JP2006134714A - 車両用照明灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の車両用照明灯具においては、上向きとなる光が含まれると対向車に眩惑を生じさせるので、その部分は除去しなければ成らず、これにより光源に対する光束利用率が低下する問題点を生じていた。
【解決手段】 主たる反射面である楕円系反射面３から反射光が遮光板４により遮蔽される部分を切除し、この部分に下向きに長軸を有し下向き光を生じる第二、第三の楕円系反射面３１、３２を形成し、これら第二、第三の楕円系反射面の第二焦点に収束する光を第一、第二の放物系反射面７１、７２で照射方向に向かわせることで、照射光として利用可能とし、光源２に対する光束利用率の向上を可能として課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ヘッドライト、フォグライトなど照明用に使用され、プロジェクタ型と称されて楕円系のリフレクタが採用されている車両用灯具に関するものであり、詳細には、大略１／４程度と云われている、この種の車両用灯具の光束利用率を向上させられる構成の開発に係るものである。

従来のプロジェクタ型灯具（１０）の構成の例を示すものが図１０であり、このプロジェクタ型灯具（１０）は光源（１２）を第一焦点Ｆ１とする回転楕円面などとしたリフレクタ（１４ａ）が用いられ、前記光源（１２）からの光は第二焦点Ｆ２に集束するものとなる。

そして、前記第二焦点Ｆ２の近傍には、例えば、下半部を覆う遮光板（２２）が設けられているので、第二焦点Ｆ２に収束する光は、ほぼ下弦の半円状となる。そして、前記遮光板（２２）の前方には、この遮光板（２２）に焦点を有する投影レンズ（１８）が設けられているので、下弦の半円状であった第二焦点Ｆ２に収束していた光は、上下左右が反転し上弦の半円状として車両前方に投射されるものとなる。

よって、プロジェクタ型灯具（１０）からの照射光は、上向きの光を一切含まないものとなり、対向車の運転者には幻惑を与えることのない、理想的とも云える配光特性が得られるものとなる。しかしながら、実際には水平よりも上方に一切光を放射しないと、道路標識の確認などが不可能であるので、交通法が左側通行の場合には、エルボとも称されている左側に向けて１５°左上がりの光を放射（図４参照）し、歩行者の確認、道路標識の読み取りを行えるようにされている。
特開２００１−７６５１０号公報

しかしながら、上記にも説明したように車両用灯具においては、遠方を照射するために光源からの光をビーム状に収束せざるを得ず、そのために放物面系、楕円面系などのリフレクタを使用して光をビーム状に収束させる構成となり、これにより、対向車の運転者に幻惑を生じさせるなどの問題点を生じるものとなるので、対向車線側には上向き光線を生じさせないものとするなど、配光特性の形状が規制されている。

この規制により、放物面系、楕円面系、何れのリフレクタを採用する車両用照明灯具においても、フィラメント、放電アークの下半部からの光は後に上向き光発生の要因となるので、フード、遮光板などによりほぼ完全に遮蔽が行われるものとなり、この時点で光源に対する光束利用率は５０％に低下する。更に、リフレクタで光源の全周を包囲することは不可能であり、当然に光束捕捉率も低下し、実質、光束利用率は、上記にも記載したように略１／４程度と低下し、一層の光束利用率の向上が望まれている。

本発明は、前記した従来の課題を解決するための具体的手段として、１つの光源と、該光源を第一焦点とし略水平に設定された長軸に対して略上半部分として形成された第一の楕円系反射面と、前記第一の楕円系反射面の第二焦点の近傍に設置される第一の遮光板と、前記長軸上に中心が配置され前記遮光板の近傍に焦点を有する投影レンズとから成るプロジェクタ灯具と、前記プロジェクタ灯具の照射方向に対し前後方向となるように前記光源を第一焦点とし第二焦点が下方、若しくは、斜め下方となるように反射面側を略対峙させて設けられる第二の楕円系反射面と第三の楕円系反射面と、前記第二の楕円系反射面、及び、第三の円形反射面のそれぞれの第二焦点を焦点として付設され、反射光を前記プロジェクタ灯具の照射方向と略同一方向に反射させる第一の放物系反射面と、第二の放物系反射面とから成ることを特徴とする車両用照明灯具を提供することで、光源に対する光束利用率の向上を可能として課題を解決するものである。

本発明により、第一の遮光板に遮られて、ほとんど光が使用されていなかった、第一の楕円系反射面の下半部に、第一の遮光板以外の方向に光を反射する第二の楕円系反射面、第三の楕円系反射面を設けると共に更に、これら第二、第三の楕円系反射面で回収した光を照射方向に再反射する第一、第二放物系反射面を設けたことで、光源に対する光束捕捉率を向上させ、同一光源でも、より明るい車両用照明用灯具を実現可能としてを課題を解決するものである。

つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に示すものは本発明に係る車両用照明灯具１の第一実施形態であり、まず、通常に使用されているのとほぼ同様な構成とされているプロジェクタ灯具６の構成について説明を行う。

このプロジェクタ灯具６は、例えばハロゲンランプ、メタルハライド放電灯などの光源２と、この光源２を第一焦点とする回転楕円面など第一の楕円系反射面３と、前記第一の楕円系反射面３の第二焦点Ｆ２の近傍に配置される第一の遮光板４と、前記第一の遮光板の近傍に焦点を有する投影レンズ５とからで構成されている。また、前記第一の楕円系反射面３の前方には、第一の遮光板４、投影レンズ５などを取付けるための部分が必要であるが、これらに関しては従来通りに構成され（図示せず）ている。

ここで、プロジェクタ灯具６において、第一の楕円系反射面３は、従来例では例えば回転楕円面などとして形成され、光源２を全周で取り囲む形状とされているが、本発明においては、略下半部が切除された形状とされ、前記光源２を点灯した状態では、下方に向かい前記光源２からの直射光を放射するものとされている。

尚、実際のすれ違い用の灯具の配光特性においては、左側通行の場合左路側帯にある道路標識などの読み取りを容易にするために、エルボと称されている左上がりの配光が要求されるのでいるので、前記第一の楕円系反射面３は、水平方向の中心、即ち、長軸Ｚから適宜な下方まで設けられるものとして、必要分の上向き光も得るための対応が行われている。

そして、前記第一の楕円系反射面３には、第一の遮光板４、投影レンズ５が、それぞれの所定の位置に取付けられて、プロジェクタ灯具６とされる。従って、上記工程により形成されたプロジェクタ灯具６は、もともと、第一の遮光板４により遮光していた前記第一の楕円系反射面３の部分が斬り欠かれたものを使用するものであるので、従来のこの種のプロジェクタ灯具と、ほぼ同じ配光形状、明るさが得られるものとなる。

上記にも説明したように、本発明においては、第一の楕円系反射面３の略下半部が削除されているので、このままの状態では、光源２からの光は、削除が行われた部分から外部に球の下半部とした半球状として放射されるものとなり、光量的には光源２の全光量の略半分となる。

このことは、上記に説明したように、既に、前記プロジェクタ灯具６により従来とそれ程に光量の変わらない、ヘッドライトとしての機能が得られているものとなっているので、上記半球状として外部に放射されている部分の光を、プロジェクタ灯具６により得られているヘッドライトとして軒能に加算することが可能であれば、その加算分だけ明るいヘッドライトが、光源２により得られるものとなる。

本発明では、前記光源２から放射される光を捕捉するべく、何れも前記光源２を第一焦点Ｆ１とする第二の楕円系反射面３１と、第三の楕円系反射面３２とを切除された下半部の部分に設置するものであり、この第一実施形態では、前記第二の楕円系反射面３１と、第三の楕円系反射面３２とは、前記光源２、即ち、第一焦点Ｆ１を通る略垂直線を長軸Ｚ２として共有して形成されている。

従って、第二の楕円系反射面３１の第二焦点Ｆ２１も、第三の楕円系反射面３２の第二焦点Ｆ３１も、同じ長軸Ｚ２上に存在するものとなるが、この第一実施形態においては、第二の楕円系反射面３１には第一焦点Ｆ１と第二焦点Ｆ２１間の距離の短い楕円面が採用されると共に、前記プロジェクタ灯具６の照射方向側に設置されるものとされている。

これに対して、第三の楕円系反射面３２には、第一焦点Ｆ１と第二焦点Ｆ３１間の距離が第二の楕円系反射面３１より長い楕円面が採用されている。そして、第二の楕円系反射面３１に対応しては、前記第三の楕円系反射面３２が反射面側で対峙する状態、即ち、向き合った状態として設けられる。

加えて、本発明では、前記第二の楕円系反射面３１の第二焦点Ｆ２１を焦点とし、反射方向を前記プロジェクタ灯具６の照射方向側とする第一の放物系反射面７１を設けるものであり、同様に第三の楕円系反射面３２の第二焦点Ｆ３１に対応しては、この第二焦点Ｆ３１を焦点とし、反射方向を前記プロジェクタ灯具６の照射方向側とする第二の放物系反射面７２が設けられている。

以上の説明でも明らかなように、前記第二の楕円系反射面３１の第二焦点Ｆ２１の位置と、第三の楕円系反射面３２の第二焦点Ｆ３１の位置とは、前記第一の放物系反射面７１と第二の放物系反射面７２とに干渉を生じないように定められるものであり、例えば、第一の放物系反射面７１が小型に製作されるときには、第二焦点Ｆ２１と第二焦点Ｆ２２との間隔を狭めても良いものとなる。

また、図１中に符合４１で示すものは第二の遮光板であり、符合４２で示すものは第三の遮光板であり、前記第二の遮光板は、前記第二の楕円系反射面３１の第二焦点Ｆ２１の近傍、即ち、第一の放物系反射面７１の近傍に設けられて、光源２からの直射光が第一の放物系反射面７１に反射し上向き光を生じるなどを防止するために設けられる。そして、第三の遮光板４２も同様な目的として設けられるものである。

ここで、本願発明における光源２の形状、および、設置方向について考察を行う。車両用灯具の主照射方向（図８におけるＨ−Ｖの交点方向）に対して光源２の発光部長手方向、例えば白熱電球の場合はフィラメント２ａ、（放電灯の場合はアーク）が主照射方向に対して平行方向になるように設ける配置を縦置き配置、主照射方向に対して直交方向になるように設ける配置を横置き配置と定義する。図２、および、図３は縦置き配置の場合の反射鏡と光源の情況を示す概略図であり、図２は灯具を車両に取付けた状態での垂直方向断面を示し、向かって図面左方向が主照射方向となる。図３は反射鏡を正面から看視したときのフィラメントの投影されている状態を概念的に示したものである。

また、図４、および、図５は同じくフィラメント２ａの横置き配置の場合の反射鏡と光源の情況を示す概略図であり、図４は上記と同様に灯具を車両に取付けた状態での垂直方向断面を示し、向かって図面左方向が主照射方向となる。図５は、上記縦置き配置の場合と同様に反射鏡を正面から看視したときのフィラメントの投影されている状態を概念的に示したものである。尚、図２、図４に符合４０で示すものは遮光板であり、符合５０で示すものは投影レンズである。尚、縦置き配置が容易に行える電球としては、ＪＩＳ規格Ｃ７７１１号にＣ−８型として示されている形状で継線が行われた電球を採用すれば良く、横置き配置を行う際には、同規格にＣ−６型として示されている形状で継線が行われた電球を採用すれば良い。

図６は、前記フィラメントを縦置き配置とした反射鏡から直接に投影される光の状態を模式的に示したものであり、即ち、遮光板４０、投影レンズ５０で配光形状を整える以前の状態である。図３の正面図からも明らかなように、縦置き配置の場合フィラメント像は、反射鏡には放射状に反射するものとなるので、投影レンズ５０により投影される写像は、長手方向が各方向に傾くフィラメント像Ｇ１が重なり合うものとなり、この結果、上下方向に幅広いビーム状となる傾向を生じる。

従って、遮光板４０でカットする上方向に向かう光も多めとなると共に、下方に向かう光、言い換えれば車両の直前を照射する光も多くなり、この結果、直前の路面が必要以上に明るくなって、運転者の瞳孔が絞られ視感度が低下して遠方確認が困難となる問題を生じるものとなるので、上向き光のみ成らず近距離側に対しても光量をカットする必要を生じるものとなり、一層に光量の損失が増える。

但し、図２でも明らかなように、フィラメントから放射された光の大部分が反射鏡で反射され、第二焦点に一旦収束した後にレンズ５０に向かうものとなるので、光源に対する光束捕捉率は優れていると云える。

図７は、前記フィラメントを横置き配置とした反射鏡から投影される光の状態を模式的に示したものであり、図５の正面図からも明らかなように、横置き配置の場合フィラメント像は、反射鏡には水平方向の線状、乃至は、円弧状（図は線状であるとして示す）として反射鏡に反射するものとなるので、光源の像Ｇ２の形状も水平方向の略線状のものとなり、上下に狭いビーム状となる。尚、後に説明する第二の楕円反射面３１、第三の楕円反射面３２からの反射光においても、フィラメントは横置き配置の状態となるので、前後に狭いビーム状となり、これを第一の放物系反射面７１と第二の放物系反射面７２とで横置き配置の状態で直角方向に反射させるので図７の状態を保つものとなる。

従って、遮光板４１でカットする上向き光の量も少なめで良く、また、車両の直前を照射する明るい光も生じないので、そのための特別な対応を講じる必要もなく、カットする光量は少なくて済むものとなる。但し、図４でも明らかなようにフィラメントから反射鏡を介さないでレンズに達する直射光を生じるので、光源に対する光束捕捉率に関しては、縦置き配置のフィラメントのものに対して、やや劣るものとなる。

この点を改善するものが本発明の構成であり、上記の説明のように光源から放射されて第一の楕円系反射面３に反射することなく下方に放射されるものとなっていた光は、本発明により光源２から円周方向に放射される光を、向き合う方向に反射面が設けられた第二の楕円系反射３１と、第三の楕円系反射面３２とでえ捕捉して、それぞれの第二焦点Ｆ２１、Ｆ３１に収束させ、更に、この収束した光を第一の放物系反射面７１と第二の放物系反射面７２とによりビーム状として照射方向に向かわせ、明るさを補足するものとなる。

図８は、本発明に係る車両用照明灯具１により、すれ違い配光を形成するときの状態を示すものであり、いわゆるエルボを含むすれ違い配光の基本形状Ｄ１は、第一の楕円系反射面３と、第一の遮光板４と、投影レンズ５とで形成されている。

そして、第二の楕円系反射面３１と第一の放物系反射面７１、及び、第三の楕円系反射面３２と第二の放物系反射面７２から形成される配光特性の形状は、略ビーム状となるので、適宜に水平方向に拡散するレンズなどを設け、前記基本の配光形状Ｄ１に水平線Ｈ以下で重ね合わせて光量の増加を図る。尚、第二の楕円系反射面３１からの反射光は、狭い範囲で第一の放物系反射面７１に達するものとなるので、光度が高く、図中に配光Ｄ２で示しように、それ程に拡散しない状態で正面方向を照射させれば、すれ違い配光であっても遠方視認に優れるものとすることができる。この場合、より大きいスポットとなる第三の放物系反射面からの配光Ｄ３を水平幅の広いものとすれば、左右方向の視認性も同時に向上する。

図９は本発明に係る車両用照明灯具１の第二実施形態を示すものであり、前の第一実施形態では、光源２を通る垂直線（長軸）Ｚ２上に第二の楕円系反射面３１の第二焦点Ｆ２１と、第三の楕円系反射面３２の第二焦点Ｆ２２とを配置したが、本発明はこれを限定するものではなく、図示のように第二の楕円系反射面３１の長軸Ｚ３と、第三の楕円系反射面３２の長軸Ｚ４とを略ハ字状に配置しても良く、要は光源２からの光を有効に利用できれば、どのように構成しても良いものである。

尚、この第二実施形態においても、フィラメント２ａが横型配置とされていること、それによる各反射面の作用、配光特性の形成手段、第二、第三の遮光板４１、４２により上向き光の発生を防止する効果などは前の実施形態と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。

以上に説明したように、本発明により、プロジェクタ型とした車両用照明灯具１において、すれ違い配光を形成するときには、第一の楕円系反射面３で反射した光から、上向き光となる略半分の光量を第一の遮光板４で遮蔽し、少なからぬ光量損失を生じるものとなっていたのを、主として上向き光を生じる部分であるである第一の楕円系反射面３の下半部を切除し、第二、第三の楕円系反射面４１、４２を設けて、下方に向かわせ、更に第一、第二の放物系反射面で水平方向に向かわせることで、上向き成分を持たないものとし、照射光として使用可能として、同一光源でより明るい車両用照明灯具１の実現を可能とするものである。

本発明に係る車両用照明灯具の第一実施形態を略示的に示す断面図である。 縦型配置（Ｃ−８）のフィラメント（或いは、アーク）と反射鏡との関係を長軸に沿う断面で示す説明図である。 同じく縦型配置のフィラメントと反射面との関係を正面から示す説明図である。 横型配置（Ｃ−６）のフィラメント（或いは、アーク）と反射鏡との関係を長軸に沿う断面で示す説明図である。 同じく横型配置のフィラメントと反射面との関係を正面から示す説明図である。 縦型配置のフィラメントと反射面とによる基本的な光の配布情況を示す説明図である。 横型配置のフィラメントと反射面とによる基本的な光の配布情況を説明図である。 本発明に係る車両用照明灯具による配光特性の形成の状態の例を示す説明図である。 本発明に係る車両用照明灯具の第二実施形態を略示的に示す断面図である。 従来例を示す断面図である。

符号の説明

１…車両用照明灯具
２…光源
２ａ…フィラメント
３…第一の楕円系反射面
３１…第二の楕円系反射面
３２…第三の楕円系反射面
４…第一の遮光板
４１…第二の遮光板
４２…第三の遮光板
５…投影レンズ
６…プロジェクタ灯具
７１…第一の放物系反射面
７２…第二の放物系反射面

Claims (3)

1. １つの光源と、該光源を第一焦点とし略水平に設定された長軸に対して略上半部分として形成された第一の楕円系反射面と、前記第一の楕円系反射面の第二焦点の近傍に設置される第一の遮光板と、前記長軸上に中心が配置され前記遮光板の近傍に焦点を有する投影レンズとから成るプロジェクタ灯具と、前記プロジェクタ灯具の照射方向に対し前後方向となるように前記光源を第一焦点とし第二焦点が下方、若しくは、斜め下方となるように反射面側を略対峙させて設けられる第二の楕円系反射面と第三の楕円系反射面と、前記第二の楕円系反射面、及び、第三の円形反射面のそれぞれの第二焦点を焦点として付設され、反射光を前記プロジェクタ灯具の照射方向と略同一方向に反射させる第一の放物系反射面と、第二の放物系反射面とから成ることを特徴とする車両用照明灯具。
2. 前記光源は前記第一の楕円系反射面の長軸に対し横置き配置であることを特徴とする請求項１記載の車両用照明灯具。
3. 前記第一の放物系反射面と第二の放物系反射面とには、前記光源からの直射光の入射を遮蔽する第二の遮光板、第三の遮光板が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の車両用照明灯具。

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