JP2010184625A

JP2010184625A - 車両用灯具

Info

Publication number: JP2010184625A
Application number: JP2009030676A
Authority: JP
Inventors: Naoki Tatara; 直樹多々良
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2010-08-26

Abstract

【課題】発光素子を光源とする灯具の省電力化を図り、かつ視認性を高める。
【解決手段】ＬＥＤを光源とし、それぞれ光照射領域が異なる複数のランプＬＵ１〜ＬＵ４で構成されるヘッドランプＨＬ等の灯具において、複数のランプＬＵ１〜ＬＵ４の少なくとも１つをパルス点灯部１０４でパルス点灯し、他のランプを連続点灯部１０３で連続点灯する。パルス点灯したランプにより灯具の視認性を高め、その一方で灯具全体の消費電力を低減する。
【選択図】図４

Description

本発明はＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を光源に用い、低消費電力でかつ視認性の高い車両用灯具に関するものである。

近年の車両用灯具として光源にＬＥＤ等の発光素子を用いたものが提案されている。車両用灯具としては車両の前方を含む周囲領域や道路構築物や他車並びに歩行者等の対象物を照明するための照明灯具や、他車に対して自車を認識させるための標識灯具があるが、いずれにおいても灯具から出射した光が対象物で反射された光を認識し、あるいは灯具から出射された直接光を視認することで灯具としての機能が達成される。このような灯具における対象物や灯具自体の視認性（以下、単に視認性と称する）を高めるために、従来から灯具の光量を増加することが行われており、光量を増加させるためには発光素子の数を多くし、あるいは発光素子に供給する電力を高めればよいが、これでは灯具が大型化し、あるいは消費電力が増大する。また、発光素子から出射された光が灯具の前方に照射される際の光の出射効率を高めることも提案されているが、これにも限界がある。

ところで、非特許文献１によれば、ＬＥＤ等の発光素子において、連続した給電を行って発光素子を連続的に発光させた場合よりも所要の時間間隔でパルス的に給電を行って発光させた場合（以下、パルス発光と称する）に発光の視認性が高められることが報告されている。このパルス発光の技術を車両用灯具に適用することで発光素子の数を増大しなくても、また発光素子に供給する電力を増大しなくても灯具における視認性を高めることが考えられる。

神野雅文、他１名、"パルス駆動による視覚心理効果を用いたＬＥＤ照明の高効率化技術"［online］愛媛大学大学院、［平成２０年１２月１７日検索］、インターネット＜http://jstshing.jp/abst/p/08/04/shikoku7.pdf＞

非特許文献１では、かかる技術を車両用灯具に適用した場合に、実際に実用に適した灯具が得られるものであるかは未だ明らかにされていない。そこで本発明者はこの点について検討し、視認性を高める点では車両用灯具としてもある程度有効であるとの考えに至った。例えば、テールランプ等の標識灯として用いる車両用灯具においては有効であると考えられる。しかし、車両用灯具の光源に用いた発光素子を単にパルス発光するのみでは、特にヘッドランプ等の照明用に用いる車両用灯具においては、灯具から出射されて対象物から反射される光の光量が低下するため、当該灯具に要求されているレベルまで視認性を高めることが難しいことが判明している。したがって、非特許文献１の技術をそのまま適用するのみでは照明用の車両用灯具として実用化することは困難であり、なんらかの対策を施すことが必要である。

本発明の目的は、特に非特許文献１の技術を照明用の車両用灯具に適用した場合においても、灯具の視認性を高める一方で省電力化を図った車両用灯具を提供するものである。

本発明は、発光素子を光源とする複数のランプで構成された複合型の車両用灯具であって、複数のランプの少なくとも１つをパルス点灯し、他のランプを連続点灯することを特徴とする。

本発明において、複数のランプは光照射領域がそれぞれ異なるランプとして構成される。また、車両の走行状態を検出するセンサを備え、センサで検出した走行状態に基づいてパルス点灯するランプを設定する構成とすることができる。本発明は特に車両の照明用ランプに適用して有効である。

本発明によれば、複数のランプで構成される複合型ランプの少なくとも１つをパルス点灯し、他のランプを連続点灯するので、パルス点灯したランプによりランプの視認性を高めることができ、複合型ランプの全体としての視認性を高める一方で消費電力を低減することが可能になる。

本発明を複合型のヘッドランプに適用し、車両の走行状態を検出するセンサの検出に基づいてパルス点灯するランプを設定することで、走行状態に応じてパルス点灯するランプを切り替え、あらゆる走行状態での視認性を高めることが可能になる。

本発明の実施形態１のヘッドランプの概略斜視図。光源ユニットの構成を示す断面図。光源ユニットとヘッドランプの配光図。点灯制御回路のブロック構成図。連続点灯とパルス点灯における給電特性図。照明の第１及び第２の形態の配光図。照明の第３の形態の配光図。照明の第４の形態の配光図。照明の第５の形態の配光図。実施形態２のヘッドランプの概略正面図。実施形態２の配光図。

（実施形態１）
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明を自動車の右側のヘッドランプＨＬに適用した概略構成の斜視図である。ランプボディ１１と、このランプボディ１１の前面開口に取着された透明な前面カバー１２とでランプハウジング１が構成され、このランプハウジング１内にハイビームランプＨＢＬとロービームランプＬＢＬが構成されている。ハイビームランプＨＢＬはバルブ（電球）を光源とする単一のプロジェクタ型ランプで構成されており、このプロジェクタ型ランプは既に広く知られているランプであるのでここでは詳細な説明は省略する。ロービームランプＬＢＬはそれぞれ発光素子、ここではＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とする４個の光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ４を配列した多光源型ランプとして構成されている。前記４つの光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ４のうち第１ないし第３の３つの光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ３は集光型光源ユニットとして構成され、第４の１つの光源ユニットＬＵ４は拡散型光源ユニットとして構成されている。前記第１ないし第３の光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ３は灯室１３内の上段に水平方向に並んで配設され、その下段に第４の光源ユニットＬＵ４が配設されている。

第１ないし第３の光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ３は、それぞれ図２（ａ）に光軸方向の断面図を示すように、ランプ基台となるステム２４と、このステム２４にネジ２６で固定支持されたリフレクタブロック２１を備えている。リフレクタブロック２１はメインリフレクタ２２とサブリフレクタ２３で構成されており、メインリフクレタ２２は回転楕円面の一部で構成され、サブリフレクタ２３は前縁側領域が下方に凹状に湾曲された凹面形状に形成されている。前記ステム２４にはメインリフレクタ２２の第１焦点近傍に位置された光源としてのＬＥＤ２５が搭載されている。前記リフレクタブロック２１の前端部にはレンズ２６が支持されている。これらの光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ３では、ＬＥＤ２５で発光された光はメインリフレクタ２２の内面で反射されて一旦集束された後、レンズ２６で集光状態で前方に照射され、点灯状態となる。

第４の光源ユニットＬＵ４は、図２（ｂ）に光軸方向の断面図を示すように、水平左右方向の柱軸を有し下側面に沿って放物柱状に湾曲されたリフレクタ３１を備え、このリフレクタ３１の前面開口に平板レンズ３２が取着されたユニット室３３を形成している。このユニット室３３内には柱軸方向に沿った焦点軸上に光源として複数個、例えば４つのＬＥＤ３４が並んで配置されている。この第４の光源ユニットＬＵ４では、ＬＥＤ３４で発光された光はリフレクタ３１の放射面３１ａで反射されて上下方向には平行であるが左右方向には拡散され、平板レンズ３２を透過して前方に拡散状態に照射され、点灯状態となる。

図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、以上の第１ないし第４の各光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ４のそれぞれの配光領域はＰ１〜Ｐ４である。配光領域Ｐ１は自動車のランプ光軸Ｌｘの近傍の遠前方領域を照明し、配光領域Ｐ２はそれよりも若干手前領域を照明する。これら配光領域Ｐ１，Ｐ２は垂直線Ｖよりも左側領域では水平線Ｈよりも上方を照明する。配光領域Ｐ３は自動車の中前方領域を照明し、配光領域Ｐ４は自動車の直前領域を照明する。これら第１ないし第４の光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ４を同時に点灯することで、各光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ４の配光領域Ｐ１〜Ｐ４が重合され、図３（ｅ）に示すようなロービーム配光パターンＬＢＰが形成される。

図４は前記ハイビームランプＨＢＬと、ロービームランプＬＢＬの各光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ４とを点灯させるための点灯制御回路１００のブロック回路図である。前記点灯制御回路１００は、ヘッドランプを点灯させるためのランプスイッチ１１１と、ヘッドランプの点灯状態をハイビーム状態とロービーム状態に切り替えるＨｉ／Ｌｏ切替スイッチ１１２を備えている。また、ロービームの点灯状態を車両の走行状況に応じて自動的に切り替える際に用いるセンサとして、自動車の車速を検出する車速センサ１２１と、自動車の操舵方向を検出する操舵角センサ１２２と、雨天時の雨滴を検出する雨滴センサ１２３と、撮像カメラ１２５で撮像した自車の前方の状況から先行車、対向車、歩行者等の動体物を検出する動体センサ１２４と、ナビゲーション装置１２６を備えている。

また、前記点灯制御回路１００は、ハイビームランプＨＢＬを点灯させるハイビーム点灯部１０１と、ロービームランプＬＢＬを構成している第１ないし第４の光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ４を点灯させるロービーム点灯部１０２とを備えている。さらにロービーム点灯部１０２は、第１ないし第４の光源ユニットを時間軸上で連続して点灯させる連続点灯部１０３と、これら第１ないし第４の光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ４のいずれか選択された光源ユニットをパルス点灯させるパルス点灯部１０４とを備えている。また、前記各スイッチやセンサの出力に基づいて前記ハイビーム点灯部１０１とロービーム点灯部１０２とを選択して点灯動作させるとともに、ロービーム点灯部１０２の連続点灯部１０３とパルス点灯部１０４とを選択して前記第１ないし第４の光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ４に切替接続する切替制御部１０５を備えている。

前記ハイビーム点灯部１０１と、ロービーム点灯部１０２の連続点灯部１０３とはそれぞれ従来から提供されている点灯回路がそのまま適用される。前記パルス点灯部１０４は、非特許文献１の技術と同様に所定の周期でパルス信号を発生し、このパルス信号により光源ユニットを点灯させる点灯回路として構成されている。例えば、連続点灯部１０３は、図５（ａ）に示すように、所定の電圧を時間軸上で連続してハイビームランプや各光源ユニットに供給することが可能である。パルス点灯部は、図５（ｂ）に示すように、ここでは１／６０秒の周期で発生する所定のデューティ比のパルス信号を生成し、このパルス信号で光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ４の各ＬＥＤ２５，３４を所定の光度で発光させることが可能である。そして、これらの連続点灯部１０３とパルス点灯部１０４は切替制御部１０５での制御によって前記第１ないし第４の光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ４に対して選択的に接続され、各光源ユニットのＬＥＤは図５（ａ）又は（ｂ）のいずれかの特性で発光されるようになっている。

以上の構成のヘッドランプＨＬの動作を説明する。運転者の操作によってランプスイッチ１１１がオンされ、Ｈｉ／Ｌｏ切替スイッチ１１２がロービーム側に切り替えられるとロービームランプＬＢＬ、すなわちロービームランプＬＢＬを構成する第１ないし第４の光源ユニットが点灯ＬＵ１〜ＬＵ４される。このロービームランプの点灯に際しては、車速センサ、ナビゲーション装置、動体センサ等からの検出情報に基づいて第１ないし第４の光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ４を点灯する際に次のような第１ないし第の形態が考えられる。

（第１の形態：通常制御１）
切替制御部１０５により、第２ないし第４の光源ユニットＬＵ２〜ＬＵ４は連続点灯部１０３に接続され、第１の光源ユニットＬＵ１はパルス点灯部１０４に接続される。これにより、光源ユニットＬＵ２〜ＬＵ４の各ＬＥＤ２５，３４は図５（ａ）に示した特性で連続発光され、第１の光源ユニットＬＵ１のＬＥＤ２５は図５（ｂ）に示した特性でパルス発光されることになる。これにより、パルス発光された第１の光源ユニットＬＵ１のＬＥＤ２５の消費電力を低減することが可能になり、ヘッドランプＨＬ全体の消費電力を低減することも可能になる。また、第１の光源ユニットＬＵ１はＬＥＤ２５のパルス発光に関わらず、非特許文献１で報告されているように、連続的に発光させた場合よりも発光の視認性が高められる。図６（ａ）はこのときの配光を示しており、同図に点描した領域Ｐ１がパルス発光により照明される領域である。当該自動車の運転者からみればランプ光軸Ｌｘの近傍の配光領域Ｐ１が明るく照明されることになり、この配光領域Ｐ１に存在する他車や歩行者、すなわち当該自動車の遠前方に存在する他車や歩行者から見て当該自動車のヘッドランプの点灯の視認性が高められることになり、自動車の安全走行を高める上で有効になる。

（第２の形態：通常制御２）
切替制御部１０５により、第４の光源ユニットＬＵ４は連続点灯部１０３に接続され、第１ないし第３の光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ３はパルス点灯部１０４に接続される。これにより、光源ユニットＬＵ４は連続点灯され、第１ないし第３の光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ３はパルス点灯される。これにより、パルス発光された第１ないし第３の光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ３の消費電力をそれぞれ低減し、ヘッドランプＨＬ全体の消費電力を大幅に低減することも可能になる。また、第１ないし第３の光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ３はパルス点灯に関わらず連続的に発光させた場合よりも発光の視認性が高められる。図６（ｂ）はこのときの配光を示しており、同図に点描した領域Ｐ１〜Ｐ３がパルス発光により照明される領域である。運転者からみればランプ光軸Ｌｘの近傍の配光領域Ｐ１から自車の中距離前方の配光領域Ｐ２，Ｐ３が明るく照明されることになり、これらの配光領域Ｐ１〜Ｐ３に存在する他車や歩行者、すなわち当該自動車の中前方から遠前方に存在する他車や歩行者から見て当該自動車のヘッドランプの点灯の視認性が高められることになり、自動車の安全走行を高める上で有効になる。

（第３の形態：車速追従制御）
車速センサ１２１からの情報に基づき、自動車が第１の所定の速度よりも低速度のときには切替制御部１０５は第１ないし第４の光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ４は全て連続点灯部１０３に接続して連続点灯する。自動車が第１の所定の速度以上になると切替制御部１０５は第３の光源ユニットＬＵ３のみをパルス点灯部１０４に接続してパルス点灯させる。これにより、図７（ａ）のように、自動車の近前方の配光領域Ｐ３をパルス点灯で照明し、この配光領域Ｐ３における視認性を高める。自動車が第１の所定速度よりも高速の第２の所定速度以上になると、切替制御部１０５はさらに第２の光源ユニットＬＵ２をパルス点灯部１０４に接続してパルス点灯させる。これにより、図７（ｂ）のように、自動車の近前方から中遠前方の配光領域Ｐ２，Ｐ３における視認性を高める。自動車が第３の所定速度よりも高速の第３の所定速度以上になると、切替制御部１０５はさらに第１の光源ユニットＬＵ１をパルス点灯部１０４に接続してパルス点灯させる。これにより、図７（ｃ）のように、自動車の近前方から遠前方にわたる配光領域Ｐ１〜Ｐ３における視認性を高める。したがって、消費電力を増大することなく自動車の車速の変化に伴って視認性を高めた範囲を制御する。

（第４の形態：雨天制御）
雨滴センサにより雨天であることを検出すると、切替制御部１０５は第４の光源ユニットＬＵ４を選択し、第４の光源ユニットＬＵ４をパルス点灯させる。これにより、図８に示すように、自動車の直前の配光領域Ｐ４をパルス点灯で照明する。雨天時には自車の直前領域の路面の視認性を高めることが要求されるので、この直前領域を照明する第４の光源ユニットをパルス点灯させることで視認性を高めることが可能になる。

（第５の形態：動体追従制御）
撮像カメラ１２５で撮像した画像に基づいて動体センサ１２４により自動車の前方、ないし前側方に他車や歩行者等の動体が存在することを検出すると、切替制御部１２５は当該動体が存在する領域を照明する第１ないし第４の光源ユニットＬＵ１〜ＬＵ４のいずれかを選択し、選択した光源ユニットをパルス点灯部１０４に接続する。その他の光源ユニットは連続点灯部１０３に接続する。これにより、選択された光源ユニットのみがパルス点灯される。例えば、図９の例では第３の光源ユニットＬＵ３が照明する配光領域Ｐ３に歩行者Ｗが存在することを検出したので、第３の光源ユニットＬＵ３をパルス点灯させる。これにより、歩行者Ｗの視認性を高めることができる。勿論、第３の光源ユニットＬＵ３以外の光源ユニットについても同様であり、また複数の光源ユニットの配光領域にわたって動体が存在するときにはこれら複数の光源ユニットを同時にパルス点灯させるようにすればよい。

（実施形態２）
図１０は実施形態２のヘッドランプの概略正面図であり、実施形態１と等価な部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。実施形態２は実施形態１の第５の形態の動体追従制御をさらに改善したものと言えるものであり、ランプハウジング１内に配設したロービームランプＬＢＬを構成する複数の光源ユニットの１つとしてスポット光を照射する第５の光源ユニットＬＵ５を備えている。この第５の光源ユニットＬＵ５は後述するように狭い領域をスポット的に照明するための光源ユニットであり、偏向制御装置１３によってスポット照明領域を上下、左右にそれぞれ偏向制御可能とされている。この偏向制御装置１３は、例えば実施形態１の点灯制御回路１００によって制御されるように構成することが可能である。また、点灯制御回路１００は、この第５の光源ユニットＬＵ５についても切替制御部１０５によって連続点灯部１０３又はパルス点灯部１０４に切替接続し、連続点灯又はパルス点灯を選択することができるようになっている。

この実施形態２では、動体センサ１２４により自動車の前方、ないし前側方で、特にロービーム配光によって十分に照明することができない領域に歩行者等の動体が存在することを検出すると、切替制御部１０５は第５の光源ユニットＬＵ５をパルス点灯部１０４に接続し、第５の光源ユニットＬＵ５をパルス点灯する。同時に偏向制御装置１３は第５の光源ユニットＬＵ５の光軸を上下、左右に偏向制御して検出した動体の方向に向ける。これにより、検出した動体を第５の光源ユニットＬＵ５によりスポット的に照明し、しかもパルス点灯によって照明することで動体の視認性を高めることができる。例えば、図１１（ａ）のように、右前方に歩行者Ｗを検出したときに、第５の光源ユニットＬＵ５で配光領域Ｐ５をスポット照明して歩行者Ｗの視認性を高めることが可能になる。また、同時に歩行者から見て自動車の存在を確実に認識できるようになる。対向車以外の歩行者等の動体が対向車線側に存在する場合においてもスポット照明であるので対向車を眩惑することなく当該動体のみを照明できる。

あるいは、操舵角センサ１２２により自動車が曲路を走行する状態であることを検出すると、切替制御部１０５は第５の光源ユニットＬＵ５を曲路方向に向けるとともに第５の光源ユニットＬＵ５をパルス点灯させる。例えば、図１１（ｂ）のように、右カーブの曲路を検出したときには、第５の光源ユニットＬＵ５の配光領域Ｐ５を直進方向（ランプ光軸Ｌｘ方向）から矢印のように右方向に偏向させた上で、この配光領域Ｐ５をパルス点灯する。これにより、自車の直進方向に対して右、または左にそれぞれ外れた領域の視認性を高めることが可能になる。なお、この場合にはナビゲーション装置１２６からの道路情報に基づいて切替制御部１０５での切替制御を行うようにしてもよい。

なお、実施形態１，２において、Ｈｉ／Ｌｏ切替スイッチ１１２がハイビーム側に切り替えられたときには、点灯制御回路１００の制御によってロービームランプＬＢＬの点灯に加えてハイビームランプＨＢＬが点灯されることになる。この場合には、前記実施形態１の第１ないし第５の形態や実施形態２でのロービームランプＬＢＬにおけるパルス点灯をそのまま継続し、あるいはパルス点灯を停止させるようにしてもよい。

本発明は実施形態１，２で説明したようなヘッドランプに限られるものではなく、フォグランプ等のような補助照明用ランプに適用することも可能である。また、テールランプやストップランプ、さらにはターンシグナルランプ等の標識用ランプに適用することも可能である。特に、ターンシグナルランプをハザードランプとして機能させる場合に本発明を適用することで、従来の点滅による視認性を更に高めたランプとして機能させることができる。本発明ではいずれのランプに適用する場合でも、光源にＬＥＤ等の発光素子を用いた複数のランプを備える複合型のランプを構成した場合に、一部のランプの発光素子をパルス発光させることで低消費電力でありながら視認性の高いランプとして構成することが可能である。

本発明はＬＥＤを含む複数の発光素子を光源とする灯具への利用が可能である。

１ランプハウジング
１１ランプボディ
１２前面カバー
１３偏向制御装置
ＨＢＬハイビームランプ
ＬＢＬロービームランプ
ＬＵ１〜ＬＵ５光源ユニット
１００点灯制御回路
１０１ハイビーム点灯部
１０２ロービーム点灯部
１０３連続点灯部
１０４パルス点灯部
１０５切替制御部
Ｐ１〜Ｐ５配光領域

Claims

発光素子を光源とする複数のランプで構成された複合型の車両用灯具であって、前記複数のランプの少なくとも１つをパルス点灯し、他のランプを連続点灯することを特徴とする車両用灯具。
前記複数のランプの各光照射領域はそれぞれ異なることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
車両の照明用ランプに適用したことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具。
車両の走行状態を検出するセンサを備え、前記センサで検出した走行状態に基づいてパルス点灯するランプを設定することを特徴とする請求項３に記載の車両用灯具。