DE112013007443B4

DE112013007443B4 - Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE112013007443B4
Application number: DE112013007443.5T
Authority: DE
Inventors: Takashi Ohsawa; Masato Kurahashi; Fumihiro Minami
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-09-17
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2033-09-18
Also published as: DE112013007443T5; CN105556200B; JPWO2015040671A1; CN105556200A; JP5837269B2; US20160146417A1; WO2015040671A1; US9587795B2

Abstract

Scheinwerfer nach Art eines Projektors zur Verwendung in einem Fahrzeug, der von einer Lichtquelle emittiertes Licht unter Verwendung einer Projektionslinse (2) vor ein Fahrzeug ausstrahlt, aufweisend:
eine LED (Licht emittierende Diode) (1,11), welche die Lichtquelle bildet und eine lichtemittierende Fläche (1a, 11a) aufweist, deren eine Kantenseite geradlinig geformt ist, und die auf einer Seite einer optischen Achse so angeordnet ist, dass eine Mitte der lichtemittierenden Fläche (1a, 11a) von der optischen Achse versetzt ist;
zwei konvexe Linsen (2a, 2b), die in einer Richtung der optischen Achse so angeordnet sind, dass sie die Projektionslinse (2) bilden; und
ein Lichtverteilungselement (3), das zwischen der LED (1, 11) und der Projektionslinse (2) angeordnet ist, das unter Verwendung eines transparenten Materials geformt ist, und das auf seiner inneren Oberfläche eine Reflexionsfläche (3a) zum Reflektieren des von der LED (1, 11) emittierten Lichts aufweist, sodass es eine Hell-Dunkel-Grenze an einer Kante der Reflexionsfläche (3b) auf der Seite der Projektionslinse (2) erzeugt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug, in dem eine LED als Lichtquelle verwendet wird und eine Projektionslinse vorgesehen ist, die das von der LED emittierte Licht vor ein Fahrzeug projiziert.
Stand der Technik
Mit der Absicht, den Umfang an Kohlendioxid-Emissionen zu reduzieren, die eine globale Erwärmung fördern, und in der jüngsten/aktuellen Situation, in der helle LEDs mit hoher Lichtausbeute realisiert werden, beginnen Niedrigenergie-LEDs (lichtemittierende Dioden, halbleiterbasierte Lichtquellen) auch als Lichtquellen von Lampenvorrichtungen zur Verwendung in einem Fahrzeug anstelle von konventionellen, auf Wolfram-Glühfaden basierenden Lampen beliebt zu werden. Diese LEDs besitzen eine lange Lebensdauer und können eine stabile Helligkeit erzeugen, wobei sie leicht zu steuern sind, was einen an sie bereitgestellten Strom konstant macht, und sind somit als Lichtquellen von Lampenvorrichtungen zur Verwendung in einem Fahrzeug gut geeignet. Somit beginnen sie auch mit Hilfe eines jüngsten Anstiegs einer Ausgangsleistung (Helligkeitsintensität) als Lichtquellen der Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug beliebt zu werden.
Inzwischen sind die optischen Systeme der Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug klassifiziert in: eine parabolische Art, in der ein konkaver Spiegelreflektor verwendet wird und das von einer Lichtquelle emittierte Licht von dem Spiegelreflektor so reflektiert wird, dass es vor das Fahrzeug austritt; und eine Projektorart, in der eine konvexe Projektionslinse verwendet wird und das von einer Lichtquelle emittierte Licht durch die Projektionslinse so abgelenkt wird, dass es vor das Fahrzeug austritt.
Nachfolgend wird eine ergänzende Beschreibung über Anordnungen von Scheinwerfern nach Art eines Projektors zur Verwendung in einem Fahrzeug gegeben, die sich auf die Erfindung dieser Anmeldung beziehen.
In einer konventionellen Anordnung, die einen Wolfram-Glühdraht als eine Lichtquelle verwendet, sind Anschlusskabel mit beiden Enden des Glühdrahts mit einer Länge von etwa 4 mm verbunden, der Licht in alle Richtungen ausstrahlt, und zusätzlich ist ein Glaskolben um den Glühdraht vorhanden. Somit ist es nicht möglich, die Form eines lichtemittierenden Teils oder die Lichtausstrahlrichtung beliebig zu modifizieren.
Aus diesem Grund wird ein kugelartiger Spiegelreflektor verwendet, und ein als eine Lichtquelle dienender Glühdraht ist in einem Brennpunkt des kugelartigen Spiegelreflektors angeordnet, sodass das von dem Glühdraht emittierte Licht an dem anderen Brennpunkt gebündelt wird, um dadurch ein reales Abbild des Glühdrahts zu bilden. Da nahe dem realen Abbild des Glühdrahts kein Bauelement vorhanden ist, kann dort ein beliebiges optisches Element verwendet werden, sodass eine Lichtverteilung für ein Abblendlicht zur Verwendung in einem Fahrzeug, welche die Vorderseite eines Fahrzeugs erhellt, durch Projizieren eines notwendigen Teils des Lichts, das durch das reale Abbild des Glühdrahts tritt, vor das Fahrzeug gebildet wird. Das heißt, eine lichtabschirmende Platte ist nahe dem realen Abbild des Glühdrahts angeordnet, sodass unerwünschtes Licht durch die lichtabschirmende Platte blockiert wird, um dadurch einen dunklen Bereich zu bilden, der für ein Abblendlicht essentiell ist, sodass der Fahrer eines entgegenkommenden Fahrzeugs nicht beleuchtet wird. Wenn eine Lichtquelle nämlich der Glühdraht in einem Zustand ist, in dem er durch den Glaskolben ohne Veränderung eingeschlossen ist, ist es nicht möglich, sie als eine Lichtquelle zu verwenden, die eine Lichtverteilung für ein Abblendlicht ausstrahlt. Daher wird eine solche Anordnung eingesetzt, in welcher das reale Abbild des Glühdrahts, um den herum kein Bauelement vorhanden ist, zwangsweise unter Verwendung des kugelartigen Spiegelreflektors gebildet wird, und das reale Abbild des Glühdrahts wird einer Formveränderung unterworfen und dann in die Projektionslinse geführt.
Mit Bezug auf einen Scheinwerfer nach Art eines Projektors zur Verwendung in einem Fahrzeug, in dem die vorstehend beschriebene LED als eine Lichtquelle verwendet wird, kann jedoch ein lichtemittierendes Teil, das heißt eine lichtemittierende Fläche der LED in eine beliebige Form gebracht werden, und kein Glaskolben ist außen vorhanden. Somit ist es auch möglich, ein Element zum Anpassen der Lichtverteilung nahe der LED zu platzieren. Bezüglich dem Scheinwerfer nach Art eines Projektors zur Verwendung in einem Fahrzeug, in welchem die LED als eine Lichtquelle verwendet wird, ist es nämlich nicht nötig, dem konventionellen optischen System und der Lichtverteilungstechnologie zu folgen, in der ein Wolfram-Glühdraht verwendet wird.
Nachfolgend werden Beispiele des Scheinwerfers zur Verwendung in einem Fahrzeug beschrieben, die keinen konventionellen kugelartigen Spiegelreflektor verwenden, obwohl er eine Projektor-Art ist, und die so ausgelegt sind, dass die lichtemittierende Fläche der LED vor das Fahrzeug ausgerichtet ist und das von der LED emittierte Licht veranlasst wird, direkt auf die Projektionslinse zu fallen.
Eine Lampenvorrichtung einer direkt projizierenden Art zum Beleuchten gemäß dem Patent Dokument 1 ist so angeordnet, dass von dem von der LED emittierten Licht weit gestreutes Licht, welches nicht auf eine Projektionslinse fällt, unter Verwendung einer Hilfslinse zurückgewonnen wird, die um die LED angeordnet ist. Wegen der Verwendung der Hilfslinse kann die Lichtstrahl-Nutzungsrate verbessert werden.
Da sie jedoch so eingerichtet ist, dass das Licht, welches nicht auf die Projektionslinse fällt, vor das Fahrzeug geführt wird, während es die Projektionslinse umgeht, wird die Hilfslinse verwendet, die größer ist als die Öffnung der Projektionslinse. Als die Folge ist der offene Teil der Lampenvorrichtung größer, sodass die Vorrichtung nicht als ein kompakter Scheinwerfer oder kompaktes optisches Element geeignet ist.
Eine Lampeneinheit für ein Fahrzeug gemäß dem Patentdokument 2 ist mit einer lichtstreuenden optischen Fläche eingerichtet, die an dem hinteren Brennpunkt einer Projektionslinse vorgesehen ist, um eine Ungleichmäßigkeit (Beleuchtungsungleichmäßigkeit) von Licht zu verringern, das von einer LED-Lichtquelle emittiert wird, die aus einer Mehrzahl von LEDs aufgebaut ist, wobei Licht, das von jeder LED emittiert wird, veranlasst wird, durch die optische Fläche zu treten, um zusammengefasst zu werden, und dann in die Projektionslinse geführt wird. Das Beleuchtungslicht, das durch Streuen durch diese Linsenfläche projiziert wurde, wird optisch gleichförmig.
Zum Beispiel in 1, usw. aus dem Patentdokument 2, ist eine Anordnung dargestellt, in der eine Projektionslinse (20) aus einer Mehrzahl von Linsen (21, 22) aufgebaut ist; eine Fläche (S1) der Linse (21), die am nächsten an einer Lichtquelleneinheit (30) liegt, ist in eine Form zum Streuen von Licht ausgebildet; und diese Linsenfläche (S1) ist so angeordnet, dass sie an den hinteren Brennpunkt der Projektionslinse (20) angepasst ist. Weiter ist zum Beispiel in 5, 6 usw. aus dem Patentdokument 2 eine Anordnung dargestellt, in der ein zylinderförmiges Lichtführungselement (32), dessen Innenseite als eine Reflexionsfläche (31a) dient, zwischen der Projektionslinse (20) und der Lichtquelleneinheit (30) vorgesehen; die Fläche (S1) der Linse (21), die am nächsten an der Lichtquelleneinheit (30) liegt, ist in eine Form zum Streuen von Licht ausgebildet; und eine Auslassöffnung (31c) des Lichtführungselements (32), die Linsenfläche (S1) zum Streuen von Licht und der hintere Brennpunkt der Projektionslinse (20) sind auf die gleiche Position angepasst.
In dem Vorstehenden sind die Ziffern in den Klammern von denjenigen in dem Patentdokument 2 übernommen.
Weil die Oberfläche der Projektionslinse in eine lichtstreuende Form ausgebildet ist, wie vorstehend beschrieben, ist es möglich, eine gleichmäßige Helligkeit zu erzeugen, die von den jeweiligen LEDs generiert wird; wenn jedoch die Anordnung in dem Patentdokument 2 für ein Abblendlicht zur Verwendung in einem Fahrzeug verwendet wird, wird eine Grenze zwischen dem oberen dunklen Bereich und dem unteren hellen Bereich für das Abblendlicht aufgrund der Gegenwart der streuenden Fläche verschwommen. Somit ist diese Anordnung nicht für ein Abblendlicht geeignet, welches eine klare Helligkeit und Dunkelheit auf der oberen und unteren Seite benötigt.
Ein Scheinwerfer für ein Fahrzeug gemäß dem Patentdokument 3 ist mit einer ersten Reflexionsfläche, welche eine ebene Fläche ist, und einer zweiten Reflexionsfläche, welche eine gekrümmte Fläche ist, ausgestattet, die jeweils auf der oberen Seite und der unteren Seite angeordnet sind, sodass eine optische Achse einer LED zwischen ihnen eingebettet ist, wobei eine kurze Seite der ersten Reflexionsfläche an die Brennpunktgruppe einer Projektionslinse angepasst ist.
Zum Beispiel ist in 8, usw. aus dem Patentdokument 3 ein optisches Element (16B) dargestellt, in welchem ein Bereich, der von der ersten Reflexionsfläche (22) und der zweiten Reflexionsfläche (26) umgeben ist, mit einem Harz (36) gefüllt. Das von einer LED-Lichtquelle (12) emittierte Licht wird in eine Projektionslinse (14) geführt, während es auf der ersten und zweiten Reflexionsfläche (22, 26) reflektiert wird, sodass die Nutzungsrate der LED-Lichtquelle (12) verbessert werden kann und eine dünne Lampenvorrichtung mit einer kurzen Tiefe angeordnet werden kann (die Ziffern in den Klammern sind von denjenigen in dem Patentdokument 3 übernommen).
Die erste und zweite Reflexionsfläche müssen jedoch einer Oberflächenbehandlung für eine Reflexion unterzogen werden. Jede zu verwendende Reflexionsfläche muss nämlich eine Spiegelfläche sein, und um einen solchen Reflexionsspiegel zu formen, wird eine Mehrzahl von Prozessen notwendig, zum Beispiel eine Gasphasenabscheidung eines Metalls für eine Reflexion, eine Antioxidans-Behandlung der Gasphasenabscheidungsfläche und dergleichen. Entsprechend steigt ihr Stückpreis als eine Komponente an. Weiter wird die Anordnung wegen der Verwendung einer Mehrzahl von Komponenten komplex, sodass auch eine Möglichkeit besteht, dass die Zusammenbau-Arbeitsstunden zunehmen.
Schließlich zeigt Patentdokument 4 ein Laserlichtquellengerät. Dieses umfasst eine Kondensorlinse, die vor der Laserlichtquelle angeordnet ist. Die Laserlichtquelle kann somit Laserlicht auf die Kondensorlinse emittieren. Weiterhin umfasst das Laserlichtquellengerät ein fluoreszierendes Element, das vor der Kondensorlinse angeordnet ist, so dass die Kondensorlinse das Laserlicht von der Laserlichtquelle zu dem fluoreszierenden Element leitet. Durch das fluoreszierende Element ist Licht emittierbar, das eine Wellenlänge aufweist, die unterschiedlich zu der Wellenlänge des ursprünglichen Laserlichts ist. Schließlich umfasst das Laserlichtquellengerät ein Lichtleitelement, das einen Lichtpfad des Laserlichts von der Laserlichtquelle zu der Kondensorlinse bereitstellt.
Literaturliste
Patentdokument

Patentdokument 1: JP 2009 - 104 933 A
Patentdokument 2: JP 2013 - 73 811 A
Patentdokument 3: JP 2010 - 49 886 A
Patentdokument 4: EP 2 597 735 A2

Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Wie vorstehend beschrieben, haben die Anordnungen der vorstehenden Patentdokumente 1 bis 3 sowohl Vorzüge als auch Mängel, sodass weitere Verbesserungen dafür nur erwünscht sind.
Diese Erfindung ist von diesem Gesichtspunkt aus entwickelt worden, und eine Aufgabe derselben ist, einen Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug zu erzielen, der klein ist aber eine ausreichende Helligkeit erzeugen kann, und der weiter einfach und kostengünstig ist.
Mittel zum Lösen der Probleme
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Wirkung der Erfindung
Gemäß der Erfindung kann, weil die Projektionslinse aus zwei konkaven Linsen gebildet ist, das von der LED emittierte Licht effektiv verwendet werden, selbst wenn die jeweiligen Linsen von einem Durchmesser her klein ausgelegt sind, sodass es möglich ist, einen Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug zu erhalten, der klein ist aber eine ausreichende Helligkeit erzeugen kann. Weil das Lichtverteilungselement unter Verwendung eines transparenten Materials gebildet ist und seine innere Oberfläche als die Reflexionsfläche verwendet wird, ist es weiter unnötig, eine Spiegelendbehandlung darauf anzuwenden, sodass ein kostengünstiger Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug mit einer einfachen Anordnung erzielt werden kann.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht, die ein Anordnungsbeispiel eines Scheinwerfers zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.
2 ist eine schematische Darstellung, die eine Bedingung eines Beleuchtungslichts für ein Abblendlicht zeigt, das von dem Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug vor ein Fahrzeug ausgestrahlt wird.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung einer LED, eines Lichtverteilungselements und einer LED-seitigen konvexen Linse in dem Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß der Ausführungsform 1 zeigt.
4 ist eine schematische Darstellung, die ein Anordnungsbeispiel für einen Brennpunkt F einer Projektionslinse 2 als einer Baugruppe in dem Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß der Ausführungsform 1 zeigt.
5 sind perspektivische Ansichten, die jede ein Beispiel eines Lichtverteilungselements zeigen, das in dem Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß der Ausführungsform 1 verwendet wird.
6 ist eine Seitenansicht, die ein modifiziertes Beispiel eines optischen Systems des Scheinwerfers zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß der Ausführungsform 1 zeigt.
7 sind dreiseitige Ansichten, die jede ein Beispiel des Lichtverteilungselements zeigen, das in dem Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß der Ausführungsform 1 verwendet wird.
8 ist eine Seitenansicht, die ein anderes modifiziertes Beispiel des optischen Systems des Scheinwerfers zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß der Ausführungsform 1 zeigt.
9 ist eine Seitenansicht, die ein anderes modifiziertes Beispiel des optischen Systems des Scheinwerfers zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß der Ausführungsform 1 zeigt.
10 ist eine Seitenansicht, die ein Anordnungsbeispiel eines optischen Systems eines Scheinwerfers zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt.
11 ist eine schematische Darstellung, die eine Bedingung eines Beleuchtungslichts für ein Fernlicht zeigt, das von dem Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug vor ein Fahrzeug ausgestrahlt wird.
12 ist eine Seitenansicht, die ein modifiziertes Beispiel des optischen Systems des Scheinwerfers zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß der Ausführungsform 2 zeigt.

Arten zum Ausführen der Erfindung
Nachfolgend werden zur detaillierteren Darstellung der Erfindung Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung gemäß den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform 1
Wie in 1 gezeigt, ist ein Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß der Ausführungsform 1 ein Beispiel eines Scheinwerfers nach Art eines Projektors für ein Abblendlicht und weist auf: eine LED 1 für ein Abblendlicht, welche eine lichtemittierende Fläche 1a aufweist, deren eine Kantenseite geradlinig ist und als ein geradliniger Bereich 1b gegeben ist, wobei der geradlinige Bereich auf einer Seite einer optischen Achse so angeordnet ist, dass die Mitte der lichtemittierenden Fläche 1a von der optischen Achse versetzt ist; eine Projektionslinse 2, die durch eine abstrahlseitige konvexe Linse 2a und eine LED-seitige konvexe Linse 2b gebildet wird, die in der Richtung der optischen Achse angeordnet sind; ein Lichtverteilungselement 3, das zwischen der LED 1 und der Projektionslinse 2 angeordnet ist, das unter Verwendung eines transparenten Materials gebildet ist und das auf seiner inneren Oberfläche eine Reflexionsfläche 3a zum Reflektieren des von der LED 1 emittierten Lichts aufweist, wobei eine projektionslinsenseitige Kante 3b der Reflexionsfläche 3a auf der optischen Achse angeordnet ist; ein Wärmeableitungs- und Fixierungselement 4, das als ein Kühlkörper für die LED 1 und auch als ein Element zum Fixieren der LED 1, der Projektionslinse 2 und des Lichtverteilungselements 3 dient; ein Gehäuse 5, das sie aufnimmt; und eine Frontlinse 6.
Die Projektionslinse 2 als eine Baugruppe dient hauptsächlich dazu, dass die LED-seitige konvexe Linse 2b das von der LED 1 emittierte Licht bündelt, und dass die abstrahlseitige konvexe Linse 2b das Licht vor ein Fahrzeug projiziert. Zum Beispiel geht, wenn die LED-seitige konvexe Linse 2b fehlt, Licht L1a, das in Richtung einer oberen Seite von der LED 1 geht, schräg aufwärts von der abstrahlseitigen konvexen Linse 2a verloren und wird nicht als Beleuchtungslicht des Scheinwerfers verwendet. Im Gegensatz dazu wird, wenn die LED-seitige konvexe Linse 2b vorgesehen ist, Licht L1, das in Richtung einer oberen Seite von der LED 1 geht, in der LED-seitigen Linse 2b abgelenkt, sodass es auf der abstrahlseitigen konvexen Linse 2a einfällt, und somit vor das Fahrzeug abgestrahlt wird. Daher wird das von der LED 1 emittierte Licht effektiv genutzt.
Weil die Projektionslinse, die vorher eine einzelne Linse gewesen ist, aus zwei Linsen, der abstrahlseitigen konvexen Linse 2a und der LED-seitigen konvexen Linse 2b, aufgebaut ist, wie in 1 gezeigt, wird ihr Brennpunkt kürzer. Somit ist es möglich, eine Fläche der LED-seitigen konvexen Linse 2b, die in Richtung der LED 1 weist, näher an einen Brennpunkt F auf der Seite der LED 1 der Projektionslinse 2 als einer Baugruppe anzuordnen, sodass die LED-seitige konvexe Linse 2b in der Nähe der LED 1 und des Lichtverteilungselements 3 angeordnet werden kann.
Entsprechend ist es möglich, selbst wenn Linsen mit schmalen Öffnungen als die Projektionslinse 2 verwendet werden, einen Verlust des Lichts von der LED 1, das über einen weiten Bereich emittiert wird, zu reduzieren, und somit zu bewirken, dass das Licht effektiv auf der Projektionslinse 2 einfällt.
2 zeigt eine Bedingung eines Beleuchtungslichts für ein Abblendlicht, das von dem Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug vor ein Fahrzeug ausgestrahlt wird, in dem ein heller Bereich des Beleuchtungslichts intensiv dargestellt ist und ein dunkler Bereich davon schwach dargestellt ist.
Für die Lichtverteilung für ein Abblendlicht ist es essentiell notwendig, einen dunklen Bereich an der oberen Seite in dem Beleuchtungslicht vorzusehen, um den Fahrer eines entgegenkommenden Fahrzeugs nicht zu beleuchten, und somit ist es notwendig, die obere Seite abzudunkeln und die untere Seite (Straßenoberflächenseite) zu erhellen. Die Grenze zwischen dem oberen dunklen Bereich und dem unteren hellen Bereich in dem Beleuchtungslicht ist eine Hell-Dunkel-Grenze.
Weiter ist es außerdem notwendig, genau unter der Hell-Dunkel-Grenze, nämlich einen Bereich, der einen Ort entfernt von dem Fahrzeug beleuchtet, zu erhellen.
Um die vorstehenden Anforderungen zu erfüllen, ist das Lichtverteilungselement 3 zwischen der LED 1 und der Projektionslinse 2 eingefügt. Licht, das in Richtung einer unteren Seite von der LED 1 emittiert wird und in Richtung einer oberen Seite der Hell-Dunkel-Grenze durch die Projektionslinse 2 tritt, wird durch die Reflexionsfläche 3a des Lichtverteilungselements 3 reflektiert, sodass das Licht in Richtung genau unter der Hell-Dunkel-Grenze rückwärts geführt wird (zum Beispiel L2 in 1). Dies verdunkelt die obere Seite in dem Beleuchtungslicht und erhellt zur gleichen Zeit einen Bereich in der unteren Seite genau unter der Hell-Dunkel-Grenze, um dadurch eine Lichtverteilung für ein Abblendlicht zu bilden.
Es ist zu beachten, dass es wünschenswert ist, um die Hell-Dunkel-Grenze für ein Abblendlicht klarer zu formen, dass die Kantenseite der lichtemittierenden Fläche 1a der LED 1, die zu der geradlinigen Hell-Dunkel-Grenze korrespondiert und auf der Seite der optischen Achse angeordnet ist, geradlinig in den geradlinigen Teil 1b ausgebildet wird.
Damit die Kantenseite der lichtemittierenden Fläche 1a der LED 1 geradlinig ist, kann eine LED verwendet werden, deren lichtemittierende Fläche 1a rechteckig ist, oder eine Mehrzahl von LEDs kann verwendet werden, die so angeordnet sind, dass ihre jeweiligen einen Seiten geradlinig werden. Weiter kann als die LED 1 eine Halbleiterlichtquelle wie eine Laser-LED, eine organische LED, usw. verwendet werden.
Hier sind in 3 ein eine Lage betreffendes Verhältnis zwischen der LED 1, der Projektionslinse 2 und dem Lichtverteilungselement 3 und ein Beispiel einer Form des Lichtverteilungselements 3 gezeigt. In der LED 1 ist die lichtemittierende Fläche 1a senkrecht zu der optischen Achse angeordnet, und der geradlinige Bereich 1b der lichtemittierenden Fläche 1a ist auf der Seite der optischen Achse angeordnet, sodass die Mitte der lichtemittierenden Fläche 1a von der optischen Achse versetzt ist.
Das Lichtverteilungselement 3 ist aus einem transparenten Harz, einem Glas oder dergleichen geformt, in dem die Reflexionsfläche 3a in einer ebenen Form auf der Seite der optischen Achse in dem Lichtverteilungselement 3 ausgebildet ist, und die projektionslinsenseitige Kante 3b der Reflexionsfläche 3a ist auf der optischen Achse angeordnet. Eine Einfallfläche 3c, auf der das von der LED 1 emittierte Licht einfällt, und eine Austrittsfläche 3d, durch welche das einfallende Licht zu der LED-seitigen konvexen Line 2b austritt, stehen senkrecht auf der optischen Achse. In einer solchen Anordnung wird in dem von der LED 1 emittierten Licht in Richtung ihrer unteren Seite Licht L3, das in einem flachen Winkel auf der Reflexionsfläche 3a in dem Lichtverteilungselement 3 einfällt, total reflektiert. Es ist nämlich möglich, eine bevorzugte Reflexionsfläche 3a zu bilden, ohne eine Spiegelendbearbeitung auf das Lichtverteilungselement 3 anzuwenden.
Weiter ist, was das Beispiel der Form des in 3 gezeigten Lichtverteilungselements 3 betrifft, in der projektionslinsenseitigen Kante 3b der Reflexionsfläche 3a ein Bereich auf der linken Seite in Fahrtrichtung gesehen (Gehwegseite) horizontal ausgelegt, um eine horizontale Fläche 3b-1 bereitzustellen, und ein Bereich auf der rechten Seite in der gleichen Richtung gesehen (Gegenfahrbahnseite) ist nach unten geneigt ausgelegt, um einen geneigten Bereich 3b-2 bereitzustellen. Aufgrund einer solchen Form der projektionslinsenseitigen Kante 3b, wie in 2 gezeigt, ist es möglich, eine Lichtverteilung für ein Abblendlicht zu erzeugen, die bis zu einer höheren Position auf der linken Seite (Gehwegseite) beleuchten kann, während sie die Hell-Dunkel-Grenze auf der rechten Seite (Gegenfahrbahnseite) einhält.
Selbstverständlich ist in einem Scheinwerfer für Rechtsverkehr die Form der projektionslinsenseitigen Kante 3b des Lichtverteilungselements 3 von rechts nach links umgekehrt, sodass ein Bereich auf der rechten Seite in Fahrtrichtung gesehen (Gehwegseite) eine horizontale Fläche 3b-1 bereitstellt und ein Bereich auf der linken Seite in der gleichen Richtung gesehen (Gegenfahrbahnseite) einen geneigten Bereich 3b-2 bereitstellt.
Wie vorstehend beschrieben, wird die Abstrahlung ausgeführt, während die Form der projektionslinsenseitigen Kante 3b der Reflexionsfläche 3a unter Verwendung der Projektionslinse 2 vor das Fahrzeug projiziert wird, sodass eine Lichtverteilung für das Abblendlicht gebildet wird.
Weiter wird, um das Beleuchtungslicht für das Abblendlicht in eine Fläche von genau vor dem Fahrzeug bis zu einem entfernten Ort mit einer gleichmäßigen Verteilung auszustrahlen, die projektionslinsenseitige Kante 3b des Lichtverteilungselements 3 in der Nähe des Brennpunkts F der Projektionslinse 2 als einer Baugruppe (mit einem vorbestimmten Abstand davon) angeordnet.
Hier wird mit Bezug auf 4 ein Anordnungsbeispiel des Brennpunkts F der Projektionslinse 2 als einer Baugruppe beschrieben. Ein Abstand von der Fläche der Seite der LED 1 der LED-seitigen konvexen Linse 2b zu dem Brennpunkt F der Projektionslinse 2 als einer Baugruppe wird als A definiert, und ein Abstand von dem Brennpunkt F der Projektionslinse 2 als eine Baugruppe zu der projektionslinsenseitigen Kante 3b des Lichtverteilungselements 3 wird als B definiert.
Der Ausdruck „in der Nähe von (innerhalb eines vordefinierten Abstands von)“, der das eine Position betreffende Verhältnis zwischen dem Brennpunkt F der Projektionslinse 2 und der projektionslinsenseitigen Kante 3b des Lichtverteilungselements 3 repräsentiert, bedeutet, dass die projektionslinsenseitige Kante 3b näher an der Projektionslinse 2 oder an der LED 1 innerhalb eines Fünftels des Abstands A relativ zu dem Brennpunkt F der Projektionslinse 2 angeordnet ist (nämlich B ≤ A/5).
Vorzugsweise bedeutet es, dass die projektionslinsenseitige Kante 3b näher an der Projektionslinse 2 oder der LED 1 innerhalb eines Zehntels des Abstands A relativ zu dem Brennpunkt F der Projektionslinse 2 angeordnet ist (nämlich B ≤ A/10).
Mehr bevorzugt bedeutet es, dass die projektionslinsenseitige Kante 3b näher an der Projektionslinse 2 oder der LED 1 innerhalb eines Fünfzigstels des Abstands A relativ zu dem Brennpunkt F der Projektionslinse 2 angeordnet ist (nämlich B ≤ A/50).
In 4 ist jedoch nur der Abstand B in dem Fall des Anordnens der projektionslinsenseitigen Kante 3b näher an der LED 1 relativ zu dem Brennpunkt F der Projektionslinse 2 gezeigt, sodass der Abstand in dem Fall des Anordnens der projektionslinsenseitigen Kante 3b näher an der Projektionslinse 2 nicht gezeigt ist.
Es genügt, den Abstand zum Platzieren der projektionslinsenseitigen Kante 3b relativ zu dem Brennpunkt F gemäß einer Anforderung für eine Lichtverteilung des Beleuchtungslichts zu bestimmen. In dieser Verbindung, wenn die projektionslinsenseitige Kante 3b des Lichtverteilungselements 3, die eine Hell-Dunkel-Grenze für das Abblendlicht bildet, nahe dem Brennpunkt F der Projektionslinse 2 als einer Baugruppe angeordnet ist, wird die Hell-Dunkel-Grenze des Beleuchtungslichts an einem entfernten Ort vor dem Fahrzeug klar, während die Hell-Dunkel-Grenze des Beleuchtungslichts an einem nahen Ort des Fahrzeugs verschwommen ist. Wenn die projektionslinsenseitige Kante 3b des Lichtverteilungselements 3 von dem Brennpunkt F der Projektionslinse 2 als einer Baugruppe entfernt in Richtung der LED 1 angeordnet ist, wird die Hell-Dunkel-Grenze des Beleuchtungslichts an einem nahen Ort vor dem Fahrzeug klar, während die Hell-Dunkel-Grenze des Beleuchtungslichts an einem entfernten Ort vor dem Fahrzeug verschwommen ist.
Es ist zu beachten, dass die Form des Lichtverteilungselements 3 eine andere sein kann als die in 3 gezeigte, solange sie eine Form ist, die eine ebene Fläche bereitstellen kann, die als eine Reflexionsfläche 3a auf der Seite in Richtung der optischen Achse dient. Als modifizierte Beispiele des Lichtverteilungselements 3 sind 5(a) bis 5 (f) gezeigt.
Ein Lichtverteilungselement 3-1 in 5(a) weist eine rechteckige Quaderform auf, in der eine untere rechteckige ebene Fläche als die Reflexionsfläche 3a vorgesehen ist. Eine Hell-Dunkel-Grenze für das Abblendlicht wird durch die projektionslinsenseitige Kante 3b der unteren Reflexionsfläche 3a gebildet. Die von der projektionslinsenseitigen Kante 3b des Lichtverteilungselements 3-1 gebildete Hell-Dunkel-Grenze ist als geradlinig gegeben, sodass ihre Höhen auf der Gehwegseite und der Gegenfahrbahnseite die gleichen sind.
Ein Lichtverteilungselement 3-2 in 5(b) weist eine Form auf, die durch Neigen der Einfallfläche 3c und der Austrittsfläche 3d des in 5(a) gezeigten Lichtverteilungselements 3-1 in Bezug auf eine Ebene senkrecht zu der optischen Achse erhalten wird. Die Einfallfläche 3c und die Austrittsfläche 3d sind so geneigt, dass sie mehr in Richtung der nicht gezeigten Projektionslinse 2 liegen je mehr ein Abstand derselben von der optischen Achse wächst. Weil das Lichtverteilungselement 3-2 geneigt ist, sodass sein oberer Bereich entfernt von der optischen Achse auf diese Weise näher an der Projektionslinse 2 liegt, kann das von der LED 1 emittierte Licht an der Einfallfläche 3c und der Austrittsfläche 3d abgelenkt werden, um in Richtung der optischen Achse geführt zu werden, sodass es unnötig wird, den geradlinigen Bereich 1b der lichtemittierenden Fläche 1a der LED 1 so anzuordnen, dass er an der optischen Achse anliegt.
Mit anderen Worten kann der geradlinige Bereich 1b der lichtemittierenden Fläche 1a der LED 1 entfernt von der optischen Achse angeordnet sein.
Ein Lichtverteilungselement 3-3 in 5(c) ist das, welches dadurch erhalten wird, dass eine rechtsseitige (Gegenfahrbahnseite) Kante in der Reflexionsfläche 3a des in 5(b) gezeigten Lichtverteilungselements 3-2 ähnlich zu dem in 3 gezeigten Lichtverteilungselement 3 nach unten geneigt ist, sodass der geneigte Bereich 3b-2 gebildet wird.
Ein Lichtverteilungselement 3-4 in 5(d) ist das, welches dadurch erhalten wird, dass die Austrittsfläche 3d des in 5(a) gezeigten Lichtverteilungselements 3-1 in eine gebogene Form gebracht wird, sodass die projektionslinsenseitige Kante 3b eine Kreisbogenform erhält. Wenn aufgrund eines optischen Fehlers der Projektionslinse 2 eine zu dem Brennpunkt äquivalente Linie (Brennpunktgruppe), an der das durch die Projektionslinse 2 tretende Licht paralleles Licht wird, nicht als eine gerade Linie senkrecht zu der optischen Achse gegeben ist, sondern in einer Kreisbogenform gegeben ist, wird das Lichtverteilungselement 3-4 verwendet, in dem die projektionslinsenseitige Kante 3b der gleichen Kreisbogenform ausgebildet ist. Aufgrund der Form der projektionslinsenseitigen Kante 3b ist es möglich, Hell-Dunkel-Bereiche auf der oberen und unteren Seite zu bilden, während die Hell-Dunkel-Grenze über einen weiten Bereich von der Mitte des Fahrzeugs in Richtung der rechten und linken Seite klar gehalten wird.
Ein Lichtverteilungselement 3-5 in 5(e) weist eine Form auf, die durch Neigen der Einfallfläche 3c und der Austrittsfläche 3d des in 5(d) gezeigten Lichtverteilungselements 3-4 mit Bezug auf eine Ebene senkrecht zu der optischen Achse erhalten wird, ähnlich wie in 5(b).
Ein Lichtverteilungselement 3-6 in 5(f) ist das, welches dadurch erhalten wird, dass eine rechtsseitige (Gegenfahrbahnseite) Kante der Reflexionsfläche 3a des in 5(e) gezeigten Lichtverteilungselements 3-5 nach unten geneigt wird, ähnlich dem in 3 gezeigten Lichtverteilungselement 3, um den geneigten Bereich 3b-2 zu bilden.
Es ist zu beachten, dass in 5(b), 5(c), 5(e) und 5(f), obwohl sowohl die Einfallfläche 3c als auch die Austrittsfläche 3d in Richtung der Projektionslinse 2 geneigt sind, stattdessen nur eine von beiden geneigt zu sein braucht.
Hier ist in 6 ein Anordnungsbeispiel eines optischen Systems gezeigt, welches das Lichtverteilungselement 3-3 aus 5(c) verwendet. Da das Lichtverteilungselement 3-3 das von der LED 1 emittierte Licht ablenkt, um es in Richtung der optischen Achse zu führen, kann der geradlinige Bereich 1b der lichtemittierenden Fläche 1a der LED 1 entfernt von der optischen Achse angeordnet sein.
Wenn es notwendig ist, einen großen Trennabstand d zwischen dem geradlinigen Bereich 1b der LED 1 und der optischen Achse einzurichten, wird ein geneigter Winkel Θ des Lichtverteilungselements 3-3 vergrößert, oder eine Dicke t der lichtemittierenden Fläche 3-3 wird erhöht, sodass das von der LED 1 emittierte Licht stark in Richtung der optischen Achse abgelenkt wird, um dadurch den offenbar geradlinigen Bereich 1b der LED 1 so erscheinen zu lassen, als läge er näher an der optischen Achse.
Währenddessen ist in dem Anordnungsbeispiel in 6 eine Wärmeableitungsrippe 4a zum Ableiten von Wärme, die von der LED 1 erzeugt wird, auf dem Wärmeableitungs- und Fixierungselement 4 angebracht. Die Wärmeableitungsrippe 4a kann zu der Außenseite des Gehäuses 5 exponiert sein, um dadurch eine Verbesserung eines Wärmeableitungsvermögens zu erreichen.
Zusätzlich sind in dem Anordnungsbeispiel in 6 die abstrahlseitige konvexe Linse 2a, die LED-seitige konvexe Linse 2b und das Lichtverteilungselement 3-3 aus dem gleichen Material geformt (zum Beispiel ein Acrylharz), und die LED-seitige konvexe Linse 2b und das Lichtverteilungselement 3-3 sind als ein Teil vergossen.
Wenn die LED-seitige konvexe Linse 2b und das Lichtverteilungselement 3-3 als ein Teil vergossen sind, sind beide gemeinsam fixiert. Weiter können die LED-seitige konvexe Linse 2b und das Lichtverteilungselement 3-3 unter Verwendung des gleichen Materials durch einen gemeinsamen Prozess hergestellt werden, sodass ein Komponentenelement davon erzielt werden kann, das von ihren gemeinsamen Positionen sehr genau ist und wenig kostet. Weiter ist die Anordnung, in der die Einfallfläche 3c und die Austrittsfläche 3d des Lichtverteilungselements 3-3 geneigt sind, bevorzugt für eine Form, die zum Vergießen der LED-seitigen konvexen Linse 2b und des Lichtverteilungselements 3-3 zu einem Teil verwendet wird, um ihren Entformungswinkel sicherzustellen.
In 6 gibt es in der Projektionslinse 2 und unter der optischen Achse Bereiche C1, C2, in die das von der LED 1 emittierte Licht aufgrund einer Unterbrechung durch die Reflexionsfläche 3a des Lichtverteilungselements 3-3 nicht gelangt. Die Bereiche C1, C2 der konvexen Linsen, in die das Licht nicht gelangt, sind nutzlos und sind optisch nicht problematisch, selbst wenn sie entfernt werden. Entsprechend können die Bereiche C1, C2, in die das Licht nicht gelangt, entfernt werden.
Hier werden in 7 Beispiele einer konvexen Linse gezeigt, die als die abstrahlseitige konvexe Linse 2a oder die LED-seitige konvexe Linse 2b verwendet werden können. Die in 7(a) als dreiseitige Ansichten gezeigte konvexe Linse ist eine standardgemäße konvexe Linse, deren eine Seite eine konvexe Fläche ist und die andere Seite ist eine ebene Fläche. Durch Verwenden dieser konvexen Linse als die abstrahlseitige konvexe Linse 2a oder die LED-seitige konvexe Linse 2b werden aufgrund einer Ablenkung in einer Richtung von oben nach unten der konvexen Linse Helligkeit und Dunkelheit auf der oberen und unteren Seite der Hell-Dunkel-Grenze erzeugt; das Beleuchtungslicht des Scheinwerfers wird aufgrund einer Ablenkung in einer horizontalen Richtung der konvexen Linse nach rechts und links gestreut; und eine geneigte Hell-Dunkel-Grenze ist als aufgrund des geneigten Bereichs 3b-2 geformt vorgesehen.
Es ist zu beachten, dass die standardgemäße konvexe Linse aus 7(a) dazu dient, das von der LED 1 emittierte Licht zu dem Zentrum (in Richtung der optischen Achse) zu bündeln und somit ist sie geeignet, insbesondere als die LED-seitige konvexe Linse 2b verwendet zu werden.
Die konvexe Linse aus 7(b) weist eine Form auf, die dadurch erhalten wird, dass von der in 7(a) gezeigten standardgemäßen konvexen Linse der Bereich C1 oder C2 (und zwar ein Teil auf der Seite tiefer als die optische Achse), wohin das Licht nicht gelangt, wie unter Verwendung von 6 beschrieben, entfernt werden, um dadurch eine untere Seite D2 von der optischen Achse kleiner als eine obere Seite D1 davon zu gestalten. Wie in 8 gezeigt, kann diese konvexe Linse als eine abstrahlseitige konvexe Linse 2a-1 oder eine LED-seitige konvexe Linse 2b-1 verwendet werden. Dies ermöglicht es, den Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug in einer Richtung von oben nach unten zu verkleinern.
In dem Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug ist es in Bezug auf die konvexe Linse, die als die abstrahlseitige konvexe Linse 2a oder die LED-seitige konvexe Linse 2b verwendet wird, nicht unbedingt notwendig, ihren vertikalen Ablenkumfang zu ihrem horizontalen Ablenkumfang äquivalent auszulegen wie in 7(a), und somit kann die Linse eine konvexe Linse mit einer elliptischen Form, wie in 7(c) gezeigt, oder eine konvexe Linse mit einer Form einer Halbkreissäule, wie in 7(d) gezeigt, sein.
Wenn eine Krümmung der Linsenfläche groß ist, wird das hindurchtretende Licht weitgehend an der Linsenfläche abgelenkt, sodass eine konvexe Linse mit einer kurzen Brennweite gebildet wird. Im Gegensatz dazu ist, wenn eine Krümmung der Linsenfläche gering ist, der Ablenkumfang des hindurchtretenden Lichts klein, sodass eine konvexe Linse mit einer langen Brennweite gebildet wird.
Durch Verwenden einer konvexen Linse mit einer elliptischen Form, in der die Krümmung in einer vertikalen Richtung größer ist als eine Krümmung in einer horizontalen Richtung, als eine abstrahlseitige konvexe Linse 2a-2, wie in 7(c) gezeigt, ist es möglich, Licht horizontal über einen weiten Bereich abzustrahlen, während klare Helligkeit und Dunkelheit auf der oberen und unteren Seite erzeugt wird. Somit ist es möglich, zum Beispiel einen Fußgänger auf einer tiefen Seite des Gehwegs und einen Fahrbahnrand der Gegenfahrbahn zu beleuchten, sodass eine bevorzugtere Lichtverteilung für den Scheinwerfer gebildet werden kann.
Wenn eine konvexe Linse mit einer Halbkreis-Säulenform, wie in 7(d) gezeigt, die einen Effekt einer konvexen Linse nur in der vertikalen Richtung aufweist, als eine abstrahlseitige konvexe Linse 2a-3 verwendet wird, obwohl sie nicht in der Lage ist, in der vertikalen Richtung eine Lichtverteilung mit einer Neigung zum Beleuchten bis zu einer höheren Position auf der Gehwegseite zu bilden wie in dem Fall von 7(c), ist es möglich, in der horizontalen Richtung eine Lichtverteilung für den Scheinwerfer zu bilden, die über einen weiteren Bereich erhellt, als diejenige in dem Fall von 7(c).
Es ist zu beachten, dass, obwohl eine konvexe Linse mit einer elliptischen Form in 7(c) gezeigt ist, diese elliptische Form nur zur Veranschaulichung gezeigt ist, dass eine Krümmung in einer vertikalen Richtung und eine Krümmung in einer horizontalen Richtung voneinander verschieden sind, und dass es nicht problematisch ist, wenn ein unerwünschter Teil davon entfernt wird, wie in 7(b) gezeigt. Somit ist es, solange die konvexe Linse eine Linsenfläche aufweist, in der die Krümmung in vertikaler Richtung und die Krümmung in horizontaler Richtung voneinander verschieden sind, nicht notwendig, eine hohe Aufmerksamkeit auf ihre äußere Form zu legen.
Ähnlich ist es auch mit Bezug auf die standardgemäße konvexe Linse in 7(a) nicht problematisch, wenn ihre äußere Form zum Beispiel viereckig ist, und somit ist es nicht notwendig, dass die äußere Form eine Kreisform ist.
Weiter sind die in 7(c) gezeigte konvexe Linse mit einer elliptischen Form und die in 7(d) gezeigte konvexe Linse mit einer Halbkreis-Säulenform, so geformt, dass sie kreisförmig in ihren kürzeren Richtungen gekrümmt sind; sie können jedoch so geformt sein, dass sie in ihren längeren Richtungen kreisförmig gekrümmt sind. Weiter ist es zulässig, eine feine Unebenheit auf der Oberfläche auszubilden, um dadurch das Beleuchtungslicht verschwimmen zu lassen.
Während es als konvexe Linsen diejenigen von einer Art gibt, in der die konvexe Fläche kugelförmig ist, und von einer Art, in der sie nicht kugelförmig ist, ist weiter die konvexe Linse einer dieser Arten als die abstrahlseitige konvexe Linse 2a oder die LED-seitige konvexe Linse 2b verwendbar. Während es als konvexe Linsen diejenigen von der Art gibt, in der sowohl die vordere als auch die hintere Fläche konvexe Flächen sind, in der eine der Flächen eine konvexe Fläche und die andere eine flache Fläche ist (zum Beispiel 7(a)), und in der eine der Flächen eine konvexe Fläche ist und die andere eine konkave Fläche oder dergleichen ist, ist weiter die konvexe Linse einer dieser Arten als die abstrahlseitige konvexe Linse 2a oder die LED-seitige konvexe Linse 2b verwendbar.
Weiter ist als die abstrahlseitige konvexe Linse 2a oder die LED-seitige konvexe Linse 2b auch eine Fresnel-Linse verwendbar.
In 9 ist ein Anordnungsbeispiel eines optischen Systems gezeigt, in welchem eine Fresnel-Linse als eine LED-seitige konvexe Linse 2b-4 verwendet wird. Wegen des Vorsehens der Fresnel-Linse als die LED-seitige konvexe Linse 2b-4 kann ein dickwandiger Bereich in der Mitte der konvexen Linse dünner ausgelegt werden, um dadurch Gewicht einzusparen und ihren Komponentenstückpreis zu reduzieren.
Wenn eine Fresnel-Linse als die abstrahlseitige konvexe Linse 2a verwendet wird, kann ein Fall auftreten, der von einer Gestaltung her ungeeignet ist, weil konzentrische Ringe der Fresnel-Linse durch die vordere Linse 6 gesehen werden können, wenn der Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug von vorne gesehen wird; wenn sie jedoch als die LED-seitige konvexe Linse 2b-4 verwendet wird, können die Ringe nicht durch die vordere Linse 6 gesehen werden, sodass kein Fall auftritt, dass die Gestaltung eines Erscheinens des Fahrzeugs beeinträchtigt wird.
Folglich ist gemäß der Ausführungsform 1 der Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug so eingerichtet, dass er aufweist: die LED 1, welche die lichtemittierende Fläche 1a aufweist, deren eine Kantenseite als der geradlinige Bereich 1b ausgebildet ist und die auf der Seite der optischen Achse so angeordnet ist, dass die Mitte der lichtemittierenden Fläche 1a von der optischen Achse versetzt ist; die abstrahlseitige konvexe Linse 2a und die LED-seitige konvexe Linse 2b, die in der Richtung der optischen Achse angeordnet sind, sodass sie die Projektionslinse 2 bilden; und das Lichtverteilungselement 3, das zwischen der LED 1 und der Projektionslinse 2 angeordnet ist, das aus einem transparenten Material geformt ist und das auf seiner inneren Oberfläche die Reflexionsfläche 3a zum Reflektieren des von der LED 1 emittierten Lichts aufweist, sodass es eine Hell-Dunkel-Grenze auf der projektionslinsenseitigen Kante 3b der Reflexionsfläche 3a bildet.
Weil die Projektionslinse 2 somit durch die abstrahlseitige konvexe Linse 2a und die LED-seitige Linse 2b gebildet ist, wird die Brennweite kürzer, und somit können die Projektionslinse 2 und die LED 1 nah beieinander angeordnet sein, sodass, selbst wenn Linsen mit kleinen Aperturen als die Projektionslinse 2 verwendet werden, es möglich ist, zu bewirken, dass das von der LED 1 emittierte Licht effektiv auf der Projektionslinse 2 einfällt. Entsprechend ist es möglich, einen Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug zu erzielen, der klein ist, aber eine ausreichende Helligkeit erzeugen kann. Weiter ist es zulässig, weil eine Niederenergie-LED 1 verwendet werden kann und somit der Energieverbrauch geringer sein kann, das Wärmeableitungselement des Wärmeableitungs- und Fixierungselements 4 kleiner auszulegen. Dies führt zu einer Verkleinerung des Scheinwerfers zur Verwendung in einem Fahrzeug.
Weiter wird, weil das Lichtverteilungselement 3 unter Verwendung eines transparenten Materials ausgebildet ist und seine innere Oberfläche als die Reflexionsfläche 3a verwendet wird, eine vorstehend beschriebene Spiegelendbehandlung wie in dem Patentdokument 3 unnötig, sodass ein kostengünstiger Scheinwerfer mit einer einfachen Anordnung zur Verwendung in einem Fahrzeug erzielt werden kann.
Weiter ist gemäß der Ausführungsform 1 der Brennpunkt F der Projektionslinse 2 als eine Baugruppe, die aus der abstrahlseitigen konvexen Linse 2a und der LED-seitigen konvexen Linse 2b gebildet ist, innerhalb eines vorbestimmten Abstands von der projektionslinsenseitigen Kante 3b des Lichtverteilungselements 3 angeordnet, sodass ein Scheinwerfer mit einer angemessenen Lichtverteilung zur Verwendung in einem Fahrzeug erzielt werden kann.
Weiter sind gemäß der Ausführungsform 1, wie in 5 gezeigt, die Lichtverteilungselemente 3-2, 3-3, 3-5, 3-6 jedes so ausgelegt, dass sie aufweisen: die Einfallfläche 3c, die in Richtung der LED 1 weist und auf der das von der LED 1 emittierte Licht einfällt; und die Austrittsfläche 3d, die in Richtung der Projektionslinse 2 weist und durch die das einfallende Licht austritt, wobei entweder die Einfallfläche 3c oder die Austrittsfläche 3d oder jede dieser Flächen bezüglich einer Ebene senkrecht zu der optischen Achse geneigt ist. Genauer ist es so angeordnet, dass zumindest die Einfallfläche 3d so geneigt ist, dass sie mehr in Richtung der Projektionslinse 2 verläuft, je größer ein Abstand von der optischen Achse wird.
Somit kann das Licht, das von der LED 1 emittiert wird, die an einer Position entfernt von der optischen Achse angeordnet ist, an entweder der Einfallfläche 3c oder der Austrittsfläche 3d oder an jeder dieser Flächen abgelenkt werden, sodass es in Richtung der optischen Achse geführt wird. Somit kann eine Lichtemittierungsrichtung, in der Licht von der LED 1 hell emittiert wird, nahe an einen Bereich genau unter der Hell-Dunkel-Grenze gerichtet werden, sodass ein Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug geschaffen werden kann, der ein Beleuchtungslicht für das Abblendlicht ausstrahlt, das genau unter der Hell-Dunkel-Grenze hell ist.
Weiter ist es gemäß der Ausführungsform 1, wie in 6 gezeigt, so angeordnet, dass das Lichtverteilungselement 3-3 an der LED-seitigen konvexen Linse 2b fixiert ist. Zusätzlich sind das Lichtverteilungselement 3-3 und die LED-seitige konvexe Linse 2b unter Verwendung der gleichen Art von Harz ausgebildet. Somit können die LED-seitige konvexe Linse 2b und das Lichtverteilungselement 3-3 unter Verwendung des gleichen Materials durch einen gemeinsamen Prozess gefertigt werden, sodass ein Komponentenelement davon geschaffen werden kann, das von ihren gemeinsamen Positionen sehr genau ist und wenig kostet.
Es ist zu beachten, dass nicht nur das Lichtverteilungselement 3-3 sondern auch ein Lichtverteilungselement mit einer anderen Form in ähnlicher Weise an der LED-seitigen konvexen Linse 2b fixiert sein kann.
Weiter ist es gemäß der Ausführungsform 1, wie in 8 gezeigt, so angeordnet, dass entweder an einer oder beiden der abstrahlseitigen konvexen Linse 2a-1 und der LED-seitigen konvexen Linse 2b-1 die Bereiche C1, C2 (6), wohin das von der LED 1 emittierte Licht nicht reicht, entfernt sind, sodass die Linse in ihrer Größe zwischen ihrer oberen Seite und ihrer unteren Seite von der optischen Achse verschieden ist. Somit kann ein kleiner Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug erzielt werden.
Weiter ist es gemäß der Ausführungsform 1, wie in 7 gezeigt, so angeordnet, dass entweder eine oder beide der Linsenflächen der abstrahlseitigen konvexen Linse 2a-2, 2a-3 und der LED-seitigen konvexen Linse 2b-2, 2b-3 eine Krümmung in einer vertikalen Richtung und eine Krümmung in einer horizontalen Richtung aufweisen, die sich voneinander unterscheiden. Durch solches Herstellen eines Unterschieds zwischen den Krümmungen der Linsenflächen, um dadurch einen Unterschied zwischen den Ablenkumfängen der Projektionslinse 2 in der vertikalen Richtung und in der horizontalen Richtung zu erzeugen, kann ein Scheinwerfer mit einer bevorzugteren Lichtverteilung zur Verwendung in einem Fahrzeug erzielt werden.
Weiter kann gemäß der Ausführungsform 1 eine nicht kugelförmige Linse als entweder eine oder jede der abstrahlseitigen konvexen Linse 2a und der LED-seitigen konvexen Linse 2b verwendet werden. Wenn eine Linse mit einer beliebigen optischen Eigenschaft auf diese Weise verwendet wird, kann ein Scheinwerfer mit einer geeigneten Lichtverteilung zur Verwendung in einem Fahrzeug erzielt werden.
Weiter kann gemäß der Ausführungsform 1 eine Fresnel-Linse als entweder eine oder jede der abstrahlseitigen konvexen Linse 2a und der LED-seitigen konvexen Linse 2b verwendet werden. Dies erlaubt, dass die konvexe Linse dünner und leichter wird und dass ihr Komponentenstückpreis reduziert wird.
Weiter sind gemäß der Ausführungsform 1, wie in 3 und 5 gezeigt, jedes der Lichtverteilungselemente 3, 3-3, 3-6 in eine Form gebracht, in welcher in der projektionslinsenseitigen Kante 3b der Reflexionsfläche 3a ein Bereich auf der Gegenfahrbahnseite nach unten geneigt ist. Somit ist es möglich, einen Scheinwerfer für ein Abblendlicht mit einer Lichtverteilung zu schaffen, in der ein vor ein Fahrzeug abgestrahltes Beleuchtungslicht bis zu einer höheren Position auf der Gehwegseite erhellt, aber den Fahrer eines entgegenkommenden Fahrzeugs nicht blendet (eine Augenposition des Fahrers nicht beleuchtet).
Ausführungsform 2
10 ist eine schematische Darstellung, die ein Anordnungsbeispiel eines optischen Systems eines Scheinwerfers zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform 2 zeigt. In der Ausführungsform 2 ist die LED 1 für ein Abblendlicht auf der oberen Seite der optischen Achse angeordnet und weiter ist eine zweite LED 11 für eine oberseitige Beleuchtung auf der unteren Seite der optischen Achse angeordnet. Genauer ist der geradlinige Bereich 1b auf der unteren Seite der lichtemittierenden Fläche 1a der LED 1 für das Abblendlicht in einem Trennabstand d von der optischen Achse angeordnet, und ein geradliniger Bereich 11b auf der oberen Seite einer lichtemittierenden Fläche 11a der LED 11 für die oberseitige Beleuchtung ist so angeordnet, dass er an die optische Achse angepasst ist.
Diese LEDs 1, 11, die abstrahlseitigen konvexe Linse 2a, die LED-seitige konvexe Linse 2b und das Lichtverteilungselement 3-3 sind an dem in 1 gezeigten Wärmeableitungs- und Fixierelement 4 fixiert und sind in dem Gehäuse 5 und der Frontlinse 6 untergebracht, um den Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug zur Verfügung zu stellen.
Es ist zu beachten, dass in 10 die gleichen Bezugszeichen an die gleichen oder äquivalenten Teile in 1 bis 9 vergeben sind, sodass ihre Beschreibung hier weggelassen ist.
11 zeigt eine Bedingung eines Beleuchtungslichts für ein Fernlicht, das vor ein Fahrzeug abgestrahlt wird, wenn die LED 1 für das Abblendlicht und die LED für die oberseitige Beleuchtung zur gleichen Zeit eingeschaltet sind, wobei ein heller Bereich des Beleuchtungslichts intensiv dargestellt ist und ein dunkler Bereich davon schwach dargestellt ist.
Die untere Seite einer Hell-Dunkel-Grenze ist durch die LED 1 für das Abblendlicht beleuchtet, die auf der oberen Seite der optischen Achse angeordnet ist, und die obere Seite der Hell-Dunkel-Grenze wird durch die LED 11 für die oberseitige Beleuchtung beleuchtet, die auf der unteren Seite der optischen Achse angeordnet ist, sodass eine Lichtverteilung für das Fernlicht erzeugt werden kann. Durch Ausschalten der LED 11 für die oberseitige Beleuchtung, während nur die LED 1 eingeschaltet ist, ist es möglich, auf das in 2 gezeigte Abblendlicht umzuschalten.
Es ist zu beachten, dass der Trennabstand d ein Abstand ist, der ungern ausgebildet wird, weil, wenn die LED 11 für die oberseitige Beleuchtung zusätzlich zu der LED 1 für das Abblendlicht vorzusehen ist, die lichtemittierende Fläche 1a der LED 1 aufgrund der Verbindungselektroden, usw., die an den Kanten dieser LEDs 1, 11 platziert sind, nicht mit der lichtemittierenden Fläche 11a der LED 11 verbunden werden kann. Selbst mit dem Trennabstand d, wie in der Ausführungsform 1 beschrieben, kann das von der LED 1 emittierte Licht unter Verwendung des Lichtverteilungselements 3-1, 3-3, 3-5 oder 3-6 in 5 abgelenkt werden, sodass es in Richtung der optischen Achse geführt wird. Dies entspricht einem Platzieren des geradlinigen Bereichs 1b auf der optischen Achse durch optisches Aufheben des Trennabstands d. Entsprechend taucht in dem Beleuchtungslicht für das Fernlicht kein dunkler Bereich auf, der zu dem Trennabstand d zwischen den LEDs 1, 11 korrespondiert, sodass es möglich ist, ein bevorzugtes Beleuchtungslicht zu erhalten.
Obwohl das Lichtverteilungselement 3-3 in 10 auf der oberen Seite der optischen Achse angeordnet ist, kann es umgekehrt auf der unteren Seite der optischen Achse angeordnet sein.
Hier ist ein solches modifiziertes Beispiel des optischen Systems in 12 gezeigt. In 12 ist der geradlinige Bereich 1b auf der unteren Seite der lichtemittierenden Fläche 1a der LED 1 für das Abblendlicht angepasst an die optische Achse angeordnet, und der geradlinige Bereich 11b auf der oberen Seite der lichtemittierenden Fläche 11a der LED 11 für die oberseitige Beleuchtung ist um den Trennabstand d entfernt von der optischen Achse angeordnet. Weiter ist auf der unteren Seite der optischen Achse ein Lichtverteilungselement 3-7 angeordnet, das eine geneigte Form aufweist, sodass es sich der Projektionslinse 2 nähert, je mehr ein Abstand von der optischen Achse wächst, sodass der Trennabstand d optisch aufgehoben wird, um dadurch den geradlinigen Bereich 11b der LED 11 für die oberseitige Beleuchtung äquivalent auf der optischen Achse zu platzieren. Dies ermöglicht, das bevorzugte Beleuchtungslicht zu erhalten, wenn die LED 1 für das Abblendlicht und die LED 11 für die oberseitige Beleuchtung zur gleichen Zeit eingeschaltet sind, ohne ein Auftreten eines dunklen Bereichs, der zu dem Trennabstand d korrespondiert, in dem Beleuchtungslicht für das Fernlicht. Es ist zu beachten, dass die innere Seite der Reflexionsfläche 3a des Lichtverteilungselements 3-7 das von der LED 11 für die oberseitige Beleuchtung emittierte Licht reflektiert, während die äußere Seite der Reflexionsfläche 3a das von der LED 1 für das Abblendlicht emittierte Licht reflektiert.
Wie in 10 gezeigt, erscheint, wenn das von der LED 1 für das Abblendlicht emittierte Licht durch das Lichtverteilungselement 3-3 tritt, aufgrund des Brechungsindex des Lichtverteilungselements 3-3 der Abstand zwischen der LED 1 und der Projektionslinse 2 offenbar kürzer, sodass das von der LED 1 emittierte Licht effizient zu der LED-seitigen konvexen Linse 2b geführt wird, und somit wird helles Licht vor das Fahrzeug ausgestrahlt. Im Gegensatz dazu kommen, wie in 12 gezeigt, wenn das von der LED 1 emittierte Licht nicht durch das Lichtverteilungselement 3-7 tritt, die LED 1 und die projektionslinsenseitige Kante 3b der Reflexionsfläche 3a nicht näher zueinander, sodass ein Einfluss durch eine Ungleichmäßigkeit des von der LED 1 emittierten Lichts verringert wird, und somit wird eine klare Hell-Dunkel-Grenze ausgestrahlt. Entsprechend genügt es, entweder die Anordnung aus 10 oder 12 gemäß einer Anforderung für eine Lichtverteilung des Beleuchtungslichts zu wählen.
Folglich ist gemäß der Ausführungsform 2 der Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug so eingerichtet, dass die zweite LED 11 für die oberseitige Beleuchtung im Unterschied zu der LED 1 für das Abblendlicht auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, wodurch die optische Achse eingebettet ist, um dadurch die obere Seite der Hell-Dunkel-Grenze zu erhellen. Somit ist es möglich einen Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug zu erzielen, der in der Lage ist, eine Lichtverteilung für das Abblendlicht durch Einschalten nur der LED 1 auszustrahlen und eine Lichtverteilung für das Fernlicht durch gleichzeitiges Einschalten von sowohl der oberen als auch der unteren LED 1, 11 auszustrahlen, und der somit das Abblendlicht oder das Fernlicht in einer schaltbaren Weise (die sowohl für das Abblendlicht als auch für das Fernlicht funktioniert) einschalten kann.
Es ist zu beachten, dass eine unbeschränkte Kombination der jeweiligen Ausführungsformen, eine Modifikation jedes Anordnungselements in den Ausführungsformen und Weglassen von jedem Anordnungselement in den Ausführungsformen in der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden kann, ohne den Gültigkeitsumfang der Erfindung zu verlassen.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie vorstehend beschrieben, ist der Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß der Erfindung eingerichtet, das von einer LED emittierte Licht unter Verwendung von zwei konvexen Linsen und einem transparenten Lichtverteilungselement zum Bilden einer Hell-Dunkel-Grenze effizient vor ein Fahrzeug zu projizieren, sodass er geeignet ist als ein Scheinwerfer für ein Abblendlicht oder dergleichen verwendet zu werden.
Bezugszeichenliste
1, 11: LED, 1a, 11a: lichtemittierende Fläche, 1b, 11b: geradliniger Bereich, 2: Projektionslinse, 2a, 2a-1 bis 2a-3: abstrahlseitige konvexe Linse, 2b, 2b-1 bis 2b-4: LED-seitige konvexe Linse, 3, 3-1 bis 3-7: Lichtverteilungselement, 3a: Reflexionsfläche, 3b: projektionslinsenseitige Kante, 3b-1: horizontaler Bereich, 3b-2: geneigter Bereich, 3c: Einfallfläche, 3d: Austrittsfläche, 4: Wärmeableitungs- und Fixierungselement, 4a: Wärmeableitungsrippe, 5: Gehäuse, 6: Frontlinse.

Claims

Scheinwerfer nach Art eines Projektors zur Verwendung in einem Fahrzeug, der von einer Lichtquelle emittiertes Licht unter Verwendung einer Projektionslinse (2) vor ein Fahrzeug ausstrahlt, aufweisend: eine LED (Licht emittierende Diode) (1,11), welche die Lichtquelle bildet und eine lichtemittierende Fläche (1a, 11a) aufweist, deren eine Kantenseite geradlinig geformt ist, und die auf einer Seite einer optischen Achse so angeordnet ist, dass eine Mitte der lichtemittierenden Fläche (1a, 11a) von der optischen Achse versetzt ist; zwei konvexe Linsen (2a, 2b), die in einer Richtung der optischen Achse so angeordnet sind, dass sie die Projektionslinse (2) bilden; und ein Lichtverteilungselement (3), das zwischen der LED (1, 11) und der Projektionslinse (2) angeordnet ist, das unter Verwendung eines transparenten Materials geformt ist, und das auf seiner inneren Oberfläche eine Reflexionsfläche (3a) zum Reflektieren des von der LED (1, 11) emittierten Lichts aufweist, sodass es eine Hell-Dunkel-Grenze an einer Kante der Reflexionsfläche (3b) auf der Seite der Projektionslinse (2) erzeugt.
Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei ein Brennpunkt der Projektionslinse (2) als einer Baugruppe, die aus den zwei konvexen Linsen (2a, 2b) besteht, auf einer Seite der LED (1, 11) innerhalb eines vorbestimmten Abstands von der Kante (3b) des Lichtverteilungselements (3) auf der Seite der Projektionslinse (2) angeordnet ist.
Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei das Lichtverteilungselement (3) aufweist: eine Einfallfläche (3c), die in Richtung der LED (1, 11) weist, auf der das von der LED (1, 11) emittierte Licht einfällt; und eine Austrittsfläche (3d), die in Richtung der Projektionslinse (2) weist, durch die das einfallende Licht zu der Projektionslinse (2) hinaustritt; wobei entweder die Einfallfläche (3c) oder die Austrittsfläche (3d) oder jede dieser Flächen bezüglich einer Ebene senkrecht zu der optischen Achse geneigt ist.
Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß Anspruch 3, wobei die Einfallfläche (3c) des Lichtverteilungselements (3) so geneigt ist, dass sie sich der Projektionslinse (2) nähert, je mehr ein Abstand von der optischen Achse wächst.
Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei das Lichtverteilungselement (3) an der konvexen Linse (2a, 2b) fixiert ist, die von den beiden konvexen Linsen (2a, 2b), welche die Projektionslinse (2) bilden, näher an der LED (1, 11) liegt.
Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei eine oder beide der konvexen Linsen (2a, 2b), welche die Projektionslinse (2) bilden, in ihrer Größe zwischen ihrer oberen Seite und ihrer unteren Seite relativ zu der optischen Achse verschieden sind.
Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei eine oder beide der Linsenflächen der zwei konvexen Linsen (2a, 2b), welche die Projektionslinse (2) bilden, eine Krümmung in einer vertikalen Richtung und eine Krümmung in einer horizontalen Richtung aufweisen, die sich voneinander unterscheiden.
Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei eine zweite von der vorstehenden LED (1, 11) verschiedene LED (1, 11) auf einer gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, wodurch die optische Achse eingebettet ist.
Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß Anspruch1, wobei eine oder jede der zwei konvexen Linsen (2a, 2b), welche die Projektionslinse (2) bilden, eine asphärische Linse ist.
Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei eine oder jede der zwei konvexen Linsen (2a, 2b), welche die Projektionslinse (2) bilden, eine Fresnel-Linse ist.
Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei das Lichtverteilungselement (3) eine Form aufweist, in der an der Kante (3b) der Reflexionsfläche auf der Seite der Projektionslinse (2) ein Bereich auf der Fahrspurseite nach unten geneigt ist.
Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei die Projektionslinse (2) und das Lichtverteilungselement (3) aus einer gleichen Art von Harz geformt sind.
Scheinwerfer zur Verwendung in einem Fahrzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den zwei konvexen Linsen (2a, 2b) keine optischen Komponenten vorhanden sind.