JP2008171723A - 車両用前照灯の灯具ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤの光の有効利用を図ることができる車両用前照灯の灯具ユニットを提供する。
【解決手段】リフレクタ４にＬＥＤ５を焦点とした放物面を基調とする第１反射面Ｍ１を形成すると共に、ＬＥＤ５の出射光軸Ｘをこの第１反射面Ｍ１側に向けて配置したため、ＬＥＤ５の出射光軸Ｘ付近の光量の多い直射光を直接に第１反射面Ｍ１へ導き、第１反射面Ｍ１から１回反射のみの反射光Ｓ１として車両前方へ照射することができる。１回反射のみで車両前方へ照射するため、ＬＥＤ５の光の減衰を抑制した状態で車両前方へ照射でき、ＬＥＤ５の光の有効利用を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤを光源とした車両用前照灯の灯具ユニットに関するものである。

特許文献１に開示される灯具ユニットは、光源としてのＬＥＤと、該ＬＥＤの前側を覆うように配置され且つＬＥＤに第１焦点を合致させた楕円面を基調する第１反射面と、第１反射面からの反射光を車両前方に反射させる放物面を基調とした第２反射面と、前記ＬＥＤからの直接光を車両前方に反射させる放物面を基調とした第３反射面を備えている。ＬＥＤはその出射光軸が第１反射面に対面する方向（第１反射面の光軸と略直交する方向）に向けられている。ＬＥＤの出射光軸を第１反射面側に向けているのは、光量の多い出射光軸を第１反射面に向けて、より多くの光を第１反射面で反射するためである。
特開２００６−１９０５２号公報

しかしながら、このような従来の技術にあっては、ＬＥＤの出射光軸が第１反射面に対面する方向に向けられているため、ＬＥＤからの光は殆どが第１反射面で反射されて第２反射面へ導かれ、そこから車両前方へ向けて反射される。そして、第１反射面で反射されない残りの一部が第３反射面で車両前方へ向けて反射される。つまり、ＬＥＤからの光の殆どは、第１反射面と第２反射面による２回反射となり、第３反射面だけの１回反射で車両前方へ照射される光は少ない。一般に、反射回数が多いほど光は減衰するため、前記従来技術ではＬＥＤの光を有効利用できているとは言えない。

本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、ＬＥＤの光の有効利用を図ることができる車両用前照灯の灯具ユニットを提供するものである。

請求項１に記載の発明は、車両用前照灯の灯具ユニットであって、当該灯具ユニットの前方下側に焦点を有する放物面を基調とする第１反射面と、前記第１反射面の焦点近傍に配置され且つ車両後方上方の前記第１反射面に出射光軸が向けられた光源としてのＬＥＤと、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用前照灯の灯具ユニットであって、前記ＬＥＤを前方上側から覆う状態で設けられ且つ前記ＬＥＤを第１焦点とした楕円面を基調とする補助反射面と、前記第１反射面の下方に設けられ且つ前記補助反射面の第２焦点を焦点とする放物面を基調とした第２反射面と、をさらに備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の車両用前照灯の灯具ユニットであって、前記補助反射面の第２焦点の近傍の下方に設けられ且つ前記補助反射面の第２焦点の近傍にエッジ部を有するシェードであって、前記補助反射面からの反射光を当該エッジ部で部分的にカットして所定の配光パターンで前記第２反射面に入射させるシェードを、さらに備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の車両用前照灯の灯具ユニットであって、前記ＬＥＤの後方下側に設けられ、前記ＬＥＤからの光を反射する平面ミラーと、前記第１反射面の上方に設けられ、前記ＬＥＤの前記平面ミラーに対する対称位置を焦点とした放物面を基調とする第３反射面と、をさらに備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ＬＥＤの出射光軸付近の光量の多い直射光を直接に第１反射面へ導き、第１反射面から１回反射のみの反射光として灯具ユニット前方へ照射することができる。１回反射のみで灯具ユニット前方へ照射するため、ＬＥＤの光の減衰を抑制した状態で灯具ユニット前方へ照射でき、ＬＥＤの光の有効利用を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、ＬＥＤの出射光軸よりも上側へ出射されて本来有効に利用されない光を、ＬＥＤを第１焦点とした補助反射面で反射して第２反射面へ導き、そこから灯具ユニット前方へ向けて照射することができるため、ＬＥＤの光の更なる有効利用を図ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、第２反射面へ導かれる反射光は、補助反射面の第２焦点近傍にあるシェードのエッジ部で部分的にカットされ、エッジ部の形状に相応した所定の配光パターンで、第２反射面から灯具ユニット前方へ照射することができる。

請求項４に記載の発明によれば、ＬＥＤの出射光軸よりも下側へ出射されて本来有効に利用されない光を、ＬＥＤの下方に配置された平面ミラーで上側に反射して第３反射面に導き、そこから灯具ユニット前方へ向けて照射することができる。そのため、ＬＥＤの光の更なる有効利用を図ることができる。

以下、本発明の実施形態に係る車両用前照灯の灯具ユニットを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。図面において、符号「Ａ」は、車両の前方側（車両の前進方向側）を示す。符号「Ｂ」は、車両の後方側を示す。符号「Ｕ」は上側、「Ｄ」は下側を示す。符号「Ｌ」は、ドライバー側から前方側を見た場合の左側を示す。符号「Ｒ」は、ドライバー側から前方側を見た場合の右側を示す。符号「ＶＵ−ＶＤ」は、スクリーンの上下の垂直線を示す。符号「ＨＬ−ＨＲ」は、スクリーンの左右の水平線を示す。

図中、符号１が灯具ユニットである。この灯具ユニット１は、車両前面部の左右両側に複数個（この例では４個）ずつ配置されて左右両側の前照灯２（図３参照）をそれぞれ構成している。この実施形態では、その１つを代表して説明する。

４個の灯具ユニット１は、前照灯１の内部に隔壁３を介して区画された状態で収納されている。前照灯１の前面には素通しのアウタレンズが設けられている。各灯具ユニット１は、基本的構成として、リフレクタ４と、光源としてのＬＥＤ５を備えている。

リフレクタ４は、光不透過性の樹脂などから成形され、上下に長く且つ全体が湾曲した形状をしている。リフレクタ４の前面には、上側から第３反射面Ｍ３、第１反射面Ｍ１、第２反射面Ｍ２、シェード６、平面ミラー７が順に形成されている。そして、平面ミラー７の下部には後側上部を開口したドーム形状の補助反射面９が形成されている。これら第１〜３反射面Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、シェード６、平面ミラー７、補助反射面９の全ては、アルミ蒸着もしくは銀色塗装などにより鏡面加工が施されている。

補助反射面９には底面部１０が形成され、ここにＬＥＤ５が設置されている。補助反射面９は第１焦点Ｆ１及び第２焦点Ｆ２を基準した楕円面（又は楕円面を基調とした自由曲面）として形成されている。補助反射面９の第１焦点Ｆ１及び第２焦点Ｆ２を通過する線分Ｌ１は、ＬＥＤ５の発光部を通過する水平軸Ｈに対して角度θ１だけ傾いている。なお、水平軸Ｈは車両の進行軸と一致する。また、ＬＥＤ５の出射光軸（０°軸）Ｘは、水平軸Ｈに対し線分Ｌ１よりも大きい角度θ２で傾いている。ＬＥＤ５の出射光軸Ｘの傾き角度θ２は、ちょうど第１反射面Ｍ１の中央部を指向した角度になっている。

第１反射面Ｍ１は、水平軸Ｈと平行な第１光軸Ｚ１を光軸とし、第１焦点Ｆ１を焦点とした放物面（又は放物面を基調とした自由曲面）として形成されている。

第２反射面Ｍ２は、水平軸Ｈと平行な第２光軸Ｚ２を光軸とし、第２焦点Ｆ２を焦点とした放物面（又は放物面を基調とした自由曲面）として形成されている。第２反射面Ｍ２の焦点Ｆ２（すなわち補助反射面の第２焦点Ｆ２）は、第２光軸Ｚ２上に位置する。

第２反射面Ｍ２の前方には、左右方向中央部が前記第２反射面の焦点Ｆ２（補助反射面の第２焦点Ｆ２）に合致したエッジ部６ａを有するシェード６が形成されている。エッジ部６ａは「への字」状に折れ曲がった形状を有し、すれ違い用の配光パターンを形成することができる。

シェード６の下方には、線分Ｌ１の下方で、線分Ｌ１と平行な平面ミラー７が形成されている。この平面ミラー７は前記底面部１０と連続している。

第１反射面Ｍ１の上方に形成されている第３反射面Ｍ３は、水平軸Ｈと平行な第３光軸Ｚ３を光軸とし、疑似焦点ｆ１を焦点とした放物面（又は放物面を基調とした自由曲面）として形成されている。疑似焦点１は、ＬＥＤ５の発光部に合致した第１焦点Ｆ１と平面ミラー７を挟んだ対称位置にあり、ＬＥＤ５からの光はあたかも疑似焦点ｆ１から出射されたような光となって第３反射面Ｍ３に導かれる。また、第３反射面Ｍ３の方が焦点距離が長く、且つ第１反射面Ｍ１や第２反射面Ｍ２よりも車幅方向で光を拡散させやすい水平断面となっている。

なお、反射面Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３よりも下方に（つまり第２光軸Ｚ２よりも下方に）、ＬＥＤ５および補助反射面９および平面ミラー７が配置されている。

次に、この実施形態の作用を説明する。ＬＥＤ５から出射される光は、第１反射面Ｍ１、第２反射面Ｍ２、第３反射面Ｍ３でそれぞれ反射される３種の光Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３となり、図５に示すような合成された配光パターンＨＰ１、ＨＰ２、ＨＰ３となって車両前方に照射される。

まず、ＬＥＤ５から出射光軸Ｘ方向に照射される光Ｓ１は、ＬＥＤ５の出射光軸Ｘが第１反射面Ｍ１の中央部を指向しているため、直接光として第１反射面Ｍ１に導かれる。ＬＥＤ５から出射される光の配光曲線は、一般にＬＥＤ５の出射光軸（０°軸）Ｘ付近が最大で、出射光軸Ｘからの角度が大きくなるほど光度が減少する。第１反射面Ｍ１にはＬＥＤ５からの光度の高い光が直接導入され、第１反射面Ｍ１から図６に示す所定の配光パターンＨＰ１で車両前方へ照射される。この配光パターンＨＰ１が基本パターンとなる。第１反射面Ｍ１による１回反射のみで車両前方へ照射するため、ＬＥＤ５の光の減衰を抑制した状態で車両前方へ照射でき、ＬＥＤ５の光の有効利用を図ることができる。

次に、ＬＥＤ５の出射光軸Ｘよりも大きく上方へ向けて出射された光Ｓ２は、補助反射面９にて反射されて殆どが第２焦点Ｆ２に向かう。第２焦点Ｆ２にはシェード６のエッジ部６ａが存在するため、エッジ部６ａで補助反射面９からの光Ｓ２は部分的にカットされる。そして、図７に示すように、エッジ部６ａの形状に相応した所定の配光パターン（すれ違い用の配光パターン）ＨＰ２となり、第２反射面Ｍ２から車両前方へ向けて照射される。このようにＬＥＤ５の出射光軸Ｘよりも上側へ出射されて本来有効に利用されない光Ｓ２を、補助反射面９で反射して第２反射面Ｍ２へ導き、そこから所定の配光パターンＨＰ２として車両前方へ向けて照射できるため、ＬＥＤ５の光の更なる有効利用を図ることができる。

次に、ＬＥＤ５の出射光軸Ｘよりも大きく下方へ向けて出射された光Ｓ３ａは、平面ミラー７で反射されて第３反射面Ｍ３に導かれる。平面ミラー７で反射される光Ｓ３は、ＬＥＤ５の発光部に合致した第１焦点Ｆ１の平面ミラー７を挟んだ対称位置にある疑似焦点ｆ１から、あたかも出射されたような光Ｓ３ａとなって第３反射面Ｍ３に導かれ、第３反射面Ｍ３から配光パターンＨＰ３として車両前方へ向けて照射される。このようにＬＥＤ５の出射光軸Ｘよりも下側へ出射されて本来有効に利用されない光Ｓ３を、ＬＥＤ５の下方に配置された平面ミラー７で上側に反射して第３反射面Ｍ３に導き、そこから車両前方へ向けて照射することができるため、ＬＥＤ５の光の更なる有効利用を図ることができる。

また、反射面Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３よりも下方に（つまり第２光軸Ｚ２よりも下方に）、ＬＥＤ５および補助反射面９および平面ミラー７が配置されているため、これら５および９および７が、反射面Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３から反射される光を遮ることがなく、ＬＥＤ５の光の更なる有効利用を図ることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

本発明の実施形態に係る灯具ユニットを示す側断面図。 リフレクタの概略的な構造を示す斜視図。 前照灯を示す正面図。 ＬＥＤの周辺を示す断面図。 全ての反射面を合成した配光パターンを示す図。 第１反射面の配光パターンを示す図。 第２反射面の配光パターンを示す図。 第３反射面の配光パターンを示す図。

符号の説明

１ 灯具ユニット
２ 前照灯
３ 隔壁
４ リフレクタ
５ ＬＥＤ（光源）
６ シェード
６ａ エッジ部
７ 平面ミラー
９ 補助反射面
１０ 底面部
Ｘ ＬＥＤの出射光軸
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点
ｆ１ 疑似焦点
Ｋ１ 第１光軸
Ｋ２ 第２光軸
Ｋ３ 第３光軸
Ｍ１ 第１反射面
Ｍ２ 第２反射面
Ｍ３ 第３反射面
Ｓ１ 第１反射面からの光
Ｓ２ 第２反射面からの光
Ｓ３ 第３反射面からの光
ＨＰ１ 第１反射面の配光パターン
ＨＰ２ 第２反射面の配光パターン
ＨＰ３ 第３反射面の配光パターン
θ１ 第２光軸の角度
θ２ ＬＥＤの出射光軸の角度

Claims (4)

1. 車両用前照灯の灯具ユニットであって、
   当該灯具ユニットの前方下側に焦点を有する放物面を基調とする第１反射面と、
   前記第１反射面の焦点近傍に配置され且つ後方上方の前記第１反射面に出射光軸が向けられた光源としてのＬＥＤと、
   を備えた車両用前照灯の灯具ユニット。
2. 請求項１に記載の車両用前照灯の灯具ユニットであって、
   前記ＬＥＤを前方上側から覆う状態で設けられ且つ前記ＬＥＤを第１焦点とした楕円面を基調とする補助反射面と、
   前記第１反射面の下方に設けられ且つ前記補助反射面の第２焦点を焦点とする放物面を基調とした第２反射面と、
   をさらに備えることを特徴とする車両用前照灯の灯具ユニット。
3. 請求項２に記載の車両用前照灯の灯具ユニットであって、
   前記補助反射面の第２焦点の近傍の下方に設けられ且つ前記補助反射面の第２焦点の近傍にエッジ部を有するシェードであって、前記補助反射面からの反射光を当該エッジ部で部分的にカットして所定の配光パターンで前記第２反射面に入射させるシェードを、さらに備えることを特徴とする車両用前照灯の灯具ユニット。
4. 請求項３に記載の車両用前照灯の灯具ユニットであって、
   前記ＬＥＤの後方下側に設けられ、前記ＬＥＤからの光を反射する平面ミラーと、
   前記第１反射面の上方に設けられ、前記ＬＥＤの前記平面ミラーに対する対称位置を焦点とした放物面を基調とする第３反射面と、
   をさらに備えることを特徴とする車両用前照灯の灯具ユニット。

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