JP4393971B2

JP4393971B2 - 車両用照明灯具

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Publication number: JP4393971B2
Application number: JP2004338663A
Authority: JP
Inventors: 秀忠田中; 元弘小松
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2024-11-24
Also published as: US7416322B2; US20060109669A1; DE102005054660A1; JP2006147448A

Description

本願発明は、発光ダイオード等の発光素子を光源とする車両用照明灯具に関するものである。

近年、ヘッドランプ等の車両用照明灯具においても、発光ダイオード等の発光素子を光源とするものが開発されてきている。

その際「特許文献１」には、灯具前後方向に延びる光軸上に灯具前方へ向けて配置された発光素子からの光を、灯具後方へ向けて反射させる第１リフレクタと、この第１リフレクタで反射した発光素子からの光を灯具前方へ向けて反射させる第２リフレクタとを備えた車両用照明灯具が記載されている。この「特許文献１」に記載された車両用照明灯具においては、第１リフレクタの反射面形状が、発光素子の発光中心を第１焦点とするとともに該第１焦点の前方に位置する光軸上の点を第２焦点とする回転楕円面形状に設定されている。

特開２００１−２８３６１６号公報

上記「特許文献１」に記載されているような車両用照明灯具を採用することにより、発光素子からの光に対する光束利用率を高めることが可能となるが、この車両用照明灯具においては、第１リフレクタで反射した発光素子からの光だけでなく発光素子からの直射光も第２リフレクタに入射させる構成となっているので、この車両用照明灯具からの照射光の制御を精度良くことができない、という問題がある。

本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、発光素子を光源とする車両用照明灯具において、発光素子からの光に対する光束利用率を高めた上で、照射光制御を精度良く行うことができる車両用照明灯具を提供することを目的とするものである。

本願発明は、第１および第２リフレクタを備えた構成とした上で、その第１リフレクタの反射面形状に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、本願発明に係る車両用照明灯具は、
灯具前後方向に延びる光軸上に灯具前方へ向けて配置された発光素子と、この発光素子からの光を灯具後方へ向けて反射させる第１リフレクタと、この第１リフレクタで反射した上記発光素子からの光を灯具前方へ向けて反射させる第２リフレクタと、を備えてなる車両用照明灯具において、
上記第１リフレクタの反射面が、上記発光素子近傍の点を第１焦点とするとともに該反射面近傍の点を第２焦点とする楕円を、上記光軸まわりに回転させることにより形成される略ドーム状の回転体形状を有しており、
上記第１リフレクタにおいて、上記第２焦点を上記光軸まわりに回転させたときの円環軌跡を跨ぐ帯状領域が、透光部として構成されている、ことを特徴とするものである。

上記「車両用照明灯具」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、ヘッドランプ、フォグランプ、コーナリングランプ、デイタイムランニングランプ等、あるいはその一部を構成する灯具ユニット等が採用可能である。

上記「発光素子」とは、略点状に発光する発光チップを有する素子状の光源を意味するものであって、その種類は特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードやレーザダイオード等が採用可能である。

上記「第１リフレクタ」は、発光素子からの光を灯具後方へ向けて反射させるように構成されているが、その反射面は、発光素子近傍の点を第１焦点とするとともに該反射面近傍の点を第２焦点とする楕円を、光軸まわりに回転させることにより略ドーム状の回転体形状として形成されたものであれば、その大きさや曲率等の具体的な構成は特に限定されるものではない。

上記「第２焦点」は、反射面近傍の点であれば、その具体的な位置は特に限定されるものではない。ここで「反射面近傍の点」とは、反射面上の点、反射面に対して面直方向に僅かに離れた点、反射面の延長面上において該反射面の端部から僅かに離れた点、反射面の延長面上において該反射面の端部から僅かに離れているとともに該延長面に対して面直方向に僅かに離れた点、のいずれかを意味するものである。

上記「第２リフレクタ」は、第１リフレクタで反射した発光素子からの光を灯具前方へ向けて反射させるように構成されたものであれば、その大きさや反射面形状等の具体的な構成は特に限定されるものではない。

上記「透光部」は、第１リフレクタで反射した発光素子からの光を遮蔽しないように構成されたものであれば、その具体的な構成は特に限定されるものではない。

上記構成に示すように、本願発明に係る車両用照明灯具は、灯具前後方向に延びる光軸上に灯具前方へ向けて配置された発光素子と、この発光素子からの光を灯具後方へ向けて反射させる第１リフレクタと、この第１リフレクタで反射した発光素子からの光を灯具前方へ向けて反射させる第２リフレクタとを備えているが、第１リフレクタの反射面は、発光素子近傍の点を第１焦点とするとともに該反射面近傍の点を第２焦点とする楕円を、光軸まわりに回転させることにより形成される略ドーム状の回転体形状を有しており、そして、この第１リフレクタにおいて、第２焦点を光軸まわりに回転させたときの円環軌跡を跨ぐ帯状領域は、透光部として構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、第１リフレクタの反射面は、発光素子近傍の点を第１焦点とするとともに該反射面近傍の点を第２焦点とする楕円を、光軸まわりに回転させることにより形成される略ドーム状の回転体形状を有しているので、該反射面で反射した発光素子からの光を、光軸を含む各断面内において、第２焦点に一旦収束させた後、この第２焦点からの発散光として第２リフレクタに入射させることができる。そして、この入射光を第２リフレクタにより灯具前方へ向けて反射させることにより、車両用照明灯具からの照射光の制御を精度良くことができる。

その際、第１リフレクタには透光部が設けられているので、その分だけ第１リフレクタの反射面は減少してしまうこととなるが、第２焦点の円環軌跡は第１リフレクタの反射面近傍に位置しているので、透光部を構成する帯状領域の必要幅を最小限に抑えることができ、これにより第１リフレクタの反射面の減少量を最小限に抑えることができる。

このように本願発明によれば、発光素子を光源とする車両用照明灯具において、発光素子からの光に対する光束利用率を高めた上で、その照射光制御を精度良く行うことができる。

上記構成において、第１リフレクタを、その表面における所定領域が反射面として構成された透光ブロックからなる構成とし、この透光ブロックに入射した発光素子からの光を上記反射面で内面反射させるように構成すれば、発光素子の支持を透光ブロックによって行うことが可能となる。そしてこれにより、発光素子と第１リフレクタの反射面との位置関係の精度を高めることができるので、車両用照明灯具の照射光制御を一層精度良く行うことができる。

この場合において、透光ブロックの表面において光軸を中心とする所定範囲の領域を、該透光ブロックに入射した発光素子からの光を該透光ブロックから灯具前方へ向けて直接出射させる直射光出射面として構成すれば、この直射光出射面からの出射光については透光ブロック内における光路長を短くすることができるので、透光ブロックによる光吸収を最小限に抑えることことができ、これにより発光素子からの光に対する光束利用率を一層高めることができる。

また、その際、第２リフレクタを、第１リフレクタを構成する透光ブロックにより該第１リフレクタと一体で形成するとともに、第２焦点の円環軌跡をこの透光ブロック内に位置させるようにすれば、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、第２リフレクタを、第１リフレクタを構成する透光ブロックで該第１リフレクタと一体で形成することにより、第２リフレクタの反射面と第１リフレクタの反射面および発光素子との位置関係の精度を高めることができ、これにより車両用照明灯具の照射光制御をより一層精度良く行うことができる。その際、第２焦点の円環軌跡を、この透光ブロック内に位置させることにより、第１リフレクタで反射した発光素子からの光を、透光部で屈折させてしまうことなく第２リフレクタの反射面まで直進させることができるので、第２リフレクタによる反射光制御を容易化することができ、これにより車両用照明灯具の照射光制御をさらに精度良く行うことができる。

以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。

図１および２は、本願発明の一実施形態に係る車両用照明灯具１０を示す正面図および平断面図であり、図３は、図２の要部詳細図である。また、図４は、この車両用照明灯具１０を示す斜視図である。

これらの図に示すように、この車両用照明灯具１０は、ヘッドランプの一部として組み込まれた状態で用いられる灯具ユニットであって、灯具前後方向に延びる光軸Ａｘ上に発光中心を位置させるようにして灯具前方へ向けて配置された発光素子１２と、この発光素子１２を固定支持する透光ブロック１４とを備えてなっている。そして、この車両用照明灯具１０は、ヘッドランプに組み込まれた状態では、その光軸Ａｘが車両前後方向に延びた状態で配置されるようになっている。

発光素子１２は、白色発光ダイオードであって、灯具正面視において０．３〜３ｍｍ四方程度の大きさを有する発光チップ２２と、この発光チップ２２を実装するベース部材２４と、発光チップ２２を封止する略半球状の封止樹脂部材２６とを備えてなり、支持プレート２０を介して透光ブロック１４に固定されている。

透光ブロック１４は、透明樹脂製のブロック状部材であって、光軸Ａｘ上に位置する中央ブロック１４Ａと、この中央ブロック１４Ａを囲む周縁ブロック１４Ｂとが一体で形成された構成となっている。

中央ブロック１４Ａは、その前面１４Ａａが、発光チップ２２の発光中心を第１焦点Ｆ１とするとともに該第１焦点Ｆ１の側方やや前方寄りの点を第２焦点Ｆ２とする楕円Ｅを、光軸Ａｘまわりに回転させることにより形成される略ドーム状の回転体形状を有している。このとき、第２焦点Ｆ２が楕円Ｅ上に位置するよう、該第２焦点Ｆ２と第１焦点Ｆ１との間の距離が設定されている。この中央ブロック１４Ａの前面１４Ａａの後端縁は、第２焦点Ｆ２よりもやや前方に位置している。

この中央ブロック１４Ａの後面１４Ａｂは、発光素子１２を取り付けるための光源取付面として構成されている。すなわち、この後面１４Ａｂは、光軸Ａｘと直交する鉛直面で構成されており、その光軸Ａｘ上の位置には、発光素子１２の表面形状に沿った凹部１４Ａｂ１が形成されている。そして、発光素子１２は、この凹部１４Ａｂ１に挿入された状態で、支持プレート２０を介して後面１４Ａｂに固定されるようになっている。

この中央ブロック１４Ａは、発光素子１２からの光を灯具後方へ向けて反射させる第１リフレクタ１６として機能するようになっている。すなわち、この中央ブロック１４Ａの前面１４Ａａには、その全域にわたってアルミ蒸着等による鏡面処理が施されており、これにより発光素子１２からの光を灯具後方へ向けて反射させる反射面１６ａが形成されている。この反射面１６ａは、発光素子１２を第１焦点Ｆ１とする楕円Ｅを定義曲線とする回転体形状を有しているので、該反射面１６ａで反射した発光素子１２からの光は、光軸Ａｘを含む各断面内において楕円Ｅの第２焦点Ｆ２に収束することとなる。

この中央ブロック１４Ａは、楕円Ｅの第２焦点Ｆ２を光軸Ａｘまわりに回転させたときの円環軌跡ＬＦ２を跨ぐ帯状領域において周縁ブロック１４Ｂと連結されており、この帯状領域は透光部１４Ａｃとして構成されている。

一方、周縁ブロック１４Ｂは、その前面１４Ｂａが光軸Ａｘと直交する鉛直面で構成されており、この前面１４Ｂａの内周縁が、中央ブロック１４Ａの前面１４Ａａの後端縁の位置と一致している。

この周縁ブロック１４Ｂの後面１４Ｂｂは、楕円Ｅの第２焦点Ｆ２を焦点とするとともに光軸Ａｘと平行な軸線を軸とする放物線を、光軸Ａｘまわりに回転させることにより形成される回転体形状を有している。

この周縁ブロック１４Ｂの内周面１４Ｂｃは、上記放物線の軸を光軸Ａｘまわりに回転させることにより形成される円筒面で構成されており、この内周面１４Ｂｃの前端部において中央ブロック１４Ａの後面１４Ａｂに接続されている。また、この周縁ブロック１４Ｂの後面１４Ｂｂにおける内周端部には、後方へ突出する溝付きの環状フランジ部１４Ｂｂ１が形成されている。

この周縁ブロック１４Ｂは、第１リフレクタ１６で反射した発光素子１２からの光を灯具前方へ向けて反射させる第２リフレクタ１８として機能するようになっている。

すなわち、この周縁ブロック１４Ｂの後面１４Ｂｂにおける環状フランジ部１４Ｂｂ１以外の部分には、その全域にわたってアルミ蒸着等による鏡面処理が施されており、これにより第１リフレクタ１６の反射面１６ａで反射した発光素子１２からの光を灯具前方へ向けて反射させる反射面１８ａが形成されている。その際、この反射面１８ａは、楕円Ｅの第２焦点Ｆ２を焦点とする放物線を定義曲線とする回転体形状を有しており、また、第１リフレクタ１６の反射面１６ａで反射した発光素子１２からの光は、光軸Ａｘを含む各断面内において第２焦点Ｆ２に一旦収束するので、第２リフレクタ１８の反射面１８ａからの反射光は光軸Ａｘと平行な光となる。そして、この平行反射光は、光軸Ａｘと直交する鉛直面で構成された周縁ブロック１４Ｂの前面１４Ｂａをそのまま直進し、該前面１４Ｂａから平行光として灯具前方へ出射する。

図３に示すように、発光チップ２２は小さいながら一定の大きさを有しているので、第１リフレクタ１６の反射面１６ａで反射した発光チップ２２の各位置からの光は、その発光中心からの光に対してある程度の拡がりをもった光線束として第２リフレクタ１８の反射面１８ａに入射する。そして、この第２リフレクタ１８の反射面１８ａで反射した上記光線束は、発光チップ２２の発光中心からの光に対してやや収束する光線束となり、周縁ブロック１４Ｂの前面１４Ｂａから出射する光線束は、該前面１４Ｂａでの屈折作用により、やや平行光線束に近いものとなる。

図５は、車両用照明灯具１０から前方へ照射される光により、車両前方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配光パターンＰａを透視的に示す図である。

同図に示すように、この配光パターンＰａは、同図において２点鎖線で示すハイビーム用配光パターンＰＨの一部として形成されるようになっている。

このハイビーム用配光パターンＰＨは、車両用照明灯具１０を含むヘッドランプ全体からの照射光により形成される配光パターンであって、車両正面方向の消点であるＨ−Ｖを中心にして左右両側に拡がる横長の配光パターンとなっており、そのＨ−Ｖ近傍の領域は、高光度領域であるホットゾーンＨＺとして形成されている。

一方、配光パターンＰａは、Ｈ−Ｖを中心にして形成されるスポット状の配光パターンとなっている。これは、車両用照明灯具１０から前方へ照射される光線束が、光軸Ａｘと略平行な光線束で構成されていることによるものである。また、この配光パターンＰａは、丸みを帯びた略正方形の外形形状を有している。これは、発光チップ２２の外形形状が正方形に設定されていることによるものである。

この配光パターンＰａは、Ｈ−Ｖを中心にしてスポット状に形成されていることから、ハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーンＨＺの形成に適したものとなっている。

なお、この配光パターンＰａにおいて、その輪郭を示す曲線と略同心状に形成された複数の曲線は等光度曲線であって、配光パターンＰａがその外周縁からその中心へ向けて徐々に明るくなることを示している（以下においても同様である）。

以上詳述したように、本実施形態に係る車両用照明灯具１０は、灯具前後方向に延びる光軸Ａｘ上に灯具前方へ向けて配置された発光素子１２と、この発光素子１２からの光を灯具後方へ向けて反射させる第１リフレクタ１６と、この第１リフレクタ１６で反射した発光素子１２からの光を灯具前方へ向けて反射させる第２リフレクタ１８とを備えているが、第１リフレクタ１６の反射面１６ａは、発光素子１２近傍の点を第１焦点Ｆ１とするとともに該反射面１６ａ近傍の点を第２焦点Ｆ２とする楕円Ｅを、光軸Ａｘまわりに回転させることにより形成される略ドーム状の回転体形状を有しており、そして、この第１リフレクタ１６において、第２焦点Ｆ２を光軸まわりに回転させたときの円環軌跡ＬＦ２を跨ぐ帯状領域は、透光部１４Ａｃとして構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、第１リフレクタ１６の反射面１６ａは、発光素子１２近傍の点を第１焦点Ｆ１とするとともに該反射面１６ａ近傍の点を第２焦点Ｆ２とする楕円Ｅを、光軸Ａｘまわりに回転させることにより形成される略ドーム状の回転体形状を有しているので、該反射面１６ａで反射した発光素子１２からの光を、光軸Ａｘを含む各断面内において、第２焦点Ｆ２に一旦収束させた後、この第２焦点Ｆ２からの発散光として第２リフレクタ１８に入射させることができる。そして、この入射光を第２リフレクタ１８により灯具前方へ向けて反射させることにより、車両用照明灯具１０からの照射光の制御を精度良くことができる。

その際、第１リフレクタ１６には透光部１４Ａｃが設けられているので、その分だけ第１リフレクタ１６の反射面１６ａが減少してしまうこととなるが、第２焦点Ｆ２の円環軌跡ＬＦ２は第１リフレクタ１６の反射面１６ａ近傍に位置しているので、透光部１４Ａｃを構成する帯状領域の必要幅を最小限に抑えることができ、これにより第１リフレクタ１６の反射面１６ａの減少量を最小限に抑えることができる。

このように本実施形態によれば、発光素子１２を光源とする車両用照明灯具１０において、発光素子１２からの光に対する光束利用率を高めた上で、その照射光制御を精度良く行うことができる。

その際、第１リフレクタ１６は、その前面１４Ａａが反射面１６ａとして構成された透光ブロック１４の中央ブロック１４Ａからなり、この中央ブロック１４Ａに入射した発光素子１２からの光を上記反射面１６ａで内面反射させるように構成されているので、この中央ブロック１４Ａによって発光素子１２の支持を行うことができる。そしてこれにより、発光素子１２と第１リフレクタ１６の反射面１６ａとの位置関係の精度を高めることができるので、車両用照明灯具１０の照射光制御を一層精度良く行うことができる。

また、第２リフレクタ１８は、透光ブロック１４の周縁ブロック１４Ｂとして、第１リフレクタ１６を構成する中央ブロック１４Ａと一体で形成されているので、第２リフレクタ１８の反射面１８ａと第１リフレクタ１６の反射面１６ａおよび発光素子１２との位置関係の精度を高めることができ、これにより車両用照明灯具１０の照射光制御をより一層精度良く行うことができる。その際、第２焦点Ｆ２の円環軌跡ＬＦ２は、透光ブロック１４内に位置しているので、第１リフレクタ１６で反射した発光素子１２からの光を、透光部１４Ａｃで屈折させてしまうことなく第２リフレクタ１８の反射面１８ａまで直進させることができ、これにより第２リフレクタ１８による反射光制御を容易化して、車両用照明灯具１０の照射光制御をさらに精度良く行うことができる。

本実施形態においては、第２リフレクタ１８の反射面１８ａが、楕円Ｅの第２焦点Ｆ２を焦点とするとともに光軸Ａｘと平行な軸線を軸とする放物線を、光軸Ａｘまわりに回転させることにより形成される回転体形状を有しているので、第１リフレクタ１６の反射面１６ａで反射した発光素子１２からの光を、該第２リフレクタ１８の反射面１８ａによって光軸Ａｘと平行な光として反射させることができ、周縁ブロック１４Ｂの前面１４Ｂａからそのまま灯具前方へ出射させることができる。その際、第２リフレクタ１８の反射面１８ａで反射した発光チップ２２の各位置からの光線束は、該発光チップ２２の発光中心からの光に対してやや収束する光線束となるが、周縁ブロック１４Ｂの前面１４Ｂａから出射する光線束は、該前面１４Ｂａでの屈折作用により、やや平行光線束に近いものとなるので、配光パターンＰａを十分小さいスポット状の配光パターンとすることができる。そしてこれにより、この配光パターンＰａを、ハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーンＨＺの形成に適したものとすることができる。

また実施形態においては、第２焦点Ｆ２が第１焦点Ｆ１の側方やや前方寄りの点に位置設定されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、発光素子１２から透光部１４Ａｃへ向かう直射光については、第２リフレクタ１８による反射制御を精度良く行うことが困難であるが、発光素子１２は、光軸Ａｘ上において灯具前方へ向けて配置されているので、その発光チップ２２からの出射光の配光分布は、光軸Ａｘ方向前方が最も光度が高く、光軸Ａｘからの開き角が大きくなるに従って徐々に光度が低くなる。したがって、本実施形態のように、第２焦点Ｆ２を第１焦点Ｆ１の側方に近い点に位置設定することにより、発光素子１２から透光部１４Ａｃへ向かう直射光の光量を最小限に抑えることができる。そしてこれにより、発光素子１２からの光に対する光束利用率を高めることができるとともに、照射光制御を精度良く行う上で支障となる光の発生を最小限に抑えることができる。

なお、上記実施形態においては、発光素子１２の発光チップ２２が、０．３〜３ｍｍ四方程度の大きさの正方形に形成されているものとして説明したが、これ以外の外形形状（例えば横長の矩形形状等）に形成されたものを用いることも可能であり、これにより発光チップ２２の大きさや形状に応じて配光パターンＰａとは異なる大きさや形状の配光パターンを形成することが可能となる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

まず、上記実施形態の第１変形例について説明する。

図６は、本変形例に係る車両用照明灯具１１０を示す、図３と同様の図である。

同図に示すように、この車両用照明灯具１１０も、発光素子１１２と透光ブロック１１４とを備えてなる点は上記実施形態の場合と同様であるが、本変形例の発光素子１１２は、上記実施形態の発光素子１２のように、発光チップ２２を封止する封止樹脂部材２６を備えてはおらず、発光チップ２２が透光ブロック１１４によって直接封止された構成となっている点で、上記実施形態の場合と異なっている。

本変形例の構成を採用した場合においても、発光素子１１２からの光に対する光束利用率を高めた上で、車両用照明灯具１１０の照射光制御を精度良く行うことができる。

また、本変形例のように、透光ブロック１１４によって発光チップ２２が直接封止された構成とすることにより、透光ブロック１１４に封止樹脂としての機能を兼ねさせることができ、これにより車両用照明灯具１１０の構成を簡素化することができるとともに、界面での反射による光束ロスをなくすことができる。

次に、上記実施形態の第２変形例について説明する。

図７は、本変形例に係る車両用照明灯具２１０を示す、図３と同様の図である。

同図に示すように、この車両用照明灯具２１０も、発光素子１２と透光ブロック２１４とを備えてなる点は上記実施形態の場合と同様であるが、本変形例の透光ブロック２１４は、その中央ブロック２１４Ａの構成が上記実施形態の場合と一部異なっている。

すなわち、本変形例の中央ブロック２１４Ａは、その前面２１４Ａａにおいて光軸Ａｘを中心とする所定範囲の領域（例えば第１焦点Ｆ１を頂点とする片側中心角２０〜３０°程度の円錐よりも内側の領域）には鏡面処理が施されておらず、代わりにこの領域は、中央ブロック２１４Ａに入射した発光素子１２からの光を該中央ブロック２１４Ａから灯具前方へ向けて直接出射させる直射光出射面２１４Ａａ１として構成されている。その際、この直射光出射面２１４Ａａ１は、その表面形状が略楕円球面状に設定されており、これにより発光素子１２からの光を光軸Ａｘと平行に出射させるようになっている。

また、第１リフレクタ１６の反射面１６ａは、直射光出射面２１４Ａａ１が形成されたことにより、光軸Ａｘを中心とする上記所定範囲の領域が欠けたものとなっている。

図８は、車両用照明灯具２１０から前方へ照射される光により、車両前方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配光パターンＰｂを透視的に示す図である。

同図に示すように、この配光パターンＰｂも、同図において２点鎖線で示すハイビーム用配光パターンＰＨの一部として形成されるようになっている。

この配光パターンＰｂは、Ｈ−Ｖを中心にして形成されるスポット状の配光パターンであって、配光パターンＰｂ０と配光パターンＰｂ１との合成配光パターンとして形成されている。

配光パターンＰｂ０は、第１リフレクタ１６の反射面１６ａおよび第２リフレクタ１８の反射面１８ａを経由して周縁ブロック１４Ｂの前面１４Ｂａから灯具前方へ向けて出射した発光素子１２からの光によって形成される配光パターンであって、丸みを帯びた略正方形の外形形状を有しており、上記実施形態の配光パターンＰａよりも僅かに小さい配光パターンとなっている。これは、第１リフレクタ１６の反射面１６ａの一部（すなわち直射光出射面２１４Ａａ１の部分）が欠けており、第２リフレクタ１８の反射面１８ａにおける内周縁寄りの領域への光入射がなくなったことによるものである。

一方、配光パターンＰｂ１は、中央ブロック２１４Ａの直射光出射面２１４Ａａ１から灯具前方へ向けて直接出射した発光素子１２からの光によって形成される配光パターンであって、丸みを帯びた略正方形の外形形状を有しており、上記実施形態の配光パターンＰａよりもある程度大きい配光パターンとなっている。これは、この配光パターンＰｂ１が直接出射光によって形成されることによるものである。

この配光パターンＰｂも、スポット状の配光パターンとなっていることから、ハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーンＨＺの形成に適したものとなっている。

本変形例の構成を採用した場合においても、発光素子１２からの光に対する光束利用率を高めた上で、車両用照明灯具２１０の照射光制御を精度良く行うことができる。

また、本変形例のように、中央ブロック２１４Ａの前面２１４Ａａにおいて光軸Ａｘを中心とする所定範囲の領域を直射光出射面２１４Ａａ１として構成することにより、この直射光出射面２１４Ａａ１からの出射光については透光ブロック２１４内における光路長を短くすることができるので、透光ブロック２１４による光吸収を最小限に抑えることができ、これにより発光素子１２からの光に対する光束利用率を一層高めることができる。

なお、直射光出射面２１４Ａａ１の表面形状を、本変形例とは異なる表面形状に設定することももちろん可能である。

次に、上記実施形態の第３変形例について説明する。

図９は、本変形例に係る車両用照明灯具３１０を示す、図３と同様の図である。

同図に示すように、この車両用照明灯具３１０も、発光素子１２と透光ブロック３１４とを備えてなる点は上記実施形態の場合と同様であるが、透光ブロック３１４の構成が上記実施形態の場合と異なっている。

すなわち、本変形例の透光ブロック３１４は、その周縁ブロック３１４Ｂの第２リフレクタ１８としての機能が、該周縁ブロック３１４Ｂの前面３１４Ｂａにおける表面反射によって行われるようになっている。

これを実現するため、周縁ブロック３１４Ｂの前面３１４Ｂａは、上記実施形態の周縁ブロック１４Ｂの後面１４Ｂｂと同様、楕円Ｅの第２焦点Ｆ２を焦点とするとともに光軸Ａｘと平行な軸線を軸とする放物線を、光軸Ａｘまわりに回転させることにより形成される回転体形状を有している。そして、この周縁ブロック３１４Ｂの前面３１４Ｂａには、アルミ蒸着等による鏡面処理が施されており、これにより第２リフレクタ１８の反射面１８ａが形成されている。

一方、透光ブロック３１４の中央ブロック３１４Ａは、上記実施形態の中央ブロック３１４Ａと同様の構成を有しているが、その前面３１４Ａａの後端縁は、第２焦点Ｆ２よりもやや後方に位置しており、また、この前面３１４Ａａにおいて円環軌跡ＬＦ２を跨ぐ帯状領域には鏡面処理が施されておらず、これにより透光部３１４Ａａ１を構成している点で、上記実施形態の場合と異なっている。なお、この前面３１４Ａａにおいて、透光部３１４Ａａ１よりも後方に位置する領域は、中央ブロック３１４Ａの成形を容易化するため、円筒状に形成されている。

本変形例においては、透光部３１４Ａａ１が透光ブロック３１４と周辺空間との界面に位置していることから、第１リフレクタ１６の反射面１６ａで反射した発光素子１２からの光は、光軸Ａｘを含む各断面内において第２焦点Ｆ２に一旦収束した後、透光部３１４Ａａ１において灯具後方側へ屈折し、第２リフレクタ１８の反射面１８ａに入射する。そして、この反射面１８ａからの反射光は、光軸Ａｘと平行な光として、そのまま灯具前方へ照射される。その際、第１リフレクタ１６の反射面１６ａで反射した発光チップ２２の各位置からの光は、その発光中心からの光に対してある程度の拡がりをもった光線束として第２リフレクタ１８の反射面１８ａに入射する。そして、この第２リフレクタ１８の反射面１８ａで反射した上記光線束は、発光チップ２２の発光中心からの光に対してやや収束する光線束となる。

本変形例においては、上記実施形態のように、第２リフレクタ１８の反射面１８ａからの反射光が周縁ブロック１４Ｂの前面１４Ｂａで屈折するようなことはなく、また、中央ブロック３１４Ａの透光部３１４Ａａ１での灯具後方側への屈折作用により、第２リフレクタ１８の反射面１８ａへの光入射位置が、上記実施形態の場合よりも光軸Ａｘ寄りの位置となるので、該反射面１８ａからの反射光線束は、上記実施形態の場合よりもやや拡がりの大きい光線束となる。

図１０は、車両用照明灯具３１０から前方へ照射される光により、車両前方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配光パターンＰｃを透視的に示す図である。

同図に示すように、この配光パターンＰｃも、同図において２点鎖線で示すハイビーム用配光パターンＰＨの一部として形成されるようになっている。

この配光パターンＰｃは、Ｈ−Ｖを中心にして形成されるスポット状の配光パターンであるが、上記実施形態の配光パターンＰａよりもやや大きい配光パターンとなっている。これは、第２リフレクタ１８の反射面１８ａからの反射光線束の拡がりが、上記実施形態の場合よりもやや大きくなっていることによるものである。

この配光パターンＰｃも、スポット状の配光パターンとなっていることから、ハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーンＨＺの形成に適したものとなっている。

本変形例の構成を採用した場合においても、発光素子１２からの光に対する光束利用率を高めた上で、車両用照明灯具３１０の照射光制御を精度良く行うことができる。

また、本変形例のように、第１リフレクタ１６の反射面１６ａと第２リフレクタ１８の反射面１８ａとが、共に灯具前方側に面した構成とすることににより、その鏡面処理を効率良く行うことができる。

次に、上記実施形態の第４変形例について説明する。

図１１は、本変形例に係る車両用照明灯具４１０を示す、図３と同様の図である。

同図に示すように、この車両用照明灯具４１０は、発光素子１２と透光ブロック４１４と第２リフレクタ４１８とを備えてなっている。

透光ブロック４１４は、第３変形例の透光ブロック３１４のうち、周縁ブロック３１４Ｂを切り落とした中央ブロック３１４Ａのみの構成と略同様の構成を有している。

すなわち、この透光ブロック４１４の前面４１４ａの後端縁は、第２焦点Ｆ２よりもやや後方に位置しており、また、この前面４１４ａにおいて円環軌跡ＬＦ２を跨ぐ帯状領域には鏡面処理が施されておらず、これにより透光部４１４ａ１を構成している。さらに、この前面４１４ａにおいて、透光部４１４ａ１よりも後方に位置する領域は、透光ブロック４１４の成形を容易化するため、円筒状に形成されている。

一方、第２リフレクタ４１８は、不透光部材で構成されており、その前面に反射面４１８ａが形成されている。この反射面４１８ａは、第３変形例の第２リフレクタ１８の反射面１８ａと同様、楕円Ｅの第２焦点Ｆ２を焦点とするとともに光軸Ａｘと平行な軸線を軸とする放物線を、光軸Ａｘまわりに回転させることにより形成される回転体形状を有している。

本変形例に係る車両用照明灯具４１０は、光学的には第３変形例に係る車両用照明灯具３１０と略等価である。したがって、この車両用照明灯具４１０から前方へ照射される光により、車両前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上には、図１０で示すような配光パターンＰｃが形成されることとなる。

本変形例の構成を採用した場合においても、発光素子１２からの光に対する光束利用率を高めた上で、車両用照明灯具４１０の照射光制御を精度良く行うことができる。

また、本変形例のように、第１リフレクタ１６と第２リフレクタ４１８とを別体で構成することにより、その第１リフレクタ１６を構成する透光ブロック４１４の成形を容易化することができる。

次に、上記実施形態の第５変形例について説明する。

図１２は、本変形例に係る車両用照明灯具５１０を示す、図３と同様の図である。

同図に示すように、この車両用照明灯具５１０は、発光素子１２と第１リフレクタ５１６と第２リフレクタ５１８とを備えてなっている。

第２リフレクタ５１８は、第４変形例の第２リフレクタ４１８と同様、不透光部材で構成されており、その反射面５１８ａは、第４変形例の第２リフレクタ４１８の反射面４１８ａと同様の表面形状を有している。本変形例においては、この第２リフレクタ５１８により、支持プレート２０を介して発光素子１２を固定支持するようになっている。

一方、第１リフレクタ５１６も、不透光部材で構成されており、その内面に反射面５１６ａが形成されている。

この第１リフレクタ５１６の反射面５１６ａの表面形状は、第４変形例の第１リフレクタ１６の反射面１６ａの表面形状と全く同様であり、その反射面５１６ａの後端縁は、第２焦点Ｆ２よりもやや前方に位置している。そして、この第１リフレクタ５１６は、その反射面５１６ａの後端縁の位置から後方に延びる複数のピラー５１６ｂを介して、第２リフレクタ５１８に固定支持されている。そして、この第１リフレクタ５１６において、楕円Ｅの第２焦点Ｆ２を光軸Ａｘまわりに回転させたときの円環軌跡ＬＦ２を跨ぐ帯状領域は、第１リフレクタ５１６と第２リフレクタ５１８との間の隙間としての透光部５１６ｃを構成している。なお、この透光部５１６ｃは、複数のピラー５１６ｂにより部分的に途切れたものになっている。

本変形例に係る車両用照明灯具５１０は、発光素子１２からの光が第１リフレクタ５１６の反射面５１６ａで反射した後、第２リフレクタ５１８の反射面５１８ａで反射するまでは、上記実施形態に係る車両用照明灯具１０と光学的には略等価であるが、第２リフレクタ５１８の反射面５１８ａからの反射光は、上記実施形態のように周縁ブロック１４Ｂの前面１４Ｂａで屈折することなく、そのまま灯具前方へ照射される。

図１３は、車両用照明灯具５１０から前方へ照射される光により、車両前方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配光パターンＰｄを透視的に示す図である。

同図に示すように、この配光パターンＰｄも、同図において２点鎖線で示すハイビーム用配光パターンＰＨの一部として形成されるようになっている。

配光パターンＰｄは、Ｈ−Ｖを中心にして形成されるスポット状の配光パターンであるが、上記実施形態の配光パターンＰａよりも僅かに大きく、第４変形例の配光パターンＰｃよりも僅かに小さい配光パターンとなっている。上記実施形態の配光パターンＰａよりも僅かに大きくなるのは、上記実施形態の場合のように周縁ブロック１４Ｂの前面１４Ｂａでの屈折作用がないことによるものであり、第４変形例の配光パターンＰｃよりも僅かに小さくなるのは、第４変形例の場合のように中央ブロック３１４Ａの透光部３１４Ａａ１での灯具後方側への屈折作用がないことによるものである。

この配光パターンＰｄも、スポット状の配光パターンとなっていることから、ハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーンＨＺの形成に適したものとなっている。

本変形例の構成を採用した場合においても、発光素子１２からの光に対する光束利用率を高めた上で、車両用照明灯具５１０の照射光制御を精度良く行うことができる。

また、本変形例のように、透光ブロックを用いることなく車両用照明灯具５１０を構成することにより、発光素子１２の発生する熱に対する放熱性を高めることができる。

次に、上記実施形態の第６変形例について説明する。

図１４は、本変形例に係る車両用照明灯具６１０を示す、図２と同様の図である。

同図に示すように、この車両用照明灯具６１０も、発光素子１２と透光ブロック６１４とを備えてなる点は上記実施形態の場合と同様であるが、本変形例の透光ブロック６１４は、その周縁ブロック６１４Ｂの構成が上記実施形態の場合と一部異なっている。

すなわち、本変形例の周縁ブロック６１４Ｂは、その前面６１４Ｂａに複数の拡散レンズ素子６１４Ｂｓが縦縞状に形成されている。そしてこれにより、第１リフレクタ１６の反射面１６ａおよび第２リフレクタ１８の反射面１８ａを経由して周縁ブロック６１４Ｂの前面６１４Ｂａに到達した発光素子１２からの光を、該前面６１４Ｂａから灯具前方へ向けて出射させる際、複数の拡散レンズ素子６１４Ｂｓによって左右方向に拡散させるようになっている。

図１５は、車両用照明灯具６１０から前方へ照射される光により、車両前方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配光パターンＰｅを透視的に示す図である。

同図に示すように、この配光パターンＰｅも、同図において２点鎖線で示すハイビーム用配光パターンＰＨの一部として形成されるようになっている。

この配光パターンＰｅは、上記実施形態の配光パターンＰａを左右に引き伸ばしたような横長の配光パターンとなっている。

この配光パターンＰｅは、横長の配光パターンとなっていることから、ハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーンＨＺの左右両側の明るさを補強するのに適したものとなっている。

本変形例の構成を採用した場合においても、発光素子１２からの光に対する光束利用率を高めた上で、車両用照明灯具６１０の照射光制御を精度良く行うことができる。

また、本変形例のように、横長の配光パターンＰｅを形成するように構成された車両用照明灯具６１０を採用することにより、これをヘッドランプの一部として用いる場合だけでなく、例えばコーナリングランプ等のようにヘッドランプ以外の灯具として用いることも可能である。その際、車両用照明灯具６１０を車両前後方向に対して所定角度車幅方向外側へ傾斜した方向へ向けた状態で用いることも可能であり、このようにした場合には車両用照明灯具６１０をコーナリングランプ等により適したものとすることができる。

次に、上記実施形態の第７変形例について説明する。

図１６は、本変形例に係る車両用照明灯具７１０を示す、図２と同様の図である。

同図に示すように、この車両用照明灯具７１０は、発光素子１２と第１リフレクタ７１６と第２リフレクタ７１８と投影レンズ７４０とを備えてなっている。

投影レンズ７４０は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸レンズからなり、光軸Ａｘ上における第１リフレクタ７１６よりも所定距離前方の位置に配置されている。そして、この投影レンズ７４０は、その後側焦点Ｆを含む焦点面上の像を反転像として前方へ投影するようになっている。

第１および第２リフレクタ７１６、７１８の基本的構成は、第５変形例の第１および第２リフレクタ５１６、５１８と同様であるが、第２リフレクタ７１８の反射面７１８ａの表面形状が、第５変形例の場合と異なっている。

すなわち、この第２リフレクタ７１８の反射面７１８ａは、楕円Ｅの第２焦点Ｆ２を第１焦点とするとともに投影レンズ７４０の後側焦点Ｆを第２焦点とする楕円を、光軸Ａｘまわりに回転させることにより形成される回転体形状を有している。そしてこれにより、この反射面７１８ａは、第１リフレクタ７１６の反射面７１６ａで反射した発光素子１２からの光を、投影レンズ７４０の後側焦点Ｆに収束させるようになっている。

なお、投影レンズ７４０は、図示しないブラケット等を介して第２リフレクタ７１８に固定支持されている。

図１７は、車両用照明灯具７１０から前方へ照射される光により、車両前方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配光パターンＰｆを透視的に示す図である。

同図に示すように、この配光パターンＰｆも、同図において２点鎖線で示すハイビーム用配光パターンＰＨの一部として形成されるようになっている。

この配光パターンＰｆは、Ｈ−Ｖを中心にして形成されるスポット状の配光パターンであるが、上記実施形態の配光パターンＰａよりもさらに小さい配光パターンとなっている。これは、以下の理由によるものである。

すなわち、第１リフレクタ７１６の反射面７１６ａおよび第２リフレクタ７１８の反射面７１８ａで反射した発光素子１２からの光は、投影レンズ７４０の後側焦点Ｆに収束するが、その際、発光チップ２２の各位置からの光は、該発光チップ２２の発光中心からの光に対してやや収束する光線束となるので、投影レンズ７４０の後側焦点Ｆの焦点面に形成される発光チップ２２の像は十分小さいものとなる。したがって、投影レンズ７４０により仮想鉛直スクリーン上に形成される反転投影像も十分小さいものとなり、これによりかなり小さい配光パターンＰｆが形成されることとなる。

この配光パターンＰｆも、スポット状の配光パターンとなっていることから、ハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーンＨＺの形成に適したものとなっている。

本変形例の構成を採用した場合においても、発光素子１２からの光に対する光束利用率を高めた上で、車両用照明灯具７１０の照射光制御を精度良く行うことができる。

また、本変形例のように、小さい配光パターンＰｆを形成することにより、ホットゾーンＨＺの中心光度を高めることが容易に可能となる。

本願発明の一実施形態に係る車両用照明灯具を示す正面図上記車両用照明灯具を示す平断面図図２の要部詳細図上記車両用照明灯具を示す斜視図上記車両用照明灯具から前方へ照射される光により、車両前方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配光パターンを透視的に示す図上記実施形態の第１変形例に係る車両用照明灯具を示す、図３と同様の図上記実施形態の第２変形例に係る車両用照明灯具を示す、図３と同様の図上記第２変形例に係る車両用照明灯具から前方へ照射される光により、上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図上記実施形態の第３変形例に係る車両用照明灯具を示す、図３と同様の図上記第３変形例に係る車両用照明灯具から前方へ照射される光により、上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図上記実施形態の第４変形例に係る車両用照明灯具を示す、図３と同様の図上記実施形態の第５変形例に係る車両用照明灯具を示す、図３と同様の図上記第５変形例に係る車両用照明灯具から前方へ照射される光により、上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図上記実施形態の第６変形例に係る車両用照明灯具を示す、図２と同様の図上記第６変形例に係る車両用照明灯具から前方へ照射される光により、上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図上記実施形態の第７変形例に係る車両用照明灯具を示す、図２と同様の図上記第７変形例に係る車両用照明灯具から前方へ照射される光により、上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図

符号の説明

１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０車両用照明灯具
１２、１１２発光素子
１４、１１４、２１４、３１４、４１４、６１４透光ブロック
１４Ａ、２１４Ａ、３１４Ａ中央ブロック
１４Ａａ、１４Ｂａ、２１４Ａａ、３１４Ａａ、３１４Ｂａ、４１４ａ、６１４Ｂａ前面
１４Ａｂ、１４Ｂｂ後面
１４Ａｂ１凹部
１４Ａｃ、３１４Ａａ１、４１４ａ１、５１６ｃ透光部
１４Ｂ、３１４Ｂ、６１４Ｂ周縁ブロック
１４Ｂｂ１環状フランジ部
１４Ｂｃ内周面
１６、５１６、７１６第１リフレクタ
１６ａ、１８ａ、４１８ａ、５１６ａ、５１８ａ、７１６ａ、７１８ａ反射面
１８、４１８、５１８、７１８第２リフレクタ
２０支持プレート
２２発光チップ
２４ベース部材
２６封止樹脂部材
２１４Ａａ１直射光出射面
５１６ｂピラー
６１４Ｂｓ拡散レンズ素子
７４０投影レンズ
Ａｘ光軸
Ｅ楕円
Ｆ後側焦点
Ｆ１第１焦点
Ｆ２第２焦点
ＨＺホットゾーン
ＬＦ２円環軌跡
ＰＨハイビーム用配光パターン
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｂ０、Ｐｂ１、Ｐｃ、Ｐｄ、Ｐｅ、Ｐｆ配光パターン

Claims

灯具前後方向に延びる光軸上に灯具前方へ向けて配置された発光素子と、この発光素子からの光を灯具後方へ向けて反射させる第１リフレクタと、この第１リフレクタで反射した上記発光素子からの光を灯具前方へ向けて反射させる第２リフレクタと、を備えてなる車両用照明灯具において、
上記第１リフレクタの反射面が、上記発光素子近傍の点を第１焦点とするとともに該反射面近傍の点を第２焦点とする楕円を、上記光軸まわりに回転させることにより形成される略ドーム状の回転体形状を有しており、
上記第１リフレクタにおいて、上記第２焦点を上記光軸まわりに回転させたときの円環軌跡を跨ぐ帯状領域が、透光部として構成されている、ことを特徴とする車両用照明灯具。
上記第１リフレクタが、該第１リフレクタの表面における所定領域が反射面として構成された透光ブロックからなり、該透光ブロックに入射した上記発光素子からの光を上記反射面で内面反射させるように構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用照明灯具。
上記透光ブロックの表面において上記光軸を中心とする所定範囲の領域が、該透光ブロックに入射した上記発光素子からの光を該透光ブロックから灯具前方へ向けて直接出射させる直射光出射面として構成されている、ことを特徴とする請求項２記載の車両用照明灯具。
上記第２リフレクタが、上記第１リフレクタを構成する透光ブロックにより該第１リフレクタと一体で形成されており、
上記第２焦点の円環軌跡が、上記透光ブロック内に位置している、ことを特徴とする請求項２または３記載の車両用照明灯具。