JP2007323858A - 配光可変車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】可動部分が小さく、駆動手段も小型となる配光可変車両用灯具を提供する。
【解決手段】配光可変車両用灯具１００は、車体内に設置される光源１１と、入射端１３ａに導入した光源１１からの光を出射端１３ｂから出射する光ファイバー１３と、出射端１３ｂの光出射方向前方に配置される投影レンズ１５と、出射端１３ｂを投影レンズ１５の焦点面４３に沿って動かす駆動手段１７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、カーブ走行時等にビームの照射範囲が旋回方向へ振られる配光可変車両用灯具に関する。

自動車のヘッドライトから出射されるビームは、前方中央部を照射するため、カーブ走行、右左折、進路変更等を行う場合、進路方向の前方に十分な照射範囲を確保できないことがある。このようなカーブ走行時等におけるビームの照射範囲を十分に確保し、良好な視界を得ることができるようにした車両用灯具に、灯具ユニットを左右に振る（回動する）機構を備えたスイブル方式の車両用灯具がある（例えば、特許文献１参照）。

このようなスイブル方式の車両用灯具は、ランプボディにフレーム部材を上下方向に回動可能に支持するとともに、このフレーム部材に灯具ユニットを左右方向に回動可能に支持し、これらフレーム部材および灯具ユニットを、コントロールユニットにより車両走行状況に応じて各々回動制御する構成としている。
これにより、灯具ユニットから照射されるビームの向きを、車両走行状況に応じて左右方向に変化させることができるようになされている。この結果、カーブ走行時等においても、ビームの照射範囲が旋回方向の先に十分に確保され、良好な視界を得ることが可能となった。

特開２００３−１２３５１４号公報

しかしながら、従来のスイブル方式の車両用灯具は、灯具ユニット全体を光源ごと左右方向に回動するため、可動部分が大きくなる不利があった。また、可動部分が大きくなることで、駆動手段も大型のものが必要となり、その結果、灯具全体が大型化するとともに、製品コストが高くなるという問題があった。
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、可動部分が小さく、駆動手段も小型となる配光可変車両用灯具を提供することである。

本発明の上記目的は、車体内に設置される光源と、
入射端に導入した該光源からの光を出射端から出射する光ファイバーと、
前記出射端の光出射方向前方に配置される投影レンズと、
前記出射端を前記投影レンズの焦点面に沿って動かす駆動手段と、
を具備したことを特徴とする配光可変車両用灯具により達成される。

上記構成の配光可変車両用灯具によれば、光源と投影レンズを固定したまま、光ファイバーの出射端のみを動かすことで、投影レンズから照射されるビームの向きを車両走行状況に応じて左右方向に変化させることができる。
そこで、配光可変車両用灯具における可動部分の小型化、及び駆動手段の小型化が可能となる。

尚、上記構成の配光可変車両用灯具において、前記出射端に設けられる蛍光体が、所定の配光パターン投影像となって投影される輪郭形状で形成されることが望ましい。
このような構成の配光可変車両用灯具によれば、出射端に設けられる蛍光体の輪郭形状が投影レンズにより拡大された像となり、この輪郭形状に相似した所望の投影像で照射パターンが形成可能となる。

また、上記構成の配光可変車両用灯具において、前記蛍光体の輪郭形状が直線部を有し、
前記直線部が前記配光パターンのカットラインを形成することが望ましい。
このような構成の配光可変車両用灯具によれば、蛍光体の輪郭形状が投影像となって配光パターンが形成され、その輪郭形状の一部分である直線部によって、自動車用前照灯のすれ違い配光パターン用カットラインが形成可能となる。

また、上記構成の配光可変車両用灯具において、前記光ファイバーが、複数の光ファイバー心線により構成され、
前記出射端における前記光ファイバー心線の密度が、前記配光パターンの照度分布に応じて異なることが望ましい。
このような構成の配光可変車両用灯具によれば、出射端における光ファイバー心線の密度が濃い領域では出射光の強度が強く、光ファイバー心線の密度が薄い領域では出射光の強度が弱くなる。
そこで、出射端の所定の領域を所定の光ファイバー密度とすることで、所望の照度分布の配光パターンが形成可能となる。

また、上記構成の配光可変車両用灯具において、前記光ファイバーが、複数の光ファイバー心線により構成され、
前記出射端における前記光ファイバー心線と前記投影レンズとの距離が、前記配光パターンの照度分布に応じて異なることが望ましい。
このような構成の配光可変車両用灯具によれば、出射端における光ファイバー心線と投影レンズとの距離が短い領域では出射光の強度が強く、光ファイバー心線と投影レンズとの距離が長い領域では出射光の強度が弱くなる。
そこで、所定の領域における光ファイバー心線の出射端を投影レンズから所定距離離間することで、所望の照度分布の配光パターンが形成可能となる。

また、上記構成の配光可変車両用灯具において、前記光源が半導体発光素子であることが望ましい。
このような構成の配光可変車両用灯具によれば、光源の高輝度化、小型化、長寿命化、低消費電力化が可能となる。また、光源が面発光となるので、フィラメントによるバルブ光源のようにリフレクタによる集光の必要が無く、入射端への光の導入がコンパクトなカプラ接続で可能となる。

本発明に係る配光可変車両用灯具によれば、光源からの光を出射端から出射する光ファイバーと、出射端の光出射方向前方に配置される投影レンズと、出射端を投影レンズの焦点面に沿って動かす駆動手段とを設けたので、光源と投影レンズを固定したまま、光ファイバーの出射端のみを動かすことで、投影レンズから照射されるビームの向きを、車両走行状況に応じて左右方向に変化させることができる。
そこで、可動部分を小さくし、駆動手段も小型にすることができ、小型且つ製品コストの安価な配光可変車両用灯具を得ることができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る配光可変車両用灯具の好適な実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係る配光可変車両用灯具の構成を表す平面図、図２は駆動手段によって可動する出射端の動作説明図、図３は出射端から出射された光の光路を模式的に表した要部平面図、図４は出射端の正面図、図５は配光可変車両用灯具の前方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配光パターンを透視的に示す図である。

第１実施形態に係る配光可変車両用灯具１００は、図１に示すように、光源１１と、光ファイバー１３と、投影レンズ１５と、駆動手段１７とを主要構成部材として構成されている。
光源１１は、図示しない車体ボディの例えばエンジンルーム等に設けられる。光源１１としては、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）や半導体レーザ（ＬＤ）等の半導体発光素子を好適に用いることができる他、放電バルブやハロゲンバルブ等を用いても良い。本実施形態では、光源１１として、ＬＥＤ１９が用いられる場合を例に説明する。

不図示の灯具ボディには回路ユニットが内設され、回路ユニットはＬＥＤ１９を点灯させる点灯回路等を有し、不図示のケーブルを介してＬＥＤ１９と電気的に接続される。また、灯具ボディには不図示のヒートシンク（放熱部材）が設けられ、放熱部材は例えば金属等の空気よりも高い熱伝導率を有する素材により形成され、ＬＥＤ１９からの発熱を効果的に放熱可能としている。

ＬＥＤ１９は、基板２１と、複数の電極２３と、キャビティ２５と、封止部材２７と、発光層となる発光ダイオード素子２９と、を有する。
基板２１は、発光ダイオード素子２９を上面に載置して固定する板状体である。また、基板２１は、電極２３と発光ダイオード素子２９とを電気的に接続する配線を含み、複数の電極２３から受け取る電力を発光ダイオード素子２９に供給する。
複数の電極２３は、ＬＥＤ１９の外部から受け取る電力を、基板２１を介して、発光ダイオード素子２９に供給する。
キャビティ２５は、基板２１の上に、発光ダイオード素子２９を囲むように形成された空洞を有する。

発光ダイオード素子２９は、電極２３及び基板２１を介して外部から受け取る電力に応じて紫外光を発生する。また、他の例において、発光ダイオード素子２９は、紫外光に代え青色光を発生してもよい。この場合、青色光を白色光とするための黄色蛍光体が出射端側に別途設けられる。
光源１１として、このような発光ダイオード素子２９を有するＬＥＤ１９が用いられることで、光源１１の高輝度化、小型化、長寿命化、低消費電力化が可能となる。また、光源１１が面発光となるので、フィラメントによるバルブ光源のようにリフレクタによる集光の必要が無く、入射端への光の導入がコンパクトなカプラ接続で可能となる。

発光ダイオード素子２９の光出射側には光ファイバー１３の一端側に設けられる入射端１３ａが配設され、入射端１３ａは発光ダイオード素子２９からの出射光を光ファイバー１３内へと導入する。
光ファイバー１３は、入射端１３ａに導入した光を、他端側に設けられる出射端１３ｂから出射する。なお、光ファイバー１３は、複数本の光ファイバー心線１３ｃを束状としたものが用いられる。

光ファイバー１３の出射端１３ｂには図３に示す板状の蛍光体３１が設けられる。蛍光体３１は、ＬＥＤ１９が発生する紫外光に応じて、赤色光、緑色光及び青色光を発生する。すなわち、蛍光体３１は、それぞれ異なる色の光を発生する複数種類の蛍光体粒子を有する。それぞれの種類の蛍光体粒子は、紫外光に応じて、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれを発生する。これにより、出射端１３ｂからは、蛍光体３１を透過した赤色光、緑色光及び青色光が混ざることによって、白色光が出射される。

出射端１３ｂに設けられた蛍光体３１は、所定の配光パターン投影像となって投影される輪郭形状によって形成されている。本実施形態では、図４に示すように、蛍光体３１の輪郭形状が直線部３３を有する。出射端１３ｂにおける蛍光体３１の輪郭形状は、出射端１３ｂの光出射方向前方に配置される投影レンズ１５により拡大された投影像となり、この輪郭形状に相似した図５に示す照射パターンＰを形成する。

蛍光体３１の直線部３３は、図５に示すように、略水平方向の明暗境界を定める水平カットラインＣＬ１と、水平方向に対して１５°程度の角度をなす所定の斜め方向の明暗境界を定める斜めラインＣＬ２とを有する左配光のロービーム用配光パターンＰを形成する。配光パターンＰにおける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る。

ところで、ＬＥＤ１９は均一な面発光源であるため、投影レンズ１５によって拡大された蛍光体３１の投影像は、略均一な照度分布となってしまう。そこで、図５に示すように、エルボ点Ｅをやや左寄りに囲むようにして高照度領域であるホットゾーンＨＺを中央部として、外側に向かって中照度ゾーンＭＺ、低照度ゾーンＬＺと照度が徐々に下がる所定の照度分布を有する配光パターンＰを形成するためには、集光ユニット、中拡散ユニット、大拡散ユニット等の数種の灯具ユニットを組み合わせて配光パターン全体を作る必要がある。

駆動手段１７は、光ファイバー１３の出射端１３ｂを支持するブラケット３５と、ブラケット３５の一端を回動自在に固定する回動軸３７と、ガイド手段３９と、駆動部４１とを備える。
駆動部４１は、例えばラックギヤとして形成されたガイド手段３９に噛合する不図示のピニオンギヤと、このピニオンギヤを回動させる電動モータとにより構成できる。駆動部４１が駆動することで、ブラケット３５はガイド手段３９に沿って、図２に示すように、回動軸３７を中心に揺動されるようになっている。なお、光ファイバー１３には、この揺動を許容する所定量の余長が確保されている。そこで、光ファイバー１３の出射端１３ｂは、駆動部４１が駆動することで、投影レンズ１５の焦点面４３に沿って動かされる。

したがって、本実施形態の配光可変車両用灯具１００によれば、光源１１と投影レンズ１５を固定したまま、光ファイバー１３の出射端１３ｂのみを動かすことで、投影レンズ１５から照射されるビームの向きが車両走行状況に応じて左右方向に変化させることができる。これにより、可動部分を小さくし、駆動手段１７も小型にすることができる。この結果、小型且つ製品コストの安価な配光可変車両用灯具１００を得ることができる。

図６は本発明の第２実施形態に係る配光可変車両用灯具を説明するための概略平面図、図７は図６に示した光ファイバーの出射端における他の構成例を示す要部正面図及び平面図である。なお、本第２実施形態に係る配光可変車両用灯具は、蛍光体３６が光ファイバー３４の出射端３４ｂから離れて設けられた以外は上記第１実施形態に係る配光可変車両用灯具１００と略同様の構成であるので、同様の構成部材については同符号を付して詳細な説明を省略する。

図６に示すように、本第２実施形態に係る配光可変車両用灯具の光ファイバー３４は、入射端３４ａに導入した光を、他端側に設けられる出射端３４ｂから出射する。なお、光ファイバー３４は、複数本の光ファイバー心線３４ｃを束状としたものが用いられるが、光ファイバー心線３４ｃの各端部は、投影レンズ１５の焦点面４３に沿って配置される。

光ファイバー３４の出射端３４ｂの光出射方向前方には、図６に示すように、投影レンズ１５の焦点面４３に沿って蛍光体３６が設けられる。
蛍光体３６は、上記第１実施形態の蛍光体３１と同様に、図示しないＬＥＤ１９が発生する紫外光に応じて、赤色光、緑色光及び青色光を発生する。そこで、蛍光体３６からは、赤色光、緑色光及び青色光が混ざることによって、白色光が出射される。

投影レンズ１５の焦点面４３に沿って湾曲する湾曲板状に形成された蛍光体３６は、所定の配光パターン投影像となって投影される輪郭形状を有するように形成されている。そして、蛍光体３６の輪郭形状は、蛍光体３６の光出射方向前方に配置される投影レンズ１５により拡大された投影像となり、この輪郭形状に相似した照射パターンＰを形成する（図５参照）。

ここで、投影レンズ１５によって拡大された蛍光体３６の投影像も、上記第１実施形態の蛍光体３１と同様に、略均一な照度分布となってしまう。そこで、図５に示したように、エルボ点Ｅをやや左寄りに囲むようにして高照度領域であるホットゾーンＨＺを中央部として、外側に向かって中照度ゾーンＭＺ、低照度ゾーンＬＺと照度が徐々に下がる所定の照度分布を有する配光パターンＰを形成するためには、上記第１実施形態の配光可変車両用灯具１００と同様に、集光ユニット、中拡散ユニット、大拡散ユニット等の数種の灯具ユニットを組み合わせて配光パターン全体を作る必要がある。

上述したように、本第２実施形態の配光可変車両用灯具によれば、図示しない光源１１と投影レンズ１５を固定したまま、光ファイバー３４の出射端３４ｂのみを動かすことで、投影レンズ１５から照射されるビームの向きが車両走行状況に応じて左右方向に変化させることができる。これにより、可動部分を小さくし、図示しない駆動手段１７も小型にすることができる。この結果、小型且つ製品コストの安価な配光可変車両用灯具を得ることができる。

なお、上記第２実施形態の配光可変車両用灯具では、配光パターンＰにホットゾーンＨＺを形成する等、所定の照度分布を形成するために数種の灯具ユニットを組み合わせて配光パターン全体を作る構成としたが、例えば図７に示すように、光ファイバー３４の出射端３４ｂの位置を変えることで配光の濃淡を形成することもできる。

即ち、図７（ａ）に示すように、正面視における複数の光ファイバー心線３４ｃの各端部位置を、高密度領域Ｍ１と、中密度領域Ｍ２と、低密度領域Ｍ３として、中央部の密度が濃く、外側に向かって徐々に密度が薄くなるように配置する。更に、図７（ｂ）に示すように、側面視における光ファイバー心線３４ｃの各端部位置を、配光上暗い部分は投影レンズ１５の焦点面４３から離れる位置に配置して焦点面４３での光を暗くし、中央部では投影レンズ１５の焦点面４３に近づける位置に配置して焦点面４３での光を明るくする。
その結果、図５に示したようなホットゾーンＨＺを中央部として、外側に向かって中照度ゾーンＭＺ、低照度ゾーンＬＺと照度の徐々に下がる所定の照度分布を有する配光パターンＰを形成できる。

図８は本発明の第３実施形態に係る配光可変車両用灯具を説明するための概略平面図、図９は図８に示した配光可変車両用灯具の要部斜視図である。なお、上記第２実施形態と略同様の構成部材については、同符号を付して詳細な説明を省略する。

本第３実施形態に係る配光可変車両用灯具では、図示しない光源１１に青色光を出射させるＬＥＤが用いられると共に、蛍光体５０には、ＬＥＤが発生する青色光に応じて、青色の補色である黄色の光を発生する黄色蛍光体が用いられる。このように青色光と黄色光とを合わせて白色光に見せる場合、蛍光体５０の輪郭形状のみでは、青・黄のバランス調整が難しくなり、青白い光や黄色っぽい光となり易く、白色光のカットラインが形成し難い。

そこで、本第３実施形態に係る配光可変車両用灯具は、図８及び図９に示すように、蛍光体５０と投影レンズ１５との間に配置されて蛍光体５０からの出射光の一部を遮蔽し、配光パターンのカットオフラインを形成するシェード５１を備えている。
シェード５１は、投影レンズ１５の焦点面４３上においてレンズ中心軸Ａｘ近傍に上端縁５１ａが位置し、光ファイバー３４の出射端３４ｂと共に動けるように、ブラケット３５に一体固定される。

シェード５１の上端縁５１ａは、略水平方向の明暗境界を定める水平カットラインＣＬ１と、水平方向に対して１５°程度の角度をなす所定の斜め方向の明暗境界を定める斜めラインＣＬ２とを有する左配光のロービーム用配光パターンＰ（図５参照）を形成するための明暗境界形成部を備えている。

これにより、本第３実施形態のように青色光を出射させるＬＥＤが用いられる場合であっても、光ファイバー３４の出射端３４ｂとシェード５１とを同時に動かすことで、バランス調整された白色光カットラインが形成できる配光可変車両用灯具が、小型且つ安価に得られるようになる。

本発明の第１実施形態に係る配光可変車両用灯具の構成を表す平面図である。 駆動手段によって可動する出射端の動作説明図である。 出射端から出射された光の光路を模式的に表した要部平面図である。 出射端の正面図である。 配光可変車両用灯具の前方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配光パターンを透視的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る配光可変車両用灯具を説明するための概略平面図である。 （ａ）は図６に示した光ファイバーの出射端における他の構成例を示す要部正面図、（ｂ）はその要部平面図である。 本発明の第３実施形態に係る配光可変車両用灯具を説明するための概略平面図である。 図８に示した配光可変車両用灯具の要部斜視図である。

符号の説明

１１…光源
１３…光ファイバー
１３ａ…入射端
１３ｂ…出射端
１３ｃ…光ファイバー心線
１５…投影レンズ
１７…駆動手段
１９…ＬＥＤ（半導体発光素子）
４３…焦点面
１００…配光可変車両用灯具
ＣＬ…カットライン
Ｐ…配光パターン

Claims (6)

1. 車体内に設置される光源と、
   入射端に導入した前記光源からの光を出射端から出射する光ファイバーと、
   前記出射端の光出射方向前方に配置される投影レンズと、
   前記出射端を前記投影レンズの焦点面に沿って動かす駆動手段と、
   を具備したことを特徴とする配光可変車両用灯具。
2. 前記出射端に設けられる蛍光体が、所定の配光パターン投影像となって投影される輪郭形状で形成されることを特徴とする請求項１に記載の配光可変車両用灯具。
3. 前記蛍光体の輪郭形状が直線部を有し、
   前記直線部が前記配光パターンのカットラインを形成することを特徴とする請求項２に記載の配光可変車両用灯具。
4. 前記光ファイバーが、複数の光ファイバー心線により構成され、
   前記出射端における前記光ファイバー心線の密度が、前記配光パターンの照度分布に応じて異なることを特徴とする請求項１に記載の配光可変車両用灯具。
5. 前記光ファイバーが、複数の光ファイバー心線により構成され、
   前記出射端における前記光ファイバー心線と前記投影レンズとの距離が、前記配光パターンの照度分布に応じて異なることを特徴とする請求項１に記載の配光可変車両用灯具。
6. 前記光源が、半導体発光素子であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の配光可変車両用灯具。
   

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