JP2011198720A - 車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べ、低コストで好適な配光パターンを形成する。
【解決手段】車両用前照灯１は、複数のＬＥＤ２２，…がマトリクス状に配列された光源アレイ２０と、光源アレイ２０から出射された光を結像させる結像レンズ３０，３０と、光源アレイ２０から出射されて結像レンズ３０，３０を透過した光を車両前方へ反射させる反射鏡４０と、を備える。結像レンズ３０，３０及び反射鏡４０は、光源アレイ２０における複数のＬＥＤ２２，…の配列に対応した配光パターンを形成するとともに、光源アレイ２０から出射された光を平行光に変換しつつ、配光パターンにおける複数のＬＥＤ２２，…の各照射範囲を所定の倍率分布で拡大させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用前照灯に関する。

従来、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の半導体発光素子を用いた車両用前照灯として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この特許文献１に記載の車両用前照灯は、中央部の密度が高く左右両側部の密度が低くなるように複数のＬＥＤが配列された光源アレイ、或いは、ＬＥＤから光を導く複数の光ファイバーの出射部がこのように配列された光源アレイを備えている。そして、この光源アレイからの光を収束レンズで車両前方へ投影することにより、複数のＬＥＤ又は光ファイバーの配列に対応した配光パターン、つまり、より遠方を照らす中央部が高光度となり左右拡散部が低光度となるような配光パターンを実現している。

特表２００８−５１３９６７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の車両用前照灯では、光源アレイにおける複数のＬＥＤ又は光ファイバーの配列形状や光の強度分布が配光パターンの形状や光度分布にほぼそのまま反映されるため、例えば、ＬＥＤの配置密度が低い光源アレイ部分に対応する配光パターン部分には隣接するＬＥＤ間の隙間に相当するダーク部分が形成されてしまうといったように、滑らかに分布した配光パターンを形成することが困難であった。

また、光源アレイに複数のＬＥＤを配列させた場合には、当該複数のＬＥＤを配光パターンの形状に対応させた複雑な形状に配列しなければならないため、光源アレイの組み立てコストが高くついてしまう。一方、光源アレイに複数の光ファイバーを配列させた場合には、複数のＬＥＤを複雑な形状に配列させる必要はなくなるものの、光ファイバーを介在させることに伴う光のロスが生じることに加え、光ファイバーの分だけコスト高となってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、従来に比べ、低コストで好適な配光パターンを形成することのできる車両用前照灯の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両用前照灯において、
複数の半導体発光素子がマトリクス状に配列された光源アレイと、
前記光源アレイから出射された光を結像させる結像レンズと、
前記光源アレイから出射されて前記結像レンズを透過した光を車両前方へ反射させる反射鏡と、
を備え、
前記結像レンズ及び前記反射鏡は、
前記光源アレイにおける前記複数の半導体発光素子の配列に対応した配光パターンを形成するとともに、
前記光源アレイから出射された光を平行光に変換しつつ、前記配光パターンにおける前記複数の半導体発光素子の各照射範囲を所定の倍率分布で拡大させることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用前照灯において、
前記複数の半導体発光素子は、個別に点灯制御可能であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車両用前照灯において、
前記反射鏡は、前記配光パターンにおける中央部の光度が左右両端部の光度の３０〜１００倍となるような反射面の曲率と前記光源アレイからの光路長とを有することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、光源アレイにおける複数の半導体発光素子の配列に対応した配光パターンを形成するとともに、光源アレイから出射された光を平行光に変換しつつ、配光パターンにおける複数の半導体発光素子の各照射範囲を所定の倍率分布で拡大させる結像レンズ及び反射鏡を備えるので、各半導体発光素子から出射される光の独立性を保ちつつ、配光パターンにおける照射位置に応じた倍率で光を拡大させて配光パターンを形成することができる。これにより、例えば中央部を低倍率で拡大し、左右両端部を高倍率で拡大するなどして所望の配光パターンを形成することができるため、従来のように配光パターンに対応させてＬＥＤ又は光ファイバーを配列する必要なく、滑らかに分布した配光パターンを形成することができる。
また、光源アレイには複数の半導体発光素子がマトリクス状に配列されているので、複数のＬＥＤが配光パターンに対応した複雑な形状に配列されていた従来と異なり、光源アレイの組み立てコストを抑制することができる。
更に、従来のように光ファイバーを用いる必要がないため、光ファイバーを介在させることに伴う光のロスや高コスト化といった問題が生じることもない。
したがって、従来に比べ、低コストで好適な配光パターンを形成することができる。

請求項２に記載の発明によれば、複数の半導体発光素子は個別に点灯制御可能であるので、所望の配光パターンを一層滑らかに分布させつつ形成することができる。

実施形態における車両用前照灯の側断面図である。 （ａ）本実施形態における光源アレイの平面図であり、（ｂ）別例の光源アレイの平面図である。 配光パターンの例を示す図である。 別例の反射鏡を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

＜車両用前照灯の構成＞
図１は、本実施形態における車両用前照灯１の側断面図であり、図２は、車両用前照灯１が備える光源アレイ２０の平面図である。
車両用前照灯１は、図示しない車両の前部両側端に設けられて所定の配光パターンで車両前方を照らすものであり、図１に示すように、光源としての光源アレイ２０と、光源アレイ２０から出射された光を結像させる２枚の結像レンズ３０，３０と、光源アレイ２０から出射されて結像レンズ３０，３０を透過した光を車両前方へ反射させる反射鏡４０とを備えている。

このうち、光源アレイ２０には、図２（ａ）に示すように、半導体発光素子である複数のＬＥＤ２２，…が、アレイベース２１上にマトリクス状に配列されている。ここで、「マトリクス状」とは、直交する２方向に沿って行列配置されている状態をいい、本実施形態においては、ＬＥＤ２２，…は車両の前後方向及び左右方向に沿って格子状に配列されている。このＬＥＤ２２，…の配列は、行列配置されていれば格子状でなくともよく、図２（ｂ）に示すように千鳥状であってもよいし、不等間隔であってもよい。
また、光源アレイ２０は、複数のＬＥＤ２２，…が個別に点灯制御可能なように構成されている。

２枚の結像レンズ３０，３０は、図１に示すように、光源アレイ２０の上方で所定間隔を介して上下方向に並設されている。
反射鏡４０は、結像レンズ３０，３０の上方に配設されており、凹状の反射面４０ａを有している。この反射鏡４０は、配光パターンが所定の光度分布となるような反射面４０ａの曲率と光源アレイ２０からの光路長（距離）とを有しており、本実施形態においては、図３に示すように、配光パターンにおける中央部の光度が左右両端部の光度の３０〜１００倍となるように構成されている。また、反射面４０ａの上下方向断面及び左右方向断面での形状は、いずれも円弧曲線，円錐曲線又はスプライン曲線となっている。

これら結像レンズ３０，３０及び反射鏡４０は、光源アレイ２０から出射された光を平行光に変換しつつ、光源アレイ２０における複数のＬＥＤ，…の配列に対応した配光パターンを形成するように構成されている。
また、結像レンズ３０，３０及び反射鏡４０は、配光パターンにおける複数のＬＥＤ２２，…の各照射範囲を所定の倍率分布で拡大させるように構成されている。より詳しくは、結像レンズ３０，３０が、光源アレイ２０からの光を結像させつつ一定の倍率で拡大し、反射鏡４０が、所望の光度分布を有する配光パターンが形成されるように、結像レンズ３０，３０から出射された光を配光パターンにおける照射位置に応じた倍率で拡大している。

＜作用・効果＞
以上の車両用前照灯１によれば、光源アレイ２０における複数のＬＥＤ２２，…の配列に対応した配光パターンを形成するとともに、光源アレイ２０から出射された光を平行光に変換しつつ、配光パターンにおける複数のＬＥＤ２２，…の各照射範囲を所定の倍率分布で拡大させる結像レンズ３０，３０及び反射鏡４０を備えるので、各ＬＥＤ２２から出射される光の独立性を保ちつつ、配光パターンにおける照射位置に応じた倍率で光を拡大させて配光パターンを形成することができる。これにより、例えば中央部を低倍率で拡大し、左右両端部を高倍率で拡大するなどして所望の配光パターンを形成することができるため、従来のように配光パターンに対応させてＬＥＤ又は光ファイバーを配列する必要なく、滑らかに分布した配光パターンを形成することができる。

また、光源アレイ２０には複数のＬＥＤ２２，…がマトリクス状に配列されているので、複数のＬＥＤが配光パターンに対応した複雑な形状に配列されていた従来と異なり、光源アレイ２０の組み立てコストを抑制することができる。
更に、従来のように光ファイバーを用いる必要がないため、光ファイバーを介在させることに伴う光のロスや高コスト化といった問題が生じることもない。

また、複数のＬＥＤ２２，…は個別に点灯制御可能であるので、所望の配光パターンを一層滑らかに分布させつつ形成することができる。
より詳しくは、各ＬＥＤ２２から出射される光が互いに独立性を保持しているため、各ＬＥＤ２２を点灯制御することにより、このＬＥＤ２２に対応する配光パターン部分の光度を当該ＬＥＤ２２の発光状態に応じたものとすることができ、ひいては、所望の配光パターンを一層滑らかに分布させつつ形成することができる。加えて、結像レンズ３０，３０及び反射鏡４０によって各ＬＥＤ２２からの光を所定の倍率分布で拡大させることができる、つまり、光度分布を変えることができるため、各ＬＥＤ２２を最大出力のままＯＮ／ＯＦＦの点灯制御を行うこともできる。

また、結像レンズ３０，３０及び反射鏡４０により光源アレイ２０からの光を拡大することができるため、従来に比べ光源アレイ２０をコンパクトに構成することができる。したがって、高い光利用効率で配光パターンを形成することができる。

また、車両前方へ光を照射するためには、例えば図示しない透光カバーを介して反射鏡４０の反射面４０ａを車両前方へ露出すれば足りるため、この反射面４０ａが当該車両用前照灯１の主たる外観を構成する。したがって、レンズカットの形成されていない反射面４０ａにより、従来と異なる斬新な外観のものとすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。

例えば、上記実施形態では、半導体発光素子としてＬＥＤ２２を挙げて説明したが、半導体技術を利用した発光素子であればＬＥＤでなくともよい。
また、結像レンズ３０，３０は、必要な機能を満足するものであれば、２枚でなくともよい。

また、反射鏡４０の反射面４０ａは、凹状の面でなくともよく、図４（ａ）に示すように直線断面のものであってもよいし、図４（ｂ）に示すように凸状の面であってもよい。但し、反射面４０ａを直線断面のものとした場合には、結像レンズ３０，３０の焦点距離（配設位置）を調整することで光の広がりを制御する。

１ 車両用前照灯
２０ 光源アレイ
２２ ＬＥＤ（半導体発光素子）
３０ 結像レンズ
４０ 反射鏡
４０ａ 反射面

Claims (3)

1. 複数の半導体発光素子がマトリクス状に配列された光源アレイと、
   前記光源アレイから出射された光を結像させる結像レンズと、
   前記光源アレイから出射されて前記結像レンズを透過した光を車両前方へ反射させる反射鏡と、
   を備え、
   前記結像レンズ及び前記反射鏡は、
   前記光源アレイにおける前記複数の半導体発光素子の配列に対応した配光パターンを形成するとともに、
   前記光源アレイから出射された光を平行光に変換しつつ、前記配光パターンにおける前記複数の半導体発光素子の各照射範囲を所定の倍率分布で拡大させることを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記複数の半導体発光素子は、個別に点灯制御可能であることを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
3. 前記反射鏡は、前記配光パターンにおける中央部の光度が左右両端部の光度の３０〜１００倍となるような反射面の曲率と前記光源アレイからの光路長とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用前照灯。