CN1280575C - 车辆用前照灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆用前照灯。在用于形成近光用光照图案的车辆用前照灯中，即使使用半导体发光元件作为其光源，也可以以所希望的图案形状以及光照强度分布形成近光用光照图案。其具有采用发光二极管(32)、(52A)、(52B)、(72)作为光源的多个灯具单元(20)、(40A)、(40B)、(60)。其中，作为该多个灯具单元，采用切断线形成用单元(20)、热区形成用单元(40A)、(40B)、扩散区域形成用单元(60)。从而，可以得到作为利用该三种灯具单元的光照形成的光照图案的合成光照图案，并具有所希望的图案形状以及光照强度分布的近光用光照图案。

Description

车辆用前照灯
技术领域
本发明涉及用于形成近光用光照图案的车辆用前照灯。
背景技术
现有技术的尾灯等车辆用信号灯中，多使用发光二极管作为其光源。例如“专利文献1”中记载了将多个以发光二极管作为光源的灯具单元排列的车辆用信号灯。
此外，“专利文献2”中记载了在车辆用前照灯中通过有选择地点亮配置为矩阵状的多个发光二极管中的一部分，从而形成所希望的光照图案的灯具。
【专利文献1】
特开2002-50214号公报
【专利文献2】
特开2001-266620号公报
“专利文献2”中记载的灯具构成中，通过将点亮·非点亮的区域分开，虽然可以改变光照图案的形状，但是却难以以所希望的光照强度分布形成光照图案。
另一方面，如“专利文献1”中的记载，考虑将排列多个以发光二极管为光源的灯具单元而构成的灯具应用于车辆用前照灯中，但是该情况下存在以下的问题。
即，如“专利文献1”中记载的那样，如果仅仅使用多个相同的灯具单元，由各灯具单元的光照所形成的光照图案的图案形状以及光照强度分布就都相同，因此存在下述问题，即不能使得到的作为其合成光照图案的车辆用前照灯的光照图案形成为所希望的图案形状以及光照强度分布。并且，该情况下，形成作为车辆用前照灯的光照图案的具有切断线的近光用光照图案非常困难。
发明内容
本发明即为考虑到上述问题而作出的，其目的在于，提供一种用于形成近光用光照图案的车辆用前照灯，其中，即使使用半导体发光元件作为其光源，也可以以所希望的图案形状以及光照强度分布形成近光用光照图案。
本发明具有以半导体发光元件作为光源的多个灯具单元，此外通过利用该多个灯具单元形成光照特性不同的多种光照图案，从而达到了上述目的。
即，本发明的车辆用前照灯，在用于形成近光用光照图案而构成的车辆用前照灯中，具有多个采用半导体发光元件作为光源的灯具单元，作为该多个灯具单元，采用用于形成上述近光用光照图案的切断线而进行光照的切断线形成用灯具单元，和用于形成上述近光用光照图案的热区而进行光照的热区形成用灯具单元，和用于形成上述近光用光照图案的扩散区域而进行光照的扩散区域形成用灯具单元。
上述“车辆”并不限于四轮或两轮等的机动车，也包括铁路车辆等。
上述“半导体发光元件”的种类没有特别的限制，可以采用例如发光二极管或激光二极管等。另外，该“半导体发光元件”的具体的构成没有限制，例如可以安装有单个发光芯片，也可以安装有多个发光芯片。
上述“切断线形成用单元”、“热区形成用单元”以及“扩散区域形成用单元”的各个具体的灯具构成没有具体的限制，另外，该各个灯具单元的个数可以是单数也可以是复数。
如上述构成所示，本发明的车辆用前照灯用于形成近光用光照图案，具有多个以半导体发光元件作为光源的灯具单元，作为该多个灯具单元，由于采用切断线形成用单元、热区形成用单元、以及扩散区域形成用单元，从而可以得到下面的作用效果。
即通过采用切断线形成用单元、热区形成用单元、以及扩散区域形成用单元，可以分别形成切断线、热区、以及扩散区域，通过适当地组合该三种灯具单元，可以得到具有所希望的图案形状以及光照强度分布的近光用光照图案。
这样通过本发明，在用于形成近光用光照图案的车辆用前照灯中，即使在使用半导体发光元件作为其光源的情况下，也可以以所希望的图案形状以及光照强度分布形成近光用光照图案。
并且本发明的车辆用前照灯具有多个以半导体发光元件作为光源的灯具单元，可以使各灯具单元小型化，从而提高了车辆用前照灯的形状自由度的同时还实现了紧凑化。
上述构成中，如果作为切断线形成用单元采用利用反射镜将从光源发射的光向前方聚光反射，并利用上述反射镜的前方上设置的投影透镜使该反射光向灯具前方照射的投射型灯具单元；作为热区形成用单元采用利用光源的前方上设置的聚光透镜将从光源发射的直射光向灯具前方照射的直射型灯具单元；作为扩散区域形成用单元采用利用反射镜将从光源发射的光向灯具前方反射的反射型灯具单元，就可以得到下面的作用效果。
即，投射型的灯具单元将投影透镜的后方侧的焦点面的像投影到前方，因此适于以比较均匀的光照强度分布形成具有一定程度的扩散角的光照图案，并且可以容易地形成明暗比高的切断线。所以如果采用该投射型的灯具单元作为切断线形成用单元，那么就可以将成为旋光的原因的上方光的发生抑制到最小限度。
另外，直射型的灯具单元适于形成点状的光照图案，反射型的灯具单元通过反射镜的反射面具有的扩散功能，或者通过在该反射镜的前方配制扩散透镜，因而适合于形成具有大扩散角的光照图案。因此，如果通过采用直射型的灯具单元作为热区形成用单元，同时采用反射型的灯具单元作为扩散区域形成用单元，那么就可以容易地以所希望的图案形状以及光照强度分布形成近光用光照图案。
上述构成中，如果将三种灯具单元，即，切断线形成用单元、热区形成用单元、以及扩散区域形成用单元以上中下三段配置，且使上述切断线形成用单元位于中段，那么就可以得到下面的作用效果。
即，近光用光照图案的形成位置的调整一般以切断线的位置为基准而进行，因此如果将切断线形成用单元配置在中段，在进行完位于灯具中心部的灯具单元的光轴调整后就可以进行其它的灯具单元的光轴调整，因此可以容易地进行各灯具单元的光轴调整。
附图说明
图1是表示本发明实施例的车辆用前照灯的正面图；
图2是表示利用上述车辆用前照灯的光照，在灯具前方25mm的位置配置的假想的铅直屏幕上形成的近光用光照图案的透视图；
图3是单独表示上述车辆用前照灯中投射型的灯具单元的侧视剖面图；
图4是表示上述投射型灯具单元的平剖面图；
图5是表示利用上述投射型的灯具单元的光照，将在上述假想的铅直屏幕上形成的光照图案与该灯具单元一起从其背面一侧表示的透视图；
图6是单独表示上述车辆用前照灯中直射型的灯具单元的侧视剖面图；
图7是表示上述直射型的灯具单元的平剖面图；
图8是表示利用上述直射型的灯具单元的光照，将在上述假想的铅直屏幕上形成的光照图案与该灯具单元一起从其背面一侧表示的透视图；
图9是表示利用上述直射型的另一灯具单元的光照，将在上述假想的铅直屏幕上形成的光照图案与该灯具单元一起从其背面一侧表示的透视图；
图10是单独表示上述车辆用前照灯中反射型的灯具单元的侧视剖面图；
图11是表示上述反射型的灯具单元的平剖面图；
图12是表示利用上述反射型的灯具单元的光照，将在上述假想的铅直屏幕上形成的光照图案与该灯具单元一起从其背面一侧表示的透视图。
具体实施方式
下面利用附图说明本发明的实施例。
图1是表示本发明实施例的车辆用前照灯10的正面图。
该车辆用前照灯10是近光用前照灯，在透明状的透光盖12和灯体14所形成的室内灯中，11个灯具单元20、40A、40B、60以上下三段被收容。
图2是表示利用上述车辆用前照灯10的光照，在灯具前方25mm的位置配置的假想的铅直屏幕上形成的近光用光照图案PL的透视图。
该近光用光照图案PL是在其上端边缘具有水平以及倾斜的切断线CL1、CL2的左光照图案。作为两切断线的交点的折点E的位置设定在灯具正面方向的没影点H-V的0.5～0.6°左右的下方位置。在该近光用光照图案PL中，形成有稍稍靠左地包围折点E的高光照强度区域的热区HZ。
该近光用光照图案PL是切断线形成用图案Pa、热区形成用图案Pb、扩散区域形成用图案Pc的合成光照图案。
切断线形成用图案Pa是用于形成水平以及倾斜的切断线CL1、CL2的光照图案，其由配置在中段的三个灯具单元20的光照所形成。
热区形成用图案Pb是用于形成热区HZ的较小的光照图案，其由沿着水平切断线CL1的具有直线状上端边缘的三个小型光照图案Pb1，以及沿着倾斜切断线CL2的具有直线状上端边缘的两个小型光照图案Pb2构成。三个小型光照图案Pb1通过下段上每隔一个地配置的三个灯具单元40A的光照所形成，两个小型光照图案Pb2通过下段上余下的两个灯具单元40B而形成。
扩散区域形成用图案Pc是用于形成近光用光照图案PL的扩散区域的光照图案，在水平切断线CL1的下方形成为比切断线形成用图案Pa还大的光照图案。该扩散区域形成用图案Pc通过上段上配置的三个灯具单元60而形成。
具有作为切断线形成用单元的功能的灯具单元20构成为由光源单元22，以及其前方侧上设置的投影透镜24所组成的投射型灯具单元。具有作为热区形成用单元的功能的灯具单元40A、40B构成为由光源单元42A、42B，以及其前方侧上设置的聚光透镜44A、44B所组成的直射型灯具单元。具有作为扩散区域形成用单元的功能的灯具单元60构成为由光源单元62，以及其前方侧上设置的透明状的透光板64所组成的反射型灯具单元。
灯具单元20、60的光轴Ax都配置在车辆前后延伸的方向上。另外，各灯具单元40A、40B的光轴Ax分别配置在对于车辆前后延伸的方向稍微偏差的方向上。该各灯具单元20、40A、40B、60的光轴Ax正确地对于水平方向在0.5～0.6℃左右向下的方向上延伸。
投影透镜24在灯具正面看来，其形成为水平方向较长的硬币状，聚光透镜44A，44B在灯具正面看来形成为圆形，透光板64在灯具正面看来形成为水平方向较长椭圆形。上述灯室内中设置了内部嵌板16以包围这些投影透镜24、聚光透镜44A、44B、以及透光板64。
以下说明各灯具单元20、40A、40B、60的具体的构成。
首先说明投射型灯具单元20的构成。
图3为单独表示灯具单元20的侧视剖面图，图4为其平剖面图。
如这些图所示，灯具单元20的光源单元22具有作为光源的发光二极管32、反射镜34、光控制部件36。
发光二极管32是具有1mm见方左右大小的单一发光芯片32a的白色发光二级管，在被基板38支持的状态下配置在光轴Ax上朝向对于铅直方向上方围绕光轴Ax向右旋转15°的方向上。
反射镜34是发光二极管32的上方侧上设置的大致圆顶状部件，具有使该发光二极管32的光向前方近光轴Ax聚光反射的反射面34a。该反射面34a形成为使从发光二极管32到该反射面34a的铅直方向上的距离为10mm左右。
该反射面34a形成为以光轴Ax为中心轴的大致椭球面状。具体地，该反射面34a的含有光轴Ax的剖面形状被设定为大致椭圆形状，其离心率被设定为从铅直剖面开始向水平剖面逐渐增大。但是形成该各个剖面的椭圆的后方侧顶点被设定为同一位置。发光二极管32设置在形成该反射面34a的铅直剖面的椭圆的第一交点F1上。从而，反射面34a将从发光二极管32发射的光向前方进行近光轴Ax聚光反射，并在包含光轴Ax的铅直剖面内的上述椭圆的第二交点F2处使光束略汇聚。
灯具单元20的投影透镜24是前方侧表面为凸面，后方侧表面为平面的平凸透镜，其上下两侧上进行了倒角处理。该投影透镜24配置在光轴Ax上，其后方侧焦点F3对于反射镜34的反射面34a的第二交点F2略微靠后地配置，从而将含有后方侧焦点F3的焦点面上的像作为反转像投射到前方。
光控制部件36是反射镜34下方设置的板状部件，在灯具正面看形成为大致ヘ字状，其上面形成有实施了反射面处理的光控制面36a。该光控制部件36在其控制面36a上通过使从反射面34a发射的反射光的一部分向上反射，进行控制从而使应该从投影透镜24向上出射的光变换为从投影透镜24向下出射的光。从而提高了发光二极管32的出射光的光束利用率。
具体地，该光控制面36a由从光轴Ax向左方向水平延伸的水平切断线形成面36a1，以及从光轴Ax向右方向向下倾斜15°延伸的倾斜切断线形成面36a2构成，其前端边缘(即光控制面36a和光控制部件36的前端面36b之间的棱线)通过投影透镜24的后方侧焦点F3。在从发光二极管32出射的出射光中，由反射镜34的反射面34a反射的光的一部分入射到光控制部件36的光控制面36a上，其余部分则原样地入射到投影透镜24上。其中，入射到光控制面36a的光在该光控制面36a上向上反射并入射到投影透镜24上，从该投影透镜24作为向下的光而出射。
光控制部件36的前端面36b与投影透镜24的像面弯曲相对应，平面视图中左右两侧向前方弯曲。
光控制部件36的后端部上形成基板支持部36c，该基板支持部36c上基板38被固定在光控制部件36上。另外，反射镜34的下端周缘部上固定光控制部件36。光源单元22A与投影透镜24一起通过图中未示的托架固定在灯体14上。
图5是表示利用灯具单元20向前方的光照，将在上述假想的铅直屏幕上形成的切断线形成用图案Pa与灯具单元20一起从其背面一侧表示的透视图。
如图所示切断线形成用图案Pa在上端边缘处具有水平以及倾斜切断线CL1、CL2，同时形成为比较均匀的光照强度分布且具有一定的扩散角的光照图案。
其中水平以及倾斜切断线CL1、CL2作为构成光控制部件36的光控制面36a的水平切断线形成面36a1以及倾斜切断线形成面36a2的前端边缘形状的反转像而明显地形成。
另外，一般地，发光二极管出射的光的光照曲线具有如下的光照强度分布，即，在该发光二极管的正面方向上具有最大光照强度，随着与正面方向所成的角度增大光照强度减少。本实施例中将发光二极管32配置在对于铅直方向上方的朝向围绕光轴Ax向右转15°的方向上，从而明亮照射切断线形成用图案Pa中的倾斜切断线CL2的下方区域，即，图5中虚线所示区域A，由此可以使左光照的近光用光照图案PL的远方可视性更加优良。
本实施例中设置了三个灯具单元20，因此图2所示近光用光照图案PL中的切断线形成用图案Pa是将三层如图5所示的热区形成用图案Pa重叠而成。
下面说明直射型的灯具单元40A的构成。
图6是单独表示该灯具单元40A的侧视剖面图，图7是其平剖面图。
如这些图所示灯具单元40A的光源单元42A具有作为光源的发光二极管52A，以及罩54A。
发光二极管52A是和灯具单元20的发光二极管32相同的构成，其发光芯片52Aa在光轴Ax上以朝向灯具前方配置的状态，通过基板58固定在支持部件56上。
罩54A是在发光二极管52A的前方附近沿着与光轴Ax直交的铅直面延伸的板状部件，其上端边缘54Aa固定在支持部件56上从而在水平方向上通过光轴Ax。
灯具单元40A的聚光透镜44A为前方侧表面为凸面后方侧表面为平面的平凸透镜。该聚光透镜44A，其后方侧焦点F4配置在光轴Ax上并位于罩54A的上端边缘54Aa和光轴Ax的交点上。
该灯具单元40A中，发光二板管52A的出射光通过聚光透镜44A作为略微靠近光轴Ax地收缩的略平行光向前方反转照射，同时发光二极管52A的出射光中相比于光轴Ax还朝下方的光由罩54A遮蔽，上方光无法照射灯具前方。
图8是表示利用灯具单元40A向前方照射的光照，将在上述假想的铅直屏幕上形成的小型光照图案Pb1与该灯具单元40A一起从其背面一侧表示的透视图。
如图所示小型光照图案Pb1是具有沿着水平切断线CL1的直线状上端边缘的大致半圆形的点状光照图案。
本实施例中三个灯具单元40A的光轴Ax设置为互相在左右方向上稍微错开，从而，三个小型光照图案Pb1在折点E的附近沿着水平切断线CL1部分重合地形成。
图9是表示利用灯具单元40B向前方照射的光照，将在上述假想的铅直屏幕上形成的小型光照图案Pb2与该灯具单元40B一起从其背面一侧表示的透视图。
如图所示灯具单元40B的光源单元42B与灯具单元40A的光源单元42A同样，具有作为光源的发光二极管52B和罩54B，罩54B的上端边缘54Ba通过与光轴Ax倾斜的方向，具体地是相对于水平方向的右下方15°的方向而形成，在这一点两者不同。
由于该罩54B的上端边缘54Ba倾斜，小型光照图案Pb2形成为具有沿着倾斜切断线CL2的直线状上端边缘的大致半圆状的点状光照图案。
本实施例中通过将两个的灯具单元40B的光轴Ax在互相倾斜的方向上稍微错开地设置，从而，两个小型光照图案Pb2在折点E附近沿着切断线CL2部分重复地形成。
作为该三个小型光照图案Pb1和两个小型光照图案Pb2的合成光照图案，如图2所示，形成在水平以及倾斜切断线CL1、CL2的下侧中稍微靠左地包围折点E的热区形成用图案Pb，从而确保了车辆前方路面上的远方区域的可视性。
下面说明反射型的灯具单元60的构成。
图10是单独表示该灯具单元60的侧视剖面图，图11是其平剖面图。
如图所示灯具单元60的光源单元62具有作为光源的发光二极管72，以及反射镜74。
发光二极管72是和灯具单元20的发光二级管32相同的构成，在光轴Ax上朝向铅直方向上方配置，在该状态下通过基板78固定到支持部件76上。
反射镜74设置在发光二极管72的上方，具有大致抛物线状的反射面74a。该反射面74a以光轴Ax为中心，同时在以该光轴Ax上相对于发光二极管72的发光芯片72的稍微靠后的位置为焦点F5的旋转抛物面上，多个扩散反射元件74s形成为纵条纹状。该各扩散反射元件74s的左右扩散反射角被设定为相互不同的值。该反射镜74在其下端部上被支持部件76固定。
该灯具单元60中，发光二极管72的出射光通过反射镜74以稍微向下的左右扩散光的形式向前方反射，通过透光板64原样地向灯具前方照射。
图12是表示利用灯具单元60向前方的光照，将在上述假想的铅直屏幕上形成的扩散区域形成用图案Pc与灯具单元60一起从其背面一侧表示的透视图。
如图所示该扩散区域形成用图案Pc在水平切断线CL1的下方，对于通过H-V的铅直线V-V在左右两侧扩大地形成，从而在车辆前方路面的广泛的区域内进行照射。此时，构成反射镜74的反射面74a的各扩散反射元件74s的左右扩散反射角被设定为相互不同的值，因此扩散区域形成用图案Pc是向着其周边部光照强度逐渐减少的光照图案。
本实施例中设置有三个灯具单元60，图2所示的近光用光照图案PL中的扩散区域形成用图案Pc是将三重图12所示的扩散区域形成用图案Pc重叠而成。
如上所述，本实施例的车辆用前照灯10具有采用发光二极管32、52A、52B、72作为光源的多个灯具单元20、40A、40B、60，因此可以实现各灯具单元20、40A、40B、60的小型化，进而在提高车辆用前照灯10的形状自由度的同时实现了紧凑化。
另外本实施例中，由于采用切断线形成用单元20、热区形成用单元40A、40B、扩散区域形成用单元60作为该多个灯具单元，从而，通过将该三种灯具单元适当地组合，可以得到具有所希望的图案形状以及光照强度分布的近光用光照图案PL。
特别是本实施例中，由于采用投射型灯具单元作为切断线形成用单元20，因此可以使水平以及倾斜切断线CL1、CL2的明暗比较高，从而可以将成为旋光的原因的上方光的发生抑制到最小限度，并且，可以使切断线形成用图案Pa成为以比较均匀的光照强度分布且具有一定程度扩散角的光照图案。另外，由于采用直射型灯具单元作为热区形成用单元40A、40B，因此可以容易地使热区形成用图案Pb作为点状的光照图案而形成。进而，由于采用反射型的灯具单元作为扩散区域形成用单元60，因此可以使扩散区域形成用图案Pc作为具有大扩散角的光照图案而形成。从而，作为其合成光照图案而形成的近光用光照图案PL可以容易地以所希望的图案形状以及光照强度分布而形成。
并且本实施例中，热区形成用图案Pb作为折点E附近沿水平切断线CL1部分重合而形成的三个小型光照图案Pb1，以及折点E附近沿倾斜切断线CL2部分重合而形成的两个小型光照图案Pb2的合成光照图案，形成为在水平以及倾斜切断线CL1、CL2的下侧上稍微靠左地包围折点E，因此可以可靠地确保车辆前方路面的远方区域的可视性。
本实施例中，由于三个切断线形成用单元20、和五个热区形成用单元40A、40B、以及三个扩散区域形成用单元60以上下三段配置，且使上述三个切断线形成用单元20位于中段，所以如果在进行完对于三个切断线形成用单元20中位于中央的灯具单元的光轴调整后，再进行其它的灯具单元的光轴调整，就可以圆滑地进行近光用光照图案PL的形成位置的调整。
本实施例的车辆用前照灯10中，说明了11个的灯具单元20、40A、40B、60以上下三段配置的情况，该灯具单元全体的个数以及各灯具单元20、40A、40B、60的个数以及配置等可以按照目标近光用光照图案PL的图案形状以及光照强度分布适当地改变。
本实施例中，反射型的灯具单元60利用其反射镜74的反射面74a上形成的多个扩散反射元件74s形成扩散区域形成用图案Pc，代替地，以旋转抛物面构成反射面74a，同时通过在透光板64上形成扩散透镜元件，也可以形成扩散区域形成用图案Pc。

Claims (2)

1.一种车辆用前照灯，用于形成近光用光照图案，其特征在于，具有多个采用半导体发光元件作为光源的灯具单元，作为该多个灯具单元，采用用于形成上述近光用光照图案的切断线而进行光照的切断线形成用灯具单元，和用于形成上述近光用光照图案的热区而进行光照的热区形成用灯具单元，和用于形成上述近光用光照图案的扩散区域而进行光照的扩散区域形成用灯具单元，上述切断线形成用单元、热区形成用灯具单元、以及扩散区域形成用灯具单元以上中下三段配置，且使上述切断线形成用灯具单元位于中段。
2.如权利要求1所述的车辆用前照灯，其特征在于，上述切断线形成用灯具单元是由利用反射镜将从光源发射的光向前方聚光反射，并利用上述反射镜的前方上设置的投影透镜使该反射光向灯具前方照射的投射型灯具单元构成；上述热区形成用灯具单元是由利用光源的前方上设置的聚光透镜将从光源发射的直射光向灯具前方照射的直射型灯具单元构成；上述扩散区域形成用灯具单元是由利用反射镜将从光源发射的光向灯具前方反射的反射型灯具单元构成。
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