JP2010262750A - 車両用灯具 - Google Patents
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Abstract
【課題】LED光源から斜め上方へ出射する光を用いて拡散領域に要求される照度を十分に確保することができる。
【解決手段】ランプボディおよびカバーで形成された灯室内に、レンズ中心軸の軸方向が車両の前後方向となるように設けられる投影レンズ110と、前記投影レンズ110の後方側の焦点よりもさらに後方において光軸を上方に向けて設けられるLED光源161と、前記LED光源161の上方を覆うように設けられ、前記LED光源161からの光の一部を前記投影レンズ110を通さずに前方へ反射する第1付加リフレクタ171と、を備える。
【選択図】図2
【解決手段】ランプボディおよびカバーで形成された灯室内に、レンズ中心軸の軸方向が車両の前後方向となるように設けられる投影レンズ110と、前記投影レンズ110の後方側の焦点よりもさらに後方において光軸を上方に向けて設けられるLED光源161と、前記LED光源161の上方を覆うように設けられ、前記LED光源161からの光の一部を前記投影レンズ110を通さずに前方へ反射する第1付加リフレクタ171と、を備える。
【選択図】図2
Description
本発明は、車両用灯具に関する。より具体的には、ランプボディおよびカバーで形成された灯室内に、投影レンズ、LED光源、および当該LED光源からの光の一部を反射して投影レンズへ入射させるリフレクタを有する灯具ユニットが配される車両用灯具に関する。
近年、発光効率と電力消費特性に優れたLEDなどの半導体発光素子を光源に用いた車両用灯具が知られている(例えば特許文献1を参照)。このような車両用灯具は、光軸が上向きとなるように配されたLEDからの光を、当該LEDの上部、側部、および後部を覆うリフレクタで反射させた後、凸レンズとLEDとの間に配されるシェードでリフレクタからの反射光の一部を遮蔽して配光パターンのカットオフラインを形成した後、当該反射光を凸レンズを介して前方へ出射する。
ところで、LEDを光源とする車両用灯具により所定のカットオフラインを有する配光パターンを形成する場合、当該配光パターンは、カットオフライン近傍の比較的照度の高い領域(集光領域)と、その周辺における集光領域よりもやや照度の低い領域(拡散領域)とを有する。そして、上記拡散領域は、多くの場合、LEDから略水平方向へ出射される光を用いて形成される。
しかしながら、LEDは、光軸近傍の出射光の照度と比べて光軸から外れるにつれて出射光の照度が低下するという特徴を有する。したがって、上記の場合、略水平方向への出射光により拡散領域に要求される照度を十分に確保することが難しかった。
本発明は、上記課題を解決することを目的として、ランプボディおよびカバーで形成された灯室内に、レンズ中心軸の軸方向が車両の前後方向となるように設けられる投影レンズと、前記投影レンズの後方側の焦点よりもさらに後方において光軸を上方に向けて設けられるLED光源と、前記LED光源の上方を覆うように設けられ、前記LED光源からの光の一部を反射して前記投影レンズの前記後方側の焦点近傍へ集光させるリフレクタと、前記車両の前後方向において前記投影レンズと前記リフレクタの間に設けられ、前記リフレクタからの反射光の一部を遮蔽して配光パターンのカットオフラインを形成するシェードと、前記LED光源の上方における前記リフレクタの前方に設けられ、前記LED光源からの光の一部を前記投影レンズを通さずに前方へ反射する第1付加リフレクタと、を備えることを特徴とする車両用灯具を提供する。
このような車両用灯具によれば、LED光源から斜め上方へ出射する光を用いて配光パターンにおける拡散領域を形成するので、LED光源から略水平方向へ出射する光を用いる場合と比べて、拡散領域に要求される照度を十分に確保することができる。
また、上記車両用灯具は、前記第1付加リフレクタの下方に第2付加リフレクタがさらに設けられ、前記第2付加リフレクタは、前記LED光源からの光の一部を反射して前記後方側の焦点の上方から前記投影レンズへ入射させることが好ましい。
この場合、拡散領域の照度をさらに高めることができる。
また、上記車両用灯具において、前記第2付加リフレクタは、前記LED光源からの光のうち、前記リフレクタおよび前記第1付加リフレクタで反射されない光の少なくとも一部を反射するように設けられることが好ましい。
これにより、配光パターンを形成するために用いられていなかった光を利用して拡散領域の照度をさらに高めることができる。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態における特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、本発明の実施形態に係る車両用前照灯10の正面図である。また、図2は、図1に示す車両用前照灯10のI−I断面矢視図における灯具ユニット100近傍を拡大した図である。車両用前照灯10は、本発明の車両用灯具の一例であって、例えば車両の前端部分に取り付けられて走行ビーム(ハイビーム)およびすれ違いビーム(ロービーム)を選択的に点灯させることができる。以下の説明において車両の前後方向を「前方」あるいは「後方」と称する。また、図2において車両の幅方向を「奥」または「手前」と称する。
車両用前照灯10は、車両の前方側に開口を有するランプボディ20と、ランプボディ20の当該開口に取り付けられているカバー30と、ランプボディ20およびカバー30により形成される灯室内に配される灯具ユニット100とを備える。また、灯具ユニット100とカバー30との間には、車両用前照灯10を前方から見たときに灯具ユニット100とランプボディ20との隙間を覆うようにエクステンション40が配されている。
灯具ユニット100は、投影レンズ110、レンズ支持部材120、シェード130、灯具支持部材140、締結部材150、LED光源161,162、リフレクタ170、第1付加リフレクタ171、および下部リフレクタ180を有する。灯具ユニット100は、図示しないエイミング機構を介してランプボディ20に対して傾動可能に固定され、灯具ユニット100から照射される光の光軸を調整することができる。
投影レンズ110は、前方側の面が凸である片側凸レンズであり、レンズ中心軸(Ax)の軸方向が車両の前後方向と略一致する位置に設けられている。また、投影レンズ110は、円環状のレンズ支持部材120および後述するシェード130の円環部131に外周部が挟持されることにより、上記の位置に固定されている。
シェード130は、投影レンズ110の後方に配され、下方および後方において灯具支持部材140と当接し、締結部材150を介して灯具支持部材140に固定されている。なお、締結部材150は、例えば螺子あるいはビスであってよい。また、シェード130は、締結部材150を用いずに灯具支持部材140に対して接着などの方法により固定されてもよい。
シェード130は、投影レンズ110の後方側の焦点(F2)近傍からレンズ中心軸(Ax)に沿って水平面が形成されている。また、当該水平面は焦点(F2)近傍で終端し、当該終端部には、車両の幅方向すなわち図2の奥から手前にかけて延びるエッジが形成されている。シェード130の前方側には、円環部131が形成されている。円環部131は、上記のようにレンズ支持部材120との間で投影レンズ110の外周部を挟持する。
灯具支持部材140は、図示しない締結部材を介してランプボディ20に固定されており、シェード130および後述するリフレクタ170や下部リフレクタ180などを支持する。灯具支持部材140の上部には、シェード130の上記水平面と面一な水平面142がレンズ中心軸(Ax)に沿って形成されており、当該水平面142上には、LED光源161が光軸(L1)を上方に向けて設けられている。また、灯具支持部材140の下部には、水平面143が形成されており、当該水平面143上には、LED光源162が光軸(L2)を下方に向けて設けられている。
灯具支持部材140の前方側には、表面積を大きくするために複数のヒートシンク141が設けられている。また、本例において、灯具支持部材140は、アルミなどの熱伝導率の高い材料により形成されている。したがって、灯具支持部材140は、LED光源161,162から発せされる熱を効率よく外部へと逃がすことができる。
LED光源161,162は、一または複数のLEDチップが樹脂等の透光材料によって封止することにより形成される。本例において、LED光源161,162は、車両の前後方向よりも幅方向に長い(上面および下面が長方形である)直方体形状である。そして、LED光源161は上面が主発光面であり、LED光源162は下面が主発光面である。また、LED光源161,162は、それぞれ主発光面の長辺が車両の幅方向に平行となるように配される。LED光源161,162は、図示しない給電回路を介して供給される電力により発光する。
リフレクタ170は、光軸(L1)を含むLED光源161の上方および側方を覆うように設けられている。リフレクタ170は、その下部において図示しない締結部材を介して灯具支持部材140に固定されている。リフレクタ170のLED光源161と対向する側の面(内面)は、断面が略楕円形状をした滑らかな曲面であり、例えば入射する光を高効率で反射することのできる材料が塗布または蒸着されている。そして、上記内面の第1の焦点は、LED光源161の発光中心(F1)であり、当該内面の第2の焦点は、投影レンズ110の後方側の焦点(F2)である。したがって、リフレクタ170は、LED光源161からの出射光の一部を内面で反射して投影レンズ110の後方側の焦点(F2)近傍へ集光させる。
そして、リフレクタ170により焦点(F2)近傍へ集光された光は、その一部がシェード130に形成された上記エッジによって遮られ、残りが投影レンズ110へ入射し、略平行光(R1)となって、前方へ出射する。この光(R1)は、例えば、ロービームの配光パターンにおいてカットオフラインを含む集光領域を形成する。なお、シェード130の上記水平面に鏡面処理を施すことにより、LED光源161からの光の利用効率を向上させることができる。
第1付加リフレクタ171は、LED光源161の上方におけるリフレクタ170の前方に配され、リフレクタ170と一体に設けられる。第1付加リフレクタ171の内面は、LED光源161の発光中心(F1)を焦点とする略放物面の断面群から構成される自由曲面である。また、第1付加リフレクタ171の内面には、リフレクタ170の内面と同様に、入射する光を高効率で反射することのできる材料が塗布または蒸着されている。
第1付加リフレクタ171は、LED光源161からの出射光の一部を内面で反射して投影レンズ110を通さずに前方へと出射する。より具体的には、第1付加リフレクタ171は、LED光源161からの出射光のうち、光軸(L1)よりも車両の前方側へ出射する光の一部を投影レンズ110の上方において反射する。そして、反射された光は、略平行光(R2)となって投影レンズ110を通らずにエクステンション40に設けられた開口41を通じて前方へ出射する。この光(R2)は、例えば、ロービームの配光パターンにおいて上記集光領域周辺の拡散領域を形成する。
なお、図2では、第1付加リフレクタ171がLED光源161から上方へ出射する光のうち、斜め前方への出射光を反射するときの光路を例示している。しかしながら、第1付加リフレクタ171は車両の幅方向に延在することから、第1付加リフレクタ171は、LED光源161から前方へ出射する光のうち図2の奥側または手前側へ出射する光の一部についても上記と同様に投影レンズ110を通さずに前方へ反射する。
下部リフレクタ180は、光軸(L2)を含むLED光源162の下方および側方を覆うように設けられている。下部リフレクタ180は、その上部において図示しない締結部材を介して灯具支持部材140に固定されている。下部リフレクタ180におけるLED光源162と対向する側の面(内面)は、LED光源162の発光中心(F3)を焦点とする略放物面の断面群から構成される自由である。
下部リフレクタ180の内面には、リフレクタ170および第1付加リフレクタ171の内面と同様に、入射する光を高効率で反射することのできる材料が塗布または蒸着されている。下部リフレクタ180は、LED光源162からの出射光を内面で反射して略平行光(R3)としてエクステンション40に設けられた開口42を通じて前方へと出射する。下部リフレクタ180で反射された光(R3)は、ハイビームの配光パターンを形成する。
以上のように、本実施形態に係る車両用前照灯10は、LED光源161から斜め上方へ出射する光を用いてロービームの配光パターンにおける拡散領域を形成するので、例えばLED光源161から略水平方向へ出射する光を用いる場合と比べて拡散領域に利用することのできる光量が大きく、その結果として拡散領域に要求される照度を十分に確保することができる。
図3は、本実施形態の他の例に係る車両用前照灯11の図2に対応する断面矢視図である。車両用前照灯11において、車両用前照灯10と同じ構成については、図3において同じ符号で示すとともに重複する説明については適宜省略する。
車両用前照灯11は、車両用前照灯10における灯具ユニット100に替えて灯具ユニット101を備える。灯具ユニット101は、第1付加リフレクタ171の下方に第2付加リフレクタ172が設けられている。より具体的には、第2付加リフレクタ172は、リフレクタ170の前方におけるLED光源161と第1付加リフレクタ171との間に設けられている。また、灯具ユニット101においては、第2付加リフレクタ172は、リフレクタ170と一体に形成されてもよい。この場合、リフレクタ170と第2付加リフレクタ172との間に、第1付加リフレクタ171へ向かう光を通すための開口(図3におけるリフレクタ170と第2付加リフレクタ172との間の隙間)が設けられる。また、この場合、第1付加リフレクタ171は、リフレクタ170および第2付加リフレクタ172とは別体であってよい。したがって、第1付加リフレクタ171を有効反射面に応じた大きさに小型化することができる。
第2付加リフレクタ172の内面は、LED光源161の光を投影レンズ110のレンズ中心軸(Ax)寄りに反射させて投影レンズ110を通過するように構成した自由曲面である。なお、第2付加リフレクタ172の内面と第1付加リフレクタ171の内面とは異なる曲率を有してよい。第2付加リフレクタ172の内面には、リフレクタ170の内面などと同様に、入射する光を高効率で反射することのできる材料が塗布または蒸着されている。
第2付加リフレクタ172は、LED光源161からの出射光のうち、リフレクタ170および第1付加リフレクタ171で反射されない光の少なくとも一部を反射するように設けられている。より具体的には、第2付加リフレクタ172は、LED光源161からの出射光のうち、灯具ユニット100ではシェード130の円環部131やレンズ支持部材120によって遮られていた光の光路上に設けられている。そして、第2付加リフレクタ172は、LED光源161からの当該光を内面で反射することにより、投影レンズ110の後方側の焦点(F2)の上方から投影レンズ110へ入射させる。そして、第2付加リフレクタ172からの反射光(R4)は、投影レンズ110を通過した後、投影レンズ110からやや下向き(5〜10°)に出射される。この光(R4)は、ロービームの配光パターンにおいて上記拡散領域のうち、上記集光領域の下側の領域の照度を高める。
図4は、車両用前照灯11による配光パターンの一例を等照度曲線により示す。図4において、HL−HRは水平基準線を示し、VU−VDは垂直基準線を示す。また、図の左側および下側の数字は、それぞれの基準線からの垂直方向および水平方向の角度を示す。図4に示すように、車両用前照灯11は、LED光源161からの出射光のうち、車両用前照灯10では利用されていなかった光を利用することにより拡散領域の照度をさらに高めることができる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることができることは当業者に明らかである。
10,11 車両用前照灯
20 ランプボディ
30 カバー
40 エクステンション
41,42 開口
100,101 灯具ユニット
110 投影レンズ
120 レンズ支持部材
130 シェード
131 円環部
140 灯具支持部材
141 ヒートシンク
142,143 水平面
150 締結部材
161,162 LED光源
170 リフレクタ
171 第1付加リフレクタ
172 第2付加リフレクタ
180 下部リフレクタ
20 ランプボディ
30 カバー
40 エクステンション
41,42 開口
100,101 灯具ユニット
110 投影レンズ
120 レンズ支持部材
130 シェード
131 円環部
140 灯具支持部材
141 ヒートシンク
142,143 水平面
150 締結部材
161,162 LED光源
170 リフレクタ
171 第1付加リフレクタ
172 第2付加リフレクタ
180 下部リフレクタ
Claims (4)
- ランプボディおよびカバーで形成された灯室内に、レンズ中心軸の軸方向が車両の前後方向となるように設けられる投影レンズと、
前記投影レンズの後方側の焦点よりもさらに後方において光軸を上方に向けて設けられるLED光源と、
前記LED光源の上方を覆うように設けられ、前記LED光源からの光の一部を反射して前記投影レンズの前記後方側の焦点近傍へ集光させるリフレクタと、
前記車両の前後方向において前記投影レンズと前記リフレクタの間に設けられ、前記リフレクタからの反射光の一部を遮蔽して配光パターンのカットオフラインを形成するシェードと、
前記LED光源の上方における前記リフレクタの前方に設けられ、前記LED光源からの光の一部を前記投影レンズを通さずに前方へ反射する第1付加リフレクタと、
を備えることを特徴とする車両用灯具。 - 前記第1付加リフレクタの下方に第2付加リフレクタがさらに設けられ、
前記第2付加リフレクタは、前記LED光源からの光の一部を反射して前記後方側の焦点の上方から前記投影レンズへ入射させることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。 - 前記第2付加リフレクタは、前記LED光源からの光のうち、前記リフレクタおよび前記第1付加リフレクタで反射されない光の少なくとも一部を反射するように設けられることを特徴とする請求項2に記載の車両用灯具。
- 前記LED光源は、前記車両の前後方向よりも幅方向に長い発光面を有することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の車両用灯具。
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
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