JP2009152056A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】ロービーム配光時における車両前方斜め上方の視認性の向上を図る。
【解決手段】第１光源ユニット３の第１半導体発光素子４ａを点灯すると、その出射光は第１リフレクタ５により投影レンズ２側に向けて反射され、その反射光の一部がシェード６により遮断されて、上端縁にカットオフラインＣＬを有するロービーム配光パターンＰＬが形成される。第１リフレクタ５からシェード６よりも前方位置に向けて反射した光の一部は、シェード６の前方に配置された平板状リフレクタ７で上方側に向けて反射して投影レンズ２に入射し、該投影レンズ２から車両前方斜め上方に指向した光束ＬＯが出射される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のヘッドランプやフォグランプ等に用いられるプロジェクタ型の車両用灯具に関する。

自動車のヘッドランプの中には、光源として例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）のような半導体発光素子を用いたプロジェクタ型のヘッドランプが多用されており、中でも、１つのプロジェクタ型の灯具でロービーム配光パターンとハイビーム配光パターンとを形成するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１６４７３５号公報

ロービーム配光パターンは、周知のように上端縁にカットオフラインを形成して、対向車および前走車の乗員に眩惑を与えないようにグレア光を抑制するようにしてある。

このため、カットオフラインよりも鉛直上方に設置された道路標識等にランプ照射光が行き届きにくく、車両前方斜め上方の視認性を高めることが望まれる。

そこで、本発明はロービーム配光パターン形成時に、オーバーヘッドサインと称される車両前方斜め上向きの光束が得られて、カットオフラインよりも鉛直上方に設置された道路標識等を明確に視認することができるプロジェクタ型の車両用灯具を提供するものである。

本発明の車両用灯具にあっては、投影レンズの後方に配置した半導体発光素子の出射光を、リフレクタにより投影レンズ側に向けて反射し、その一部を半導体発光素子の前方に配置したシェードにより遮断して、上端縁にカットオフラインを有するロービーム配光パターンを形成するプロジェクタ型の車両用灯具において、
前記投影レンズとシェードとの間に、リフレクタからの反射光の一部を上方側へ向けて反射し、投影レンズを通して車両前方斜め上方に指向した光束を形成する平板状リフレクタを設けたことを主要な特徴としている。

本発明によれば、半導体発光素子を点灯すると、その出射光はリフレクタにより投影レンズ側に向けて反射され、この反射光の一部がシェードにより遮断されて、投影レンズを通して車両前方に上端縁にカットオフラインを有するロービーム配光パターンが形成される。

リフレクタからシェードよりも前方位置に向けて反射した光の一部は、シェードの前方に配置された平板状リフレクタで上方側に向けて反射して投影レンズに入射し、該投影レンズからオーバーヘッドサインと称される車両前方斜め上方に指向した光束が出射される。

この結果、ロービーム配光パターンであっても、オーバーヘッドサインにより、カットオフラインよりも鉛直上方に設置された道路標識等を明確に視認することができる。

以下、本発明の実施形態を自動車のヘッドランプを例に採って、図面と共に詳述する。

図１〜４は本発明にかかるヘッドランプの第１実施形態を示し、図１はヘッドランプを鉛直断面としてロービーム配光時の光路状態を示す略示的説明図、図２はヘッドランプを鉛直断面としてハイビーム配光時の光路状態を示す略示的説明図、図３は車両前方の仮想鉛直スクリーンに形成されるロービーム配光パターンを模式的に示す説明図、図４は車両前方の仮想鉛直スクリーンに形成されるハイビーム配光パターンを模式的に示す説明図である。

図１に示すように本実施形態のヘッドランプ１は、その前後方向に延びる光軸Ｘを有する投影レンズ２と、該投影レンズ２の後方に配置されたロービーム配光用の第１光源ユニット３と、ハイビーム配光用の第２光源ユニット１０とを備えたプロジェクタ型ランプとして構成されている。

第１光源ユニット３は、投影レンズ２の後側焦点Ｆよりも後方側で光軸Ｘ上に配置された第１半導体発光素子４ａと、第１半導体発光素子４ａの上方側を覆って配置された第１リフレクタ５と、後側焦点Ｆから光軸Ｘに沿って第１半導体発光素子４ａへ向けて延びる平板状のシェード６と、を備えている。

第１半導体発光素子４ａとして、例えば所要の大きさの発光チップ４上に形成されたＬＥＤが用いられ、この発光チップ４を光軸Ｘ上において鉛直上方に向けて配置されている。

第１リフレクタ５の反射面５ａは、光軸Ｘ上に長軸を持つ回転楕円面を基調とした自由曲面で構成されている。反射面５ａの離心率は、図１に示す鉛直断面において最も小さく、水平断面に近づくにつれて大きく設定されている。

図１，図２に示す鉛直断面では、反射面５ａは発光チップ４の発光中心を第１焦点とし、光軸Ｘ上の後側焦点Ｆまたはそのやや前方位置を第２焦点ｆａとする自由曲面に形成されているため、第１半導体発光素子４ａの出射光は第２焦点ｆａ近傍に収束されることになる。

本実施形態では便宜上、第２焦点ｆａの位置を後側焦点Ｆの位置としている。

シェード６は上面が反射面を形成し、光軸Ｘ上に水平に配置されている。第１リフレクタ５からの反射光の一部はシェード６により遮断されて、図３に示すように上端縁にカットオフラインＣＬを有するロービーム配光パターンＰＬが形成される。

従って、カットオフラインＣＬはシェード６の前端部上面の形状によって決定され、例えば図３に示す左右段付きのカットオフラインＣＬは、この前端部上面を左右に段差がある平担面に形成することにより得られる。

投影レンズ２とシェード６との間には、少なくともその上面を反射面とした平板状リフレクタ７が配置されている。

平板状リフレクタ７は、光軸Ｘ上で後側焦点Ｆよりも前方位置に水平に配置されている。

これにより、後側焦点Ｆよりも前方位置に指向するリフレクタ４からの反射光の一部が上方側に向けて反射され、投影レンズ２を通して車両前方斜め上方に指向したオーバーヘッドサインと称される光束ＬＯが形成される。

第２光源ユニット１０は、平板状リフレクタ７の前後方向中央部分で光軸Ｘと直交する直線Ｚ上に配置された第２半導体発光素子１１ａと、第２半導体発光素子１１ａの前方側を覆って配置された第２リフレクタ１２と、第２半導体発光素子１１ａの下側で直線Ｚに沿って配置された平板状の第３リフレクタ１３と、を備えている。

第２半導体発光素子１１ａとして、第１光源ユニット３と同様に例えば所要の大きさの発光チップ１１上に形成されたＬＥＤが用いられ、この発光チップ１１を直線Ｚ上において前方に向けて配置されている。

第２リフレクタ１２は、第１リフレクタ５と同様に直線Ｚ上に長軸を持つ回転楕円面を基調とした自由曲面に形成された反射面１２ａを備えている。

図１，図２に示す鉛直断面では、反射面１２ａは発光チップ１１の発光中心を第１焦点とし、反射面１２ａで反射した第２半導体発光素子１１ａの光が、平板状リフレクタ７の配置部分に収束するようにされている。

第３リフレクタ１３は、前面を反射面としてあり、第２リフレクタ１２の上側部分で反射した第２半導体発光素子１１ａの光の一部を、平板状リフレクタ７に向けて反射させるもので、シェード６と第２リフレクタ１２の相互で反射光を遮断するシェードを兼ねている。

一方、平板状リフレクタ７は、支軸８を中心に所定の角度で前下がりに傾動可能とされている。

本実施形態では、第２リフレクタ１２の第２焦点ｆｂは、直線Ｚ上において前下がりに傾動した平板状リフレクタ７の反射面もしくはその上下方向近傍位置に設定される。

これにより、図２に示すように第２リフレクタ１２および第３リフレクタ１３からの反射光は傾動した平板状リフレクタ７の反射面に向けて収束され、該反射面で投影レンズ２に向けて反射させて、投影レンズ２を通して水平方向やや上向きのハイビーム配光Ｌ_２が得られるようにしている。

第２半導体発光素子１１ａの点灯と、平板状リフレクタ７の傾動は、図外のランプスイッチのハイビーム位置への切り換え操作によって同時に行われる。

ランプスイッチのハイビーム位置からロービーム位置への切り換え操作により、第２半導体発光素子１１ａの消灯と、平板状リフレクタ７の元の水平位置への回動復帰とが同時に行われる。

以上の構成よりなる第１実施形態のヘッドランプ１によれば、図外のランプスイッチにより第１半導体発光素子４ａを点灯すると、その出射光は図１に示すように第１リフレクタ５の反射面５ａで前方に向けて反射して投影レンズ２に入射される。

第１リフレクタ５の反射光の一部はシェード６により遮断されて、その反射面で反射した光は投影レンズ２の上部側に入射される。

これにより、投影レンズ２から水平方向やや下向きのロービーム配光Ｌ_１が得られ、図３に示すように上端縁にカットオフラインＣＬを有するロービーム配光パターンＰＬが形成される。

第１リフレクタ５から後側焦点Ｆよりも前方位置に向けて反射した光の一部は、平板状リフレクタ７上面の反射面で上方側へ向けて反射して投影レンズ２に入射される。

これにより、投影レンズ２から、車両前方斜め上方に指向したオーバーヘッドサインと称される光束ＬＯが出射される。

この結果、図３に示すようにロービーム配光パターンＰＬのカットオフラインＣＬの中央部分の上側に、オーバーヘッドサインＬＯによる配光パターンＰＯが形成され、カットオフラインＣＬよりも鉛直上方に設置された道路標識等を明確に視認することができる。

次に、図外のランプスイッチのハイビーム切り換えにより、第１半導体発光素子４ａの点灯に加えて第２半導体発光素子１１ａを点灯すると、これと同時に図２に示すように平板状リフレクタ７が前下がりに所定角度に傾動される。

すると、第２半導体発光素子１１ａの出射光は、第２リフレクタ１２の反射面１２ａで反射して、傾動した平板状リフレクタ７に向けて収束される。

平板状リフレクタ７の反射面で反射した光は投影レンズ２に入射され、該投影レンズ２から水平方向やや上向きのハイビーム配光Ｌ_２として車両前方に出射される。

これにより、ロービーム配光Ｌ_１とハイビーム配光Ｌ_２との合成配光パターンとして、図４に示すようにロービーム配光パターンＰＬのカットオフラインＣＬの上方側に広がる配光領域ＰＵを持つハイビーム配光パターンＰＨが形成される。

このように本実施形態のヘッドランプ１では、ロービーム配光パターン形成時には、オーバーヘッドサインＬＯによってカットオフラインＣＬよりも鉛直上方の視認性を向上することができる。

しかも、１つのプロジェクタ型ランプで、ロービーム配光パターンＰＬとハイビーム配光パターンＰＨとを任意に切り換えて現出させることができる。

ここで、特に本実施形態では前述のように、平板状リフレクタ７を前下がりに所定角度に傾動可能とし、その上方に配設した第２光源ユニット１０における第２半導体発光素子１１ａの出射光を第２リフレクタ１２で反射して、傾動した平板状リフレクタ７に向けて収束させる簡単な構造でハイビーム配光パターンＰＨを形成することができる。

このため、ロービーム配光パターンＰＬとハイビーム配光パターンＰＨとを切り換え可能なプロジェクタ型のヘッドランプ１を構造上有利に得ることができる。

また、平板状リフレクタ７は、第２半導体発光素子１１ａの点灯と同時に前下がりに所定角度に傾動可能としてあるため、ハイビーム切り換え時に直ちにハイビーム配光パターンＰＨを現出できて、遠方視認性を確保することができる。

更に、第２リフレクタ１２の第２焦点ｆｂは、傾動した平板状リフレクタ７の反射面もしくはその上下方向近傍位置に設定されているため、平板状リフレクタ７の面積を可及的に小さくして、第２半導体発光素子１１ａの鮮明な光源像が得られるから、ハイビーム配光時の光量損失を少なく抑えることができる。

また、第１半導体発光素子４ａと第２半導体発光素子１１ａとが前後に所要の間隔をおいて離間配置されるため、これら第１，第２半導体発光素子４，１１の放熱性を高めることができる。

図５は本発明の第２実施形態を示す図２と同様の断面説明図である。

本実施形態では、第２光源ユニット１０が第１実施形態とは逆に、平板状リフレクタ７の下方に配設されている。

第２光源ユニット１０が、第１実施形態に示す配置状態から、光軸Ｘの線対称として平板状リフレクタ７の下方に配設された場合、第２半導体発光素子１１ａの直接光が投影レンズ２に斜め上向きに入射して配光性が悪化してしまう。

そこで、本実施形態にあっては、発光チップ１１が、直線Ｚ上で第２半導体発光素子１１ａを後方に向けて配置されていると共に、第２リフレクタ１２は第２半導体発光素子１１ａの後方を覆って配置されている。

平板状の第３リフレクタ１３は、第２半導体発光素子１１ａの上側で直線Ｚに沿って配置されるが、第２リフレクタ１２の下側部分で反射した第２半導体発光素子１１ａの光の一部を、平板状リフレクタ７に向けて反射し得るように、後面が反射面として形成される。

平板状リフレクタ７は、その上下両面が反射面として形成されていると共に、第２半導体発光素子１１ａの点灯と同時に前上がりに所定角度に傾動可能とされている。

そこで、第２リフレクタ１２の第２焦点ｆｂは、前上がりに傾動した平板状リフレクタ７の下側反射面もしくはその上下方向近傍位置に設定される。

このように、第２光源ユニット１０を平板状リフレクタ７の下方に配設した場合であっても、ロービーム配光時は第１実施形態と全く同様に図３に示すロービーム配光パターンＰＬと、オーバーヘッドサインＬＯによる配光パターンＰＯとが形成される。

ハイビーム配光時は、図５に示すように第２半導体発光素子１１ａの出射光が第２リフレクタ１２の反射面１２ａで反射して、前上がりに傾動した平板状リフレクタ７に向けて収束される。

平板状リフレクタ７で反射した光は投影レンズ２に入射され、該投影レンズ２から水平方向やや上向きのハイビーム配光Ｌ_２として車両前方に出射される。

これにより、ロービーム配光Ｌ_１とハイビーム配光Ｌ_２との合成配光パターンとして、図４に示すようなハイビーム配光パターンＰＨを得ることができる。

なお、前記各実施形態ではヘッドランプに本発明を適用した例を示したが、フォグランプやコーナリングランプ等に適用することもできる。

本発明の第１実施形態に関わるヘッドランプの鉛直断面におけるロービーム配光時の光路状態を示す略示的説明図。 本発明の第１実施形態に関わるヘッドランプの鉛直断面におけるハイビーム配光時の光路状態を示す略示的説明図。 本発明の第１実施形態における車両前方の仮想鉛直スクリーンに形成されるロービーム配光パターンを模式的に示す説明図。 本発明の第１実施形態における車両前方の仮想鉛直スクリーンに形成されるハイビーム配光パターンを模式的に示す説明図。 本発明の第２実施形態に関わるヘッドランプの鉛直断面におけるハイビーム配光時の光路状態を示す略示的説明図。

符号の説明

１ ヘッドランプ（車両用灯具）
２ 投影レンズ
４ 第１半導体発光素子（半導体発光素子）
５ 第１リフレクタ（リフレクタ）
６ シェード
７ 平板状リフレクタ
１１ 第２半導体発光素子
１２ 第２リフレクタ
Ｌ_１ ロービーム配光
Ｌ_２ ハイビーム配光
ＬＯ 車両前方斜め上方に指向した光束
ＰＬ ロービーム配光パターン
ＰＨ ハイビーム配光パターン
ＣＬ カットオフライン
ＰＯ 車両前方斜め上方に指向した光束の配光パターン
ＰＵ カットオフラインの上方側に広がる配光領域
ｆｂ 第２リフレクタの第２焦点

Claims (4)

1. 投影レンズの後方に配置した半導体発光素子の出射光を、リフレクタにより投影レンズ側に向けて反射し、その一部を半導体発光素子の前方に配置したシェードにより遮断して、上端縁にカットオフラインを有するロービーム配光パターンを形成するプロジェクタ型の車両用灯具において、
   前記投影レンズとシェードとの間に、リフレクタからの反射光の一部を上方側へ向けて反射し、投影レンズを通して車両前方斜め上方に指向した光束を形成する平板状リフレクタを設けたことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記平板状リフレクタの上方又は下方位置に、第２半導体発光素子と、該第２半導体発光素子の出射光を前記平板状リフレクタに向けて反射する第２リフレクタと、を配置する一方、
   前記平板状リフレクタを上下方向に所定角度に傾動可能とし、
   前記第２リフレクタからの反射光を、傾動した平板状リフレクタにより前記投影レンズ側に向けて反射して、ロービーム配光パターンのカットオフラインの上方側に広がった配光領域を持つハイビーム配光パターンを形成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記平板状リフレクタを、前記第２半導体発光素子の点灯と同期して傾動するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記第２リフレクタの第２焦点位置を、所定角度に傾動した平板状リフレクタの反射面もしくはその上下方向近傍に設定したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用灯具。

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