JP2010212089A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源と光学制御部材とを用いて所定の配光パターンを切替えることができる良好な車両用灯具を提供する。
【解決手段】 車両用灯具１０は、半導体発光素子１１と、半導体発光素子１の主光軸の外周囲に配設され、主光軸に対して所定角度β以上の角度を有して半導体発光素子１１から照射される周辺光Ｗ１を前方へ照射するリフレクタ２１と、主光軸に対して所定角度α未満の角度を有して半導体発光素子１１から照射された中心光Ｃ１を前方へ照射する投影レンズ１３と、リフレクタ２１に入射する周辺光Ｗ１を遮蔽する遮蔽位置と遮蔽しない非遮蔽位置との間を移動する筒状の可動遮光部材１７と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は車両用灯具に関し、特に自動車用ハイビームの配光形成に用いて好適な車両用灯具に関する。

従来より、光源から照射された光を車両前方に反射するリフレクタと、光源から照射された光を配光制御する配光制御レンズと、を備えた車両用灯具が知られている。この種の車両用灯具の例としては、例えば特許文献１等に記載されたものがある。

特許文献１に記載された車両用灯具では、光源の主光軸線と大きい角度をなして光源から照射された光がリフレクタ（光学制御部材）を介して車両用灯具の照射方向に照射され、光源の主光軸線と小さい角度をなして光源から照射された光がリフレクタを介することなく配光制御レンズ（投影レンズ）を介して車両用灯具の照射方向に照射される。そして、リフレクタを介することなく配光制御レンズを介して車両用灯具の照射方向に照射される光源からの光のみによってデイタイムランニングランプ配光規格を満足させるように構成されている。

特開２００８−８４５５２号

しかしながら、上記特許文献１に記載の車両用灯具では、光源からの出射光を光学的に制御して所定の配光パターンに切替えることが困難であった。例えば、光源であるＬＥＤの一部の発光チップを消灯制御したとしても、光学制御部材であるリフレクタの反射面での投影像は略円形となり、配光パターンを切替えることはできないので、例えば２分割ハイビーム等の配光パターンを構成することは不可能である。

従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、光源と光学制御部材とを用いて所定の配光パターンを切替えることができる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、光源と、
前記光源の主光軸の外周囲に配設され、前記主光軸に対して所定角度以上の角度を有して前記光源から照射される周辺光を前方へ照射する光学制御部材と、
前記光学制御部材に入射する前記周辺光を遮蔽する遮蔽位置と遮蔽しない非遮蔽位置との間を移動する筒状の可動遮光部材と、
を備えた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、光学制御部材に入射する周辺光を遮蔽する遮蔽位置と遮蔽しない非遮蔽位置との間を可動遮光部材が移動することで、光学制御部材から前方へ照射される光量を制御できるので、車両用灯具の配光パターンを容易に切替えることができる。

尚、上記構成の車両用灯具において、前記主光軸に対して所定角度未満の角度を有して前記光源から照射された中心光を前方へ照射する投影レンズを備えることが望ましい。
この様な構成の車両用灯具によれば、光源から照射された中心光が投影レンズを介して前方へ照射されることで、投影レンズから前方へ照射される中心光を光学的に制御することができる。そこで、中心光による配光パターンを容易に形成することができる。

また、上記構成の車両用灯具において、半導体発光素子で構成された前記光源の発光面が、前記投影レンズの焦点面に沿うように配置されることが望ましい。
この様な構成の車両用灯具によれば、投影レンズを介して前方へ照射される発光面の投影パターンが、正面から離れるに従ってぼけることを抑制でき、良好な配光パターンを形成することができる。

また、上記構成の車両用灯具を左右対称形状に一対構成して組み合わせることにより、これら左右対称形状の車両用灯具から出射する光を重ね合わせて所定の配光パターンを形成することが望ましい。
この様な構成の車両用灯具によれば、左右対称形状の一対の車両用灯具を組み合わせることで、可動遮光部材の位置や光源の点灯状態を切替えることで、種々の配光パターンを形成することができる。

本発明に係る車両用灯具によれば、可動遮光部材が移動して光学制御部材から前方へ照射される光量を制御できるので、車両用灯具の配光パターンを容易に切替えることができる。

本発明の第１実施形態に係る車両用灯具の概略を示す全体斜視図である。 図１に示した車両用灯具の水平断面図である。 図１に示した車両用灯具の可動遮光部材が遮蔽位置に位置した状態を示す全体斜視図である。 図３に示した車両用灯具の水平断面図である。 図１に示した半導体発光素子の拡大図である。 図１に示した車両用灯具から前方へ照射される光により灯具前方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配光パターンを透視的に示す図であり、（ａ）は可動遮光部材が非遮蔽位置に位置した状態を示し、（ｂ）は可動遮光部材が遮蔽位置に位置した状態を示す。 図１に示した車両用灯具を左右対称形状に一対構成して組み合わせて前方へ照射される光により灯具前方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ハイビームの配光パターンを透視的に示す図であり、（ａ）は可動遮光部材が非遮蔽位置に位置した状態を示し、（ｂ）は可動遮光部材が遮蔽位置に位置すると共に一部の光源を消灯した状態を示す。 本発明の第２実施形態に係る車両用灯具の概略を示す水平断面図であり、上半分は可動遮光部材が非遮蔽位置に位置した状態を示し、下半分は可動遮光部材が遮蔽位置に位置した状態を示す。 本発明の第３実施形態に係る車両用灯具の概略を示す水平断面図であり、上半分は可動遮光部材が非遮蔽位置に位置した状態を示し、下半分は可動遮光部材が遮蔽位置に位置した状態を示す。

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。
本発明の第１実施形態に係る車両用灯具１０は、図１及び図２に示すように、ヘッドランプのハイビームユニットとして組み込まれた状態で用いられ、光源である半導体発光素子１１と、光学制御部材としてのリフレクタ２１と、投影レンズ１３と、可動遮光部材１７と、を備えている。

投影レンズ１３は、凸レンズ型の非球面レンズであって、リフレクタ２１のレンズ支持部２２に支持された状態で、灯具前後方向（車両前後方向）に延びる光軸Ａｘ上に配置されている。半導体発光素子１１は、支持プレート１６を介してブラケット１５に支持された状態で、主光軸が光軸Ａｘと略一致するように投影レンズ１３の後方側に配置されている。
そこで、投影レンズ１３は、図２に示すように、半導体発光素子１１の主光軸に対して所定角度α未満の角度を有して半導体発光素子１１から照射された中心光Ｃ１を前方へ照射する。

ブラケット１５は、略円柱状に形成されており、図示しないエイミング機構を介してランプボディに傾動可能なフレームに固定されている。ブラケット１５の前端部には、支持プレート１６を介して半導体発光素子１１が固定されており、その後端側にはヒートシンクが形成されて半導体発光素子１１が発生した熱を放熱する。

半導体発光素子１１は、例えば白色発光ダイオードであって、図５に示すように、発光面を有する発光チップ１１ａと、この発光チップ１１ａを実装するベース部材１２と、発光チップ１１ａを前方側から覆う透光カバー１１ｂとを備えている。この半導体発光素子１１は、灯具正面視において１ｍｍ四方程度の大きさを有する複数の矩形の発光チップ１１ａを備えており、各発光チップ１１ａが個別に点消灯可能とされている。

そして、半導体発光素子１１の発光チップ１１ａは、光軸Ａｘ上における投影レンズ１３の後方側焦点Ｆの後方近傍におけるブラケット１５の前端部に、前向きで配置されている。更に、半導体発光素子１１は、矩形の発光チップ１１ａの鉛直な１辺を投影レンズ１３の後方側焦点Ｆに合わせ、光軸Ａｘから側方（図５中左方向）に離れるに従い、発光チップ１１ａの発光面が投影レンズ１３の後面に近づくように傾けられており、発光チップ１１ａの発光面が投影レンズ１３の焦点面に沿うように配置されている。

リフレクタ２１は、図２に示すように、鉛直断面形状が略放物線形状を有する反射面２１ａが内側に形成された反射部材である。リフレクタ２１は、反射面２１ａの焦点ｆが半導体発光素子１１の発光部近傍に位置するように、ブラケット１５と同じフレームに固定されている。したがって、リフレクタ２１にて反射した光は、略平行な光として車両前方に投影される。尚、本実施形態では、リフレクタ２１の焦点ｆは、投影レンズ１３の後方側焦点Ｆと略一致するように構成されている。

そこで、リフレクタ２１は、図２に示すように、半導体発光素子１１の主光軸に対して所定角度β以上の角度を有して半導体発光素子１１から照射された周辺光Ｗ１を前方へ照射する。
尚、本実施形態においては、中心光Ｃ１の所定角度αが周辺光Ｗ１の所定角度βよりも小さく設定されているが、これら所定角度αと所定角度βとを略同じに設定することもできる。

可動遮光部材１７は、図１乃至図４に示すように、ブラケット１５の外側に同心上に配設された円筒状の部材であり、モータやソレノイド等の図示しないアクチュエータによって駆動されることにより、光軸Ａｘに沿って灯具前後方向へ移動される。
そして、図１及び図２に示す非遮蔽位置では、可動遮光部材１７が灯具後方へ後退しており、半導体発光素子１１の照射光が可動遮光部材１７によって遮蔽されることはない。

そこで、本実施形態の車両用灯具１０では、図６（ａ）に示すように、半導体発光素子１１からの周辺光Ｗ１がリフレクタ２１により前方へ反射されることでセンターゾーンＨｚＬが形成され、中心光Ｃ１が投影レンズ１３に入射して前方へ出射されることでサイドゾーンＨｗＬが形成される。

次に、図３及び図４に示す遮蔽位置では、可動遮光部材１７が灯具前方へ前進して半導体発光素子１１の周囲を囲むようにリフレクタ２１内に突出しており、半導体発光素子１１の周辺光Ｗ１が可動遮光部材１７によって遮蔽される。
そこで、本実施形態の車両用灯具１０では、図６（ｂ）に示すように、半導体発光素子１１からの中心光Ｃ１が投影レンズ１３に入射して前方へ出射されることで、サイドゾーンＨｗＬのみが形成される。

従って、本実施形態の車両用灯具１０によれば、リフレクタ２１の反射面２１ａに入射する周辺光Ｗ１を遮蔽する遮蔽位置と遮蔽しない非遮蔽位置との間を可動遮光部材１７が移動することで、リフレクタ２１から前方へ照射される光量を制御できるので、車両用灯具１０の配光パターンを容易に切替えることができる。
更に、上記車両用灯具１０は、半導体発光素子１１から照射された中心光Ｃ１が投影レンズ１３を介して前方へ照射されることで、投影レンズ１３から前方へ照射される中心光Ｃ１を光学的に制御することができる。そこで、中心光Ｃ１による配光パターン（サイドゾーンＨｗＬ）を容易に形成することができる。

また、本実施形態の半導体発光素子１１は、発光チップ１１ａの発光面が投影レンズ１３の焦点面に沿うように配置されているので、投影レンズ１３を介して前方へ照射される発光面の投影パターンが、正面から離れるに従ってぼけることを抑制でき、良好な配光パターン（サイドゾーンＨｗＬ）を形成することができる。

更に、上記構成の車両用灯具１０を左右対称形状に一対構成して組み合わせることにより自動車用のヘッドランプを構成することによって、可動遮光部材１７の位置や半導体発光素子１１の点灯状態を切替えることで、種々の配光パターンを形成することができる。
即ち、可動遮光部材１７を非遮蔽位置とした状態で、これら左右対称形状の車両用灯具１０から出射する光を重ね合わせることにより、図７（ａ）に示すような自動車用ハイビームの配光パターンＨｚを形成することができる。

また、可動遮光部材１７を遮蔽位置とした状態で、これら左右対称形状の車両用灯具１０における半導体発光素子１１の一部の発光チップ１１ａを消灯することにより、図７（ｂ）に示すようなスプリットハイビームの配光パターンＨｓを形成することができる。尚、スプリットハイビームの配光パターンＨｓは、対向車及び先行車以外の領域を照射することで、グレアを防止しながら遠方の視認性を向上させることができる。
また、可動遮光部材１７を遮蔽位置とした状態で、一方の車両用灯具１０のみを点灯することにより、対向車又は先行車以外の領域を選択的に照射する二分割ハイビームの配光パターンを形成することができる。

尚、本発明の車両用灯具に係る光源、光学制御部材、可動遮光部材及び投影レンズ等の構成は、上記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勿論である。
例えば、本発明の第２実施形態に係る車両用灯具３０は、図８に示すように、半導体発光素子１１と、光学制御部材としての導光体３１と、投影レンズ１３と、可動遮光部材１７と、を備えている。尚、本第２実施形態の車両用灯具３０は、上記第１実施形態の車両用灯具１０におけるリフレクタ２１に換えて、導光体３１を用いた以外は略同様の構成であるので、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。

車両用灯具３０における導光体３１は、図８に示すように、光軸Ａｘの同心上に配置され、半導体発光素子１１の周囲を囲む円筒状の入射面３１ａと、入射面３１ａから入射した光を略平行な光として車両前方へ反射する全反射面３１ｂと、全反射面３１ｂで反射された反射光を拡散光として出射する拡散ステップが形成された出射面３１ｃと、を備えた円環状部材である。尚、本実施形態の導光体３１は、投影レンズ１３の外周部に一体成形されている。

半導体発光素子１１の主光軸に対して所定角度β以上の角度を有して半導体発光素子１１から照射された周辺光Ｗ１は、入射面３１ａに入射する。そして、入射面３１ａから入射した光は、全反射面３１ｂにより略平行な光として車両前方へ反射され、出射面３１ｃから出射する。この出射面３１ｃには、拡散ステップが形成されているので、全反射面３１ｂで反射された反射光は拡散光として出射面３１ｃから前方へ出射される。

そして、図８の上半分に示す非遮蔽位置では、可動遮光部材１７が灯具後方へ後退しており、半導体発光素子１１の照射光が可動遮光部材１７によって遮蔽されることはない。
そこで、本実施形態の車両用灯具３０では、半導体発光素子１１からの周辺光Ｗ１が導光体３１により前方へ出射されることで拡散センターゾーンが形成され、中心光Ｃ１が投影レンズ１３に入射して前方へ出射されることでサイドゾーンが形成される。

次に、図８の下半分に示す遮蔽位置では、可動遮光部材１７が灯具前方へ前進して半導体発光素子１１の周囲を囲むように導光体３１内に突出しており、半導体発光素子１１の周辺光Ｗ１が可動遮光部材１７によって遮蔽される。
そこで、本実施形態の車両用灯具３０では、半導体発光素子１１からの中心光Ｃ１が投影レンズ１３に入射して前方へ出射されることで、サイドゾーンのみが形成される。

従って、本実施形態の車両用灯具３０によれば、導光体３１の入射面３１ａに入射する周辺光Ｗ１を遮蔽する遮蔽位置と遮蔽しない非遮蔽位置との間を可動遮光部材１７が移動することで、導光体３１から前方へ照射される光量を制御できるので、車両用灯具３０の配光パターンを容易に切替えることができる。

本発明の第３実施形態に係る車両用灯具４０は、図９に示すように、半導体発光素子１１と、光学制御部材としての反射型フレネルレンズステップ４１及びフレネルレンズステップ４３を有するフレネルレンズ４５と、可動遮光部材１７と、を備えている。尚、本第３実施形態の車両用灯具４０は、上記第１実施形態の車両用灯具１０におけるリフレクタ２１及び投影レンズ１３に換えて、フレネルレンズ４５を用いた以外は略同様の構成であるので、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。

車両用灯具４０におけるフレネルレンズ４５は、図９に示すように、光軸Ａｘを通る光出射側の表面の中央領域に形成されたフレネルレンズステップ４３と、中央領域より外側の半導体発光素子１１に対向する光入射側内面の環状領域に形成された反射型フレネルレンズステップ４１とが、一体成形されている。

半導体発光素子１１の主光軸に対して所定角度β以上の角度を有して半導体発光素子１１から照射された周辺光Ｗ１は、反射型フレネルレンズステップ４１に入射する。そして、反射型フレネルレンズステップ４１から入射した光は、略平行な光として車両前方へ出射される。

そして、図９の上半分に示す非遮蔽位置では、可動遮光部材１７が灯具後方へ後退しており、半導体発光素子１１の照射光が可動遮光部材１７によって遮蔽されることはない。
そこで、本実施形態の車両用灯具４０では、半導体発光素子１１からの周辺光Ｗ１が反射型フレネルレンズステップ４１により前方へ出射されることでセンターゾーンが形成され、中心光Ｃ１がフレネルレンズステップ４３に入射して前方へ出射されることでサイドゾーンが形成される。

次に、図９の下半分に示す遮蔽位置では、可動遮光部材１７が灯具前方へ前進して半導体発光素子１１の周囲を囲むようにフレネルレンズ４５側に突出しており、半導体発光素子１１の周辺光Ｗ１が可動遮光部材１７によって遮蔽される。
そこで、本実施形態の車両用灯具４０では、半導体発光素子１１からの中心光Ｃ１がフレネルレンズステップ４３に入射して前方へ出射されることで、サイドゾーンのみが形成される。

従って、本実施形態の車両用灯具４０によれば、フレネルレンズ４５の反射型フレネルレンズステップ４１に入射する周辺光Ｗ１を遮蔽する遮蔽位置と遮蔽しない非遮蔽位置との間を可動遮光部材１７が移動することで、フレネルレンズ４５から前方へ照射される光量を制御できるので、車両用灯具４０の配光パターンを容易に切替えることができる。

尚、上記各実施形態の車両用灯具１０，３０，４０においては、光源が半導体発光素子１０で構成されている。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１０を車両用灯具１０，３０，４０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。
勿論、本発明における車両用灯具の光源は、放電発光部を光源とするメタルハライドバルブ等の放電バルブやハロゲンバルブ等を用いることもできることは云うまでもない。但し、本発明の車両用灯具は、発光バルブに比べて光度が小さい半導体発光素子を光源とするハイビームに用いる場合により有効である。

１０ 車両用灯具
１１ 半導体発光素子（光源）
１３ 投影レンズ
１５ ブラケット
１６ 支持プレート
１７ 可動遮光部材
２１ リフレクタ
２１ａ 反射面
２２ レンズ支持部
Ａｘ 光軸

Claims (4)

1. 光源と、
   前記光源の主光軸の外周囲に配設され、前記主光軸に対して所定角度以上の角度を有して前記光源から照射される周辺光を前方へ照射する光学制御部材と、
   前記光学制御部材に入射する前記周辺光を遮蔽する遮蔽位置と遮蔽しない非遮蔽位置との間を移動する筒状の可動遮光部材と、
   を備えた車両用灯具。
2. 前記主光軸に対して所定角度未満の角度を有して前記光源から照射された中心光を前方へ照射する投影レンズを備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 半導体発光素子で構成された前記光源の発光面が、前記投影レンズの焦点面に沿うように配置されることを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載された車両用灯具を左右対称形状に一対構成して組み合わせることにより、これら左右対称形状の車両用灯具から出射する光を重ね合わせて所定の配光パターンを形成することを特徴とする車両用灯具。
   

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