JP6179070B2

JP6179070B2 - 車両用灯具

Info

Publication number: JP6179070B2
Application number: JP2012082361A
Authority: JP
Inventors: 和則岩▲崎▼
Original assignee: Ichikoh Industries Ltd
Current assignee: Ichikoh Industries Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2017-08-16
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: US9506613B2; EP2644971B1; JP2013211236A; EP2644971A2; EP2644971A3; US20130294102A1; CN103363441A

Description

この発明は、半導体型光源からの光をレンズに入射させて、そのレンズから主配光パターン、オーバーヘッドサイン用配光パターンとして照射することができ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、特許文献２）。以下、従来の車両用灯具について説明する。

特許文献１の従来の車両用灯具は、発光素子と、発光素子からの光を拡散タイプの配光パターンとして照射する投影レンズと、発光素子からの光をオーバーヘッドサイン用の配光パターンとして照射するリフレクタと、を備えるものである。

特許文献２の従来の車両用灯具は、プロジェクタタイプのヘッドランプであって、光源バルブと、光源バルブからの光を反射させるリフレクタと、リフレクタからの光を一般的な配光パターンとオーバーヘッドサイン用の配光パターンとして照射するレンズと、を備えるものである。

特開２０１０−２７７８１８号公報特開２００８−６６２５２号公報

ところが、特許文献１の従来の車両用灯具は、リフレクタを必要とするために、部品点数や組付工程数が増して製造コストが高く、また、大型化してレイアウト性の向上が難しい。特許文献２の従来の車両用灯具は、光源バルブを使用するプロジェクタタイプのヘッドランプであるから、半導体型光源を使用するレンズ直射型のランプユニットと比較して、大型化してレイアウト性の向上が難しく、また、製造コストが高い。

この発明が解決しようとする課題は、従来の車両用灯具では、製造コストが高く、レイアウト性の向上が難しいという点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、半導体型光源と、半導体型光源からの光を主配光パターン、オーバーヘッドサイン用配光パターンとしてそれぞれ照射するレンズと、を備え、レンズの入射面は、主配光パターンを形成する第１入射面と、オーバーヘッドサイン用配光パターンを形成する第２入射面と、から構成されていて、第１入射面は、レンズの光軸を通り水平面に垂直な断面において半導体光源側に突出した凸形状をなし、第２入射面は、第１入射面に対して上側に位置し、レンズの光軸を通る水平断面において半導体光源側と反対側に突出した凸形状をなし、かつ、レンズの光軸を通り水平面に垂直な断面において第１入射面からの開始点から上方の端部にかけて半導体型光源側に湾曲される、ことを特徴とする。

この発明は、第２入射面が、第１入射面に対して上側に位置する、ことを特徴とする。

この発明の車両用灯具は、製造コストを安価にすることができ、また、レイアウト性の向上を図ることができる。

図１は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態を示し、半導体型光源とレンズの斜視図である。図２は、半導体型光源とレンズとを示す正面図である。図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図４は、図２におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。図５は、図３におけるＶ部の拡大断面図である。図６は、半導体型光源から放射されかつレンズを透過した光路を示す説明図である。図７は、主配光パターンとしてのロービーム用配光パターンとオーバーヘッドサイン用配光パターンとを示す説明図である。

以下、この発明にかかる車両用灯具の実施形態（実施例）を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。図７において、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。また、図５、図６において、レンズの断面のハッチングは、省略してある。この明細書において、前、後、上、下、左、右は、この発明にかかる車両用灯具を車両に搭載した際の前、後、上、下、左、右である。

（実施形態の構成の説明）
以下、この実施形態にかかる車両用灯具の構成について説明する。図１中、符号１は、この実施形態にかかる車両用灯具（たとえば、ヘッドランプなど）である。前記車両用灯具１は、車両（図示せず）の前部の左右両端部に搭載されている。

（ランプユニットの説明）
前記車両用灯具１は、図３、図４に示すように、ランプハウジング（図示せず）と、ランプレンズ（図示せず）と、半導体型光源２と、レンズ３と、ヒートシンク部材と兼用の取付部材（以下、「ヒートシンク部材」と称する）４と、を備えるものである。

前記半導体型光源２および前記レンズ３および前記ヒートシンク部材４は、ランプユニットを構成する。前記ランプハウジングおよび前記ランプレンズは、灯室（図示せず）を画成する。前記ランプユニット２、３、４は、前記灯室内に配置されていて、かつ、上下方向用光軸調整機構（図示せず）および左右方向用光軸調整機構（図示せず）を介して前記ランプハウジングに取り付けられている。

（半導体型光源２の説明）
前記半導体型光源２は、図１〜図４、図６に示すように、この例では、たとえば、ＬＥＤ、ＥＬ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源である。前記半導体型光源２は、発光チップ（ＬＥＤチップ）２０と、前記発光チップ２０を封止樹脂部材で封止したパッケージ（ＬＥＤパッケージ）と、前記パッケージを実装した基板（図示せず）と、前記基板に取り付けられていて前記発光チップ２０に電源（バッテリー）からの電流を供給するコネクタ（図示せず）と、から構成されている。前記基板は、スクリュー（図示せず）により、前記ヒートシンク部材４に固定されている。この結果、前記半導体型光源２は、前記ヒートシンク部材４に固定されている。

前記発光チップ２０は、平面矩形形状（平面長方形状）をなす。すなわち、複数個の正方形のチップをＸ軸方向（水平方向、左右方向）に配列してなるものである。なお、１個の長方形のチップ、あるいは、１個の正方形のチップ、を使用しても良い。前記発光チップ２０の正面この例では長方形の正面が発光面２１をなす。前記発光面２１は、前記レンズ３の基準光軸（基準軸）Ｚの前側に向いている。前記発光チップ２０の前記発光面２１の中心Ｏは、前記レンズ３の基準焦点Ｆもしくはその近傍に位置し、かつ、前記レンズ３の基準光軸Ｚ上もしくはその近傍に位置する。

図１〜図４、図６において、Ｘ、Ｙ、Ｚは、直交座標（Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標系）を構成する。Ｘ軸は、前記発光チップ２０の前記発光面２１の中心Ｏを通る左右方向の水平軸であって、この実施形態において、左側が＋方向であり、右側が−方向である。また、Ｙ軸は、前記発光チップ２０の前記発光面２１の中心Ｏを通る上下方向の鉛直軸であって、この実施形態において、上側が＋方向であり、下側が−方向である。さらに、Ｚ軸は、前記発光チップ２０の前記発光面２１の中心Ｏを通る法線（垂線）、すなわち、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸と直交する前後方向の軸であって、この実施形態において、前側が＋方向であり、後側が−方向である。

（レンズ３の説明）
前記レンズ３は、図１〜図６に示すように、前記基準光軸Ｚおよび前記基準焦点Ｆを有する。前記レンズ３は、前記ヒートシンク部材４に固定されている。前記レンズ３は、前記半導体型光源２からの光Ｌ１を、主配光パターン、この実施形態においては、図７に示すロービーム用配光パターン（すれ違い用配光パターン）ＬＰおよびオーバーヘッドサイン用配光パターンＯＳＰとして車両の前方に照射する。

前記レンズ３は、前記半導体型光源２からの光Ｌ１が前記レンズ３中に入射する第１入射面３１、第２入射面３２と、前記レンズ３中に入射した入射光Ｌ１１、Ｌ１２が出射光Ｌ２１、Ｌ２２として出射する出射面３０と、から構成されている。前記第１入射面３１は、前記ロービーム用配光パターンＬＰを形成する。前記第２入射面３２は、前記オーバーヘッドサイン用配光パターンＯＳＰを形成する。前記第１入射面３１と前記第２入射面３２とは、ひとつの連続した面で成形してもよいし、または、２以上に分割した面で成形してもよい。

前記レンズ３の前記入射面３１、３２は、自由曲面あるいは複合２次曲面あるいは非球面から構成されている。前記レンズ３の前記入射面３１、３２は、図３の縦断面（垂直断面）において、前記半導体型光源２側に突出した凸形状をなし、かつ、図４の横断面（水平断面）において、前記半導体型光源２と反対側に突出した凸形状をなす。前記レンズ３の前記出射面３０は、自由曲面あるいは複合２次曲面から構成されている。前記レンズ３の前記出射面３０は、図３の縦断面（垂直断面）および図４の横断面（水平断面）において、前記半導体型光源２と反対側に突出した凸形状をなす。

前記第２入射面３２は、前記第１入射面３１から離れるにしたがって前記半導体型光源２側に位置する。すなわち、前記第２入射面３２は、図５に示すように、前記第１入射面３１を延長させた仮想第１入射面３１０（図５中の二点鎖線参照）よりも前記半導体型光源２側に位置する。これにより、前記半導体型光源２からの光Ｌ１が前記第２入射面３２に入射する入射角θ２（以下、「第２入射角θ２」と称する）を、前記半導体型光源２からの光Ｌ１が前記仮想第１入射面３１０に入射する入射角θ１（以下、「第１入射角θ１」と称する）よりも小さくすることができる。この結果、前記第２入射面３２に入射した入射光Ｌ１２（以下、「第２入射光Ｌ１２」と称する）であって前記出射面３０から出射する出射光Ｌ２２（以下、「第２出射光Ｌ２２」と称する）は、前記仮想第１入射面３１０に入射した入射光Ｌ１１０（図５中の二点鎖線参照。以下、「第１仮想入射光Ｌ１１０」と称する）であって前記出射面３０から出射する出射光Ｌ２１０（図５中の二点鎖線参照。以下、「第１仮想出射光Ｌ２１０」と称する）よりも、上向きに出射する。したがって、前記オーバーヘッドサイン用配光パターンＯＳＰを形成するのに適している。

図５において、符号「Ｎ１」は、前記半導体型光源２からの光Ｌ１が前記仮想第１入射面３１０に入射した位置における法線（以下、「第１法線」と称する）を示す。前記第１法線Ｎ１と前記半導体型光源２からの光Ｌ１とのなす角度が前記仮想第１入射面３１０における前記第１入射角θ１である。また、符号「Ｎ２」は、前記半導体型光源２からの光Ｌ１が前記第２入射面３２に入射した位置における法線（以下、「第２法線」と称する）を示す。前記第２法線Ｎ２と前記半導体型光源２からの光Ｌ１とのなす角度が前記第２入射面３２における前記第２入射角θ２である。

前記第２入射面３２は、前記第１入射面３１に対して上側に位置する。すなわち、前記第２入射面３２は、前記レンズ３の入射面のうち開始点（開始線）３３（図１、図２中の上側の二点鎖線、図５中の黒丸点参照）よりも上側の部分に設けられている。前記開始点（開始線）３３は、前記第１入射面３１から前記第２入射面３２への開始点（開始線）、あるいは、前記第１反射面３１から前記仮想第１入射面３１０への開始点（開始線）である。このために、前記第２入射面３２に入射する前記半導体型光源２からの光Ｌ１は、前記第１入射面３１の特に中央部に入射する前記半導体型光源２からの光Ｌ１と比較して、弱い。また、前記第２入射面３２のある点における前記半導体型光源２の前記発光面２１の立体角（図示せず）は、前記第１入射面３１の特に中央部のある点における前記半導体型光源２の前記発光面２１の立体角（図示せず）と比較して、小さい。これにより、前記第２入射面３２に入射した前記第２入射光Ｌ１２を前記オーバーヘッドサイン用配光パターンＯＳＰとして形成するのに適している。

前記第２反射面３２は、前記レンズ３の入射面のうち開始点（開始線）３３よりも上側の部分の全部に亘って設けても良いし、または、図１、図２中の点線にて示すように、前記レンズ３の入射面のうち開始点（開始線）３３よりも上側の部分の中間部に設けても良い。

前記第１入射面３１は、前記第２入射面３２に対して下側に位置する。すなわち、前記第１入射面３１は、前記レンズ３の入射面のうち前記開始点（開始線）３３よりも下側に設けられている。前記第１入射面３１は、図１、図２中の下側の二点鎖線よりも上側の部分３１Ｕと下側の部分３１Ｄとから構成されている。前記第１入射面３１において、前記下側の部分３１Ｄに入射する前記半導体型光源２からの光Ｌ１は、前記上側の部分３１Ｕに入射する前記半導体型光源２からの光Ｌ１と比較して、少ない。また、前記下側の部分３１Ｄのある点における前記半導体型光源２の前記発光面２１の立体角（図示せず）は、前記上側の部分３１Ｕのある点における前記半導体型光源２の前記発光面２１の立体角（図示せず）と比較して、小さい。すなわち、前記下側の部分３１Ｄは、前記半導体型光源２から遠くなるので、出射像が小さくなる。一方、前記上側の部分３１Ｕは、前記半導体型光源２に近いので、出射像が大きくなる。これにより、前記下側の部分３１Ｄに入射した入射光Ｌ１１（以下、「第１入射光Ｌ１１」と称する）を出射光Ｌ２１（以下、「第１出射光Ｌ２１」と称する）として前記ロービーム用配光パターンＬＰのうち上下が狭く集光した配光パターンを形成するのに適している。一方、前記上側の部分３１Ｕに入射した入射光Ｌ１１（以下、「第１入射光Ｌ１１」と称する）を出射光Ｌ２１（以下、「第１出射光Ｌ２１」と称する）前記ロービーム用配光パターンＬＰのうち上下が広く拡散した配光パターンを形成するのに適している。

（ヒートシンク部材４の説明）
前記ヒートシンク部材４は、前記半導体型光源２で発生する熱を外部に放射させるものである。前記ヒートシンク部材４は、たとえば、熱伝導性なお導電性をも有するアルミダイカストや樹脂部材からなる。前記ヒートシンク部材４は、図３、図４に示すように、垂直板形状の取付部４０と、前記取付部４０の一面（後側の面、背面）に一体に設けた複数枚の垂直板形状のフィン部４１と、から構成されている。

前記ヒートシンク部材４の前記取付部４０の他面（前側の面、正面）の固定面には、前記半導体型光源２が固定されている。前記ヒートシンク部材４には、前記レンズ３が固定されている。

（実施形態の作用の説明）
この実施形態にかかる車両用灯具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。

半導体型光源２を点灯する。すると、半導体型光源２からの光Ｌ１は、レンズ３の第１入射面３１（３１Ｕ、３１Ｄ）、第２入射面３２にそれぞれ入射する。第１入射面３１（３１Ｕ、３１Ｄ）に入射した第１入射光Ｌ１１は、レンズ３の出射面３０から第１出射光Ｌ２１として車両の前方に照射される。第１出射光Ｌ２１は、ロービーム用配光パターンＬＰとして車両の前方の路面などを照明する。

ここで、第１入射面３１の上側の部分３１Ｕに入射した第１入射光Ｌ１１は、ロービーム用配光パターンＬＰのうち上下が広く拡散した配光パターンとして車両の前方の路面などを照明する。また、第１入射面３１の下側の部分３１Ｄに入射した第１入射光Ｌ１１は、ロービーム用配光パターンＬＰのうち上下が狭く集光した配光パターンとして車両の前方の路面などを照明する。

一方、第２入射面３２に入射した第２入射光Ｌ１２は、レンズ３の出射面３０から第２出射光Ｌ２２として車両の前方に照射される。第２出射光Ｌ２２は、オーバーヘッドサイン用配光パターンＯＳＰとして車両の前方の路面などを照明する。

（実施形態の効果の説明）
この実施形態にかかる車両用灯具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。

この実施形態にかかる車両用灯具１は、オーバーヘッドサイン用配光パターンＯＳＰを照射するための放物柱反射面を必要としないので、部品点数や組付工程数を軽減して製造コストを安価にすることができ、また、小型化してレイアウト性を向上させることができる。また、この実施形態にかかる車両用灯具１は、光源バルブを使用するプロジェクタタイプのヘッドランプではなく、半導体型光源２を使用するレンズ直射型のランプユニットであるから、小型化してレイアウト性を向上させることができ、また、製造コストを安価にすることができる。

この実施形態にかかる車両用灯具１は、第２入射面３２が第１入射面３１を延長させた仮想第１入射面３１０よりも半導体型光源２側に位置するので、半導体型光源２からの光Ｌ１が第２入射面３２に入射する第２入射角θ２を、半導体型光源２からの光Ｌ１が仮想第１入射面３１０に入射する第１入射角θ１よりも小さくすることができる。この結果、第２入射面３２に入射した第２入射光Ｌ１２であって出射面３０から出射する第２出射光Ｌ２２が、仮想第１入射面３１０に入射した第１仮想入射光Ｌ１１０であって出射面３０から出射する第１仮想出射光Ｌ２１０よりも、上向きに出射する。したがって、オーバーヘッドサイン用配光パターンＯＳＰを形成するのに適している。

この実施形態にかかる車両用灯具１は、第２入射面３２が第１入射面３１に対して上側に位置するので、第２入射面３２に入射する半導体型光源２からの光Ｌ１が第１入射面３１の特に中央部に入射する半導体型光源２からの光Ｌ１と比較して弱い。また、第２入射面３２のある点における半導体型光源２の発光面２１の立体角が第１入射面３１の特に中央部のある点における半導体型光源２の発光面２１の立体角と比較して小さい。これにより、第２入射面３２に入射した第２入射光Ｌ１２をオーバーヘッドサイン用配光パターンＯＳＰとして形成するのに適している。

この実施形態にかかる車両用灯具１は、第１入射面３１において、下側の部分３１Ｄに入射する半導体型光源２からの光Ｌ１が上側の部分３１Ｕに入射する半導体型光源２からの光Ｌ１と比較して少ない。また、下側の部分３１Ｄのある点における半導体型光源２の発光面２１の立体角が上側の部分３１Ｕのある点における半導体型光源２の発光面２１の立体角と比較して小さい。すなわち、前記下側の部分３１Ｄは、前記半導体型光源２から遠くなるので、出射像が小さくなる。一方、前記上側の部分３１Ｕは、前記半導体型光源２に近いので、出射像が大きくなる。これにより、下側の部分３１Ｄに入射した第１入射光Ｌ１１をロービーム用配光パターンＬＰのうち上下が狭く集光した配光パターンを形成するのに適している。一方、上側の部分３１Ｕに入射した第１入射光Ｌ１１をロービーム用配光パターンＬＰのうち上下が広く拡散した配光パターンを形成するのに適している。

（実施形態以外の例の説明）
この実施形態においては、主配光パターンがロービーム用配光パターンＬＰである。ところが、この発明においては、主配光パターンとして、ロービーム用配光パターンＬＰ以外の配光パターン、たとえば、フォグ用配光パターン、コーナリング用配光パターンなどであっても良い。

また、この実施形態においては、図５に示すように、第２入射面３２が第１入射面３１を延長させた仮想第１入射面３１０よりも半導体型光源２側に位置するものである。ところが、この発明においては、開始点（開始線）３３において出射面３０側に段差を設けて、この段差から第２入射面３２を第１入射面３１から離れるにしたがって半導体型光源２側に位置するように設けても良い。この場合においては、第２入射面３２は、仮想第１入射面３１０よりも半導体型光源２側に位置しない場合もある。

１車両用灯具
２半導体型光源
２０発光チップ
２１発光面
３レンズ
３０出射面
３１第１入射面
３１Ｕ上側の部分
３１Ｄ下側の部分
３１０仮想第１入射面
３２第２入射面
３３開始点（開始線）
４ヒートシンク部材（取付部材）
４０取付部
４１フィン部
Ｆレンズの基準焦点
ＨＬ−ＨＲスクリーンの左右の水平線
Ｌ１半導体型光源からの光
Ｌ１１第１入射光
Ｌ１２第２入射光
Ｌ２１第１出射光
Ｌ２２第２出射光
Ｌ１１０第１仮想入射光
Ｌ２１０第１仮想出射光
ＬＰロービーム用配光パターン
Ｎ１第１法線
Ｎ２第２法線
Ｏ発光チップの中心
ＯＳＰオーバーヘッドサイン用配光パターン
ＶＵ−ＶＤスクリーンの上下の垂直線
ＸＸ軸
ＹＹ軸
Ｚレンズの基準光軸（Ｚ軸）
θ１第１入射角
θ２第２入射角

Claims

半導体型光源と、
前記半導体型光源からの光を主配光パターン、オーバーヘッドサイン用配光パターンとしてそれぞれ照射するレンズと、
を備え、
前記レンズの入射面は、前記主配光パターンを形成する第１入射面と、前記オーバーヘッドサイン用配光パターンを形成する第２入射面と、から構成されていて、
前記第１入射面は、前記レンズの光軸を通り水平面に垂直な断面において前記半導体光源側に突出した凸形状をなし、
前記第２入射面は、前記第１入射面に対して上側に位置し、前記レンズの光軸を通る水平断面において前記半導体光源側と反対側に突出した凸形状をなし、かつ、前記レンズの光軸を通り水平面に垂直な断面において前記第１入射面からの開始点から上方の端部にかけて前記半導体型光源側に湾曲される、
ことを特徴とする車両用灯具。