(57)【要約】【課題】車両前部に設けて進行方向の安全を確認するための長寿命かつ低電力の前照灯を提供する。【解決手段】前照灯１は、投影用凸レンズ２と、この投影用凸レンズ２の後方焦点Ｆの後方に配置される複数のＬＥＤチップ６で構成された発光面とを備えている。定電流駆動回路４は各ＬＥＤチップ６をオン／オフ制御し、制御回路（図示せず）はＬＥＤチップ６をグループごとに通電タイミングの位相をずらして点灯し、ＬＥＤチップ６から一定の発光量の放出光を導き出す。【選択図】        図１
2004214144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影用凸レンズと、該投影用凸レンズの後方焦点の後方に配置される複数の発光ダイオードで構成された発光面とを備えた前照灯。
【請求項２】
複数の発光ダイオードは投影用凸レンズを指向する請求項１記載の前照灯。
【請求項３】
発光面は、投影用凸レンズに放出光を集光させる曲面であることを特徴とする請求項１記載の前照灯。
【請求項４】
発光面は、投影用凸レンズに発光ダイオードからの放出光を集光する集光用凸レンズの後方に配置された平面であることを特徴とする請求項１記載の前照灯。
【請求項５】
複数の発光ダイオードは、金属に絶縁処理された基板上に支持されたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の前照灯。
【請求項６】
複数の発光ダイオードは、ロービームを配光する第１ブロックと、ハイビームを配光する第２ブロックとに分けて配置されたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の前照灯。
【請求項７】
複数の発光ダイオードは、ロービーム，ハイビームの他にコーナリングビームを配光する第３ブロックとして配置されたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の前照灯。
【請求項８】
発光面を構成する複数の発光ダイオードと、この複数の発光ダイオードを駆動する定電流駆動回路とを備えた前照灯。
【請求項９】
定電流駆動回路は、複数のグループに分けられた発光ダイオードをグループごとに定電流制御するスイッチング素子と、該スイッチング素子による通電タイミングの位相をグループごとにずらす制御回路とを備えたことを特徴とする請求項８記載の前照灯。
【請求項１０】
定電流駆動回路は、スイッチング素子によるオフ制御時に電流を供給するコイル及びフライフォイール回路を備えたことを特徴とする請求項８または請求項９記載の前照灯。
【請求項１１】
発光ダイオードはチップタイプであり、該チップタイプの発光ダイオードを実装する前面を有する基板と一体化して発光ダイオードユニットを構成したことを特徴とする請求項１記載の前照灯。
【請求項１２】
発光ダイオードユニットは、定電流駆動回路に対し着脱可能であることを特徴とする請求項１１記載の前照灯。
【請求項１３】
発光ダイオードユニットの前方に近接して配設された集光用の透明な凸レンズの厚肉部分に空間を設け、その空間に透明な液体を給排する管状部材とを有する液冷手段を備えたことを特徴とする請求項１１記載の前照灯。
【請求項１４】
投影用及び集光用凸レンズのどちらか一方あるいは両方がフレネルレンズであることを特徴とする請求項３記載の前照灯。
【請求項１５】
投影用及び集光用凸レンズのどちらか一方あるいは両方が樹脂製であることを特徴とする請求項１，請求項３，請求項１３または請求項１４記載の前照灯。
【請求項１６】
発光ダイオードユニットの基板の後面にヒートシンクを配設したことを特徴とする請求項３記載の前照灯。
【請求項１７】
発光ダイオードユニットの基板の後面を冷却する送風手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１５のうちのいずれか１項記載の前照灯。
【請求項１８】
発光ダイオードユニットの基板の後面と車体外部とを連絡するヒートパイプを備えたことを特徴とする請求項１から請求項１６のうちのいずれか１項記載の前照灯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等の前部に設けられて進行方向の安全を確認するための前照灯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の前照灯としては、ハロゲンランプや放電ランプを光源としたものが種々知られている。例えば、プロジェクタタイプの前照灯は、投影用凸レンズと、この投影用凸レンズの後方焦点の後方に配置された１つのランプと、このランプからの光を反射して上記投影用凸レンズの後方焦点に集光させる回転楕円形の反射鏡とから概略構成されている。また、放物面タイプの前照灯は、１つの放電ランプと、この放電ランプの後方に配置されかつ前方に向けて放電ランプからの光を反射し投影する放物面状の反射鏡とから概略構成されている。なお、上記従来の前照灯は、いずれも、投影光の一部を遮断して主にすれ違い走行用のロービームを配光するモード（以下、ロービームモードという）と、投影光の遮断を停止して高速道走行用のハイビームを配光するモード（以下、ハイビームモードという）とを採り得る位置に移動可能な衝立（以下、シェードという）を備えている。また、自動車の前照灯の近傍には、コーナリングに際しウィンカーによる指示やハンドルの所定の切り角に対応してコーナを照らすコーナリングビームを配光するコーナリングランプが配設されている。
【０００３】
ところで、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）は長寿命かつ低電力で効率の高い光源として知られているが、これまでは発光量が低いために小さな機器の照明用として用いられてきた。
【０００４】
特許文献１は、自動車のテールランプやターンシグナルランプ等のリアランプの光源としてチップタイプのＬＥＤを用いた灯具を開示している。この灯具では、他の自動車や歩行者から確実に視認されることを目的として、水平方向を向く各ＬＥＤによって大きな発光面が形成されている。
【０００５】
昨今においては、発光量の大きな白色のＬＥＤも開発されており、その用途の拡大が期待されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２４３１１０公報（第２頁、図１，図３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の前照灯は上述のような構成を有しているので、次のような課題があった。即ち、従来の前照灯では、唯一の光源としてのハロゲンランプや放電ランプの寿命に左右されるため、ランプの寿命をさらに延命化させるという課題や、走行中に突然ハロゲンランプや放電ランプが切れた場合に代替手段がなく、安全走行を確保できないおそれがあるという課題があった。また、従来の前照灯では、ロービームモードでもハイビームモードでも同一の電力を消費しており、すれ違い走行等で多用されるロービームモードにおいてはシェードで遮光されて実際に利用されない光に電力を消費するため、消費電力に無駄があるという課題があった。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、長寿命かつ低電力の前照灯を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る前照灯は、投影用凸レンズと、該投影用凸レンズの後方焦点の後方に配置される複数の発光ダイオードで構成された発光面とを備えたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による前照灯およびその光路を示す概略断面図であり、図２は図１に示した前照灯の発光面を構成する発光ダイオードの配置構成を示す概略正面図であり、図３（ａ）は図１および図２に示した前照灯の定電流駆動回路を示す回路図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示した定電流駆動回路による点灯タイミングを示すタイミングチャートである。なお、この実施の形態１では、左側通行を前提として製造された自動車に搭載される前照灯について説明するものとし、この発明を、右側通行を前提として製造された自動車に搭載される前照灯に適用する場合にはロービームの配光方向が右側方となることは言うまでもない。この点については、以下の各実施の形態においても同じである。
【００１１】
図１に示すように、前照灯１は、自動車の前方または左側方を照らす光を配光しかつ前方焦点Ｆ’および後方焦点Ｆを有する投影用凸レンズ２と、この投影用凸レンズ２の後方焦点Ｆの後方に配置されかつ上記後方焦点Ｆを指向する光を放出する発光ダイオードユニット（以下、ＬＥＤユニットという）３と、このＬＥＤユニット３を駆動する定電流駆動回路４とから概略構成されている。
【００１２】
投影用凸レンズ２としては、透明なガラス製または樹脂製のレンズの使用が可能である。樹脂製レンズの場合には、ガラス製レンズよりも軽量化を図ることができると共に製造コストを抑制することができる利点がある。
【００１３】
ＬＥＤユニット３は、図１に示すように、投影用凸レンズ２の後方焦点Ｆを中心とする球面形状に加工されかつ優れた放熱性を有するアルミニウム等からなる金属を絶縁処理した基板（以下、金属基板という）５と、この金属基板５の内周面（前面）に配設されて投影用凸レンズ２の後方焦点Ｆを指向する発光面を構成する複数のチップタイプのＬＥＤ（以下、ＬＥＤチップという）６とから概略構成されている。
【００１４】
各ＬＥＤチップ６は、周知のように、それぞれＰ型領域（図示せず）とＮ型領域（図示せず）とを接合したＰＮ接合部（図示せず）を有しており、両領域間に順方向電圧が印加されるとＰＮ接合部から光を放出するものであり、放出光の指向性を高めるためにＰＮ接合部の上部に例えば砲弾形状のカバー（図示せず）を備えている。また、ＬＥＤチップ６は、図２に示すように、ＬＥＤユニット３の金属基板５の内周面に分散配置されている。金属基板５の上側領域Ａには、ロービームＬＢを配光するためのロービームＬＥＤチップ群（第１ブロック）８が配設されており、下側領域Ｂには、ハイビームＨＢを配光するためのハイビームＬＥＤチップ群（第２ブロック）９が配設されている。因みに、ロービームＬＥＤチップ群８は、すれ違い走行等の通常走行や高速道等における走行において点灯され、車両の左前方の安全を確認するために主に前方のうち特に下方向の左側を照らすものであるが、上側領域Ａのうち最下側の右側（右側領域Ｃ２に近い側）に配設された部分により前方のうち左側の上方向をも照らすことが可能な構成となっている。また、ハイビームＬＥＤチップ群９は、高速道等における走行においてのみ点灯され、前方のうち特に上方向の左側を照らすものであるが、下側領域Ｂのうち最上側の左側（左側領域Ｃ１に近い側）に配設された部分により前方のうち右側の下方向をも照らすことが可能な構成となっている。なお、この実施の形態１では、ハイビームＬＥＤチップ群９におけるＬＥＤチップ６の配置密度は、当チップがロービームの発光を加勢する為であるからロービームＬＥＤチップ群８におけるＬＥＤチップ６の配置密度よりも低くなるように構成されている。
【００１５】
さらに、金属基板５の左側領域（図２に向かって右側）Ｃ１および右側領域（図２に向かって左側）Ｃ２には、それぞれコーナリングビームを配光するためのコーナリングビームＬＥＤチップ群（第３ブロック）１０が配設されている。因みに、左側領域Ｃ１に配設されたコーナリングビームＬＥＤチップ群１０は、コーナリングに際しウィンカーによる右方向指示やハンドルの右方向への所定の切り角に対応して発光して右コーナを照らし、逆に、右側領域Ｃ２に配設されたコーナリングビームＬＥＤチップ群１０は、コーナリングに際しウィンカーによる左方向指示やハンドルの左方向への所定の切り角に対応して発光して左コーナを照らすものである。
【００１６】
ＬＥＤユニット３の各ＬＥＤチップ６は、金属基板５の外周面（後面）から突出する配線７を介して定電流駆動回路４に接続されている。定電流駆動回路４は、自動車に搭載されたバッテリ電源の電圧（例えば１２Ｖ）の印加を受けてＬＥＤユニット３を一定の電流で駆動することで、ＬＥＤを過電流から保護し、ＬＥＤユニット３からの放出光の発光量を一定に保持するものである。この定電流駆動回路４では、図３（ａ）に示すように、例えばロービームＬＥＤチップ群８（第１ブロック）における複数のＬＥＤチップ６が例えば４つずつのグループに分けられている。１つのグループ内における４つのＬＥＤチップ６は直列に接続されており、これら４つのＬＥＤチップ６は当該グループ内のチョッパートランジスタ（スイッチング素子）１１により同時にオン／オフ制御される。当該グループ内におけるコイル１２ａおよびフライフォイール用ダイオード１２ｂは４つのＬＥＤチップ６と共に閉回路を構成しており、チョッパートランジスタ１１によるオフ制御時にコイル１２に残るエネルギ（以下、Ｌ成分という）がフライフォイール用ダイオード１２ｂに順方向の電流（矢印Ｄ方向）を発生させ、次のチョッパートランジスタ１１によるオン制御時まで４つのＬＥＤチップ６からの発光を維持するように機能する。フライフォイール用ダイオード１２ｂを設けた理由は、フライフォイール用ダイオード１２ｂを設けない単なるチョッピングにてＬＥＤを点灯させると、発光も点滅状態となり高速で移動する車両のヘッドランプとしては、物体がコマ送りで移動しているように見える為不適である。なお、ハイビームＬＥＤチップ群９（第２ブロック）またはコーナリングビームＬＥＤチップ群１０（第３ブロック）における複数のＬＥＤチップ６についても、ロービームＬＥＤチップ群８における複数のＬＥＤチップ６と同様に、グループ分けされ、グループごとに定電流駆動回路４によりオン／オフ制御される。
【００１７】
定電流駆動回路４内の複数のチョッパートランジスタ１１は、各チョッパートランジスタ１１の動作タイミングを制御する制御回路（図示せず）に接続されている。制御回路（図示せず）は、図３（ｂ）に示すように、前照灯１にとって必要かつ十分な発光量を確保しつつ、各グループ内のＬＥＤチップ６に対するチョッパートランジスタ１１によるオン／オフ制御に基づく通電タイミングの位相をグループごとにずらすように機能する。複数のチョッパートランジスタ１１を設けた理由は、１つのチョッパートランジスタ１１で全てのＬＥＤチップ６をオン／オフ制御すると大電流の通電／停止により発生する電源電流の大きなリップルによりラジオノイズが発生し、自動車に搭載された他の精密機器へ影響を及ぼすことになるため、複数のチョッパートランジスタ１１で小電流の通電／停止を行うことで電源電流のリプルを軽減し、ラジオノイズの発生を軽減するためである。
【００１８】
次に動作について説明する。
まず、すれ違い走行等の通常走行時においては、ロービームＬＥＤチップ群８（第１ブロック）における複数のＬＥＤチップ６が定電流駆動回路４により点灯される。このとき、各ＬＥＤチップ６は制御回路（図示せず）の制御下で各チョッパートランジスタ１１により通電タイミングの位相がグループごとにずらされる。これにより、常に一定の発光量の光が各ＬＥＤチップ６から放出され、投影用凸レンズ２の後方焦点Ｆに集光され、ロービームＬＢとして車両の左前方へ配光されながらも、電源リプルの少ないラジオノイズの小さな前照灯となる。
【００１９】
次に、高速道等における走行時においては、上記ロービームＬＥＤチップ群８における複数のＬＥＤチップ６に加えて、ハイビームＬＥＤチップ群９（第２ブロック）における複数のＬＥＤチップ６も定電流駆動回路４により点灯される。このとき、ハイビームＬＥＤチップ群９における各ＬＥＤチップ６も制御回路（図示せず）の制御下で各チョッパートランジスタ１１により通電タイミングの位相がグループごとにずらされる。これにより、常に一定の発光量の光が各ＬＥＤチップ６から放出され、投影用凸レンズ２の後方焦点Ｆに集光され、ハイビームＨＢとして車両の前方へ配光されながらもロービームと同様電源リプルの少ないラジオノイズの少ない前照灯となる。
【００２０】
また、右コーナを曲がるときには、ウィンカーによる右方向指示やハンドルの右方向への所定の切り角に対応して、ＬＥＤユニット３の左側領域Ｃ１に配設されたコーナリングビームＬＥＤチップ群１０（第３ブロック）に配設されたＬＥＤチップ６は定電流駆動回路４により点灯される。このとき、各ＬＥＤチップ６は制御回路（図示せず）の制御下で各チョッパートランジスタ１１により通電タイミングの位相がグループごとにずらされる。これにより、常に一定の発光量の光が各ＬＥＤチップ６から放出され、投影用凸レンズ２の後方焦点Ｆに集光され、コーナリングビーム（図示せず）として車両の右前方の右コーナへ配光されながらもロー，ハイビームと同様電源リプルの少ないラジオノイズの少ない前照灯となる。
【００２１】
さらに、左コーナを曲がるときには、ウィンカーによる左方向指示やハンドルの左方向への所定の切り角に対応して、ＬＥＤユニット３の右側領域Ｃ２に配設されたコーナリングビームＬＥＤチップ群１０（第３ブロック）に配設されたＬＥＤチップ６は定電流駆動回路４により点灯される。このとき、各ＬＥＤチップ６は制御回路（図示せず）の制御下で各チョッパートランジスタ１１により通電タイミングの位相がグループごとにずらされる。これにより、常に一定の発光量の光が各ＬＥＤチップ６から放出され、投影用凸レンズ２の後方焦点Ｆに集光され、コーナリングビーム（図示せず）として車両の左前方の左コーナへ配光されながらもロー，ハイ，右コーナーランプと同様に、電源リプルの少ないラジオノイズの少ない前照灯となる。
【００２２】
なお、ＬＥＤユニット３を構成する複数のＬＥＤチップ６が点灯したときに発生する熱はＬＥＤユニット３を構成する金属基板５により放散され、各ＬＥＤチップ６が過度に発熱することが抑制され、ＬＥＤチップ６の劣化が防止される。
【００２３】
以上のように、この実施の形態１によれば、投影用凸レンズ２と、この投影用凸レンズ２の後方焦点Ｆの後方に配置されかつ投影用凸レンズ２の後方焦点Ｆを指向する複数のＬＥＤチップ６で構成された発光面とを備えるように構成したので、長寿命かつ低電力の前照灯１を得ることができるという効果がある。また、この実施の形態１では、従来の前照灯において、走行中に突然唯一のハロゲンランプや放電ランプが切れた場合に安全走行を確保できない場合と比べて、長寿命のＬＥＤチップ６全てが同時期に機能停止状態に陥る可能性が極めて低く、仮にＬＥＤチップ６の一部が機能停止状態に陥っても他のグループのＬＥＤチップ６が点灯していれば前方が真暗になることは避けられ、走行中の極めて高い安全性を確保することができるという効果がある。さらに、この実施の形態１では、従来の前照灯において必須であったシェードを用いる必要がないので、部品点数を削減する以外に自由に配光を調整することができるという効果がある。
なお１グループのＬＥＤと１ブロック各所に分散させれば、１グループが消灯した時に、暗くなる部分が分散されより好ましい。
【００２４】
この実施の形態１によれば、発光面を、投影用凸レンズ２の後方焦点Ｆを中心とする球面とするように構成したので、球面状に配設された複数のＬＥＤチップ６からの放出光を投影用凸レンズ２の後方焦点Ｆに効率よく集光させて投影用凸レンズ２により配光して車両の前方の視界を確保することができるという効果がある。また、従来の前照灯において必須であった反射鏡を用いる必要がないので、コンパクト化を図ることをできると共に部品点数を削減して製造コストを低減することができるという効果がある。
【００２５】
この実施の形態１によれば、複数のＬＥＤチップ６を金属基板５上に支持するように構成したので、複数のＬＥＤチップ６が点灯したときに発生する熱を金属基板５により放散し、各ＬＥＤチップ６の過度の発熱を抑制し、ＬＥＤチップ６の劣化を防止することができるという効果がある。
【００２６】
この実施の形態１によれば、複数のＬＥＤチップ６を、金属基板５上に、ロービームＬＢを配光する第１ブロックと、ハイビームＨＢを配光する第２ブロックとに分けて配置するように構成したので、ロービームモード時にハイビームＨＢを配光する第２ブロックに属するＬＥＤチップ６を点灯する必要がなく、従来の前照灯においてロービームモードでもハイビームモードでも同一の電力を消費する場合と比べて、消費電力を抑制することができるという効果がある。
【００２７】
この実施の形態１によれば、複数のＬＥＤチップ６を、金属基板５上に、コーナリングビーム（図示せず）を配光する第３ブロックとして配置するように構成したので、従来の前照灯のように別途に自動車の前部に設けられていたコーナリングランプを設ける必要がなく、コーナリングビーム配光部としての左側領域Ｃ１または右側領域Ｃ２を前照灯１と一体に設けることができ、コンパクト化を図ることができるという効果がある。
【００２８】
この実施の形態１によれば、複数のＬＥＤチップ６を駆動する定電流駆動回路４を備えるように構成したので、定電流駆動回路４によりＬＥＤに過電流を流し劣化させることなく、複数のＬＥＤチップ６を定電流で駆動して各ＬＥＤチップ６から一定の発光量の放出光を投影用凸レンズ２の後方焦点Ｆに集光させることができ、一定の発光量の配光でチラツキなく車両の前方を照らすことができ、走行中の極めて高い安全性を確保することができるという効果がある。
【００２９】
この実施の形態１によれば、定電流駆動回路４に、複数のグループに分けられたＬＥＤチップ６をグループごとにオン／オフ制御するチョッパートランジスタ１１と、このチョッパートランジスタ１１による通電タイミングの位相をグループごとにずらす制御回路（図示せず）とを備えるように構成したので、１つのチョッパートランジスタ１１で全てのＬＥＤチップ６をオン／オフ制御した時の大電流の通電／停止により電源電流に大きなリプルが発生して自動車に搭載された他の精密機器へ影響を及ぼすラジオノイズを軽減することができるという効果がある。
【００３０】
この実施の形態１によれば、定電流駆動回路４に、グループごとに設けられかつ当該グループ内の複数のＬＥＤチップ６に対しチョッパートランジスタ１１によるオフ制御時に電流を供給するコイル１２ａを備えるように構成したので、コイル１２ａのＬ成分によりフライフォイール用ダイオード１２ｂに順方向の電流（矢印Ｄ方向）を発生させ、次のチョッパートランジスタ１１によるオン制御時まで４つのＬＥＤチップ６からの発光を維持することができ、前照灯に照された物体がコマ送りで移動するように見えることなく、一定の発光量の配光でチラツキなく車両の前方を照らすことができ、走行中の極めて高い安全性を確保することができるという効果がある。
【００３１】
この実施の形態１によれば、発光ダイオードとしてＬＥＤチップ６を用い、このＬＥＤチップ６を実装する前面を有する金属基板５と一体化してＬＥＤユニット３を構成したので、ＬＥＤユニット３におけるＬＥＤチップ６の実装密度を高めることができ、高い輝度の発光面を確保することができるという効果がある。
【００３２】
なお、この実施の形態１では、各ブロックのＬＥＤチップ６をグループ分けするように構成したので、１つのブロック内における１つのＬＥＤチップ６が機能停止状態に陥っても同一グループ内における他のＬＥＤチップ６も通電されず、発光しなくなるが、同一ブロック内における他のブロックのＬＥＤチップ６が機能を維持していれば、走行に必要な最低量の発光量を供給できるため、車両全方が真暗になる非常事態を回避することができるという効果がある。これは、従来の前照灯において、走行中に突然唯一のハロゲンランプや放電ランプが切れた場合に安全走行を確保できない場合と比べて、長寿命のＬＥＤチップ６全てが同時期に機能停止状態に陥る可能性が極めて低いことも考慮すると、走行中の極めて高い安全性を確保することができるという効果がある。
【００３３】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による前照灯およびその光路を示す概略断面図である。なお、この実施の形態２の構成要素のうち実施の形態１と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
【００３４】
この実施の形態２の特徴は、発光面を球面とした実施の形態１と異なり、平面とした点にある。即ち、ＬＥＤユニット３を構成するＬＥＤチップ６は平面状の金属基板５の前面５ａ上に実装されており、この金属基板５は、投影用凸レンズ２の後方焦点ＦにＬＥＤチップ６の放出光を集光する集光用凸レンズ１４の後方に配置されている。集光用凸レンズ１４は球面状の前面１４ａと平面状の後面１４ｂとから概略構成されており、その前方焦点は投影用凸レンズ２の後方焦点Ｆに一致するように設定されている。
【００３５】
また、ＬＥＤユニット３の金属基板５の後面５ｂには一対の接続ピン１５が設けられており、定電流駆動回路４には上記接続ピン１５と着脱可能に接続する接続コネクタ１６が設けられている。これにより、ＬＥＤユニット３は定電流駆動回路４に対して着脱可能である。従って、長寿命のＬＥＤチップ６を含むＬＥＤユニット３を交換する頻度は極めて少ないが、仮に、経時的に劣化し、発光量がある程度減衰するなど、交換する必要が生じた場合には、ＬＥＤユニット３を新品と容易に交換することが可能である。なお、バッテリ電源１７は定電流駆動回路４に対し駆動電圧を印加する。
【００３６】
次に動作について説明する。
ＬＥＤユニット３を構成する各ＬＥＤチップ６は、実施の形態１と同様に、定電流駆動回路４によりオン／オフ制御され、制御回路（図示せず）の制御下で各チョッパートランジスタ１１により通電タイミングの位相がグループごとにずらされることで、一定の発光量の光を放出する。ＬＥＤユニット３からの放出光は集光用凸レンズ１４に対し後面１４ｂから入射し、前面１４ａで屈折して集光用凸レンズ１４の前方焦点に一致する投影用凸レンズ２の後方焦点Ｆに向けて出射する。投影用凸レンズ２の後方焦点Ｆに集光した光は投影用凸レンズ２を通過してロービームＬＢまたはハイビームＨＢとして車両の前方に向けて配光される。
【００３７】
以上のように、この実施の形態２によれば、発光面を、投影用凸レンズ２の後方焦点ＦにＬＥＤチップ６からの放出光を集光する集光用凸レンズ１４の後方に配置された平面とするように構成したので、前照灯１に必要な発光量を確保して車両の前方の視界を確保することができるという効果がある。
【００３８】
この実施の形態２によれば、ＬＥＤユニット３を定電流駆動回路４に対し着脱可能に配設するように構成したので、必要に応じてＬＥＤユニット３を新品と容易に交換することができるという効果がある。
【００３９】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による前照灯におけるＬＥＤユニットに対する液冷手段の構成を示す概略断面図である。なお、この実施の形態３の構成要素のうち実施の形態１等と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
【００４０】
この実施の形態３の特徴は、ＬＥＤユニット３の前方に近接して配設された集光用の透明な凸レンズの厚肉部分に空間を設け、その空間Ｓに透明な液体を給排する管状部材２０とを有する液冷手段２１を備えた点にある。即ち、ＬＥＤユニット３における金属基板５上には複数のＬＥＤチップ６が実装されており、ＬＥＤチップ６の点灯時に発生する熱は金属基板５により放散される。さらに、この実施の形態３では、上記金属基板５による放熱効果に加え、ＬＥＤユニット３における熱源であるＬＥＤチップ６側を積極的に冷却する液冷手段２１を採用し、各ＬＥＤチップ６の過熱を確実に抑制し、ＬＥＤチップ６の劣化を防止する。
【００４１】
液冷手段２１は、凸レンズの厚肉部分に空間を設けた空間Ｓ内の液体とから構成された構造で、ＬＥＤユニット３に対し、実施の形態２における集光用凸レンズ１４と同様の機能を有するものである。このため、凸レンズを構成する平面部材１８および球面部材１９としては、ＬＥＤチップ６からの配光を阻害しない無色透明性を有する必要があり、例えばガラス製または樹脂製の使用が可能である。樹脂製であれば、ガラス製よりも軽量化を図ることができると共に製造コストを抑制することができる利点がある。さらに、冷媒としての液体により十分に冷却されることから、樹脂製であっても、熱による変形もない。
【００４２】
また、液体としては、ＬＥＤユニット３からの熱により高温となる平面部材１８との間で熱交換する冷媒であると共に、ＬＥＤチップ６からの配光を阻害しない無色透明性を有する必要があり、例えば水またはオイルの使用が可能である。
【００４３】
以上のように、この実施の形態３によれば、ＬＥＤユニット３の前方に近接して配設された透明な平面部材１８と、この平面部材１８の前方に配置された透明な凸レンズの厚肉部分に設けた空間Ｓに液体を給排する管状部材２０とを有する液冷手段２１を備えるように構成したので、ＬＥＤユニット３の金属基板５による放熱効果に加え、ＬＥＤユニット３における熱源であるＬＥＤチップ６側を積極的に冷却して各ＬＥＤチップ６の過熱を確実に抑制し、ＬＥＤチップ６の劣化を防止することができるという効果がある。
【００４４】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態２による前照灯におけるＬＥＤユニットに対する集光用凸レンズを構成するフレネルレンズの構成を示す概略断面図である。当フレネルレンズは投影用凸レンズとしても有効である。なお、この実施の形態２の構成要素のうち実施の形態１等と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
【００４５】
この実施の形態４の特徴は、実施の形態２における凸レンズの表面曲率を平行移動したフレネルレンズ２２に代えた点にある。即ち、凸レンズは、図６中の破線で示すように、表面の曲率を得る為に中央には不要な厚肉部分が存在し、前後方向（矢印Ｅ方向）に厚い。この点、フレネルレンズ２２は不要な厚肉部分をそぎ落し、比較的薄く成形されている。
【００４６】
フレネルレンズ２２としては、透明な樹脂製またはガラス製のレンズの使用が可能である。樹脂製レンズの場合には、ガラス製レンズよりも軽量化を図ることができる。また、フレネルレンズ２２の曲面をガラスで製作すると手間がかかるが、樹脂成形で行えばより軽いフレネルレンズ２２を比較的容易に製作することができる利点がある。
【００４７】
以上のように、この実施の形態４によれば、球面部材１９としてフレネルレンズ２２を用いるように構成したので、実施の形態２における集光用凸レンズの厚さを薄くでき、当前照灯のコンパクト化を図ることができるという効果がある。
【００４８】
この実施の形態４によれば、フレネルレンズ２２を樹脂製とするように構成したので、ガラス製と比べて、フレネルレンズ２２を比較的容易に製作することができるという効果がある。
【００４９】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５による前照灯におけるＬＥＤユニットの基板を冷却するヒートシンクの構成を示す概略断面図である。なお、この実施の形態５の構成要素のうち実施の形態１等と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
【００５０】
この実施の形態５の特徴は、ＬＥＤユニット３の金属基板５の後面５ｂにヒートシンク２３を配設した点にある。即ち、金属基板５は放熱性に優れており、ＬＥＤユニット３から発生する熱を放散することは可能であるが、金属基板５の後面５ｂにヒートシンク２３を設けることで、放熱面積を拡大して放熱効果を向上させることが可能である。
【００５１】
以上のように、この実施の形態５によれば、ＬＥＤユニット３の金属基板５の後面５ｂにヒートシンク２３を配設するように構成したので、金属基板５による放熱効果に加え、ＬＥＤユニット３を効率的に冷却して各ＬＥＤチップ６の過熱を確実に抑制し、ＬＥＤチップ６の劣化を防止することができるという効果がある。
【００５２】
なお、この実施の形態５では、平面状の金属基板５の後面５ｂにヒートシンク２３を配設するように構成したが、実施の形態１における球面状の金属基板５に対しても同様の配置構成することにより同様の効果を上げることが可能である。
【００５３】
実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６による前照灯におけるＬＥＤユニットの基板を冷却する送風手段の構成を示す概略断面図である。なお、この実施の形態６の構成要素のうち実施の形態１等と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
【００５４】
この実施の形態６の特徴は、ＬＥＤユニット３の金属基板５の後面５ｂを冷却するファン（送風手段）２４および駆動モータ（送風手段）２５を備えた点にある。即ち、金属基板５は放熱性に優れており、ＬＥＤユニット３から発生する熱を放散することは可能であるが、金属基板５の後面５ｂに上記送風手段を設けることで、積極的に金属基板５を冷却することが可能である。
【００５５】
以上のように、この実施の形態６によれば、ＬＥＤユニット３の金属基板５の後面５ｂを冷却するファン（送風手段）２４および駆動モータ（送風手段）２５を配設するように構成したので、金属基板５による放熱効果に加え、ＬＥＤユニット３を効率的に冷却して各ＬＥＤチップ６の過熱を確実に抑制し、ＬＥＤチップ６の劣化を防止することができるという効果がある。
【００５６】
なお、この実施の形態６では、平面状の金属基板５の後面５ｂに対して送風手段を配設するように構成したが、実施の形態１における球面状の金属基板５に対しても同様の配置構成することにより同様の効果を上げることが可能である。
【００５７】
実施の形態７．
図９はこの発明の実施の形態７による前照灯におけるＬＥＤユニットの基板を冷却するヒートパイプの構成を示す概略断面図である。なお、この実施の形態７の構成要素のうち実施の形態１等と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
【００５８】
この実施の形態７の特徴は、ＬＥＤユニット３の金属基板５の後面５ｂと車体２６とを連絡するヒートパイプ２７を備えた点にある。ヒートパイプ２７の一端２７ａは金属基板５の後面５ｂに達しており、他端２７ｂは車体２６に達している。これにより、ＬＥＤユニットの発熱を、ヒートパイプ２７を経由して車体に放出することが可能である。
【００５９】
以上のように、この実施の形態７によれば、ＬＥＤユニット３の金属基板５の後面５ｂと車体２６とを連絡するヒートパイプ２７を配設するように構成したので、金属基板５による放熱効果に加え、ＬＥＤユニット３を効率的に冷却して各ＬＥＤチップ６の過熱を確実に抑制し、ＬＥＤチップ６の劣化を防止することができるという効果がある。
【００６０】
なお、この実施の形態７では、平面状の金属基板５の後面５ｂに接続するヒートパイプ２７を配設するように構成したが、実施の形態１における球面状の金属基板５に対しても同様の配置構成することにより同様の効果を上げることが可能である。
【００６１】
実施の形態３から実施の形態７までにおける各冷却手段は勿論単独でＬＥＤユニット３に対して使用可能であるが、適宜組み合わせてＬＥＤユニット３の冷却に使用することも可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、投影用凸レンズと、該投影用凸レンズの後方焦点の後方に配置される複数の発光ダイオードで構成された発光面とを備えるように構成したので、長寿命かつ低電力の前照灯を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による前照灯およびその光路を示す概略断面図である。
【図２】図１に示した前照灯の発光面を構成する発光ダイオードの配置構成を示す概略正面図である。
【図３】（ａ）は図１および図２に示した前照灯の定電流駆動回路を示す回路図であり、（ｂ）は（ａ）に示した定電流駆動回路によるスイッチング素子の通電タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２による前照灯およびその光路を示す概略断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３による前照灯における発光ダイオードユニットに対する液冷手段の構成を示す概略断面図である。
【図６】この発明の実施の形態４による前照灯における発光ダイオードユニットに対する液冷手段の一部を構成するフレネルレンズの構成を示す概略断面図である。
【図７】この発明の実施の形態５による前照灯における発光ダイオードユニットの基板を冷却するヒートシンクの構成を示す概略断面図である。
【図８】この発明の実施の形態６による前照灯における発光ダイオードユニットの基板を冷却する送風手段の構成を示す概略断面図である。
【図９】この発明の実施の形態７による前照灯における発光ダイオードユニットの基板を冷却するヒートパイプの構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  前照灯、２  投影用凸レンズ、３  ＬＥＤユニット、４  定電流駆動回路、５  金属基板、６  ＬＥＤチップ、７  配線、８  ロービームＬＥＤチップ群（第１ブロック）、９  ハイビームＬＥＤチップ群（第２ブロック）、１０  コーナリングビームＬＥＤチップ群（第３ブロック）、１１  チョッパートランジスタ（スイッチング素子）、１２  コイル、１３  フライフォイール用ダイオード、１４  集光用凸レンズ、１５  接続ピン、１６  接続コネクタ、１７  バッテリ電源、１８  平面部材（凸レンズ）、１９  球面部材（凸レンズ）、２０  管状部材、２１  液冷手段、２２  フレネルレンズ、２３  ヒートシンク、２４ファン（送風手段）、２５  駆動モータ（送風手段）、２６  車体、２７  ヒートパイプ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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