JP4771723B2

JP4771723B2 - 車両用灯具

Info

Publication number: JP4771723B2
Application number: JP2005086365A
Authority: JP
Inventors: 恭史鈴木; 泰宏大久保
Original assignee: Ichikoh Industries Ltd
Current assignee: Ichikoh Industries Ltd
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2025-03-24
Also published as: US20060215415A1; EP1705422A1; US7862217B2; JP2006269271A; EP1705422B1

Description

この発明は、光源としてたとえばＬＥＤなどの半導体型光源を使用する車両用灯具に関するものである。

この種の車両用灯具は、従来からある（たとえば、特許文献１）。以下、この車両用灯具について説明する。なお、括弧つきの符号は、特許文献１にそれぞれ対応する。この車両用灯具すなわち光源ユニット（１０）は、略楕円球面状の反射面（１４ａ）を有するリフレクタ（１４）と、このリフレクタ（１４）に保持されている光源としてのＬＥＤすなわち半導体発光素子（１２）および投影レンズ（１８）とを備えるものである。前記反射面（１４ａ）は、ＬＥＤ（１２）に対して上側に位置している。ＬＥＤ（１２）を点灯発光させると、ＬＥＤ（１２）からの光は、反射面（１４ａ）で反射され、この反射面（１４ａ）で反射された反射光は、投影レンズ（１８）から外部に所定の配光パターンで出射（照射）されて路面などを照明する。

ここで、一般のＬＥＤ（１２）、たとえば、一般的なランバーシアンタイプのＬＥＤの発光特性について図５および図６を参照して説明する。図５および図６中において、符号Ｈ−ＨはＬＥＤの発光チップの平面方向であり、符号Ｖ−ＶはＬＥＤの発光チップの平面に対しての垂直方向である。この図５および図６から明らかなように、ＬＥＤから放射される光の相対強度は、角変位が０度（垂直方向Ｖ−Ｖ）において最大（１００％）であり、角変位が平面方向Ｈ−Ｈに行くに従って小さくなり、たとえば、角変位が＋７０度（＋７０°）および−７０度（−７０°）のとき約２０％であり、角変位が１００度のとき最小（０％）となる。

ところが、従来の車両用灯具においては、ＬＥＤ（１２）の発光チップの平面方向と投影レンズ（１８）の光軸（以下、単に「光軸」と称する）とがほぼ平行である。このために、従来の車両用灯具は、ＬＥＤ（１２）から放射される光のうち大部分の光であって相対強度が比較的強い光がＬＥＤ（１２）の上側に位置する反射面（１４ａ）で光軸に対して下側に反射され、一方、少ない光であって相対強度が比較的弱い光が反射面（１４ａ）で光軸とほぼ平行に反射される。このように、従来の車両用灯具では、投影レンズ（１８）から出射される光のうち光軸とほぼ平行な光がほとんど無いという課題がある。特に、カットオフラインを有するすれ違い用の配光パターンや高速道路用の配光パターンを出射する車両用灯具の場合においては、配光パターンのカットオフライン付近の光度（照度、光量など）が小さいという課題がある。

特開２００３−３１７５１３号公報

この発明が解決しようとする問題点は、従来の車両用灯具では、投影レンズから出射される光のうち光軸とほぼ平行な光がほとんど無いという点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、
楕円を基調とする反射面と、発光部が反射面の第１焦点もしくはその近傍に配置されている半導体型光源と、半導体型光源から放射される光であって反射面で反射された反射光を外部に投影する投影レンズと、半導体型光源および投影レンズを保持する保持部材と、反射面の第２焦点もしくはその近傍に設けられていて、反射面からの反射光の一部をカットオフして残りを投影レンズ側に進めてカットオフラインを有する所定の配光パターンを形成するシェードと、を備え、半導体型光源から放射される光のうち大部分の光であって相対強度が比較的強い光が反射面で投影レンズの光軸とほぼ平行にかつ投影レンズの光軸に対して下側に反射されるように、半導体型光源の光放射強度のうち最大光放射強度の放射方向が、投影レンズの光軸に対して、投影レンズと反対側の方向に傾斜していて、反射面が、半導体型光源の上側に位置しており、反射面の第１焦点と第２焦点とを結ぶ軸が、投影レンズの光軸上の後側焦点で交差しており、半導体型光源および反射面の第１焦点が、投影レンズの光軸に対して下側に配置されていて、シェードが、投影レンズの光軸とほぼ平行な水平板部から構成されている、ことを特徴とする。

この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、半導体型光源を光軸に対して傾斜させることにより、半導体型光源から放射される光のうち大部分の光であって相対強度が比較的強い光が反射面で光軸とほぼ平行にかつ光軸に対して下側に反射されるので、投影レンズから光軸とほぼ平行な光が大量に出射される。この結果、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、光軸とほぼ平行な光が大量に得られるので、比較的遠方の路面などを明るく照明する配光パターンを形成するのに適している。

この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、半導体型光源を光軸に対して下側に配置させることにより、半導体型光源から放射される光のうち大部分の光であって相対強度が比較的強い光が、半導体型光源に対して上側に位置する反射面で光軸とほぼ平行にかつ光軸に対して下側に反射される際に、その反射光が半導体型光源により遮られること無く投影レンズから出射される。この結果、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、半導体型光源から放射される光をほとんど全部有効に利用することができるので、明るい配光パターンが得られて視認性が向上され、交通安全に貢献することができる。

この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、反射面の第２焦点もしくはその近傍にシェードを設けることにより、反射面からの反射光の一部をカットオフして残りを投影レンズ側に進めてカットオフラインを有するすれ違い用の配光パターンや高速道路用の配光パターンなどの所定の配光パターンを形成することができる。しかも、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、光軸とほぼ平行な光が大量に得られるので、カットオフライン付近の光度（照度、光量など）が上がり、遠方の路面などの視認性が向上され、交通安全に貢献することができる。

以下に、この発明にかかる車両用灯具の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。図面において、符号「Ｆ」は、車両の前方側（車両の前進方向側）を示す。符号「Ｂ」は、車両の後方側を示す。符号「Ｕ」は、ドライバー側から前方側を見た上側を示す。符号「Ｄ」は、ドライバー側から前方側を見た下側を示す。符号「Ｌ」は、ドライバー側から前方側を見た場合の左側を示す。符号「Ｒ」は、ドライバー側から前方側を見た場合の右側を示す。符号「ＶＵ−ＶＤ」は、スクリーンの上下の垂直線を示す。符号「ＨＬ−ＨＲ」は、スクリーンの左右の水平線を示す。符号「Ｈ−Ｈ」は、水平軸を示す。符号「Ｖ−Ｖ」は、垂直軸を示す。

以下、この実施例における車両用灯具の構成について説明する。図中、符号１は、この実施例における車両用灯具ある。前記車両用灯具１は、図１に示すように、プロジェクタタイプであって、ユニット構造をなす。前記車両用灯具１は、上側リフレクタ２および下側リフレクタ３と、反射面４およびシェード５と、半導体型光源６と、投影レンズ（凸レンズ、集光レンズ）７と、から構成されている。

前記上側リフレクタ２および前記下側リフレクタ３は、光不透過性の樹脂部材などから構成されており、ホルダなどの保持部材と兼用である。また、前記上側リフレクタ２および前記下側リフレクタ３は、図３に示すように、水平軸Ｈ−Ｈにおいて、上下に２分割してなるものである。前記上側リフレクタ２と前記下側リフレクタ３とは、図示しない固定手段（たとえば、ボルトナット、スクリュー、加締め、クリップなど）により、一体に固定されている。

前記上側リフレクタ２は、図１に示すように、前側の部分が半円形に開口し、前側の部分から中央部分（上側の部分）を経て後側の部分までが閉塞している。前記上側リフレクタ２の中央部分のうちほぼ後半分から後側の部分までの閉塞部の内面には、アルミ蒸着もしくは銀塗装などが施されていて前記反射面４が設けられている。

前記反射面４は、楕円を基調とした反射面、たとえば、回転楕円面や楕円を基本とした自由曲面などの反射面からなる。この結果、前記反射面４は、図１に示すように、第１焦点Ｆ１および第２焦点Ｆ２と、前記第１焦点Ｆ１と前記第２焦点Ｆ２とを結ぶ軸、すなわち、リフレクタ軸Ｚ２−Ｚ２とを有する。

前記下側リフレクタ３は、図１および図２に示すように、前側の部分が半円形に開口し、前側の部分から中央部分（下側の部分）のほぼ前半分までが閉塞し、中央部分のほぼ後半分から後側の部分までが開口している。前記下側リフレクタ３の後側開口部の縁には、放熱部材８が設けられている。前記放熱部材８の上面には、凹部が設けられている。前記凹部の底面には、前記半導体型光源６が設けられている。

前記半導体型光源６は、たとえば、ＬＥＤ、ＥＬ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源（この実施例ではＬＥＤ）を使用する。前記半導体型光源６は、図４に示すように、基板９と、前記基板９の一面に固定された微小な矩形形状（正方形形状）の光源チップ（半導体チップ）の発光体１０と、前記発光体１０を覆う光透過部材１１と、から構成されている。前記半導体型光源６は、図５および図６に示す発光特性を有する。前記基板９が前記放熱部材８の凹部の底面に取り付けられることにより、前記半導体型光源６は、前記放熱部材８を介して前記上側リフレクタ２および前記下側リフレクタ３に保持される。前記半導体型光源６の前記発光体１０は、前記反射面４の前記第１焦点Ｆ１もしくはその近傍に位置する。

また、前記下側リフレクタ３の中央部分には、前記シェード５が一体に設けられている。前記シェード５は、図１および図２に示すように、水平板部から構成されており、左右方向に細長い形状をなす。水平板部の前記シェード５と垂直板部との角部には、配光パターンＰのカットオフラインＣＬ（図７参照）を形成するエッジ１２が左右方向に設けられている。前記エッジ１２は、前記反射面４の前記第２焦点Ｆ２もしくはその近傍に位置する。なお、前記下側リフレクタ３の内面、たとえば、前記シェード５の水平板部の上面に反射面を設けてもよい。

前記上側リフレクタ２の前側半円形開口の縁部および前記下側リフレクタ３の前側半円形開口の縁部には、前記投影レンズ７が保持されている。前記投影レンズ７は、図１および図２に示すように、非球面レンズの凸レンズである。前記投影レンズ７の前方側は、凸非球面をなし、一方、前記投影レンズ７の後方側は、平非球面をなす。前記投影レンズ７は、前側焦点（図示せず）および後側焦点Ｆ０と、前記前側焦点と前記後側焦点とを結ぶ軸、すなわち、光軸Ｚ１−Ｚ１とを有する。

そして、図１および図２に示すように、前記半導体型光源６の光放射強度のうち最大光放射強度の放射方向Ｖ−Ｖが、前記投影レンズ７の光軸Ｚ１−Ｚ１に対して、前記投影レンズ７と反対側の方向、すなわち、後側に傾斜している。また、前記反射面４は、前記半導体型光源６の上側に位置している。前記反射面６のリフレクタ軸Ｚ２−Ｚ２は、前記投影レンズ７の光軸Ｚ１−Ｚ１上の後側焦点Ｆ０で交差している。さらに、前記半導体型光源６および前記反射面４の第１焦点Ｆ１は、前記投影レンズ７の光軸Ｚ１−Ｚ１に対して下側に配置されている。さらにまた、前記反射面４の第２焦点Ｆ２は、前記投影レンズ７の後側焦点Ｆ０もしくはその近傍に位置している。

図８は、この実施例における車両用灯具１を自動車用前照灯１００として使用した例を示す正面図である。前記自動車用前照灯１００は、灯室２０を区画するランプハウジング１３および図示しないランプレンズ（たとえば、素通しのアウターレンズなど）と、前記灯室２０内に配置された複数個の前記車両用灯具１と、光軸調整装置と、を備えるものである。

前記複数個の車両用灯具１は、たとえば、上段に４個の車両用灯具１を、中段に５個の車両用灯具１を、下段に３個の車両用灯具１をそれぞれ使用する。前記複数個（この例では、１２個）の車両用灯具１は、取付ブラケット１４およびピボット機構１５および上下方向の光軸調整機構１６および左右方向の光軸調整機構１７から構成されている共通の前記光軸調整装置を介して、前記ランプハウジング１３に光軸調整可能に取り付けられている。すなわち、前記共通の光軸調整装置により、前記複数個の車両用灯具１の光軸Ｚ１−Ｚ１が一体に調整される。

この実施例における車両用灯具１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

まず、車両用灯具１の半導体型光源６の発光体１０を点灯発光させる。すると、半導体型光源６の発光体１０からは、図５および図６に示す発光特性を有する光Ｌ１が放射される。半導体型光源６の発光体１０から放射された光Ｌ１であって放射強度が強い光のうちほとんど全部の光Ｌ１は、半導体型光源６の上側に位置する反射面４で反射される。なお、図５および図６において、放射強度が最大（１００％）であるＶ−Ｖに対して＋７０度（＋７０°）および−７０度（−７０°）の範囲の放射強度が約２０％である。この放射強度が約２０％以上の光Ｌ１が反射面４で反射される。

つぎに、反射面４で反射された反射光Ｌ２は、反射面４の第２焦点Ｆ２に進む。ここで、反射光Ｌ２の一部は、シェード５により遮られ、一方、シェード５で遮られなかった反射光Ｌ２は、投影レンズ７を透過して投影光Ｌ３として外部に投影される。図７においては、１個の車両用灯具１から外部に投影された配光パターンＰの１例を示す。この図７に示すように、配光パターンＰの上の縁には、シェード５のエッジ１２によりカットオフラインＣＬが形成されている。

そして、複数個の車両用灯具１を使用した自動車用前照灯１００の場合においては、図９に示す配光パターンＭＰが得られる。この配光パターンＭＰは、上の縁に上水平カットオフラインＣＬ１Ｍと斜めカットオフラインＣＬ２Ｍと下水平カットオフラインＣＬ３Ｍとがそれぞれ形成されている。この結果、この配光パターンＭＰは、上水平カットオフラインＣＬ１Ｍにより、走行車線側の道路などをやや遠方もしくは遠方まで照明することができ、かつ、下水平カットオフラインＣＬ３Ｍにより、対向車線側の道路などを主に手前側を照明することができる。これにより、この配光パターンＭＰは、すれ違い用の配光パターンや高速道路用の配光パターンに適している。また、この配光パターンＭＰは、曲路用の配光パターンを形成するスイブルランプユニットにも適している。

この実施例における車両用灯具１は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

この実施例における車両用灯具１は、半導体型光源６を投影レンズ７の光軸Ｚ１−Ｚ１に対して後側に傾斜させることにより、図１に示すように、半導体型光源６の発光体１０から放射される光Ｌ１のうち大部分の光であって相対強度が比較的強い光が、半導体型光源６の上側に位置する反射面４で投影レンズ７の光軸Ｚ１−Ｚ１とほぼ平行にかつ投影レンズ７の光軸Ｚ１−Ｚ１に対して下側に反射される。このために、この実施例における車両用灯具１は、投影レンズ７から投影レンズ７の光軸Ｚ１−Ｚ１とほぼ平行な光Ｌ３が大量に出射されるので、投影レンズ７の光軸Ｚ１−Ｚ１とほぼ平行な光Ｌ３が大量に得られることとなり、比較的遠方の路面などを明るく照明する配光パターンＰ、ＭＰを形成するのに適している。

特に、この実施例における車両用灯具１は、半導体型光源６を投影レンズ７の光軸Ｚ１−Ｚ１に対して下側に配置させることにより、半導体型光源６から放射される光Ｌ１のうち大部分の光であって相対強度が比較的強い光が、半導体型光源６に対して上側に位置する反射面４で投影レンズ７の光軸Ｚ１−Ｚ１とほぼ平行にかつ投影レンズ７の光軸Ｚ１−Ｚ１に対して下側に反射される際に、その反射光Ｌ２が半導体型光源６により遮られること無く投影レンズ７から投影光Ｌ３として出射される。この結果、この実施例における車両用灯具１は、半導体型光源６から放射される光Ｌ１をほとんど全部有効に利用することができるので、明るい配光パターンＰ、ＭＰが得られて視認性が向上され、交通安全に貢献することができる。

また、この実施例における車両用灯具１は、反射面４の第２焦点Ｆ２もしくはその近傍にシェード５を設けることにより、反射面４からの反射光Ｌ２の一部をカットオフして残りを投影レンズ７側に進めてカットオフラインＣＬ、ＣＬ１Ｍ、ＣＬ２Ｍ、ＣＬ３Ｍを有する配光パターンＰ、ＭＰ（たとえば、すれ違い用の配光パターンや高速道路用の配光パターンなどの所定の配光パターン）を形成することができる。しかも、この実施例における車両用灯具１は、投影レンズ７の光軸Ｚ１−Ｚ１とほぼ平行な光Ｌ３が大量に得られるので、カットオフラインＣＬ、ＣＬ１Ｍ、ＣＬ２Ｍ、ＣＬ３Ｍ付近の光度（照度、光量など）が上がり、遠方の路面などの視認性が向上され、交通安全に貢献することができる。

なお、この実施例においては、反射面４の第２焦点Ｆ２もしくはその近傍に反射面４からの反射光Ｌ２の一部をカットオフして残りの反射光Ｌ２で所定の配光パターンＰ、ＭＰを形成するシェード５が設けられているものである。ところが、この発明においては、シェード５を設けずに、上縁にカットラインがない所定の配光パターンが得られるものであっても良い。この場合においては、下側リフレクタ３に反射面を設けてもよい。

また、この実施例においては、上側リフレクタ２と下側リフレクタ３との２分割構造である。ところが、この発明においては、一体型のリフレクタでも、３以上の分割構造のリフレクタでもよい。

さらに、この実施例においては、反射面４を有する上側リフレクタ２および下側リフレクタ３を保持部材と兼用するものである。ところが、この発明においては、反射面を有するリフレクタ側と保持部材とを別個の構造であっても良い。

この発明にかかる車両用灯具の実施例を示す縦断面図である。同じく、上側リフレクタを取り除いた状態の下側リフレクタおよび半導体型光源および投影レンズを示す平面図である。同じく、車両用灯具を示す正面図である。同じく、半導体型光源を示す平面図である。同じく、半導体型光源の発光特性を縦軸相対強度（％）横軸角変位（度）で示す説明図である。同じく、半導体型光源の発光特性において、放射強度が２０％以上の範囲を示す説明図である。同じく、１個の車両用灯具で得られる配光パターンを示す説明図である。同じく、１２個の車両用灯具を使用した自動車用前照灯であって、ランプレンズを取り除いた状態を示す正面図である。同じく、１２個の車両用灯具を使用した自動車用前照灯で得られる配光パターンを示す説明図である。

１車両用灯具
２上側リフレクタ
３下側リフレクタ
４反射面
５シェード
６半導体型光源（ＬＥＤ）
７投影レンズ
８放熱部材
９基板
１０発光体
１１光透過部材
１２エッジ
１３ランプハウジング
１４取付ブラケット
１５ピボット機構
１６上下方向用の光軸調整機構
１７左右方向用の光軸調整機構
２０灯室
１００自動車用前照灯
Ｆ前方側
Ｂ後方側
Ｕ上側
Ｄ下側
Ｌ左側
Ｒ右側
ＨＬ−ＨＲ左右の水平線
ＶＵ−ＶＤ上下の垂直線
Ｈ−Ｈ水平軸
Ｖ−Ｖ垂直軸
Ｆ０後側焦点
Ｆ１第１焦点
Ｆ２第２焦点
Ｚ１−Ｚ１投影レンズの光軸
Ｚ２−Ｚ２リフレクタ軸
ＣＬ、ＣＬ１Ｍ、ＣＬ２Ｍ、ＣＬ３Ｍカットライン
Ｐ、ＭＰ所定の配光パターン
Ｌ１半導体型光源から放射される光
Ｌ２反射面で反射される光
Ｌ３投影レンズから投影される光

Claims

光源として半導体型光源を使用する車両用灯具において、
楕円を基調とする反射面と、発光部が前記反射面の第１焦点もしくはその近傍に配置されている前記半導体型光源と、前記半導体型光源から放射される光であって前記反射面で反射された反射光を外部に投影する投影レンズと、前記半導体型光源および前記投影レンズを保持する保持部材と、前記反射面の第２焦点もしくはその近傍に設けられていて、前記反射面からの反射光の一部をカットオフして残りを前記投影レンズ側に進めてカットオフラインを有する所定の配光パターンを形成するシェードと、を備え、
前記半導体型光源から放射される光のうち大部分の光であって相対強度が比較的強い光が、前記反射面で前記投影レンズの光軸とほぼ平行にかつ前記投影レンズの光軸に対して下側に反射されるように、前記半導体型光源の光放射強度のうち最大光放射強度の放射方向が、前記投影レンズの光軸に対して、前記投影レンズと反対側の方向に傾斜していて、
前記反射面は、前記半導体型光源の上側に位置しており、
前記反射面の第１焦点と第２焦点とを結ぶ軸は、前記投影レンズの光軸上の後側焦点で交差しており、
前記半導体型光源および前記反射面の第１焦点は、前記投影レンズの光軸に対して下側に配置されていて、
前記シェードは、前記投影レンズの光軸とほぼ平行な水平板部から構成されている、
ことを特徴とする車両用灯具。