(57)【要約】【課題】光源と光学部材との間の位置決め精度を改善できる技術を提供する。【解決手段】灯具ユニットは、半導体発光素子３８を搭載する回路基板３６と、回路基板３６に固定される反射部材８２と、を備える。回路基板３６は、反射部材８２が載置される載置面３６ｇに、回路基板３６のベース材料と異なる材質で光学部材用ピン１００が設けられている。反射部材８２は、光学部材用ピン１００に対応する位置に丸穴９０ａが設けられており、丸穴９０ａに光学部材用ピン１００が挿入されることで回路基板３６に対する位置決めがなされている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を搭載する基板と、
前記基板に固定される光学部材と、を備え、
前記基板は、前記光学部材が載置される載置面に、該基板のベース材料と異なる材質で光学部材用ピンが設けられており、
前記光学部材は、前記光学部材用ピンに対応する位置にピン孔が設けられており、該ピン孔に前記ピンが挿入されることで前記基板に対する位置決めがなされている、
ことを特徴とする灯具ユニット。
【請求項２】
前記基板が固定される放熱部材を更に備え、
前記基板は、前記載置面と反対側であって前記放熱部材と対向する面に、該基板のベース材料と異なる材質で放熱部材用ピンが設けられており、
前記放熱部材は、前記放熱部材用ピンに対応する位置にピン孔が設けられており、該ピン孔に前記放熱部材用ピンが挿入されることで前記基板に対する位置決めがなされている、
ことを特徴とする請求項１に記載の灯具ユニット。
【請求項３】
前記光学部材用ピンは、前記載置面と反対側の面まで貫通し、前記放熱部材用ピンと一体化されていることを特徴とする請求項２に記載の灯具ユニット。
【請求項４】
前記光学部材用ピンは、前記基板に形成されている穴に圧入された柱状の伝熱部材であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の灯具ユニット。
【請求項５】
前記光学部材用ピンは、テーパ角度が１．０°以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の灯具ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、灯具ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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。例えば、半導体発光素子の光をリフレクタで反射し、投影レンズを介して車両前方に照射する車両灯具用の光学ユニットが考案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−５９６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の光学ユニットは、リフレクタがヒートシンクに対して固定されているとともに、光源モジュールがヒートシンクに対して固定されている。この光学ユニットは、配光パターンの形成精度を向上するために、ベース部を介してリフレクタがヒートシンクに位置決めされているとともに、光源モジュールがヒートシンクに対して位置決めされている。
【０００５】
しかしながら、光源モジュールとリフレクタとは直接位置決めされていないため、配光パターンの形成精度という観点からは更なる改善の余地がある。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光源と光学部材との間の位置決め精度を更に改善できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の灯具ユニットは、光源を搭載する基板と、基板に固定される光学部材と、を備える。基板は、光学部材が載置される載置面に、該基板のベース材料と異なる材質で光学部材用ピンが設けられており、光学部材は、光学部材用ピンに対応する位置にピン孔が設けられており、該ピン孔にピンが挿入されることで基板に対する位置決めがなされている。
【０００８】
この態様によると、光源が搭載される基板に対して光学部材が直接位置決めされるため、光源と光学部品との間の位置決め精度が向上する。
【０００９】
基板が固定される放熱部材を更に備えてもよい。基板は、載置面と反対側であって放熱部材と対向する面に、該基板のベース材料と異なる材質で放熱部材用ピンが設けられており、放熱部材は、放熱部材用ピンに対応する位置にピン孔が設けられており、該ピン孔に放熱部材用ピンが挿入されることで基板に対する位置決めがなされていてもよい。これにより、基板と放熱部材との間の位置決め精度が向上する。また、放熱部材に位置決めのためのピンを設ける必要がない。
【００１０】
光学部材用ピンは、載置面と反対側の面まで貫通し、放熱部材用ピンと一体化されていてもよい。これにより、基板に対する光学部材と放熱部材との位置決めを光学部材用ピンで行えるため、位置決めのための構造を簡素化できる。
【００１１】
光学部材用ピンは、基板に形成されている穴に圧入された柱状の伝熱部材であってもよい。これにより、光源で発した熱を光学部材や放熱部材などへ逃がしやすくなる。
【００１２】
光学部材用ピンは、テーパ角度が１．０°以下であってもよい。これにより、光学部材用ピンの高さによる径の変化が小さくなり、光学部材用ピンに対して光学部材を位置決めする際の位置の自由度が向上する。
【００１３】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光源と光学部材との間の位置決め精度を更に改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態に係る車両用灯具の概略縦断面図である。
【図２】図１に示す発光モジュールの正面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る反射部材の正面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る位置決め構造を説明するための要部断面図である。
【図５】第２の実施の形態に係る位置決め構造を説明するための要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る車両用灯具の概略縦断面図である。図２は、図１に示す発光モジュール３４の正面図である。図３は、第１の実施の形態に係る反射部材８２の正面図である。図１に示す車両用灯具１０は、車両に用いられる前照灯として機能する。
【００１８】
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ている。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。
【００１９】
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、保持部材２２が配置されている。光軸調整機構２４は、保持部材２２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ている。保持部材２２は、熱伝導性の高い金属材料によって形成され、前後方向を向くベース部２６を有している。保持部材２２は、放熱部材であるヒートシンクの一部として機能する。
【００２０】
ベース部２６は、その上下両端部に被支持部２８，２８，２８（図１では、２つの被支持部２８，２８のみを示す。）が設けられている。ベース部２６の後面には、後方へ突出するように放熱フィン３０が設けられている。また、放熱フィン３０の後面には放熱ファン３２が取り付けられている。
【００２１】
ベース部２６の前面における中央部から上部にかけては、発光モジュール３４が取り付けられている。
【００２２】
発光モジュール３４は、図２に示すように、回路基板３６と、複数の半導体発光素子３８と、２つの給電コネクタ４０ａ，４０ｂと、を有している。
【００２３】
回路基板３６は、図２に示すように、上側部３６ａと下側部３６ｂとからなる。回路基板３６の左右側部には、上側部３６ａと下側部３６ｂとの間に１箇所ずつ切り欠き部３６ｃが形成されている。
【００２４】
回路基板３６には、上側部３６ａに給電コネクタ４０ａ，４０ｂが配置され、下側部３６ｂに半導体発光素子３８が複数配置されている。
【００２５】
半導体発光素子３８は、光を出射する面状光源として機能し、発光面が車両前方を向く状態で左右方向に並んで設けられている。半導体発光素子３８は、例えば、ＬＥＤ素子、ＬＤ（Laser Diode）素子、ＥＬ（Electro-Luminescence）素子等が好適である。本実施の形態では、横方向に２２個、縦方向に１個の計２２個のＬＥＤアレイとなっている。また、本実施の形態に係る半導体発光素子３８は、ＬＥＤチップの上に蛍光層が形成されており、白色光を出射するように構成されている。なお、ＬＥＤアレイは、素子が縦方向に複数列並んでいてもよい。
【００２６】
給電コネクタ４０ａ，４０ｂは、図２に示すように、上側部３６ａの上端に配置され、回路基板３６上に形成されている給電回路４２によって半導体発光素子３８と接続されている。給電回路４２は、各半導体発光素子３８に対応した複数の配線パターンからなる。
【００２７】
給電コネクタ４０ａ，４０ｂには、灯室１８に設けられている制御回路４６に接続された配線コード４８のコネクタ部が接続される。したがって、制御回路４６から配線コード４８、給電コネクタ４０、給電回路４２を介して各半導体発光素子３８に電源が供給される。制御回路４６は、発光モジュール３４が備える複数の半導体発光素子３８の点消灯をグループ毎に制御する。
【００２８】
次に、車両用灯具１０の他の部材について説明する。下側リフレクタ５０は、図１に示すように、発光モジュール３４に搭載されている半導体発光素子３８の下側に配置されており、上側リフレクタ５２は、半導体発光素子３８の上側に配置されている。下側リフレクタ５０は、半導体発光素子３８側に略上方を向く反射面５０ａを有する。反射面５０ａは、例えば、放物面となるように形成されている。また、上側リフレクタ５２は、半導体発光素子３８側に略下方を向く反射面５２ａを有する。反射面５２ａは、例えば、双曲面となるように形成されている。
【００２９】
反射面５０ａおよび反射面５２ａは、各半導体発光素子３８から出射された光を前方に向けて反射する。なお、本実施の形態では、下側リフレクタ５０および上側リフレクタ５２は、後述する反射部材として一体化されている。
【００３０】
回路基板３６の下方には、可動シェード５４を駆動するシェード駆動機構５６が配置されている。シェード駆動機構５６は、駆動モータ５８と、ギヤ等の伝達機構（不図示）と、フラットケーブル６０とを有している。
【００３１】
駆動モータ５８のコネクタ５７は、フラットケーブル６０によって制御回路４６に接続されている。そして、制御回路４６からフラットケーブル６０を介して駆動モータ５８に電力が供給される。
【００３２】
可動シェード５４は、相対的に後方側の位置であり、下側リフレクタ５０に入射される光を遮蔽する遮蔽位置Ｃと、相対的に前方側の位置であり、下側リフレクタ５０に対する遮蔽状態を解除する退避位置Ｏとの間で回動する。そして、可動シェード５４の位置に応じて半導体発光素子３８から出射され下側リフレクタ５０に入射される光の入射状態が制御される。
【００３３】
つまり、可動シェード５４が遮蔽位置Ｃにある場合には、下側リフレクタ５０の反射面５０ａが覆われた状態となる。一方、可動シェード５４が退避位置Ｏにある場合には、半導体発光素子３８から出射された、反射面５０ａに向かう光が遮蔽されない状態となる。これにより、灯具ユニット２０は、ハイビーム用配光パターンおよびその一部が遮光された部分ハイビーム用配光パターンを形成できる。
【００３４】
ベース部２６の前面には、レンズホルダ６２が取り付けられている。レンズホルダ６２の前端部には、投影レンズ６４が取り付けられている。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発光モジュール３４から出射された光を車両前方に照射、投影するための光学部材としての機能を有する。また、投影レンズ６４は、発光モジュール３４とともにランプボディ１２に収容されている。投影レンズ６４の上方および下方には、エクステンションリフレクタ６５ａ，６５ｂが設けられている。
【００３５】
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。
【００３６】
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が保持部材２２の上部の被支持部２８に螺合されている。回転操作部６６ａが操作され、被支持部２８に連結されている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他の被支持部２８を支点として保持部材２２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。
【００３７】
次に、灯具ユニット２０を構成する各部品を詳述する。
【００３８】
（回路基板）
回路基板３６は、図２に示すように、右側部３６ｄおよび左側部３６ｅにそれぞれ１箇所ずつ切り欠き部３６ｃが形成されている。右側部３６ｄには、回路基板３６を貫通する２つの丸穴７８ａ，７８ｂが形成されている。丸穴７８ａには、後述する光学部材用ピンが挿入され、丸穴７８ｂには、後述する放熱部材用ピンが挿入される。また、左側部３６ｅには、回路基板３６を貫通する２つの丸穴８０ａ，８０ｂが形成されている。丸穴８０ａには、後述する光学部材用ピンが挿入され、丸穴８０ｂには、後述する放熱部材用ピンが挿入される。
【００３９】
（反射部材）
光学部材の一つである反射部材８２は、ハイヒートポリカーボネート（ＰＣ−ＨＴ）などの熱可塑性樹脂を材料として射出成型により一体的に製造された部品である。また、反射部材８２は、基体が透明な材料からなる。基体は、透過率が８０％以上の材料が好ましい。
【００４０】
反射部材８２は、下側リフレクタ５０および上側リフレクタ５２が設けられている中央反射部８４と、中央反射部８４の両端部に設けられている一対の固定部８６ａ，８６ｂと、を有する。
【００４１】
下側リフレクタ５０は、反射面５０ａを含む少なくとも一部の表面にアルミニウム等の金属反射膜が形成されている。同様に、上側リフレクタ５２は、反射面５２ａを含む少なくとも一部の表面にアルミニウム等の金属反射膜が形成されている。固定部８６ａ，８６ｂは、発光モジュール３４を回路基板３６に対して固定する際に、発光モジュール３４の右側部３６ｄおよび左側部３６ｅを押さえつける。
【００４２】
固定部８６ａには、後述する光学部材用ピンが嵌るように、貫通した丸穴９０ａが形成されている。同様に、固定部８６ｂには、後述する光学部材用ピンが嵌るように、貫通した長穴９０ｂが形成されている。
【００４３】
（回路基板と反射部材との位置決め）
次に、回路基板３６と反射部材８２との位置決めについて説明する。図４は、第１の実施の形態に係る位置決め構造を説明するための要部断面図である。なお、以下では、光学部材用ピンおよび放熱部材用ピンが、それぞれ一対ある場合について説明する。
【００４４】
本実施の形態に係る灯具ユニット２０は、光源である半導体発光素子３８を搭載する回路基板３６と、回路基板３６に固定される光学部材としての反射部材８２と、を備える。回路基板３６は、反射部材８２が載置される載置面３６ｇに、回路基板３６のベース材料である窒化アルミニウムと異なる材質で光学部材用ピン１００が設けられている。反射部材８２の固定部８６ａには、光学部材用ピン１００に対応する位置にピン孔としての丸穴９０ａが設けられている。同様に、固定部８６ｂには、光学部材用ピン１００に対応する位置にピン孔としての長穴９０ｂが設けられている。
【００４５】
そして、丸穴９０ａおよび長穴９０ｂにそれぞれ光学部材用ピン１００が挿入されることで回路基板３６に対する反射部材８２の位置決めがなされている。これにより、半導体発光素子３８が搭載される回路基板３６に対して反射部材８２が直接位置決めされるため、半導体発光素子３８と反射部材８２との間の位置決め精度が向上する。その結果、精度良く配光パターンを形成できる。
【００４６】
また、本実施の形態に係る灯具ユニット２０は、回路基板３６が固定される放熱部材として、ベース部２６および放熱フィン３０を更に備えている。回路基板３６は、光源の載置面３６ｇと反対側であってベース部２６と対向する裏面３６ｆに、回路基板３６のベース材料である窒化アルミニウムと異なる材質で放熱部材用ピン１０２が設けられている。放熱部材の一つであるベース部２６は、放熱部材用ピン１０２に対応する位置にピン孔としての丸穴７６ａが設けられており、この丸穴７６ａに放熱部材用ピン１０２が挿入されることで回路基板３６に対する位置決めがなされている。なお、ベース部２６は、回路基板３６の丸穴８０ｂと対応する位置に長穴７６ｂが設けられており、この長穴７６ｂにもう一つの放熱部材用ピン１０２が挿入されることでも回路基板３６に対する位置決めがなされている。これにより、回路基板３６と放熱部材用ピン１０２との間の位置決め精度が向上する。また、ベース部２６に位置決めのためのピンを設ける必要がなく、ベース部２６の形状を簡素化できる。
【００４７】
本実施の形態に係る光学部材用ピン１００や放熱部材用ピン１０２は、回路基板３６に形成されている穴に圧入された柱状の伝熱部材（銅やアルミニウム）である。これにより、半導体発光素子３８で発した熱を反射部材８２や、回路基板３６の裏面３６ｆ側にあるベース部２６、放熱フィン３０などを介して外部へ逃がしやすくなる。
【００４８】
また、光学部材用ピン１００や放熱部材用ピン１０２は、テーパ角度が１．５°以下、より好ましくは１．０°以下である。つまり、光学部材用ピン１００や放熱部材用ピン１０２は、高さによる径の変化が小さい。これにより、光学部材用ピン１００が固定部８６ａの丸穴９０ａの内縁と当接する高さ方向の位置が設計理想値より多少ずれても、反射部材８２は、回路基板３６に対して、載置面３６ｇと水平方向のずれが小さくて済む。そのため、回路基板３６に対する反射部材８２の位置決め精度（特に、回路基板３６の載置面３６ｇと水平な方向の位置決め精度）が向上する。同様に、回路基板３６に対するベース部２６や放熱フィン３０の位置決め精度（特に、回路基板３６の裏面３６ｆと水平な方向の位置決め精度）が向上する。
【００４９】
なお、通常の樹脂成形やダイキャスト成形では、型からの抜き角を１．５°以下にすることが困難である。しかしながら、本実施の形態に係るピンのように、予め棒状の伝熱部材を用意して穴に挿入し形成することで、テーパ角度の小さなピンを簡易に実現できる。
【００５０】
（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態に係る位置決め構造を説明するための要部断面図である。
【００５１】
本実施の形態では、ベース部２６の丸穴１０６ａ、長穴１０６ｂは、回路基板３６を貫通する丸穴７８ａ，７８ｂと対応する位置に設けられている。そして、光学部材用ピン１０４は、載置面３６ｇと反対側の裏面３６ｆまで貫通し、ベース部２６や放熱フィン３０の位置決めを行う放熱部材用ピンと一体化されていている。これにより、回路基板３６に対する反射部材８２の位置決め、および、回路基板３６に対する放熱部材（ベース部２６や放熱フィン３０）の位置決め、を光学部材用ピン１０４で行えるため、位置決めのための構造を簡素化できる。
【００５２】
上述のように、各実施の形態に係る灯具ユニットは、光学部材の位置決めが放熱部材を介さずに回路基板に対して行われているため、光源と光学部材との間の位置決め精度を更に改善できる。
【００５３】
また、窒化アルミニウムなどのセラミックスで構成されている回路基板３６の場合、複雑な形状を一体的に形成することは難しい。しかしながら、金属などの柱状（円柱や角柱など）の別部材を回路基板の穴に嵌め込んで位置決めピンを形成することで、複雑な形状も簡易に実現できる。
【００５４】
また、回路基板３６としてガラスエポキシ樹脂を用いた場合には、伝熱部材である光学部材用ピン１００や放熱部材用ピン１０２が設けられていることで、回路基板３６に搭載されている半導体発光素子３８の放熱性を向上できる。
【００５５】
このように、光学部材用ピン１００や放熱部材用ピン１０２は、放熱部材としての役割と位置決めの役割とを果たすことができる。また、放熱部材用ピン１０２は、放熱部材であるベース部２６や放熱フィン３０に形成されている穴に侵入し、穴の壁面と接触するため、半導体発光素子３８の熱を効率よく放熱できる。
【００５６】
また、光学部材用ピン１００や放熱部材用ピン１０２が回路基板３６に設けられているため、光学部材や放熱部材に位置決め用のピンを設ける必要がなくなる。
【００５７】
以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【００５８】
例えば、ＬＥＤアレイは、ｍ×ｎ（ｍ、ｎは２以上の整数）のマトリックス配置であってもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０  車両用灯具、  ２０  灯具ユニット、  ２６  ベース部、  ３０  放熱フィン、  ３４  発光モジュール、  ３６  回路基板、  ３６ｆ  裏面、  ３６ｇ  載置面、  ３８  半導体発光素子、  ５０  下側リフレクタ、  ５２  上側リフレクタ、  ６４  投影レンズ、  ７６ａ，７８ａ  丸穴、  ８２  反射部材、  ９０ａ  丸穴、  １００  光学部材用ピン、  １０２  放熱部材用ピン、  １０４  光学部材用ピン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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