JP2010262779A - 車両用灯具 - Google Patents

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Abstract

【課題】 灯具ユニット数を増やさずに斜めカットオフラインを有するすれ違い配光パターンを形成することができる車両用灯具を提供する。
【解決手段】 車両用前照灯10は、平面発光部25の水平カット部25a及び斜めカット部25bが、それぞれ投影されたすれ違い配光パターンの水平カットオフライン及び斜めカットオフラインを形成するように光源24の平面発光部25を配置することにより、透光部材22の後面22bにおける十字領域で反射された平面発光部25からの光によってすれ違い配光パターンにおける鮮明な水平カットオフライン及び斜めカットオフラインが形成される。また、透光部材22の後面22bにおける斜め反射領域で反射された平面発光部25からの光によって、すれ違い配光パターンにおける水平方向に拡がった拡散パターンが形成される。
【選択図】 図3

Description

本発明は車両用灯具に関し、特に車両用前照灯において車両前方にすれ違い配光パターンを形成するために用いられる車両用灯具に関する。
近年、車両用灯具の光源としては、平面発光部を有する発光ダイオード等の半導体発光素子が多く用いられるようになってきている。
また、光源からの光をリフレクタ(反射面)で拡散反射制御することによって、上端部に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ように構成された車両用前照灯が知られている。
更に、灯具ユニットを薄型に構成する為、一辺が直線状に延びる発光チップを有する半導体発光素子からなる光源と、この光源からの光を入射させるように配置された透光部材とを備えた灯具ユニットが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
上記灯具ユニットにおいて、その光源は、発光チップの一辺をその下端部に位置させた状態で該一辺を灯具ユニットの光軸と直交させるようにして前向きに配置されており、その透光部材は、光源からの入射光をその前面で反射させた後にその後面で反射させてその前面から出射させるように構成されている。そして、透光部材の前面は光軸と直交する平面で構成されるとともに、該透光部材の後面はその前面に関して光源の発光中心と対称の位置を焦点とする回転放物面を基準面として形成された所定の光反射制御面で構成されている。
そこで、この灯具ユニットから出射する光の方向を精度良く制御することができ、この灯具ユニットからの光照射により形成される配光パターンは、上記一辺の反転像により鮮明なカットオフラインを有するものとなる。
特開2005−11704号
しかしながら、上記特許文献1に記載の灯具ユニットは、水平カットオフラインのみを形成可能であるため、すれ違い配光パターンの斜めカットオフライン(15度カットオフライン)を形成するためには、水平カットオフラインを形成する灯具ユニットを15度回転させて斜めカットオフラインを形成しなければならない。
そこで、すれ違い配光パターンを形成するためには、水平カットオフラインを形成する灯具ユニットと斜めカットオフラインを形成する灯具ユニットとを複数組合せて用いる必要があり、必要とされる灯具ユニットの個数が多くなってしまうという問題があった。
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、灯具ユニット数を増やさずに斜めカットオフラインを有するすれ違い配光パターンを形成することができる車両用灯具を提供することである。
本発明の上記目的は、一辺が直線状に延びる平面発光部を有する光源と、前記光源からの光を前方へ反射する反射面とを備え、車両前方にすれ違い配光パターンを形成する車両用灯具であって、
前記反射面は、車両前後方向に延びる光軸を回転中心とする略回転放物面で構成されており、前記光軸を中心として水平方向及び垂直方向に延びる十字領域の少なくとも一部の反射領域の反射光によって前記すれ違い配光パターンの斜めカットオフラインを形成し、前記十字領域以外の斜め反射領域の反射光によって前記すれ違い配光パターンの拡散パターンを形成することを特徴とする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、車両前後方向に延びる光軸を回転中心とする略回転放物面で構成された反射面の十字領域以外の斜め反射領域で反射された平面発光部の投影像は、斜めに投影されるが、十字領域で反射された平面発光部の投影像は、殆ど斜めにならずにそのまま車両前方へ投影される。
そこで、平面発光部の直線状に延びる一辺が、投影されたすれ違い配光パターンの斜めカットオフラインを形成するように光源の平面発光部を配置することにより、十字領域で反射された平面発光部からの光によってすれ違い配光パターンにおける鮮明な斜めカットオフラインが形成されると共に、十字領域以外の斜め反射領域で反射された平面発光部からの光によってすれ違い配光パターンにおける拡散パターンが形成される。
従って、上記構成の車両用灯具における反射面で反射された平面発光部の光を車両前方へ投影することにより、鮮明な斜めカットオフラインを有するすれ違い配光パターンを単一の灯具ユニットで形成することができる。
尚、上記構成の車両用灯具において、前記反射面が、前記光源からの光を入射させるように配置された透光部材の後面に構成されており、
前記透光部材が、前記光源からの入射光を該透光部材の前面における反射面で反射させた後に前記後面における前記反射面で反射させて前記透光部材の前面から出射させることが望ましい。
このような構成の車両用灯具によれば、平面発光部を有する光源から光を透光部材の内部で2回反射させて前方へ出射させるように構成されているので、灯具ユニットを薄型に構成することができる。
前記平面発光部が、少なくとも前記斜めカットオフラインを投影するための斜めカット部を有することが望ましい。
このような構成の車両用灯具によれば、平面発光部の一部を遮光したり、平面発光部自体を所望の外形形状としたりすることによって斜めカット部を設けることで、鮮明な斜めカットオフラインと共に鮮明な水平カットオフラインを有するすれ違い配光パターンを容易に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、反射面で反射された平面発光部の光を車両前方へ投影することにより、鮮明な斜めカットオフラインを有するすれ違い配光パターンを単一の灯具ユニットで形成することができる。
そこで、灯具ユニット数を増やさずに斜めカットオフラインを有するすれ違い配光パターンを形成することができる良好な車両用灯具を提供できる。
本発明の一実施形態に係る車両用前照灯の縦断面図である。 図1に示した灯具ユニットの拡大断面図である。 図2に示した灯具ユニットの要部拡大正面図である。 図3に示した発光チップの拡大正面図である。 図3に示した透光部材における反射面を説明する正面図である。 灯具ユニット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一部の配光パターンを透視的に示す図である。 (a)はすれ違い配光パターンの一部を形成する第1の配光パターンを詳細に示す図、(b)はすれ違い配光パターンの一部を形成する第2の配光パターンを詳細に示す図、(c)はすれ違い配光パターンの一部を形成する第1の配光パターンを詳細に示す図である。 図4に示した発光チップの他の実施形態を示す拡大正面図である。
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。
本実施形態に係る車両用前照灯10は、図1に示すように、例えば車両の前端部分に取り付けられ、すれ違いビームを点消灯可能な灯具である。車両用前照灯10は、ランプボディ12とその前端開口部に取り付けられた素通し状の透光カバー14とで形成される灯室内に、灯具ユニット(車両用灯具)20と、該灯具ユニット20を支持するユニットホルダ16とが収容された構成となっている。
本実施形態のユニットホルダ16は、透光カバー14の外形形状に略沿って形成された板状部材であって、図示しないエイミング機構を介してランプボディ12に上下方向及び左右方向に傾動可能に支持されている。このユニットホルダ16には、灯具ユニット20に対応する位置に円形開口部16aが形成されており、この円形開口部16aの周囲4箇所には後方へ突出するボス16bが形成されている。そして、これら4箇所のボス16bに対して灯具ユニット20が複数のネジで締付け固定されている。
本実施形態に係る灯具ユニット20は、図2及び図3に示すように、発光ダイオード等の半導体発光素子からなる光源24と、この光源24からの光を入射させるように配置された透光部材22と、基板26を介して光源24を支持する支持ブロック28とを備えており、車両前後方向に延びる光軸Axを有している。
光源24は、図4に示すように、長方形の発光チップ24aが半球状の封止樹脂部材24bによって封止されている。勿論、光源24は、複数の正方形の発光チップを水平方向に並べて構成しても良い。
この発光チップ24aの平面発光部25の一部には、遮光膜26が形成されており、この遮光膜26は灯具正面視において、左下隅角部分に楔状に形成されている。この遮光膜26の上端縁は、発光チップ24aの下端縁に対し所定角度θ(具体的にはθ=15度)上向きに傾斜した斜め方向に延びる直線で構成されている。
このように横長長方形の発光チップ24aの表面の一部に楔状の遮光膜26が形成されることにより、横長五角形の平面発光部25が形成され、その下端縁は、灯具正面視において互いに鈍角(具体的には165度)をなして各々直線状に延びている。
即ち、この平面発光部25の下端縁は、発光チップ24aの下端縁に位置して水平方向に延びる部分が、水平カット部25aとして構成されると共に、遮光膜26の上端縁に位置して直線状に延びる一辺が、この水平カット部25aに対して所定角度θ上向きに傾斜した斜め方向に延びる斜めカット部25bとして構成される。
そして、この光源24は、図3に示すように、その平面発光部25の下端縁における水平カット部25aが、光軸Axを含む水平面上に位置するようにした状態で、前向きに配置されている。
透光部材22は、図1及び図2に示すように、アクリル樹脂成形品等の透明な合成樹脂成形品からなり、光源24からの入射光を該透光部材22の前面22aで反射させた後に該透光部材22の後面22bで反射させて該透光部材22の前面22aから出射させるように構成されている。
透光部材22の前面22aは、光軸Axと直交する平面で構成されており、その光軸近傍領域22a1には、アルミニウム蒸着等による鏡面処理が施されている。この鏡面処理が施された光軸近傍領域22a1は、透光部材22の前面22aにおいて光軸Axを中心とする円形領域として形成されており、その外周縁の位置は、透光部材22の前面22aに入射する光源24からの光の入射角が透光部材22の臨界角αと略同じ値となる位置に設定されている。
一方、透光部材22の後面22bは、車両前後方向に延びる光軸Axを回転中心とする略回転放物面Prを基準面として形成された所定の光反射制御面(反射面)で構成されており、その全域にわたってアルミニウム蒸着等による鏡面処理が施されている。この光反射制御面は、透光部材22の前面22aに関して光源24の発光中心と対称の位置を焦点Fとする回転放物面Prを基準面として形成されている。
更に、透光部材22の後面22bは、図5に示すように、灯具正面視において光軸Axを中心として水平方向及び垂直方向に延びる十字領域22A,22B,22C,22Dと、これら十字領域22A,22B,22C,22D以外の斜め反射領域22E,22F,22G,22Hとによって、光源24からの光を前方へ反射する反射面である。
十字領域22A,22B,22C,22Dの反射面は、透光部材22の前面22aに関して光源24の発光中心と対称の位置を焦点Fとする回転放物面Prを基準面として形成されており、光源24からの光を拡散反射させるように構成されている。これに対し、斜め反射領域22E,22F,22G,22Hの反射面は、光源24からの光を水平方向に大きく拡散反射させるように構成されている。
本実施形態の透光部材22の後面22bには、光源24を取り付けるための光源取付用凹部22eが形成されており、この光源取付用凹部22eの中央部には、光源24の発光中心を半球状に囲む半球状凹部22fが形成されている。そして、この半球状凹部22fの内部空間には、エポキシ樹脂等の透明部材50が充填されている。
透光部材22の外周部には、ネジ挿通孔が形成された複数の取付用タブが形成されている。そして、これら各ネジ挿通孔にネジを挿通させて各取付用タブをユニットホルダ16の各ボス16bに締め付けることにより、発光チップ24aの水平カット部25aが水平方向に延びるように位置決めされた状態で、灯具ユニット20のユニットホルダ16への取付が行われるようになっている。
そこで、本実施形態に係る灯具ユニット20において、光源24から透光部材22に入射した光の大半はその前面22aに到達するが、比較的光軸Ax寄りの方向に向かう光は、鏡面処理が施された光軸近傍領域22a1に入射するので、該光軸近傍領域22a1で反射してその多くが透光部材22の後面22bに入射する。一方、光源24から透光部材22に入射した光のうち光軸Axから大きく離れた方向へ向かう光は、透光部材22の前面22aに対して大きな入射角で入射するので、その大半が前面22aで内面反射して透光部材22の後面22bに入射する。
その際、透光部材22の前面22aは光軸Axと直交する平面で構成されているので、透光部材22の後面22bへの入射は、透光部材22の前面22aに関して発光チップ24aと対称の位置を仮想光源とする発散光となるが、透光部材22の後面22bは、仮想光源の位置を焦点Fとする回転放物面Prを基準面として形成された所定の光反射制御面で構成されているので、その後面22bで反射してその前面22aから出射する光の方向を精度良く制御することができる。
また、本実施形態に係る灯具ユニット20は、その光源24が発光ダイオードで構成されており、この光源24から光を透光部材22の内部で2回反射させて前方へ出射させるように構成されているので、灯具ユニット20を薄型に構成することができる。
更に、透光部材22の前面22aにおいて鏡面処理が施された光軸近傍領域22a1が円形に形成されており、その外周縁の位置が、透光部材22の前面22aに入射する光源24からの光の入射角が該透光部材22の臨界角αと略同じ値となる位置に設定されている。そこで、光軸近傍領域22a1の存在によって透光部材22の後面22bからの反射光を必要以上に遮蔽してしまうことはなく、透光部材22の前面22aに入射する光源24からの光の略全量を該前面22aで反射させることができ、これにより光束利用率を高めることができる。
図6は、本実施形態に係る灯具ユニット20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一部の配光パターンPAを透視的に示す図である。
図6に示した配光パターンPAは、二点鎖線で示すすれ違い配光パターンPL1として形成される配光パターンの一部であって、第1の配光パターンPA1と第2の配光パターンPA2と第3の配光パターンPA3との合成配光パターンとして形成されている。尚、図6では各配光パターンの一部のみを図示しているが、すれ違い配光パターンPL1は、これら第1〜第3の配光パターンPA1〜PA3を適宜重ね合わせながら拡げることにより形成されている。
このすれ違い配光パターンPL1は、左配光のすれ違い配光パターンであって、その上端部に水平及び斜めカットオフラインCL1,CL2,CL3を有している。その際、灯具正面方向の消点であるH−Vを通る鉛直線であるV−V線に対して、対向車線側及び自車線側に水平カットオフラインCL1,CL3が形成されるとともに、自車線側に斜めカットオフラインCL2が形成されており、水平カットオフラインCL1と斜めカットオフラインCL2の交点であるエルボ点Eは、H−Vの0.5〜0.6度程度下方に位置している。
第1の配光パターンPA1は、十字領域22A,22B,22C,22Dの反射面からの反射光により形成される集光パターンであって、その上端縁を水平及び斜めカットオフラインCL1,CL2,CL3に略一致させるようにして形成されている。
また、第2及び第3の配光パターンPA2,PA3は、それぞれ斜め反射領域22G,22H及び斜め反射領域22E,22Fの各反射面からの反射光により形成される拡散パターンであって、水平及び斜めカットオフラインCL1,CL2,CL3より下方に拡がるようにして形成されている。
図7(a)は、第1の配光パターンPA1の広がりの様子を複数の反転投影像Iaの重ね合わせで示す図であり、図7(b)は、第2の配光パターンPA2の広がりの様子を複数の反転投影像Ibの重ね合わせで示す図であり、図7(c)は、第3の配光パターンPA3の広がりの様子を複数の反転投影像Icの重ね合わせで示す図である。
第1の配光パターンPA1は、図7(a)に示すように、十字領域22A,22B,22C,22Dの反射面による反転投影像Iaが、エルボ点Eを左寄りに囲むような配光パターンとして形成されている。その際、第1の配光パターンPA1の上端部の輪郭は、平面発光部25の水平カット部25aの反転投影像が水平方向に延びる鮮明な水平カットオフラインCL1,CL3を形成し、平面発光部25の斜めカット部25bの反転投影像が鮮明な斜めカットオフラインCL2を形成する。
第2の配光パターンPA2は、図7(b)に示すように、斜め反射領域22G,22Hの反射面による反転投影像Ibが、水平及び斜めカットオフラインCL1,CL2,CL3より下方に拡がるように拡散した配光パターンとして形成されている。その際、反転投影像Ibは、右下がりに傾いて投影される。
第3の配光パターンPA3は、図7(c)に示すように、斜め反射領域22E,22Fの反射面による反転投影像Icが、水平及び斜めカットオフラインCL1,CL2,CL3より下方に拡がるように拡散した配光パターンとして形成されている。その際、反転投影像Icは、左下がりに傾いて投影される。
即ち、十字領域22A,22B,22C,22Dで反射された平面発光部25の反転投影像Iaは、殆ど斜めに傾かずにそのまま車両前方へ投影される。そこで、平面発光部25の水平カット部25a及び斜めカット部25bが、それぞれ投影されたすれ違い配光パターンPL1の水平カットオフラインCL1,CL3及び斜めカットオフラインCL2を形成するように光源24の平面発光部25を配置することにより、十字領域22A,22B,22C,22Dで反射された平面発光部25からの光によってすれ違い配光パターンPL1における鮮明な水平カットオフラインCL1,CL3及び斜めカットオフラインCL2が形成される。
また、斜め反射領域22E,22F,22G,22Hで反射された平面発光部25からの光によって、すれ違い配光パターンPL1における水平方向に拡がった拡散パターンが形成される。この際、斜め反射領域22E,22F,22G,22Hで反射された平面発光部25の反転投影像Ib,Icは、それぞれ徐々に傾きながら重ね合って投影されるので、適度に輪郭が不鮮明になって光度分布が均一な拡散パターンを形成することができる。
従って、上記構成の灯具ユニット20における透光部材22の後面22bで反射された平面発光部25の光を車両前方へ投影することにより、鮮明な水平カットオフラインCL1,CL3及び斜めカットオフラインCL2を有するすれ違い配光パターンPL1を単一の灯具ユニットで形成することができる。
そこで、灯具ユニット数を増やさずに水平カットオフラインCL1,CL3及び斜めカットオフラインCL2を有するすれ違い配光パターンPL1を形成することができる良好な車両用前照灯10を提供できる。
尚、本実施形態に係る灯具ユニット20の光源24は、図4に示した発光チップ24aのように、平面発光部25の左下隅角部分に楔状に形成した遮光膜26によって、平面発光部25に斜めカット部25bを形成したが、図8に示す発光チップ34aのように、平面発光部35の左下隅角部分に台形状に形成した遮光膜36によって、平面発光部35に斜めカット部35b及び水平カット部35cを形成しても良い。この遮光膜36の斜辺は、発光チップ34aの下端縁に対し所定角度θ(具体的にはθ=15度)上向きに傾斜した斜め方向に延びる直線で構成されている。
即ち、この平面発光部35の下端縁は、発光チップ34aの下端縁に位置して水平方向に延びる部分が、水平カットオフラインCL3を形成する水平カット部35aとして構成され、遮光膜36の斜辺に位置して直線状に延びる一辺が、斜めカットオフラインCL2を形成する斜めカット部35bとして構成され、遮光膜36の上底に位置して水平方向に延びる部分が、水平カットオフラインCL1を形成する水平カット部35cとして構成される。
また、本発明の車両用灯具に係る光源は、長方形の発光チップに形成した遮光膜によって所望の発光形状を有する平面発光部を得るだけではなく、発光チップ部自体の形状を所望の発光形状としても良い。更に、発光チップの前面に導光体を設け、該導光体の出射部の形状を所望の形状とすることで、所望の発光形状を有する平面発光部を構成することもできる。更に、矩形状の発光チップを適宜傾けて配置し、傾けた該発光チップの一辺を車両前方へ投影することにより、すれ違い配光パターンの斜めカットオフラインを形成しても良い。
また、上記実施形態の灯具ユニット20においては、光源からの光を前方へ反射する反射面を透光部材22の後面22bに形成した光反射制御面で構成したが、本発明の車両用灯具に係る反射面はこれ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、車両前後方向に延びる光軸を回転中心とする略回転放物面を基準面として形成されたリフレクタの反射面により構成しても良い。この場合、回転放物面の焦点に位置する光源の平面発光部がリフレクタの反射面に正対して配置されると、光源の光を有効に利用することができる。
また、上記実施形態の灯具ユニット20においては、略回転放物面Prを基準面として拡散光を形成する反射面を用いたが、反射面に拡散効果を持たせる代わりに、反射面の前方に水平方向に拡散する別のレンズ部材を配置しても良い。
また、上記実施形態の灯具ユニット20においては、十字領域22A,22B,22C,22Dの反射光ですれ違い配光パターンPL1の斜めカットオフラインCL2を形成したが、斜めカットオフラインCL2は4つの十字領域22A,22B,22C,22Dの少なくとも一部の反射領域の反射光によって形成することができる。
10 車両用前照灯
12 ランプボディ
14 透光カバー
16 ユニットホルダ
20 灯具ユニット(車両用灯具)
22 透光部材
22a 前面
22b 後面(反射面)
22A,22B,22C,22D 十字領域
22E,22F,22G,22H 斜め反射領域
24 光源
24a 発光チップ
25 平面発光部
25a 水平カット部
25b 斜めカット部
26 遮蔽膜
Ax 光軸

Claims (3)

  1. 一辺が直線状に延びる平面発光部を有する光源と、前記光源からの光を前方へ反射する反射面とを備え、車両前方にすれ違い配光パターンを形成する車両用灯具であって、
    前記反射面は、車両前後方向に延びる光軸を回転中心とする略回転放物面で構成されており、前記光軸を中心として水平方向及び垂直方向に延びる十字領域の少なくとも一部の反射領域の反射光によって前記すれ違い配光パターンの斜めカットオフラインを形成し、前記十字領域以外の斜め反射領域の反射光によって前記すれ違い配光パターンの拡散パターンを形成することを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記反射面が、前記光源からの光を入射させるように配置された透光部材の後面に構成されており、
    前記透光部材が、前記光源からの入射光を該透光部材の前面における反射面で反射させた後に前記後面における前記反射面で反射させて前記透光部材の前面から出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。
  3. 前記平面発光部が、少なくとも前記斜めカットオフラインを投影するための斜めカット部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用灯具。
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