CN105889837B - 车辆用灯具 - Google Patents

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Abstract

提供一种车辆用灯具，利用一个单元形成多种配光，并且将其光源分开配置。灯具单元(5)具有：第一透镜(12)，其在前表面(12f)和后表面(12b)具有正光焦度；第二透镜(14)，其配置在第一透镜(12)的后方，具有正折射区域(14u、14d)，该正折射区域具有正光焦度；光源(16、18)，其配置在正折射区域(14u、14d)的后侧焦点(A、B)附近；因此，能够将光源(16、18)分开配置。

Description

车辆用灯具
技术领域
本发明涉及一种形成多种配光的车辆用灯具。
背景技术
在这种灯具中,为了形成例如近光配光和远光配光这两种配光，具备主要形成近光的第一灯具单元和主要形成远光的第二灯具单元。近些年，根据尺寸紧凑化的需求，存在将第一光源和第二光源配置在板状支承部件上下共用投影透镜而利用一个灯具单元形成多种配光的灯具(专利文献1)。
专利文献1：(日本)特开2005-108554号公报
然而，专利文献1的结构由于光源彼此之间靠近，因此存在从光源产生的热容易聚集的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而提出的，提供一种能够利用一个灯具形成多种配光，并且将该光源分开配置的车辆用灯具。
为了解决上述课题，本发明实施方式的车辆用灯具具有：第一透镜，其在前表面和后表面具有正光焦度；第二透镜，其配置在所述第一透镜的后方，并且具有多个正折射区域，该正折射区域具有正光焦度；光源，其在所述第二透镜的后方，配置在与所述第二透镜的多个所述正折射区域对应的多个部位。
换句话说，所述第二透镜将来自多个所述正折射区域的各焦点的光向所述第一透镜的不同区域会聚，所述第一透镜分别会聚来自所述第二透镜的光而使其成为平行光。
根据该实施方式，来自第二透镜的多个正折射区域的各焦点的放射光，在第二透镜上所入射的正折射区域会聚并被分配到第一透镜的不同区域，在第一透镜分别会聚而作为平行光射出。
该实施方式中，由于光源配置在各正折射区域的焦点附近，因此能够将光源彼此分开配置。并且，虽然是一个灯具单元，但是根据后方的第二透镜的正折射区域的数量，能够形成多种配光。
所述第二透镜由多个前凸透镜的连续体形成，所述第一透镜的前表面可以利用上下左右曲率连续的大致凸面形成。
所述第二透镜的所述正折射区域可以由上部区域和下部区域形成。
所述光源可以是与所述上部区域对应地配置的近光用光源和与所述下部区域对应地配置的远光用光源。
所述第一透镜和所述第二透镜可以具有凸缘，所述第一透镜和所述第二透镜经由对两个所述凸缘进行固定的透镜支承部件而定位固定在所述光源的支承部件上。根据该实施方式，能够以第一透镜和第二透镜的中心轴以一致的状态对其进行固定。
根据本发明，能够提供一种利用一个灯具单元形成多种配光，并能够将其光源分开配置的车辆用灯具。
附图说明
图1是第一实施方式的灯具的主视图。
图2是第一实施方式的灯具的纵剖面图。
图3(a)和图3(b)是表示第一实施方式的灯具单元的光线的图。
图4是表示利用第一实施方式的灯具所得到的配光图形的图。
图5是第一实施方式的灯具单元的立体图。
图6是第一实施方式的灯具单元的部分分解立体图。
图7是第二实施方式的灯具的纵剖面图。
图8是表示利用第二实施方式的灯具所得到的配光图形的图。
图9(a)～图9(c)是本发明的实施方式的透镜的变形例。
附图标记说明
1 灯具
5 灯具单元
12 第一透镜
12f 第一透镜前表面
12b 第一透镜后表面
121 凸缘
14 第二透镜
14u 上部区域
14uf 上部区域前表面
14ub 上部区域后表面
14d 下部区域
14df 下部区域前表面
14db 下部区域后表面
14c 结合部
141 凸缘
16 Lo光源
18 Hi光源
20 散热体(光源支承部件)
40 透镜支承部件
PL 近光配光图形
PH 远光配光图形
PH2 附加远光配光图形
具体实施方式
下面，参照附图对本发明优选的实施方式进行说明。
第一实施方式
图1是第一实施方式的灯具1的主视图，图2是第一实施方式的灯具1的纵剖面图(沿图1的II-II线的剖面图)。
灯具1是设置在车辆前部的左右任一方的前照灯。在从正面观察灯具的情况下，箭头L-R表示左右方向、箭头U-D表示上下方向、箭头F-B表示前后方向。灯具1利用具有开口部的箱状的灯体2和在该开口部安装的由具有透光性的树脂或者玻璃等形成的前罩体3形成。
在灯室内配置有灯具单元5、灯具托架6、延伸部7。延伸部7配置在灯具单元5的前方，并且具有容许来自灯具单元5的射出光向灯具前方传播的开口部。灯具托架6的角部中的三处利用瞄准螺钉8固定于灯体2，并且能够向上下左右调整灯具单元5的光轴。
灯具单元5从前方依次具有：第一透镜12、第二透镜14、近光用的Lo光源16和Lo反射器17以及遮光罩15、远光用的Hi光源18和Hi反射器19、散热体20。散热体20是由铝压铸而成的金属块，是作为构成灯具单元5的要素的支承部件，并且在后表面形成有散热风扇(图示省略)，起到使来自Lo光源16和Hi光源18的热散发到灯室空间内的作用。散热体20固定在灯具托架6的前表面。
首先对成为本发明的主要部分的两片透镜、第一透镜12和第二透镜14进行说明。图3是表示第一实施方式的灯具单元5的光线的图。图3(a)是第一透镜12和第二透镜14的垂直剖面图(U-D方向的剖面图)、图3(b)是水平剖面图(L-R方向的剖面图)。该图的箭头表示光线。
第一透镜12是平凸透镜，其前表面12f是上下左右曲率连续的凸面，后表面12b是平面，具有对从后表面12b射入的光进行会聚而作为平行光从前表面12f射出的正光焦度。此外，前表面12f也可以在上下方向和左右方向上曲率不同(非旋转对称)。
第二透镜14配置在第一透镜12的后方。第二透镜14具有会聚从后表面射入的光而从前表面射出的正光焦度，具有上部区域14u和下部区域14d这两个正折射区域。上部区域14u和下部区域14d分别是将平凸透镜分为两部分的形状。上部区域14u中，前表面14uf是上端最厚的上下左右曲率连续的凸面，后表面14ub是平面。下部区域14d中，前表面14df是下端最厚的上下左右曲率连续的凸面，后表面14db是平面。因此，第二透镜14中，射入上部区域14u的光受到向上方会聚的折射，射入下部区域14d的光受到向下方会聚的折射。上部区域14u和下部区域14d利用结合部14c连结，形成为一体透镜。优选结合部14c形成为不具有透镜特性的平板状，但也可以具有曲率不连续的棱线。
第二透镜14以第一透镜12的光轴Ax1对称，在上下具有后侧焦点。即，具有上部区域14u的后侧焦点A和下部区域14d的后侧焦点B(以下仅记载为焦点A、焦点B)。第二透镜14使来自焦点A的光在上部区域14u向第一透镜12的上方区域12A会聚，使来自焦点B的光在下部区域14d向第一透镜12的下方区域12B会聚，使从焦点A和焦点B放射的光在上下分开。
第一透镜12进一步使从上方区域12A射入的光会聚而作为平行光向灯具前方射出，进一步使从下方区域12B射入的光会聚而作为平行光向灯具前方射出。并且，在第一透镜12的后侧焦点面上形成的焦点A和焦点B的光源像作为反转像被投影到灯具前方。
接着，对光源周边进行说明，在本发明中对光源的种类没有特别的限定。光源除了以下所说明的之外也可使用白炽灯、放电灯、其它的二极管等。并且，以下是在想要利用作为本发明的主要部分的第一透镜12和第二透镜14形成例如近光和远光两种配光的情况下优选的一个例子。
如图2所示，Lo光源16是具有矩形状发光面的白色发光二极管。Lo光源16与上部区域14u相对应地配置在比焦点A更位于后方的配置，发光面朝上且固定在散热体20的上表面。Lo反射器17由大致椭圆状的曲面构成，以其第一焦点位于Lo光源16的发光中心的方式固定在散热体20的上表面。将来自Lo光源16的射出光朝灯具前方反射。遮光罩15具有对在Lo反射器17反射的来自Lo光源16的光的一部分进行遮挡的形状的上端边缘，该遮光罩15以所述上端边缘位于焦点A的方式与散热体20一体形成。
Hi光源18是均具有矩形发光面的十一个白色发光二极管。Hi光源18与下部区域14d相对应地以焦点B为中心在左右方向上等间距配置，并且发光面朝前地固定于散热体20的前表面。利用省略图示的亮灯控制回路和配光控制ECU，独立控制各Hi光源18的点亮和熄灭。Hi反射器19利用平面或者抛物线状的曲面构成，以在这些Hi光源18的列的下方延伸的方式固定在散热体20的前表面，并将来自这些Hi光源18的射出光朝灯具前方反射。
对具有以上结构的灯具单元5所形成的配光进行说明。图4是表示利用第一实施方式的灯具1所得到的配光图形的图。该图表示配置在车辆前方25m位置的假想铅直屏幕，表示Lo光源16和Hi光源18全部点亮的情况。
在点亮Lo光源16时，主要在假想垂直屏幕的H-H线下部区域，形成有具有截止线CL1和CL2的近光配光图形PL。近光配光图形PL的形状是公知的，因此省略说明。在点亮全部Hi光源18时，主要在假想垂直屏幕的H-H线上部区域，形成由这些Hi光源18的投影像即十一个矩形部分Ph合成的远光配光图形PH。虽然未做图示，如上所述，这些Hi光源18能够独立地点亮熄灭，因此在配光控制电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)由搭载于车辆等的对向车辆传感器和行人传感器等检测到其他人或车辆存在的情况下，远光配光图形PH能够形成为使该图中的部分Ph部分熄灭的自适应光束(Adaptive Driving Beam,ADB)。
接着，对用于使所述灯具单元5适当地发挥功能的两片透镜12、14的固定方式的例子进行说明。图5是第一实施方式的灯具单元5的立体图、图6是第一实施方式的灯具单元5的部分分解立体图。
在第一透镜12上一体形成有从左右的周缘部向左右两方向延伸的一对凸缘121、121。在各凸缘121上，在上下方向等间隔的两个部位开口形成有插入孔122。插入孔122、122之间形成有定位孔123。
第二透镜14与第一透镜12相同，一体形成有从左右周缘部向左右两方向延伸的一对凸缘141、141。在各凸缘141上，在上下方向等间隔的两个部位开口形成有插入孔142。在插入孔142、142之间形成有定位孔143。与第一透镜12的凸缘121相比，凸缘141向左右方向延伸的长度短。
利用一对透镜支承部件40对两片透镜12、14进行定位使其固定于散热体20。透镜支承部件40具有第一抵接部42、第二抵接部44和臂部46。
第二抵接部44是平板状，在前端的垂直面上形成有与第二透镜14的插入孔142、142一致的安装孔441、441。在安装孔441、441之间，在与定位孔143对应的位置形成有定位销442。在利用该定位孔143、定位销442对第二透镜14进行定位的基础上，相对于插入孔142和安装孔441插入未图示的安装螺丝而将第二透镜14固定在第二抵接部44的前端面。
第一抵接部42配置在第二抵接部44的外侧，是在前方具有比第二抵接部44长度长的平板状，在前端的垂直面上形成有与第一透镜12的插入孔122、122一致的安装孔421、421。在安装孔421、421之间，在与定位孔123对应的位置形成有定位销422。在利用该定位孔123、定位销422对第一透镜12进行定位的基础上，相对于插入孔122和安装孔421插入未图示的安装螺丝而将第一透镜12固定在第一抵接部42的前端面。
臂部46从第一抵接部42和第二抵接部44的上端面向后方延伸形成，使用在后方两个部位形成的安装孔461、461和卡合从散热体20向上方突出的定位销(未图示)的定位孔462，螺纹固定于散热体20。这样，第一透镜12和第二透镜14在周缘部具有平板状的一对凸缘121和141，利用在前后方向具有与透镜数量对应的个数的阶梯部的透镜支承部件40，使第一透镜12的凸缘部121抵接固定在最外侧的阶梯部(第一抵接部42)的前端垂直面，在其内侧使第二透镜14的凸缘部141抵接固定在前后方向长度比外侧的阶梯短的阶梯部(第二抵接部44)的前端垂直面，将将该透镜支承部件40固定于固定光源16、18的散热体20，进行光源16、18和第一透镜12、第二透镜14的定位。
此外，根据第一透镜12和第二透镜14的焦点位置适当地设计臂部45、第二抵接部44及第一抵接部42的前后方向的长度。
如上，根据灯具单元5，来自第二透镜14的焦点A和焦点B的发射光，在第二透镜14上分别在上部区域14u和下部区域14d会聚而分配到第一透镜12的上方区域12A和下方区域12B，在第一透镜12进一步会聚而成为平行光射出。
如果要在灯具单元5中将光源配置在有效的位置，则光源会被配置在上部区域14u和下部区域14d的后侧焦点A、B附近，因此能够在灯具单元5中将光源彼此分开配置。
并且，灯具单元5尽管是将Lo光源16和Hi光源18利用单一投影透镜(第一透镜12)投影的一个灯具单元，但是能够形成经由第二透镜14的上部区域14u形成的近光配光图形PL和经由下部区域14d形成的远光配光图形PH这两种配光。
并且，由于使两枚透镜12、14前后配置，因此在没有点亮时，从灯具前方能观察到只具有由配置在最前方的连续面形成的第一透镜12的单眼灯具(参照图1)，并且也适合于灯具设计的观点。另外，由于位于最前方的第一透镜12的光焦度，第一透镜12里侧的构造并不明显。
并且，通过使两枚透镜12、14前后配置，能够使光焦度分散到各个透镜，因此能够薄地形成各透镜。因此，在透镜的注塑时能够缩短成形时间。
并且，通过在第一透镜12和第二透镜14上形成凸缘121、141，并使其经由透镜支承部件40定位固定于作为光源16、18的支承部件的散热体20，能够以第一透镜12的中心轴(即光轴Ax1)与第二透镜14的中心轴(通过第二透镜14整体的中心的轴，在本实施方式的情况下，是上部区域14u的后侧焦点A和下部区域14d的后侧焦点B上下对称而呈现的轴Ax2)一致的状态进行固定。
(第二实施方式)
本发明的灯具单元5能够根据后方的第二透镜14的正折射区域的数量形成更多种的配光，因此对该实施方式进行说明。图7是第二实施方式的灯具1的纵剖面图。需要说明的是，对于与第一实施方式相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
第一透镜12与第一实施方式相同。
第二透镜14具有会聚从后表面射入的光收束并使其从前表面射出的正光焦度的、上部区域14u、中央区域14m和下部区域14d这三个正折射区域。上部区域14u和下部区域14d分别与第一实施方式相同。中央区域14m是前表面14mf为上下左右曲率连续的凸面、后表面14mb为平面的平凸透镜，会聚从后表面14mb射入的光而使其从前表面14mf射出。在该实施方式中，第二透镜14的中心轴Ax2是中央区域14m的光轴，中央区域14m的焦点C在第一透镜12的光轴Ax1上，上部区域14u的焦点A和下部区域14d的焦点B以光轴Ax1上下对称。利用中央区域14m连结上部区域14u和下部区域14d而形成一体透镜。
在该实施方式中，射入第二透镜14的上部区域14u的来自焦点A的光向第一透镜12的上方区域12AA会聚，射入第二透镜14的下部区域14d的来自焦点B的光向第一透镜12的下方区域12BB会聚，射入第二透镜14的中央区域14m的来自焦点C的光向第一透镜12的中央区域12CC会聚，在上下中央被分开，作为平行光从第一透镜12向灯具前方射出。
对采用该实施方式的情况下的灯具5优选的光源周边的一个例子进行说明。以下为利用该实施方式想要形成例如近光、远光、以及附加光这三种配光的情况下的一个例子。
形成近光的Lo光源16、Lo反射器17、以及遮光罩15与第一实施方式相同，固定的位置也与第一实施方式相同。
形成远光的Hi光源18和Hi反射器19也与第一实施方式相同，固定位置也相同，但是这些Hi光源18以中央区域14m的焦点C为中心左右配置。
在该实施方式中，还具有附加光源26和附加光源26用的附加反射器27。附加光源26例如是具有矩形状发光面的白色发光二极管。附加光源26配置在比下部区域14d的焦点B更位于后方的位置，发光面朝下地固定于散热体20的下表面。附加反射器27利用大致椭圆状的曲面构成，以其第一焦点位于附加光源26的发光中心的方式固定于散热体20的下表面，使来自附加光源26的射出光朝向灯具前方反射。
对利用该实施方式的灯具单元5所形成的配光进行说明。图8是表示利用第二实施方式的灯具所得到的配光图形的图。该图也表示配置在车辆前方25m的位置的假想铅直屏幕，表示Lo光源16和这些Hi光源18以及附加光源26全部点亮的情况。
该实施方式中除了点亮Lo光源16所得到的近光配光图形PL、点亮Hi光源18所得到的远光配光图形PH之外，还形成有通过点亮附加光源26所得到的在H-H线与V-V线的交点附近用于提高远方辨识性的椭圆状附加远光配光图形PH2。这样，该方式的灯具5尽管是利用单一的投影透镜(第一透镜12)对Lo光源16、Hi光源18以及附加光源26投影的一种灯具单元，但能够形成经由第二透镜14的上部区域14u形成的近光配光图形PL、经由下部区域14d形成的远光配光图形PH、经由中央区域14m形成的附加远光配光图形PH2这三种配光。
这样，在本发明中能够仅根据在后方第二透镜14形成的正折射区域的数量来形成配光图形。并且，在上述各实施方式中，表示了将灯具单元5应用于形成近光和远光的前照灯的例子，但也可应用于形成转向灯和刹车灯等多种配光的尾灯。
(变形例)
另外，第一透镜12和第二透镜14也可伴随以下变形。图9是本发明实施方式的透镜的变形例。基于第一实施方式进行说明。对相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
9(a)中，第一透镜12的后表面12b利用具有v状凹部31的连续曲面形成，该v状凹部31在上下方向的中央位置向透镜前表面12f侧呈v状凹陷。由此，能够使来自第二透镜14的上部区域14u的焦点A的光和来自下部区域14d的焦点B的光在后表面12b更好地上下分开。并且，在后表面12b的曲面部分，难以看到第一透镜12更里侧的构造。
在图9(b)中，在第一透镜12的前表面12f上，形成有在上下方向的中央位置向透镜后表面12b侧微小地呈v状凹陷的微小凹部32。在后表面12b具有上述v状凹部31。由此，能够使来自第二透镜14的上部区域14u的焦点A的光和来自下部区域14d的焦点B的光在前表面12f良好地上下分开。这样，第一透镜12的前表面12f尽管是上下左右曲率连续的凸面，也可以在一部分具有凹部。在该情况下，虽然第一透镜12的前表面12f在微小凹部32的部分具有产生扩散的负光焦度，但是第一透镜12整体具有会聚的正光焦度，因此该实施方式也包含在本发明的保护范围之中。
在图9(c)中，第一透镜12形成为双凸透镜。后表面12b由上下左右曲率连续的凸面形成，前表面12f具备上述微小凹部32。此外，第二透镜14所具有的曲率可以根据图9(a)～图9(c)的第一透镜12来确定为合适的曲率。
作为其它的变形例，第二透镜14也可不形成为一片透镜(一体透镜)。即，也可以是以各别定位的状态对具有上部区域14u的功能的透镜和具有下部区域14d的功能的透镜进行固定的实施方式。
并且，第二透镜14不限于像上述实施方式那样在上下方向具有多个正折射区域，也可以在左右方向具有多个正折射区域、在上下左右具有多个正折射区域。
并且，在第二透镜14的后方可以配置功能与第二透镜14相同的第三透镜、第四透镜…，并将光焦度进一步分散到各透镜。
以上对本发明灯具单元的实施方式和变形例进行了说明，但其仅为本发明的一个例子，基于本领域技术人员的知识可以对各实施方式和各变形例进行组合，这样的组合也包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种车辆用灯具，其特征在于，具有：
第一透镜，其在前表面和后表面具有正光焦度；
第二透镜，其配置在所述第一透镜的后方，并且具有多个正折射区域，该正折射区域具有正光焦度；
光源，其在所述第二透镜的后方，配置在与所述第二透镜的多个所述正折射区域对应的多个部位，
所述第二透镜的所述正折射区域由上部区域和下部区域构成，
所述光源是与所述上部区域对应地配置的近光用光源和与所述下部区域对应地配置的远光用光源。
2.如权利要求1所述的车辆用灯具，其特征在于，
所述第二透镜将来自多个所述正折射区域的各焦点的光向所述第一透镜的不同区域会聚，所述第一透镜分别会聚来自所述第二透镜的光而使其成为平行光。
3.如权利要求1或2所述的车辆用灯具，其特征在于，
所述第二透镜利用将多个前凸透镜形成为一体的一体透镜形成，所述第一透镜的前表面由上下左右曲率连续的大致凸面形成。
4.如权利要求1或2所述的车辆用灯具，其特征在于，
所述第一透镜和所述第二透镜具有凸缘，所述第一透镜和所述第二透镜经由对两个所述凸缘进行固定的透镜支承部件而定位固定在所述光源的支承部件上。
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