JP2012238477A - ランプユニット - Google Patents

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宏樹 針塚
Michio Tsukamoto
三千男 塚本
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逸平 山本
Nobutaka Tezuka
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    • F21W2103/55Daytime running lights [DRL]

Abstract

【課題】メインランプとサブランプを含むランプユニットにおいて、サブランプまたはメインランプのみを点灯した場合でもメインランプやサブランプが暗く見えるようなことを防止し、ランプの非点灯時における外観上の見栄えの低下を防止してランプユニット全体の見栄えを向上することが可能なランプユニットを提供する。
【解決手段】メインランプHLとサブランプCLLとを一体に構成したランプユニットLUであって、メインランプHLは、ユニットボディ1と、メイン光源4と、メインリフレクタ5と、メインレンズ31とを備えるプロジェクタ型ランプで構成され、サブランプCLLは、メインレンズ31の外周に沿って円弧状に配列された複数個のサブ光源7と、複数のサブ光源に対向するようにメインレンズ31の外周に沿って配置されかつメインレンズ31に一体に形成されたサブレンズ32を備える。
【選択図】図2

Description

本発明はメインランプにサブランプを一体化したランプユニットに関するものである。
車両用ランプ、特に車両の前照灯(ヘッドランプ)に用いるランプとして、いわゆるプロジェクタ型ランプが提案されている。このプロジェクタ型ランプは、光源から出射した光をリフレクタで集光し、集光した光を照射レンズにより前方に向けて照射させる構成であり、小型に構成できるという利点がある。また、近年では光源にLED等の発光素子を用いたプロジェクタ型ランプも提案されており、さらなる小型化を図ることが可能とされている。しかし、このプロジェクタ型ランプはリフレクタの形状や照射レンズの形状の設計の自由度が低いため、得られる配光のバリエーションも限定されたものとなり、近年のように多彩な配光を切り替えることを可能にしたヘッドランプとしてそのまま適用することは難しい。
例えば、車両前方領域を照明するためのメインの配光としてのハイビーム配光やロービーム配光に加えて、クリアランスランプ(以下、CLL)としての配光や、デイタイムランニングランプ(以下、DRL)としての補助的な配光が要求されるヘッドランプを実現することが要求される場合があるが、従来ではこのような要求を満たすためには、それぞれ配光が異なる複数のプロジェクタ型ランプをランプユニットとして構成し、これら複数のランプユニットを1つのランプハウジング内に配設してヘッドランプを構成せざるを得ないものとなっている。特許文献1の例では1つのメインランプユニットと2つのサブランプユニットを1つのランプハウジング内に配設し、2つのサブランプユニットを選択して点灯して得られる光をメインランプユニットの光に重畳することにより所望の配光を得るようにしている。
特開2009−87811号公報
特許文献1のランプでは1つのランプハウジング内に複数のランプユニットを配設しているため、当然にランプハウジングが大型化することになりヘッドランプの小型化を図る上で不利になる。また、特許文献1のランプでは、複数のランプユニットを選択的に点灯したとき、すなわち点灯しないランプユニットが存在するときには、ランプを前方から観察したときに当該点灯しないランプユニットの領域が暗くなりランプ全体の見栄えが低下することがある。例えば、メインランプユニットをヘッドランプとして構成し、サブランプユニットをCLLやDRL等の補助ランプを構成した場合に、サブランプのみを点灯したときには点灯されないメインランプユニットが発光した外観にならないため、メインランプユニット及びその近傍領域が暗い外観となり、ランプ全体としての見栄えが低下してしまう。
本発明の目的はメインランプとサブランプを含むランプユニットにおいて、サブランプまたはメインランプのみを点灯した場合でもメインランプやサブランプが暗く見えるようなことを防止し、ランプの非点灯時における外観上の見栄えの低下を防止してランプユニット全体の見栄えを向上することが可能なランプユニットを提供するものである。
本発明はメインランプとサブランプとを一体に構成したランプユニットであって、メインランプは、ランプ筒体としてのユニットボディと、ユニットボディに支持されたメイン光源と、メイン光源から出射した光を反射するメインリフレクタと、メインリフレクタで反射された光を所要の配光で前方に照射するメインレンズとを備えるプロジェクタ型ランプで構成され、サブランプは、メインレンズの外周に沿って円弧状に配列されてユニットボディに支持された複数個のサブ光源と、複数のサブ光源に対向するようにメインレンズの外周に沿って配置されかつ当該メインレンズに一体に形成されたサブレンズを備えることを特徴とする。
本発明のランプユニットは次の形態とすることが好ましい。(a)メインレンズとサブレンズは、一方のレンズから照射される光の一部が他方のレンズに導光され、さらにその光の一部は他方のレンズから前方に照射される構成とする。(b)ユニットボディは疑似リフレクタを有し、当該疑似リフレクタの一部はサブ光源の配設位置にまで延長され、サブ光源から出射した光をサブレンズに向けて反射するサブリフレクタとして構成される。(c)メイン光源とサブ光源はそれぞれ発光素子で構成され、メイン光源は複数のサブ光源の発光素子の合計の光度よりも高光度の発光素子で構成される。(d)メインランプは正面形状が円形であり、サブランプは正面形状がメインランプの外周に沿った環状とされ、少なくともサブランプの円周一部が正面から見て斜め方向に切り欠かれる。
本発明によれば、プロジェクタ型のメインランプにサブランプを一体化したランプユニットを構成しても、サブランプはメインランプのユニットボディと照射レンズの一部を共用化することができるため、サブランプを構成する際に必要とする部品はサブ光源のみでよく、部品点数の増加を抑制するとともにランプユニットのサイズの増加を最小限に抑えて小型化が実現できる。
また、本発明によれば、サブランプのみを点灯したときにランプユニットを前方から観察したときには、サブランプが発光した外観を呈することはもとより、サブランプからの光がメインレンズに導光されて照射されるのでメインランプが低い光度で発光した外観を呈することになり、メインランプが暗い外観になることはなくランプユニットの全体が観察できるようになる。メインランプのみを点灯した場合も同様である。また、ヘッドランプとサブランプを点灯したときにはランプユニットの全体が発光した状態に観察できるとともに、サブ光源の光度をメイン光源の光度よりも低光度にすることで高光度のメインランプの周囲に低光度の円弧状のサブランプが観察できるので、ランプユニットの意匠効果を高めて見栄えのあるランプユニットが構成できる。特に、サブランプの円周一部を正面から見て斜め方向に切り欠くことにより、斬新な意匠上の効果を得ることも可能である。
本発明の実施形態のランプユニットの正面図。 図1のII線縦断面図。 実施形態のランプユニットを分解した概略斜視図。 HLのロービーム配光時の光路図と配光図。 HLのハイビーム配光時の光路図と配光図。 CLL配光時の光路図と配光図。 HL配光時とCLL配光時のランプユニットの正面からの観察図。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本実施形態のランプユニットの正面図、図2は図II線縦断面図、図3は分解した概略斜視図である。これらの図において、本実施形態では、ハイビーム配光とロービーム配光の切り替えが可能なヘッドランプ(以下、HL)として構成されたメインランプと、このメインランプにサブランプとしてクリアランスランプ(以下、CLL)を一体化したランプユニットの例を示している。本実施形態のランプユニットLUは、自動車の左HL用のランプユニットとして構成された例であり、デザインの要求から正面視で円周左上縁の一部が斜めにカットされた正面形状に形成されている。図示は省略するが、右ヘッドランプとして構成された場合には正面視で円周右上縁の一部が斜めにカットされた正面形状となる。このメインランプは、ランプ筒体としてランプ光軸Lxを含む中央開口部11を有する概ね円筒状をしたユニットボディ1を有している。このユニットボディ1にはランプ光軸方向の後側面にヒートシンク2を配設支持しているが、このヒートシンク2は概念としては前記ユニットボディ1の一部として構成されているものとする。また、前記ユニットボディ1のランプ光軸方向の前側面にはユニットボディ1の前側面に配設支持された照射レンズ3を備えている。ここでは照射レンズ3はユニットボディ1の外周に嵌合される飾り枠9によってユニットボディ1との間に挟持された状態で支持されている。
前記ヒートシンク2は前記ユニットボディ1の中央開口部11に臨んだ位置に配置されており、ランプ光軸Lxに沿って領域が空洞化された内部室が21設けられている。この内部室21の下側内底面には光出射光軸を上方に向けたロービーム光源41が固定支持されている。また前記内部室21の前側寄りの上側内底面には光出射光軸を下方に向けてハイビーム光源42が固定支持されている。これらロービーム光源41とハイビーム光源42は本発明のメイン光源4を構成するものであり、それぞれチップ基板43,44上に搭載されたLED(発光ダイオード)チップで構成され、当該チップ基板43,44が接着あるいはネジ止めされることにより前記ヒートシンク2に固定支持されている。
また、前記ヒートシンク2の内部室21には前記ロービーム光源41の上部を覆う領域にロービームリフレクタ51が配設されており、前記ヒートシンク2に支持されている。このロービームリフレクタ51は第1焦点F11が前記ロービーム光源41の発光点に一致され、第2焦点F2がヒートシンク2よりも前方位置のランプ光軸Lx上の所定位置に設定された回転楕円反射鏡の一部で構成され、ロービーム光源41から出射した光を第2焦点F2に向けて集光させるように機能する構成となっている。さらに、前記ヒートシンク2の内部室21の下側内底面の前端領域の一部、すなわちヒートシンク2の前記ロービーム光源41が配置された位置よりも前側領域は曲面状に切り欠かれており、この領域がハイビームリフレクタ52として構成されている。このハイビームリフレクタ52は第1焦点F12が前記ハイビーム光源52の発光点に一致され、第2焦点F2が前記ロービームリフレクタ51の第2焦点F2と一致された回転楕円反射鏡の一部で構成され、ハイビーム光源42から出射した光を第2焦点F2に向けて集光させる構成となっている。これらロービームリフレクタ51とハイビームリフレクタ52は本発明のメインリフレクタ5を構成している。
前記ヒートシンク2の前方位置で前記ロービームとハイビームの各リフレクタ51,52の第2焦点F2にほぼ一致する位置にはランプ光軸Lxと直交する方向に沿ってシェード6が配設されており、前記ヒートシンク2あるいはユニットボディ1に支持されている。このシェード6は前記ヒートシンク2の内部室21に対向する領域に所要の形状、ここでは左右方向に偏平な長円形あるいはこれに近い形状をした光透過窓61を有する不透光板部材で構成されている。このシェード6は前記光透過窓61のほぼ下側半分領域を遮蔽するための可動シェード板62が水平方向に延長した状態で設けられており、この可動シェード板62は下縁部に設けたヒンジ63により板厚方向、すなわちランプ光軸方向に傾倒可能に構成されている。前記可動シェード62の上縁部は後述するロービーム配光のカットラインに対応した形状に加工されている。この可動シェード62は、図には示されていない配光制御アクチュエータによりロービーム配光時には起立状態となって光透過窓61の下側半分を透過する光を遮光し、ハイビーム配光時にはヒンジ63により前方に傾倒して前記光透過窓61のほぼ全領域での光透過を可能とする。
前記ユニットボディ1の中央開口部11の中心軸線はランプ光軸Lxに一致されており、この中央開口部11の周縁に沿った円弧状領域、すなわち前記したように正面視で斜めにカットされた円周左上縁部を除く円周領域には、当該円周領域に対応する円周一部を切除した円弧状チップ基板72がその表面を前方に向けて支持されている。この円弧状チップ基板72の前面には円周方向に等配した複数箇所、ここでは10箇所にそれぞれ1個のLEDチップ71、すなわち合計で10個のLEDチップ71が搭載されている。これらのLEDチップ71は円弧状チップ基板72とともに本発明におけるサブ光源7として構成されており、ここではCLL光源として構成されている。このCLL光源7としてのLEDチップ71は光出射光軸がランプ光軸Lxに沿った前方に向けられており、前記ロービーム光源及びハイビーム光源としての各LEDチップ41,42よりも低光度のLEDで構成されている。すなわち、LEDチップ71の各発光光度は、これら10個のLEDチップ71の光度を全て加算した全光度が前記ハイビーム光源またはロービーム光源としての各LED41,42の発光光度よりも低光度に設定されている。
さらに、前記ユニットボディ1の中央開口部11の内周面には概ね円筒状をしたエクステンション、すなわち表面を鏡面処理した疑似リフレクタ8が配設されており、この疑似リフレクタ8の円周一部領域、すなわち前記円弧状チップ基板72が配設されている円周領域には外径方向に突出して当該円弧状チップ基板72の前側を覆うフランジ81が一体に設けられている。このフランジ81には前記10個の各LEDチップ71に対向する円周複数位置にそれぞれ小さい矩形の光透過穴82が開口されるとともに、それぞれの光透過穴82を頂点として前方に向けて凹設された凹曲面が形成されており、この凹曲面はサブリフレクタ83として構成されている。このサブリフレクタ83は、CLL光源としての各LEDチップ71から出射した光を光透過穴82を通して前方に出射させるとともに、当該光透過穴82を透過した光の一部を前方に向けて反射する。
前記照射レンズ3は、前記ユニットボディ1の前側に配置されてユニットボディ1の中央開口部11に臨んで配設された単一の片凸レンズからなるメインレンズ31と、このメインレンズ31の外周縁に沿って前記サブ光源7が設けられた円周領域に配設されたサブレンズ32とが一体に形成されている。前記メインレンズ31はレンズ光軸が前記ランプ光軸Lxに一致されるとともに、その後側焦点は前記ロービームリフレクタ51とハイビームリフレクタ52の第2焦点F2にほぼ一致されている。前記サブレンズ32の前面はランプ光軸Lx上の一点を仮想頂点とする円錐面または円錐面に近い曲面として構成されている。また、前記サブレンズ32の後面は前記LEDチップ71の円周方向の配列ピッチに対応して複数の領域に区画されるとともに、各区画された領域はそれぞれ独立した後方向に凸の集光レンズ33として構成されている。これら複数の集光レンズ33はそれぞれのレンズ光軸が対向配置されるLEDチップ71の光出射光軸に一致されるとともに、各集光レンズ33の後側焦点は各LED71の発光点にほぼ近い位置に設定されている。そして、サブレンズ32の各集光レンズ33の内周縁部と前記メインレンズ31の外周縁部とが一体に連結された連結部分34はランプ光軸方向(レンズ光軸方向)に所要の厚みをもっており、この連結部分34においてサブレンズ32とメインレンズ31との間で相互に光が導光することが可能とされている。
以上の構成のランプユニットLUでは、ユニットボディ1と、ロービームとハイビームの各光源41,42からなるメイン光源4と、ロービームリフレクタ51とハイビームリフレクタ52からなるメインリフレクタ5と、照射レンズ3のメインレンズ31とでメインランプとしてのHLが構成される。また、CLL光源71からなるサブ光源7と、照射レンズ3のサブレンズ32と、メインランプに設けた疑似リフレクタ8の一部で構成されたサブリフレクタ83とでサブランプとしてのCLLが構成されることになる。
メインランプにおいては、メイン光源4の点灯によりロービーム配光とハイビーム配光での光照射が可能である。ロービーム配光時には、図4(a)に示すように、ロービーム光源41のみを点灯すると同時に可動シェード62を起立状態に制御する。ロービーム光源(LEDチップ)41から出射した光はロービームリフレクタ51で反射されて第2焦点F2に集光され、さらにシェード6の光透過窓61を通して照射レンズ3のメインレンズ31に入射され、さらにメインレンズ31を透過して前方に向けて照射される。このとき可動シェード62が起立状態にあって光透過窓61の下半分領域を透過しようとする光は可動シェード62により遮光されるため、図4(b)に示すように、可動シェード62の上縁部の形状に対応したカットラインを有して水平ラインHよりもほぼ下側の領域を照射する光によるロービーム配光PLoでの光照射となる。なお、点描領域が光照射領域を示すことは以下においても同じである。
ハイビーム配光時には、図5(a)に示すように、ロービーム光源41に加えてハイビーム光源42を点灯すると共に可動シェード62を前方に倒した状態に制御する。ロービーム光源(LEDチップ)41から出射した光はロービームリフレクタ51で反射されて第2焦点F2に集光され、さらにシェード6の光透過窓61を通して照射レンズ3のメインレンズ31に入射されることはロービーム配光時と同じである。また、ハイビーム光源(LEDチップ)42から出射した光はハイビームリフレクタ52で反射されて第2焦点F2に入射され、メインレンズ31に入射される。これらのメインレンズ31に入射された光は当該メインレンズ31を透過して前方に向けて照射される。このとき可動シェード62は前方に傾動されているため可動シェード62による遮光が行われることはなく、光透過窓61の殆ど全ての領域を透過する光が照射されることになる。これにより、図5(b)に示すように、前方の広い領域にわたって、しかもロービーム光源とハイビーム光源の両者の光が重畳した高い光度でのハイビーム配光PHiでの照射となる。
サブランプの配光時、すなわちCLL配光時には、図6(a)に示すように、CLL光源71のみを点灯する。CLL光源7、すなわち複数のLEDチップ71から出射した光はそれぞれサブレンズ32の各対応する集光レンズ33により光束が平行光に近い状態に集光され、さらにサブレンズ32の前面、すなわち円錐面で屈折されて上下、左右に多少拡大する状態で前方に向けて照射される。また、図には示していないが、CLL光源71から出射した光の一部は疑似リフレクタ8のサブリフレクタ83により前方に向けて反射されサブレンズ32により集光されながら照射される。これにより、図6(b)に示すように、各CLL光源71から出射した光が互いに重畳して前方に照射されたCLL配光PCLとなる。このCLL配光PCLはハイビーム配光に比較して照射範囲は狭く、かつ低光度である。
このように、この実施形態ではメインランプとしてのHLにサブランプとしてのCLLを一体化してランプユニットLUを構成しているが、CLLはHLを構成しているユニットボディ1と照射レンズ3と疑似リフレクタ8の一部を共用化した構成とすることができるため、CLLを構成する際に必要とする部品はCLL光源7、すなわちLEDチップ71とチップ基板72のみでよく、プロジェクタ型ランプを基礎としてメインランプとサブランプを一体化したランプユニットLUを構成する際の部品点数の増加を抑制することができる。また、共用化によってランプユニットLUのサイズの増加を最小限に抑えることができ、ランプユニットLUの小型化が実現できる。
また、ランプユニットLUを前方から観察したときの外観上の見栄えについて見ると、図7(a)に示すように、HLとしてのメインランプを点灯したときにメインレンズ31が明るく見えてメインランプが発光した外観を呈する。また、このときには通常CLLも点灯されているためサブランプも発光した外観となり、ランプユニットLUの全体が発光した状態に観察できる。さらに、CLL光源の光度はHLの光源の光度よりも低光度であるので、高光度の円形の外観を呈するHLの周囲に低光度の円弧状のCLLが観察できるので、ランプユニットLU全体として同心円状の発光領域が観察でき、ランプユニットLUの意匠効果を高めた見栄えのあるランプユニットとなる。
なお、サブランプをCLL以外のランプ、例えばDRLとして構成したような場合にはメインランプとしてのHLのみを点灯する状況が生じるが、このようにメインランプのみを点灯したときにはメインランプが発光した外観であることは勿論であるが、このときには図5(a)に破線で示すように、メインレンズ31に入射された光の一部が連結部34を通してサブレンズ32に導光することによってサブレンズ32も幾分明るくされてサブランプが低光度で発光したと同じような外観となり、ランプユニットLUの全体が発光した状態の外観となる。
また、サブランプとしてのCLLのみを点灯してランプユニットLUを前方から観察したときにはときには、図7(b)に示すように、円弧状のサブレンズ32が発光した外観を呈することになる。しかし、このとき図6(a)に破線で示すように、サブ光源71からサブレンズ32の後側面から入射された光の一部は当該サブレンズ32の前面で内面反射されて連結部34を導光してメインレンズ31に導光され、メインレンズ31から前方に向けて出射される。したがって、HLが低い光度で発光した外観を呈することになる。すなわち、CLLが点灯したときにはCLLが発光した外観に加えてHLも低光度で発光したような外観となり、HLが暗い状態の外観にはならずにランプユニットLUの全体が観察できるようになる。これはサブランプをDRLとして構成した場合でも同じである。
実施形態ではメインランプとしてロービーム配光とハイビーム配光の切り替えが可能なHLを構成し、サブランプとしてCLLを構成しているが、各ランプはこれらに限定されるものではない。例えば、メインランプはロービームランプまたはハイビームランプのいずれかであってもよい。あるいはヘッドランプ以外のランプであってもよい。サブランプは前記したようにDRL、あるいはその他の補助ランプであってもよい。また、メインランプについては光源として発光素子を用いた光源に限定されるものではなく、白熱バルブや放電バルブを用いたランプとして構成してもよい。サブランプについても同様であるが、ランプユニットの小型化を図る上ではサブランプは発光素子を光源としたランプとして構成することが好ましい。
また、実施形態では意匠上の要求からランプユニットLUの円周一部を切り欠いた構成とし、これに対応してサブランプも円周一部を切り欠いた円弧状に形成した例を示しているが、サブランプについてこのような円周一部の切り欠きを行うことは必須ではなく、切り欠きのない円環状に構成してもよい。あるいはサブランプはサブ光源を円周複数箇所にそれぞれ離して配置した花弁状に構成してもよい。さらには、サブランプはメインランプの外周に沿って楕円形、方形、多角形等の任意の形状とすることでランプユニットの意匠効果を高めることも可能である。
本発明はメインランプをプロジェクタ型ランプで構成し、これにサブランプを一体に構成するランプユニットに採用することが可能である。
1 ユニットボディ
2 ヒートシンク
3 照射レンズ
4 メイン光源
5 メインリフレクタ
6 シェード
7 サブ光源
8 疑似リフレクタ
9 飾り枠
11 中央開口部
31 メインレンズ
32 サブレンズ
34 連結部
41 LEDチップ(ロービーム光源)
42 LEDチップ(ハイビーム光源)
51 ロービームリフレクタ
52 ハイビームリフレクタ
62 可動リフレクタ
71 LEDチップ(CLL光源)
83 サブリフレクタ(CLLリフレクタ)

Claims (5)

  1. メインランプとサブランプとを一体に構成したランプユニットであって、前記メインランプは、ランプ筒体としてのユニットボディと、前記ユニットボディに支持されたメイン光源と、当該メイン光源から出射した光を反射するメインリフレクタと、前記メインリフレクタで反射された光を所要の配光で前方に照射するメインレンズとを備えるプロジェクタ型ランプで構成され、前記サブランプは、前記メインレンズの外周に沿って円弧状に配列されて前記ユニットボディに支持された複数個のサブ光源と、前記複数のサブ光源に対向するように前記メインレンズの外周に沿って配置されかつ当該メインレンズに一体に形成されたサブレンズを備えることを特徴とするランプユニット。
  2. 前記メインレンズと前記サブレンズは、一方のレンズから照射される光の一部が他方のレンズに導光され、さらにその光の一部は当該他方のレンズから前方に照射される構成であることを特徴とする請求項1に記載のランプユニット。
  3. 前記ユニットボディは疑似リフレクタを有し、当該疑似リフレクタの一部は前記サブ光源の配設位置にまで延長され、当該サブ光源から出射した光を前記サブレンズに向けて反射するサブリフレクタとして構成されていることを特徴とする請求項2に記載のランプユニット。
  4. 前記メイン光源と前記サブ光源はそれぞれ発光素子で構成され、前記メイン光源は前記複数のサブ光源の発光素子の合計の光度よりも高光度の発光素子で構成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のランプユニット。
  5. 前記メインランプは正面形状が円形であり、前記サブランプは正面形状が前記メインランプの外周に沿った環状とされ、少なくともサブランプの円周一部が正面から見て斜め方向に切り欠かれていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のランプユニット。


JP2011106800A 2011-05-12 2011-05-12 ランプユニット Withdrawn JP2012238477A (ja)

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