JP2012022988A

JP2012022988A - 車両用灯具

Info

Publication number: JP2012022988A
Application number: JP2010162008A
Authority: JP
Inventors: Hidetada Tanaka; 秀忠田中
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2030-07-16
Also published as: EP2407710A3; CN102338337B; JP5592183B2; CN102338337A; EP2407710A2; EP2407710B1

Abstract

【課題】本発明は高い光束利用率を有する車両用灯具を提供することを目的とする。
【解決手段】上記目的は、車両前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された投影レンズ１１と、光軸Ａｘを挟んで左右に配置された一対の半導体発光素子１２Ｌ，１２Ｒと、光軸Ａｘを中心として左右一対の集光反射面２１Ｌａ，２１Ｒａを有するリフレクタ２０とを備えた車両用灯具１であって、一対のリフレクタ２０の各々の集光反射面２１Ｌａ，２１Ｒａは、各々対応する半導体発光素子１２Ｌ，１２Ｒを第１焦点、投影レンズの後方焦点を第２焦点とする水平断面略楕円状であり、一対の半導体発光素子１２Ｌ，１２Ｒは各々の照射軸がリフレクタ２０の各々の集光反射面２１Ｌａ，２１Ｒａを向くように配置され、投影レンズ１１を介して光軸Ａｘに沿って前方側に光が照射されることを特徴とする車両用灯具１により解決される。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源からの光を前方に照射する車両用灯具に関し、特に先行車や対向車へグレアを与えることなく視認性を向上させる車両用灯具に関する。

近年の半導体発光素子（ＬＥＤ）の高輝度化に伴い、ＬＥＤを用いた車両用灯具が開発されている。このような車両用灯具において、特許文献１は、歩行者、先行車、対向車へグレアを与えないように、これらの歩行者、先行車、対向車の有無に応じて、車両前方や車両側方のみを照射する複数の異なる照射領域を形成することが可能な車両用灯具を提案している。特許文献１では、ＬＥＤの集光度が高くその照射範囲が狭いので、互いに異なる領域を照射する複数のＬＥＤを設け、各ＬＥＤの点消灯を制御することで複数の配光パターンを形成することを提案している。

特開２００７―１７９９６９号公報

特許文献１に記載の車両用灯具は、光束利用率を高めて照度を高めるため、３つのリフレクタを用いる構成を開示している。ところが、この構成では、左側照射パターン、右側照射パターン、中央照射パターンをそれぞれ形成するために互いに異なる方向を向いた３つのリフレクタが必要となるため、車両用灯具が大型化するという問題があった。このため、各々のリフレクタをオーバーラップするように互いの間隔を詰めて３つのリフレクタを一体化し、車両用灯具を小型化しようとすると、今度はリフレクタの反射面の面積が減少し、光束の利用率が低下してしまい、十分な照度が得られなかった。

そこで本発明は、半導体発光素子を光源とする車両用灯具において、高い光束利用率を有する車両用灯具を提供することを目的とする。

本発明によれば、上記目的を達成するために以下が提供される。
（１）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、
前記光軸を挟んで左右に配置された一対の半導体発光素子と、
前記光軸を中心として左右一対の集光反射面を有するリフレクタとを備えた車両用灯具であって、
一対の前記リフレクタの各々の前記集光反射面は、各々対応する前記半導体発光素子を第１焦点、前記投影レンズの後方焦点を第２焦点とする水平断面略楕円状であり、
一対の前記半導体発光素子は各々の照射軸が前記リフレクタの各々の前記集光反射面を向くように配置され、前記投影レンズを介して前記光軸に沿って前方側に光が照射されることを特徴とする車両用灯具。
（２）前記リフレクタに左右の前記集光反射面の境界から前記光軸に沿って延びるように配置された固定遮光板と、
前記光軸上でかつ前記投影レンズの前記後方側焦点近傍において前記集光反射面から前記投影レンズへ入射する光の一部を遮光する遮光位置と、遮光しない位置とを切り替え可能な可動遮光板とを有し、
前記車両用灯具の前方中央部分に光を照射させない配光パターンを形成可能としたことを特徴とする（１）の車両用灯具。
（３）前記リフレクタの前記集光反射面の前記光軸から離間した外側領域には、車両前方側方を照射するように光を反射する拡散反射面が形成されていることを特徴とする（１）又は（２）の車両用灯具。

本発明に係る車両用灯具によれば、光軸を挟んで左右に配置された一対の半導体発光素子と、左右一対の反射面を有するリフレクタとを有し、一対の半導体発光素子は各々の照射軸がリフレクタの各々の反射面を向くように配置されているので、照射軸から放射状に広がる半導体発光素子からの光の大部分をリフレクタに入射させることができる。したがって、半導体発光素子から発光された光を効率よくリフレクタで反射させることができるので、高い光束利用率を有する車両用灯具を提供できる。

本発明の実施形態に係る車両用灯具の概略縦断面図である。可動遮光板が後方焦点近傍に位置しない状態の図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。可動遮光板が後方焦点近傍に位置する状態の図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。本発明の実施形態に係る車両用灯具が形成するハイビーム用配光パターンを示す模式図である。本発明の実施形態に係る車両用灯具が形成する追走ハイビーム用配光パターンを示す模式図である。本発明の実施形態に係る車両用灯具が形成する第１片側ハイビーム用配光パターンを示す模式図である。本発明の実施形態に係る車両用灯具が形成する第２片側ハイビーム用配光パターンを示す模式図である。

以下、添付図面に基づいて本発明に係る車両用灯具の好適な実施形態を説明する。

＜車両用灯具の全体構造＞
図１は本実施形態に係る車両用灯具の縦断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る車両用灯具１は、素通し状の透光カバー２と、ランプボディ３と、透光カバー２とランプボディ３とで形成される灯室内に収容される灯具ユニット１０を備えた車両用前照灯である。

車両用灯具１は、その光軸Ａｘが車両前後方向に延びており、灯具ユニット１０からの光を前方に照射してハイビーム用配光パターン、追走ハイビーム用配光パターン、第１片側ハイビーム用配光パターン、第２片側ハイビーム用配光パターンとを切り替え可能な灯具である。

灯具ユニット１０は、図１に示すように、その光軸Ａｘ上に配置された凸レンズである投影レンズ１１と、投影レンズ１１の後方側焦点Ｆよりも後方に配置された左右一対のＬＥＤ（半導体発光素子）１２Ｌ，１２Ｒと、ＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒからの光を光軸Ａｘ寄りの前方に向けて反射させる左右一対の反射面２１Ｌ，２１Ｒを有するリフレクタ２０と、固定遮光板３１と可動遮光板３２とを有し反射光の一部を遮蔽することにより所定の配光パターンを形成するシェード部材３０とを備える。

この灯具ユニット１０はベース５に取り付けられ、ベース５はフレーム７に固定されている。フレーム７の後方には放熱フィン等の放熱ユニット８が取り付けられ、ＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒに生じる熱を放熱している。フレーム７はエイミング機構９Ａ，レベリング機構９Ｂを介してランプボディ３に支持されており、灯具ユニット１０の光軸Ａｘはエイミング機構９Ａにより水平方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びるように調節されて固定され、また、レベリング機構９Ｂによってその光軸Ａｘを鉛直方向に調節可能にランプボディに取り付けられている。

図２は図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。図２を参照して、ＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒは、例えば１×４ｍｍ四方の長方形の発光面が基板上に形成された白色発光ダイオードである。一対のＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒは光軸Ａｘを挟んで車両の左右両側に配置され、各々の照射軸１２Ｌａ，１２Ｒａが光軸Ａｘ側を向いて互いに対向するように配置される。より正確には、ＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒは互いに対向した状態から、その照射軸１２Ｌａ，１２Ｒａがリフレクタ２０の反射面２１Ｌ，２１Ｒを向くように車両の後方に少し傾いて配置されている。

リフレクタ２０は、光軸Ａｘを中心とする左右一対の反射面２１Ｌ，２１Ｒを有する。左右の反射面２１Ｌ，２１Ｒはアルミニウム蒸着等で形成された反射面であり、両者は互いに接続されて一体化されている。また、各々の反射面２１Ｌ，２１Ｒは光軸Ａｘ側の集光反射面２１Ｌａ，２１Ｒａと、集光反射面２１Ｌａ，２１Ｒａから連続して光軸Ａｘと反対側（離間する側）に形成された拡散反射面２１Ｌｂ，２１Ｒｂとを有する。

左右の集光反射面２１Ｌａ，２１Ｒａは略楕円球面状であり、その水平断面は、それぞれ第１焦点が左右のＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒの発光面に、第２焦点が投影レンズ１１の後方焦点Ｆに位置する楕円ＥＬ，ＥＲの一部であって、左右のＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒと向かい合うように配置されている。したがって、図２に示す光線α１，α２のように、第１焦点に位置する左右のＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒから発光された光は、それぞれ左右の集光反射面２１Ｌａ，２１Ｒａで反射されて第２焦点に位置する後方焦点Ｆを通過し、投影レンズ１１に入射されて光軸Ａｘと平行な光が車両前方に投射される。

左右の拡散反射面２１Ｌｂ，２１Ｒｂは、左右の集光反射面２１Ｌａ，２１Ｒａから外側（光軸Ａｘと反対側）に連続して形成された、車両の側方へ向かう拡散光を投射する反射面である。本実施形態では、図２に示す光線α３，α４のように、左側の拡散反射面２１Ｌｂは左側のＬＥＤ１２Ｌからの光を車両前方の右側へ反射し、右側の拡散反射面２１Ｒｂは右側のＬＥＤ１２Ｒからの光を車両前方の左側へ反射されて車両前方の右左へ拡散するように出射される。なお、この拡散反射面２１Ｌｂ，２１Ｒｂは、断面略楕円状、断面略放物状等の面で形成される。

このように本実施形態に係る車両用灯具１によれば、一対のＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒは各々の照射軸がリフレクタ２０の左右の反射面２１Ｌ，２１Ｒを向くように配置され、図１に示す側面視でよく理解されるように、ＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒを覆うように反射面２１Ｌ，２１Ｒが形成されている。したがって、放射状に広がるＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒからの光の大部分をリフレクタ２０で反射させることができ、光束の利用率を高めてより明るい車両用灯具１を実現できる。

＜シェード部材＞
本実施形態に係る車両用灯具１は更に、図１に示すように、固定遮光板３１と可動遮光板３２とを有するシェード部材３０を備える。このシェード部材３０の詳細を、図１及び図３を用いて説明する。図３は、図２において可動遮光板３２が後方焦点Ｆ近傍に位置する状態の図である。

固定遮光板３１は、リフレクタ２０の左右の集光反射面２１Ｌａ，２１Ｒａの境界から光軸Ａｘに沿って延びるように配置された板状の遮光部材である。本実施形態では、集光反射面２１Ｌａ，２１Ｒａの境界から光軸Ａｘに沿って後方焦点Ｆの手前まで延びる遮光板である。

固定遮光板３１は、可動遮光板３２が遮光位置に位置しない状態で、ＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒのいずれか一方を点灯させたときに、リフレクタ２０からの反射光の一部を遮り、垂直カットラインを形成する。すなわち、図２に示すように、ＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｌから発せられ、集光反射面２１Ｒａ，２１Ｌａの光軸中心寄りの領域で反射された光α５，α６は固定遮光板３１で遮られて車両前方には出射されない。

可動遮光板３２は、光軸Ａｘ上でかつ投影レンズ１１の後方焦点Ｆ近傍においてリフレクタ２０から投影レンズ１１へ入射する光の一部を遮光する遮光位置と、遮光しない位置とを切り替え可能に構成されている。また、可動遮光板３２はリフレクタ２０側に開口した断面略コ字状に形成されており、可動遮光板３２の左右両端には光軸Ａｘと平行に延びる延出部が形成されている。可動遮光板３２は延出部で後方焦点を囲うように形成されており、リフレクタ２０からの反射光が回り込んで車両前方へ投射されることを抑制している。

図１を参照して、可動遮光板３２は通常時は後方焦点Ｆから離間したベース５側に位置し、必要に応じてアクチュエータ３３により後方焦点Ｆ近傍の光軸Ａｘ側に移動され、その位置を切り替え可能である。可動遮光板３２が後方焦点Ｆから離れたベース５側に位置する状態では、可動遮光板３２はリフレクタ２０で反射されて投影レンズ１１に入射する光を遮ることはない。

可動遮光板３２が後方焦点Ｆから離れたベース５側に位置する状態からアクチュエータ３３によって後方焦点Ｆ近傍の光軸Ａｘ側に移動すると、図３に示すように可動遮光板３２が光軸Ａｘ上の後方焦点Ｆ近傍に位置される。リフレクタ２０の集光反射面２１Ｌａ，２１Ｒａで反射された光は後方焦点Ｆ近傍を通過するので、この状態では、左右の集光反射面２１Ｌａ，２１Ｒａからの反射光の一部が可動遮光板３２で遮られる。したがって、可動遮光板３２が後方焦点Ｆ近傍に位置すると、車両前方の中央を照射する光が遮られることになる。なお、アクチュエータ３０には送りネジ機構とこれを駆動するモータとを備えたアクチュエータ等、公知のアクチュエータを用いることができる。

なお、可動遮光板３２の両側面に追加反射面３２ａを形成してもよい。リフレクタ２０に反射されず、ＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒから直接車両前方に向かう光の一部をこの追加反射面３２ａで反射させて投影レンズ１１を介して車両前方に投射することができるため、追加反射面３２ａを形成することで光利用率が高まる。

＜配光パターン＞
次に、本実施形態の車両用灯具１が形成することのできる配光パターン（ハイビーム用配光パターン、第１・第２片側ハイビーム用配光パターン、追走ハイビーム用配光パターン）について、図４〜７を用いて説明する。なお、図４〜７は、車両用灯具１の照射光により、２５ｍ前方に位置する仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図である。なお図中、Ｖ―Ｖは垂直方向、Ｈ−Ｈは水平方向を示す。

図４は、車両が通常走行する際の車両前方の広い領域を照らしたい場合に有効なハイビーム用配光パターンを示している。このハイビーム用配光パターンは、図２に示すように左右両方のＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒを点灯させ、かつ、リフレクタ２０からの反射光を遮光しないようにシェード部材３０の可動遮光板３２をベース５側に位置させることにより形成できる。車両前方の中央には、左右の集光反射面２１Ｌａ，２１Ｒａからの反射光α１，α２が投射されて車両前方の中央に照射領域Ａ１，Ａ２が形成され、車両前方の左右の側方には拡散反射面２１Ｌｂ，２１Ｒｂからの反射光α３，α４が投射されて車両前方の左側と右側にそれぞれ照射領域Ａ３，Ａ４が形成される。このようにハイビーム用配光パターンでは、これらの照射領域Ａ１〜Ａ４が形成されて車両前方の広い領域が照らされる。

図５は、車両前方に先行車が走行している場合に有効な追走ハイビーム用配光パターンである。この追走ハイビーム用配光パターンは、図３に示すように、左右両方のＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒを点灯させ、かつ、シェード部材３０の可動遮光板３２を後方焦点Ｆ近傍に位置させることにより実現できる。

具体的には、図３に示すように、左右のＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒから発光され左右の集光反射面２１Ｌａ，２１Ｒａで反射された光の一部は後方焦点Ｆ近傍に位置する可動遮光板３２によって遮られることによって、車両前方の中央部分が照射されない照射領域Ａ１ａ，Ａ２ａが形成される。また、左右のＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒから発光され左右の拡散反射面２１Ｌｂ，２１Ｒｂでそれぞれ右左へ反射された光α３，α４は可動遮蔽板３２で遮られることなく投射されて車両前方の左右側に照射領域Ａ３，Ａ４が形成される。

したがって、車両前方には図５に示すように、照射領域Ａ１ａ，Ａ２ａ，Ａ３，Ａ４によって車両前方の中央のみが照射されない追走ハイビーム用配光パターンが形成される。この追走ハイビーム用配光パターンによれば、車両前方の中央を走行する先行車にグレアを与えることなく自車の視認性を向上させることができる。

図６は、車両前方に先行車が走行しており、かつ、車両前方の右側を対向車が通過する際に有効な第１片側ハイビーム用配光パターンを示している。この第１片側ハイビーム用配光パターンは、図３に示すようにシェード部材３０の可動遮光板３２を後方焦点Ｆ近傍に位置させ、かつ、左側のＬＥＤ１２Ｌを点灯させずに右側のＬＥＤ１２Ｒのみを点灯させることにより実現できる。

具体的には、図３を参照して、右側のＬＥＤ１２Ｒから発光され右側の集光反射面２１Ｒａで反射された光の一部は後方焦点Ｆ近傍に位置する可動遮光板３２によって遮られ、車両前方の中央へ投射される光の一部が遮られて、車両前方の中央部分が照射されない照射領域Ａ１ｂが形成される。また、右側のＬＥＤ１２Ｒから発光され右側の拡散反射面２１Ｒｂで反射された光α４は遮られることなく投射されて、車両前方の左側の照射領域Ａ４が形成される。

したがって、車両前方には、照射領域Ａ１ｂ，Ａ４により、図６に示すように車両前方の左側のみが照らされるような第１片側ハイビーム用配光パターンが形成される。この第１片側ハイビーム用配光パターンによれば、車両前方の先行車及び車両前方の右側を通過する対向車にグレアを与えることなく自車の前方視認性を向上させることができる。

図７は、車両前方の右側を対向車が通過し、車両前方に先行車が走行していない時に有効な第２片側ハイビーム用配光パターンを示している。この第２片側ハイビーム用配光パターンは、図２に示すようにシェード部材３０の可動遮光板３２を遮光位置に位置させない状態で、右側のＬＥＤ１２Ｒのみを点灯させることにより実現できる。

具体的には、図２を参照して、右側のＬＥＤ１２Ｒを点灯させ、かつ、リフレクタ２０からの反射光を遮光しないようにシェード部材３０の可動遮光板３２をベース５側に位置させる。車両前方の中央には、右側の集光反射面２１Ｒａからの反射光α１が投射されて車両前方の中央に照射領域Ａ１が形成され、車両前方の左側には拡散反射面２１Ｒｂからの反射光α４が投射されて車両前方の左側に照射領域Ａ４が形成される。このとき、固定遮光板３１は集光反射面２１Ｒａ，２１Ｌａの光軸中心寄りの領域で反射された光を遮るので、第２片側ハイビーム用配光パターンには図７に示す垂直カットオフラインＶＣＬが形成されている。

したがって、車両前方には、照射領域Ａ１，Ａ４により、図７に示すように車両前方の中央から左側の広い領域が照らされる第２片側ハイビーム用配光パターンが形成される。この第２片側ハイビーム用配光パターンによれば、車両前方の右側を通過する対向車にグレアを与えることなく自車の前方視認性を向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る車両用灯具１によれば、一対のＬＥＤ１２Ｌ，Ｒを各々の照射軸がリフレクタ２０の左右の反射面２１Ｌ，２１Ｒを向くように配置したことによって光束の利用率を高め、かつ、固定遮光板３１と可動遮光板３２とを備えたシェード部材３０によって複数の配光パターンを形成できるように構成したことで、左右の反射面が一体化された小型リフレクタを備えた車両用灯具でありながら、照度の高い複数の配光パターンを形成できる車両用灯具１を実現できる。

なお、以上の実施形態では、左右の拡散反射面２１Ｌｂ，２１Ｒｂは左右のＬＥＤ１２Ｌ，１２Ｒから入射した光をそれぞれ反対の方向へ反射する面として説明したが、それぞれの拡散反射面２１Ｌｂ，２１Ｒｂが左右の両方の方向へ反射する面としてもよい。このように構成すれば、より広い範囲を均一に照射する配光パターンを形成することができる。

１車両用灯具、２透光カバー、３ランプボディ、５ベース、１０灯具ユニット、１１投影レンズ、１２Ｌ，１２ＲＬＥＤ（半導体発光素子）、２０リフレクタ、２１Ｌａ，２１Ｒａ集光反射面、２１Ｌｂ，２１Ｒｂ拡散反射面、３０シェード部材、３１固定遮光板、３２可動遮光板

Claims

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、
前記光軸を挟んで左右に配置された一対の半導体発光素子と、
前記光軸を中心として左右一対の集光反射面を有するリフレクタとを備えた車両用灯具であって、
一対の前記リフレクタの各々の前記集光反射面は、各々対応する前記半導体発光素子を第１焦点、前記投影レンズの後方焦点を第２焦点とする水平断面略楕円状であり、
一対の前記半導体発光素子は各々の照射軸が前記リフレクタの各々の前記集光反射面を向くように配置され、前記投影レンズを介して前記光軸に沿って前方側に光が照射されることを特徴とする車両用灯具。
前記リフレクタに左右の前記集光反射面の境界から前記光軸に沿って延びるように配置された固定遮光板と、
前記光軸上でかつ前記投影レンズの前記後方側焦点近傍において前記集光反射面から前記投影レンズへ入射する光の一部を遮光する遮光位置と、遮光しない位置とを切り替え可能な可動遮光板とを有し、
前記車両用灯具の前方中央部分に光を照射させない配光パターンを形成可能としたことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
前記リフレクタの前記集光反射面の前記光軸から離間した外側領域には、車両前方側方を照射するように光を反射する拡散反射面が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。