CN108139056B - 前照灯用光源及移动体用前照灯 - Google Patents

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Abstract

本发明的前照灯用光源(100)包括发光元件(1)、以及具有对发光元件(1)发出的光进行反射的反射面部(32)及将反射面部(32)反射后的光向移动体前方进行投影的投影透镜部(33)的导光构件(3)，前照灯用光源(100)将发光元件(1)偏离投影透镜部(33)的光轴(C1)进行配置，反射面部(32)是具有光轴(C2)并在光轴(C2)上具有一个焦点(F2)的凹面镜状，将反射面部(32)与反射面部(32)的光轴(C2)的交点即光学中心(O)配置在投影透镜部(33)的光轴(C1)上且配置在投影透镜部(33)与投影透镜部(33)的焦点(F1)之间，并且将反射面部(32)的光轴(C2)沿通过发光元件(1)的发光面的中心部与投影透镜部(33)的中心部之间的方向进行配置。

Description

前照灯用光源及移动体用前照灯
技术领域
本发明涉及移动体用的前照灯，尤其涉及其光源。
背景技术
以往，车载用前照灯的光源采用以钨丝为发光体的灯泡、以及通过电弧放电来进行发光的放电灯等。
此外，近来，作为灯泡和放电灯的替代品，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)也正在普及。LED在具有长寿命的同时，能够以较小的功耗确保前照灯所需的亮度，并且能够通过提供恒定电流这一简单的控制来使亮度稳定，因此，适合用于车载用前照灯的光源。此外，LED的尺寸和亮度的变化较多，能够任意地选择为了形成前照灯的配光而使用的光源的个数及各光源的形状。因此，以往由于光源的个数或形状的限制而无法实现的崭新设计的前照灯、或小型设计的前照灯也能够得以实现。
专利文献1～3中公开了具有光源、对光源发出的光进行反射的反射镜、以及将反射镜反射后的光投影至车辆前方的投影透镜的前照灯。尤其是在专利文献2、3中，还公开了使用LED作为光源并利用一体的透明构件来构成反射镜和投影透镜的前照灯。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利实开平1-130203号公报
专利文献2：日本专利特开2010-108639号公报
专利文献3：日本专利特开2012-84330号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
近年来，进一步追求车载用前照灯的小型化，也进一步追求其光源的小型化。作为实现光源的小型化的方法，可考虑缩短投影透镜的焦点距离。但是，一般情况下，焦点距离短的凸透镜的曲率较大，难以成形。此外，各种像差也容易变大，从而难以制作得到具有所期望的光学特性的透镜。因此，难以在使用一片凸透镜来构成投影透镜的同时缩短焦点距离。
针对该问题，可考虑采用下述构造，即：设置与投影透镜相对的辅助用的凸透镜，从而通过两片凸透镜的组合来缩短焦点距离。然而，在该构造中，由于使用了辅助用的凸透镜，因此元器件数量增加，进而导致成本增加。
另外，为了光源的小型化，专利文献1～3所记载的反射镜和投影透镜无法充分地灵活运用光学特性。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够在不增加元器件数量的情况下缩短焦点距离的前照灯用光源。此外，其目的还在于提供一种使用了该前照灯光源的移动体用前照灯。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的前照灯用光源包括：发光元件；以及导光构件，该导光构件具有反射面部和投影透镜部，所述反射面部对发光元件发出的光进行反射，所述投影透镜部将经反射面部反射后的光向移动体前方进行投影，所述前照灯用光源将发光元件偏离投影透镜部的光轴进行配置，反射面部是具有光轴并在光轴上具有一个焦点的凹面镜状，将反射面部与反射面部的光轴的交点即光学中心配置在投影透镜部的光轴上且配置在投影透镜部与投影透镜部的交点之间，并且，将反射面部的光轴沿通过发光元件的发光面的中心部与投影透镜部的中心部之间的方向进行配置。
本发明的移动体用前照灯具备上述前照灯用光源。
发明效果
本发明的前照灯用光源与设置有辅助用的凸透镜的构造相比，能够在不增加元器件数量的情况下缩短焦点距离。并且，根据本发明，能够得到使用了该前照灯用光源的移动体用前照灯。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的前照灯用光源的立体图。
图2(a)是图1所示的导光构件的主视图。图2(b)是图1所示的导光构件的后视图。图2(c)是图1所示的导光构件的侧视图。图2(d)是图1所示的导光构件的俯视图。图2(e)是图1所示的导光构件的仰视图。
图3是表示近光灯的配光的一个示例的说明图。
图4是沿图2所示的A-A’线的剖视图。
图5是表示近光灯的配光的其他示例的说明图。
图6(a)是实施方式1所涉及的其他导光构件的主视图。图6(b)是实施方式1所涉及的其他导光构件的后视图。图6(c)是实施方式1所涉及的其他导光构件的侧视图。图6(d)是实施方式1所涉及的其他导光构件的俯视图。图6(e)是实施方式1所涉及的其他导光构件的仰视图。
图7(a)是实施方式1所涉及的其他导光构件的主视图。图7(b)是实施方式1所涉及的其他导光构件的后视图。图7(c)是实施方式1所涉及的其他导光构件的侧视图。图7(d)是实施方式1所涉及的其他导光构件的俯视图。图7(e)是实施方式1所涉及的其他导光构件的仰视图。
图8是表示近光灯的配光的其他示例的说明图。
图9(a)是实施方式1所涉及的其他导光构件的主视图。图9(b)是实施方式1所涉及的其他导光构件的后视图。图9(c)是实施方式1所涉及的其他导光构件的侧视图。图9(d)是实施方式1所涉及的其他导光构件的俯视图。图9(e)是实施方式1所涉及的其他导光构件的仰视图。
图10是表示近光灯的配光的其他示例的说明图。
图11是本发明的实施方式1所涉及的其他前照灯用光源的立体图。
图12是本发明的实施方式1所涉及的其他前照灯用光源的剖视图。
图13是本发明的实施方式2所涉及的前照灯用光源的剖视图。
图14是本发明的实施方式2所涉及的其他前照灯用光源的剖视图。
图15是本发明的实施方式2所涉及的其他前照灯用光源的立体图。
图16是图15所示的前照灯用光源的剖视图。
图17是本发明的实施方式2所涉及的其他前照灯用光源的剖视图。
图18是本发明的实施方式2所涉及的其他前照灯用光源的剖视图。
图19是本发明的实施方式2所涉及的其他前照灯用光源的剖视图。
图20是本发明的实施方式2所涉及的其他前照灯用光源的剖视图。
图21是本发明的实施方式3所涉及的前照灯用光源的立体图。
图22是图21所示的前照灯用光源的剖视图。
图23是本发明的实施方式3所涉及的其他前照灯用光源的剖视图。
图24是表示行驶灯的配光的一个示例的说明图。
图25是本发明的实施方式3所涉及的其他前照灯用光源的剖视图。
图26是表示特定方向照明灯的原理的说明图。
图27是表示特定方向照明灯的配光的一个示例的说明图。
图28是本发明的实施方式3所涉及的其他前照灯用光源的剖视图。
图29是本发明的实施方式4所涉及的前照灯的立体图。
图30是表示图29的前照灯产生的配光的一个示例的说明图。
图31是表示图29的前照灯产生的配光的其他示例的说明图。
图32是表示图29的前照灯产生的配光的其他示例的说明图。
图33是表示图29的前照灯产生的配光的其他示例的说明图。
具体实施方式
下面，为了更详细地说明本发明，根据附图对用于实施本发明的方式进行说明。
实施方式1.
图1是前照灯用光源100的立体图。图2(a)是图1所示的导光构件3的主视图。图2(b)是图1所示的导光构件3的后视图。图2(c)是图1所示的导光构件3的侧视图。图2(d)是图1所示的导光构件3的俯视图。图2(e)是图1所示的导光构件3的仰视图。参照图1和图2，对例如构成为车载用的实施方式1的前照灯用光源100进行说明。
发光元件1例如是发光二极管(light Emitting Diode，LED)、有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)或激光二极管(Laser Diode，LD)等半导体发光元件。发光元件1是因通电而从发光面11发出光的元器件。
发光元件1固定在固定构件2上。固定构件2例如是半导体发光元件用的基板，兼具对发光元件1所发出的热进行散热的散热构件的功能。
导光构件3配置为与发光元件1的发光面11相对。导光构件3例如由丙烯酸或聚碳酸酯等透明树脂或玻璃一体成形而得到。导光构件3具有供发光元件1所发出的光入射的入射面部31、对从入射面部31入射的光进行反射的反射面部32、以及对经反射面部32反射后的光进行聚焦并向车辆前方投影的投影透镜部33。
此外，导光构件3在入射面部31与反射面部32之间设置有配光形成用反射面部34。配光形成用反射面部34用于通过对入射到入射面部31的光中的一部分进行反射，从而形成作为车载前照灯的近光灯来使用时的配光。
图3示出车载前照灯的近光灯的配光的一个示例。配光形成用反射面部34通过对入射到入射面部31的光中的朝向车辆后方侧的光进行反射，从而使得前照灯用光源100的配光成为图3所示那样仅对截止线CL下方进行照射的配光。截止线CL对应于配光形成用反射面部34的反射面部32侧的端边35，截止线CL附近的配光根据端边35的形状来确定。
利用发光元件1、固定构件2及导光构件3构成前照灯用光源100。即，图1和图2所示的前照灯用光源100是近光灯用的光源。
接着，参照图4说明前照灯用光源100的详细构造。
如图4所示，投影透镜部33呈凸透镜状，具有光轴C1并在光轴C1上具有焦点F1。发光元件1偏离投影透镜部33的光轴C1进行配置，具体而言，配置在光轴C1的下方。此外，发光元件1设置为发光面11的中心部的法线N与投影透镜部33的光轴C1正交的位置及方向。
反射面部32是具有光轴C2并在光轴C2上具有1个焦点F2的凹面镜状，具体而言，例如呈沿着抛物面或球面的形状。图4的示例中，反射面部32呈沿着抛物面S1的形状。反射面部32与反射面部32的光轴C2的交点即光学中心O配置在投影透镜部33的光轴C1上，且配置在投影透镜部33与投影透镜部33的焦点F1之间。
并且，反射面部32的光轴C2朝向角θ1的中央进行配置，该角θ1是由投影透镜部33的光轴C1与通过反射面部32的光学中心O及配光形成用反射面部34的反射面部32侧的端边35的中心部的直线L1所成的角。图4的示例中，光轴C1与直线L1正交，光轴C1与光轴C2所成的角θ2为45°，且直线L1与光轴C2所成的角θ3为45°。
并且，发光元件1的发光面11在车辆后方侧的端边12配置在沿着配光形成用反射面部34的面S2上。另外，在图4的示例中，面S2呈平面状，直线L1为沿着该平面的直线，因此，图中L1与S2重合。
接着，参照图4说明前照灯用光源100的动作及效果。
由于光轴C2朝向光轴C1与直线L1所成的角θ1的中央进行配置，因此反射面部32将发光元件1发出并入射到入射面部31的光向投影透镜部33进行反射。此时，由于反射面部32呈具有焦点F2的凹面镜状，因此对入射光将反射光进行聚焦。此外，由于反射面部32的光学中心O配置在投影透镜部33与投影透镜部33的焦点F1之间，因此投影透镜部33进一步对由反射面部32聚焦后的光进行聚焦并向车辆前方进行投影。
由此，实施方式1的前照灯用光源100通过采用凸透镜状的投影透镜部33进一步对经凹面镜状的反射面部32聚焦后的光进行聚焦的构造，从而与现有的前照灯用光源相比能够进一步缩短焦点距离。此外，由于将反射面部32设为凹面镜状，因此，与例如将反射面部设为平面镜状的情况相比，也能够进一步缩短焦点距离。即，在将反射面部设为平面镜状的情况下，从投影透镜部33到投影透镜部33单体的焦点F1为止的焦点距离(f1+f2)、与从投影透镜部33到投影透镜部33和反射面部的合成焦点F1’为止的焦点距离(f1+f2’)成为相同值。另一方面，在将反射面部32设为凹面镜状的情况下，相比于从投影透镜部33到投影透镜部33单体的焦点F1为止的焦点距离(f1+f2)，能够缩短从投影透镜部33到投影透镜部33和反射面部32的合成焦点F1”为止的焦点距离(f1+f2”)。通过缩短焦点距离，使得与在独立于导光构件3的其他构件上设置与投影透镜部33相对的辅助用凸透镜而得的构造相同，从而能够进一步使前照灯用光源100小型化。
另外，利用投影透镜部33与凹面镜状的反射面部32的组合来缩短焦点距离的构造不需要上述辅助用的凸透镜，从而能够削减元器件数量。
此外，利用投影透镜部33与凹面镜状的反射面部32的组合来缩短焦点距离的构造与投影透镜部33使用焦点距离较短的凸透镜的构造相比，能够减小投影透镜部33的曲率。因此，能够容易地进行投影透镜部33的成形，提高成形精度。此外，能够减小投影透镜部33的像差。
此外，通过将反射面部32设为沿着抛物面S1的凹面镜状，从而能够防止因反射面部32而产生色像差。通过组合曲率较小的投影透镜部33和没有色像差的反射面部32，从而能够抑制近光灯的配光中在截止线CL附近产生的色的分离。
此外，通过将发光元件1的发光面11的车辆后方侧的端边12配置在面S2上，从而使得发光面11的整个面与入射面部31相对。由此，能够有效地使用发光元件1发出的光，提高光的利用效率。
此外，如图4所示，配光形成用反射面部34的反射面部32侧的端边35可配置于投影透镜部33和反射面部32的合成焦点F1”。由此，能够在近光灯的配光中鲜明地形成截止线CL。
这里，在如图1和图2所示将配光形成用反射面部34的端边35设为直线状、如图4所示将端边35的中心部配置于合成焦点F1”的情况下，虽然端边35的中心部配置于合成焦点F1”，但根据投影透镜部33的曲率，端边35随着朝向两端部而逐渐远离合成焦点F1”。因此，如图5所示，虽然在近光灯的配光中截止线CL的中心部鲜明，但随着朝向两端部可能会逐渐变得模糊。
因此，如图6所示，可以将配光形成用反射面部34的端边35设为与中央部相比两端部朝着接近投影透镜部33的光轴C1的方向弯曲的形状。即，在因凹面镜状的反射面部32与凸透镜状的投影透镜部33的组合而发生像面弯曲的情况下，为了修正该像面弯曲而使端边35弯曲。由此，能够将配光形成用反射面部34的端边35整体配置于投影透镜部33与反射面部32的合成焦点F1”，能够使截止线CL整体更为鲜明。
另外，配光形成用反射面部34的端边35不限于图2和图6所示的形状，根据前照灯用光源100所要求的配光可以设为任意形状。以下，参照图7～图10，对将配光形成用反射面部34的端边35设为不同形状的前照灯用光源100进行说明。
首先，通过使配光形成用反射面部34的端边35向车辆前后方向倾斜，能够使截止线CL沿上下方向倾斜。
具体而言，例如，如图7所示，使配光形成用反射面部34的右半部和左半部中与人行道侧的配光相对应的半部相对于另一半部向车辆后方侧倾斜。由此，配光形成用反射面部34的端边35中，与人行道侧的配光相对应的半部相对于另一半部也向车辆后方侧倾斜。其结果如图8所示，在近光灯的配光中，能够使相向车道侧的截止线CL水平，并使人行道侧的截止线CL向上方倾斜。
或者，例如，可以通过从图7所示的状态使与相向车道侧的配光相对应的半部向车辆前方侧倾斜，从而使得配光形成用反射面部34的端边35整体向车辆前后方向倾斜。该情况下，截止线CL成为从相向车道侧的端部起随着朝向人行道侧的端部而逐渐上升的形状。
由此，通过使近光灯的配光中截止线CL的一部分或全部倾斜，并使人行道侧的照射区域相对于相向车道侧的照射区域向上方扩大，从而能够实现防止相向车辆的驾驶员眩惑、且本车辆的驾驶员容易目视辨认人行道侧的配光。
此外，即使使图1、图2及图4所示的导光构件3相对于光轴C1旋转，且根据旋转角度使发光元件1的配置位置偏离导光构件3的下方，也能够使截止线CL沿上下方向倾斜。并且，在这种使导光构件3旋转的前照灯用光源100中，通过使端边35相对于车辆前后方向发生倾斜，也能够构成使发光元件1的配置位置偏离导光构件3的下方且截止线CL成为水平的前照灯用光源100。由此，通过使配光形成用反射面部34的端边35向车辆前后方向倾斜，从而能够提高发光元件1相对于截止线CL的配置自由度。
此外，配光形成用反射面部34的端边35可以是中央部比两端部要向朝车辆后方侧或车辆前方侧突出的方向弯曲的形状。
例如，如图9所示，使端边35的中央部比两端部要向朝车辆后方侧突出的方向弯曲。由此，如图10所示，能够使截止线CL的中央部比两端部要向朝上方突出的方向弯曲。同样地，通过使端边35的中央部比两端部要向朝车辆前方侧突出的方向弯曲，从而能够使截止线CL的中央部比两端部要向朝下方突出的方向弯曲。
接着，参照图11和图12说明前照灯用光源100的变形例。
如图11所示，导光构件3可以是在两侧部一体成形有固定部36的构件。固定部36具有螺钉孔，使用螺钉4以螺钉紧固的方式固定于固定构件2。由此，与使用独立于导光构件3的固定构件的构造相比，能够削减元器件数量。
此外，如图12所示，可以将发光元件1配置在投影透镜部33的光轴C1的上方。图12中，对于与图4所示的前照灯用光源100相同的部位，标注相同标号并省略说明。在将发光元件1配置在光轴C1的上方的情况下，将发光元件1的发光面11在车辆前方侧的端边13配置在沿着配光形成用反射面部34的面S2上。由此，能够使发光面11的整个面与入射面部31相对，从而提高光的利用效率。
另外，在将如图4所示将发光元件1配置在光轴C1的下方而得的前照灯用光源100中，可以将发光面11在车辆后方侧的端边12配置在面S2的车辆前方侧。同样地，在如图14所示将发光元件1配置在光轴C1的上方的结构中，可以将发光面11在车辆前方侧的端边13配置在面S2的车辆后方侧。不管采用哪种构造，都能够使发光面11的整个面与入射面部31相对，从而提高光的利用效率。
此外，反射面部32的光轴C2可以不严格朝向光轴C1与直线L1所成角θ1的中央，角θ2、θ2的值也可以具有差。通过至少将反射面部32的光轴C2配置在通过发光元件1与投影透镜部33之间的方向上，从而反射面部32能够将发光元件1所发出的光向投影透镜部33进行反射。
此外，反射面部32可以根据光的入射角而采用不同的反射构造。
即，将反射面部32能够对光进行全反射的入射角的最小值称为“临界角”，临界角的值由构成导光构件3的透明材料的折射率和导光构件3外的空气的折射率来决定。在沿入射角为临界角以上的方向配置反射面部32的情况下，反射面部32可在导光构件3的内表面部对光进行全反射。另一方面，在沿入射角为临界角以下的方向配置反射面部32的情况下，反射面部32无法在导光构件3的内表面部对光进行全反射，入射光的一部分会漏到导光构件3外。
因此，在沿入射角为临界角以下的方向配置反射面部32的情况下，反射面部32通过例如真空蒸镀在导光构件3的外表面部镀敷银或铝等金属。通过利用该镀敷来反射光，从而能够防止光漏到导光构件3外，能够提高光的利用效率。此外，也可以不采用镀敷，而在导光构件3的外表面部层叠由折射率不同的多种材料形成的涂层，从而形成光的反射层。
另一方面，在沿入射角为临界角以上的方向配置反射面部32的情况下，不需要镀敷或涂层，反射面部32采用在导光构件3的内表面部对入射光进行全反射的构造。由此，与需要镀敷等的情况相比，能够降低前照灯用光源100的制造成本。
此外，作为近光灯的配光的替代，或在近光灯的配光的基础上，配光形成用反射面部34还可以形成转向灯、雾灯的配光。即，近光灯用的前照灯用光源100也可使用于转向灯、雾灯用的光源。由此，近光灯用的前照灯用光源100的用途不限于近光灯。
此外，合成焦点F1”的配置位置不限于图4和图12所示的位置。合成焦点F1”的配置位置根据反射面部32的曲率、以及光轴C1上光学中心O的位置等来决定。
此外，发光元件1的发光面11与导光构件3的入射面部31可以不平行，投影透镜部33的光轴C1与发光面11的中心部的法线N也可以不正交。
并且，设置有实施方式1的前照灯用光源100的前照灯不限于车载用的前照灯。前照灯用光源100也可使用于包含车辆、铁路、船舶或航空器等在内的任意的移动体的前照灯。
如上所述，实施方式1的前照灯用光源100包括发光元件1、以及形成有对发光元件1发出的光进行反射的反射面部32、及将反射面部32反射后的光向移动体前方进行投影的投影透镜部33的导光构件3，将发光元件1配置为偏离投影透镜部33的光轴C1，反射面部32是具有光轴C2并在光轴C2上具有一个焦点F2的凹面镜状，将反射面部32与反射面部32的光轴C2的交点即光学中心O配置在投影透镜部33的光轴C1上且配置在投影透镜部33与投影透镜部33的焦点F1之间，并且将反射面部32的光轴C2沿通过发光元件1的发光面的中心部与投影透镜部33的中心部之间的方向进行配置。通过采用凸透镜状的投影透镜部33进一步对经凹面镜状的反射面部32聚焦后的光进行聚焦的构造，从而无需辅助用的凸透镜，能削减元器件数量，并且能够缩短焦点距离从而使前照灯用光源100更为小型化。此外，与通过增大投影透镜部33的曲率来缩短焦点距离的构造相比，能够容易地对投影透镜部33进行成形，从而能够提高成形精度，并能够减小投影透镜部33的像差。
此外，前照灯用光源100是近光灯用的光源，导光构件3在发光元件1与反射面部32之间具有配光形成用反射面部34，将配光形成用反射面部34的反射面部32侧的端边35配置于投影透镜部33与反射面部32的合成焦点F1”，将反射面部32的光轴C2朝向角θ1的中央进行配置，该角θ1是投影透镜部33的光轴C1、与通过反射面部32的光学中心O及配光形成用反射面部34的反射面部32侧的端边35的中心部的直线L1所成的角。通过设置配光形成用反射面部34，能够构成近光灯用的光源。并且，所涉及的近光灯用的光源也可使用于车载用的转向灯、雾灯用的光源。
此外，前照灯用光源100中，将发光元件1配置在投影透镜部33的光轴C1的上方，将发光元件1的发光面11在移动体前方侧的端边13配置在沿着配光形成用反射面部34的面S2上或面S2的移动体后方侧。或者，前照灯用光源100中，将发光元件1配置在投影透镜部33的光轴C1的下方，将发光元件1的发光面11在移动体后方侧的端边12配置在沿着配光形成用反射面部34的面S2上或面S2的移动体前方侧。由此，能够使发光面11的整个面与入射面部31相对，从而提高光的利用效率。
此外，配光形成用反射面部34的反射面部32侧的端边35是两端部比中央部要向朝接近投影透镜部33的光轴C1的方向弯曲的形状。通过将端边35的曲率与投影透镜部33的曲率相组合，配光形成用反射面部34的端边35整体配置于投影透镜部33与反射面部32的合成焦点F1”，从而能够使近光灯的配光中的截止线CL整体更为鲜明。
此外，配光形成用反射面部34的反射面部32侧的端边35呈至少一部分相对于移动体前后方向发生倾斜的形状。由此，能够形成使人行道侧的截止线CL向上方倾斜的配光，或者能够提高发光元件1相对于所要求的截止线CL的配置自由度。
此外，配光形成用反射面部34的反射面部32侧的端边35是中央部比两端部要向朝移动体后方侧或移动体前方侧突出的方向弯曲的形状。由此，能够形成截止线CL向上下方向弯曲的配光。
此外，反射面部32构成为发光元件1发出的光以大于临界角的角度入射并在导光构件3的内表面部对光进行反射，或者构成为通过设置于导光构件3的外表面部的镀敷或涂层来对发光元件1发出的光进行反射。在沿入射角小于临界角的方向配置反射面部32的情况下，利用镀敷或涂层来反射光，由此能够防止光漏到导光构件3外，能够提高光的利用效率。另一方面，在沿入射角大于临界角的方向配置反射面部32的情况下，无需镀敷或涂层，能够降低前照灯用光源100的制造成本。
实施方式2.
参照图13～图20，说明前照灯用光源100的变形例。另外，图13～图20所示的前照灯用光源100均是与实施方式1相同的车载前照灯的近光灯用的光源。图13～图20中，对于与图1、图2及图4所示的实施方式1的前照灯用光源100相同的部位，标注相同标号并省略说明。
图13所示的前照灯用光源100在发光元件1的发光面11与导光构件3的入射面部31之间设置有折射构件5。折射构件5例如由丙烯酸或聚碳酸酯等透明树脂或玻璃成形而得到。折射构件5如图13所示截面为楔形，使发光元件1发出的光折射并入射到入射面部31。
这里，折射构件5如图中箭头A1所示，从发光元件1的发光面11的中心部发出的光以朝向配光形成用反射面部34的反射面部32侧的端边35的中心部的方式折射。由此，在近光灯的配光中，能够获得下述配光，即：截止线的中心部的正下方最为明亮，并随着远离中心部而逐渐变暗。
在近光灯的配光中，若左右两端部过于明亮，则照射区域与其以外的暗部的边界显著，从而成为对驾驶员而言存在不协调感的配光。并且，若下端部过于明亮，则照射光被道路反射，从而成为对驾驶员而言反而难以目视辨认车辆前方的配光。对此，通过采用截止线的中心部的正下方最为明亮、且随着远离中心部逐渐变暗的配光，从而能够实现可减轻给驾驶员带来的不协调感、且容易目视辨认车辆前方的配光。
图14所示的前照灯用光源100中，通过使导光构件3的入射面部31的一部分相对于发光元件1的发光面11发生倾斜来形成折射部37。即，折射部37与导光构件3一体成形。折射部37与图13所示的折射构件5同样地使发光元件1发出的光发生折射。由此，与图13所示的前照灯用光源100同样地，能够实现可减轻给驾驶员带来的不协调感、且容易目视辨认车辆前方的配光。此外，由于不需要独立于导光构件3的折射构件，因此能够削减元器件数量，并降低前照灯用光源100的制造成本。
图15和图16所示的前照灯用光源100中，在导光构件3的入射面部31上设置有折射部37a和入射部38。折射部37a与图14所示的折射部37同样地使发光元件1发出的光发生折射。由此，能够实现与图13或图14所示的前照灯用光源100相同的配光。
一般而言，LED等半导体发光元件从发光面11发出的光是漫反射光，在沿着法线N发出最强的光的基础上，在法线N以外的方向还发出较弱的光。入射部38如图中箭头A2所示，将发光元件1发出的光中朝向不同于法线N方向的方向的光向反射面部32或配光形成用反射面部34进行反射。在不具有入射部38的构造中，这些光不入射到导光构件3内，从而无法用于配光的形成，因此光的利用效率下降。通过设置入射部38，这些光也能够用于配光的形成，能够提高光的利用效率。
图17所示的前照灯用光源100是相对于图4所示的实施方式1的前照灯用光源100使反射面部32的设置角度发生倾斜的构造。具体而言，以反射面部32的光学中心O为支点，以车辆前方侧下降、车辆后方侧提高的方式旋转。由于反射面部32的旋转，反射面部32所沿着的抛物面S1也旋转，反射面部32的光轴C2也旋转。
此外，由于反射面部32的旋转，投影透镜部33的光轴C1、与通过光学中心O及端边35的中心部的直线L1所成的角θ1也变得比90°要大。因此，光轴C1与光轴C2所成的角θ2变得大于45°，且直线L1与光轴C2所成的角θ3变得大于45°。
这里，在图17的示例中，角θ1比90°要大，且沿着配光形成用反射面部34的面S2呈沿着直线L1的平面状。由此，能够将发光元件1的发光面11在车辆后方侧的端边12配置在面S2的车辆前方侧，并将发光元件1的发光面11的中心部的法线N朝向配光形成用反射面部34的反射面部32侧的端边35的中心部来进行配置。即，能够使发光面11的整个面与入射面部31相对从而提高光的利用效率，并且不需要图13所示的折射构件5及图14所示的折射部37，且能够形成截止线的中心部的正下方最为明亮的近光灯的配光。此外，由于发光面11与入射面部31平行，因此能够防止设置有折射构件5或折射部37的构造中因倾斜的入射面而产生的不需要的反射，从而进一步提高光的利用效率。
图18所示的前照灯用光源100中，相对于图17所示的前照灯用光源100，在发光元件1的发光面11与导光构件3的入射面部31之间增加了入射构件6。入射构件6与图15及图16所示的入射部38同样地，将发光元件1发出的光中朝向不同于法线N方向的方向的光向反射面部32或配光形成用反射面部34进行反射。通过将这些光导入导光构件3内，并用于配光的形成，从而能够提高光的利用效率。
另外，由于反射面部32的旋转，尽管入射光不发生折射但沿着法线N的最强的光朝向端边35的中心部，因此不需要图15及图16那样的折射部37a。
图19所示的前照灯用光源100中，在导光构件3的入射面部31通过一体成形形成具有与图18所示的入射构件6相同形状的入射部38a。由此，与图18所示的前照灯用光源100同样地，能够提高光的利用效率，并且不需要独立于导光构件3的入射构件，从而能够削减元器件数量，降低前照灯用光源100的制造成本。
图20所示的前照灯用光源100中，相对于图12所示的实施方式1的前照灯用光源100，使反射面部32的设置角度发生倾斜。具体而言，以反射面部32的光学中心O为支点，以车辆前方侧下降、车辆后方侧提高的方式进行旋转。由于反射面部32的旋转，抛物面S1和光轴C2也发生旋转，角θ1变得比90°要小，角θ2、θ3变得比45°要小。图20所示的前照灯用光源100的动作和效果与图17所示的前照灯用光源100相同。
另外，设置有实施方式2的前照灯用光源100的前照灯不限于车载用的前照灯。前照灯用光源100也可使用于包含车辆、铁路、船舶或航空器等在内的任意的移动体的前照灯。
如上所述，实施方式2的前照灯用光源100中，将发光元件1的发光面11的中心部上的法线N朝向配光形成用反射面部34的反射面部32侧的端边35的中心部来进行配置。由此，能够形成截止线的中心部的正下方最为明亮、并随着远离中心部而逐渐变暗的配光。即，能够实现可减轻给驾驶员带来的不协调感、且容易目视辨认移动体前方的近光灯。
此外，发光元件1配置在导光构件3的外部，并设置有将发光元件1发出的光导入导光构件3内的入射构件6。利用入射构件6，发光元件1发出的光中朝向不同于法线N方向的方向的光也能够用于前照灯用光源100的配光，从而能够进一步提高光的利用效率。
实施方式3.
参照图21～图28，对将发光元件1封入导光构件3内的前照灯用光源100进行说明。此外，除了与实施方式1、2相同的车载前照灯的近光灯用的光源之外，还对远光灯用的光源及特定方向照明灯用的光源进行说明。另外，在图21～图23、图25及图28中，对于与图1、图2及图4所示的实施方式1的前照灯用光源100相同的部位，标注相同标号并省略说明。
图21及图22所示的前照灯用光源100是将发光元件1封入导光构件3内的近光灯用的光源。图21及图22的示例中，投影透镜部33与反射面部32的合成焦点F1”配置在反射面部32上，合成焦点F1”与光学中心O重合。因此，配光形成用反射面部34的反射面部32侧的端边35的中心部也与光学中心O重合。该情况下，反射面部32的光轴C2朝向角θ1’的中央进行配置，该角θ1’是由投影透镜部33的光轴C1、与通过反射面部32的光学中心O及发光元件1的发光面11的中心部的直线L2所成的角。图21及图22的示例中，直线L2垂直于光轴C1，直线L2与法线N重合。光轴C1与光轴C2所成的角度θ2’为45°，直线L2与光轴C2所成的角度θ3’为45°。
图23所示的前照灯用光源100是将发光元件1封入导光构件3内的远光灯用的光源。远光灯用的光源不需要近光灯那样的配光形成用反射面部。此外，发光元件1的发光面11的中心部配置于投影透镜部33与反射面部32的合成焦点F1”。
通过将发光元件1的发光面11配置于合成焦点F1”，从而发光面11的形状不会在车辆前方成像。即，发光面11将向法线N方向发出的较强的光水平地照射向车辆前方，并且发光面11将向法线N以外的方向发出的较弱的光照射到其周围，从而能够形成图24所示的远光灯的配光。
另外，图23所示的前照灯用光源100通过降低发光元件1的光度(减光)，从而能够实现车载用的日间行车灯(Daytime Running Lamps，DRL)的配光。即，远光灯用的前照灯用光源100也能够用于DRL用的光源。由此，远光灯用的前照灯用光源100的用途不限于远光灯。
图25所示的前照灯用光源100是将发光元件1封入导光构件3内的特定方向照明灯用的光源。特定方向照明灯用的前照灯用光源100除了将发光元件1的发光面11的中心部配置为与投影透镜部33和反射面部32的合成焦点F1”相比远离投影透镜部33的光轴C1这一点之外，与图23所示的远光灯用的前照灯用光源100相同。
参照图26，对特定方向照明灯的原理进行说明。图26所示的凸透镜33’是具有将投影透镜部33和反射面部32合成后得到的光学特性的虚拟透镜。如图26所示，由于发光元件1配置为与凸透镜33’的焦点F1”相比远离凸透镜33’，因此实像11’成像。实像11’的形状是与发光元件1的发光面11相同的形状。
这里，将凸透镜33’与发光面11间的距离设为La、凸透镜33’与实像11’间的距离设为Lb、发光元件1的发光面11的宽度设为Wa、实像11’的宽度设为Wb。La、Lb、Wa、Wb满足下式(1)的关系。
Wb/Wa≈Lb/La(1)
即，实像11’的大小成为将发光面11扩大至Lb/La倍后得到的大小。其结果如图27所示，在车辆前方的区域中，能够实现与发光面11相同形状、且仅向大小比发光面11要大的特定区域照射光的特定方向照明灯的配光。
另外，若将凸透镜33’的焦点距离设为L(即，L等于图4所示的f1+f2”)，则Lb/La由下式(2)来表示。
Lb/La＝1/{(La/L)-1}(2)
即，实像11’相对于发光面11的倍率可根据发光面11与焦点F1”间的间隔来设定。具体而言，例如，通过将发光面11与焦点F1”间的间隔设为凸透镜33’的焦点距离、即投影透镜部33与反射面部32的合成焦点距离的1/100的值，从而能够使实像11’的大小、即特定方向照明灯所产生的照射区域的大小成为发光面11的100倍的大小。同样地，通过将发光面11与焦点F1”间的间隔设为合成焦点距离的1/1000的值，从而能够使特定方向照明灯所产生的照射区域的大小成为发光面11的1000倍的大小。
通过在前照灯中设置多个特定方向照明灯用的光源，将各个光源的照射区域设为不同区域且单独地控制各光源的点亮和熄灭，从而例如能够明亮地照亮位于车辆前方的障碍物来引起驾驶员的注意。或者，通过选择性地使向相向车辆照射光的光源熄灭，从而与近光灯同样地能够实现可防止相向车辆的驾驶员的眩惑、且从本车辆容易目视辨认除相向车辆以外的区域的配光。
另外，特定方向照明灯用的前照灯用光源100也能够用于车辆行驶中朝向道路指示标志(所谓的“指示牌”)照射光的指示牌照明用的光源。由此，特定方向照明灯用的前照灯用光源100的用途不限于上述用途。
图28所示的前照灯用光源100在将发光元件1封入导光构件3内的近光灯用的光源中，将发光元件1配置在投影透镜部33的光轴C1的上方。另外，图28所示的前照灯用光源100可以不在导光构件3形成配光形成用反射面部，而将配光形成用反射构件7封入导光构件3内。配光形成用反射构件7例如由金属板构成，与配光形成用反射面部同样地，通过对发光元件1发出的光的一部分进行反射来形成近光灯的配光。
另外，在实施方式1～3中所说明的将发光元件1配置在导光构件3的外部的近光灯用的前照灯用光源100的各个光源中，与图28所示的前照灯用光源100同样地，可以不在导光构件3形成配光形成用反射面部，而将配光形成用反射构件封入导光构件3内。
并且，设置有实施方式3的前照灯用光源100的前照灯不限于车载用的前照灯。前照灯用光源100也可使用于包含车辆、铁路、船舶或航空器等在内的任意的移动体的前照灯。
如上所述，实施方式3的前照灯用光源100将发光元件1封入到导光构件3内。由此，能够在组装有前照灯用光源100的状态下防止发光元件1相对于导光构件3发生位置偏移，从而实现容易处理的前照灯用光源100。
此外，前照灯用光源100是近光灯用的光源，导光构件3在发光元件1与反射面部32之间具有配光形成用反射面部34，将配光形成用反射面部34的反射面部32侧的端边35配置于投影透镜部33与反射面部32的合成焦点F1”，将反射面部32的光轴C2朝向角θ1’的中央进行配置，该角θ1’是投影透镜部33的光轴C1、与通过反射面部32的光学中心O及发光元件1的发光面11的中心部的直线L2所成的角。通过设置配光形成用反射面部34，能够构成近光灯用的光源。并且，所涉及的近光灯用的光源也可使用于车载用的转向灯、雾灯用的光源。
此外，前照灯用光源100是远光灯用的光源，将发光元件1的发光面11的中心部配置于投影透镜部33与反射面部32的合成焦点F1”，将反射面部32的光轴C2朝向角θ1’的中央进行配置，该角θ1’是投影透镜部33的光轴C1、与通过反射面部32的光学中心O及发光元件1的发光面11的中心部的直线L2所成的角。通过将发光面11的中心部配置于合成焦点F1”，从而能够构成远光灯用的光源。此外，所涉及的远光灯用的光源也能够用于车载用的DRL用的光源。
此外，前照灯用光源100是特定方向照明灯用的光源，将发光元件1的发光面11的中心部配置为相比于投影透镜部33与反射面部32的合成焦点F1”远离投影透镜部33的光轴C1，将反射面部32的光轴C2朝向角θ1’的中央进行配置，该角θ1’是投影透镜部33的光轴C1、与通过反射面部32的光学中心O及发光元件1的发光面11的中心部的直线L2所成的角。通过将发光面11的中心部配置为相比于合成焦点F1”远离光轴C1，从而能够构成特定方向照明灯用的光源。此外，所涉及的特定方向照明灯用的光源也能够用于指示牌照明用的光源。
实施方式4.
参照图29，对设置有实施方式1～3的前照灯用光源100的车载用前照灯200进行说明。
图中，8是壳体。壳体8具有前表面开口部，在该前表面开口部设有前表面透镜81。在壳体8内排列有多个前照灯用光源100，各个前照灯用光源100的投影透镜部33朝向前表面透镜81。由此构成前照灯200。
前照灯200从实施方式1～3所例示的前照灯用光源100及其变形例中任意地选择多个前照灯用光源100的各个光源，由此能够实现各种配光。以下，参照图30～图33，对前照灯200的配光的示例进行说明。
例如，在前照灯200中，所有的前照灯用光源100使用图9所示的前照灯用光源100。由此，如图30所示，能够形成截止线CL为水平的近光灯的配光。此外，由于各个前照灯用光源100的配光以两端部相对于中央部下降的方式弯曲，因此即使彼此相邻的前照灯用光源100发出的光存在上下方向的偏差，也能够使该偏差不明显。
或者，在形成图30所示的配光的前照灯200中，对于多个前照灯用光源100中与人行道侧的配光相对应的前照灯用光源100，从截止线CL的中央部起随着朝向端部，使光轴C1逐渐向上，并使配光形成用反射面部34的端边35相对于光轴C1逐渐倾斜。由此，能够形成图31所示那样人行道侧的照射区域向上方扩大的配光。由此，能够实现可防止相向车辆的驾驶员的眩惑、且本车辆的驾驶员容易目视辨认人行道侧的近光灯。
或者，在形成图31所示的配光的前照灯200中，与人行道侧端部的配光相对应的前照灯用光源100中，将配光形成用反射面部34的端边35设为水平。由此，能够形成图32所示那样使截止线CL呈阶梯状的配光。
或者，在前照灯200中，组合使用近光灯用的前照灯用光源100和多个特定方向照明灯用的前照灯用光源100。例如，如图33所示，设为特定方向照明灯用的前照灯用光源100均照射含截止线CL上方的区域的区域，且各个前照灯用光源100照射彼此相邻的不同区域。根据有无相向车辆及行人等，单独地点亮或熄灭各个特定方向照明灯用的前照灯用光源100，从而能够更为精细地控制截止线CL上部的配光。
由此，前照灯200能够任意地选择前照灯用光源100的个数及各个前照灯用光源100的配光，因此能够提高内部构造、外部形状及配光形成等的设计自由度。其结果是，能够容易地构成与用途及要求规格等相适应的前照灯200。
如上所述，实施方式4的前照灯200具备前照灯用光源100。通过任意地组合近光灯用、远光灯用或特定方向照明灯用的多个前照灯用光源100，从而能够提高前照灯200的设计自由度。
另外，本申请发明可以在其发明的范围内对各实施方式进行自由组合，或对各实施方式的任意构成要素进行变形、或省略各实施方式中的任意的构成要素。
工业上的实用性
本发明的前照灯用光源能够使用于包含车辆、铁路、船舶或航空器等在内的移动体的前照灯，尤其适用于车载用的前照灯。
标号说明
1发光元件、2固定构件、3导光构件、4螺钉、5折射构件、6入射构件、7配光形成用反射构件、8壳体、11发光面、12端边、13端边、31入射面部、32反射面部、33投影透镜部、34配光形成用反射面部、35端边、36固定部、37、37a折射部、38、38a入射部、81前表面透镜、100前照灯用光源、200前照灯。

Claims (15)

1.一种前照灯用光源，其特征在于，包括：
发光元件；以及
导光构件，该导光构件具有反射面部和投影透镜部，所述反射面部对所述发光元件发出的光进行反射，所述投影透镜部将经所述反射面部反射后的光向移动体前方进行投影，
所述前照灯用光源将所述发光元件偏离所述投影透镜部的光轴进行配置，
所述反射面部是具有光轴并在该光轴上具有一个焦点的凹面镜状，将所述反射面部与所述反射面部的光轴的交点即光学中心配置在所述投影透镜部的光轴上且配置在所述投影透镜部与所述投影透镜部的焦点之间，并且将所述反射面部的光轴沿通过所述发光元件的发光面的中心部与所述投影透镜部的中心部之间的方向进行配置。
2.如权利要求1所述的前照灯用光源，其特征在于，
所述前照灯用光源是近光灯用的光源、远光灯用的光源或特定方向照明灯用的光源。
3.如权利要求2所述的前照灯用光源，其特征在于，
所述前照灯用光源是所述近光灯用的光源，
所述导光构件在所述发光元件与所述反射面部之间具有配光形成用反射面部，
将所述配光形成用反射面部的所述反射面部侧的端边配置于所述投影透镜部与所述反射面部的合成焦点，
将所述反射面部的光轴朝向由所述投影透镜部的光轴与通过所述反射面部的光学中心及所述配光形成用反射面部的所述反射面部侧的端边的中心部的直线所形成的角的中央来进行配置，或朝向由所述投影透镜部的光轴与通过所述反射面部的光学中心及所述发光元件的发光面的中心部的直线所构成的角的中央来进行配置。
4.如权利要求2所述的前照灯用光源，其特征在于，
所述前照灯用光源是所述远光灯用的光源，
将所述发光元件的发光面的中心部配置于所述投影透镜部与所述反射面部的合成焦点，
将所述反射面部的光轴朝向由所述投影透镜部的光轴与通过所述反射面部的光学中心及所述发光元件的发光面的中心部的直线所构成的角的中央来进行配置。
5.如权利要求2所述的前照灯用光源，其特征在于，
所述前照灯用光源是所述特定方向照明灯用的光源，
将所述发光元件的发光面的中心部配置得比所述投影透镜部与所述反射面部的合成焦点要远离所述投影透镜部的光轴，
将所述反射面部的光轴朝向由所述投影透镜部的光轴与通过所述反射面部的光学中心及所述发光元件的发光面的中心部的直线所构成的角的中央来进行配置。
6.如权利要求3所述的前照灯用光源，其特征在于，
将所述发光元件配置在所述投影透镜部的光轴的上方，
将所述发光元件的发光面在移动体前方侧的端边配置在沿着所述配光形成用反射面部的面上或该面的移动体后方侧。
7.如权利要求3所述的前照灯用光源，其特征在于，
将所述发光元件配置在所述投影透镜部的光轴的下方，
将所述发光元件的发光面在移动体后方侧的端边配置在沿着所述配光形成用反射面部的面上或该面的移动体前方侧。
8.如权利要求3所述的前照灯用光源，其特征在于，
将所述发光元件的发光面的中心部的法线朝向所述配光形成用反射面部的所述反射面部侧的端边的中心部来进行配置。
9.如权利要求3所述的前照灯用光源，其特征在于，
所述配光形成用反射面部的所述反射面部侧的端边是两端部比中央部要向接近所述投影透镜部的光轴的方向弯曲的形状。
10.如权利要求3所述的前照灯用光源，其特征在于，
所述配光形成用反射面部的所述反射面部侧的端边是至少一部分相对于移动体前后方向发生倾斜的形状。
11.如权利要求3所述的前照灯用光源，其特征在于，
所述配光形成用反射面部的所述反射面部侧的端边是中央部比两端部要向朝移动体后方侧或移动体前方侧突出的方向弯曲的形状。
12.如权利要求1所述的前照灯用光源，其特征在于，
所述反射面部构成为所述发光元件发出的光以比临界角要大的角度入射并在所述导光构件的内表面部对该光进行反射，或者，构成为利用设置于所述导光构件的外表面部的镀敷或涂层来对所述发光元件发出的光进行反射。
13.如权利要求1所述的前照灯用光源，其特征在于，
所述发光元件配置在所述导光构件的外部，并设置有将所述发光元件发出的光导入所述导光构件内的入射构件。
14.如权利要求1所述的前照灯用光源，其特征在于，
将所述发光元件封入所述导光构件内。
15.一种移动体用前照灯，其特征在于，
具备如权利要求1所述的前照灯用光源。
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