０よりも光度の高い光を照射する。中拡散ユニット１１０は、丸型で、集光ユニット１００よりも小さな直径を有する。大拡散ユニット１２０は、左右方向に長い角型である。中拡散ユニット１１０および大拡散ユニット１２０は、集光ユニット１００よりも光度の低い光を照射するが、集光ユニット１００よりも発光効率が高い。集光ユニット１００、中拡散ユニット１１０、および大拡散ユニット１２０のそれぞれは、後述する半導体発光素子を光源として有しており、半導体発光素子が発生する光を車両の前方へ照射する。
集光ユニット１００、中拡散ユニット１１０、および大拡散ユニット１２０は、車両の前方に対してそれぞれ０．５〜０．６°程度下方を向くようにブラケット５４に取り付けられている。ブラケット５４は、集光ユニット１００、中拡散ユニット１１０、および大拡散ユニット１２０の光軸の向きを調整するエイミング機構によって傾動可能に、車両用前照灯５００に取り付けられている。集光ユニット１００、中拡散ユニット１１０、および大拡散ユニット１２０は、種類毎に所定の配光パターンを有しており、全体として車両用前照灯５００に要求される配光パターンを形成する。ブラケット５４の裏面には、複数のヒートシンク５６が設けられている。ヒートシンク５６は金属やセラミック等、樹脂よりも高い熱伝導率を有する材料で形成され、集光ユニット１００、中拡散ユニット１１０、および大拡散ユニット１２０のそれぞれが発生する熱を放散する。
図３は、集光ユニット１００の分解斜視図である。集光ユニット１００は、車両用前照灯５００の配光パターンのうちで比較的狭い領域を集中的に照射するように構成される。集光ユニット１００は、レンズ９０ａ、シェード９２ａ、リフレクタ８０ａ、光源部４０ａ、および台座５０ａを備える。光源部４０ａは、光源モジュール１０ａおよび光源モジュール１０ａを上面に搭載する基板１４ａを有する。台座５０ａは、光源部４０ａを載置し、光源モジュール１０ａに対してレンズ９０ａ、シェード９２ａ、およびリフレクタ８０ａを固定する。
リフレクタ８０ａは、光源モジュール１０ａの上方に固定される略ドーム状の部材であり、内側に集光ユニット１００の光軸を中心軸とした略楕円球面状の反射面を有する。より詳細には、集光ユニット１００の光軸を含む断面が、光源モジュール１０ａの後方に離間した一点を共通の頂点とした略１／４楕円形状となるように反射面が形成されている。このような形状により、リフレクタ８０ａは光源モジュール１０ａが発する光を車両用前照灯５００の前方へ向けてレンズ９０ａの光軸寄りに集光反射する。
シェード９２ａは、リフレクタ８０ａが反射した光の一部を遮蔽あるいは反射することにより、集光ユニット１００の配光パターンを形成する光線をレンズ９０ａへ入射させる。レンズ９０ａは、リフレクタ８０ａおよびシェード９２ａが反射した光を車両用前照灯５００の前方における所定の方向へ照射させる。このように、リフレクタ８０ａ、レンズ９０ａ、およびシェード９２ａは、光源モジュール１０ａが発生する光を、配光パターンの所定の領域に照射する。なお、光源モジュール１０ａは、本発明の第２の光源モジュールの一例であり、リフレクタ８０ａ、レンズ９０ａ、およびシェード９２ａは、本発明の第２の光学部材の一例である。
図４は、中拡散ユニット１１０の分解斜視図である。中拡散ユニット１１０は、レンズ９０ｂ、シェード９２ｂ、リフレクタ８０ｂ、光源部４０ｂ、および台座５０ｂを備える。光源部４０ｂは、光源モジュール１０ｂおよび光源モジュール１０ｂを上面に搭載する基板１４ｂを有する。中拡散ユニット１１０は、車両用前照灯５００の配光パターンのうちで集光ユニット１００よりも広い領域を照射するように、リフレクタ８０ｂおよびシェード９２ｂの形状が設定されると共に、光源モジュール１０ｂに対するリフレクタ８０ｂ、レンズ９０ｂ、および９２ｂの相対位置が決められて、台座５０ｂに固定されている。なお、光源モジュール１０ｂは、本発明の第１の光源モジュールの一例であり、リフレクタ８０ｂ、レンズ９０ｂ、およびシェード９２ｂは、本発明の第１の光学部材の一例である。
図５は、大拡散ユニット１２０の分解斜視図である。大拡散ユニット１２０は、リフレクタ８０ｃ、光源部４０ｃ、および台座５０ｃを備える。光源部４０ｃは、複数の光源モジュール１０ｃおよび複数の光源モジュール１０ｃを片面に一列に並べて実装する基板１４ｃを有する。大拡散ユニット１２０は、車両用前照灯５００の配光パターンのうちで左右方向に最も広い領域を照射するように構成される。台座５０ｃは、複数の光源モジュール１０ｃを実装した横長の光源部４０ｃを下向き、かつ左右方向に向けて延伸するように載置する。これにより、リフレクタ８０ｃは、光源モジュール１０ｃが下方に発した光を車両用前照灯５００の前方に照射する。
リフレクタ８０ｃの内側反射面は、車両用前照灯５００の前後方向における鉛直断面が、内面の全域に渡り、光源モジュール１０ｃの後方で台座５０ｃに接する部分を長軸の頂点とした略放物状に形成されている。このような形状により、リフレクタ８０ｃは、左右方向に並んだ複数の光源モジュール１０ｃからの光を車両用前照灯５００の配光パターンのうちで左右方向に最も広い領域に照射すると共に、上下方向には左右方向よりも狭い一定の領域内に集光する。
図６は、集光ユニット１００の光路の一例を示す断面図である。リフレクタ８０ａの内面に形成された反射面は、集光ユニット１００の光軸を含む断面形状が略楕円形状に形成されており、その離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。光軸を含む垂直方向の断面において、レンズ９０ａは、後方側焦点位置Ｆ２をリフレクタ８０ａの反射面の焦点位置に一致させるようにして配置されている。リフレクタ８０ａは、Ｆ２を通過してレンズ９０ａの下端に入射する光線９４の反射点Ａよりも後方の反射面で光源モジュール１０ａの光をＦ２に集光する。リフレクタ８０ａの反射点Ａよりも後方の反射面で反射されてＦ２付近を通る光線９５は、レンズ９０ａによって、集光ユニット１００の配光パターンのうちの上側境界に投影される。一方、リフレクタ８０ａの反射点Ｂで反射された光線９６は、レンズ９０ａによって、集光ユニット１００の配光パターンのうちの下側境界に投影される。リフレクタ８０ａの反射点ＡとＢとの間で反射された光線９８は、レンズ９０ａによって、集光ユニット１００の配光パターンのうちの上側境界と下側境界との間に投影される。レンズ９０ａと一体に設けられたシェード９２ａは、Ｆ２から下方に落ち込むエッジが形成されている。これにより、Ｆ２を含む焦点面上においてシェード９２ａのエッジとリフレクタ８０ａとにより形成される光学像が、レンズ９０ａにより反転されて車両用前照灯５００の前方へ投影される。
一方、水平方向においてリフレクタ８０ａの焦点は、Ｆ２よりもレンズ９０ａ側に設けられている。そしてＦ２を含むシェード９２ａのエッジは、リフレクタ８０ａの像面湾曲、つまり左右方向における焦点面の湾曲に対応して、上面から見た両側が前方へ湾曲して形成されている。従って、リフレクタ８０ａの反射によりＦ２よりも前方のエッジで結像した光学像は、レンズ９０ａによって左右方向に拡大されて反転投影される。
図７は、車両用前照灯５００の配光パターンの一例を示す。当該配光パターンは、車両用前照灯５００の前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される左ロービーム配光パターンである。当該配光パターンは、集光ユニット１００によって形成される第１配光パターン６００および第２配光パターン６０２と、中拡散ユニット１１０によって形成される第３配光パターン６０４と、大拡散ユニット１２０によって形成される第４配光パターン６０６との合成配光パターンとして形成される。配光パターンは、その上端に上下方向の明暗境界を定める水平カットラインＣＬ１及び斜めカットラインＣＬ２を有している。
水平カットラインＣＬ１は、車両用前照灯５００の正面（水平軸Ｈ−垂直軸Ｖの交点）に対してやや下方（０．５〜０．６°程度下向き）に設定されている。斜めカットラインＣＬ２は、垂直軸ＶとＣＬ１の交点から左上方に約１５°程度傾斜している。第１配光パターン６００のうちの水平カットラインＣＬ１は、シェード９２ａおよびｂの水平エッジによって形成される。一方、斜めカットラインＣＬ２は、シェード９２ａおよびｂの傾斜エッジによって形成される。
また、配光パターンにおける水平軸Ｈと垂直軸Ｖとの交点近傍は、ホットゾーンと呼ばれ、安全上の観点から配光パターンの他の領域に比べて、より明るく照らされることが好ましい。本例において、集光ユニット１００は、中拡散ユニット１１０および大拡散ユニット１２０よりも輝度の高い光を発生する光源モジュール１０ａの光を用いて光度の高い光を、中拡散ユニット１１０および大拡散ユニット１２０が照射する領域よりも狭い領域である第１配光パターン６００に照射する。これにより、集光ユニット１００は、中拡散ユニット１１０および大拡散ユニット１２０よりも輝度の高い光を第１配光パターン６００に照射する。そのため、車両用前照灯５００は、ホットゾーンを明るく照らすことができる。従って、車両用前照灯５００は、車両の走行中に注意すべき領域をより明るく照らすことができるので、夜間の車両走行の安全性を高めることができる。
図８、図９、および図１０は、光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃの詳細な構成の一例をそれぞれ示す。光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃは、複数の半導体発光素子１２、蛍光体１６、およびモールド１８を有する。半導体発光素子１２は、例えば発光面積が１ｍｍ角程度のＬＥＤであり、基板１４ａ上に設けられ、光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃの外部から受け取る電力に応じて、例えば青色光を発生する。蛍光体１６は、半導体発光素子１２の表面を覆うように形成されており、半導体発光素子１２が発生する青色光に応じて、青色光の補色である黄色光を発生する。この場合、光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃは、半導体発光素子１２及び蛍光体１６がそれぞれ発生する青色光および黄色光に基づき、白色光を発生する。他の例において、半導体発光素子１２は、蛍光体１６に対して紫外光を発生してもよい。この場合、蛍光体１６は、その紫外光に応じて白色光を発生してもよい。
モールド１８は、半導体発光素子１２および蛍光体１６を封止する。モールド１８は、例えば透光性の樹脂等の、半導体発光素子１２および蛍光体１６が発生する光を透過する素材により、例えば半球状に形成される。モールド１８は、空気よりも屈折率が大きい素材で、蛍光体１６の発光面を覆うように形成されてよい。これにより、半導体発光素子１２および蛍光体１６が発生する光を、効率よく取り出し、利用することができる。
本例において、光源モジュール１０ａは、略等しい発光面積を有する２個の半導体発光素子１２を備える。光源モジュール１０ａが備える２個の半導体発光素子１２は直列に接続される。ここで、接続とは、物理的な接続だけでなく、電気的な接続を意味する。光源モジュール１０ｂおよびｃのそれぞれは、光源モジュール１０ａが備える半導体発光素子１２と略等しい発光面積を有する４個の半導体発光素子１２を備える。光源モジュール１０ｂおよびｃが有する複数の半導体発光素子１２は、車両に搭載された場合に、車両の左右方向に水平に並ぶように配列される。光源モジュール１０ｂおよびｃが備える４個の半導体発光素子１２は、２個づつ直列に接続されたものが並列に接続される。
ここで、半導体発光素子１２は、発光面積が略等しい場合、半導体発光素子１２に流れる電流が大きくなるに伴って、より大きい光束の光を発生する。また、発光面積が等しい場合、発生する光束が大きくなると、単位立体角あたりの光束である光度は高くなり、同時に単位面積あたりの光度である輝度も高くなる。そのため、光源モジュール１０ａに、光源モジュール１０ｂおよびｃと略等しい電流が流れる場合、光源モジュール１０ａは、光源モジュール１０ｂおよびｃよりも輝度の高い光を発生する。従って、光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃは、定格のフォワード電流が略等しい光源モジュール１０として取り扱うことができる。ここで、定格のフォワード電流とは、光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃのそれぞれを所望の光量で点灯させるために、光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃのそれぞれに流す電流である。
このように、車両用前照灯５００は、単一の電流値の電流を出力する電流源を用いて、異なる輝度の光を発生する光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃを点灯させることができる。そのため、電流容量の略等しいソケット端子やケーブル等の部品を用いることができる。従って、車両用前照灯５００を低いコストで構成することができる。また、略同一の半導体発光素子１２を用いて異なる輝度の光を発生する光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃを構成することができるので、光源モジュール１０を低いコストで構成することができる。
図１１は、光源モジュール１０ｂおよびｃの半導体発光素子１２の配置とリフレクタ８０との距離の関係を示す鉛直断面図である。本図の左右方向は、車両の前後方向を示す。リフレクタ８０は、半導体発光素子１２が発生した光を、車両用前照灯５００の前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に、上下方向にＬ３の長さを有し、車両の左右方向に細長い配光パターンを形成する。ここで、光源モジュール１０ｂおよびｃが有する半導体発光素子１２が車両の前後方向に水平に並ぶように、例えばＡのように配列されるとすれば、半導体発光素子１２とリフレクタ８０との距離は、Ｌ１となる。しかし、本例において、光源モジュール１０ｂおよびｃが有する複数の半導体発光素子１２は、車両に搭載された場合に、車両の左右方向に水平に並ぶように、Ｂのように配列されるので、半導体発光素子１２とリフレクタ８０との距離は、Ｌ１よりも短いＬ２となる。そのため、中拡散ユニット１１０および大拡散ユニット１２０を小型化することができる。
図１２は、第１実施形態における車両用前照灯５００の接続の一例を示す。車両用前照灯５００は、集光ユニット１００、中拡散ユニット１１０、および大拡散ユニット１２０の他に、点灯回路７００を有する。集光ユニット１００、中拡散ユニット１１０、および大拡散ユニット１２０は、直列に接続される。点灯回路７００は、直列に接続された集光ユニット１００、中拡散ユニット１１０、および大拡散ユニット１２０に略等しいの電流を供給する。このように接続されることにより、点灯回路７００は、集光ユニット１００が有するそれぞれの半導体発光素子１２に流れる電流の電流密度が、中拡散ユニット１１０および大拡散ユニット１２０がそれぞれ有する半導体発光素子１２に流れる電流の電流密度よりも大きくなるような電流を、集光ユニット１００に供給する。
ここで、点灯回路７００が直列に接続された集光ユニット１００、中拡散ユニット１１０、および大拡散ユニット１２０に、例えば７００ｍＡの電流を供給すると、集光ユニット１００が有するそれぞれの半導体発光素子１２には、７００ｍＡの電流が流れ、中拡散ユニット１１０および大拡散ユニット１２０が有するそれぞれの半導体発光素子１２には、３５０ｍＡの電流が流れる。これにより、集光ユニット１００が有するそれぞれの半導体発光素子１２は、中拡散ユニット１１０および大拡散ユニット１２０が有するそれぞれの半導体発光素子１２よりも輝度の高い光を発生する。このように、異なる輝度の光を発生する光源モジュール１０を、１本の配線を用いて点灯させることができるので、車両用前照灯５００の配線を減少させることができる。従って、車両用前照灯５００を小型化することができる。
また、光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃのいずれかが断線した場合、車両用前照灯５００が点灯しないので、車両用前照灯５００は、運転者に車両用前照灯５００の光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃのいずれかが断線したことを知らせることができる。
図１３は、半導体発光素子１２の電流密度に対する光束および発光効率の関係の一例を示す。半導体発光素子１２の電流密度が大きくなると、半導体発光素子１２が発生する光の光束は増加する一方、発光効率は低下する。本例における半導体発光素子１２の発光面積が、例えば１ｍｍ角であるとすると、７００ｍＡの電流が流れる場合、半導体発光素子１２の発光効率は、点Ｄで示される値になる。一方、３５０ｍＡの電流が流れる場合、半導体発光素子１２の発光効率は、点Ａで示される値になり、７００ｍＡの電流が流れる場合に比べて高い。また、３５０ｍＡの電流が流れる場合に半導体発光素子１２が発生する光の光束は、点Ｂで示される値になる。一方、７００ｍＡの電流が流れる場合に半導体発光素子１２が発生する光の光束は、点Ｃで示される値になり、３５０ｍＡの電流が流れる場合に比べて大きい。ここで、半導体発光素子１２が略同一の発光面積を有する場合、発生する光束が異なると、単位立体角あたりの光束である光度は異なり、同時に単位面積あたりの光度である輝度も異なる。そのため、略同一の発光面積を有する半導体発光素子１２において、大きい電流が流れる半導体発光素子１２は、小さな電流が流れる半導体発光素子１２よりも輝度の高い光を発生する。
本例において、光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃは、発光面積が略等しい半導体発光素子１２を有しており、光源モジュール１０ａが有する半導体発光素子１２には、光源モジュール１０ｂおよびｃが有する半導体発光素子１２よりも大きな電流が流れるので、光源モジュール１０ａは、光源モジュール１０ｂおよびｃよりも輝度の高い光を発生する。また、集光ユニット１００は、光源モジュール１０ａが発生する光を、配光パターンの比較的狭い領域に集中的に照射し、中拡散ユニット１１０および大拡散ユニット１２０は、光源モジュール１０ｂおよびｃが発生する光を、配光パターンの比較的広い領域に拡散して照射する。そのため、集光ユニット１００は、中拡散ユニット１１０および大拡散ユニット１２０が照射する光よりも光度の高い光を配光パターン上に照射する。
また、光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃは、発光面積が略等しい半導体発光素子１２を有しており、光源モジュール１０ｂおよびｃが有する半導体発光素子１２には、光源モジュール１０ａが有する半導体発光素子１２よりも小さな電流が流れるので、光源モジュール１０ｂおよびｃの発光効率は、光源モジュール１０ａよりも高くなる。これにより、中拡散ユニット１１０および大拡散ユニット１２０の発光効率を、集光ユニット１００よりも高くすることができる。従って、ホットゾーンに光度の高い光を照射することができると共に、消費電力の低い車両用前照灯５００を構成することができる。
図１４は、第１実施形態における車両用前照灯５００の接続の他の例を示す。車両用前照灯５００は、１個の集光ユニット１００、２個の中拡散ユニット１１０、および大拡散ユニット１２０の中の１個の光源モジュール１０ｃが直列に接続された光源列５０２と、２個の集光ユニット１００、および大拡散ユニット１２０の中の２個の光源モジュール１０ｃが直列に接続された光源列５０４とを有する。点灯回路７００は、光源列５０２および光源列５０４のそれぞれに、独立に電力を供給する。これにより、光源列５０２および光源列５０４のうち、一方の光源列に含まれる光源モジュール１０のいずれかが断線した場合であっても、他方の光源列によって車両の前方を照射することができる。従って、車両の夜間走行の安全性を保つことができる。また、１本の配線で車両用前照灯５００を実現する場合に比べて、点灯回路７００の出力電圧を低くすることができる。そのため、点灯回路７００を安価に構成できると共に、感電を防止することができる。
また、光源列５０２および光源列５０４は、配光パターンの略全体を照射するように複数種類の光源ユニットを含むことが好ましい。これにより、光源列５０２および光源列５０４のうち、一方の光源列に含まれる光源モジュール１０のいずれかが断線した場合であっても、他方の光源列によって車両の配光パターンの略全体を照射することができる。さらに、それぞれの光源モジュール１０の定格のフォワード電圧は、略等しいことが好ましい。ここで、定格のフォワード電圧とは、光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃのそれぞれを所望の光量で点灯させた場合に、光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃのそれぞれに発生する電圧である。これにより、例えば、光源列５０２または５０４に接続されている複数の光源モジュール１０の個数を同一にする限りにおいて、光源列５０２に含まれる光源モジュール１０と、光源列５０４に含まれる光源モジュール１０とを入れ替えることができる。そのため、デザインや光学設計の観点から、車両用前照灯５００における光源モジュール１０の位置が設定された後に、それぞれの光源モジュール１０をより容易に配線することができる。
なお、本例において、光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃは、それぞれ略等しい発光面積を有する半導体発光素子１２を異なる個数備え、光源モジュール１０ａが有する複数の半導体発光素子１２は直列に接続され、光源モジュール１０ｂおよびｃが有する複数の半導体発光素子１２は並列に接続される。これに対して、他の例として、光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃのそれぞれは、１個の半導体発光素子１２を有し、光源モジュール１０ａが有する半導体発光素子１２の発光面積が、光源モジュール１０ｂおよびｃが有する半導体発光素子１２の発光面積より小さくてもよい。このような構成においても、点灯回路７００が光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃに略等しい電流を供給する場合に、光源モジュール１０ａは、光源モジュール１０ｂおよびｃよりも輝度の高い光を発生することができる。
また、他の例として、光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃのそれぞれは、発光面積が略等しい１個の半導体発光素子１２を有し、点灯回路７００は、光源モジュール１０ｂおよびｃに供給する電流よりも大きな電流を光源モジュール１０ａに供給してもよい。この場合も、光源モジュール１０ａは、光源モジュール１０ｂおよびｃよりも輝度の高い光を発生することができる。
さらに他の例として、光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃは、それぞれ発光面積が略等しい複数の半導体発光素子１２を有し、光源モジュール１０ａが有する複数の半導体発光素子１２は、光源モジュール１０ｂおよびｃのそれぞれが有する複数の半導体発光素子１２よりも個数が多く、直列に接続され、光源モジュール１０ｂおよびｃのそれぞれが有する複数の半導体発光素子１２は、並列に接続されてもよい。このような構成においても、点灯回路７００が光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｃに略等しいの電流を供給する場合に、光源モジュール１０ａは、光源モジュール１０ｂおよびｃよりも輝度の高い光を発生することができる。
図１５は、第１実施形態における車両用前照灯５００の接続の更なる他の例を示す。なお、以下に説明する点を除き、図１５において、図１２と同じ符号を付した構成は、図１２における構成と同一又は同様の機能を有するため説明を省略する。車両用前照灯５００は、抵抗１４０をさらに有する。本例において、光源モジュール１０ｂおよびｃがそれぞれ有する４個の半導体発光素子１２は、直列に接続される。大拡散ユニット１２０が有する３個の光源モジュール１０ｃは直列に接続される。２個の中拡散ユニット１１０と抵抗１４０とは直列に接続され、当該直列に接続された２個の中拡散ユニット１１０と抵抗１４０とは、１個の大拡散ユニット１２０と並列に接続される。３個の集光ユニット１００は直列に接続され、集光ユニット１００と大拡散ユニット１２０とは直列に接続される。ここで、抵抗１４０の抵抗値は、中拡散ユニット１１０および大拡散ユニット１２０に流れる電流値が略等しくなるように設定される。本例においても、異なる輝度の光を発生する複数の光源モジュール１０を少ない配線で点灯させることができるので、車両用前照灯５００を小型化することができる。
図１６は、本発明の第２実施形態に係る車両用前照灯５００の構成の一例を示す正面図である。なお、以下に説明する点を除き、図１６において、図１と同じ符号を付した構成は、図１における構成と同一又は同様の機能を有するため説明を省略する。本例において、車両用前照灯５００は、３個の集光ユニット１００、４個の中拡散ユニット１１０、および６個の大拡散ユニット１３０を備える。大拡散ユニット１３０は、丸型で、中拡散ユニット１１０よりも小さな直径を有する。大拡散ユニット１３０は、集光ユニット１００よりも光度の低い光を照射するが、集光ユニット１００よりも発光効率が高い。大拡散ユニット１３０は、６個で、配光パターンにおける左右方向に最も広い領域である第４配光パターン６０６（図７参照）を形成するように構成される。
図１７は、第２実施形態における車両用前照灯５００の接続の一例を示す。なお、以下に説明する点を除き、図１７において、図１２と同じ符号を付した構成は、図１２における構成と同一又は同様の機能を有するため説明を省略する。光源列５０６は、直列に接続された４個の中拡散ユニット１１０と１個の大拡散ユニット１３０とを有する。光源列５０８は、直列に接続された５個の大拡散ユニット１３０を有する。光源列５１０は、並列に接続された光源列５０６と光源列５０８とを有する。直列に接続された３個の集光ユニット１００と光源列５１０とは直列に接続される。大拡散ユニット１３０は、光源モジュール１０ｄを有する。光源モジュール１０ａ、光源モジュール１０ｂ、および光源モジュール１０ｄのそれぞれは、直列に接続された２個の半導体発光素子１２を有する。本例において、中拡散ユニット１１０および大拡散ユニット１３０のそれぞれに定格のフォワード電流が流れた場合の電圧降下は略等しい。そのため、光源列５０６および光源列５０８のそれぞれに定格のフォワード電流が流れた場合の電圧降下は略等しい。これにより、集光ユニット１００が有する半導体発光素子１２に流れる電流は、中拡散ユニット１１０、および大拡散ユニット１３０のそれぞれが有する半導体発光素子１２に流れる電流の２倍になる。そのため、光源モジュール１０ａは、光源モジュール１０ｂおよびｄよりも輝度の高い光を発生する。従って、本例においても、異なる輝度の光を発生する複数の光源モジュール１０を少ない配線で点灯させることができるので、車両用前照灯５００を小型化することができる。
図１８は、本発明の第３実施形態における車両用前照灯５００の接続の一例を示す。なお、以下に説明する点を除き、図１８において、図１２と同じ符号を付した構成は、図１２における構成と同一又は同様の機能を有するため説明を省略する。車両用前照灯５００は、３個の集光ユニット１００、２個の中拡散ユニット１１０、および３個の大拡散ユニット１３０を備える。集光ユニット１００、中拡散ユニット１１０、および大拡散ユニット１３０のそれぞれは、一端が点灯回路７００の基準電位端子に接続され、他端が抵抗１４２を介して、点灯回路７００の正電位端子に接続される。大拡散ユニット１３０は、光源モジュール１０ｄを有する。それぞれの抵抗１４２の抵抗値は、点灯回路７００によって光源モジュール１０のそれぞれを所望の光量で点灯させるための定格の電圧が印可された場合に、光源モジュール１０のそれぞれに流れる定格のフォワード電流に応じて抵抗１４２に発生する電圧降下によって、光源モジュール１０のそれぞれを定格のフォワード電圧に保つように設定される。光源モジュール１０ａは、直列に接続された２個の半導体発光素子１２を有する。光源モジュール１０ｂおよびｄのそれぞれは、４個の半導体発光素子１２を有し、２個づつ直列に接続されたものが並列に接続される。光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｄのそれぞれが有する半導体発光素子１２の発光面積は略等しい。また、本例において、光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｄのそれぞれに定格のフォワード電流が流れた場合に発生する定格のフォワード電圧は略等しい。
ここで、光源モジュール１０ａ、ｂ、およびｄのそれぞれに、抵抗１４２を介して定格の電圧が印可された場合、光源モジュール１０ａが有する半導体発光素子１２には、光源モジュール１０ｂおよびｄが有する半導体発光素子１２に流れる電流よりも大きな電流が流れる。それぞれの光源モジュール１０が有する半導体発光素子１２の発光面積は略等しいので、光源モジュール１０ａは、光源モジュール１０ｂおよびｄよりも輝度の高い光を発生する。これにより、単一の電圧を発生する点灯回路７００を用いて、異なる輝度の光を発生する複数の光源モジュール１０を点灯させることができる。従って、車両用前照灯５００の配線を減少させることができる。また、光源モジュール１０のそれぞれに定格のフォワード電流が流れた場合の定格のフォワード電圧は略等しいので、それぞれの抵抗１４２に発生する電圧降下を小さくすることができる。そのため、点灯回路７００の出力電圧を、光源モジュール１０の定格のフォワード電圧近くまで低くすることができる。従って、点灯回路７００を安価に構成できると共に、感電を防止することができる。
なお、本例において、車両用前照灯５００は、２種類の異なる光度の光を照射する複数の光源ユニットを備えるが、他の例として、３種類以上の異なる光度の光を照射する複数の光源ユニットを備えてもよい。これにより、配光パターンをより高い精度で形成することができる。
上記説明から明らかなように、本実施形態によれば、複数の光源ユニットを容易に配線することができると共に、安全性の高い車両用前照灯５００を提供することができる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
車両用前照灯５００の正面図である。 車両用前照灯５００を斜め前方から見た斜視図である。 集光ユニット１００の分解斜視図である。 中拡散ユニット１１０の分解斜視図である。 大拡散ユニット１２０の分解斜視図である。 集光ユニット１００の光路の一例を示す断面図である。 車両用前照灯５００の配光パターンの一例を示す図である。 光源モジュール１０ａの詳細な構成の一例を示す図である。 光源モジュール１０ｂの詳細な構成の一例を示す図である。 光源モジュール１０ｃの詳細な構成の一例を示す図である。 光源モジュール１０ｂおよびｃの半導体発光素子１２の配置とリフレクタ８０との距離の関係を示す鉛直断面図である。 第１実施形態における車両用前照灯５００の接続の一例を示す図である。 半導体発光素子１２の電流密度に対する光束および発光効率の関係の一例を示す図である。 第１実施形態における車両用前照灯５００の接続の他の例を示す図である。 第１実施形態における車両用前照灯５００の接続の更なる他の例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用前照灯５００の構成の一例を示す正面図である。 第２実施形態における車両用前照灯５００の接続の一例を示す図である。 本発明の第３実施形態における車両用前照灯５００の接続の一例を示す図である。
符号の説明
１０・・・光源モジュール、１２・・・半導体発光素子、１４・・・基板、１６・・・蛍光体、１８・・・モールド、４０・・・光源部、５０・・・台座、５４・・・ブラケット、５６・・・ヒートシンク、５８・・・透明カバー、８０・・・リフレクタ、９０・・・レンズ、９２・・・シェード、９４、９５、９６、９８・・・光線、１００・・・集光ユニット、１１０・・・中拡散ユニット、１２０・・・大拡散ユニット、１３０・・・大拡散ユニット、１４０、１４２・・・抵抗、５００・・・車両用前照灯、５０２、５０４、５０６、５０８、５１０・・・光源列、６００・・・第１配光パターン、６０２・・・第２配光パターン、６０４・・・第３配光パターン、６０６・・・第４配光パターン、７００・・・点灯回路

Claims (4)

  1. 車両に用いられる車両用前照灯であって、
    複数の半導体発光素子を有する第１の光源モジュールと、
    前記第１の光源モジュールと直列に接続され、前記第１の光源モジュールよりも少ない個数の半導体発光素子を有し、前記第１の光源モジュールと略等しい電流が流れる場合に前記第１の光源モジュールよりも輝度の高い光を発生する第２の光源モジュールと
    を備える車両用前照灯。
  2. 前記車両用前照灯は、
    複数の前記第１の光源モジュールと、
    複数の前記第２の光源モジュールと、
    前記第１の光源モジュールが発生する光を、前記車両用前照灯の配光パターンの領域に照射する第１の光学部材と、
    前記第２の光源モジュールが発生する光を、前記第１の光学部材によって照射される領域よりも狭い領域に照射する第２の光学部材と
    を更に備え、
    前記第１の光源モジュールと前記第２の光源モジュールとが直列に接続された光源列が複数並列に接続されており、
    前記第１の光学部材および前記第２の光学部材は、前記第１の光源モジュールおよび前記第２の光源モジュールのそれぞれに設けられている請求項１に記載の車両用前照灯。
  3. 前記車両用前照灯は、
    前記第２の光源モジュールが発生する光を、前記車両用前照灯の配光パターンの領域に照射する第２の光学部材と、
    前記第１の光源モジュールが発生する光を、前記第２の光学部材によって照射される領域よりも広く、かつ車両の左右方向へ長い領域に照射する第１の光学部材とを更に備え、
    前記第１の光源モジュールが有する複数の半導体発光素子は、車両に搭載された場合に、車両の左右方向へ略水平に並べて配列される請求項１に記載の車両用前照灯。
  4. 車両に用いられる車両用前照灯であって、
    半導体発光素子を有する第１の光源モジュールと、
    前記第１の光源モジュールと並列に接続され、前記第１の光源モジュールよりも少ない個数の半導体発光素子を有し、前記第１の光源モジュールと略等しい電圧が印可される場合に、前記第１の光源モジュールが有する半導体発光素子へ流れる電流よりも大きい電流が半導体発光素子へ流れる第２の光源モジュールと
    を備える車両用前照灯。
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