JP2010073432A - 車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の車両用前照灯では、左右方向のスペースが大きくかつ上下方向のスペースが小さい収納スペースに適していない。
【解決手段】この発明は、カットオフラインＣＬを有するすれ違い用配光パターンＬＰを車両の前方に照射するプロジェクタランプユニット２と、プロジェクタランプユニット２を保持する保持部材３と、保持部材３のうちプロジェクタランプユニット２の光軸Ｚ−Ｚに対して左右の位置に配置されている補助半導体型光源４、および、補助半導体型光源４からの光をすれ違い用配光パターンＬＰに対して左右に拡散された拡散配光パターンＷＰとして車両の前方に反射させる補助リフレクタ５と、を備える。この結果、この発明は、左右方向のスペースが大きくかつ上下方向のスペースが小さい収納スペースに適している。
【選択図】 図１

Description

この発明は、光源としてたとえばＬＥＤなどの半導体型光源を使用する車両用前照灯に関するものである。

この種の車両用前照灯は、従来からある（たとえば、特許文献１）。以下、この従来の車両用前照灯について説明する。従来の車両用前照灯は、半導体型光源を光源としてカットオフラインを有する主配光パターンを照射するプロジェクタランプユニットと、プロジェクタランプユニットを保持する保持部材と、保持部材のうちプロジェクタランプユニットの光軸に対して下の位置に配置されている補助半導体型光源と、保持部材のうちプロジェクタランプユニットの光軸に対して下の位置に配置されていて、補助半導体型光源からの光を主配光パターンに対して左右に拡散された拡散配光パターンとして車両の前方に反射させる補助反射面を有する補助リフレクタと、を備えるものである。

以下、従来の車両用前照灯の作用について説明する。プロジェクタランプユニットの半導体型光源および補助半導体型光源を点灯発光させる。すると、プロジェクタランプユニットからカットオフラインを有する主配光パターンが車両の前方に照射され、一方、補助半導体型光源からの光が補助反射面で拡散配光パターンとして車両の前方に反射する。これにより、カットオフラインを有する主配光パターンと、その主配光パターンに対して左右に拡散されている拡散配光パターンとが得られる。

ところが、従来の車両用前照灯は、補助半導体型光源および補助反射面が保持部材のうちプロジェクタランプユニットの光軸に対して下の位置に配置されているので、左右方向の寸法を小さくすることができるが、上下方向の寸法が大きくなる。このために、従来の車両用前照灯は、左右方向のスペースが小さくかつ上下方向のスペースが大きい収納スペースの場合には適しているが、左右方向のスペースが大きくかつ上下方向のスペースが小さい収納スペースの場合には適していない。

特開２００６−１３４８１０号公報

この発明が解決しようとする問題点は、従来の車両用前照灯では、左右方向のスペースが大きくかつ上下方向のスペースが小さい収納スペースに適していないという点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、半導体型光源を光源としてカットオフラインを有する主配光パターンを車両の前方に照射するプロジェクタランプユニットと、プロジェクタランプユニットを保持する保持部材と、保持部材のうちプロジェクタランプユニットの光軸に対して左右の位置に配置されている補助半導体型光源と、保持部材のうちプロジェクタランプユニットの光軸に対して左右の位置に配置されていて補助半導体型光源からの光を主配光パターンに対して左右に拡散された拡散配光パターンとして車両の前方に反射させる補助反射面を有する補助リフレクタと、を備える、ことを特徴とする。

また、この発明（請求項２にかかる発明）は、補助半導体型光源が主配光パターンの照射方向に対して反対方向に傾斜した状態で配置されている、ことを特徴とする。

この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、前記の課題を解決するための手段により、プロジェクタランプユニットの半導体型光源および補助半導体型光源を点灯発光させると、プロジェクタランプユニットからカットオフラインを有する主配光パターンが車両の前方に照射され、一方、補助半導体型光源からの光が補助反射面で拡散配光パターンとして車両の前方に反射する。これにより、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、カットオフラインを有する主配光パターンと、その主配光パターンに対して左右に拡散されている拡散配光パターンとが得られる。

特に、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、補助半導体型光源および補助反射面がプロジェクタランプユニットの光軸に対して左右に位置するので、左右方向の寸法が大きくなるが、上下方向の寸法を小さくすることができる。このために、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、左右方向のスペースが大きくかつ上下方向のスペースが小さい収納スペースの場合に適している。

しかも、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、補助半導体型光源および補助反射面がプロジェクタランプユニットの光軸に対して左右に位置するので、補助半導体型光源および補助反射面がプロジェクタランプユニットの光軸に対して下に位置する従来の車両用前照灯と比較して、補助反射面の設計製造が簡単であり、かつ、拡散配光パターンの設計制御が簡単であり、カットオフラインを有する主配光パターンに対して左右に拡散されている拡散配光パターンを簡単にかつ正確に配光制御することができる。

また、この発明（請求項２にかかる発明）の車両用前照灯は、補助半導体型光源が主配光パターンの照射方向に対して反対方向に傾斜した状態で配置されているので、補助半導体型光源を主配光パターンの照射方向と平行に配置した車両用前照灯と比較して、補助反射面を有する補助リフレクタを主配光パターンの照射方向に対して反対方向に後退させることができ、かつ、左右の補助リフレクタを寄せ合わせることができる。これにより、この発明（請求項２にかかる発明）の車両用前照灯は、補助半導体型光源を主配光パターンの照射方向と平行に配置した車両用前照灯と比較して、主配光パターンの照射方向の寸法、および、左右方向の寸法を小さくすることができ、さらに小型化（コンパクト化） を図ることができる。

以下に、この発明にかかる車両用前照灯の実施例のうちの２例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この明細書および特許請求の範囲において、「上、下、前、後、左、右」とは、この発明にかかる車両用前照灯を車両に取り付けた際の車両の「上、下、前、後、左、右」である。

図１〜図１３は、この発明にかかる車両用前照灯の実施例１を示す。以下、この実施例１における車両用前照灯の構成について説明する。図１において、符号１は、この実施例１における車両用前照灯である。前記車両用前照灯１は、プロジェクタランプユニット２と、保持部材３と、補助半導体型光源４と、補助リフレクタ５と、図示しない自動車用前照灯のランプハウジングおよびランプレンズ（たとえば、素通しのアウターレンズなど）と、から構成されている。

前記プロジェクタランプユニット２および前記保持部材３および前記補助半導体型光源４および前記補助リフレクタ５は、ランプユニットを構成する。１個もしくは複数個の前記ランプユニットは、自動車用前照灯の前記ランプハウジングおよび前記ランプレンズにより区画されている灯室内に、たとえば光軸調整機構を介して配置されている。

前記プロジェクタランプユニット２は、プロジェクタタイプのランプユニットからなり、半導体型光源６と、リフレクタ７と、シェード８と、投影レンズ９と、前記保持部材３と、から構成されている。

前記保持部材３は、たとえば、樹脂や金属性ダイカストなどの熱伝導率が高い材料からなる。前記保持部材３は、図４〜図９に示すように、直方体形状をなすブロック部１０と、平板形状をなす２本のアーム部１１と、から構成されている。前記２本のアーム部１１は、前記ブロック部１０の前面と左右両側面とのなす左右両角部から前方に末広がりにすなわち傾斜した状態で一体に突設されている。前記ブロック部１０は、フィン形状として、ヒートシンク部材と兼用しても良い。

前記半導体型光源６および前記補助半導体型光源４は、たとえば、ＬＥＤ、ＥＬ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源（この実施例１ではＬＥＤ）を使用する。前記半導体型光源６は、図１、図４〜図９に示すように、四角形の基板１２と、前記基板１２の一面に固定された微小な直方体形状の光源チップ（半導体チップ）の発光体（図示せず）と、前記発光体を覆う半球形状の光透過部材（レンズ）１３と、から構成されている。前記半導体型光源６および前記補助半導体型光源４は、前記保持部材３にそれぞれ固定されている。

すなわち、前記半導体型光源６は、前記ブロック部１０の上面のほぼ中央に固定されている。また、前記補助半導体型光源４は、左右の前記アーム部１１の後傾斜面のほぼ中央にそれぞれ固定されている。この結果、前記補助半導体型光源４は、前記保持部材３のうち前記プロジェクタランプユニット２の光軸Ｚ−Ｚに対して左右の位置に、かつ、カットオフラインＣＬを有する主配光パターン、たとえば、すれ違い用配光パターンＬＰの照射方向（前方向）に対して反対方向（後方向）に傾斜した状態で配置されている。

前記リフレクタ７は、光不透過性の樹脂部材などから構成されている。また、前記リフレクタ７は、図１、図３、図４、図９、図１０に示すように、前側部分が半円形に開口し、かつ、下側部分が開口し、一方、前側部分から中央部分（上側部分）を経て後側部分までが閉塞している。前記リフレクタ７は、前記保持部材３の前記ブロック部１０の上面に固定されている。前記リフレクタ７の閉塞部の凹内面には、アルミ蒸着もしくは銀塗装などが施されていて反射面１４が設けられている。

前記反射面１４は、前記リフレクタ７のうち中央部分（上側部分）から後側部分にかけての閉塞部の凹内面に設けられている。前記反射面１４は、収束型の楕円反射面である。すなわち、前記反射面１４は、楕円を基本（基準、基調）とする自由曲面（ＮＵＲＢＳ曲面）の反射面である。前記の楕円を基本とする自由曲面（ＮＵＲＢＳ曲面）の反射面とは、図４の垂直断面が楕円をなし、かつ、図示しない水平断面が放物線ないし変形放物線をなす反射面からなるものである。前記反射面１４は、第１焦点と、第２焦点と、光軸Ｚ−Ｚと、を有する。前記第２焦点は、水平断面上の焦線、すなわち、上（平面）から見て両端が前側に位置し中央が後側に位置するような湾曲した焦線となる。前記リフレクタ７の前記反射面１４の第１焦点もしくはその近傍には、前記半導体型光源６の前記発光体が位置する。なお、前記反射面１４は、第１焦点と第２焦点と光軸とを有する単なる回転楕円面からなる反射面であっても良い。この場合、第２焦点は、焦線ではなく焦点となる。前記リフレクタ７の前記反射面１４は、前記半導体型光源６からの光Ｌ１を反射させるものである。

前記リフレクタ７の下側開口部の縁には、水平板部１５が一体に設けられている。前記水平板部１５は、前記保持部材３の前記ブロック部１０の上面を覆う程度の大きさをなす。前記水平板部１５の前部の左右両角部には、水平棒部１６が前方に末広がりに一体に突設されている。前記水平棒部１６は、前記保持部材３の前記アーム部１１の上面に載置される。前記水平棒部１６の前部には、円環状のリム部１７が一体に設けられている。

前記シェード８は、図４、図６〜図８、図１０に示すように、前記保持部材３の前記ブロック部１０の前面と上面とのなす角部に一体に設けられている。前記保持部材３の前記ブロック部１０の上面の前半分には、四角形の凹部１８が設けられていて、前記凹部１８の前側の壁部が前記シェード８を構成するものである。前記シェード８の縁には、エッジ１９が設けられている。前記エッジ１９は、上水平エッジと、斜めエッジと、下水平エッジと、からなる。前記シェード８のエッジ１９は、前記リフレクタ７の前記反射面１４の第２焦点もしくはその近傍に位置する。

前記シェード８は、前記半導体型光源６からの光であって、前記リフレクタ７の前記反射面１４からの反射光の一部を遮蔽して、残りの反射光でカットオフラインＣＬを有する主配光パターン、たとえば、すれ違い用配光パターンＬＰを形成するものである。前記シェード８のエッジ１９は、前記すれ違い用配光パターンＬＰのカットオフラインＣＬを形成するものである。すなわち、上水平エッジは下水平カットオフラインを、斜めエッジは斜めカットオフラインを、下水平エッジは上水平カットオフラインを、それぞれ形成するものである。

前記投影レンズ９は、図１〜図５、図７〜図１０に示すように、前記保持部材３の前記アーム部１１の先端部（前端部）と前記リム部１７に固定されている。前記投影レンズ９は、非球面レンズの凸レンズである。前記投影レンズ９の前方側（外部側）は、凸非球面をなし、前記投影レンズ９の後方側（前記半導体型光源６側）は、平非球面（平面）をなすものである。なお、前記投影レンズ９の前方側は、曲率が大きい（曲率半径が小さい）凸非球面をなし、前記投影レンズ９の後方側は、曲率が小さい（曲率半径が大きい）凸非球面をなすものであってもよい。このような投影レンズ９を使用することにより、前記投影レンズ９の焦点距離が小さくなるので、その分、この実施例１における車両用前照灯１の前記投影レンズ９の光軸方向Ｚ−Ｚの寸法がコンパクトとなる。

前記投影レンズ９は、前側焦点（前記半導体型光源６側の焦点）および後側焦点（外部側の焦点）と、前記前側焦点と前記後側焦点とを結ぶ光軸とを有する。前記リフレクタ７の前記反射面１４の光軸Ｚ−Ｚと前記投影レンズ９の光軸とは、一致（ほぼ一致も含む）する。前記投影レンズ９の前側焦点は、レンズ焦点（物空間側の焦点面であるメリジオナル像面）である。前記投影レンズ９の前記レンズ焦点は、前記リフレクタ７の前記反射面１４の第２焦点もしくはその近傍に位置する。なお、前記半導体型光源６からの光は、高い熱を持たないので、前記投影レンズ９として樹脂製のレンズを使用することができる。前記投影レンズ９は、この例ではアクリルを使用する。前記投影レンズ９は、前記カットオフラインＣＬを有する前記すれ違い用配光パターンＬＰを前方（車両の前方）に投影（照射）するものである。

前記補助リフレクタ５は、光不透過性の樹脂部材などから構成されている。また、前記補助リフレクタ５は、図１〜図３、図５、図８〜図１０に示すように、回転放物面の一部の曲面形状をなす反射部２０と、平面形状をなす固定部２１と、から構成されている。前記補助リフレクタ５の前記固定部２１は、前記保持部材３の前記ブロック部１０の左右両側面の後半分の箇所に固定されている。この結果、前記補助リフレクタ５は、前記保持部材３のうち前記プロジェクタランプユニット２の光軸Ｚ−Ｚに対して左右の位置に配置されている。

前記補助リフレクタ５の前記反射部２０の内面（前記補助半導体型光源４と対向する面）には、アルミ蒸着もしくは銀塗装などが施されていて補助反射面２２が設けられている。前記補助反射面２２は、発散（拡散）型の放物線反射面である。すなわち、前記補助反射面２２は、放物線を基本（基準、基調）とする自由曲面（ＮＵＲＢＳ曲面）の反射面である。前記の放物線を基本とする自由曲面（ＮＵＲＢＳ曲面）の反射面とは、図５の水平断面が変形放物線をなし、かつ、図示しない垂直断面が放物線ないし変形放物線をなす反射面からなるものである。前記補助反射面２２は、焦点（図示せず）と、光軸（図示せず）と、を有する。前記補助リフレクタ５の前記補助反射面２２の焦点もしくはその近傍には、前記補助半導体型光源４の前記発光体が位置する。なお、前記補助反射面２２は、焦点と光軸とを有する単なる回転放物面からなる反射面であっても良い。前記補助リフレクタ５の前記補助反射面２２は、前記補助半導体型光源４からの光Ｌ２を反射させて、前記すれ違い用配光パターンＬＰに対して左右に拡散された拡散配光パターンＷＰとして車両の前方に反射させるものである。

前記反射面１４および前記補助反射面２２は、自由曲面（ＮＵＲＢＳ曲面）の反射面からなる。前記反射面１４の自由曲面（ＮＵＲＢＳ曲面）および前記補助反射面２２の自由曲面（ＮＵＲＢＳ曲面）は、「Mathematical Elements for Computer Graphics」（Devid F. Rogers、J Alan Adams）に記載されているＮＵＲＢＳの自由曲面（Non-Uniform RaＴional B-Spline Surface）である。

この実施例１における車両用前照灯１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

車両用前照灯１の半導体型光源６の発光体および補助半導体型光源４の発光体を点灯発光させる。すると、半導体型光源６の発光体から光Ｌ１（図４中の実線矢印にて示す）が放射される。半導体型光源６からの光Ｌ１の一部は、リフレクタ７の反射面１４で反射される。この反射光は、反射面１４の第２焦点に収束（集中）する。第２焦点に収束する反射光の一部は、シェード８によりカットオフされる。シェード８によりカットオフされなかった反射光Ｌ１は、投影レンズ９を透過して、図１１に示すように、上縁にカットオフラインＣＬを有するすれ違い用配光パターンＬＰとして車両の前方に照射される。

また、補助半導体型光源４の発光体から光Ｌ２（図５中の実線矢印にて示す）が放射される。補助半導体型光源４からの光Ｌ２は、補助リフレクタ５の補助反射面２２で反射される。この反射光は、投影レンズ９の左右両側を通過して、図１２に示すように、すれ違い用配光パターンＬＰに対して左右に拡散された拡散配光パターンＷＰとして車両の前方に照射される。そして、図１３に示すように、すれ違い用配光パターンＬＰと拡散配光パターンＷＰとが合成されて車両の前方に照射される。

この実施例１における車両用前照灯１は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

この実施例１における車両用前照灯１は、補助半導体型光源４および補助リフレクタ５の補助反射面２２がプロジェクタランプユニット２の光軸Ｚ−Ｚに対して左右に位置するので、左右方向の寸法が大きくなるが、上下方向の寸法を小さくすることができる。このために、この実施例１における車両用前照灯１は、左右方向のスペースが大きくかつ上下方向のスペースが小さい収納スペースの場合に適している。

しかも、この実施例１における車両用前照灯１は、補助半導体型光源４および補助リフレクタ５の補助反射面２２がプロジェクタランプユニット２の光軸Ｚ−Ｚに対して左右に位置するので、補助半導体型光源および補助反射面がプロジェクタランプユニットの光軸に対して下に位置する従来の車両用前照灯と比較して、補助反射面２２の設計製造が簡単であり、かつ、拡散配光パターンＷＰの設計制御が簡単であり、カットオフラインＣＬを有するすれ違い用配光パターンＬＰに対して左右に拡散されている拡散配光パターンＷＰを簡単にかつ正確に配光制御することができる。

また、この実施例１における車両用前照灯１は、補助半導体型光源４が保持部材３のアーム部１１の背面に、すれ違い用配光パターンＬＰの照射方向（前方向）に対して反対方向（後方向）に傾斜した状態で配置されているので、補助半導体型光源４をすれ違い用配光パターンＬＰの照射方向（前後方向）と平行に配置した車両用前照灯１Ａ（図１４参照）と比較して、補助反射面２２を有する補助リフレクタ５をすれ違い用配光パターンＬＰの照射方向（前方向）に対して反対方向（後方向）に後退させることができ、かつ、左右の補助反射面２２を有する補助リフレクタ５を寄せ合わせることができる。これにより、この実施例１における車両用前照灯１は、補助半導体型光源４をすれ違い用配光パターンＬＰの照射方向（前後方向）と平行に配置した車両用前照灯１Ａ（図１４参照）と比較して、すれ違い用配光パターンＬＰの照射方向（前後方向）の寸法をＴ分小さくすることができ、また、左右方向の寸法をＷ２からＷ１を引いた分（Ｗ２−Ｗ１）小さくすることができ、さらに小型化（コンパクト化） を図ることができる。

図１４は、この発明にかかる車両用前照灯の実施例２を示す。図中、図１〜図１３とどう符号は、同一のものを示す。以下、この実施例２における車両用前照灯１Ａについて説明する。この実施例２における車両用前照灯１Ａは、補助半導体型光源４がすれ違い用配光パターンＬＰの照射方向（前後方向）と平行に配置されているものである。

すなわち、プロジェクタランプユニット２Ａの保持部材３Ａの左右のアーム部１１Ａがプロジェクタランプユニット２Ａの光軸Ｚ−Ｚと平行に設けられている。このプロジェクタランプユニット２Ａの光軸Ｚ−Ｚと平行な左右のアーム部１１Ａの外面には、補助半導体型光源４がすれ違い用配光パターンＬＰの照射方向（前後方向）と平行に配置されている。また、左右のアーム部１１Ａには、左右の補助リフレクタ５Ａが固定されている。

この実施例２における車両用前照灯１Ａは、前記の実施例１における車両用前照灯１と比較して、すれ違い用配光パターンＬＰの照射方向（前後方向）の寸法がＴ分大きく、かつ、左右方向の寸法がＷ２からＷ１を引いた分（Ｗ２−Ｗ１）大きいが、その他においては、前記の実施例１における車両用前照灯１とほぼ同様の作用効果を達成することができる。

以下、前記の実施例１以外の例について説明する。前記の実施例１においては、カットオフラインＣＬを有する配光パターンとしてすれ違い用配光パターンＬＰである。ところが、この発明においては、カットオフラインを有する配光パターンとして高速道路用配光パターンとしても良い。

この発明にかかる車両用前照灯の実施例１を示す平面図であって、図２におけるＩ矢視図である。 同じく、車両用前照灯を示す正面図であって、図１におけるＩＩ矢視図である。 同じく、車両用前照灯を示す側面図であって、図１におけるＩＩＩ矢視図である。 同じく、車両用前照灯を示す断面図であって、図１におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。 同じく、車両用前照灯を示す断面図であって、図２におけるＶ−Ｖ線断面図である。 同じく、保持部材と補助半導体型光源を示す斜視図である。 同じく、保持部材と補助半導体型光源および投影レンズを示す斜視図である。 同じく、保持部材と補助半導体型光源および投影レンズおよび補助リフレクタを示す斜視図である。 同じく、保持部材と補助半導体型光源および投影レンズおよび補助リフレクタおよびリフレクタを示す後方側の斜視図である。 同じく、保持部材と補助半導体型光源および投影レンズおよび補助リフレクタおよびリフレクタを示す前方側の斜視図である。 同じく、すれ違い用配光パターンを示す説明図である。 同じく、拡散配光パターンを示す説明図である。 同じく、すれ違い用配光パターンと拡散配光パターンとを示す説明図である。 この発明にかかる車両用前照灯の実施例２を示す断面図である。

符号の説明

１、１Ａ 車両用前照灯
２、２Ａ プロジェクタランプユニット
３、３Ａ 保持部材
４ 補助半導体型光源
５、５Ａ 補助リフレクタ
６ 半導体型光源
７ リフレクタ
８ シェード
９ 投影レンズ
１０ ブロック部
１１、１１Ａ アーム部
１２ 基板
１３ 光透過部
１４ 反射面
１５ 水平板部
１６ 水平棒部
１７ リム部
１８ 凹部
１９ エッジ
２０ 反射部
２１ 固定部
２２ 補助反射面
ＣＬ カットオフライン
ＬＰ すれ違い用配光パターン
ＷＰ 拡散配光パターン
Ｚ−Ｚ 光軸
Ｌ１ 半導体型光源からの光
Ｌ２ 補助半導体型光源からの光
Ｗ１ 左右の補助リフレクタ５の左右方向の寸法
Ｗ２ 左右の補助リフレクタ５Ａの左右方向の寸法
Ｔ 投影レンズから補助リフレクタ５までの前後方向の寸法

Claims (2)

1. 光源として半導体型光源を使用する車両用前照灯において、
   半導体型光源を光源としてカットオフラインを有する主配光パターンを車両の前方に照射するプロジェクタランプユニットと、
   前記プロジェクタランプユニットを保持する保持部材と、
   前記保持部材のうち前記プロジェクタランプユニットの光軸に対して左右の位置に配置されている補助半導体型光源と、
   前記保持部材のうち前記プロジェクタランプユニットの光軸に対して左右の位置に配置されていて、前記補助半導体型光源からの光を前記主配光パターンに対して左右に拡散された拡散配光パターンとして車両の前方に反射させる補助反射面を有する補助リフレクタと、
   を備える、ことを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記補助半導体型光源は、前記主配光パターンの照射方向に対して反対方向に傾斜した状態で配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。

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