JP2006114274A - プロジェクタ型車両用前照灯ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 車両用前照灯としての適合性を備え、かつＬＥＤの点灯時の色ムラを解消すること。
【解決手段】 リフレクタ２は、第１反射面３ａを２個並設して構成される。２個の第１反射面３ａ、３ａは、その第１焦点Ｆ１同士を凸レンズ６の有効径Ｒの範囲内で光軸Ｚを中心に相互に離反させると共に、その第２焦点Ｆ２同士を２個の第１焦点Ｆ１の内側に相互に漸近させることによって並設されており、２個のＬＥＤ１，１は発光部１ａを２個の第１反射面３ａ、３ａの各々に対向させて第１焦点Ｆ１位置付近にそれぞれ配設されている。得られる配光パターンは、光量が２倍で、内部に未発光部を有しないもので、かつ２個のＬＥＤ１の総合した光となって色むらを解消できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ランプハウジング内に、１個あるいは複数個を組み付けることによりヘッドランプを構成することができる、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源として用いたプロジェクタ型車両用前照灯ユニットに関する。

図７は、この種のプロジェクタ型車両用前照灯ユニット１００を示す（例えば、特許文献１参照）。このユニット１００は、光源としてのＬＥＤが、高輝度で点状に見えると共に反射面がきれいに光って見えないこと、および大きな発光面を構成することが困難であることを解消するためになされたもので、プリント基板１０４上に実装されたＬＥＤ１と、ＬＥＤ１の前方を包囲するように配置された第１の反射部材１０１と、第１の反射部材１０１に対向して配置された第２の反射部材１０２と、第２の反射部材１０２の前方に配置された配光制御レンズ１０３とから構成されている。第１の反射部材１０１の反射膜１０１ａは、ＬＥＤ１の発光部１ａ付近に位置する第１焦点位置Ｆ１と、光軸Ｚからずれて、図示の場合ＬＥＤ１の発光部１ａから斜め前方に位置する第２焦点位置Ｆ２とを有する楕円曲面の一部を回転させることにより形成されている。なお、図７（ｂ）中、符号１０５は、透光性材料からなるカバーである。

このユニット１００によれば、ＬＥＤ１の点灯時にはその光が、第１の反射部材１０１の反射膜１０１ａにより反射されて、その第２焦点位置Ｆ２に向かって集束し、第２焦点位置Ｆ２に集束した光が、その後第２の反射部材１０２の反射膜１０２ａにより反射され、平行光束となって前方に向かって進むことになる。そしてこの平行光束は、配光制御レンズ１０３に入射することにより、エイミングされかつ配光制御されることにより、前方に向かって照射されることになり、これにより当初の目的を達成することができる。図７（ａ）中、発光部分を斜線を付して示している。
特開２００３−２２９００６公報

しかしながら、ユニット１００は、発光面の中央に未発光部分が現出する（図７（ａ）参照）ことにより、車両用前照灯としての適合性に欠ける、という課題を有している。

また、ユニット１００は、ＬＥＤ１個で１個の前照灯ユニットを構成するものであるから、ＬＥＤの点灯時の色ムラが１００％現出し、これにより点灯時の見栄えの低下を招く、という課題を有している。

その上、ユニット１００は、ＬＥＤ１個で１個の前照灯ユニットを構成するものであるから、照度不足からＬＥＤを複数個設置しなければならない場合、その数に応じたユニットを設置することになり、これにより灯具全体の大型化を招く、という課題をも有している。

そこで、本発明は、車両用前照灯としての適合性を備えると共に、ＬＥＤの点灯時の色ムラの現出を解消して点灯時の見栄えの向上を図ることができ、かつ灯具全体のコンパクト化が可能なプロジェクタ型車両用前照灯ユニット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、光源としてのＬＥＤの光をリフレクタで反射させた後、凸レンズを介して前方へ出射させるようにしたプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記リフレクタは、前記凸レンズの光軸の後部の上側に設けられ回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面として前部および下部を開放して内側に形成される第１反射面を２個並設して構成されており、
前記２個の第１反射面は、前記第１反射面の第１焦点同士を前記凸レンズの有効径の範囲内で前記光軸を中心に左右方向に相互に離反させると共に、前記第１反射面の第２焦点同士を２個の前記第１焦点の内側に位置するように相互に漸近させることによって並設されており、
前記ＬＥＤは、その発光部を前記２個の第１反射面の各々に対向させて前記第１焦点位置付近にそれぞれ配設される２個のＬＥＤで構成さ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、２個のＬＥＤの各光は、それぞれ対応する第１反射面に向かって出射し、第１反射面で反射されて第１反射面の第２焦点付近に集束すると共に凸レンズに達し、凸レンズを介して前方に適宜の配光パターンを投影する。このとき得られる配光パターンは、光量が２倍で、内部に未発光部を有しない配光パターンを投影することができる。

また、個々のＬＥＤに点灯時の色ムラがあったとしても、ユニット単位では、２個のＬＥＤの総合した光となるので、前記色ムラを軽減させることができる。

また、ユニットは２個のＬＥＤを組み込むことにより構成されるものであるから、個々のＬＥＤの占める面積が、１個組み込みのものに比べて少なくすることができる。

また、２個の第１反射面は、各第１焦点同士を凸レンズの有効径の範囲内で相互に離反させて並設されるものであるから、ユニット全体の大きさを抑制することができる。

また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記２個の第１反射面は、前記第２焦点同士を、前記光軸付近に合致させることによって並設されており、かつ
前記ＬＥＤは、前記凸レンズの外径内の外側寸法を有して形成される前記２個の第１反射面の各第１焦点位置付近に配設されていることを特徴とする。

このため、請求項２記載の発明では、ユニットの上下方向および左右方向を含む全体の大きさが凸レンズの外径内のものとして形成することができる。

また、請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
前記ケーシングは、前記凸レンズと前記ＬＥＤの中間に配設され前記凸レンズの光軸に沿う略平坦状の第２反射面を有するシェード機能を備えた副リフレクタを備えて構成されており、
前記第２反射面は、前記光軸に沿って形成される中央段部と、該中央段部の両側に形成される高位反射面および低位反射面とを有して形成されており、
前記２個のＬＥＤは、前記２個の第１反射面の各第１焦点位置から、それぞれ前記中央段部に対する前記高位反射面の形成側へ位置ずれさせて配置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、副リフレクタの第２反射面の端面形状により、カットラインを有する配光パターンを奏することができる。

また、２個のＬＥＤは、２個の第１反射面の各第１焦点位置からそれぞれ同方向に位置ずれさせて配置されている。このときの位置ずれ方向は、副リフレクタの第２反射面上に形成される高位反射面が中央段部に対してどちら側に形成されるかで決められる。

すなわち、高位反射面が中央段部に対して左側あるいは右側に形成されているときは、２個のＬＥＤは、２個の第１反射面の各第１焦点位置からそれぞれ左側あるいは右側に位置ずれさせて配置される。これにより配光パターン中のホットゾーンを、前記位置ずれ方向に寄せることができる。

請求項１記載の発明によれば、光量が２倍で、内部に未発光部を有しない配光パターンを投影することができるので、車両用前照灯としての適合性を備えたプロジェクタ型車両用前照灯ユニットを提供することができる。

また、請求項１記載の発明によれば、２個のＬＥＤの総合した光となるので、個々のＬＥＤに点灯時の色ムラがあったとしても、前記色ムラを平均化させて軽減させることができ、これによりＬＥＤの点灯時の色ムラの現出を解消して点灯時の見栄えの向上を図ることができる。

さらに、請求項１記載の発明によれば、ユニットは２個のＬＥＤを組み込むことにより構成されるものであるから、個々のＬＥＤの占める面積が、１個組み込みのものに比べて少なくすることができること、およびユニット全体の大きさを抑制することができることにより、該ユニットが組み込まれる灯具全体のコンパクト化を図ることができる。

また、請求項２記載の発明によれば、ユニットの上下方向および左右方向を含む全体の大きさが凸レンズの外径内のものとして形成することができるので、請求項１の発明の効果に加えて、該ユニットが組み込まれる灯具全体のコンパクト化を一層確実に図ることができる。

また、請求項３記載の発明によれば、２個のＬＥＤの各々を、２個の第１反射面の各第１焦点位置から、副リフレクタの第２反射面の中央段部に対する高位反射面の形成側へ位置ずれさせて配置することによって、配光パターン中のホットゾーンを前記位置ずれ方向に寄せることができるので、請求項１または２の発明の効果に加えて、路肩側への配光の広がりが増え、ひいてはドライバーの視認性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図７に開示したものと同一機能を奏する構成要素は、同一符号を付して説明する。

図１〜図３は、本発明の第１実施形態としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニット１０を示す。このユニット１０は、光源としてのＬＥＤ１の光をリフレクタ２で反射させた後、凸レンズ６を介して前方へ出射させるように大略構成されている。

このときリフレクタ２は、凸レンズ６の光軸Ｚの後部の上側に設けられ回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面として前部および下部を開放して内側に形成される第１反射面３ａ（図３（ａ）参照）を２個並設してなる主リフレクタ３と、凸レンズ６とＬＥＤ１の中間に配設され凸レンズ６の光軸Ｚに沿う略平坦状の第２反射面５を有するシェード機能を備えた副リフレクタ４とから構成されている。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）中、２点鎖線で示す楕円は、第１反射面３ａを構成する回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面を示している。

２個の第１反射面３ａ、３ａは、第１反射面３ａの第１焦点Ｆ１、Ｆ１同士を凸レンズ６の有効径Ｒの範囲内で光軸Ｚを中心に左右方向に相互に離反させると共に、第１反射面３ａの第２焦点Ｆ２、Ｆ２同士を２個の第１焦点Ｆ１、Ｆ１の内側の第２反射面５上に位置するように相互に漸近させることによって並設されている。

すなわち、２個の第１反射面３ａ、３ａは、各第１反射面３ａの第１焦点Ｆ１および第２焦点Ｆ２を通る２本の反射面基準軸Ｘ１、Ｘ２が、第２焦点Ｆ２、Ｆ２同士を相互に漸近させて２個の第１焦点Ｆ１、Ｆ１の内側の第２反射面５上に位置させると共に、第１焦点Ｆ１、Ｆ１同士を相互に離反させてなる交差状態を凸レンズ６の有効径Ｒの内側に設定するように位置決めされることによって並設されている。

またＬＥＤは、その発光部１ａを第１反射面３ａに対向させて２個の第１反射面３ａの各第１焦点Ｆ１位置付近にそれぞれ配設される２個のＬＥＤ１、１で構成されている。

より詳しくは、主リフレクタ３は、その前部開口部に、下部開放の略半円形断面の上部レンズホルダ７を延設して、全体を上部ケーシング１１として構成されている。上部ケーシング１１は、その前端が凸レンズ６の外周に沿う半円形状に形成されており、前端の頂部に、円周に沿う長孔状の上部係合孔１１ａが穿設されており、全体が樹脂材で一体形成されている。

また、副リフレクタ４は、メリジオナル像面に沿って形成される前端エッジ部４ａと、この前端エッジ部４ａから後部側に延設される第２反射面５とを有して構成されており、前端エッジ部４ａに、上部開放の略半円形断面の下部レンズホルダ８を延設して、全体を下部ケーシング１２として構成されている。下部ケーシング１２は、その前端が凸レンズ６の外周に沿う半円形状に形成されており、前端の谷部に、円周に沿う長孔状の下部係合孔１２ａが穿設されており、全体が樹脂材で一体形成されている。

このとき、第２反射面５は、凸レンズ６の光軸Ｚに沿って形成される中央段部５ｃと、該中央段部５ｃの両側に形成される高位反射面５ａおよび低位反射面５ｂとを有して形成されている。

また、上部および下部ケーシング１１および１２は、例えばポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂材を用いて一体に形成されると共に、内面に反射機能を備える塗膜あるいは蒸着を施して全体構成されている。このように上部および下部ケーシング１１および１２は、それぞれ主リフレクタ３および副リフレクタ４を構成要素として一体形成されるものであるから、部品点数の削減、および光学的位置精度の向上を共に図ることができる。

また、凸レンズ６は、アクリル樹脂等の透明熱可塑性樹脂材を用いて、外周に設けた薄肉のフランジ部６ａの上部および下部に、それぞれ上部係合突条６ｂおよび下部係合突条６ｃを備えて両凸の非球面形状に形成されている。

そして、凸レンズ６は、その上部および下部係合突条６ｂおよび６ｃをそれぞれ上部および下部係合孔１１ａおよび１２ａに係合させると共に、上部および下部ケーシング１１および１２同士をネジ等の結合手段を用いて結合することによりケーシングに一体的に取り付けられる。

さらに、２個のＬＥＤ１、１は、ＬＥＤ取付プレート９の所定位置に固着すると共に、そのＬＥＤ取付プレート９を副リフレクタ４の下面に結合することにより、２個の第１反射面３ａ、３ａの各第１焦点Ｆ１位置付近にそれぞれ配設される。ＬＥＤ取付プレート９は、アルミニウム等の熱良導体金属で作製することができ、必要ならば放熱フィン等の放熱手段を設けることもできる。

このように構成されたプロジェクタ型車両用前照灯ユニット１０は、ランプハウジング内に、１個あるいは複数個を組み付けることによりヘッドランプを構成することができる。

すなわち、ユニット１０によれば、２個のＬＥＤ１、１の各光Ｌ１は、それぞれ対応する主リフレクタ３の各第１反射面３ａ、３ａに向かって出射し、各第１反射面３ａ、３ａで反射されて副リフレクタ４の第２反射面５上の第２焦点Ｆ２、Ｆ２同士を合致させてなる交点付近に集束すると共に、第２反射面５で反射されあるいはそのまま凸レンズ６に達し、凸レンズ６を介して前方に適宜の配光パターンを投影する。このとき得られる配光パターンＰ１を図５に示す。

配光パターンＰ１は、光量が２倍で、内部に未発光部を有しないものとなっており、かつ第２反射面５の前端エッジ部４ａの形状により、カットラインＣＬを有するすれ違いビームに適したものとなる。なお、図５中、符号Ｈ１はホットゾーン中心を示す。

また、ユニット１０によれば、個々のＬＥＤ１に点灯時の色ムラがあったとしても、ユニット単位では、２個のＬＥＤ１、１の総合した光となるので、前記色ムラを軽減させることができ、これによりＬＥＤ１の点灯時の色ムラの現出を解消して点灯時の見栄えの向上を図ることができる。

また、ユニット１０は、２個のＬＥＤ１、１を組み込むことにより構成されるものであるから、個々のＬＥＤ１の占める面積が、１個組み込みのものに比べて少なくすることができる。

また、２個の第１反射面３ａ，３ａは、各第１焦点Ｆ１、Ｆ１同士を凸レンズ６の有効径Ｒの範囲内で相互に離反させると共に、各第１反射面３ａの反射面基準軸Ｘ１、Ｘ２同士の交差状態のものが凸レンズ６の有効径Ｒの内側になるように並設されるものであるから、ユニット１０全体の大きさを抑制することができる。

これらによりユニット１０によれば、該ユニットが組み込まれる灯具全体のコンパクト化を図ることができる。

また、プロジェクタ型車両用前照灯ユニット１０は、好ましくは本実施形態のように、次のような構成で構成される。

２個の第１反射面３ａ、３ａは、第２焦点Ｆ２、Ｆ２同士を、第２反射面５上の光軸Ｚ付近に合致させることによって並設されており、かつＬＥＤ１は、凸レンズ６の外径Ｒ１内の外側寸法を有して形成される主リフレクタ２の２個の第１反射面３ａ、３ａの各第１焦点Ｆ１位置付近に配設されている。

すなわち、２個の第１反射面３ａ、３ａは、２本の反射面基準軸Ｘ１、Ｘ２の交点（第２焦点Ｆ２同士の合致点）が、第２反射面５上の凸レンズ６の光軸Ｚに略合致させて並設されており（図３（ｂ）参照）、かつＬＥＤ１は、凸レンズ６の外径Ｒ１内の外側寸法を有して形成される主リフレクタ３の２個の第１反射面３ａ、３ａの各第１焦点Ｆ１位置付近に配設されている（図２参照）。

より詳しくは、２個の第１反射面３ａ、３ａは、２本の反射面基準軸Ｘ１、Ｘ２の交点（第２焦点Ｆ２同士の合致点）が、副リフレクタ４の前端エッジ部４ａの中央部位に位置するようにして形成される。このとき凸レンズ６は、そのレンズ焦点を２本の反射面基準軸Ｘ１、Ｘ２の交点に合致させて配置されている。

この構成では、ユニット１０の上下方向および左右方向を含む全体の大きさが凸レンズ６の外径Ｒ１内のものとして形成することができる（図３（ｃ）参照）ので、該ユニット１０が組み込まれる灯具全体のコンパクト化を一層確実に図ることができる。

図４は、本発明の第２実施形態としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニット２０を示す。このユニット２０は、２個のＬＥＤ１、１の配置が異なるだけで、他の構成はユニット１０と同様に構成されている。

すなわち、ユニット２０によれば、副リフレクタ４の第２反射面５は、凸レンズ６の光軸に沿って形成される中央段部５ｃと、該中央段部５ｃの両側に形成される高位反射面５ａおよび低位反射面５ｂとを有して形成されており、２個のＬＥＤ１、１は、２個の第１反射面３ａ、３ａの各第１焦点Ｆ１位置から、それぞれ中央段部５ｃに対する高位反射面５ａの形成側へ位置ずれさせて配置されている。

本実施形態では、高位反射面５ａは、中央段部５ｃの左側に形成されているので、２個のＬＥＤ１、１は、２個の第１反射面３ａ、３ａの各第１焦点Ｆ１位置から、それぞれ左側に位置ずれさせて配置されている。

このように構成されたユニット２０は、図６に示すように、配光パターンＰ１に比べてホットゾーンを前記位置ずれ方向（左側方向）に寄せたホットゾーン中心Ｈ２を有する配光パターンＰ２を奏することができ、これにより左側通行（日本等）の路肩側への配光の広がりが増え、ひいてはドライバーの視認性を向上させることができる。さらには、配光パターンのホットゾーン中心位置を適切に路肩側へ調節することで、配光規格への適合性が増すことになる。

また、このときの位置ずれ量は、２個のＬＥＤ１、１間で同一になるとは限らず、２個の第１反射面３ａ、３ａ間あるいは／およびこれらと第２反射面５との間の光学的位置関係により決定されるもので、シュミレーションによる配光パターンに基づいて逐一決定することが望ましい。

例えば、図２に示すように、凸レンズ６の有効径Ｒ＝５０ｍｍ、その外径Ｒ１＝５５ｍｍ、ユニット全長Ｌ＝９８ｍｍのユニットにおいて、図３（ｂ）に示すように、一方のＬＥＤ１の位置ずれ量ｄ１＝１．０ｍｍ、他方のＬＥＤ１の位置ずれ量ｄ２＝０．３ｍｍとしたとき、ホットゾーン中心を位置ずれ前の位置から３度程度路肩側へ寄せることができる。

また、右側通行（欧州、北米等）の場合は、図示しないが、副リフレクタの第２反射面は、左側通行とは反対に、中央段部を境にして右側に高位反射面、左側に低位反射面がそれぞれ形成されることになり、２個のＬＥＤは、２個の第１反射面の各第１焦点位置から、それぞれ右側に位置ずれさせて配置されることになる。この場合にも、右側通行（欧州、北米等）の路肩側への配光の広がりが増え、ひいてはドライバーの視認性を向上させることができる。

このようにこの構成では、２個のＬＥＤを、それぞれ２個の第１反射面の各第１焦点位置から、第２反射面の高位反射面形成側へ位置ずれさせることにより、左側通行または右側通行の各仕様に製造することができるので、設計が容易であると共に、ケーシングの内、少なくとも上部ケーシング１１が共通使用することができ、金型の削減によるコストダウンを図ることができる。

本発明の第１実施形態としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニットの分解斜視図である。 図１のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットの組立斜視図である。 図２のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットの光路説明図で、（ａ）は組立状態における平面視による光路説明図、（ｂ）は上部ケーシングを取り外した状態における平面視による光路説明図、（ｃ）は上部ケーシングを取り外した状態における側面視による光路説明図である。 本発明の第２実施形態としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニットの平面視による光路説明図で、（ａ）は組立状態、（ｂ）は上部ケーシングを取り外した状態をそれぞれ示している。 本発明の第１実施形態としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニットの奏する配光パターンを示すグラフである。 本発明の第２実施形態としてのプロジェクタ型車両用前照灯ユニットの奏する配光パターンを示すグラフである。 従来のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットで、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断側面図である。

符号の説明

１ ＬＥＤ
１ａ 発光部（ＬＥＤの）
２ リフレクタ
３ 主リフレクタ
３ａ 第１反射面
４ 副リフレクタ
５ 第２反射面
５ａ 高位反射面
５ｂ 低位反射面
５ｃ 中央段部
６ 凸レンズ
１０ ユニット（プロジェクタ型車両用前照灯ユニット）
２０ ユニット（プロジェクタ型車両用前照灯ユニット）
Ｆ１ 第１焦点（第１反射面の）
Ｆ２ 第２焦点（第１反射面の）
Ｒ 有効径（凸レンズの）
Ｒ１ 外径（凸レンズの）
Ｚ 光軸（凸レンズの）

Claims (3)

1. 光源としてのＬＥＤの光をリフレクタで反射させた後、凸レンズを介して前方へ出射させるようにしたプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
   前記リフレクタは、前記凸レンズの光軸の後部の上側に設けられ回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面として前部および下部を開放してケーシングの内側に形成される第１反射面を２個並設して構成されており、
   前記２個の第１反射面は、前記第１反射面の第１焦点同士を前記凸レンズの有効径の範囲内で前記光軸を中心に左右方向に相互に離反させると共に、前記第１反射面の第２焦点同士を２個の前記第１焦点の内側に位置するように相互に漸近させることによって並設されており、
   前記ＬＥＤは、その発光部を前記２個の第１反射面の各々に対向させて前記第１焦点位置付近にそれぞれ配設される２個のＬＥＤで構成されていることを特徴とするプロジェクタ型車両用前照灯ユニット。
2. 請求項１に記載のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
   前記２個の第１反射面は、前記第２焦点同士を、前記光軸付近に合致させることによって並設されており、かつ
   前記ＬＥＤは、前記凸レンズの外径内の外側寸法を有して形成される前記２個の第１反射面の各第１焦点位置付近に配設されていることを特徴とするプロジェクタ型車両用前照灯ユニット。
3. 請求項１または２に記載のプロジェクタ型車両用前照灯ユニットであって、
   前記ケーシングは、前記凸レンズと前記ＬＥＤの中間に配設され前記凸レンズの光軸に沿う略平坦状の第２反射面を有するシェード機能を備えた副リフレクタを備えて構成されており、
   前記第２反射面は、前記光軸に沿って形成される中央段部と、該中央段部の両側に形成される高位反射面および低位反射面とを有して形成されており、
   前記２個のＬＥＤは、前記２個の第１反射面の各第１焦点位置から、それぞれ前記中央段部に対する前記高位反射面の形成側へ位置ずれさせて配置されていることを特徴とするプロジェクタ型車両用前照灯ユニット。

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