JP2012018847A - 車両用照明灯具 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光素子および透光部材を備えた車両用照明灯具において、水平および斜めカットオフラインを有するロービーム用配光パターンを形成可能とし、かつ、灯具レイアウトの自由度を高める。
【解決手段】発光素子12からの光を、透光部材14の前面14aで内面反射させた後、その後面14bで再度内面反射させて、その前面14aから出射させる構成とする。その際、前面14を斜め上向きの平面で構成し、また、発光素子12における発光面12Aの下端縁12A1を、光軸Axと直交する水平線上に位置させる。その上で、透光部材14の後面14bにおいて、自車線側の斜め下方に位置する第1領域Z1の、灯具正面視において光軸Axへ向けて凸となるようにして延びる所定曲線C1よりも内周側に位置する内周側領域Z1iを、斜めカットオフライン形成用の領域とする。
【選択図】図1

Description

本願発明は、発光ダイオード等の発光素子からの光を、その前方側に配置された透光部材により前方へ出射させるように構成された車両用照明灯具に関するものである。
従来より、例えば「特許文献1」に記載されているように、車両前後方向に延びる光軸上の所定点の近傍において前方へ向けて配置された発光素子からの光を、その前方側に配置された透光部材により前方へ出射させるように構成された車両用照明灯具が知られている。
この車両用照明灯具においては、発光素子から出射した光を、透光部材に入射させてその前面で内面反射させた後、その後面で再度内面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。その際、この透光部材の前面における中央領域には、発光素子からの光を内面反射させるための鏡面処理が施されている。
また、この「特許文献1」には、発光素子が、その発光面の下端縁を光軸と直交する水平線上に位置させるようにして配置された構成も記載されている。
特開2005−11704号公報
上記「特許文献1」に記載された構成を採用することにより、車両用照明灯具を薄型に構成することが可能となり、その際、発光素子を、その発光面の下端縁が光軸と直交する水平線上に位置するように配置すれば、上端部に水平カットオフラインを有する配光パターンを形成することが可能となる。
しかしながら、この「特許文献1」に記載された車両用照明灯具において、その照射光により形成することができるカットオフラインは、一直線状に延びる水平カットオフラインのみである。
このため、この車両用照明灯具を用いて、ヘッドランプのロービーム用配光パターンを形成しようとした場合には、上記「特許文献1」にも記載されているように、水平カットオフラインを形成するための車両用照明灯具と、これと同様の構成で傾斜して配置された、斜めカットオフラインを形成するための車両用照明灯具とを、併用することが必要となってしまう、という問題がある。
また、上記「特許文献1」に記載された車両用照明灯具は、その透光部材の前面が、光軸と直交する平面で構成されているので、透光部材の前方側に、後方へ向けて大きく傾斜した透光カバーが配置されるような灯具構成を採用した場合には、透光部材が透光カバーと干渉しやすくなり、灯具レイアウトの自由度が制約されてしまう、という問題がある。
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、発光素子からの光を、その前方側に配置された透光部材により前方へ出射させるように構成された車両用照明灯具において、その照射光により水平および斜めカットオフラインを有するロービーム用配光パターンを形成することができ、かつ、灯具レイアウトの自由度を高めることができる車両用照明灯具を提供することを目的とするものである。
本願発明は、透光部材の形状およびその後面の構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
すなわち、本願発明に係る車両用照明灯具は、
車両前後方向に延びる光軸上の所定点の近傍において前方へ向けて配置された発光素子と、この発光素子の前方側に配置された透光部材とを備え、上記発光素子から出射した光を、上記透光部材に入射させて該透光部材の前面で内面反射させた後、該透光部材の後面で再度内面反射させて該透光部材の前面から出射させるように構成された車両用照明灯具において、
上記発光素子が、下端縁が直線状に延びる発光面を有するとともに、該発光面の下端縁を上記光軸と直交する水平線上に位置させるようにして配置されており、
上記透光部材の前面が、上記光軸と直交する水平線を含む斜め上向きの平面で構成されるとともに、上記透光部材の後面が、該透光部材の前面に関して上記所定点と対称の位置を焦点とするとともに上記光軸に対して前方へ向けて上向きに傾斜した中心軸を有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おり、
上記透光部材の前面における、上記所定点と上記焦点とを結ぶ直線との交点を中心とする所定範囲内の中央領域に鏡面処理が施されるとともに、上記透光部材の後面に鏡面処理が施されており、
上記透光部材の後面における、上記光軸に関して自車線側の斜め下方に位置する第1領域が、灯具正面視において上記光軸へ向けて凸となるようにして延びる所定曲線を境にして、内周側領域と外周側領域とに区分けされており、
上記第1領域の内周側領域が、該領域からの反射光により自車線側へ向けて斜め上方へ延びる斜めカットオフラインを形成するための領域として構成されている、ことを特徴とするものである。
上記「発光素子」は、下端縁が直線状に延びる発光面を有するものであれば、その発光面の具体的な形状や大きさは特に限定されるものではない。また、この「発光素子」は、その発光面の下端縁を光軸と直交する水平線上に位置させるようにして配置されたものであれば、その左右方向の具体的な位置については特に限定されるものではない。さらに、この「発光素子」は、前方へ向けて配置されているが、その際、灯具正面方向へ向けて配置されていてもよいし、灯具正面方向に対して上下に傾斜した方向へ向けて配置されていてもよい。
上記「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」の具体的形状は特に限定されるものではなく、例えば、回転放物面自体で構成されたもの、回転放物面上に複数の反射素子が形成されたもの、あるいは回転放物面を変形させた曲面で構成されたもの等が採用可能である。
上記「鏡面処理」は、鏡面反射を可能とするための処理を意味するものであって、アルミニウム蒸着等の表面処理によって鏡面処理を施すようにしてよいことはもちろんであるが、鏡面を有する部材を貼り付けること等によって鏡面処理を施すことも可能である。
また、この「鏡面処理」は、透光部材の後面に対しては、その全領域に施される構成としてもよいし、透光部材の前面からの内面反射光が全反射する位置関係にある領域に対しては施されない構成としてもよい。
上記構成に示すように、本願発明に係る車両用照明灯具は、灯具前後方向に延びる光軸上の所定点の近傍において前方へ向けて配置された発光素子からの光を、その前方側に配置された透光部材に入射させてその前面で内面反射させた後、その後面で再度内面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が、上記発光素子は、その発光面の下端縁を光軸と直交する水平線上に位置させるようにして配置されているので、上端部に水平カットオフラインを有する配光パターンを形成することが容易に可能となる。
また、上記透光部材は、その前面が、光軸と直交する水平線を含む斜め上向きの平面で構成されており、また、その後面が、該透光部材の前面に関して上記所定点と対称の位置を焦点とするとともに光軸に対して前方へ向けて上向きに傾斜した中心軸を有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ので、その基準面となる回転放物面からの反射光により形成される発光素子の発光面の光源像が、自車線側へ向けて斜め上方へ延びる上端縁を有する光源像となるような特別な位置を、その基準面上において見出すことが可能である。
この特別な位置は、具体的には、透光部材の後面の、光軸に関して自車線側の斜め下方に位置する第1領域における、灯具正面視において光軸へ向けて凸となるようにして延びる所定曲線上の位置であることが本願発明者の検討結果によって確認することができた。
このような知見に基づき、本願発明に係る車両用照明灯具は、透光部材の後面の、第1領域の内周側領域における上記所定曲線の近傍領域が、該領域からの反射光により自車線側へ向けて斜め上方へ延びる斜めカットオフラインを形成するための領域として構成されているので、水平カットオフラインだけでなく、斜めカットオフラインも同時に形成することができる。
しかも、本願発明に係る車両用照明灯具は、その透光部材の前面が、光軸と直交する水平線を含む斜め上向きの平面で構成されているので、透光部材の前方側に、後方へ向けて大きく傾斜した透光カバーが配置されるような灯具構成を採用した場合においても、透光部材を透光カバーと干渉させないようにすることが容易に可能となる。
このように本願発明によれば、発光素子からの光を、その前方側に配置された透光部材により前方へ出射させるように構成された車両用照明灯具において、その照射光により水平および斜めカットオフラインを有するロービーム用配光パターンを形成することができ、かつ、灯具レイアウトの自由度を高めることができる。
上記構成において、透光部材の後面における、光軸を含む水平面の近傍に位置する第2領域が、該第2領域からの反射光により水平方向に延びる水平カットオフラインを形成するための領域として構成されたものとすれば、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、本願発明に係る車両用照明灯具においては、上述したとおり、発光素子が、その発光面の下端縁を光軸と直交する水平線上に位置させるようにして配置されているので、上端部に水平カットオフラインを有する配光パターンを形成することが容易に可能となるが、その際、光軸を含む水平面の近傍に位置する第2領域からの反射光により形成される発光素子の発光面の光源像は、第2領域が上記基準面自体(すなわち回転放物面)で構成されているとした場合には、その上端縁が略同一水平面上に位置するので、この第2領域を、該第2領域からの反射光により水平カットオフラインを形成するための領域として選択することにより、鮮明な水平カットオフラインを形成することができる。
上記構成において、発光素子が、その発光面の下端縁における自車線側の端点を、光軸よりも自車線側でかつ該光軸の近傍に位置させるようにして配置された構成とすれば、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、このような構成を採用することにより、斜めカットオフラインを形成するための第1領域からの反射光により形成される光源像を、水平カットオフラインと斜めカットオフラインとの交点であるエルボ点の自車線側近傍の位置に形成することができる。そしてこれにより、ロービーム用配光パターンの高光度領域であるホットゾーンを、最適な位置に形成することができる。
また、このような構成を採用することにより、水平カットオフラインを形成するための第2領域からの反射光により形成される光源像についても、第2領域が上記基準面自体で構成されているとした場合には、エルボ点の自車線側近傍の位置に形成することができる。したがって、この光源像を対向車線側へ適宜変位させるように第2領域の表面形状を形成すれば、鮮明な水平カットオフラインの形成とホットゾーンの明るさ確保とを両立させることができる。
上記構成において、透光部材の前面における中央領域(すなわち、所定点と焦点とを結ぶ直線と透光部材の前面との交点を中心とする所定範囲内の鏡面処理が施された領域)を、上記交点を中心とする円環状領域として設定し、そして、この透光部材の前面における円環状領域よりも内周側に位置する領域を、該領域に到達した発光素子からの光を上下方向に関して光軸寄りの方向に偏向出射させるプリズム部として構成すれば、このプリズム部からの出射光によって形成される配光パターンを、透光部材の後面で内面反射した光により形成される配光パターンに追加して形成することができ、これにより光源光束の有効利用を図ることができる。しかもその際、透光部材の後面で内面反射した光により形成される、比較的明るくて小さい配光パターンの周囲に、比較的暗くて大きい配光パターンを任意の大きさで形成することが容易に可能となる。したがって、車両用照明灯具からの照射光により形成されるロービーム用配光パターンを、配光ムラの少ない配光パターンとして形成することができる。
本願発明の一実施形態に係る車両用照明灯具を示す正面図 図1のII−II線断面図 図2のIII 部詳細図 上記車両用照明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ロービーム用配光パターンを透視的に示す図 上記実施形態の透光部材の後面における第1領域が、その全領域にわたって回転放物面で構成されているとした場合において、この第1領域上の複数の位置からの繰返し反射光により形成される発光面の光源像を示す図 上記ロービーム用配光パターンにおける一部の配光パターンを構成する光源像を示す図 上記実施形態の変形例を示す、図2と同様の図 上記変形例の作用を示す、図4と同様の図
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る車両用照明灯具10を示す正面図である。また、図2は、図1のII−II線断面図であり、図3は、図2のIII
部詳細図である。
これらの図に示すように、本実施形態に係る車両用照明灯具10は、灯具前後方向に延びる光軸Ax上の所定点Aの近傍において前向きに配置された発光素子12と、この発光素子12に対して前方側に配置された透光部材14と、発光素子12を支持する金属製の支持プレート16と、この支持プレート16の後面に固定された金属製のヒートシンク18とを備えてなっている。
この車両用照明灯具10は、図示しないランプボディ等に対して光軸調整可能に組み込まれた状態で用いられるようになっており、この光軸調整が完了した状態では、その光軸Axが車両正面方向に対して0.5〜0.6°程度下向きに延びるようになっている。そして、この車両用照明灯具10からの照射光により、図4に示すような左配光のロービーム用配光パターンPL1を形成するようになっている。
その際、この車両用照明灯具10が組み込まれるヘッドランプは、図2に示すように、その透光カバー50が、車体前端部の上部表面の意匠ラインに沿って、後方側へ向けて上向きに大きく傾斜して延びるように形成されている。
発光素子12は、白色発光ダイオードであって、水平方向に直列で配置された4つの発光チップ12aと、これらを支持する基板12bとからなっている。
4つの発光チップ12aは、互いに略密着するようにして配置された状態で、その前面が薄膜により封止されており、これにより灯具正面視において横長矩形状に発光する発光面12Aを構成している。その際、各発光チップ12aは1×1mm程度の正方形の外形形状を有しており、これにより発光面12Aは1×4mm程度の外形形状を有するものとなっている。
この発光素子12は、その発光面12Aの下端縁12A1を、光軸Axと所定点Aにおいて直交する水平線上に位置させるとともに、この下端縁12A1における自車線側(灯具正面視において右側)の端点Bを、その光軸Axよりも自車線側でかつ該光軸Axの近傍(具体的には、例えば光軸Axから0.3〜1.0mm程度離れた位置)に位置させるようにして配置されている。その際、この発光素子12は、所定点Aを通る発光面12Aの法線Nが前方へ向けて30°程度上向きとなるようにして配置されている。
透光部材14は、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、灯具正面視において円形の外形形状を有している。その際、この透光部材14の外径寸法は、φ100mm程度の値に設定されている。そして、この透光部材14は、発光素子12から出射した光を、該透光部材14に入射させて、その前面14aで内面反射させた後、その後面14bで再度内面反射させて、その前面14aから前方へ出射させるように構成されている。
この透光部材14は、その前面14aが、光軸Axと直交する水平線を含む斜め上向きの平面で構成されている。その際、この前面14aは、光軸Axと直交する平面に対して後方側へ45°程度傾斜している。
そして、この透光部材14の前面14aには、その中央領域14a1に、アルミニウム蒸着等による鏡面処理が施されている。この中央領域14a1は、前面14aに関して所定点Aと対称の位置を焦点F(これについては後述する)としたとき、この前面14aにおいて、焦点Fと所定点Aとを結ぶ直線Lと該前面14aとの交点を中心とする略円形の領域として規定される領域であって、この前面14aの中心位置からは上方側に変位している。
この中央領域14a1の外周縁の位置は、透光部材14の前面14aに到達した発光素子12からの光(正確には所定点Aからの光)の入射角が臨界角αとなる位置に設定されている。そしてこれにより、透光部材14の前面14aに到達した発光素子12からの光を、その中央領域14a1においては、鏡面処理が施された反射面で内面反射させるとともに、この中央領域14a1よりも外周側に位置する周辺領域14a2においては、全反射により内面反射させるようになっている。
一方、この透光部材14の後面14bは、その前面14aに関して上述したように所定点Aと面対称となる位置を焦点Fとするとともに、光軸Axに対して前方へ向けて15°程度上向きに延びる軸線を中心軸Ax1とする回転放物面Pを基準面として形成された所定の光反射制御面(これについては後述する)で構成されている。そして、この後面14bには、法線Nの周辺領域を除く全域にわたって、アルミニウム蒸着等による鏡面処理が施されている。
その際、回転放物面Pの中心軸Ax1の上向き角度は、透光部材14の後面14bが仮に上記基準面自体で構成されているとした場合に、この後面14bにおいて中心軸Ax1と平行な方向に再度反射した所定点Aからの光が、その前面14aにおいて屈折して光軸Axと平行な方向へ向けて出射するような値に設定されている。
この透光部材14の後面14bは、法線Nを環状に囲むようにして形成されており、この後面14bの内周側には、その中心に発光素子12を囲む空間部14cが形成されており、この空間部14cの周囲に階段状の凹部14dが形成されている。
空間部14cは、その前端面が、所定点Aを中心とする半球面状に形成されており、これにより、発光素子12からの出射光(正確には所定点Aからの出射光)を、屈折させることなく透光部材14に入射させるようになっている。また、階段状の凹部14dは、支持プレート16およびヒートシンク18の形状に沿った形状を有しており、これらを位置決め固定するようになっている。なお、ヒートシンク18は、その後面に複数の放熱フィン18aが形成された構成となっている。
次に、透光部材14の後面14bの、光反射制御面としての具体的な構成について説明する。
図1に示すように、透光部材14の後面14bは、光軸Axに関して自車線側の斜め下方に位置する第1領域Z1と、光軸Axに関して自車線側および対向車線側の側方において光軸Axを含む水平面の近傍に位置する第2領域Z2と、光軸Axに関して対向車線側の斜め下方に位置する第3領域Z3と、第2領域Z2の上方側に位置する第4領域Z4とからなっている。
第1領域Z1は、灯具正面視において光軸Axへ向けて凸となるようにして延びる所定曲線C1を境にして、内周側領域Z1iと外周側領域Z1oとに区分けされている。
ここで、所定曲線C1は、透光部材14の後面14bが上記基準面自体(すなわち回転放物面P)で構成されているとした場合において、その基準面からの反射光により形成される発光素子12の発光面12Aの光源像が、自車線側へ向けて15°の傾斜角で斜め上方へ延びる上端縁を有する光源像となるような特別な位置を繋ぐことにより形成される曲線である(これについては後述する)。その際、この所定曲線C1は、灯具正面視において光軸Axを中心とする双曲線に近似した曲線となる。
すなわち、この所定曲線C1は、光軸Axに最も接近する部分が、透光部材14の後面14bにおける内周縁と外周縁との略中央に位置しており、その後面14bの外周縁と交差する下端側の端点は、光軸Axを含む鉛直面から自車線側に多少離れた位置にあり、また、その後面14bの外周縁と交差する上端側の端点は、光軸Axを含む水平面から下方側に僅かに離れた位置にある。そして、この所定曲線C1は、光軸Axに最も接近している部分近傍の曲率が大きく、上端側の端点および下端側の端点へ向かうに従って、徐々に曲率が小さくなるようにして延びている。
第1領域Z1の内周側領域Z1iは、所定曲線C1の近傍領域(すなわち所定曲線C1に沿って略円弧状に延びる帯状領域)Z1icが、上記基準面自体で構成されており、それ以外の領域が、上記基準面上に複数の偏向反射素子14s1iが形成された構成となっている。その際、所定曲線C1の近傍領域Z1icの幅は、5〜20mm程度の値に設定されている。
そして、この内周側領域Z1iは、その所定曲線C1の近傍領域Z1icが、該領域に入射する前面14aからの内面反射光を光軸Axと平行な方向へ反射させるようになっており、それ以外の領域は、その各偏向反射素子14s1iにおいて、該領域に入射する前面14aからの内面反射光を光軸Axと平行な方向に対して自車線側へ偏向反射させるようになっている。
一方、第1領域Z1の外周側領域Z1oは、その全領域が、上記基準面上に複数の偏向反射素子14s1oが形成された構成となっている。そして、この外周側領域Z1oは、その各偏向反射素子14s1oにおいて、該領域に入射する前面14aからの内面反射光を光軸Axと平行な方向に対して自車線側へ偏向反射させるようになっている。
第2領域Z2は、光軸Axを含む水平面を中心にして横長帯状に延びている。その際、この第2領域Z2の上下幅は、5〜20mm程度の値に設定されている。
この第2領域Z2は、上記基準面上に複数の偏向反射素子14s2が形成された構成となっている。そして、この第2領域Z2は、その各偏向反射素子14s2において、該領域に入射する前面14aからの内面反射光を光軸Axと平行な方向に対して対向車線側へ偏向反射させるようになっている。
第3領域Z3は、上記基準面上に複数の拡散反射素子14s3が形成された構成となっている。そして、この第3領域Z3は、その各拡散反射素子14s3において、該領域に入射する前面14aからの内面反射光を光軸Axと平行な方向に対して左右両側へ拡散反射させるようになっている。
第4領域Z4は、上記基準面上に複数の拡散反射素子14s4が形成された構成となっている。そして、この第4領域Z4は、その各拡散反射素子14s4において、該領域に入射する前面14aからの内面反射光を光軸Axと平行な方向に対して左右両側へ拡散反射させるようになっている。
図4は、車両用照明灯具10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ロービーム用配光パターンPL1を透視的に示す図である。
このロービーム用配光パターンPL1は、上述したように左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端部に水平および斜めカットオフラインCL1、CL2を有している。その際、車両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、対向車線側に水平カットオフラインCL1が形成されるとともに、自車線側に15°の傾斜角度を有する斜めカットオフラインCL2が形成されており、両カットオフラインCL1、CL2の交点であるエルボ点Eは、H−Vの0.5〜0.6°程度下方に位置しており、そして、このエルボ点Eの自車線側近傍に高光度領域であるホットゾーンHZが形成されている。なお、エルボ点EがH−Vの0.5〜0.6°程度下方に位置しているのは、車両用照明灯具10の光軸Axが車両正面方向に対して0.5〜0.6°程度下向きの方向に延びていることによるものである。
このロービーム用配光パターンPL1は、4つの配光パターンPZ1(配光パターンPZ1icを含む)、PZ2、PZ3、PZ4を重畳させた合成配光パターンとして形成されている。
これら各配光パターンPZ1〜PZ4は、透光部材14の前面14aおよび後面14bで繰り返し反射した後に出射した光(以下「繰返し反射光」という)により形成される配光パターンであって、それぞれ第1〜第4領域Z1〜Z4からの繰返し反射光により形成される配光パターンである。
ロービーム用配光パターンPL1の水平カットオフラインCL1は、配光パターンPZ2〜PZ4の上端縁によって形成され、その際、配光パターンPZ2の上端縁によって特に鮮明に形成されるようになっている。
また、ロービーム用配光パターンPL1の斜めカットオフラインCL2は、配光パターンPZ1の上端縁によって形成され、その際、配光パターンPZ1icの上端縁によって特に鮮明に形成されるようになっている。
以下、各配光パターンPZ1〜PZ4について詳細に説明する。
まず、配光パターンPZ1について説明する。
この配光パターンPZ1は、斜めカットオフラインCL2に沿って延びる略楔形の配光パターンであって、その上端縁は明瞭な明暗境界線として形成されている。以下、その理由について、図5に基づいて説明する。
図5は、第1領域Z1が、その全領域にわたって回転放物面Pで構成されているとした場合において、この第1領域Z1上の複数の位置からの繰返し反射光により形成される発光面12Aの光源像を示す図である。
その際、同図(a)〜(c)は、第1領域Z1の部分を取り出して示す正面図であって、同図(a)は、第1領域Z1の上段部における3つの反射点R1、R2、R3の位置を示しており、同図(b)は、その中段部における3つの反射点R4、R5、R6の位置を示しており、同図(c)は、その下段部における3つの反射点R7、R8、R9の位置を示している。
同図(d)は、同図(a)に示す3つの反射点R1、R2、R3の位置からの繰返し反射光により形成される発光面12Aの光源像I1、I2、I3を示す図である。
同図(d)に示すように、これら各光源像I1〜I3は、エルボ点Eの下方近傍から自車線側へ向けて斜め上向きに延びる細長い像として形成されている。
これら各光源像I1〜I3の上端縁は、発光面12Aの下端縁12A1の光源像として形成されるが、この下端縁12Aは光軸Axと所定点Aにおいて直交する水平線上に位置しているので、これら各光源像I1〜I3の上端縁は、エルボ点Eを通る比較的鮮明な明暗境界線として形成されることとなる。
また、これら各光源像I1〜I3の対向車線側の端縁は、V−V線よりもやや対向車線側に位置しているが、これは、発光面12Aの下端縁12A1の端点Bが、その光軸Axよりも自車線側でかつ該光軸Axの近傍に位置していることによるものである。
そして、最も対向車線側に位置する反射点R1からの繰返し反射光により形成される光源像I1が最も小さく傾斜した像になり、反射点R2、R3の順で自車線側に変位するに従って、光源像I2、I3の傾斜の度合が徐々に大きくなる。
その際、所定曲線C1上に位置する反射点R2からの繰返し反射光により形成される光源像I2は、その上端縁の傾斜角度が15°となり、エルボ点Eから自車線側へ向けて15°の傾斜角度で延びる斜めカットオフラインCL2と一致する。また、内周側領域Z1iに位置する反射点R1からの繰返し反射光により形成される光源像I1は、その上端縁の傾斜角度が15°よりも小さくなる。一方、外周側領域Z1oに位置する反射点R3からの繰返し反射光により形成される光源像I3は、その上端縁の傾斜角度が15°よりも大きくなる。
同図(e)は、同図(b)に示す4つの反射点R4、R5、R6の位置からの繰返し反射光により形成される発光面12Aの光源像I4、I5、I6を示す図である。
同図(e)に示すように、これら各光源像I4〜I6も、エルボ点Eの下方近傍から自車線側へ向けて斜め上向きに延びる細長い像として形成されており、その上端縁は、エルボ点Eを通る比較的鮮明な明暗境界線として形成されており、また、その対向車線側の端縁は、V−V線よりもやや対向車線側に位置している。
そして、最も対向車線側に位置する反射点R4からの繰返し反射光により形成される光源像I4が最も小さく傾斜した像になり、反射点R5、R6の順で自車線側に変位するに従って、光源像I5、I6の傾斜の度合が徐々に大きくなる。
その際、所定曲線C1上に位置する反射点R5からの繰返し反射光により形成される光源像I5は、その上端縁の傾斜角度が15°となり、エルボ点Eから自車線側へ向けて15°の傾斜角度で延びる斜めカットオフラインCL2と一致する。また、内周側領域Z1iに位置する反射点R4からの繰返し反射光により形成される光源像I4は、その上端縁の傾斜角度が15°よりも小さくなる。一方、外周側領域Z1oに位置する反射点R6からの繰返し反射光により形成される光源像I6は、その上端縁の傾斜角度が15°よりも大きくなる。
同図(f)は、同図(c)に示す4つの反射点R7、R8、R9の位置からの繰返し反射光により形成される発光面12Aの光源像I7、I8、I9を示す図である。
同図(f)に示すように、これら各光源像I7〜I9も、エルボ点Eの下方近傍から自車線側へ向けて斜め上向きに延びる細長い像として形成されており、その上端縁は、エルボ点Eを通る比較的鮮明な明暗境界線として形成されており、また、その対向車線側の端縁は、V−V線よりもやや対向車線側に位置している。
そして、最も対向車線側に位置する反射点R7からの繰返し反射光により形成される光源像I7が最も小さく傾斜した像になり、反射点R8、R9の順で自車線側に変位するに従って、光源像I8、I9の傾斜の度合が徐々に大きくなる。
その際、所定曲線C1上に位置する反射点R8からの繰返し反射光により形成される光源像I8は、その上端縁の傾斜角度が15°となり、エルボ点Eから自車線側へ向けて15°の傾斜角度で延びる斜めカットオフラインCL2と一致する。また、内周側領域Z1iに位置する反射点R7からの繰返し反射光により形成される光源像I7は、その上端縁の傾斜角度が15°よりも小さくなる。一方、外周側領域Z1oに位置する反射点R9からの繰返し反射光により形成される光源像I9は、その上端縁の傾斜角度が15°よりも大きくなる。
図6は、配光パターンPZ1を構成する複数の光源像I1〜I9を、配光パターンPZ2を構成する複数の光源像I(Z2)と共に示す図である。
内周側領域Z1iにおける所定曲線C1の近傍領域Z1icは、上記基準面自体で構成されているので、図6(a)に示すように、この近傍領域Z1icからの繰返し反射光により形成される光源像I2、I5、I8(すなわち上端縁の傾斜角度が15°となる光源像)は、図5(d)〜(f)に示す位置のまま形成される。そして、これら光源像I2、I5、I8が重畳されることにより、上端縁に明瞭な明暗境界線を有する配光パターンPZ1icが形成され、その上端縁によって斜めカットオフラインCL2が鮮明に形成される。
この配光パターンPZ1icは、その左右方向の中心位置がV−V線に対してやや自車線寄りに変位しているが、これは、発光面12Aが光軸Axに関して対向車線側にずれた位置に配置されていることによるものである。
内周側領域Z1iにおける近傍領域Z1ic以外の領域は、上記基準面上に複数の偏向反射素子14s1iが形成された構成となっているので、図6(b)に示すように、この領域からの繰返し反射光により形成される光源像I1、I4、I7(すなわち上端縁の傾斜角度が15°未満となる光源像)は、図5(d)〜(f)に示す位置に対して自車線側へ変位した位置に形成される。その際、これら各光源像I1、I4、I7における上端縁の対向車線側の端点が、斜めカットオフラインCL2上における互いに異なる位置に配列されるように、各偏向反射素子14s1iの偏向角度が設定されている。
外周側領域Z1oは、上記基準面上に複数の偏向反射素子14s1oが形成された構成となっているので、図6(c)に示すように、この外周側領域Z1oからの繰返し反射光により形成される光源像I3、I6、I9(すなわち上端縁の傾斜角度が15°超となる光源像)は、図5(d)〜(f)に示す位置に対して自車線側へ変位した位置に形成される。その際、これら各光源像I3、I6、I9における上端縁の自車線側の端点が、斜めカットオフラインCL2上における互いに異なる位置に配列されるように、各偏向反射素子14s1oの偏向角度が設定されている。
そして、第1領域Z1からの繰返し反射光により形成される配光パターンPZ1は、内周側領域Z1iにおける所定曲線C1の近傍領域Z1icからの繰返し反射光により形成される配光パターンPZ1icにより、上端縁に明瞭な明暗境界線を有するものとなり、これに、内周側領域Z1iにおけるその他の領域および外周側領域Z1oからの反射光により形成される配光パターンが付加されることとなるので、全体としては、斜めカットオフラインCL2を鮮明に形成するとともに、この斜めカットオフラインCL2の下方近傍領域を明るく照射する配光パターンとなる。
次に、配光パターンPZ2について説明する。
この配光パターンPZ2は、水平カットオフラインCL1に沿って細長く延びる配光パターンであって、その上端縁は明瞭な明暗境界線として形成されている。これは、以下の理由によるものである。
すなわち、発光面12Aの下端縁12A1が、光軸Axを含む水平面上に位置しており、また、第2領域Z2が、光軸Axの側方において光軸Axを含む水平面を中心にして横長帯状に延びているので、仮に上記基準面自体で構成されていたとすると、図6(a)に2点鎖線で示すように、この第2領域Z2からの繰返し反射光により形成される複数の光源像I(Z2)は、その上端縁が同一水平面上に位置するようにして、V−V線よりもやや自車線側に形成されることとなる。
実際には、第2領域Z2には、該領域に入射する前面14aからの内面反射光を光軸Axと平行な方向に対して対向車線側へ偏向反射させる複数の偏向反射素子14s2が形成されているので、複数の光源像I(Z2)は、図6(a)に実線で示すように、2点鎖線で示す位置よりも対向車線側に変位した位置に形成される。その際、これら複数の光源像I(Z2)が、水平カットオフラインCL1上における互いに異なる位置に配列されるように、各偏向反射素子14s2の偏向角度が設定されている。
次に、図4に示す配光パターンPZ3、PZ4について説明する。
配光パターンPZ3は、第3領域Z3からの繰返し反射光により形成される配光パターンであり、配光パターンPZ4は、第4領域Z4からの繰返し反射光により形成される配光パターンであり、これらは互いに略同一形状の配光パターンとして形成される。
これら各配光パターンPZ3、PZ4は、水平カットオフラインCL1に沿って水平方向に細長く延びる、配光パターンPZ2よりも大きい配光パターンとして形成されており、その上端縁に比較的明瞭な明暗境界線を有している。
これは、第3および第4領域Z3、Z4の各々からの繰返し反射光が、上下方向に関しては、発光面12Aの下端縁12A1からの光が光軸Axと平行な光となり、発光面12Aの他の部位からの光が光軸Axに対して下向きの光となり、また、水平方向に関しては、発光面12Aからの光が複数の拡散反射素子14s3、14s4により左右両側に拡散することによるものである。
その際、これら各配光パターンPZ3、PZ4は、その左右方向の中心位置がV−V線に対してやや自車線側に変位しているが、これは、発光面12Aが光軸Axに関して対向車線側にずれた位置に配置されていることによるものである。
そして、上述したように、これら配光パターンPZ3、PZ4の上端縁により、水平カットオフラインCL1が補助的に形成されるようになっている。
以上詳述したように、本実施形態に係る車両用照明灯具10は、灯具前後方向に延びる光軸Ax上の所定点Aの近傍において前方へ向けて配置された発光素子12からの光を、その前方側に配置された透光部材14に入射させてその前面14aで内面反射させた後、その後面14bで再度内面反射させてその前面14aから出射させるように構成されているが、発光素子12は、その発光面12Aの下端縁12A1を光軸Axと直交する水平線上に位置させるようにして配置されているので、上端部に水平カットオフラインCL1を有する配光パターンを形成することが容易に可能となる。
また、透光部材14は、その前面14aが、光軸Axと直交する水平線を含む斜め上向きの平面で構成されており、また、その後面14bが、該透光部材14の前面14aに関して所定点Aと対称の位置を焦点Fとするとともに光軸Axに対して前方へ向けて上向きに傾斜した中心軸Ax1を有する回転放物面P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、その基準面となる回転放物面Pからの反射光により形成される発光素子12の発光面12Aの光源像が、自車線側へ向けて斜め上方へ延びる上端縁を有する光源像となるような特別な位置を、その基準面上において見出すことが可能である。
この特別な位置は、具体的には、透光部材14の後面14bにおいて、光軸Axに関して自車線側の斜め下方に位置する第1領域Z1のうち、灯具正面視において光軸Axへ向けて凸となるようにして延びる所定曲線C1上の位置であることが、本願発明者の検討結果によって確認することができた。
このような知見に基づき、本実施形態に係る車両用照明灯具10は、透光部材14の後面14bにおいて、その第1領域Z1の内周側領域Z1iにおける所定曲線C1の近傍領域Z1icが、該近傍領域Z1icからの反射光により自車線側へ向けて斜め上方へ延びる斜めカットオフラインCL2を形成するための領域として構成されているので、この斜めカットオフラインCL2を鮮明に形成することができる。
また、本実施形態に係る車両用照明灯具10は、透光部材14の後面14bにおける、光軸Axを含む水平面の近傍に位置する第2領域Z2が、該第2領域Z2からの反射光により水平方向に延びる水平カットオフラインCL1を形成するための領域として構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態に係る車両用照明灯具10においては、上述したとおり、発光素子12が、その発光面12Aの下端縁12A1を光軸Axと直交する水平線上に位置させるようにして配置されているので、上端部に水平カットオフラインCL1を有する配光パターンを形成することが容易に可能となるが、その際、光軸Axを含む水平面の近傍に位置する第2領域Z2からの反射光により形成される発光面12Aの光源像I(Z2)は、第2領域Z2が上記基準面自体(すなわち回転放物面P)で構成されているとした場合には、その上端縁が略同一水平面上に位置するので、この第2領域Z2を、該第2領域Z2からの反射光により水平カットオフラインCL1を形成するための領域として選択することにより、鮮明な水平カットオフラインCL1を形成することができる。
しかも、本実施形態に係る車両用照明灯具10は、その透光部材14の前面14aが、光軸Axと直交する水平線を含む斜め上向きの平面で構成されているので、透光部材14の前方側に、後方へ向けて大きく傾斜した透光カバー50が配置されるような灯具構成となっている場合においても、透光部材14を透光カバー50と干渉させないようにすることが容易に可能となる。
このように本実施形態によれば、発光素子12からの光を、その前方側に配置された透光部材14により前方へ出射させるように構成された車両用照明灯具10において、その照射光により水平および斜めカットオフラインCL1、CL2を有するロービーム用配光パターンPL1を形成することができ、かつ、これら水平および斜めカットオフラインCL1、CL2を鮮明に形成することができ、さらに、灯具レイアウトの自由度を高めることができる。
しかも本実施形態においては、第1領域Z1からの繰返し反射光により形成される配光パターンPZ1は、内周側領域Z1iにおける所定曲線C1の近傍領域Z1icからの繰返し反射光により形成される配光パターンPZ1icに対して、内周側領域Z1iにおけるその他の領域および外周側領域Z1oからの反射光により斜めカットオフラインCL2に沿って形成される配光パターンが付加されるので、斜めカットオフラインCL2を鮮明に形成した上で、この斜めカットオフラインCL2の下方近傍領域を明るく照射することができる。そしてこれにより、ホットゾーンHZ周辺の明るさを十分に確保することができる。
本実施形態においては、発光素子12が、その発光面12Aの下端縁12Aにおける自車線側の端点Bを、光軸Axよりも自車線側でかつ該光軸Axの近傍に位置させるようにして配置されているので、斜めカットオフラインCLを形成するための領域である第1領域Z1の内周側領域Z1iからの反射光により形成される光源像を、エルボ点Eの自車線側近傍の位置に形成することができる。そしてこれにより、ロービーム用配光パターンPL1のホットゾーンHZを最適な位置に形成することができる。
また、このように発光素子12を配置することにより、水平カットオフラインCL1を形成するための第2領域Z2からの反射光により形成される光源像I(Z2)についても、第2領域Z2が上記基準面自体で構成されているとした場合には、エルボ点Eの自車線側近傍の位置に形成することができる。そして本実施形態においては、この光源像I(Z2)を対向車線側へ適宜変位させるように第2領域Z2の表面形状が形成されているので、鮮明な水平カットオフラインCL1の形成とホットゾーンHZの明るさ確保とを両立させることができる。
なお、図4に2点鎖線で示すように、図示しない他の車両用照明灯具からの照射光により水平カットオフラインCL1の下方側に左右方向の拡散角が大きい配光パターンPAを追加形成するようにすれば、ロービーム用配光パターンPL1の周辺領域の明るさを増大させることができる。
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
図7は、本変形例に係る車両用灯具110を示す、図2と同様の図である。
同図に示すように、この車両用灯具110の基本的な構成は、上記実施形態に係る車両用灯具10の場合と同様であるが、その透光部材114における前面114aの構成の一部が、上記実施形態の場合と異なっている。
すなわち、本変形例の透光部材114は、その前面114aにおけ中央領域114a1と周辺領域114a2との境界位置については上記実施形態の場合と同様であるが、その中央領域114a1が光軸Axを中心とする円環状領域として設定されており、そして、この円環状の中央領域114a1よりも内周側に位置する光軸近傍領域が、該領域に到達した発光素子12からの光を偏向出射させるプリズム部114pとして構成されている点で、上記実施形態の場合と異なっている。
このプリズム部114pは、複数のプリズムが上下複数段にわたって形成された構成となっており、これら各プリズムにおいて、所定点Aからの光を全反射させた後に、その前方へ向けて出射させるようになっている。
その際、このプリズム部114pは、該プリズム部114pに到達した発光素子12からの光(正確には所定点Aからの光)を、各プリズムにおいて、上下方向に関しては光軸Axと平行な方向に対してやや下向きの平行光として出射させるとともに、水平方向に関しては光軸Axから左右両側へ拡がる光として出射させるように形成されている。
図8は、車両用照明灯具110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ロービーム用配光パターンPL2を透視的に示す図である。
同図に示すように、このロービーム用配光パターンPL2は、図4に示すロービーム用配光パターンPL1に比して、配光パターンPpが付加された配光パターンとなっている。
この付加された配光パターンPpは、透光部材114の前面114aにおけるプリズム部114pから直接出射した光(以下「直接出射光」という)により形成される配光パターンである。
この配光パターンPpは、水平カットオフラインCL1の下方側において、水平方向に延びる横長の大きい配光パターンとして形成されている。その際、この配光パターンPpは、その左右方向の中心位置がV−V線に対してやや自車線寄りに変位しているが、これは、発光面12Aが光軸Axに関して対向車線側にずれた位置に配置されていることによるものである。
本変形例のように、プリズム部114pからの直接出射光により形成される配光パターンPpを、透光部材114の後面114bで内面反射した光により形成される配光パターンPZ1〜PZ4に追加して形成することにより、光源光束の有効利用を図ることができる。
しかもその際、プリズム部114は、発光素子12からの光を左右拡散光として出射させるように構成されているので、透光部材114の後面114bで内面反射した光により形成される、比較的明るくて小さい配光パターンPZ1〜PZ4の周囲に、比較的暗くて大きい配光パターンPpが横長の配光パターンとして形成されることとなる。したがって、車両用照明灯具110からの照射光により形成されるロービーム用配光パターンPL2を、配光ムラの少ない配光パターンとして形成することができる。
上記実施形態においては、発光素子12が、横長矩形状の発光面12Aを有しているものとして説明したが、これ以外の形状の発光面12Aを有する構成とすることももちろん可能である。
上記実施形態においては、第1領域Z1の内周側領域Z1iにおける所定曲線C1の近傍領域Z1icのみが、上記基準面自体で構成されているものとして説明したが、第1領域Z1の内周側領域Z1iにおける全領域が上記基準面自体で構成されたものとすることも可能である。
上記実施形態においては、透光部材14の後面14bにおける、法線Nの周辺領域を除く全域にわたって、鏡面処理が施されているものとして説明したが、後面14bの下部領域については、全反射による内面反射を行わせることが可能であるので、鏡面処理が施されない構成とすることも可能である。
上記実施形態においては、透光部材14の後面14bにおいて、その第2領域Z2が、光軸Axに関して自車線側および対向車線側の側方に配置されている場合について説明したが、自車線側の側方にのみ配置された構成あるいは対向車線側の側方にのみ配置された構成を採用することも可能である。
上記実施形態においては、回転放物面Pの中心軸Ax1の上向き角度が、透光部材14の後面14bが仮に上記基準面自体で構成されているとした場合に、この後面14bにおいて中心軸Ax1と平行な方向に再度反射した所定点Aからの光が、その前面14aにおいて屈折して光軸Axと平行な方向へ向けて出射するような値に設定されているものとして説明したが、透光部材14の前面14aからの出射光の向きが、光軸Axと平行な方向に対して上向きまたは下向きとなるような値に設定された構成を採用することも可能である。
なお、上記実施形態において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
10、110 車両用照明灯具
12 発光素子
12A 発光面
12A1 下端縁
12a 発光チップ
12b 基板
14、114 透光部材
14a、114a 前面
14a1、114a1 中央領域
14a2、114a2 周辺領域
14b、114b 後面
14c 空間部
14d 凹部
14s1i、14s1o、14s2 偏向反射素子
14s3、14s4 拡散反射素子
16 支持プレート
18 ヒートシンク
18a 放熱フィン
114p プリズム部
A 所定点
Ax 光軸
Ax1 中心軸
B 下端縁における自車線側の端点
CL1 水平カットオフライン
CL2 斜めカットオフライン
C1 所定曲線
E エルボ点
F 焦点
HZ ホットゾーン
I1、I2、I3、I4、I5、I6、I7、I8、I9、I(Z2) 光源像
L 焦点と所定点とを結ぶ直線
N 所定点を通る発光面の法線
P 回転放物面
PA、PZ1、PZ1ic、PZ2、PZ3、PZ4、Pp 配光パターン
PL1、PL2 ロービーム用配光パターン
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9 反射点
Z1 第1領域
Z1i 内周側領域
Z1ic 所定曲線の近傍領域
Z1o 外周側領域
Z2 第2領域
Z3 第3領域
Z4 第4領域

Claims (4)

  1. 車両前後方向に延びる光軸上の所定点の近傍において前方へ向けて配置された発光素子と、この発光素子の前方側に配置された透光部材とを備え、上記発光素子から出射した光を、上記透光部材に入射させて該透光部材の前面で内面反射させた後、該透光部材の後面で再度内面反射させて該透光部材の前面から出射させるように構成された車両用照明灯具において、
    上記発光素子が、下端縁が直線状に延びる発光面を有するとともに、該発光面の下端縁を上記光軸と直交する水平線上に位置させるようにして配置されており、
    上記透光部材の前面が、上記光軸と直交する水平線を含む斜め上向きの平面で構成されるとともに、上記透光部材の後面が、該透光部材の前面に関して上記所定点と対称の位置を焦点とするとともに上記光軸に対して前方へ向けて上向きに傾斜した中心軸を有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おり、
    上記透光部材の前面における、上記所定点と上記焦点とを結ぶ直線との交点を中心とする所定範囲内の中央領域に鏡面処理が施されるとともに、上記透光部材の後面に鏡面処理が施されており、
    上記透光部材の後面における、上記光軸に関して自車線側の斜め下方に位置する第1領域が、灯具正面視において上記光軸へ向けて凸となるようにして延びる所定曲線を境にして、内周側領域と外周側領域とに区分けされており、
    上記第1領域の内周側領域が、該領域からの反射光により自車線側へ向けて斜め上方へ延びる斜めカットオフラインを形成するための領域として構成されている、ことを特徴とする車両用照明灯具。
  2. 上記透光部材の後面における、上記光軸を含む水平面の近傍に位置する第2領域が、該第2領域からの反射光により水平方向に延びる水平カットオフラインを形成するための領域として構成されている、ことを特徴とする請求項1記載の車両用照明灯具。
  3. 上記発光素子が、該発光素子の発光面の下端縁における自車線側の端点を、上記光軸よりも自車線側でかつ該光軸の近傍に位置させるようにして配置されている、ことを特徴とする請求項1または2記載の車両用照明灯具。
  4. 上記透光部材の前面における上記中央領域が、上記交点を中心とする円環状領域として設定されており、
    上記透光部材の前面における上記円環状領域よりも内周側に位置する領域が、該領域に到達した上記発光素子からの光を上下方向に関して上記光軸寄りの方向に偏向出射させるプリズム部として構成されている、ことを特徴とする請求項1〜3いずれか記載の車両用照明灯具。
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