JP2004095481A - 車両用前照灯 - Google Patents
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Abstract
【課題】ロービーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、その光源として半導体発光素子を用いた場合においても、所望するパターン形状および光度分布でロービーム用配光パターンを形成可能とする。
【解決手段】発光ダイオード３２、５２Ａ、５２Ｂ、７２を光源とする複数の灯具ユニット２０、４０Ａ、４０Ｂ、６０を備えた構成とする。その際、これら複数の灯具ユニットとして、カットオフライン形成用ユニット２０と、ホットゾーン形成用ユニット４０Ａ、４０Ｂと、拡散領域形成用ユニット６０とを用いる。そしてこれにより、これら３種類の灯具ユニットからの光照射により形成される配光パターンの合成配光パターンとして、所望するパターン形状および光度分布を有するロービーム用配光パターンが得られるようにする。
【選択図】 図１
【解決手段】発光ダイオード３２、５２Ａ、５２Ｂ、７２を光源とする複数の灯具ユニット２０、４０Ａ、４０Ｂ、６０を備えた構成とする。その際、これら複数の灯具ユニットとして、カットオフライン形成用ユニット２０と、ホットゾーン形成用ユニット４０Ａ、４０Ｂと、拡散領域形成用ユニット６０とを用いる。そしてこれにより、これら３種類の灯具ユニットからの光照射により形成される配光パターンの合成配光パターンとして、所望するパターン形状および光度分布を有するロービーム用配光パターンが得られるようにする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、ロービーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、テールランプ等の車両用標識灯においては、その光源として発光ダイオードが多く用いられている。例えば「特許文献１」には、発光ダイオードを光源とする灯具ユニットが複数個配列された車両用標識灯が記載されている。
【０００３】
また「特許文献２」には、車両用前照灯において、マトリックス状に配置された複数の発光ダイオードのうちの一部を選択的に点灯させることにより、所望の配光パターンを形成するように構成されたものが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−５０２１４号公報
【特許文献２】
特開２００１−２６６６２０号公報
【発明が解決しようとする課題】
「特許文献２」に記載された灯具構成では、点灯・非点灯の領域分けによって配光パターンの形状を変化させることは可能であるが、所望する光度分布で配光パターンを形成することは困難である。
【０００５】
一方、「特許文献１」に記載されているような、発光ダイオードを光源とする灯具ユニットが複数個配列された灯具構成を、車両用前照灯に応用することも考えられるが、このようにした場合には次のような問題がある。
【０００６】
すなわち、「特許文献１」に記載されているように単に同一の灯具ユニットを複数個用いただけでは、各灯具ユニットからの光照射により形成される配光パターンは、そのパターン形状および光度分布が互いに同じものとなってしまうので、その合成配光パターンとして得られる車両用前照灯の配光パターンを、所望するパターン形状および光度分布で形成することができない、という問題がある。しかも、この場合、車両用前照灯の配光パターンとしてカットオフラインを有するロービーム用配光パターンを形成することは極めて困難である。
【０００７】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ロービーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、その光源として半導体発光素子を用いた場合においても、所望するパターン形状および光度分布でロービーム用配光パターンを形成することができる車両用前照灯を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、半導体発光素子を光源とする複数の灯具ユニットを備えた構成とした上で、これら灯具ユニットにより配光特性の異なる複数種類の配光パターンを形成し得るようにすることにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００９】
すなわち、本願発明に係る車両用前照灯は、
ロービーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、
半導体発光素子を光源とする複数の灯具ユニットを備えてなり、
これら複数の灯具ユニットとして、上記ロービーム用配光パターンのカットオフラインを形成するための光照射を行うカットオフライン形成用ユニットと、上記ロービーム用配光パターンのホットゾーンを形成するための光照射を行うホットゾーン形成用ユニットと、上記ロービーム用配光パターンの拡散領域を形成するための光照射を行う拡散領域形成用ユニットとが用いられている、ことを特徴とするものである。
【００１０】
上記「車両」には、４輪車や２輪車等の自動車のみならず、鉄道車両等も含まれる。
【００１１】
上記「半導体発光素子」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードやレーザダイオード等が採用可能である。また、この「半導体発光素子」の具体的構成は特に限定されるものではなく、例えば、単一の発光チップが実装されたものであってもよいし、複数の発光チップが実装されたものであってもよい。
【００１２】
上記「カットオフライン形成用ユニット」、「ホットゾーン形成用ユニット」および「拡散領域形成用ユニット」の各々の具体的な灯具構成は特に限定されるものではなく、また、これら各灯具ユニットの数は、単数であってもよいし複数であってもよい。
【００１３】
【発明の作用効果】
上記構成に示すように、本願発明に係る車両用前照灯は、ロービーム用配光パターンを形成するように構成されているが、半導体発光素子を光源とする複数の灯具ユニットを備えてなり、これら複数の灯具ユニットとして、カットオフライン形成用ユニット、ホットゾーン形成用ユニットおよび拡散領域形成用ユニットが用いられているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００１４】
すなわち、カットオフライン形成用ユニット、ホットゾーン形成用ユニットおよび拡散領域形成用ユニットを用いることにより、カットオフライン、ホットゾーンおよび拡散領域を各々形成することができるので、これら３種類の灯具ユニットを適当に組み合わせることにより、所望するパターン形状および光度分布を有するロービーム配光パターンを得ることが可能となる。
【００１５】
このように本願発明によれば、ロービーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、その光源として半導体発光素子を用いた場合においても、所望するパターン形状および光度分布でロービーム用配光パターンを形成することができる。
【００１６】
しかも本願発明に係る車両用前照灯は、半導体発光素子を光源とする複数の灯具ユニットを備えた構成となっているので、各灯具ユニットの小型化を図ることが可能となり、これにより車両用前照灯の形状自由度を高めるとともにそのコンパクト化を図ることが可能となる。
【００１７】
上記構成において、カットオフライン形成用ユニットとして、光源からの光をリフレクタにより前方へ向けて集光反射させ、この反射光をリフレクタの前方に設けられた投影レンズを介して灯具前方へ照射するように構成されたプロジェクタ型の灯具ユニットを用い、ホットゾーン形成用ユニットとして、光源からの直射光をその前方に設けられた集光レンズを介して灯具前方へ照射するように構成された直射型の灯具ユニットを用い、拡散領域形成用ユニットとして、光源からの光をリフレクタにより灯具前方へ向けて反射させるように構成された反射型の灯具ユニットを用いるようにすれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００１８】
すなわち、プロジェクタ型の灯具ユニットは、投影レンズの後方側の焦点面の像を前方へ投影するようになっているので、ある程度の拡散角を有する配光パターンを比較的均一な光度分布で形成するのに適しており、また、明暗比の高いカットオフラインを形成することも容易に可能である。したがって、このプロジェクタ型の灯具ユニットをカットオフライン形成用ユニットとして用いるようにすれば、グレアの原因となる上方光の発生を最小限に抑えることができる。
【００１９】
また、直射型の灯具ユニットは、スポット的な配光パターンを形成するのに適しており、反射型の灯具ユニットは、リフレクタの反射面に拡散機能を持たせることにより、あるいは該リフレクタの前方に拡散レンズを配置することにより、大きな拡散角を有する配光パターンを形成するのに適している。したがって、直射型の灯具ユニットをホットゾーン形成用ユニットとして用いるとともに反射型の灯具ユニットを拡散領域形成用ユニットとして用いるようにすれば、所望するパターン形状および光度分布でロービーム用配光パターンを形成することが容易に可能となる。
【００２０】
上記構成において、３種類の灯具ユニット、すなわちカットオフライン形成用ユニット、ホットゾーン形成用ユニットおよび拡散領域形成用ユニットを、カットオフライン形成用ユニットを中段に位置させるようにして上下３段で配置するようにすれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００２１】
すなわち、ロービーム用配光パターンの形成位置の調整は、一般にカットオフラインの位置を基準にして行われるので、カットオフライン形成用ユニットを中段に配置すれば、灯具中心部に位置する灯具ユニットの光軸調整を行った後に他の灯具ユニットの光軸調整を行うことができ、これにより各灯具ユニットの光軸調整を行いやすくすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
図１は、本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯１０を示す正面図である。
【００２４】
この車両用前照灯１０は、ロービーム用の前照灯であって、素通し状の透光カバー１２とランプボディ１４とで形成される灯室内に、１１個の灯具ユニット２０、４０Ａ、４０Ｂ、６０が上下３段で収容された構成となっている。
【００２５】
図２は、この車両用前照灯１０から前方へ照射される光により灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンＰＬを透視的に示す図である。
【００２６】
このロービーム用配光パターンＰＬは、その上端縁に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する左配光パターンであって、両カットオフラインの交点であるエルボ点Ｅの位置は、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方の位置に設定されている。そして、このロービーム用配光パターンＰＬにおいては、エルボ点Ｅをやや左寄りに囲むようにして高光度領域であるホットゾーンＨＺが形成されている。
【００２７】
このロービーム用配光パターンＰＬは、カットオフライン形成用パターンＰａと、ホットゾーン形成用パターンＰｂと、拡散領域形成用パターンＰｃとの合成配光パターンとして形成されるようになっている。
【００２８】
カットオフライン形成用パターンＰａは、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を形成するための配光パターンであって、中段に配置された３つの灯具ユニット２０により形成されるようになっている。
【００２９】
ホットゾーン形成用パターンＰｂは、ホットゾーンＨＺを形成するための比較的小さい配光パターンであって、水平カットオフラインＣＬ１に沿った直線状の上端縁を有する３つの小配光パターンＰｂ１と、斜めカットオフラインＣＬ２に沿った直線状の上端縁を有する２つの小配光パターンＰｂ２とからなっている。３つの小配光パターンＰｂ１は、下段に１つ置きに配置された３つの灯具ユニット４０Ａからの光照射により形成されるようになっており、２つの小配光パターンＰｂ２は、下段に配置された残り２つの灯具ユニット４０Ｂにより形成されるようになっている。
【００３０】
拡散領域形成用パターンＰｃは、ロービーム用配光パターンＰＬの拡散領域を形成するための配光パターンであって、水平カットオフラインＣＬ１の下方においてカットオフライン形成用パターンＰａよりも大きい配光パターンとして形成されている。この拡散領域形成用パターンＰｃは、上段に配置された３つの灯具ユニット６０により形成されるようになっている。
【００３１】
カットオフライン形成用ユニットとして機能する灯具ユニット２０は、光源ユニット２２と、その前方側に設けられた投影レンズ２４とからなるプロジェクタ型の灯具ユニットとして構成されている。ホットゾーン形成用ユニットとして機能する灯具ユニット４０Ａ、４０Ｂは、光源ユニット４２Ａ、４２Ｂと、その前方側に設けられた集光レンズ４４Ａ、４４Ｂとからなる直射型の灯具ユニットとして構成されている。拡散領域形成用ユニットとして機能する灯具ユニット６０は、光源ユニット６２と、その前方側に設けられた素通し状の透光プレート６４とからなる反射型の灯具ユニットとして構成されている。
【００３２】
灯具ユニット２０、６０は、いずれもその光軸Ａｘが車両前後方向に延びるようにして配置されている。一方、灯具ユニット４０Ａ、４０Ｂは、いずれもその光軸Ａｘが各灯具ユニット毎に車両前後方向に対して多少ずれた方向に延びるようにして配置されている。これら各灯具ユニット２０、４０Ａ、４０Ｂ、６０の光軸Ａｘは、正確には水平方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びている。
【００３３】
投影レンズ２４は、灯具正面視において横長小判形に形成されており、集光レンズ４４Ａ、４４Ｂは灯具正面視において円形に形成されており、透光プレート６４は、灯具正面視において横長長円形に形成されている。そして、上記灯室内には、これら投影レンズ２４、集光レンズ４４Ａ、４４Ｂおよび透光プレート６４を囲むように形成されたインナパネル１６が設けられている。
【００３４】
以下、各灯具ユニット２０、４０Ａ、４０Ｂ、６０の具体的構成について説明する。
【００３５】
まず、プロジェクタ型の灯具ユニット２０の構成について説明する。
【００３６】
図３は、この灯具ユニット２０を単品で示す側断面図であり、図４は、その平断面図である。
【００３７】
これらの図に示すように、灯具ユニット２０の光源ユニット２２は、光源としての発光ダイオード３２と、リフレクタ３４と、光制御部材３６とを備えてなっている。
【００３８】
発光ダイオード３２は、１ｍｍ四方程度の大きさの単一の発光チップ３２ａを有する白色発光ダイオードであって、基板３８に支持された状態で光軸Ａｘ上において鉛直方向上方に対して光軸Ａｘ回りに右方向へ１５°回転した方向へ向けて配置されている。
【００３９】
リフレクタ３４は、発光ダイオード３２の上方側に設けられた略ドーム状の部材であって、該発光ダイオード３２からの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに集光反射させる反射面３４ａを有している。この反射面３４ａは、発光ダイオード３２から該反射面３４ａまでの鉛直方向の距離が１０ｍｍ程度となるように形成されている。
【００４０】
この反射面３４ａは、光軸Ａｘを中心軸とする略楕円球面状に形成されている。具体的には、この反射面３４ａは、光軸Ａｘを含む断面形状が略楕円形状に設定されており、その離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。ただし、これら各断面を形成する楕円の後方側頂点は同一位置に設定されている。発光ダイオード３２は、この反射面３４ａの鉛直断面を形成する楕円の第１焦点Ｆ１に配置されている。そしてこれにより、反射面３４ａは、発光ダイオード３２からの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに集光反射させ、その際、光軸Ａｘを含む鉛直断面内においては上記楕円の第２焦点Ｆ２に略収束させるようになっている。
【００４１】
灯具ユニット２０の投影レンズ２４は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸レンズで構成されており、その上下両側に面取りが施されている。この投影レンズ２４は、その後方側焦点Ｆ３をリフレクタ３４の反射面３４ａの第２焦点Ｆ２に対して僅かに後方に位置させるようにして光軸Ａｘ上に配置されており、これにより後方側焦点Ｆ３を含む焦点面上の像を反転像として前方へ投影するようになっている。
【００４２】
光制御部材３６は、リフレクタ３４の下方に設けられた板状部材であって、灯具正面視において略へ字状に形成されており、その上面には反射面処理が施された光制御面３６ａが形成されている。そして、この光制御部材３６は、その光制御面３６ａにおいて反射面３４ａからの反射光の一部を上向きに反射させることにより、投影レンズ２４から上向きに出射すべき光を該投影レンズ２４から下向きに出射する光に変換する制御を行い、これにより発光ダイオード３２からの出射光の光束利用率を高めるようになっている。
【００４３】
具体的には、この光制御面３６ａは、光軸Ａｘから左方向へ水平に延びる水平カットオフ形成面３６ａ１と、光軸Ａｘから右方向へ斜め１５°下向きに延びる斜めカットオフ形成面３６ａ２とからなり、その前端縁（すなわち光制御面３６ａと光制御部材３６の前端面３６ｂとの間の稜線）が、投影レンズ２４の後方側焦点Ｆ３を通るように形成されている。そして、発光ダイオード３２からの出射光のうち、リフレクタ３４の反射面３４ａで反射した光は、その一部が光制御部材３６の光制御面３６ａに入射し、その残りはそのまま投影レンズ２４に入射する。その際、光制御面３６ａに入射した光は、この光制御面３６ａで上向きに反射して投影レンズ２４に入射し、この投影レンズ２４から下向き光として出射する。
【００４４】
なお、光制御部材３６の前端面３６ｂは、投影レンズ２４の像面湾曲に対応すべく、平面視において左右両側が前方へ湾曲するように形成されている。
【００４５】
光制御部材３６の後端部には基板支持部３６ｃが形成されており、この基板支持部３６ｃにおいて基板３８が光制御部材３６に固定されている。また、リフレクタ３４は、その下端周縁部において光制御部材３６に固定されている。そして、光源ユニット２２Ａは、投影レンズ２４と共に図示しないブラケットを介してランプボディ１４に固定されている。
【００４６】
図５は、灯具ユニット２０から前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるカットオフライン形成用パターンＰａを、灯具ユニット２０と共にその背面側から透視的に示す図である。
【００４７】
図示のように、カットオフライン形成用パターンＰａは、上端縁に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有するとともに比較的均一な光度分布である程度の拡散角を有する配光パターンとして形成される。
【００４８】
その際、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２は、光制御部材３６の光制御面３６ａを構成する水平カットオフ形成面３６ａ１および斜めカットオフ形成面３６ａ２の前端縁形状の反転像として明瞭に形成される。
【００４９】
ところで、一般に、発光ダイオードから出射される光の配光曲線は、該発光ダイオードの正面方向が最大光度で正面方向からの角度が大きくなるに従って光度が減少する光度分布を有しているが、本実施形態においては、発光ダイオード３２を鉛直方向上方に対して光軸Ａｘ回りに右方向へ１５°回転した方向へ向けて配置することにより、カットオフライン形成用パターンＰａにおける斜めカットオフラインＣＬ２の下方領域、すなわち図５において破線で示す領域Ａを明るく照射するようにし、これにより左配光のロービーム用配光パターンＰＬを一層遠方視認性に優れたものとするようになっている。
【００５０】
本実施形態においては、灯具ユニット２０が３個設けられているので、図２に示すロービーム用配光パターンＰＬにおけるカットオフライン形成用パターンＰａは、図５に示すカットオフライン形成用パターンＰａを３重に重畳させたものとなる。
【００５１】
次に、直射型の灯具ユニット４０Ａの構成について説明する。
【００５２】
図６は、この灯具ユニット４０Ａを単品で示す側断面図であり、図７は、その平断面図である。
【００５３】
これらの図に示すように、灯具ユニット４０Ａの光源ユニット４２Ａは、光源としての発光ダイオード５２Ａと、シェード５４Ａとを備えてなっている。
【００５４】
発光ダイオード５２Ａは、灯具ユニット２０の発光ダイオード３２と同様の構成であって、その発光チップ５２Ａａを光軸Ａｘ上において灯具前方へ向けるように配置した状態で、基板５８を介して支持部材５６に固定されている。
【００５５】
シェード５４Ａは、発光ダイオード５２Ａの前方近傍において光軸Ａｘと直交する鉛直面に沿って延びる板状部材であって、その上端縁５４Ａａが光軸Ａｘを水平方向に通るようにして支持部材５６に固定されている。
【００５６】
灯具ユニット４０Ａの集光レンズ４４Ａは、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸レンズで構成されている。この集光レンズ４４Ａは、その後方側焦点Ｆ４をシェード５４Ａの上端縁５４Ａａと光軸Ａｘとの交点に位置させるようにして光軸Ａｘ上に配置されている。
【００５７】
そして、この灯具ユニット４０Ａにおいては、発光ダイオード５２Ａからの出射光を集光レンズ４４Ａによって僅かに光軸Ａｘ寄りに収束する略平行光にして前方へ反転照射するとともに、発光ダイオード５２Ａからの出射光のうち光軸Ａｘよりも下方へ向かう光をシェード５４Ａにより遮蔽して灯具前方へ上方光が照射されないようにしている。
【００５８】
図８は、灯具ユニット４０Ａから前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される小配光パターンＰｂ１を、灯具ユニット４０Ａと共にその背面側から透視的に示す図である。
【００５９】
図示のように、小配光パターンＰｂ１は、水平カットオフラインＣＬ１に沿った直線状の上端縁を有する略半円状のスポット的な配光パターンとして形成される。
【００６０】
本実施形態においては、３個の灯具ユニット４０Ａが、その光軸Ａｘを互いに左右方向に多少ずらすようにして設けられており、これにより、３つの小配光パターンＰｂ１をエルボ点Ｅの近傍において水平カットオフラインＣＬ１に沿って部分的に重複させるようにして形成するようになっている。
【００６１】
図９は、灯具ユニット４０Ｂから前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される小配光パターンＰｂ２を、灯具ユニット４０Ｂと共にその背面側から透視的に示す図である。
【００６２】
図示のように、灯具ユニット４０Ｂの光源ユニット４２Ｂは、灯具ユニット４０Ａの光源ユニット４２Ａと同様、光源としての発光ダイオード５２Ｂと、シェード５４Ｂを備えてなっているが、シェード５４Ｂの上端縁５４Ｂａが光軸Ａｘを斜め方向、具体的には水平方向に対して１５°右下がりの方向に通るように形成されている点で異なっている。
【００６３】
このようにシェード５４Ｂの上端縁５４Ｂａが傾斜していることにより、小配光パターンＰｂ２は、斜めカットオフラインＣＬ２に沿った直線状の上端縁を有する略半円状のスポット的な配光パターンとして形成される。
【００６４】
本実施形態においては、２個の灯具ユニット４０Ｂが、その光軸Ａｘを互いに斜め方向に多少ずらすようにして設けられており、これにより、２つの小配光パターンＰｂ２をエルボ点Ｅの近傍において斜めカットオフラインＣＬ２に沿って部分的に重複させるようにして形成するようになっている。
【００６５】
そして、これら３つの小配光パターンＰｂ１と２つの小配光パターンＰｂ２との合成配光パターンとして、図２に示すように、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の下側においてエルボ点Ｅをやや左寄りに囲むホットゾーン形成用パターンＰｂを形成し、これにより車両前方路面における遠方領域の視認性を確保するようになっている。
【００６６】
次に、反射型の灯具ユニット６０の構成について説明する。
【００６７】
図１０は、この灯具ユニット６０を単品で示す側断面図であり、図１１は、その平断面図である。
【００６８】
これらの図に示すように、灯具ユニット６０の光源ユニット６２は、光源としての発光ダイオード７２と、リフレクタ７４とを備えてなっている。
【００６９】
発光ダイオード７２は、灯具ユニット２０の発光ダイオード３２と同様の構成であって、光軸Ａｘ上において鉛直方向上方へ向けて配置されており、この状態で基板７８を介して支持部材７６に固定されている。
【００７０】
リフレクタ７４は、発光ダイオード７２の上方に設けられており、略パラボラ状の反射面７４ａを有している。この反射面７４ａは、光軸Ａｘを中心軸とするとともに該光軸Ａｘにおける発光ダイオード７２の発光チップ７２よりも僅かに後方の位置を焦点Ｆ５とする回転放物面に、複数の拡散反射素子７４ｓが縦縞状に形成されてなっている。これら各拡散反射素子７４ｓは、その左右拡散反射角が互いに異なる値に設定されている。このリフレクタ７４は、その下端部において支持部材７６に固定されている。
【００７１】
そして、この灯具ユニット６０においては、発光ダイオード７２からの出射光をリフレクタ７４によりやや下向きの左右拡散光として前方へ反射させ、透光プレート６４を介してそのまま灯具前方へ照射するようになっている。
【００７２】
図１２は、灯具ユニット６０から前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される拡散領域形成用パターンＰｃを、灯具ユニット６０と共にその背面側から透視的に示す図である。
【００７３】
図示のように、この拡散領域形成用パターンＰｃは、水平カットオフラインＣＬ１の下方において、Ｈ−Ｖを通る鉛直線であるＶ−Ｖ線に対して左右両側に大きく広がるように形成されており、これにより車両前方路面を広範囲にわたって照射するようになっている。その際、リフレクタ７４の反射面７４ａを構成する各拡散反射素子７４ｓは、その左右拡散反射角が互いに異なる値に設定されているので、拡散領域形成用パターンＰｃは、その周縁部へ向けて徐々に光度が減少する配光パターンとなる。
【００７４】
本実施形態においては、灯具ユニット６０が３個設けられているので、図２に示すロービーム用配光パターンＰＬにおける拡散領域形成用パターンＰｃは、図１２に示す拡散領域形成用パターンＰｃを３重に重畳させたものとなる。
【００７５】
以上詳述したように、本実施形態に係る車両用前照灯１０は、発光ダイオード３２、５２Ａ、５２Ｂ、７２を光源とする複数の灯具ユニット２０、４０Ａ、４０Ｂ、６０を備えた構成とすることにより、各灯具ユニット２０、４０Ａ、４０Ｂ、６０の小型化を図ることが可能となり、これにより車両用前照灯１０の形状自由度を高めるとともにコンパクト化を図ることが可能となる。
【００７６】
また本実施形態においては、これら複数の灯具ユニットとして、カットオフライン形成用ユニット２０、ホットゾーン形成用ユニット４０Ａ、４０Ｂおよび拡散領域形成用ユニット６０が用いられているので、これら３種類の灯具ユニットを適当に組み合わせることにより、所望するパターン形状および光度分布を有するロービーム用配光パターンＰＬを得ることが可能となる。
【００７７】
特に本実施形態においては、カットオフライン形成用ユニット２０として、プロジェクタ型の灯具ユニットが用いられているので、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を明暗比の高いものとすることができ、これによりグレアの原因となる上方光の発生を最小限に抑えることができ、また、カットオフライン形成用パターンＰａを比較的均一な光度分布である程度の拡散角を有する配光パターンとすることができる。また、ホットゾーン形成用ユニット４０Ａ、４０Ｂとして、直射型の灯具ユニットが用いられているので、ホットゾーン形成用パターンＰｂを、スポット的な配光パターンとして容易に形成することができる。さらに、拡散領域形成用ユニット６０として反射型の灯具ユニットが用いられているので、拡散領域形成用パターンＰｃを、大きな拡散角を有する配光パターンとして形成することができる。そして、これらの合成配光パターンとして形成されるロービーム用配光パターンＰＬを、所望するパターン形状および光度分布で形成することが容易に可能となる。
【００７８】
しかも本実施形態においては、ホットゾーン形成用パターンＰｂが、エルボ点Ｅの近傍において水平カットオフラインＣＬ１に沿って部分的に重複させるようにして形成された３つの小配光パターンＰｂ１と、エルボ点Ｅの近傍において斜めカットオフラインＣＬ２に沿って部分的に重複させるようにして形成された２つの小配光パターンＰｂ２との合成配光パターンとして、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の下側においてエルボ点Ｅをやや左寄りに囲むように形成されているので、車両前方路面における遠方領域の視認性を十分に確保することができる。
【００７９】
また本実施形態においては、３個のカットオフライン形成用ユニット２０と、５個のホットゾーン形成用ユニット４０Ａ、４０Ｂと、３個の拡散領域形成用ユニット６０とが、３個のカットオフライン形成用ユニット２０を中段に位置させるようにして上下３段で配置されているので、３個のカットオフライン形成用ユニット２０のうち中央に位置する灯具ユニットに対してその光軸調整を行った後に他の灯具ユニットの光軸調整を行うようにすれば、各灯具ユニットの光軸調整を行いやすくすることができ、これによりロービーム用配光パターンＰＬの形成位置の調整を円滑に行うことができる。
【００８０】
なお、本実施形態に係る車両用前照灯１０においては、１１個の灯具ユニット２０、４０Ａ、４０Ｂ、６０が上下３段で配置されているものとして説明したが、これら灯具ユニットの全体の個数あるいは各灯具ユニット２０、４０Ａ、４０Ｂ、６０の個数および配置等は、狙いとするロービーム用配光パターンＰＬのパターン形状および光度分布に応じて適宜変更してよいことはもちろんである。
【００８１】
また本実施形態においては、反射型の灯具ユニット６０が、そのリフレクタ７４の反射面７４ａに形成された複数の拡散反射素子７４ｓにより拡散領域形成用パターンＰｃを形成するようになっているが、このようにする代わりに、反射面７４ａを回転放物面で構成するとともに透光プレート６４に拡散レンズ素子を形成することにより、拡散領域形成用パターンＰｃを形成するようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯を示す正面図
【図２】上記車両用前照灯からの光照射により灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンを透視的に示す図
【図３】上記車両用前照灯におけるプロジェクタ型の灯具ユニットを単品で示す側断面図
【図４】上記プロジェクタ型の灯具ユニットを示す平断面図
【図５】上記プロジェクタ型の灯具ユニットからの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを、該灯具ユニットと共にその背面側から透視的に示す図
【図６】上記車両用前照灯における直射型の灯具ユニットを単品で示す側断面図
【図７】上記直射型の灯具ユニットを示す平断面図
【図８】上記直射型の灯具ユニットからの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを、該灯具ユニットと共にその背面側から透視的に示す図
【図９】上記直射型の他の灯具ユニットからの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを、該灯具ユニットと共にその背面側から透視的に示す図
【図１０】上記車両用前照灯における反射型の灯具ユニットを単品で示す側断面図
【図１１】上記反射型の灯具ユニットを示す平断面図
【図１２】上記反射型の灯具ユニットからの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを、該灯具ユニットと共にその背面側から透視的に示す図
【符号の説明】
１０ 車両用前照灯
１２ 透光カバー
１４ ランプボディ
１６ インナパネル
２０ カットオフライン形成用ユニットとしてのプロジェクタ型の灯具ユニット
２２ 光源ユニット
２４ 投影レンズ
３２ 半導体発光素子としての発光ダイオード
３２ａ 発光チップ
３４ リフレクタ
３４ａ 反射面
３６ 光制御部材
３６ａ 光制御面
３６ａ１ 水平カットオフ形成面
３６ａ２ 斜めカットオフ形成面
３６ｂ 前端面
３６ｃ 基板支持部
３８、５８、７８ 基板
４０Ａ、４０Ｂ ホットゾーン形成用ユニットとしての直射型の灯具ユニット
４２Ａ、４２Ｂ 光源ユニット
４４Ａ、４４Ｂ 集光レンズ
５２Ａ、５２Ｂ 半導体発光素子としての発光ダイオード
５２Ａａ、５２Ｂａ 発光チップ
５６、７６ 支持部材
６０ 拡散領域形成用ユニットとしての反射型の灯具ユニット
６２ 光源ユニット
６４ 透光プレート
７２ 半導体発光素子としての発光ダイオード
７２ａ 発光チップ
７４ リフレクタ
７４ａ 反射面
７４ｓ 拡散反射素子
Ａｘ 光軸
ＣＬ１ 水平カットオフライン
ＣＬ２ 斜めカットオフライン
Ｅ エルボ点
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点
Ｆ３、Ｆ４ 後方側焦点
Ｆ５ 焦点
ＨＺ ホットゾーン
ＰＬ ロービーム用配光パターン
Ｐａ カットオフライン形成用パターン
Ｐｂ ホットゾーン形成用パターン
Ｐｃ 拡散領域形成用パターン
【発明の属する技術分野】
本願発明は、ロービーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、テールランプ等の車両用標識灯においては、その光源として発光ダイオードが多く用いられている。例えば「特許文献１」には、発光ダイオードを光源とする灯具ユニットが複数個配列された車両用標識灯が記載されている。
【０００３】
また「特許文献２」には、車両用前照灯において、マトリックス状に配置された複数の発光ダイオードのうちの一部を選択的に点灯させることにより、所望の配光パターンを形成するように構成されたものが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−５０２１４号公報
【特許文献２】
特開２００１−２６６６２０号公報
【発明が解決しようとする課題】
「特許文献２」に記載された灯具構成では、点灯・非点灯の領域分けによって配光パターンの形状を変化させることは可能であるが、所望する光度分布で配光パターンを形成することは困難である。
【０００５】
一方、「特許文献１」に記載されているような、発光ダイオードを光源とする灯具ユニットが複数個配列された灯具構成を、車両用前照灯に応用することも考えられるが、このようにした場合には次のような問題がある。
【０００６】
すなわち、「特許文献１」に記載されているように単に同一の灯具ユニットを複数個用いただけでは、各灯具ユニットからの光照射により形成される配光パターンは、そのパターン形状および光度分布が互いに同じものとなってしまうので、その合成配光パターンとして得られる車両用前照灯の配光パターンを、所望するパターン形状および光度分布で形成することができない、という問題がある。しかも、この場合、車両用前照灯の配光パターンとしてカットオフラインを有するロービーム用配光パターンを形成することは極めて困難である。
【０００７】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ロービーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、その光源として半導体発光素子を用いた場合においても、所望するパターン形状および光度分布でロービーム用配光パターンを形成することができる車両用前照灯を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、半導体発光素子を光源とする複数の灯具ユニットを備えた構成とした上で、これら灯具ユニットにより配光特性の異なる複数種類の配光パターンを形成し得るようにすることにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００９】
すなわち、本願発明に係る車両用前照灯は、
ロービーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、
半導体発光素子を光源とする複数の灯具ユニットを備えてなり、
これら複数の灯具ユニットとして、上記ロービーム用配光パターンのカットオフラインを形成するための光照射を行うカットオフライン形成用ユニットと、上記ロービーム用配光パターンのホットゾーンを形成するための光照射を行うホットゾーン形成用ユニットと、上記ロービーム用配光パターンの拡散領域を形成するための光照射を行う拡散領域形成用ユニットとが用いられている、ことを特徴とするものである。
【００１０】
上記「車両」には、４輪車や２輪車等の自動車のみならず、鉄道車両等も含まれる。
【００１１】
上記「半導体発光素子」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードやレーザダイオード等が採用可能である。また、この「半導体発光素子」の具体的構成は特に限定されるものではなく、例えば、単一の発光チップが実装されたものであってもよいし、複数の発光チップが実装されたものであってもよい。
【００１２】
上記「カットオフライン形成用ユニット」、「ホットゾーン形成用ユニット」および「拡散領域形成用ユニット」の各々の具体的な灯具構成は特に限定されるものではなく、また、これら各灯具ユニットの数は、単数であってもよいし複数であってもよい。
【００１３】
【発明の作用効果】
上記構成に示すように、本願発明に係る車両用前照灯は、ロービーム用配光パターンを形成するように構成されているが、半導体発光素子を光源とする複数の灯具ユニットを備えてなり、これら複数の灯具ユニットとして、カットオフライン形成用ユニット、ホットゾーン形成用ユニットおよび拡散領域形成用ユニットが用いられているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００１４】
すなわち、カットオフライン形成用ユニット、ホットゾーン形成用ユニットおよび拡散領域形成用ユニットを用いることにより、カットオフライン、ホットゾーンおよび拡散領域を各々形成することができるので、これら３種類の灯具ユニットを適当に組み合わせることにより、所望するパターン形状および光度分布を有するロービーム配光パターンを得ることが可能となる。
【００１５】
このように本願発明によれば、ロービーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、その光源として半導体発光素子を用いた場合においても、所望するパターン形状および光度分布でロービーム用配光パターンを形成することができる。
【００１６】
しかも本願発明に係る車両用前照灯は、半導体発光素子を光源とする複数の灯具ユニットを備えた構成となっているので、各灯具ユニットの小型化を図ることが可能となり、これにより車両用前照灯の形状自由度を高めるとともにそのコンパクト化を図ることが可能となる。
【００１７】
上記構成において、カットオフライン形成用ユニットとして、光源からの光をリフレクタにより前方へ向けて集光反射させ、この反射光をリフレクタの前方に設けられた投影レンズを介して灯具前方へ照射するように構成されたプロジェクタ型の灯具ユニットを用い、ホットゾーン形成用ユニットとして、光源からの直射光をその前方に設けられた集光レンズを介して灯具前方へ照射するように構成された直射型の灯具ユニットを用い、拡散領域形成用ユニットとして、光源からの光をリフレクタにより灯具前方へ向けて反射させるように構成された反射型の灯具ユニットを用いるようにすれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００１８】
すなわち、プロジェクタ型の灯具ユニットは、投影レンズの後方側の焦点面の像を前方へ投影するようになっているので、ある程度の拡散角を有する配光パターンを比較的均一な光度分布で形成するのに適しており、また、明暗比の高いカットオフラインを形成することも容易に可能である。したがって、このプロジェクタ型の灯具ユニットをカットオフライン形成用ユニットとして用いるようにすれば、グレアの原因となる上方光の発生を最小限に抑えることができる。
【００１９】
また、直射型の灯具ユニットは、スポット的な配光パターンを形成するのに適しており、反射型の灯具ユニットは、リフレクタの反射面に拡散機能を持たせることにより、あるいは該リフレクタの前方に拡散レンズを配置することにより、大きな拡散角を有する配光パターンを形成するのに適している。したがって、直射型の灯具ユニットをホットゾーン形成用ユニットとして用いるとともに反射型の灯具ユニットを拡散領域形成用ユニットとして用いるようにすれば、所望するパターン形状および光度分布でロービーム用配光パターンを形成することが容易に可能となる。
【００２０】
上記構成において、３種類の灯具ユニット、すなわちカットオフライン形成用ユニット、ホットゾーン形成用ユニットおよび拡散領域形成用ユニットを、カットオフライン形成用ユニットを中段に位置させるようにして上下３段で配置するようにすれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００２１】
すなわち、ロービーム用配光パターンの形成位置の調整は、一般にカットオフラインの位置を基準にして行われるので、カットオフライン形成用ユニットを中段に配置すれば、灯具中心部に位置する灯具ユニットの光軸調整を行った後に他の灯具ユニットの光軸調整を行うことができ、これにより各灯具ユニットの光軸調整を行いやすくすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
図１は、本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯１０を示す正面図である。
【００２４】
この車両用前照灯１０は、ロービーム用の前照灯であって、素通し状の透光カバー１２とランプボディ１４とで形成される灯室内に、１１個の灯具ユニット２０、４０Ａ、４０Ｂ、６０が上下３段で収容された構成となっている。
【００２５】
図２は、この車両用前照灯１０から前方へ照射される光により灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンＰＬを透視的に示す図である。
【００２６】
このロービーム用配光パターンＰＬは、その上端縁に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する左配光パターンであって、両カットオフラインの交点であるエルボ点Ｅの位置は、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方の位置に設定されている。そして、このロービーム用配光パターンＰＬにおいては、エルボ点Ｅをやや左寄りに囲むようにして高光度領域であるホットゾーンＨＺが形成されている。
【００２７】
このロービーム用配光パターンＰＬは、カットオフライン形成用パターンＰａと、ホットゾーン形成用パターンＰｂと、拡散領域形成用パターンＰｃとの合成配光パターンとして形成されるようになっている。
【００２８】
カットオフライン形成用パターンＰａは、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を形成するための配光パターンであって、中段に配置された３つの灯具ユニット２０により形成されるようになっている。
【００２９】
ホットゾーン形成用パターンＰｂは、ホットゾーンＨＺを形成するための比較的小さい配光パターンであって、水平カットオフラインＣＬ１に沿った直線状の上端縁を有する３つの小配光パターンＰｂ１と、斜めカットオフラインＣＬ２に沿った直線状の上端縁を有する２つの小配光パターンＰｂ２とからなっている。３つの小配光パターンＰｂ１は、下段に１つ置きに配置された３つの灯具ユニット４０Ａからの光照射により形成されるようになっており、２つの小配光パターンＰｂ２は、下段に配置された残り２つの灯具ユニット４０Ｂにより形成されるようになっている。
【００３０】
拡散領域形成用パターンＰｃは、ロービーム用配光パターンＰＬの拡散領域を形成するための配光パターンであって、水平カットオフラインＣＬ１の下方においてカットオフライン形成用パターンＰａよりも大きい配光パターンとして形成されている。この拡散領域形成用パターンＰｃは、上段に配置された３つの灯具ユニット６０により形成されるようになっている。
【００３１】
カットオフライン形成用ユニットとして機能する灯具ユニット２０は、光源ユニット２２と、その前方側に設けられた投影レンズ２４とからなるプロジェクタ型の灯具ユニットとして構成されている。ホットゾーン形成用ユニットとして機能する灯具ユニット４０Ａ、４０Ｂは、光源ユニット４２Ａ、４２Ｂと、その前方側に設けられた集光レンズ４４Ａ、４４Ｂとからなる直射型の灯具ユニットとして構成されている。拡散領域形成用ユニットとして機能する灯具ユニット６０は、光源ユニット６２と、その前方側に設けられた素通し状の透光プレート６４とからなる反射型の灯具ユニットとして構成されている。
【００３２】
灯具ユニット２０、６０は、いずれもその光軸Ａｘが車両前後方向に延びるようにして配置されている。一方、灯具ユニット４０Ａ、４０Ｂは、いずれもその光軸Ａｘが各灯具ユニット毎に車両前後方向に対して多少ずれた方向に延びるようにして配置されている。これら各灯具ユニット２０、４０Ａ、４０Ｂ、６０の光軸Ａｘは、正確には水平方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びている。
【００３３】
投影レンズ２４は、灯具正面視において横長小判形に形成されており、集光レンズ４４Ａ、４４Ｂは灯具正面視において円形に形成されており、透光プレート６４は、灯具正面視において横長長円形に形成されている。そして、上記灯室内には、これら投影レンズ２４、集光レンズ４４Ａ、４４Ｂおよび透光プレート６４を囲むように形成されたインナパネル１６が設けられている。
【００３４】
以下、各灯具ユニット２０、４０Ａ、４０Ｂ、６０の具体的構成について説明する。
【００３５】
まず、プロジェクタ型の灯具ユニット２０の構成について説明する。
【００３６】
図３は、この灯具ユニット２０を単品で示す側断面図であり、図４は、その平断面図である。
【００３７】
これらの図に示すように、灯具ユニット２０の光源ユニット２２は、光源としての発光ダイオード３２と、リフレクタ３４と、光制御部材３６とを備えてなっている。
【００３８】
発光ダイオード３２は、１ｍｍ四方程度の大きさの単一の発光チップ３２ａを有する白色発光ダイオードであって、基板３８に支持された状態で光軸Ａｘ上において鉛直方向上方に対して光軸Ａｘ回りに右方向へ１５°回転した方向へ向けて配置されている。
【００３９】
リフレクタ３４は、発光ダイオード３２の上方側に設けられた略ドーム状の部材であって、該発光ダイオード３２からの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに集光反射させる反射面３４ａを有している。この反射面３４ａは、発光ダイオード３２から該反射面３４ａまでの鉛直方向の距離が１０ｍｍ程度となるように形成されている。
【００４０】
この反射面３４ａは、光軸Ａｘを中心軸とする略楕円球面状に形成されている。具体的には、この反射面３４ａは、光軸Ａｘを含む断面形状が略楕円形状に設定されており、その離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。ただし、これら各断面を形成する楕円の後方側頂点は同一位置に設定されている。発光ダイオード３２は、この反射面３４ａの鉛直断面を形成する楕円の第１焦点Ｆ１に配置されている。そしてこれにより、反射面３４ａは、発光ダイオード３２からの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに集光反射させ、その際、光軸Ａｘを含む鉛直断面内においては上記楕円の第２焦点Ｆ２に略収束させるようになっている。
【００４１】
灯具ユニット２０の投影レンズ２４は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸レンズで構成されており、その上下両側に面取りが施されている。この投影レンズ２４は、その後方側焦点Ｆ３をリフレクタ３４の反射面３４ａの第２焦点Ｆ２に対して僅かに後方に位置させるようにして光軸Ａｘ上に配置されており、これにより後方側焦点Ｆ３を含む焦点面上の像を反転像として前方へ投影するようになっている。
【００４２】
光制御部材３６は、リフレクタ３４の下方に設けられた板状部材であって、灯具正面視において略へ字状に形成されており、その上面には反射面処理が施された光制御面３６ａが形成されている。そして、この光制御部材３６は、その光制御面３６ａにおいて反射面３４ａからの反射光の一部を上向きに反射させることにより、投影レンズ２４から上向きに出射すべき光を該投影レンズ２４から下向きに出射する光に変換する制御を行い、これにより発光ダイオード３２からの出射光の光束利用率を高めるようになっている。
【００４３】
具体的には、この光制御面３６ａは、光軸Ａｘから左方向へ水平に延びる水平カットオフ形成面３６ａ１と、光軸Ａｘから右方向へ斜め１５°下向きに延びる斜めカットオフ形成面３６ａ２とからなり、その前端縁（すなわち光制御面３６ａと光制御部材３６の前端面３６ｂとの間の稜線）が、投影レンズ２４の後方側焦点Ｆ３を通るように形成されている。そして、発光ダイオード３２からの出射光のうち、リフレクタ３４の反射面３４ａで反射した光は、その一部が光制御部材３６の光制御面３６ａに入射し、その残りはそのまま投影レンズ２４に入射する。その際、光制御面３６ａに入射した光は、この光制御面３６ａで上向きに反射して投影レンズ２４に入射し、この投影レンズ２４から下向き光として出射する。
【００４４】
なお、光制御部材３６の前端面３６ｂは、投影レンズ２４の像面湾曲に対応すべく、平面視において左右両側が前方へ湾曲するように形成されている。
【００４５】
光制御部材３６の後端部には基板支持部３６ｃが形成されており、この基板支持部３６ｃにおいて基板３８が光制御部材３６に固定されている。また、リフレクタ３４は、その下端周縁部において光制御部材３６に固定されている。そして、光源ユニット２２Ａは、投影レンズ２４と共に図示しないブラケットを介してランプボディ１４に固定されている。
【００４６】
図５は、灯具ユニット２０から前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるカットオフライン形成用パターンＰａを、灯具ユニット２０と共にその背面側から透視的に示す図である。
【００４７】
図示のように、カットオフライン形成用パターンＰａは、上端縁に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有するとともに比較的均一な光度分布である程度の拡散角を有する配光パターンとして形成される。
【００４８】
その際、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２は、光制御部材３６の光制御面３６ａを構成する水平カットオフ形成面３６ａ１および斜めカットオフ形成面３６ａ２の前端縁形状の反転像として明瞭に形成される。
【００４９】
ところで、一般に、発光ダイオードから出射される光の配光曲線は、該発光ダイオードの正面方向が最大光度で正面方向からの角度が大きくなるに従って光度が減少する光度分布を有しているが、本実施形態においては、発光ダイオード３２を鉛直方向上方に対して光軸Ａｘ回りに右方向へ１５°回転した方向へ向けて配置することにより、カットオフライン形成用パターンＰａにおける斜めカットオフラインＣＬ２の下方領域、すなわち図５において破線で示す領域Ａを明るく照射するようにし、これにより左配光のロービーム用配光パターンＰＬを一層遠方視認性に優れたものとするようになっている。
【００５０】
本実施形態においては、灯具ユニット２０が３個設けられているので、図２に示すロービーム用配光パターンＰＬにおけるカットオフライン形成用パターンＰａは、図５に示すカットオフライン形成用パターンＰａを３重に重畳させたものとなる。
【００５１】
次に、直射型の灯具ユニット４０Ａの構成について説明する。
【００５２】
図６は、この灯具ユニット４０Ａを単品で示す側断面図であり、図７は、その平断面図である。
【００５３】
これらの図に示すように、灯具ユニット４０Ａの光源ユニット４２Ａは、光源としての発光ダイオード５２Ａと、シェード５４Ａとを備えてなっている。
【００５４】
発光ダイオード５２Ａは、灯具ユニット２０の発光ダイオード３２と同様の構成であって、その発光チップ５２Ａａを光軸Ａｘ上において灯具前方へ向けるように配置した状態で、基板５８を介して支持部材５６に固定されている。
【００５５】
シェード５４Ａは、発光ダイオード５２Ａの前方近傍において光軸Ａｘと直交する鉛直面に沿って延びる板状部材であって、その上端縁５４Ａａが光軸Ａｘを水平方向に通るようにして支持部材５６に固定されている。
【００５６】
灯具ユニット４０Ａの集光レンズ４４Ａは、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸レンズで構成されている。この集光レンズ４４Ａは、その後方側焦点Ｆ４をシェード５４Ａの上端縁５４Ａａと光軸Ａｘとの交点に位置させるようにして光軸Ａｘ上に配置されている。
【００５７】
そして、この灯具ユニット４０Ａにおいては、発光ダイオード５２Ａからの出射光を集光レンズ４４Ａによって僅かに光軸Ａｘ寄りに収束する略平行光にして前方へ反転照射するとともに、発光ダイオード５２Ａからの出射光のうち光軸Ａｘよりも下方へ向かう光をシェード５４Ａにより遮蔽して灯具前方へ上方光が照射されないようにしている。
【００５８】
図８は、灯具ユニット４０Ａから前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される小配光パターンＰｂ１を、灯具ユニット４０Ａと共にその背面側から透視的に示す図である。
【００５９】
図示のように、小配光パターンＰｂ１は、水平カットオフラインＣＬ１に沿った直線状の上端縁を有する略半円状のスポット的な配光パターンとして形成される。
【００６０】
本実施形態においては、３個の灯具ユニット４０Ａが、その光軸Ａｘを互いに左右方向に多少ずらすようにして設けられており、これにより、３つの小配光パターンＰｂ１をエルボ点Ｅの近傍において水平カットオフラインＣＬ１に沿って部分的に重複させるようにして形成するようになっている。
【００６１】
図９は、灯具ユニット４０Ｂから前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される小配光パターンＰｂ２を、灯具ユニット４０Ｂと共にその背面側から透視的に示す図である。
【００６２】
図示のように、灯具ユニット４０Ｂの光源ユニット４２Ｂは、灯具ユニット４０Ａの光源ユニット４２Ａと同様、光源としての発光ダイオード５２Ｂと、シェード５４Ｂを備えてなっているが、シェード５４Ｂの上端縁５４Ｂａが光軸Ａｘを斜め方向、具体的には水平方向に対して１５°右下がりの方向に通るように形成されている点で異なっている。
【００６３】
このようにシェード５４Ｂの上端縁５４Ｂａが傾斜していることにより、小配光パターンＰｂ２は、斜めカットオフラインＣＬ２に沿った直線状の上端縁を有する略半円状のスポット的な配光パターンとして形成される。
【００６４】
本実施形態においては、２個の灯具ユニット４０Ｂが、その光軸Ａｘを互いに斜め方向に多少ずらすようにして設けられており、これにより、２つの小配光パターンＰｂ２をエルボ点Ｅの近傍において斜めカットオフラインＣＬ２に沿って部分的に重複させるようにして形成するようになっている。
【００６５】
そして、これら３つの小配光パターンＰｂ１と２つの小配光パターンＰｂ２との合成配光パターンとして、図２に示すように、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の下側においてエルボ点Ｅをやや左寄りに囲むホットゾーン形成用パターンＰｂを形成し、これにより車両前方路面における遠方領域の視認性を確保するようになっている。
【００６６】
次に、反射型の灯具ユニット６０の構成について説明する。
【００６７】
図１０は、この灯具ユニット６０を単品で示す側断面図であり、図１１は、その平断面図である。
【００６８】
これらの図に示すように、灯具ユニット６０の光源ユニット６２は、光源としての発光ダイオード７２と、リフレクタ７４とを備えてなっている。
【００６９】
発光ダイオード７２は、灯具ユニット２０の発光ダイオード３２と同様の構成であって、光軸Ａｘ上において鉛直方向上方へ向けて配置されており、この状態で基板７８を介して支持部材７６に固定されている。
【００７０】
リフレクタ７４は、発光ダイオード７２の上方に設けられており、略パラボラ状の反射面７４ａを有している。この反射面７４ａは、光軸Ａｘを中心軸とするとともに該光軸Ａｘにおける発光ダイオード７２の発光チップ７２よりも僅かに後方の位置を焦点Ｆ５とする回転放物面に、複数の拡散反射素子７４ｓが縦縞状に形成されてなっている。これら各拡散反射素子７４ｓは、その左右拡散反射角が互いに異なる値に設定されている。このリフレクタ７４は、その下端部において支持部材７６に固定されている。
【００７１】
そして、この灯具ユニット６０においては、発光ダイオード７２からの出射光をリフレクタ７４によりやや下向きの左右拡散光として前方へ反射させ、透光プレート６４を介してそのまま灯具前方へ照射するようになっている。
【００７２】
図１２は、灯具ユニット６０から前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される拡散領域形成用パターンＰｃを、灯具ユニット６０と共にその背面側から透視的に示す図である。
【００７３】
図示のように、この拡散領域形成用パターンＰｃは、水平カットオフラインＣＬ１の下方において、Ｈ−Ｖを通る鉛直線であるＶ−Ｖ線に対して左右両側に大きく広がるように形成されており、これにより車両前方路面を広範囲にわたって照射するようになっている。その際、リフレクタ７４の反射面７４ａを構成する各拡散反射素子７４ｓは、その左右拡散反射角が互いに異なる値に設定されているので、拡散領域形成用パターンＰｃは、その周縁部へ向けて徐々に光度が減少する配光パターンとなる。
【００７４】
本実施形態においては、灯具ユニット６０が３個設けられているので、図２に示すロービーム用配光パターンＰＬにおける拡散領域形成用パターンＰｃは、図１２に示す拡散領域形成用パターンＰｃを３重に重畳させたものとなる。
【００７５】
以上詳述したように、本実施形態に係る車両用前照灯１０は、発光ダイオード３２、５２Ａ、５２Ｂ、７２を光源とする複数の灯具ユニット２０、４０Ａ、４０Ｂ、６０を備えた構成とすることにより、各灯具ユニット２０、４０Ａ、４０Ｂ、６０の小型化を図ることが可能となり、これにより車両用前照灯１０の形状自由度を高めるとともにコンパクト化を図ることが可能となる。
【００７６】
また本実施形態においては、これら複数の灯具ユニットとして、カットオフライン形成用ユニット２０、ホットゾーン形成用ユニット４０Ａ、４０Ｂおよび拡散領域形成用ユニット６０が用いられているので、これら３種類の灯具ユニットを適当に組み合わせることにより、所望するパターン形状および光度分布を有するロービーム用配光パターンＰＬを得ることが可能となる。
【００７７】
特に本実施形態においては、カットオフライン形成用ユニット２０として、プロジェクタ型の灯具ユニットが用いられているので、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を明暗比の高いものとすることができ、これによりグレアの原因となる上方光の発生を最小限に抑えることができ、また、カットオフライン形成用パターンＰａを比較的均一な光度分布である程度の拡散角を有する配光パターンとすることができる。また、ホットゾーン形成用ユニット４０Ａ、４０Ｂとして、直射型の灯具ユニットが用いられているので、ホットゾーン形成用パターンＰｂを、スポット的な配光パターンとして容易に形成することができる。さらに、拡散領域形成用ユニット６０として反射型の灯具ユニットが用いられているので、拡散領域形成用パターンＰｃを、大きな拡散角を有する配光パターンとして形成することができる。そして、これらの合成配光パターンとして形成されるロービーム用配光パターンＰＬを、所望するパターン形状および光度分布で形成することが容易に可能となる。
【００７８】
しかも本実施形態においては、ホットゾーン形成用パターンＰｂが、エルボ点Ｅの近傍において水平カットオフラインＣＬ１に沿って部分的に重複させるようにして形成された３つの小配光パターンＰｂ１と、エルボ点Ｅの近傍において斜めカットオフラインＣＬ２に沿って部分的に重複させるようにして形成された２つの小配光パターンＰｂ２との合成配光パターンとして、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の下側においてエルボ点Ｅをやや左寄りに囲むように形成されているので、車両前方路面における遠方領域の視認性を十分に確保することができる。
【００７９】
また本実施形態においては、３個のカットオフライン形成用ユニット２０と、５個のホットゾーン形成用ユニット４０Ａ、４０Ｂと、３個の拡散領域形成用ユニット６０とが、３個のカットオフライン形成用ユニット２０を中段に位置させるようにして上下３段で配置されているので、３個のカットオフライン形成用ユニット２０のうち中央に位置する灯具ユニットに対してその光軸調整を行った後に他の灯具ユニットの光軸調整を行うようにすれば、各灯具ユニットの光軸調整を行いやすくすることができ、これによりロービーム用配光パターンＰＬの形成位置の調整を円滑に行うことができる。
【００８０】
なお、本実施形態に係る車両用前照灯１０においては、１１個の灯具ユニット２０、４０Ａ、４０Ｂ、６０が上下３段で配置されているものとして説明したが、これら灯具ユニットの全体の個数あるいは各灯具ユニット２０、４０Ａ、４０Ｂ、６０の個数および配置等は、狙いとするロービーム用配光パターンＰＬのパターン形状および光度分布に応じて適宜変更してよいことはもちろんである。
【００８１】
また本実施形態においては、反射型の灯具ユニット６０が、そのリフレクタ７４の反射面７４ａに形成された複数の拡散反射素子７４ｓにより拡散領域形成用パターンＰｃを形成するようになっているが、このようにする代わりに、反射面７４ａを回転放物面で構成するとともに透光プレート６４に拡散レンズ素子を形成することにより、拡散領域形成用パターンＰｃを形成するようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯を示す正面図
【図２】上記車両用前照灯からの光照射により灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンを透視的に示す図
【図３】上記車両用前照灯におけるプロジェクタ型の灯具ユニットを単品で示す側断面図
【図４】上記プロジェクタ型の灯具ユニットを示す平断面図
【図５】上記プロジェクタ型の灯具ユニットからの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを、該灯具ユニットと共にその背面側から透視的に示す図
【図６】上記車両用前照灯における直射型の灯具ユニットを単品で示す側断面図
【図７】上記直射型の灯具ユニットを示す平断面図
【図８】上記直射型の灯具ユニットからの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを、該灯具ユニットと共にその背面側から透視的に示す図
【図９】上記直射型の他の灯具ユニットからの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを、該灯具ユニットと共にその背面側から透視的に示す図
【図１０】上記車両用前照灯における反射型の灯具ユニットを単品で示す側断面図
【図１１】上記反射型の灯具ユニットを示す平断面図
【図１２】上記反射型の灯具ユニットからの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを、該灯具ユニットと共にその背面側から透視的に示す図
【符号の説明】
１０ 車両用前照灯
１２ 透光カバー
１４ ランプボディ
１６ インナパネル
２０ カットオフライン形成用ユニットとしてのプロジェクタ型の灯具ユニット
２２ 光源ユニット
２４ 投影レンズ
３２ 半導体発光素子としての発光ダイオード
３２ａ 発光チップ
３４ リフレクタ
３４ａ 反射面
３６ 光制御部材
３６ａ 光制御面
３６ａ１ 水平カットオフ形成面
３６ａ２ 斜めカットオフ形成面
３６ｂ 前端面
３６ｃ 基板支持部
３８、５８、７８ 基板
４０Ａ、４０Ｂ ホットゾーン形成用ユニットとしての直射型の灯具ユニット
４２Ａ、４２Ｂ 光源ユニット
４４Ａ、４４Ｂ 集光レンズ
５２Ａ、５２Ｂ 半導体発光素子としての発光ダイオード
５２Ａａ、５２Ｂａ 発光チップ
５６、７６ 支持部材
６０ 拡散領域形成用ユニットとしての反射型の灯具ユニット
６２ 光源ユニット
６４ 透光プレート
７２ 半導体発光素子としての発光ダイオード
７２ａ 発光チップ
７４ リフレクタ
７４ａ 反射面
７４ｓ 拡散反射素子
Ａｘ 光軸
ＣＬ１ 水平カットオフライン
ＣＬ２ 斜めカットオフライン
Ｅ エルボ点
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点
Ｆ３、Ｆ４ 後方側焦点
Ｆ５ 焦点
ＨＺ ホットゾーン
ＰＬ ロービーム用配光パターン
Ｐａ カットオフライン形成用パターン
Ｐｂ ホットゾーン形成用パターン
Ｐｃ 拡散領域形成用パターン
Claims (3)
- ロービーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、
半導体発光素子を光源とする複数の灯具ユニットを備えてなり、
これら複数の灯具ユニットとして、上記ロービーム用配光パターンのカットオフラインを形成するための光照射を行うカットオフライン形成用ユニットと、上記ロービーム用配光パターンのホットゾーンを形成するための光照射を行うホットゾーン形成用ユニットと、上記ロービーム用配光パターンの拡散領域を形成するための光照射を行う拡散領域形成用ユニットとが用いられている、ことを特徴とする車両用前照灯。 - 上記カットオフライン形成用ユニットが、光源からの光をリフレクタにより前方へ向けて集光反射させ、この反射光を上記リフレクタの前方に設けられた投影レンズを介して灯具前方へ照射するように構成されたプロジェクタ型の灯具ユニットからなり、
上記ホットゾーン形成用ユニットが、光源からの直射光を該光源の前方に設けられた集光レンズを介して灯具前方へ照射するように構成された直射型の灯具ユニットからなり、
上記拡散領域形成用ユニットが、光源からの光をリフレクタにより灯具前方へ向けて反射させるように構成された反射型の灯具ユニットからなる、ことを特徴とする請求項１記載の車両用前照灯。 - 上記カットオフライン形成用ユニット、ホットゾーン形成用ユニットおよび拡散領域形成用ユニットが、上記カットオフライン形成用ユニットを中段に位置させるようにして上下３段で配置されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用前照灯。
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