JP2011243362A

JP2011243362A - ロービーム用灯具ユニット

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Publication number: JP2011243362A
Application number: JP2010113282A
Authority: JP
Inventors: Ippei Yamamoto; 逸平山本
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2011-12-01
Anticipated expiration: 2030-05-17
Also published as: KR101364659B1; JP5620714B2; US8439539B2; US20110280029A1; KR20110126524A

Abstract

【課題】ロービーム配光パターン内に大きな明暗差を発生させずに光量を増加させることで、ドライバーの視認性を向上させたロービーム用灯具ユニットの提供。
【解決手段】ＬＥＤ９と、光軸上Ｘ１に配置された投影レンズ７と、ＬＥＤ９の光を鉛直断面上において投影レンズ７の後方焦点Ｆ２近傍に反射するリフレクタ８と、前縁部１１が投影レンズ７の後方焦点近傍Ｆ２に配置されてリフレクタ８による反射光の一部を遮光するシェード６と、前縁部１１の後方に一体に設けられて遮光された反射光の一部を投影レンズ７に再反射する再反射面１０と、を有するロービーム用灯具ユニット２において、再反射面１０が、鉛直断面内においてリフレクタ８に向かって凸になる連続曲面である光拡散部１６を少なくとも一部に有するようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、ドライバーの視認性を向上させたロービーム配光パターンを形成させるロービーム用灯具ユニットに関する発明である。

車両用灯具の光源ユニットを示すものには、特許文献１に示すものがある。特許文献１の光源ユニットは、車両前後方向に延びる光軸を中心とした略回転楕円面形状を有する部材の内側に第１反射面を有するリフレクタと、第１反射面の鉛直断面における第１焦点に配置されたＬＥＤと、リフレクタの前方において光軸上に配置された投影レンズと、ＬＥＤと投影レンズの間に設けられた光制御部材を有する。光制御部材は、投影レンズの第２焦点を通るように配置された前端縁と、前端縁の後方に伸びる平面として連続形成された第３反射面を有する。

特許文献１の図３に示すように第１反射面は、鉛直断面内において投影レンズの後方第２焦点近傍の前後位置に集束するようにＬＥＤの出射光を反射する。第２焦点の前方に反射され、光制御部材の前端縁を通過した反射光は、投影レンズから車両前方に出射して所定の水平及び斜めカットオフラインを含むロービーム配光パターンを形成する。一方、特許文献１の光源ユニットにおいては、第２焦点の後方に反射されて光制御部材の前端縁に遮光された光も第３反射面によって上方に再反射させ、投影レンズに入射させるようにし、光制御部材の前端縁を通過した光と共にロービーム配光パターンを形成するようにしたため、光のロスが少ないものとなっている。

特開２００３−３１７５１３号公報

特許文献１の灯具ユニットは、光制御部材（遮光シェード）によって遮光された光も第３反射面で再反射してロービーム配光パターンに利用するため、光のロスを少なくしてロービーム配光パターンをより明るく出来る点で望ましい。一方、特許文献１の配光パターンを確認したところ、特許文献１の灯具ユニットにおいては、第３反射面が水平面であるため、再反射光がロービーム配光パターンの上側領域に集中的に反射されることが判明した。

鉛直断面内において集束するように第３反射面に入射する光束においては、第３反射面が水平面であるため、光制御部材の前端縁部で再反射された光線（以降は単に再反射光線という）の反射角が最大となり、前記反射角は、再反射光線の反射位置がより後方になるほど小さくなる。従って、第３反射面に入射する光束は、光制御部材の前端縁部による再反射光線より上方に再反射されることがない。一方、第３反射面による光束の像は、投影レンズで上下が反転されるため、光制御部材の前端縁部による再反射光線は、光束の像において最も低い位置に照射され、再反射された光束は、前端縁部の再反射光線より上方に照射されることになる。従って、特許文献１の灯具ユニットにおいては、光制御部材の前端縁部で再反射された光線がロービーム配光パターンの上側領域に照射され、再反射光の光束も全体としてロービーム配光パターンの上側領域に集中して反射されているものと考えられる。

第３反射面による再反射光の光束がロービーム配光パターンの上側領域に偏って反射された場合、形成されるロービーム配光パターンにおいては、カットオフラインに近い上側領域がより明るくなるのと対照的に補光されない下側領域が暗く見えるため、ロービーム配光パターンの上側領域と下側領域との間で大きな明暗差が発生する。このように上下領域間で明暗差が大きいロービーム配光パターンは、ドライバーに対してロービーム照射領域の手前側を見にくくさせるため、ドライバーの視認性の面で問題がある。

本願発明は、上記課題に鑑み、シェードに遮光された光線をロービーム配光パターンの補光に利用する際にロービーム配光パターン内に大きな明暗差を発生させず、ドライバーの視認性を向上させたロービーム用灯具ユニットを提供するものである。

前記課題を解決するために請求項１のロービーム用灯具ユニットは、光源となるＬＥＤと、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、ＬＥＤを覆う反射面を有することで前記ＬＥＤの光を前記反射面の鉛直断面上において前記投影レンズの後方焦点近傍に反射するリフレクタと、前縁部が前記投影レンズの後方焦点近傍に配置されて前記リフレクタによる反射光の一部を遮光するシェードと、前記シェードの前縁部の後方に一体に設けられて遮光された反射光の一部を前記投影レンズに再反射する再反射面と、を有するロービーム用灯具ユニットにおいて、前記再反射面は、鉛直断面が前記リフレクタに向かって凸になる連続曲面である光拡散部を少なくとも一部に有するようにした。

（作用）ＬＥＤの出射光は、リフレクタによってシェードの前縁部が配置された投影レンズの後方焦点近傍に反射され、前記シェードを通過した一部の反射光が投影レンズに入射し、前記シェードに遮光されて再反射面に入射した一部の反射光が、投影レンズに向かって再反射される。再反射面の光拡散部で再反射される光束は、ロービーム配光パターンの上側領域から下側領域にかけて拡散するため、再反射面による再反射光がロービーム配光パターンを補光しても、ロービーム配光パターンの上側と下側領域との間で明暗差が形成されなくなる。

即ち、再反射面の光拡散部によって再反射される光線は、前記光拡散部が凸型の連続曲面であるため、再反射面が水平面である場合とは逆に光線の反射位置が後方になるほどより上方に反射される。言い換えると、凸型の連続曲面を含む再反射面によって投影レンズに再反射された光束は、水平な再反射面によって再反射されるよりも上方に拡散される。また、再反射光された光束の像は、投影レンズによって上下方向が逆転するため、ロービーム配光パターン内においては、再反射された光束が上側領域のみならず下側領域にも拡散される。その結果、再反射光によってロービーム配光パターンを補光しても、ロービーム配光パターンの上側領域と下側領域で明暗差が形成されなくなる。

また、請求項２は、請求項１に記載のロービーム用灯具ユニットにおいて、前記連続曲面の曲率が後方に向かって徐々に大きくなるように前記光拡散部を形成した。

連続曲面の曲率が後方に向かって徐々に大きくなると、光拡散部に入射するリフレクタからの反射光は、曲率が一定の連続曲面に比べ、入射位置がより後方になるにつれて更に上方に反射されるため、光拡散部で再反射される光束は、更に上方に拡散する。その結果、ロービーム配光パターンにおいては、再反射光が更に下側領域に拡散されるため、上側領域と下側領域の明暗差が更に形成されなくなる。

請求項３は、請求項１または２に記載のロービーム用灯具ユニットであって、前記再反射面が、前記シェードの前縁部の後方に一体化された略水平面を有し、前記光拡散部が前記平面の後方に連続して形成されるようにした。

（作用）リフレクタに反射されて略水平面に入射した光は、ロービーム配光パターンの上側領域に集中的に再反射される。即ち、請求項３の再反射面においては、略水平面による再反射光によってロービーム配光パターンの上側領域が補光され、連続曲面により上下方向に拡散した再反射光によってロービーム配光パターンの下側領域が補光される。その結果、形成されたロービーム配光パターンにおいては、上側領域の光量が拡散によって減りすぎることなく下側領域が明るく補光される。

請求項４は、請求項１から３のうちいずれかに記載のロービーム用灯具ユニットであって、前記再反射面が上方から見て前記リフレクタの内側に設けられる反射面の形状に沿った略Ｕ字形状を有するようにした。

（作用）ＬＥＤを覆うリフレクタ内周の反射面の形状に沿って再反射面がＵ字形状に形成されることで、リフレクタの反射光が再反射面に入射しやすくなる。

請求項１のロービーム用灯具ユニットによれば、光拡散部による再反射光がロービーム配光パターンの上方領域から下方領域に拡散されることで、ロービーム配光パターンが上下領域で明暗差を生じること無く再反射光によって補光されるため、車両前方の手前側領域が明るく照明され、ドライバーの視認性が向上する。

請求項２のロービーム用灯具ユニットによれば、再反射光によるロービーム配光パターンの下方領域への拡散が拡がることで、車両前方の手前側領域がより明るく照明されて、ドライバーの視認性が更に向上する。

請求項３のロービーム用灯具ユニットによれば、ロービーム配光パターンの上側領域の視認性を下げることなく下側領域の視認性を向上させることで、ドライバーの視認性が更に向上する。

請求項４のロービーム用灯具ユニットによれば、再反射面から投影レンズに再反射される光線が増加し、ロービーム配光パターンがより効率よく補光されるため、ドライバーの視認性が更に向上する。

実施例のロービーム用灯具ユニットの正面図。図１のＩ−Ｉ断面図（鉛直断面図）。シェードの再反射面に関する図２の拡大断面図。シェードの再反射面を表す部分的な斜視図。図２のＩＩ−ＩＩ断面図（水平断面図）。ロービーム用灯具ユニットの配光パターン説明図。

次に、図１から図６により本発明のロービーム用灯具ユニットの実施例を説明する。

図１は、本実施例のロービーム用灯具ユニット２を有する車両用灯具１を正面から見た図である。車両用灯具１は、ロービーム用灯具ユニット２，透明な樹脂などで形成した前面カバー３、ランプボディ４、ロービーム補光ユニット５を有する。前面カバー３は、ランプボディ４に一体化され、ランプボディ４の内側には、灯室が画成される。灯室内には、ロービーム用灯具ユニット２とロービーム補光ユニット５が配置される。

ロービーム用灯具ユニット２は、シェード６、投影レンズ７、リフレクタ８、及びＬＥＤ９を有する。また、ロービーム用灯具ユニット２は、本実施例では、左配光のロービーム用配光パターンを形成するロービーム用灯具ユニット２について説明するものとし、図２の投影レンズ側を前方（符号Ｆ方向）、リフレクタ側を後方（符号Ｒ方向）として説明する。

シェード６は、平板形状を有し、アルミ蒸着等によってその上面に再反射面１０が形成される。また、シェード６の上面の前縁部には、カットオフライン形成部１１が設けられ、上面の後端部には、リフレクタ８が一体に固定される。また、シェード６の上面の後端部には、段差部１２が設けられ、段差部１２にＬＥＤ９が固定される。また、シェード６の下面の前端部には、下方に伸びて前方に湾曲する湾曲部１３が一体に設けられ、湾曲部１３の前端部には、投影レンズ７を保持するリング状のレンズホルダー１４が設けられる。

光軸Ｘ１上に配置される投影レンズ７は、前方側が凸状曲面で後方側が平面の平凸非球面レンズからなり、リフレクタ８は、光軸Ｘ１を中心とした略半回転楕円形状を有し、その内側に反射面８ａを有する。略半回転楕円面となる反射面８ａは、鉛直断面から水平断面に近づくにつれて断面の離心率が徐々に大きくなる。

ＬＥＤ９は、ＬＥＤチップ９ａとＬＥＤ基板９ｂからなり、ＬＥＤ基板９ｂは、ＬＥＤチップ９ａがリフレクタ８の反射面８ａの第１焦点Ｆ１に配置されるように段差部１２に固定される。

シェード６の前縁部に設けられるカットオフライン形成部１１は、ロービーム用灯具ユニット２の正面から見て右上がりに傾いた斜めカットオフライン形成部１１ａと、その左右両端に連続する２つの水平カットオフライン形成部（１１ｂ，１１ｃ）から構成される。斜めカットオフライン形成部１１ａと水平カットオフライン形成部１１ｃの境界部１１ｄは、鉛直断面上において投影レンズの後方焦点（第２焦点Ｆ２）と一致するように配置される。また、水平カットオフライン形成部（１１ｂ，１１ｃ）は、図５に示す水平断面上において斜めカットオフライン形成部１１ａから前方に湾曲形成され、カットオフライン形成部１１は、上方から前方方向（図のＦ方向）に見て反射面８ａに沿った略Ｕ字形状を有する。

再反射面１０は、図４と５に示すように斜め及び水平カットオフライン形成部（１１ａ〜１１ｃ）の後端部から光軸Ｘ１に沿って後方に伸びる略水平面１５と、略水平面１５の後端部に連続して形成された光拡散部１６から構成される。略水平面１５は、斜めカットオフライン形成部１１ａと同じ傾きで後方に伸びる斜面１５ａと、その左右に連続した水平面（１５ｂ，１５ｃ）によって形成される。光拡散部１６は、斜面１５ａと水平面（１５ｂ，１５ｃ）のそれぞれの鉛直断面上において、各平面（１５ａ〜１５ｃ）の後端部から下方に湾曲する凸状の連続曲面である。また、再反射面１０は、リフレクタカットオフライン形成部１１と同様に上方から前方方向（図４と５のＦ方向）に見て反射面８ａに沿った略Ｕ字形状を有する。

尚、本実施例の光拡散部１６は、略水平面１５の鉛直断面上において、複数の曲面を隣接して複数配置させたレンズステップ形状とせず、一つの凸型連続曲面として形成してある。光拡散部１６を一つの連続曲面とした理由は、（ａ）複数のレンズステップで拡散すると、目標となるレンズステップに入射させたい光線が隣接する手前のレンズステップに邪魔（隣接するレンズステップに入射してしまう）されて、入射出来ない場合があるため、入射角が限定されて限られてしまうこと、（ｂ）入射角が限定されると、投影レンズに向けて再反射出来ない光線が増えるため、再反射で利用できる光線の量が減ってしまうこと、によるものである。

尚、ロービーム補光ユニット５は、ロービーム用灯具ユニット２の水平カットオフライン形成部１１ｃよりも高い位置に配置された水平カットオフライン形成部５ａをシェード（図示せず）に有することにより、ロービーム用配光パターンの下方領域を集中的に補光するものである。

次に、図２，３、５によりロービーム用灯具ユニットの光路と配光パターンを説明する。図２に示すように、鉛直断面内において、リフレクタ８の第１焦点に配置されたＬＥＤチップ９ａから出射した光は、鉛直断面内において反射面８ａによって投影レンズ７の後方第２焦点近傍に収束するように反射される。反射光の光線をＢ１〜Ｂ４とすると、一部の光線Ｂ１、Ｂ２は、斜め及び水平カットオフライン形成部１１によって遮光されずにシェード６を通過して、一旦収束したのち再び上下に拡散する。

また、リフレクタで反射された光線Ｂ３は、略水平面１５によって再反射され、再反射光線Ｂ５となって投影レンズ７に入射する。一方、一部の反射光線Ｂ４は、光拡散部１６によって再反射され、再反射光線Ｂ６として投影レンズ７に入射する。

一方、図５に示すように、水平断面内において、リフレクタ８の第１焦点に配置されたＬＥＤチップ９ａから出射して反射面８ａに反射された光を反射光Ｂ７〜Ｂ１０とすると反射光Ｂ７〜Ｂ１０は、水平断面内において鉛直断面より離心率が大きくなった反射面８ａにより、投影レンズ７内の第３焦点Ｆ３近傍に収束した後、再び左右に拡散して前面レンズ７の前方へ出射する。

次に、垂直断面内において再反射面１０に入射する光線の詳細を図３によって説明する。説明に際しては、略水平面１５に入射した反射光線Ｂ３に対応する光束を入射位置がシェード前端部のカットオフライン形成部に近いものから順にＢ３１からＢ３３で表し、光拡散部１６に入射した反射光線Ｂ４に対応する光束をＢ４１からＢ４３で表し、光束Ｂ３１〜Ｂ３３が再反射されてなる光束をＢ５１〜Ｂ５３で表し、光束Ｂ４１〜Ｂ４３が再反射されてなる光束をＢ６１〜Ｂ６３で表すことにする。

リフレクタに反射された光束Ｂ３１〜Ｂ３３は、カットオフライン形成部１１（第２焦点）近傍に向かって集束する光束でありながら前後にズレを生じつつ略水平面１５に入射するため、入射位置が後方になるほど略水平面１５に対する入射角（＝反射角）が大きくなる。その結果、略水平面１５で再反射されて拡散する光束Ｂ５１〜５３においては、図３に示すとおり前縁部のカットオフライン形成部１１に最も近い位置で反射された光線Ｂ５１が最も上方に反射され、それより後方で再反射された光線Ｂ５２とＢ５３は、光線Ｂ５１より下方に反射される。言い換えると、再反射面１５によって再反射される光束Ｂ５１〜Ｂ５３は、光線Ｂ５１よりも下方に拡散することになる。

一方、光拡散部１６は、略水平面１５の後方に連続しつつ下方に湾曲した凸型の連続曲面である。従って、光拡散部１６に前方に向かって収束する光束Ｂ４１〜Ｂ４３が入射した場合、光拡散部１６に再反射された光束Ｂ６１〜Ｂ６３は、光拡散部の曲率に基づき、光束Ｂ４１〜Ｂ４３の入射位置がより後方であるほど上方に反射される。言い換えると、光拡散部１６によって再反射される光束Ｂ６１〜Ｂ６３は、図３に示すように光線Ｂ６１よりも下方に拡散することになる。尚、光束Ｂ６１〜Ｂ６３は、光拡散部１６の曲率を大きくするほど上方に大きく拡散される。

投影レンズ７から前方に出射する光束は、投影レンズ７によって上下左右の像が反転する。そのため、投影レンズ７へ入射する前に下方に拡散する光束Ｂ５１〜Ｂ５３は、投影レンズ７によって上方に拡散し、投影レンズ７へ入射する前に上方に拡散する光束Ｂ６１〜Ｂ６３は、投影レンズ７によって下方に拡散する。また、投影レンズ７から前方に出射する光束Ｂ６１〜Ｂ６３は、光拡散部の曲率が大きいほど下方に拡散されるため、本実施例のロービーム用灯具ユニットにおいては、光拡散部１６の曲率を調節することによって下方向への拡散を調節する事が出来る。

図６は、本実施例に関する車両用灯具の配光パターンを示すものである。
ロービーム配光パターンＰａ１は、本願の実施例であるロービーム用灯具ユニット２による配光パターンを示し、ロービーム配光パターンＰａＳは、ロービーム補光ユニット５の配光パターンを示す。

配光パターンＰａ１の上縁部は、水平カットオフライン形成部１１ｂに対応した水平カットオフライン１７ｂと、水平カットオフライン形成部１１ｃに対応した水平カットオフライン１７ｃが、斜めカットオフライン形成部１１ａに対応して右下がりに形成されたカットオフライン１７ａの両端に連続した形状となっている。また、ロービーム配光パターンＰａ１を上下に二分割する水平線をＸ２とし、ロービーム配光パターンの上方領域をＰａ１１とし、下方領域をＰａ１２とすると、ロービーム補光ユニット５の配光パターンＰａＳは、下方領域Ｐａ１２に重なるように配光されている。

また、略水平面１５で再反射された光束Ｂ５１〜Ｂ５３は、所定の高さより下方に拡散されないため、配光パターンＰａ１の上方領域Ｐａ１１を補光して、符号Ｐａ３の像を形成する。一方、光拡散部１６で再反射された光束Ｂ６１〜Ｂ６３は、凸型連続曲面の曲率に応じて配光パターンＰａ１の上方領域Ｐａ１１から下方領域Ｐａ１２を補光し、符号Ｐａ４の像を形成する。

尚、説明の都合上、図６においては、光拡散部１６の再反射光による像Ｐａ４を略水平面１５の再反射光による像Ｐａ３の下方に記載している。しかし、本実施例のロービーム用灯具ユニット２においては、光拡散部１６の凸型連続曲面の曲率を調節することにより、配光パターンＰａ１の上方領域Ｐａ１１と下方領域Ｐａ１２にかけて幅広く像Ｐａ４を形成することも出来る。また、本実施例では、反射面に略水平面１５を設けているが、ロービーム用灯具ユニット２においては、再反射面１０に略水平面１５を設けず、再反射面１０を凸型連続曲面からなる光拡散部１６のみで構成し、凸型連続曲面の曲率を調節することによって、配光パターンＰａ１の上下領域Ｐａ１１，Ｐａ１２を全体的に補光しても良い。また、ロービーム補光ユニット５は、設けなくても差し支えない。

２ロービーム用灯具ユニット
６シェード
７投影レンズ
８リフレクタ
９ＬＥＤ
１０再反射面
１１カットオフライン形成部（シェード６の前縁部）
１５略水平面
１６光拡散部
Ｘ１光軸

Claims

光源となるＬＥＤと、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、ＬＥＤを覆う反射面を有することで前記ＬＥＤの光を鉛直断面上において前記投影レンズの後方焦点近傍に反射するリフレクタと、前縁部が前記投影レンズの後方焦点近傍に配置されて前記リフレクタによる反射光の一部を遮光するシェードと、前記シェードの前縁部の後方に一体に設けられて遮光された反射光の一部を前記投影レンズに再反射する再反射面と、を有するロービーム用灯具ユニットにおいて、
前記再反射面は、鉛直断面が前記リフレクタに向かって凸になる連続曲面である光拡散部を少なくとも一部に有することを特徴とする、ロービーム用灯具ユニット。
前記光拡散部は、前記連続曲面の曲率が後方に向かって徐々に大きくなるよう形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のロービーム用灯具ユニット。
前記再反射面は、前記シェードの前縁部の後方に一体化された略水平面を有し、前記光拡散部が前記平面の後方に連続して形成されたことを特徴とする、請求項１または２に記載のロービーム用灯具ユニット。
前記再反射面は、上方から見て前記リフレクタの内側に設けられる反射面の形状に沿った略Ｕ字形状を有することを特徴とする、請求項１から３のうちいずれかに記載のロービーム用灯具ユニット。