JP2008243476A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体発光素子を光源とする灯具ユニットからの光照射により、所定の配光パターンを形成するように構成された車両用灯具において、その表面形状が後方へ回り込んでいる場合においても、グレアを生じることがない良好な車両用灯具を提供する。
【解決手段】 車両用灯具１０は、ランプボディ１４と、車両幅方向内側から車両巾方向外側に向けて車両後方側に回り込む透光カバー１２とで形成された灯室内に配置された第２ユニット４０が、光軸が車両前後方向に延びるリフレクタ４６と、その照射軸がリフレクタ４６の反射面４６ａの光軸と略垂直となる略鉛直下方に向けられた状態で配置される第２半導体発光素子４２，４３と、第２半導体発光素子４２，４３の車両幅方向外側に設けられ、第２半導体発光素子４２，４３からリフレクタ４６の前方に配置されたエクステンション１６に向けて出射される直接光を遮光する遮光部材５１，５２と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は車両用灯具に関し、特に、半導体発光素子を光源とする灯具ユニットからの光照射により所定の配光パターンを形成するように構成された車両用灯具に関する。

一般に車両用前照灯（車両用灯具）は、上端縁にカットオフラインを有するロービーム用配光パターンを形成し得る構成となっており、これにより対向車ドライバー等にグレアを与えないようにしつつ、自車ドライバーの前方視認性をできるだけ確保するように構成されている。
その際、半導体発光素子を光源とする複数の灯具ユニットからの光照射により、ロービーム用配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯が記載されている（例えば、特許文献１参照）。

この様な車両用前照灯は、水平方向に直線状に配列された複数の半導体発光素子からの光を、放物柱状曲面からなる反射面を有するリフレクタによって灯具前方へ反射させるように構成された、いわゆる放物柱型の車両用灯具が採用されている。そこで、車両用灯具の薄型化を図ることが可能となると共に、横長の配光パターンを形成することが可能となり、これによりロービーム用配光パターンの広拡散領域を形成することが可能となる。

特開２００5−１４１９１９号公報

ところで、多くの車両用前照灯は、その表面形状が車幅方向内側から車幅方向外側へ向けて後方へ回り込むように形成されている。そこで、放物柱型の灯具ユニットが車両正面方向へ向けて奥まった位置に配置されていると、リフレクタの前方に配置されたエクステンション等の他の灯具構成部材に向けて出射された直接光がグレアを生じるという問題がある。また、放物柱型の灯具ユニットが車両正面方向へ向けて車体前端側に配置されていると、車両後方側に回り込む透光カバーによってリフレクタやエクステンションの一部が削られ、削られた部分に配置されたバンパー等の車体構成部材に向けて出射された直接光がグレアを生じるという問題もある。

一方、特許文献１等に記載の車両用前照灯のように、車両正面方向に対して所定角度車幅方向外側へ向けて配置された少なくとも１つの側方照射用灯具ユニットを装備し、これによりロービーム用配光パターンの広拡散領域を形成した場合には、光を効果的に前方へ照射できず、設置スペースの無駄となりやすいという問題がある。

従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、半導体発光素子を光源とする灯具ユニットからの光照射により、所定の配光パターンを形成するように構成された車両用灯具において、その表面形状が後方へ回り込んでいる場合においても、グレアを生じることがない良好な車両用灯具を提供することである。

本発明の上記目的は、ランプボディと、車両幅方向内側から車両巾方向外側に向けて車両後方側に回り込む透光カバーとで形成された灯室内に配置された灯具ユニットが、
光軸が車両前後方向に延びるリフレクタと、
その照射軸が前記リフレクタの光軸と略垂直となる略鉛直下方に向けられた状態で配置される半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の車両幅方向外側に設けられ、前記半導体発光素子から前記リフレクタの前方に配置されたエクステンションに向けて出射される直接光を遮光する遮光部材と、を備えたことを特徴とする車両用灯具により達成される。

上記構成の車両用灯具によれば、灯具ユニットが車両正面方向へ向けて配置された場合でも、半導体発光素子からリフレクタの前方に配置されたエクステンションやバンパー等に向けて出射された直接光が、半導体発光素子の車両幅方向外側に設けられ遮光部材により遮光されるので、対向車ドライバー等にグレアを生じることがない。そこで、光を効果的に前方へ照射することができ、設置スペースの無駄を無くすことができる。

尚、上記構成の車両用灯具において、前記半導体発光素子が、車両幅方向に並んで複数個配置されると共に、前記遮光部材は、車両幅方向外側に配置される半導体発光素子に対応するものほど大きいことが望ましい。

このような構成の車両用灯具によれば、車両幅方向外側に配置される半導体発光素子に対応する遮光部材ほど大きくされることで、対向車ドライバー等に生じるグレアを効率的に防止でき、光を効果的に前方へ照射することができる。

また、上記構成の車両用灯具において、前記遮光部材が、前記半導体発光素子の周囲を覆うカバー部材の一部を切り起こして形成されることが望ましい。

このような構成の車両用灯具によれば、遮光部材を容易に形成することができ、遮光部材を設けたことによる製造コストアップを最小限に抑えることができる。

本発明に係る車両用灯具によれば、灯具ユニットが車両正面方向へ向けて配置された場合でも、半導体発光素子からリフレクタの前方に配置されたエクステンションやバンパー等に向けて出射された直接光が、半導体発光素子の車両幅方向外側に設けられ遮光部材により遮光されるので、対向車ドライバー等にグレアを生じることがない。そこで、光を効果的に前方へ照射することができると共に、設置スペースの無駄を無くすことができる。
したがって、半導体発光素子を光源とする灯具ユニットからの光照射により、所定の配光パターンを形成するように構成された車両用灯具において、その表面形状が後方へ回り込んでいる場合においても、グレアを生じることがない良好な車両用灯具を提供できる。

以下、本発明に係る車両用灯具の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係る車両用灯具を示す正面図、図２は図１に示した車両用灯具のＩＩ−ＩＩ断面矢視図、図３は図２に示した車両用灯具の要部拡大図、図４は図２に示した車両用灯具のＩＶ−ＩＶ断面矢視図、図５は図１に示した灯具ユニットの要部拡大斜視図、図６は図１に示した車両用灯具からの光照射により灯具前方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すれ違いビームの配光パターンを透視的に示す図である。

本実施形態の車両用灯具１０は、例えば車両の前端部分に取り付けられ、走行ビーム及びすれ違いビームを選択的に切り替えて点消灯可能な前照灯である。図１では、例として自動車等の車両の右前方に取り付けられる前照灯ユニット（ヘッドランプユニット）が車両用灯具１０として示されている。

この車両用灯具１０は、図１及び図２に示すように、ランプボディ（灯体）１４と、車両幅方向内側から車両巾方向外側に向けて車両後方側に回り込む光透過性の透光カバー１２と、を備えている。そして、透光カバー１２とランプボディ１４とで囲まれる灯室１０ａ内に３つの灯具ユニット（第１ユニット２０、第２ユニット４０、第３ユニット６０）が支持部材１５上に固定配置されている。また、３つの灯具ユニット２０，４０，６０と透光カバー１２との間には、灯具前方から見たときの隙間を覆うようにエクステンション１６が配置されている。

支持部材１５は、第１ユニット２０の第１光源である第１半導体発光素子（ＬＥＤ）２２の取付面２２ｂが取り付けられる支持面１５ａと、第２ユニット４０の第２光源である第２半導体発光素子（ＬＥＤ）４２，４３の取付面４２ｂが取り付けられる支持面１５ｂとを備え、ランプボディ１４に固定されている。この支持部材１５は、図示しないレベリング機構を介してランプボディ１４に固定されており、各灯具ユニットの光軸調整を行うことができる。

次に、各灯具ユニット２０，４０，６０について説明する。
本実施形態の車両用灯具１０は、第１ユニット２０及び第２ユニット４０から出射する光を重ね合わせてすれ違いビームの配光パターンを形成し、第３ユニット６０から出射する光で走行ビームの配光パターンを形成するように構成されている。

以下では、まず第１ユニット２０について説明する。
第１ユニット２０は、後述する第２ユニット４０と共にすれ違いビームの配光パターンＰＬを形成する灯具ユニットであり、図１に示すように、それぞれ略同一構成の３個のサブユニット２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが、支持部材１５の上方の設置部に幅方向に並んで設置されている。

サブユニット２０Ａは、上端縁に水平及び斜めカットオフラインＣＬ１，ＣＬ２を有するホットゾーン形成用パターンＰｂを形成する（図６参照）。サブユニット２０Ｂは、カットオフラインの下方においてホットゾーン形成用パターンＰｂよりも大きいカットオフライン形成用パターンＰａを形成する（図６参照）。サブユニット２０Ｃは、カットオフラインの下方においてホットゾーン形成用パターンＰｂとカットオフライン形成用パターンＰａとに重なり、カットオフライン形成用パターンＰａよりもさらに横広がりの拡散領域形成用パターンＰｃを形成する（図６参照）。

図２及び図３に示すように、サブユニット２０Ｃ（サブユニット２０Ａ，２０Ｂも略同様）は、支持部材１５の支持面１５ａに固定配置される第１光源としての第１半導体発光素子２２と、該第１半導体発光素子２２からの光を前方へ反射する第１主リフレクタ２６と、支持部材１５の前方に配置されたベース部材２１と、ベース部材２１に保持された投影レンズ２４と、を備える。

第１半導体発光素子２２は、１ｍｍ四方程度の大きさの発光部（発光チップ）２２ａを有する白色発光ダイオードであって、その照射軸Ｌ１がサブユニット２０Ｃの照射方向（図３中左方向）と略垂直となる略鉛直上方に向けられた状態で支持部材１５の支持面１５ａ上に載置されている。なお、発光部２２ａは、その発光部形状や前方に照射される配光に応じて多少角度をつけて配置されるように構成してもよい。また、一つの半導体発光素子の中に複数の発光部（発光チップ）を設けても良い。

第１主リフレクタ２６は、鉛直断面形状が略楕円形状であり、水平断面形状が楕円をベースとした自由曲面形状を有する反射面２７が内側に形成された反射部材である。第１主リフレクタ２６は、その第１焦点Ｆ１が第１半導体発光素子２２の発光部２２ａ近傍となり、そしてその第２焦点Ｆ２がベース部材２１の湾曲面２１ａと水平面２１ｂとが為す稜線２１ｃ近傍に位置するように設計配置されている。

第１半導体発光素子２２の発光部２２ａから出射した光は、第１主リフレクタ２６の反射面２７上にて反射され、第２焦点Ｆ２近傍を通って投影レンズ２４に入射する。また、サブユニット２０Ｃ（サブユニット２０Ａ，２０Ｂ）では、ベース部材２１の稜線２１ｃを境界線として、一部光が水平面２１ｂ上にて反射することにより、光を選択的にカットして車両前方に投影される配光パターンに斜めカットオフラインを形成するように構成されている。すなわち、稜線２１ｃはサブユニット２０Ｃ（サブユニット２０Ａ，２０Ｂ）の明暗境界線を構成している。

なお、第１主リフレクタ２６の反射面２７上にて反射されさらにベース部材２１の水平面２１ｂにて反射された光の一部も、前方に有効光として照射されることが好ましい。したがって、本実施形態では、ベース部材２１の水平面２１ｂの車両前方側は、投影レンズ２４と第１主リフレクタ２６との位置関係を考慮した適宜反射角度が設定された光学的形状を有している。

投影レンズ２４は、第１主リフレクタ２６の反射面２７にて反射した光を車両前方に投影する凸レンズ型の非球面レンズであって、ベース部材２１の車両前方側先端部近傍にて固定されている。本実施形態では、投影レンズ２４の後方側焦点は、第１主リフレクタ２６の第２焦点Ｆ２と略一致するように構成されている。
したがって、第１主リフレクタ２６にて反射して投影レンズ２４に入射した光は、略平行な光として前方に投影される。すなわち、本実施形態の第１ユニット２０のサブユニット２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、それぞれ集光カット形成用の反射型のプロジェクタ型灯具ユニットを構成している。

次に、第２ユニット４０について説明する。
第２ユニット４０は、上述した第１ユニット２０と共にすれ違いビームの配光パターンを形成する灯具ユニットであり、上記サブユニット２０Ｃの下方に配置されている。
第２ユニット４０は、第１ユニット２０のサブユニット２０Ｃにより形成される拡散領域形成用パターンＰｃよりもさらに横広がりの大拡散領域形成用パターンＰｄを形成する（図６参照）。

図１乃至図３に示すように、第２ユニット４０は、支持部材１５の支持面１５ｂに固定配置される第２光源として車両幅方向に並んで配置された一対の第２半導体発光素子４２，４３と、これら第２半導体発光素子４２，４３からの光を前方へ反射する第２主リフレクタ４６と、を備える。

第２半導体発光素子４２，４３は、第１半導体発光素子２２と同様に発光部４２ａ，４３ａを有する白色ダイオードであって、その照射軸Ｌ２が第２ユニット４０の照射方向（図３中左方向）と略垂直となる略鉛直下方に向けられた状態で支持部材１５の支持面１５ｂ上に載置されている。

第２主リフレクタ４６は、発光部４２ａ，４３ａを通る軸を焦点とする放物柱面を基準面とした反射面４６ａが内側に形成された反射部材である。第２半導体発光素子４２，４３の発光部４２ａ，４３ａから出射した光Ｘは、第２主リフレクタ４６の反射面４６ａ上にて反射され、車両前方へ照射される。すなわち、本実施形態の第２ユニット４０は、反射型の灯具ユニットを構成している。尚、第２主リフレクタ４６は、反射面４６ａの前方にエクステンション１６が一体成形されている。

更に、第２半導体発光素子４２，４３のそれぞれの車両幅方向外側には、図１及び図５に示すように、第２半導体発光素子４２，４３から前記反射面４６ａの前方に配置されたエクステンション１６に向けて出射される直接光Ｘ１を遮光する遮光部材５１，５２が設けられている。
本実施形態に係る遮光部材５１，５２は、支持部材１５の支持面１５ｂに固定配置された第２半導体発光素子４２，４３の周囲を覆うカバー部材１７の一部をそれぞれ車両幅方向外側に切り起こして形成されている。

次に、第３ユニット６０は、走行ビームの配光パターンを形成する灯具ユニットであり、支持部材１５に固定配置される第３光源としての第３半導体発光素子（図示せず）と、投影レンズ６４と、を備える。
投影レンズ６４は、第３半導体発光素子の発光部からから出射した光を車両前方に投影する凸レンズ型の非球面レンズであって、投影レンズ６４の後方焦点が、第３半導体発光素子の発光部と略一致するように構成されている（図１参照）。したがって、投影レンズ６４には、第３半導体発光素子の発光部から出射した光が直接入射し、入射した光が略平行な光として光軸に沿って前方に投影される。すなわち、本実施形態の第３ユニット６０は、直射型のプロジェクタ型灯具ユニットを構成している。

尚、本実施形態の車両用灯具１０においては、第１ユニット２０の第１光源及び第２ユニット４０の第２光源が、それぞれ第１半導体発光素子２２及び第２半導体発光素子４２，４３で構成されている。
そこで、一般に小型で消費電力が小さい発光ダイオード（ＬＥＤ）のような半導体発光素子２２，４２，４３を車両用灯具１０の光源とすることで、限られた電力の有効利用が可能となる。

また、本実施形態における第１ユニット２０と第２ユニット４０は、第１半導体発光素子２２の取付面２２ｂと第２半導体発光素子４２，４３の取付面４２ｂが向かい合うように配置されている。
そこで、基板等の設置のために一定のスペースが必要となり、通常は発光させられない第１半導体発光素子２２の取付面２２ｂ側と第２半導体発光素子４２，４３の取付面４２ｂ側とを向かい合わせ、そのスペース部を付加光学ユニット５０で発光させることによって、第１ユニット２０と第２ユニット４０を効率よく配置することができる。

即ち、以上詳述したように、本第１実施形態においては、第１半導体発光素子２２と第２半導体発光素子４２，４３を光源とする第１ユニット２０と第２ユニット４０からの光照射により、図６に示したすれ違いビームの配光パターンＰＬを形成するように構成されており、第２ユニット４０は放物柱面を基準面とした反射面４６ａを備えているので、その照射光により横長の大拡散領域形成用パターンＰｄを形成することができ、これによりすれ違いビームの配光パターンＰＬの大拡散領域形成用パターンＰｄを容易に形成することができる。

その際、第２半導体発光素子４２，４３のそれぞれの車両幅方向外側には、図１及び図５に示すように、第２半導体発光素子４２，４３から前記反射面４６ａの前方に配置されたエクステンション１６に向けて出射される直接光Ｘ１を遮光する遮光部材５１，５２が設けられている。

そこで、本第１実施形態のように、第２ユニット４０が車両正面方向へ向けて奥まった位置に配置された場合でも、図４に示すように、第２半導体発光素子４２，４３からリフレクタ４６の反射面４６ａの前方に配置された他の灯具構成部材であるエクステンション１６に向けて出射された直接光Ｘ１が、第２半導体発光素子４２，４３の車両幅方向外側に設けられ遮光部材５１，５２により遮光されるので、対向車ドライバー等にグレアを生じることがない。そこで、光Ｘを効果的に前方へ照射することができ、設置スペースの無駄を無くすことができる。尚、エクステンション１６の表面を反射光が拡散するような表面形状とすることで、グレアを低減することも可能であるが、表面形状にはデザイン上の制限も多く、遮光部材５１，５２によるグレア防止が非常に有効である。

また、上記実施形態の第２半導体発光素子４２，４３が、車両幅方向に並んで２個配置されると共に、車両幅方向外側に配置される第２半導体発光素子４２に対応する遮光部材５１が、第２半導体発光素子４３に対応する遮光部材５２より大きく形成されている。そこで、対向車ドライバー等に生じるグレアを効率的に防止でき、光Ｘを効果的に前方へ照射することができる。

更に、上記実施形態の遮光部材５１，５２は、第２半導体発光素子４２，４３の周囲を覆うカバー部材１７の一部をそれぞれ車両幅方向外側に切り起こして形成されているので、遮光部材５１，５２を容易に形成することができ、遮光部材５１，５２を設けたことによる第２ユニット４０の製造コストアップを最小限に抑えることができる。勿論、遮光部材を別部材で形成し、第２半導体発光素子４２，４３の車両幅方向外側に接着や嵌合などにより固定することもできる。

尚、本発明の車両用灯具におけるリフレクタ、灯具ユニット、半導体発光素子及び遮光部材等の構成は、上記第１実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の形態を採りうることは云うまでもない。

図７は本発明の第２実施形態に係る車両用灯具における灯具ユニットの要部水平断面図である。
本第２実施形態の第２ユニット６０は、上記第１実施形態の第２ユニット４０と同様に、上述した第１ユニット２０と共にすれ違いビームの配光パターンを形成する灯具ユニットであり、上記サブユニット２０Ｃの下方に配置されている。尚、本第２実施形態の第２ユニット６０において、上記第１実施形態の第２ユニット４０と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７に示すように、第２ユニット６０は、支持部材１５の支持面１５ｂに固定配置される第２光源として車両幅方向に並んで配置された一対の第２半導体発光素子４２，４３と、これら第２半導体発光素子４２，４３からの光を前方へ反射する第２主リフレクタ６６と、を備える。

第２主リフレクタ６６は、発光部４２ａ，４３ａを通る軸を焦点とする放物柱面を基準面とした反射面６６ａが内側に形成された反射部材である。第２半導体発光素子４２，４３の発光部４２ａ，４３ａから出射した光Ｙは、第２主リフレクタ６６の反射面６６ａ上にて反射され、車両前方へ照射される。すなわち、本実施形態の第２ユニット６０は、反射型の灯具ユニットを構成している。

本第２実施形態の第２ユニット６０は、車両正面方向へ向けて奥まった位置に配置された上記第１実施形態の第２ユニット４０に比べて車体前端側に配置されている。また、第２主リフレクタ６６は、上記第１実施形態の第２主リフレクタ４６よりも光軸を車両前後方向に延ばした放物柱面が基準面とされた反射面６６ａを備えている。
そこで、第２ユニット６０の反射面６６ａは、右前方の角部（図７中、破線で示した部分）が車両後方側へ回り込む透光カバー１２によって削られた形状とされている。また、反射面６６ａの前方には、エクステンションを設けるスペースがなく、本来反射面６６ａが形成される右前方の角部には車体構成部材であるバンパー６５が配置されている。

更に、第２半導体発光素子４２，４３のそれぞれの車両幅方向外側には、図７に示すように、第２半導体発光素子４２，４３から反射面６６ａの前方に配置されたバンパー６５に向けて出射される直接光Ｙ１を遮光する遮光部材５１，５２が設けられている。

即ち、本第２実施形態のように、第２ユニット６０が車体前端側に配置された場合でも、図７に示すように、第２半導体発光素子４２，４３からリフレクタ６６の前方に配置されたバンパー６５に向けて出射された直接光Ｙ１が、第２半導体発光素子４２，４３の車両幅方向外側に設けられ遮光部材５１，５２により遮光されるので、対向車ドライバー等にグレアを生じることがない。そこで、光Ｙを効果的に前方へ照射することができ、設置スペースの無駄を無くすことができる。尚、バンパー６５の表面は、エクステンションの表面のように反射光が拡散するような表面形状とすることができず、反射された直接光Ｙ１は完全な上向き光となってしまうので、遮光部材５１，５２によるグレア防止が非常に有効である。

本発明の第１実施形態に係る車両用灯具を示す正面図である。 図１に示した車両用灯具のＩＩ−ＩＩ断面矢視図である。 図２に示した車両用灯具の要部拡大図である。 図２に示した車両用灯具のＩＶ−ＩＶ断面矢視図である。 図１に示した灯具ユニットの要部拡大斜視図である。 図１に示した車両用灯具からの光照射により灯具前方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すれ違いビームの配光パターンを透視的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用灯具における灯具ユニットの要部水平断面図である。

符号の説明

１０ 車両用灯具
１２ 透光カバー
１４ ランプボディ
１５ 支持部材
１５ａ，１５ｂ 支持面
１６ エクステンション
１７ カバー部材
２０ 第１ユニット
２０Ａ サブユニット
２０Ｂ サブユニット
２０Ｃ サブユニット
２２ 第１半導体発光素子（第１光源）
２２ａ 発光部
２２ｂ 取付面
２６ 第１主リフレクタ
２７ 反射面
２８ 明るさ低減手段
２９ 明るさ増加手段
４０ 第２ユニット
４２，４３ 第２半導体発光素子（第２光源）
４２ａ，４３ａ 発光部
４２ｂ 取付面
４６ 第２主リフレクタ
５１，５２ 遮光部材

Claims (3)

1. ランプボディと、車両幅方向内側から車両巾方向外側に向けて車両後方側に回り込む透光カバーとで形成された灯室内に配置された灯具ユニットが、
   光軸が車両前後方向に延びるリフレクタと、
   その照射軸が前記リフレクタの光軸と略垂直となる略鉛直下方に向けられた状態で配置される半導体発光素子と、
   前記半導体発光素子の車両幅方向外側に設けられ、前記半導体発光素子から前記リフレクタの前方に配置されたエクステンションに向けて出射される直接光を遮光する遮光部材と、を備えたことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記半導体発光素子が、車両幅方向に並んで複数個配置されると共に、前記遮光部材は、車両幅方向外側に配置される半導体発光素子に対応するものほど大きいことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記遮光部材が、前記半導体発光素子の周囲を覆うカバー部材の一部を切り起こして形成されることを特徴とする請求項1又は２に記載の車両用灯具。

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