JP2006024474A - 車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】 少ない個数のＬＥＤを用いて所望の光束量の配光パターンを奏することができると共に、ＬＥＤの放熱処理も容易で、かつ製造容易であること。
【解決手段】 ランバート分布の出射特性を有する複数個のＬＥＤ２は、内面に反射面３ａを有し光軸Ｚに直交する断面が略円形状に形成されているリフレクタ３内に、発光部２ａを反射面３ａに対向させると共に光軸Ｚ回りの角度を変位させて１個ずつ配置することによって各ＬＥＤ２毎に格別の光源ユニット１０を構成している。光源ユニット１０は、ＬＥＤ２の出射光の合成配光Ｌがフィラメントタイプ光源の出射光の配光分布Ｆと略同等になるように複数ユニット選択されて組み付けられる。複数の光源ユニット１０の光は、リフレクタ３との組み合わせにより、ＬＥＤ２の出射光を効率よく前方へ反射させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた車両用前照灯に関する。

この種の車両用前照灯は、従来、砲弾型ＬＥＤが光源として用いられており、このＬＥＤは発光した光の指向性が強いので、リフレクタを用いることなく構成されている。

すなわち、図１０は、この種の車両用前照灯１００を示す（例えば、特許文献１参照）。この車両用前照灯１００では、光源は、保持部材５１に多数の砲弾型ＬＥＤ５０がマトリックスに分配されて構成されており、光源の光路内の前方には光源の光を集束させて前方に導く光学部材としての集光レンズ５２が配置されており、かつ光源と集光レンズ５２との間にはシェード５３が光軸Ｚよりも下側になるように設けられている。このシェード５３により光源からの光の一部が遮蔽され、光束の明暗限界が発生するようになっている。

また、図１１は、この種の他の車両用前照灯２００を示す（例えば、特許文献２参照）。この車両用前照灯２００は、光源としての複数個の砲弾型ＬＥＤ５０と、光源からの光を前方に向かって集束させる光学部材としての集光レンズ５２と、集光レンズ５２の焦点位置Ｆ付近で光軸Ｚよりも下側になるように配置されたシェード５３とから大略構成されている。このとき複数個の砲弾型ＬＥＤ５０は、平面基板からなる保持部材５１に実装され、給電されるようになっている。そしてシェード５３により光源からの光の一部が遮蔽され、光束の明暗限界が発生するようになっている。図１１中、符号Ｐは、車両用前照灯２００の奏する配光パターンを示す。
特開２００１−２６６６２０公報 特開２００３−３３１６１６公報

しかしながら、車両用前照灯１００および２００は、多数の砲弾型ＬＥＤ５０を保持部材５１上にマトリックスに分配して実装する必要があり、この実装作業が面倒で、ひいては生産効率の低下を招く、という課題を有している。

さらに車両用前照灯１００および２００は、狭い保持部材５１上に多数の砲弾型ＬＥＤ５０を実装するものであるから、各砲弾型ＬＥＤ５０がもたらす熱の影響が無視できず、ときには近設の電子部品の故障原因になったり、あるいは高温に起因してＬＥＤ５０自体の光束量の低下を招く虞があり、かつこれらの不具合を解消しようと思えば大掛かりな冷却対策が必要になる等の種種の課題をも有している。

そこで本発明者は、鋭意検討した結果、ランバート分布の出射特性を有するＬＥＤを複数個組み合わせることにより、フィラメントタイプ光源の配光分布と略同等の合成配光が得られ、これとリフレクタとの組み合わせにより、少ない個数のＬＥＤを用いているにも拘わらず所望の光束量の配光パターンを奏することができることを見出し、本発明を完成した。

本発明は、少ない個数のＬＥＤを用いているにも拘わらず所望の光束量の配光パターンを奏することができると共に、ＬＥＤの放熱処理も容易で、かつ製造容易である車両用前照灯を提供することを目的としている。

前記した目的を達成するため、請求項１記載の発明は、リフレクタの第１焦点位置付近にＬＥＤ光源を配置し、前記リフレクタの第２焦点位置付近に反射光を集束させると共に、前方の光学部材を介して光を投影するように構成された車両用前照灯であって、
前記ＬＥＤ光源は、ランバート分布に近似する出射特性を有する複数個のＬＥＤで構成されており、
前記複数個のＬＥＤは、その発光部を前記リフレクタの反射面に対向させると共に光軸回りの角度を変位させて１個ずつ配置することによって各ＬＥＤ毎に格別の光源ユニットを構成しており、
前記光源ユニットは、前記ＬＥＤの出射光の合成配光がフィラメントタイプ光源の出射光の配光分布と略同等になるように複数ユニット選択されて組み付けられていることを特徴とする。

このため、請求項１記載の発明では、組み付けられた複数の光源ユニットは、各ユニットのＬＥＤの出射光の合成配光がフィラメントタイプ光源の出射光の配光分布と略同等となるので、フィラメントタイプ光源と同様にリフレクタを用いて前方へ反射させることができると共に、光学部材を介してフィラメントタイプ光源と略同等の合成配光パターンを有して前方へ出射することができる。

また、各光源ユニットは、ＬＥＤを１個ずつ配置することによって容易に組み付けることができると共に、リフレクタとの組み合わせにより、ＬＥＤの出射光を効率よく前方へ反射させることができる。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両用前照灯であって、
前記光源ユニットは、前記発光部が、垂直下方に向くように前記ＬＥＤを配置した第１光源ユニットと、前記垂直下方位置から光軸回りに右、左方向にそれぞれ１２０°角度変位させた右および左斜方位置になるように前記ＬＥＤを配置した第２および第３光源ユニットとからなる３ユニットを組付単位としたことを特徴とする。

このため、請求項２記載の発明では、第１、第２、および第３光源ユニットの各光源を構成する３個のＬＥＤは、最小個数で、フィラメントタイプ光源の出射光の配光分布と略同等の合成配光を奏することができる。

また、ＬＥＤの配向位置は、発光部を垂直下方に向くように配置してリフレクタの下方に位置する反射面に対向するように配置した第１光源ユニットを基準にしたので、他の第２および第３光源ユニットでは発光部がリフレクタの上方に位置する反射面に対向するように配置されることになり、これによりリフレクタの上側の反射面に当たる光量が多くなり、ひいては光学部材を介して前方へ出射する合成配光パターンの光束量を効率よく確保することができる。

また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の車両用前照灯であって、
前記光源ユニットは、前記リフレクタと前記光学部材との間に、配光パターンのカットオフラインを形成するシェードを設けて構成されていることを特徴とする。

このため、請求項３記載の発明では、光学部材を介して前方へ出射する合成配光パターンは、例えば、すれ違いビームとして好適なカットオフラインを有するものとなる。

また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の車両用前照灯であって、
前記リフレクタ、光学部材、およびシェードは、各光源ユニット間で同一形状に形成されていることを特徴とする。

このため、請求項４記載の発明では、リフレクタ、光学部材、およびシェードは、各光源ユニット間で共用できる。

請求項１記載の発明によれば、各光源ユニットは、ＬＥＤを１個ずつ配置することによって容易に組み付けることができると共に、リフレクタとの組み合わせにより、ＬＥＤの出射光を効率よく前方へ反射させることができるので、少ない個数のＬＥＤを用いているにも拘わらず所望の光束量の配光パターンを奏することができると共に、ＬＥＤの放熱処理も容易で、かつ製造容易である車両用前照灯を提供することができる。

また、請求項２記載の発明によれば、第１、第２、および第３光源ユニットからなる３ユニットを組付単位とすることにより、光学部材を介して前方へ出射する合成配光パターンの光束量を効率よく確保することができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、少ない個数のＬＥＤを用いているにも拘わらず所望の光束量の配光パターンを一層確実に確保することができる。

また、請求項３記載の発明によれば、光学部材を介して前方へ出射する合成配光パターンはカットオフラインを有するものとなるので、請求項１または２記載の発明の効果に加えて、すれ違いビームとして好適な配光パターンを奏することができる。

また、請求項４記載の発明によれば、リフレクタ、光学部材、およびシェードは、各光源ユニット間で共用できるので、請求項３記載の発明の効果に加えて、製造が一層容易である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態としての車両用前照灯１を示す。この車両用前照灯１は、ＬＥＤ光源と、このＬＥＤ光源からの光をリフレクタで反射させて集束させると共に光学部材を介して前方へ投影する複数ユニットの光源ユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃを同一のケーシング１ａ内に組み付けて大略構成されている。図１中、符号４は光学部材としてのプロジェクターレンズを示す。

光源ユニットは、図２に示すように、代表で示すときは符号１０で示す。すなわち、光源ユニット１０は、リフレクタ３の第１焦点Ｆ１位置付近にＬＥＤ２の発光部２ａを配置し、リフレクタ３の第２焦点Ｆ２位置付近に反射光を集束させると共に、前方のプロジェクターレンズ４を介して光を投影するように構成されている。

そして、ＬＥＤ光源は、ランバート分布に近似する出射特性を有する複数個のＬＥＤ２で構成されている。ＬＥＤ２は、図３（ａ）に示すように、ランバート分布の式（ｄＩｅ（θ）＝ｄＩｎＣＯＳθ）で表せる球状の出射特性Ｌ１（図中、実線で示す）に近似する光を出射する。因みに、砲弾型ＬＥＤ（従来のＬＥＤ５０に相当する）は、図３（ｂ）に示すように、出射特性Ｌ２（図中、破線で示す）で示す指向性の強い光を出射する。

このためランバート分布に近似する出射特性Ｌ１光を出射するＬＥＤ２を複数個組み合わせることにより、フィラメントタイプ光源の配光分布Ｆと略同等の合成配光Ｌが得られる。図４は、これを示すもので、３個のＬＥＤ２からそれぞれ得られる３個の出射特性Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃにより合成配光Ｌが得られ（図４（ａ））、この合成配光Ｌはフィラメントタイプ光源の配光分布Ｆ（図４（ｂ））に類似したものとなっている。

また複数個のＬＥＤ２は、内面に反射面３ａを有し光軸Ｚに直交する断面が略円形状に形成されているリフレクタ３内に、発光部２ａを反射面３ａに対向させると共に光軸Ｚ回りの角度を変位させて１個ずつ配置することによって各ＬＥＤ２毎に格別の光源ユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃを構成している。

さらに光源ユニット１０は、ＬＥＤ２の出射光の合成配光Ｌがフィラメントタイプ光源の出射光の配光分布Ｆと略同等になるように複数ユニット選択されて組み付けられる。本実施形態では、光源ユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃが選択され、各ユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃの各光源を構成する３個のＬＥＤ２の出射光が合成配光Ｌを構成している。光源ユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、横一列配置で同一ケーシング１ａ内に組み込まれている。

このように構成された車両用前照灯１では、組み付けられた複数の光源ユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、各ユニットのＬＥＤ２の出射光の合成配光Ｌがフィラメントタイプ光源の出射光の配光分布Ｆと略同等となるので、フィラメントタイプ光源と同様にリフレクタ３を用いて前方へ反射させることができると共に、プロジェクターレンズ４を介してフィラメントタイプ光源と略同等の合成配光パターンを有して前方へ出射することができる。

また、各光源ユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、ＬＥＤ２を１個ずつ配置することによって容易に組み付けることができると共に、リフレクタ３との組み合わせにより、ＬＥＤ２の出射光を効率よく前方へ反射させることができる。

より詳しくは図５に示すように、光源ユニット１０は、発光部２ａが、垂直下方に向くようにＬＥＤ２を配置した第１光源ユニット１０ａ（図５（ａ））と、垂直下方位置から光軸回りに右、左方向（正面から見て）にそれぞれθ°角度変位させた右および左斜方位置になるようにＬＥＤ２を配置した第２光源ユニット１０ｂ（図５（ｂ））および第３光源ユニット１０ｃ（図５（ｃ））とからなる３ユニットを組付単位としている。このときθ°は１２０°であり、かつ各ユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃのＬＥＤ２は、それぞれ出射特性Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃを有する光を出射し、これににより合成配光Ｌ（図４（ａ）参照）を奏することができる。

この構成では、第１、第２、および第３光源ユニット１０ａ、１０ｂ、および１０ｃの各光源を構成する３個のＬＥＤ２は、最小個数で、フィラメントタイプ光源の出射光の配光分布Ｆ（図４（ｂ）参照）と略同等の合成配光を奏することができる。

また、ＬＥＤ２の配向位置は、発光部２ａを垂直下方に向くように配置してリフレクタ３の下方に位置する反射面３ａに対向するように配置した第１光源ユニット１０ａを基準にしたので、他の第２および第３光源ユニット１０ｂおよび１０ｃでは発光部２ａがリフレクタ３の上方に位置する反射面３ａに対向するように配置されることになり、これによりリフレクタ３の上側の反射面３ａに当たる光量が多くなり、ひいてはプロジェクターレンズ４を介して前方へ出射する合成配光パターンの光束量を効率よく確保することができる。

また好ましくは、図２に示すように、光源ユニット１０は、リフレクタ３とプロジェクターレンズ４との間に、配光パターンのカットオフラインを形成するシェード５を設けて構成される。シェード５は、その上端縁の略中央部位が前記したリフレクタ３の第２焦点Ｆ２の近辺に位置するように設けられている（図６（ａ）参照）。

このときの第１、第２、および第３光源ユニット１０ａ、１０ｂ、および１０ｃのイメージ構成は、図６に示す通りとなり、かつ第１、第２、および第３光源ユニット１０ａ、１０ｂ、および１０ｃの奏する配光パターンは、図７に示す通りとなる。

すなわち、第１光源ユニット１０ａは、リフレクタ３の第１焦点Ｆ１位置付近で発光部２ａが垂直下方に向くようにＬＥＤ２を配置して構成されている（図６（ａ））ので、図７（ａ）に示す中央配光パターンＰａを奏することができる。第２光源ユニット１０ｂは、リフレクタ３の第１焦点Ｆ１位置付近で発光部２ａが右斜方位置（正面から見て）になるようにＬＥＤ２を配置して構成されている（図６（ｂ））ので、図７（ｂ）に示す左配光パターンＰｂを奏することができる。また、第３光源ユニット１０ｃは、リフレクタ３の第１焦点Ｆ１位置付近で発光部２ａが左斜方位置（正面から見て）になるようにＬＥＤ２を配置して構成されている（図６（ｃ））ので、図７（ｃ）に示す右配光パターンＰｃを奏することができる。

そして第１、第２、および第３光源ユニット１０ａ、１０ｂ、および１０ｃからなる車両用前照灯１（図１参照）は、中央配光パターンＰａ、左配光パターンＰｂ、および右配光パターンＰｃを総合した合成配光パターンＰ（図７（ｄ））を奏することができる。

このように、この構成ではプロジェクターレンズ４を介して前方へ出射する合成配光パターンＰは、例えば、すれ違いビームとして好適なカットオフラインＣＬを有するものとなる。

さらに好ましくは、車両用前照灯１は、リフレクタ３、プロジェクターレンズ４、およびシェード５は、各光源ユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃ間で同一形状に形成される。

この構成では、リフレクタ３、プロジェクターレンズ４、およびシェード５は、各光源ユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃ間で共用できるメリットがある。

また、光源ユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、車両用前照灯１のように横一列配置（図１参照）ばかりでなく、次のような種種の配置が考えられる。

すなわち、図８は、光源ユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃを横スラント配置した車両用前照灯１１を示し、図９（ａ）は、光源ユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃを縦一列配置した車両用前照灯１２を示し、かつ図９（ｂ）は、光源ユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃを縦スラント配置した車両用前照灯１３を示す。

これら車両用前照灯１１、１２、および１３は、車両用前照灯１と同様に合成配光パターンＰを奏することができる。

本発明の一実施形態としての車両用前照灯の概略正面図である。 図１の車両用前照灯に適用する光源ユニットの模式的平面図である。 図１の車両用前照灯に適用するＬＥＤのランバート分布の出射光の説明図で、（ａ）はその出射特性図、（ｂ）は従来の砲弾型ＬＥＤの出射特性との比較図である。 （ａ）は図１の車両用前照灯に適用する複数個のＬＥＤの出射光による合成配光を示し、（ｂ）はフィラメントタイプ光源の配光分布を示すグラフである。 図１の車両用前照灯に適用する光源ユニットのＬＥＤの配置を説明するための光学部材およびシェードを省略した概略正面図で、（ａ）は第１光源ユニット、（ｂ）は第２光源ユニット、（ｃ）は第３光源ユニットをそれぞれ示す。 図１の車両用前照灯に適用する光源ユニットのイメージ構成図で、（ａ）は第１光源ユニット、（ｂ）は第２光源ユニット、（ｃ）は第３光源ユニットをそれぞれ示す。 図１の車両用前照灯に適用する光源ユニットの奏する配光パターンの説明図で、（ａ）は第１光源ユニット、（ｂ）は第２光源ユニット、（ｃ）は第３光源ユニット、（ｄ）は第１、第２、および第３光源ユニットを総合したものをそれぞれ示す。 本発明の光源ユニットを横スラント配置した車両用前照灯の概略正面図である。 本発明の光源ユニットを縦配置した車両用前照灯の概略正面図で、（ａ）は縦一列配置、（ｂ）は縦スラント配置をそれぞれ示す。 従来の砲弾型ＬＥＤを用いた車両用前照灯の概略説明図である。 従来の砲弾型ＬＥＤを用いた他の車両用前照灯の概略説明図である。

符号の説明

１、１１、１２ 車両用前照灯
２ ＬＥＤ
２ａ 発光部（ＬＥＤの）
３ リフレクタ
３ａ 反射面（リフレクタの）
４ プロジェクターレンズシェード（光学部材）
５ シェード
１０ 光源ユニット
１０ａ 第１光源ユニット（光源ユニット）
１０ｂ 第２光源ユニット（光源ユニット）
１０ｃ 第３光源ユニット（光源ユニット）
ＣＬ カットオフライン
Ｆ 配光分布（フィラメントタイプ光源の出射光の）
Ｆ１ 第１焦点（リフレクタの）
Ｆ２ 第２焦点（リフレクタの）
Ｌ 合成配光（ＬＥＤの出射光の）
Ｌ１ 出射特性（ランバート分布の）
Ｐ 合成配光パターン（配光パターン）
Ｚ 光軸
θ 角度（変位角度）

Claims (4)

1. リフレクタの第１焦点位置付近にＬＥＤ光源を配置し、前記リフレクタの第２焦点位置付近に反射光を集束させると共に、前方の光学部材を介して光を投影するように構成された車両用前照灯であって、
   前記ＬＥＤ光源は、ランバート分布に近似する出射特性を有する複数個のＬＥＤで構成されており、
   前記複数個のＬＥＤは、その発光部を前記リフレクタの反射面に対向させると共に光軸回りの角度を変位させて１個ずつ配置することによって各ＬＥＤ毎に格別の光源ユニットを構成しており、
   前記光源ユニットは、前記ＬＥＤの出射光の合成配光がフィラメントタイプ光源の出射光の配光分布と略同等になるように複数ユニット選択されて組み付けられていることを特徴とする車両用前照灯。
2. 請求項１記載の車両用前照灯であって、
   前記光源ユニットは、前記発光部が、垂直下方に向くように前記ＬＥＤを配置した第１光源ユニットと、前記垂直下方位置から光軸回りに右、左方向にそれぞれ１２０°角度変位させた右および左斜方位置になるように前記ＬＥＤを配置した第２および第３光源ユニットとからなる３ユニットを組付単位としたことを特徴とする車両用前照灯。
3. 請求項１または２記載の車両用前照灯であって、
   前記光源ユニットは、前記リフレクタと前記光学部材との間に、配光パターンのカットオフラインを形成するシェードを設けて構成されていることを特徴とする車両用前照灯。
4. 請求項３記載の車両用前照灯であって、
   前記リフレクタ、光学部材、およびシェードは、各光源ユニット間で同一形状に形成されていることを特徴とする車両用前照灯。

Images