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Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer
für Fahrzeuge,
der so ausgebildet ist, dass hin Lichtverteilungsmuster für Abblendlicht
erzeugt wird, unter Verwendung mehrerer lichtemittierender Halbleiterelemente
als Lichtquellen.
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Bei Begrenzungsleuchten für Fahrzeuge
wie beispielsweise Rückleuchten
wird häufig
eine lichtemittierende Diode als Lichtquelle verwendet. So beschreibt
beispielsweise die JP-A-2002-50214
eine Begrenzungsleuchte für
Fahrzeuge, bei welcher mehrere Beleuchtungseinheiten vorgesehen
sind, die lichtemittierende Dioden als Lichtquellen verwenden.
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Weiterhin wird in der JP-A-2001-266620
ein Scheinwerfer für
Fahrzeuge beschrieben, der so ausgebildet ist, dass ein Teil mehrerer
lichtemittierender Dioden, die matrixförmig angeordnet sind, selektiv eingeschaltet
wird, um ein gewünschtes
Lichtverteilungsmuster zu erzeugen.
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Bei dem Aufbau der Beleuchtungseinheit, die
in der JP-A-2001-266620
beschrieben wird, ist es möglich,
die Form eines Lichtverteilungsmusters dadurch zu ändern, dass
ein Bereich zum Einschalten/Ausschalten unterteilt wird. Es ist
allerdings schwierig, ein Lichtverteilungsmuster mit einer gewünschten
Lichtintensitätsverteilung
zu erzeugen.
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Allerdings könnte überlegt werden, die Ausbildung
einer Beleuchtungseinheit, bei welcher mehrere Beleuchtungseinheiten
vorgesehen sind, die als Lichtquellen lichtemittierende Dioden verwenden, wie
dies in der JP-A-2002-50214
beschrieben wird, bei einem Scheinwerfer für Fahrzeuge einzusetzen. In
einem derartigen Fall treten folgende Probleme auf.
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Wenn die selben Beleuchtungseinheiten,
wie sie in der JP-A-2002-50214
beschrieben sind, einfach eingesetzt werden, weisen die Lichtverteilungsmuster,
die durch Lichtabstrahlung von den Beleuchtungseinheiten erzeugt
werden, Musterformen und Lichtintensitätsverteilungen auf, die einander
gleich sind. Daher tritt das Problem auf, dass das Lichtverteilungsmuster
eines Scheinwerfers für
Fahrzeuge, das als vereinigtes Lichtverteilungsmuster erhalten wird,
nicht mit einer gewünschten
Musterform und einer Lichtintensitätsverteilung erzeugt werden
kann. Weiterhin ist es in diesem Fall äußerst schwierig, ein Lichtverteilungsmuster
für Abblendlicht
zu erzeugen, das eine Abschneidelinie aufweist, als Lichtverteilungsmuster
des Scheinwerfers für
Fahrzeuge.
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Die Erfindung wurde angesichts dieser
Umstände
entwickelt, und ihr Ziel besteht in der Bereitstellung eines Scheinwerfers
für Fahrzeuge,
der so ausgebildet ist, dass ein Lichtverteilungsmuster für Abblendlicht
erzeugt wird, bei welchem ein Lichtverteilungsmuster für Abblendlicht
mit einer gewünschten
Musterform und einer gewünschten
Lichtintensitätsverteilung
erzeugt werden kann, auch in einem Fall, in welchem ein lichtemittierendes
Halbleiterelement als Lichtquelle verwendet wird.
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Gemäß der Erfindung werden mehrere
Beleuchtungseinheiten zur Verfügung
gestellt, welche lichtemittierende Halbleiterelemente als Lichtquellen verwenden,
und können
mehrere Arten von Lichtverteilungsmustern erzeugt werden, die unterschiedliche
Lichtverteilungseigenschaften aufweisen, wodurch das Ziel erreicht
wird.
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Im einzelnen stellt die Erfindung
einen Scheinwerfer für
Fahrzeuge zur Verfügung,
der so ausgebildet ist, dass er ein Lichtverteilungsmuster für Abblendlicht
zur Verfügung
stellt, wobei vorgesehen sind:
mehrere Beleuchtungseinheiten,
die lichtemittierende Halbleiterelemente als Lichtquellen verwenden,
wobei
eine Ausbildungseinheit für
eine Abschneidelinie zur Durchführung
einer Lichtabstrahlung zum Erzeugen einer Abschneidelinie des Lichtverteilungsmusters
für Abblendlicht
vorgesehen ist, einer Ausbildungseinheit für eine heiße Zone zur Durchführung einer
Lichtabstrahlung zum Erzeugen einer heißen Zone des Lichtverteilungsmusters
für Abblendlicht, und
eine Ausbildungseinheit für
einen diffusen Bereich zur Durchführung einer Lichtabstrahlung
zum Erzeugen eines diffusen Bereichs des Lichtverteilungsmusters
für Abblendlicht,
als Beleuchtungseinheiten.
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Der Begriff „Fahrzeug" betrifft hierbei
jede Art von Transportvorgängen,
beispielsweise Kraftfahrzeuge, Schienenfahrzeuge, und dergleichen.
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Der Typ des „lichtemittierenden Halbleiterelementes"
ist nicht irgendwie eingeschränkt,
und es kann beispielsweise eine lichtemittierende Diode oder eine
Laserdiode verwendet werden. Weiterhin gibt es keine speziellen
Einschränkungen
für den speziellen
Aufbau des „lichtemittierenden
Halbleiterelementes", so dass beispielsweise ein einzelner lichtemittierender
Chip vorgesehen werden kann, oder auch mehrere lichtemittierende
Chips. Für
den speziellen Aufbau der Beleuchtungseinheit sowohl der „Ausbildungseinheit
für die
Abschneidelinie", der „Ausbildungseinheit
für die
heiße
Zone" und die „Ausbildungseinheit
für den
diffusen Bereich" gibt es keine speziellen Einschränkungen,
und darüber
hinaus kann die Anzahl an Beleuchtungseinheiten gleich eins oder
größer sein.
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Während
der Scheinwerfer für
Fahrzeuge gemäß der Erfindung
so ausgebildet ist, dass er ein Lichtverteilungsmuster für Abblendlicht
erzeugt, wie dies voranstehend geschildert wurde, weist er mehrere
Beleuchtungseinheiten auf, die lichtemittierende Halbleiterelemente
als Lichtquellen einsetzen, und werden die Ausbildungseinheit für eine Abschneidelinie,
die Ausbildungseinheit für
eine heiße
Zone, und die Ausbildungseinheit für einen diffusen Bereich als die
Beleuchtungseinheiten eingesetzt. Daher können die folgenden Funktionen
und Vorteile erzielt werden.
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Im einzelnen wird ermöglicht,
eine Abschneidelinie, eine heiße
Zone und einen diffusen Bereich dadurch zu erzeugen, dass die Ausbildungseinheit für eine Abschneidelinie,
die Ausbildungseinheit für eine
heiße
Zone, und die Ausbildungseinheit für einen diffusen Bereich eingesetzt
werden. Daher kann ein Lichtverteilungsmuster für Abblendlicht erhalten werden,
das eine gewünschte
Musterform und eine gewünschte
Lichtintensitätsverteilung
aufweist, durch ordnungsgemäß Kombination
dieser drei Arten von Beleuchtungseinheiten.
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Gemäß der Erfindung kann daher
bei dem Scheinwerfer für
Fahrzeuge, der so ausgebildet ist, dass er ein Lichtverteilungsmuster
für Abblendlicht erzeugt,
ein Lichtverteilungsmuster für
Abblendlicht mit einer gewünschten
Musterform und einer gewünschten
Lichtintensitätsverteilung
auch in einem Fall erzeugt werden, in welchem ein lichtemittierendes
Halbleiterelement als Lichtquelle verwendet wird.
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Weiterhin weist der Scheinwerfer
für Fahrzeug
gemäß der Erfindung
mehrere Beleuchtungseinheiten auf, die lichtemittierende Halbleiterelemente
als Lichtquellen verwenden. Daher können die Abmessungen jeder
Beleuchtungseinheit verringert werden. Dies ermöglicht es, das Ausmaß der Freiheit für die Auswahl
der Form des Scheinwerfers für
Fahrzeuge zu erhöhen,
und die Abmessungen des Scheinwerfers zu verringern.
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Bei der Anordnung können die
folgenden Funktionen und Vorteile erzielt werden, wenn eine Beleuchtungseinheit
des Projektionstyps, die so ausgebildet ist, dass von einer Lichtquelle
ausgesandtes Licht, das gesammelt werden soll, in Vorwärtsrichtung
durch einen Reflektor reflektiert wird, und das reflektierte Licht
in Vorwärtsrichtung
von der Beleuchtungseinheit durch eine Projektorlinse ausgesandt
wird, die in einem vorderen Teil des Reflektors vorgesehen ist,
als die Abschneidelinien-Ausbildungseinheit verwendet wird, eine
Beleuchtungseinheit des Direktprojektionstyps, die so ausgebildet
ist, dass von der Lichtquelle ausgesandtes Licht, direktes Licht
in Vorwärtsrichtung
von der Beleuchtungseinheit über
eine Kondensorlinse abgestrahlt wird, die in einem vorderen Teil
der Lichtquelle vorgesehen ist, als die Ausbildungseinheit für die heiße Zone
verwendet wird, und eine Beleuchtungseinheit des Reflexionstyps,
so ausgebildet ist, dass sie von der Lichtquelle ausgesandtes Licht
in Vorwärtsrichtung von
der Beleuchtungseinheit durch einen Reflektor reflektiert, als die
Ausbildungseinheit für
den diffusen Bereich verwendet wird.
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Da die Beleuchtungseinheit des Projektortyps,
die in Vorwärtsrichtung
ein Bild auf einer Brennebene an der Rückseite einer Projektorlinse
projiziert, ist sie dazu geeignet, ein Lichtverteilungsmuster auszubilden,
das einen bestimmten Winkelbereich mit diffuser Abstrahlung aufweist,
mit einer vergleichsweise gleichmäßigen Lichtintensitätsverteilung.
Darüber
hinaus wird es ebenfalls ermöglicht, einfach
eine Abschneidelinie mit einem Kontrastverhältnis zu erzeugen. Wenn daher
die Beleuchtungseinheit des Projektortyps als die Ausbildungseinheit für die Abschneidelinie
verwendet wird, kann die Erzeugung von nach oben gerichtetem Licht
minimiert werden, das eine Blendung hervorrufen könnte.
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Weiterhin ist die Beleuchtungseinheit
des Direktprojektionstyps dazu geeignet, ein punktförmiges Lichtverteilungsmuster
zu erzeugen, und ist die Beleuchtungseinheit des Reflexionstyps
dazu geeignet, die reflektierende Ebene des Reflektors dazu zu veranlassen,
Licht diffus auszubilden, oder eine Diffusorlinse im vorderen Teil
des Reflektors bereitzustellen, wodurch ein Lichtverteilungsmuster
erzeugt wird, das über
einen großen
Winkelbereich diffus ist. Wenn die Beleuchtungseinheit des Direktprojektionstyps als
Erzeugungseinheit für
die heiße
Zone verwendet wird, und die Beleuchtungseinheit des Reflexionstyps
als Ausbildungseinheit für
einen diffusen Bereich verwendet wird, ist es daher möglich, einfach
ein Lichtverteilungsmuster für
Abblendlicht mit einer gewünschten
Musterform und einer gewünschten Lichtintensitätsverteilung
zu erzeugen.
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Wenn drei Arten von Beleuchtungseinheiten, also
die Ausbildungseinheit für
die Abschneidelinie, die Ausbildungseinheit für die heiße Zone, und die Ausbildungseinheit
für den
diffusen Bereich in drei oberen und unteren Stufen angeordnet werden,
wobei die Abschneidelinien-Ausbildungseinheit in der mittleren Stufe
der Anordnung angeordnet ist, können
folgende Funktionen und Vorteile erzielt werden.
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Im einzelnen wird die Position, an
welcher das Lichtverteilungsmuster für Abblendlicht erzeugt werden
soll, im allgemeinen auf der Grundlage der Position einer Abschneidelinie
eingestellt. Wenn die Ausbildungseinheit für die Abschneidelinie in der mittleren
Stufe vorgesehen ist, wird daher die optische Achse einer Beleuchtungseinheit,
die im zentralen Teil der Beleuchtungseinheit angeordnet ist, eingestellt,
und kann dann die optische Achse einer anderen Beleuchtungseinheit
eingestellt werden. Daher lässt
sich die optische Achse der Beleuchtungseinheit einfach einstellen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 eine
Vorderansicht eines Scheinwerfers für Fahrzeuge gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung;
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2 eine
Perspektivansicht eines Lichtverteilungsmusters für Abblendlicht,
das auf einer gedachten, vertikalen Leinwand erzeugt wird, die 25 Meter
vor einer Beleuchtungseinheit angeordnet ist, durch die Abstrahlung
von Licht von dem Scheinwerfer für
Fahrzeuge;
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3 eine
Seitenschnittansicht, die als einzelnes Erzeugnis eine Beleuchtungseinheit
des Projektortyps in dem Scheinwerfer für Fahrzeuge zeigt;
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4 eine
Schnittansicht der Beleuchtungseinheit des Projektortyps;
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5 eine
Perspektivansicht des Lichtverteilungsmusters, das auf der gedachten,
vertikalen Leinwand durch die Bestrahlung mit Licht von der Beleuchtungseinheit
des Projektortyps erzeugt wird, zusammen mit der Beleuchtungseinheit
von deren Rückseite;
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6 eine
Schnittansicht einer Beleuchtungseinheit, als einzelnes Erzeugnis,
des Direktprojektionstyps in dem Scheinwerfer für Fahrzeuge;
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7 eine
Aufsicht im Schnitt der Beleuchtungseinheit des Direktprojektionstyps;
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8 eine
Perspektivansicht des Lichtverteilungsmusters, das auf der gedachten,
vertikalen Leinwand durch die Bestrahlung mit Licht von der Beleuchtungseinheit
des Direktprojektionstyps erzeugt wird, zusammen mit der Beleuchtungseinheit,
von deren Rückseite
aus;
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9 eine
Perspektivansicht des Lichtverteilungsmusters, das auf der gedachten,
vertikalen Leinwand durch die Bestrahlung mit Licht von einer anderen
Beleuchtungseinheit des Direktprojektionstyps erzeugt wird, zusammen
mit der Beleuchtungseinheit von deren Rückseite aus;
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10 eine
Schnittansicht einer Beleuchtungseinheit, als einzelnes Erzeugnis,
des Reflexionstyps in dem Scheinwerfer für Fahrzeuge;
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11 eine
Aufsicht, im Schnitt, der Beleuchtungseinheit des Reflexionstyps;
und
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12 eine
Perspektivansicht des Lichtverteilungsmusters, das auf der gedachten,
vertikalen Leinwand durch die Bestrahlung mit Licht von der Beleuchtungseinheit
des Reflexionstyps erzeugt wird, zusammen mit der Beleuchtungseinheit
von deren Rückseite
aus.
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1 ist
eine Vorderansicht eines Scheinwerfers 10 für Fahrzeuge
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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Der Scheinwerfer 10 für Fahrzeuge
ist ein Scheinwerfer für
Abblendlicht, und ist so ausgebildet, dass elf Beleuchtungseinheiten 20, 40A, 40B und 60 in
drei oberen und unteren Stufen in einem Lampengehäuse aufgenommen
sind, das durch eine ebene, lichtdurchlässige Abdeckung 12 und
einen Leuchtenkörper 14 gebildet
wird.
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2 ist
eine Perspektivansicht eines Lichtverteilungsmusters PL für Abblendlicht,
das auf einer gedachten, vertikalen Leinwand erzeugt wird, die 25 Meter
vor einer Beleuchtungseinheit vorgesehen ist, durch Licht, das in
Vorwärtsrichtung
von dem Scheinwerfer 10 für Fahrzeuge abgestrahlt wird.
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Das Lichtverteilungsmuster PL für Abblendlicht
ist ein linkes Lichtverteilungsmuster, welches eine horizontale
und eine schräge
Abschneidelinie CL1 bzw. CL2 an seinem oberen Rand aufweist, und die
Position eines Abknickpunktes E, der einen Schnittpunkt der beiden
Abschneidelinien darstellt, ist auf eine Position weiter unten eingestellt,
etwa um 0,5 bis 0,6° bezüglich H-V,
als Fluchtpunkt in Vorderrichtung der Beleuchtungseinheit. Bei dem
Lichtverteilungsmuster PL für
Abblendlicht ist eine heiße Zone
HZ, die einen Bereich mit hoher Lichtintensität darstellt, so ausgebildet,
dass sie den Abknickpunkt E etwas nach links umgibt.
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Das Lichtverteilungsmuster PL für Abblendlicht
wird so erzeugt, dass es ein vereinigtes Lichtverteilungsmuster
aus einem Ausbildungsmuster Pa für eine
Abschneidelinie, einem Ausbildungsmuster Pb für eine heiße Zone, und einem Ausbildungsmuster Pc
für einen
diffusen Bereich ist.
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Das Ausbildungsmuster Pa für die Abschneidelinie
ist ein Lichtverteilungsmuster zur Erzeugung horizontalen und schrägen Abschneidelinien
CL1 bzw. CL2, und wird durch die drei Beleuchtungseinheiten 20 erzeugt,
die in der mittleren Stufe vorgesehen sind.
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Das Ausbildungsmuster Pb für die heiße Zone
ist ein vergleichsweise kleines Lichtverteilungsmuster zur Erzeugung
einer heißen
Zone HZ, und wird durch drei kleine Lichtverteilungsmuster Pb1, die
gerade obere Ränder
entlang der horizontalen Abschneidelinie CL1 aufweisen, und zwei
kleine Lichtverteilungsmuster Pb2 gebildet, welche gerade obere
Ränder
entlang der schrägen
Abschneidelinie CL2 aufweisen. Die drei kleinen Lichtverteilungsmuster
Pb1 werden durch Lichtabstrahlung von den drei Beleuchtungseinheiten 40A erzeugt,
die abwechselnd in der oberen Stufe vorgesehen sind, und die beiden
kleinen Lichtverteilungsmuster Pb2 werden durch die zwei übrigen Beleuchtungseinheiten 40B erzeugt,
die in der unteren Stufe vorgesehen sind.
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Das Ausbildungsmuster Pc für den diffusen Bereich
ist ein Lichtverteilungsmuster zur Erzeugung des diffusen Bereichs
des Lichtverteilungsmusters PL für
Abblendlicht, und ist so ausgebildet, dass es ein größeres Lichtverteilungsmuster
ist als das Abschneidelinien-Ausbildungsmuster Pa, unterhalb der horizontalen
Abschneidelinie CL1. Das Ausbildungsmuster Pc für den diffusen Bereich wird
durch die drei Beleuchtungseinheiten 60 erzeugt, die in
der unteren Stufe vorgesehen sind.
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Die Beleuchtungseinheit 20,
die als die Abschneidelinien-Ausbildungseinheit
dient, ist als Beleuchtungseinheit des Projektortyps ausgebildet,
die eine Lichtquelleneinheit 22 und eine Projektorlinse 24 aufweist,
die davor vorgesehen ist. Die Beleuchtungseinheiten 40A und 40B,
die als die Ausbildungseinheiten für die heiße Zonen dienen, sind als Beleuchtungseinheit
des Direktprojektionstyps ausgebildet, die Lichtquelleneinheiten 42A und 42B und davor
angeordnete Kondensorlinsen 44A und 44B aufweisen.
Die Beleuchtungseinheit 60, die als die Ausbildungseinheit
für den
diffusen Bereich dient, ist als Beleuchtungseinheit des Reflexionstyps
ausgebildet, die eine Lichtquelleneinheit 62 und eine davor angeordnete,
ebene, lichtdurchlässige
Platte 64 aufweist.
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Die beiden Beleuchtungseinheiten 20 und 60 sind
so ausgebildet, dass ihre optischen Achsen Ax in Längsrichtung
eines Fahrzeugs verlaufen. Andererseits sind die Beleuchtungseinheiten 40A und 40B so
ausgebildet, dass ihre optischen Achsen Ax in einer Richtung verlaufen,
die geringfügig
gegenüber der
Längsrichtung
des Fahrzeugs verschoben ist. Die optischen Achsen Ax der Beleuchtungseinheiten 20, 40A, 40B und 60 sind
exakt in Richtung nach unten um annähernd 0,5 bis 0,6° in bezug
auf die Horizontalrichtung ausgerichtet.
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Die Projektorlinse 24 ist
so ausgebildet, dass sie ovalförmig
ist, gesehen von der Vorderseite der Beleuchtungseinheit aus, die
Kondensorlinsen 44A und 44B sind kreisförmig ausgebildet,
gesehen von der Vorderseite der Beleuchtungseinheit aus, und die lichtdurchlässige Platte 64 in
ellipsenförmig,
gesehen von der Vorderseite der Beleuchtungseinheit aus. In dem
Leuchtengehäuse
ist eine innere Platte 16 vorgesehen, die so ausgebildet
ist, dass sie die Projektorlinse 24, die Kondensorlinsen 44A und 44B,
und die lichtdurchlässige
Platte 64 umgibt.
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Als nächstes wird der spezielle Aufbau
der Beleuchtungseinheit 20, 40A, 40B und 60 beschrieben.
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Zuerst wird der Aufbau der Beleuchtungseinheit 20 des
Projektortyps beschrieben.
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3 ist
eine Seitenschnittansicht der Beleuchtungseinheit 20 als
einzelnes Erzeugnis, und 4 ist
eine entsprechende Aufsicht im Schnitt.
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Wie aus diesen Zeichnungen hervorgeht, weist
die Lichtquelleneinheit 22 der Beleuchtungseinheit 20 eine lichtemittierende
Diode 32 als Lichtquelle auf, einen Reflektor 34,
und ein Lichtsteuerteil 36.
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Die lichtemittierende Diode 32 ist
eine weißes
Licht aussendende Diode, die einen einzelnen lichtemittierenden
Chip 32a aufweist, der Abmessungen von etwa 1 mm im Quadrat
aufweist, und ist auf einem Substrat 38 angeordnet, und
zwar so, dass sie um 15° nach
rechts um die optische Achse Ax in bezug auf ein oberes Teil in
Vertikalrichtung auf der optischen Achse Ax in diesem Zustand gedreht
ist.
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Der Reflektor 34 ist ein
annähernd
kuppelförmiges
Teil, das auf der oberen Seite der lichtemittierenden Diode 32 vorgesehen
ist, und weist eine reflektierende Ebene 34a zum Reflektieren
von Licht auf, das von der lichtemittierenden Diode 32 ausgesandt
wird, das in Vorwärtsrichtung
zur optischen Achse Ax hin gesammelt werden soll. Die reflektierende
Ebene 34a ist so ausgebildet, dass die Entfernung in Vertikalrichtung
von der lichtemittierenden Diode 32 zur reflektierenden
Ebene 34a annähernd 10
mm beträgt.
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Die reflektierende Ebene 34a ist
so ausgebildet, dass sie die Form einer annähernd elliptischen Kugel aufweist,
mit der optischen Achse Ax als Zentrumsachse. Im einzelnen weist
die reflektierende Ebene 34a eine Schnittform auf, welche
die optische Achse Ax enthält,
so dass sie annähernd
die Form einer Ellipse annimmt, wobei deren Exzentrizität so gewählt ist,
dass sie von einem Vertikalschnitt zu einem Horizontalschnitt allmählich zunimmt.
Spitzen auf der Rückseite
der Ellipse, welche die Schnitte bilden, sind auf die selbe Position
eingestellt. Die lichtemittierende Diode 32 ist auf einem
ersten Brennpunkt F1 der Ellipse angeordnet, welche den Vertikalschnitt der
reflektierenden Ebene 34a bildet. Daher reflektiert die
reflektierende Ebene 34a Licht, das von der lichtemittierenden
Diode 32 ausgesandt wird, und in Vorwärtsrichtung zur optischen Achse
Ax hin gesammelt werden soll, und sammelt im wesentlichen das Licht
auf einem zweiten Brennpunkt F2 der Ellipse im Vertikalschnitt,
welcher in diesem Fall die optische Achse Ax enthält.
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Die Projektionslinse 24 der
Beleuchtungseinheit 20 ist als Plankonvenxlinse ausgebildet,
bei welcher die Oberfläche
auf der Vorwärtsseite
konvex ist, und die Oberfläche
auf der Rückseite
eben, und sowohl die obere als auch die untere Seite abgeschrägt ausgebildet
sind. Die Projektorlinse 24 ist so auf der optischen Achse
Ax angeordnet, dass ein Brennpunkt F3 an der Rückseite etwas hinter dem zweiten Brennpunkt
F2 der reflektierenden Ebene 34a des Reflektors 34 angeordnet
ist. Ein Bild in einer Brennebene, welche den Brennpunkt F3 auf
der Rückseite
enthält,
wird daher in Vorwärtsrichtung
als umgekehrtes Bild projiziert.
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Das Lichtsteuerteil 36 ist
ein plattenförmiges Teil,
das unterhalb des Reflektors 34 vorgesehen ist, und so
geformt ist, dass es eine Form aufweist, dass eine Seite unten liegt,
gesehen von der Vorderseite der Beleuchtungseinheit aus, und eine
obere Oberfläche
des Lichtsteuerteils mit einer Lichtsteueroberfläche 36a versehen ist,
die so bearbeitet wurde, dass sie reflektiert. Das Lichtsteuerteil 36 reflektiert einen
Teil des Lichtes nach oben, das von der reflektierenden Ebene 34a reflektiert
wurde, an der Lichtsteueroberfläche 36a,
damit Licht, das von der Projektorlinse 24 nach oben ausgesandt
wird, in Licht umgewandelt wird, das von der Projektorlinse 24 nach
unten ausgesandt wird, wodurch der Lichtflussnutzungsfaktor des
Lichtes erhöht
wird, das von der lichtemittierenden Diode 32 ausgesandt
wird.
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Im einzelnen weist die Lichtsteueroberfläche 36a eine
Ausbildungsoberfläche 36a1 für horizontale Abschneidung
auf, die von der optischen Achse Ax nach links und in Horizontalrichtung
verläuft,
sowie eine Ausbildungsoberfläche 36a2 für schräges Abschneiden,
die von der optischen Achse Ax nach rechts, schräg und nach unten um 15° ausgeht,
und weist einen Vorderrand (also eine Begrenzungslinie zwischen
der Lichtsteueroberfläche 36a und
einer vorderen Endoberfläche 36b des
Lichtsteuerteils 36) auf, der so ausgebildet ist, dass
er durch den Brennpunkt F3 an der Rückseite der Projektorlinse 24 hindurchgeht.
Licht, das von der lichtemittierenden Diode 32 ausgesandt
wird, und durch die reflektierende Ebene 34a des Reflektors 34 reflektiert
wird, fällt
zum Teil auf die Lichtsteueroberfläche 36a des Lichtsteuerteils 36 ein,
und das übrige
Licht fällt
exakt auf die Projektorlinse 24 ein. Hierbei wird das auf
die Lichtsteueroberfläche 36a einfallende
Licht nach oben durch die Lichtsteueroberfläche 36a reflektiert,
und trifft auf die Projektorlinse 24 auf, und wird von
der Projektorlinse 24 als nach unten gerichtetes Licht ausgesandt.
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Die vordere Endoberfläche 36b des
Lichtsteuerteils 36 ist so ausgebildet, dass ihre linke
und rechte Seite nach vorne gekrümmt
sind, gesehen in einer Ebene, damit sie der Krümmung der Bildebene der Projektorlinse 24 entspricht.
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Ein Substrathalterungsabschnitt 36c ist
am hinteren Ende des Lichtsteuerteils 36 vorgesehen, und
ein Substrat 38 ist an dem Lichtsteuerteil 36 in dem
Substrathalterungsabschnitt 36c befestigt. Weiterhin ist
der Reflektor 34 an dem Lichtsteuerteil 36 am
Umfangsrandabschnitt seines unteren Endes befestigt. Die Lichtquelleneinheit 22 ist
zusammen mit der Projektorlinse 24 an dem Leuchtenkörper 14 über eine
Stütze
befestigt, die nicht dargestellt ist.
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5 ist
eine Perspektivansicht des Ausbildungsmusters Pa für die Abschneidelinie,
das auf der gedachten, vertikalen Leinwand durch das Licht erzeugt
wird, das in Vorwärtsrichtung
von der Beleuchtungseinheit 20 abgestrahlt wird, zusammen
mit der Beleuchtungseinheit 20, gesehen von deren Rückseite
aus.
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Wie in 5 gezeigt,
ist das Ausbildungsmuster Pa für
die Abschneidelinie als Lichtverteilungsmuster ausgebildet, welches
eine horizontale bzw. schräge
Abschneidelinie CL1 bzw. CL2 aufweist, an einem oberen Rand, und
einen bestimmten Winkel der diffusen Abstrahlung aufweist, mit einer vergleichsweise
gleichmäßigen Lichtintensitätsverteilung.
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Hierbei werden die horizontale und
die schräge
Abschneidelinie CL1 bzw. CL2 deutlich als die umgekehrten Bilder
der Formen der Vorderränder der
Ausbildungsoberfläche 36a1 für die horizontale Abschneidung
bzw. der Ausbildungsoberfläche 36a2 für das schräge Abschneiden
ausgebildet, welche die Lichtsteueroberfläche 36a des Lichtsteuerteils 36 bilden.
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Im allgemeinen weist die Lichtverteilungskurve
des Lichtes, das von einer lichtemittierenden Diode ausgesandt wird,
eine solche Lichtintensitätsverteilung
auf, dass die Lichtintensität
abnimmt, wenn die Vorderrichtung der lichtemittierenden Diode eine maximale
Lichtintensität
aufweist, und der Winkel in Vorderrichtung vergrößert wird. Bei der Ausführungsform
ist die lichtemittierende Diode 32 in einer Richtung vorgesehen,
die um 15° nach
rechts um die optische Achse Ax gedreht ist, in bezug auf ein oberes Teil
in Vertikalrichtung, wodurch hell ein unterer Bereich der schrägen Abschneidelinie
CL2 in dem Ausbildungsmuster Pa für die Abschneidelinie erleuchtet wird,
also ein Bereich A, der in 5 gestrichelt
dargestellt ist. Daher wird das Lichtverteilungsmuster PL für Abblendlicht
als nach links verteiltes Licht so eingestellt, dass es eine hervorragende
Sicht in der Ferne zur Verfügung
stellt.
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Bei der Ausführungsform sind drei Beleuchtungseinheiten 20 vorgesehen.
Das Ausbildungsmuster Pa für
die Abschneidelinie in dem Lichtverteilungsmuster PL für Abblendlicht
gemäß 2 wird daher durch Dreifachüberlagerung
des in 5 gezeigten Ausbildungsmusters
Pa für
die Abschneidelinie erhalten.
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Als nächstes wird der Aufbau der
Beleuchtungseinheit 40A des Direktprojektionstyps beschrieben.
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6 ist
eine Seitenschnittsansicht der Beleuchtungseinheit 40A als
einzelnes Erzeugnis, und 7 ist
eine entsprechende Aufsicht im Schnitt.
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Wie aus diesen Zeichnungen hervorgeht, weist
eine Lichtquelleneinheit 42A der Beleuchtungseinheit 40A eine
lichtemittierende Diode als Lichtquelle sowie eine Abschirmung 54A auf.
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Die lichtemittierende Diode 52A ist
ebenso aufgebaut wie die lichtemittierende Diode 32 der
Beleuchtungseinheit 20, und ist an einem Halterungsteil 56 über ein
Substrat 58 befestigt, wobei ein lichtemittierender Chip 52Aa gegenüber der
Beleuchtungseinheit auf der optischen Achse Ax nach vorne gedreht
ist.
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Die Abschirmung 54A ist
ein plattenförmiges Teil,
das entlang einer Vertikalebene verläuft, die orthogonal zur optischen
Achse Ax liegt, in der Nähe des
Vorwärtsteils
der lichtemittierenden Diode 52A, und ist so an dem Halterungsteil 56 befestigt,
dass ein oberer Rand 54Aa durch die optische Achse Ax in
Horizontalrichtung hindurchgeht.
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Die Kondensorlinse 44A der
Beleuchtungseinheit 40A wird durch eine Plankonvexlinse
gebildet, bei welcher die Oberfläche
an der Vorderseite konvex ist, und die Oberfläche an der Rückseite eben.
Die Kondensorlinse 44A ist so auf der optischen Achse Ax
angeordnet, dass ein Brennpunkt F4 an der Rückseite an einem Schnittpunkt
des oberen Randes 54Aa der Abschirmung 54A und
der optischen Achse Ax angeordnet ist.
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Bei der Beleuchtungseinheit 40A wird
Licht, das von der lichtemittierenden Diode 52A ausgesandt
wird, zu annähernd
parallelem Licht umgewandelt, das geringfügig zur optischen Achse Ax
hin gesammelt wird, durch die Kondensorlinse 44A, und umgekehrt
und in Vorwärtsrichtung
abgestrahlt wird, wobei darüber
hinaus das Licht, welches von der lichtemittierenden Diode 52A ausgesandt
wird, und gegenüber
der optischen Achse Ax nach unten gerichtet wird, durch die Abschirmung 54A abgeschirmt wird,
wodurch verhindert werden kann, dass in Vorwärtsrichtung von der Beleuchtungseinheit
nach oben gerichtetes Licht abgestrahlt wird.
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8 ist
eine Perspektivansicht des kleinen Lichtverteilungsmusters Pb1,
das auf der gedachten, vertikalen Leinwand durch das Licht erzeugt
wird, das in Vorwärtsrichtung
von der Beleuchtungseinheit 40A abgestrahlt wird, zusammen
mit der Beleuchtungseinheit 40A, gesehen von deren Rückseite
aus.
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Wie aus 8 hervorgeht, ist das kleine Lichtverteilungsmuster
Pb1 als ein annähernd
halbkreisförmiges,
punktförmiges
Lichtverteilungsmuster ausgebildet, welches einen geraden, oberen
Rand entlang der horizontalen Abschneidelinie CL1 aufweist.
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Bei der Ausführungsform sind die drei Beleuchtungseinheiten 40A so
vorgesehen, dass ihre optischen Achsen Ax gegeneinander in Querrichtung geringfügig verschoben
sind. Daher werden die drei kleinen Lichtverteilungsmuster Pb1 so
erzeugt, dass sie einander teilweise entlang der horizontalen Abschneidelinie
CL1 in der Nähe
des Abknickpunktes E überlappen.
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9 ist
eine Perspektivansicht des kleinen Lichtverteilungsmusters Pb2,
das auf der gedachten, vertikalen Leinwand durch das Licht erzeugt
wird, das in Vorwärtsrichtung
von der Beleuchtungseinheit 40B abgestrahlt wird, zusammen
mit der Beleuchtungseinheit 40B, gesehen von deren Rückseite
aus.
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Wie aus 9 hervorgeht, weist die Lichtquelleneinheit 42B der
Leuchteneinheit 40B eine lichtemittierenden Diode 52B als
Lichtquelle auf, und eine Abschirmung 54B, entsprechend
der Lichtquelleneinheit 42A der Beleuchtungseinheit 40A und
unterscheidet sich von der Lichtquelleneinheit 42A der Beleuchtungseinheit 40A in
der Hinsicht, dass ein oberer Rand 54Ba der Abschirmung 54B so
ausgebildet ist, dass er schräg
durch die optische Achse Ax hindurchgeht, genauer gesagt in Richtung
nach rechts und unten um 15° in
bezug auf die Horizontalrichtung.
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Daher ist der obere Rand 54Ba der
Abschirmung 54B geneigt ausgebildet. Aus diesem Grund wird
das kleine Lichtverteilungsmuster Pb2 als ein annähernd halbkreisförmiges,
punktartiges Lichtverteilungsmuster ausgebildet, das einen geraden
oberen Rand entlang der schrägen
Abschneidelinie CL2 aufweist.
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Bei der Ausführungsform sind die beiden
Beleuchtungseinheiten 40B so angeordnet, dass ihre optischen
Achsen Ax geringfügig
gegeneinander Schrägrichtung
verschoben sind. Daher werden die beiden kleinen Lichtverteilungsmuster
Pb2 so erzeugt, dass sie einander teilweise überlappen, entlang der schrägen Abschneidelinie
CL2 in der Nähe des
Abknickpunktes E.
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Das Ausbildungsmuster Pb für die heiße Zone,
welches den Abknickpunkt E etwas nach links auf der unteren Seite
der horizontalen bzw. schrägen
Abschneidelinie CL1 bzw. CL2 wie in 2 gezeigt
umgibt, wird als das vereinigte Lichtverteilungsmuster der drei
kleinen Lichtverteilungsmustern Pb1 und der zwei kleinen Lichtverteilungsmustern
Pb2 erzeugt. Daher kann die Sicht im entfernten Bereich auf der Straßenoberfläche in Vorwärtsrichtung
eines Fahrzeugs sichergestellt werden.
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Als nächstes wird der Aufbau der
Beleuchtungseinheit 60 des Reflexionstyps beschrieben.
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10 ist
eine Seitenschnittsansicht der Beleuchtungseinheit 60 als
einzelnes Erzeugnis, und 11 ist
eine entsprechende Aufsicht im Schnitt.
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Wie aus diesen Zeichnungen hervorgeht, weist
eine Lichtquelleneinheit 62 der Beleuchtungseinheit 60 eine
lichtemittierende Diode 72 als Lichtquelle auf, und einen
Reflektor 74.
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Die lichtemittierende Diode 72 ist
ebenso ausgebildet wie die lichtemittierende Diode 32 der Beleuchtungseinheit 20,
und ist auf der optischen Achse Ax aufwärts in Vertikalrichtung angeordnet, und
ist in diesem Zustand an einem Halterungsteil 76 über ein
Substrat 78 befestigt.
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Der Reflektor 74 ist oberhalb
der lichtemittierenden Diode 72 angeordnet, und weist eine
annähernd
parabelförmige,
reflektierende Ebene 74a auf. Die reflektierende Ebene 74a ist
mit mehreren, diffus reflektierenden Elemente 74s versehen,
die streifenförmig
auf einem Rotationsparaboloid angeordnet sind, bei dem die optische
Achse Ax die Zentrumsachse ist, wobei ein Ort etwas hinter dem lichtemittierenden
Chip 72 der lichtemittierenden Diode 72 auf der
optischen Achse Ax als Brennpunkt F5 eingestellt ist. Diese diffus
reflektierenden Elemente 74s weisen einen linken und einen
rechten, diffus reflektierenden Winkel auf, die voneinander verschieden
sind. Der Reflektor 74 ist an dem Halterungsteil 76 an
dessen unterem Ende befestigt.
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Bei der Beleuchtungseinheit 60 wird
das Licht, das von der lichtemittierenden Diode 72 ausgesandt
wird, in Vorwärtsrichtung
reflektiert, als etwas nach unten gerichtetes, in Querrichtung diffus
ausgebildetes Licht durch den Reflektor 74, und wird exakt in
Vorwärtsrichtung
von der Beleuchtungseinheit über
eine lichtdurchlässige
Platte 64 abgestrahlt.
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12 ist
eine Perspektivansicht des Ausbildungsmusters Pc für einen
diffusen Bereich, das auf der gedachten, vertikalen Leinwand durch
das Licht erzeugt wird, das in Vorwärtsrichtung von der Beleuchtungseinheit 60 abgestrahlt
wird, zusammen mit der Beleuchtungseinheit 60 von deren
Rückseite aus.
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Wie aus 12 hervorgeht, ist das Ausbildungsmuster
Pc für
den diffusen Bereich so ausgebildet, dass es sowohl zur rechten
als auch linken Seite in bezug auf eine Linie V-V stark erweitert
ist, als vertikale Linie, die durch H-V unterhalb der horizontalen Abschneidelinie
CL1 hindurchgeht. Die Straßenoberfläche in Vorwärtsrichtung
eines Fahrzeugs wird daher über
einen breiten Bereich beleuchtet. Hierbei weist das diffus reflektierende
Element 74s, welches die reflektierende Ebene 74a des
Reflektors 74 bildet, nach links und rechts diffus reflektierende
Winkel auf, die voneinander verschieden sind. Daher wird das Ausbildungsmuster
Pc für
den diffusen Bereich ein Lichtverteilungsmuster, bei dem die Lichtintensität zu dessen
Umfangsrandabschnitt allmählich
abnimmt.
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Bei der Ausführungsform sind drei Beleuchtungseinheiten 60 vorgesehen.
Daher wird das Ausbildungsmuster Pc für den diffusen Bereich in dem
in 2 gezeigten Lichtverteilungsmuster
PL für
Abblendlicht dadurch erhalten, dass eine dreifache Überlagerung
des in 12 gezeigten
Ausbildungsmusters Pc für
den diffusen Bereich stattfindet.
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Wie voranstehend geschildert weist
der Scheinwerfer 10 für
Fahrzeuge gemäß dieser
Ausführungsform
mehrere Beleuchtungseinheiten 20, 40A, 40B und 60 auf,
welche als Lichtquellen lichtemittierende Dioden 32, 52A, 52B und 72 aufweisen. Daher
können
die Abmessungen der Beleuchtungseinheiten 20, 40A, 40B und 60 verringert
werden. Dies ermöglicht
es, das Ausmaß der
Freiheit in bezug auf die Form des Scheinwerfers 10 für Fahrzeuge 10 zu
erhöhen
und die Abmessungen des Scheinwerfers zu verringern.
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Weiterhin sind bei der Ausführungsform
die Ausbildungseinheit 20 für die Abschneidelinie, die Ausbildungseinheiten 40A und 40B für die heiße Zone,
sowie die Ausbildungseinheit 60 für den diffusen Bereich als
diese Beleuchtungseinheiten ausgebildet. Durch ordnungsgemäße Kombination
dieser drei Arten von Beleuchtungseinheiten wird daher ermöglicht,
ein Lichtverteilungsmuster PL für
Abblendlicht zu erzeugen, das eine gewünschte Musterform und eine
gewünschte
Lichtintensitätsverteilung
aufweist.
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Speziell wird bei der Ausführungsform
die Beleuchtungseinheit des Projektortyps als die Ausbildungseinheit 20 für die Abschneidelinie
eingesetzt. Daher können
die horizontale und die schräge
Abschneidelinie CL1 bzw. CL2 ein hohes Kontrastverhältnis aufweisen.
Dies wiederum ermöglicht
es, die Erzeugung von nach oben gerichtetem Licht zu minimieren,
das eine Blendung hervorrufen könnte.
Weiterhin kann das Ausbildungsmuster Pa für die Abschneidelinie zu einem
Lichtverteilungsmuster geändert
werden, das einen bestimmten Winkel der diffusen Abstrahlung mit
einer vergleichsweise gleichförmigen
Lichtintensitätsverteilung
aufweist. Da die Beleuchtungseinheit des Direktprojektionstyps als
die Ausbildungseinheiten 40A und 40B für die heiße Zone
eingesetzt wird, kann darüber
hinaus das Ausbildungsmuster Pb für die heiße Zone als punktförmiges Lichtverteilungsmuster
erzeugt werden. Da die Beleuchtungseinheit des Reflexionstyps als
die Ausbildungseinheit 60 für den diffusen Bereich verwendet
wird, kann darüber
hinaus das Ausbildungsmuster Pc für den diffusen Bereich als
Lichtverteilungsmuster erzeugt werden, das einen großen Winkel
der diffusen Abstrahlung aufweist. Das Lichtverteilungsmuster PL
für Abblendlicht,
das als vereinigtes Lichtverteilungsmuster aus diesen Lichtverteilungsmustern
erzeugt wird, lässt
sich daher einfach mit einer gewünschten
Musterform und einer gewünschten Lichtintensitätsverteilung
erzeugen.
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Weiterhin ist bei der Ausführungsform
das Ausbildungsmuster Pb für
die heiße
Zone so ausgebildet, dass es den Abknickpunkt E etwas nach links auf
der unteren Seite der horizontalen bzw. schrägen Abschneidelinie CL1 bzw.
CL2 umgibt, als das vereinigte Lichtverteilungsmuster der drei kleinen
Lichtverteilungsmuster Pb1, die so ausgebildet sind, dass sie einander
teilweise entlang der horizontalen Abschneidelinie CL1 in der Nähe des Abknickpunktes
E überlappen,
und der zwei kleine Lichtverteilungsmuster Pb2, die so ausgebildet
sind, dass sie einander teilweise entlang der schrägen Abschneidelinie
CL2 in der Nähe
des Abknickpunktes E überlappen.
Daher kann die Sicht in einem entfernten Bereich auf der Straßenoberfläche in Vorwärtsrichtung
des Fahrzeugs vollständig
sichergestellt werden.
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Weiterhin sind bei der Ausführungsform
die drei Ausbildungseinheiten 20 für die Abschneidelinie, die
fünf Ausbildungseinheiten 40A und 40B für die heiße Zone,
und die drei Ausbildungseinheiten 60 für den diffusen Bereich in drei
oberen und unteren Stufen angeordnet, wobei die drei Ausbildungseinheiten 20 für die Abschneidelinie
in der mittleren Stufe angeordnet sind. Wenn die optische Achse
jeder der drei Ausbildungseinheiten 20 für die Abschneidelinie,
die im Zentrum angeordnet ist, eingestellt wird, und dann die optischen
Achsen der anderen Beleuchtungseinheiten eingestellt werden, kann
daher die optische Achse jeder Beleuchtungseinheit einfach eingestellt werden.
Hierdurch wird ermöglicht,
glatt die Position einzustellen, an welcher das Lichtverteilungsmuster PL
für Abblendlicht
erzeugt werden soll.
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Zwar erfolge die Beschreibung in
bezug auf einen Scheinwerfer 10 für Fahrzeuge gemäß der Ausführungsform
unter der Annahme, dass die elf Beleuchtungseinheiten 20, 40A, 40B und 60 in
den drei oberen und unteren Stufen angeordnet sind, jedoch kann
selbstverständlich
die Gesamtanzahl der Beleuchtungseinheiten oder die Anzahl und Anordnung
der Beleuchtungseinheiten 20, 40A, 40B und 60 geändert werden,
in Abhängigkeit
von der gewünschten
Musterform und der gewünschten
Lichtintensitätsverteilung
des Lichtverteilungsmusters PL für
Abblendlicht.
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Weiterhin erzeugt bei der Ausführungsform die
Beleuchtungseinheit 60 des Reflexionstyps das Ausbildungsmuster
Pc für
den diffusen Bereich durch mehrere diffus reflektierende Elemente 74s,
die auf der reflektierenden Ebene 74a des Reflektors 74 vorgesehen
sind. Statt dessen ist es ebenfalls möglich, das Ausbildungsmuster
Pc für
den diffusen Bereich dadurch zu erzeugen, dass die reflektierende
Ebene 74a als Rotationsparaboloid ausgebildet wird, und ein
diffus streuendes Linsenelement auf der lichtdurchlässigen Platte 64 vorgesehen
wird.