JP2014022313A - 車両用前照灯 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体発光素子からの光の利用効率を高める車両用前照灯を提供する。
【解決手段】車両前方側に配置される第１面１６と、後方側に配置される第２面１８と、第３面２２を含む凹部２０と、を含む導光レンズ１４と、凹部２０内かつ導光レンズ１４の基準点Ｆ近傍に配置された半導体発光素子１２と、を備えており、第２面１８は、凹部２０から所定の方向に延びる反射領域１８Ａを含んでおり、第３面２２は、半導体発光素子１２からの光が入光するように、半導体発光素子１２を取り囲むように配置されており、第１面１６、第２面１８及び／又は第３面２２の面形状は、第１面１６から出射して前方に照射される半導体発光素子１２からの光が、ロービーム用配光パターンを形成するように設計され、凹部２０内かつ半導体発光素子１２の下方に配置されたオーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用前照灯に係り、特に、半導体発光素子と導光レンズとを組み合わせた構造の車両用前照灯に関する。
従来、車両用前照灯の分野においては、半導体発光素子と導光レンズとを組み合わせた構造の車両用前照灯が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図９は、特許文献１に記載の車両用前照灯２００の斜視図である。
図９に示すように、特許文献１に記載の車両用前照灯２００は、導光レンズ２１０と半導体発光素子２２０とを備えている。導光レンズ２１０は、車両前方側に配置される前面２１２、車両後方側に配置される後面２１４、入光面２１８を含む凹部２１６を含んでいる。半導体発光素子２２０は、凹部２１６内に配置されており、入光面２１８は、半導体発光素子２２０からの光が効率よく入光するように、半導体発光素子２２０を取り囲むように配置されている。
前面２１２は、入光面２１８から導光レンズ２１０内部に入光した半導体発光素子２２０からの光を後面２１４に向けて反射するとともに、後面２１４からの反射光が出射する面で、後面２１４は、前面２１２で反射された半導体発光素子２２０からの光を、前面２１２に向けて反射する面である。
半導体発光素子２２０からの光は、入光面２１８から導光レンズ２１０内部に入光し、前面２１２及び後面２１４で反射された後に、前面２１２から出射して前方に照射される。前面２１２、後面２１４及び／又は入光面２１８は、入光面２１８から導光レンズ２１０内部に入光し、前面２１２及び後面２１４で反射された後に、前面２１２から出射して前方に照射される光（半導体発光素子２２０の光源像２２０ｉ）が、所定配光パターンを形成するように、その面形状が設計されている。
米国特許第７４６０９８５号公報
しかしながら、特許文献１においては、半導体発光素子２２０からの光のうち一部の光が、導光レンズ２１０内部に入光せず、入光面２１８で反射されて、所定配光パターンの形成に利用されない無駄な光となり、その結果、光利用効率が低下する、という問題ある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、半導体発光素子からの光のうち入光面で反射されて導光レンズ内部に入光しない光の利用効率を高めることが可能な車両用前照灯を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、車両前方側に配置される第１面と、車両後方側に配置される第２面と、を含むレンズと、前記レンズの焦点又はその近傍に配置された半導体発光素子と、を備えており、前記第２面は、前記半導体発光素子からの光が入光する面であり、前記第１面は、前記第２面から前記レンズ内部に入光した前記半導体発光素子からの光が出射する面であり、前記第１面及び／又は第２面の面形状は、前記第１面から出射して前方に照射される光が、ロービーム用配光パターンを形成するように設計されており、さらに、前記半導体発光素子の下方に配置されたオーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面を備えていることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、半導体発光素子からの光のうち入光面で反射されて導光レンズ内部に入光しない光は、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面で反射されて、入光面からレンズ内部に入光し、前面から出射して前方に照射される。オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面は半導体発光素子の下方に配置されているため、前面から出射する光は、水平面に対して所定角度上向きに照射されることとなる。これにより、オーバーヘッドサイン用配光パターンを形成することが可能となる。
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、半導体発光素子からの光のうち入光面で反射されて導光レンズ内部に入光しない光を利用して、オーバーヘッドサイン用配光パターンを形成することが可能な、光利用効率の高い車両用前照灯を提供することが可能となる。
請求項２に記載の発明は、車両前方側に配置される第１面と、車両後方側に配置される第２面と、第３面を含む凹部と、を含む導光レンズと、前記凹部内かつ前記導光レンズの基準点又はその近傍に配置された半導体発光素子と、を備えており、前記第２面は、前記凹部から所定の方向に延びる反射領域を含んでおり、前記第３面は、前記半導体発光素子からの光が入光するように、前記半導体発光素子を取り囲むように配置されており、前記第１面は、前記第３面から前記導光レンズ内部に入光した前記半導体発光素子からの光を前記第２面の反射領域に向けて反射するとともに、前記第２面の反射領域からの反射光が出射する面であり、前記第１面、第２面及び／又は第３面の面形状は、前記第１面から出射して前方に照射される前記半導体発光素子からの光が、ロービーム用配光パターンを形成するように設計されており、さらに、前記凹部内かつ前記半導体発光素子の下方に配置されたオーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面を備えていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、半導体発光素子からの光のうち入光面で反射されて導光レンズ内部に入光しない光は、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面で反射されて、入光面から導光レンズ内部に入光し、前面及び後面で反射された後に、前面から出射して前方に照射される。オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面は半導体発光素子の下方に配置されているため、前面から出射する光は、水平面に対して所定角度上向きに照射されることとなる。これにより、オーバーヘッドサイン用配光パターンを形成することが可能となる。
以上のように、請求項２に記載の発明によれば、半導体発光素子からの光のうち入光面で反射されて導光レンズ内部に入光しない光を利用して、オーバーヘッドサイン用配光パターンを形成することが可能な、光利用効率の高い車両用前照灯を提供することが可能となる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面は、ミラー又は高反射率部材であることを特徴とする。
請求項３は、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面の例示である。
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記半導体発光素子を取り囲むように配置され、前記半導体発光素子からの光を反射して取り出すように構成された高反射率部材と、前記高反射率部材のうち前記オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面として機能させる部分を露出させた状態で、前記高反射率部材を覆うシェードと、をさらに備えることを特徴とする。
請求項４に記載の発明によれば、半導体発光素子を取り囲むように配置され、前記半導体発光素子からの光を反射して取り出すように構成された高反射率部材の一部を、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面として機能させることが可能となる。したがって、オーバーヘッドサイン用配光パターン専用の反射面が不要となり、その分、コスト低減が可能となる。
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の車両用前照灯において、前記高反射率部材は、白樹脂であることを特徴とする。
請求項５に記載の発明によれば、半導体発光素子を取り囲むように配置され、前記半導体発光素子からの光を反射して取り出すように構成された白樹脂の一部を、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面として機能させることが可能となる。したがって、オーバーヘッドサイン用配光パターン専用の反射面が不要となり、その分、コスト低減が可能となる。
本発明によれば、半導体発光素子からの光のうち入光面で反射されて導光レンズ内部に入光しない光の利用効率を高めることが可能な車両用前照灯を提供することが可能となる。
本発明の一実施形態である車両用前照灯を、その中心軸を含む縦断面で切断した断面図（入光面から導光レンズ内部に入光した半導体発光素子からの光の光路図を含む）である。 半導体発光素子及びオーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面の正面図である。 （ａ）導光レンズの正面図、（ｂ）導光レンズの背面図である。 車両用前照灯により形成されるロービーム用配光パターンＰ及びオーバーヘッドサイン用配光パターンＰＯＨＳの例である。 入光面で反射された後に、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面で反射されて、入光面から導光レンズ内部に入光した半導体発光素子からの光の光路を表す図である。 半導体発光素子及びオーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面（変形例）の正面図である。 図６中のＡ−Ａの断面図である。 車両用前照灯（変形例）を、その中心軸を含む縦断面で切断した断面図である。 特許文献１に記載の車両用前照灯２００の斜視図である。
以下、本発明の一実施形態である車両用前照灯について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態である車両用前照灯を、その中心軸を含む縦断面で切断した断面図（入光面から導光レンズ内部に入光した半導体発光素子からの光の光路図を含む）である。
本実施形態の車両用前照灯１０は、自動車等の車両の前面の左右両側にそれぞれ少なくとも１つ配置されている。車両用前照灯１０には、その光軸調整が可能なように公知のエイミング機構（図示せず）が連結されている。
図１に示すように、本実施形態の車両用前照灯１０は、半導体発光素子１２、導光レンズ１４、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６等を備えている。
半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）は、法規で規定されたＣＩＥ色度図上の白色範囲を満たす白色光を出射する白色光源で、例えば、発光色が青系のＬＥＤチップ（又はレーザーダイオード）とこれを覆う黄色系の蛍光体（例えば、ＹＡＧ蛍光体）とを組み合わせた構造の白色光源である。なお、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）は、法規で規定されたＣＩＥ色度図上の白色範囲を満たす白色光を出射する白色光源であればよく、ＲＧＢ三色のＬＥＤチップ（又はレーザーダイオード）を組み合わせた構造の半導体発光素子であってもよいし、その他構造の半導体発光素子であってもよい。
図２は、半導体発光素子及びオーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面の正面図である。
図２に示すように、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）は、外形形状が正方形の発光面（例えば、１ｍｍ角）を含んでいる。半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）は、それぞれの発光面を車両前方に向け、車両前後方向に延びる中心軸ＡＸ（基準軸又は光軸とも称される）に直交する水平線が延びる方向（車幅方向）に所定間隔をおいて一列に並べた状態で、基板Ｋ上に実装されている。これにより、車幅方向に長い矩形の発光面（例えば、１ｍｍ角の発光面×５）が構成されている。中心軸ＡＸは、車幅方向に関し、一列に並んだ半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）の略中央を通っている。半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）の一辺（下端縁）は、導光レンズ１４の光学設計上の基準点Ｆを通っている（図１参照）。基準点Ｆは導光レンズ１４の光学的中心又は焦点に相当し、導光レンズ１４の前面１６（１６ａ、１６ｂ）、後面１８（１８ａ、１８ｂ）及び入光面２２（２２ａ、２２ｂ）の面形状は、基準点Ｆに基づいて設計されている。なお、半導体発光素子は５つに限られず、１〜４又は６つ以上であってもよい。
図３（ａ）は導光レンズの正面図、図３（ｂ）は背面図である。
図１、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、導光レンズ１４は、その表面に、少なくとも、車両前方側に配置される前面１６（１６ａ、１６ｂ）、車両後方側に配置される後面１８（１８ａ、１８ｂ）、入光面２２（２２ａ、２２ｂ）を含む凹部２０等を含んでいる。導光レンズ１４の基準点Ｆは、凹部２０内に位置している。
半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）は、これが実装された基板Ｋが例えば導光レンズ１４（凹部２０内）に固定されることで、図１に示すように、凹部２０内かつ基準点Ｆ（又はその近傍）に配置されている。半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）と入光面２２との中心軸ＡＸに沿った距離Ｌ１は、例えば、２．７ｍｍとされている。
導光レンズ１４は、透明樹脂（アクリルやポリカーボネイト等）を、金型に注入し、冷却、固化させることで一体成形されている。なお、導光レンズ１４の材質は、透明樹脂（アクリルやポリカーボネイト等）以外の、例えば、ガラスであってもよい。
導光レンズ１４は、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光を、当該導光レンズ１４内部に取り込み、その前面１６（１６ａ、１６ｂ）で反射（内面反射）させた後、その後面１８（１８ａ、１８ｂ）で反射（内面反射）させて、その前面１６（１６ａ、１６ｂ）から前方へ出射させるように構成されている。
凹部２０は、入光面２２（２２ａ、２２ｂ）を含んでいる。入光面２２（２２ａ、２２ｂ）は、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光を導光レンズ１４内部に取り込むための面で、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光が効率よく入光するようにその面形状が設計されており、かつ、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）を取り囲むように配置されている。
図１、図３（ｂ）は、凹部２０を、縦断面形状が二等辺三角形（図１参照）で水平方向（図３（ｂ）中左右方向）に延びる角柱体形状の凹部とし、入光面２２（２２ａ、２２ｂ）を、当該角柱体形状の凹部２０の底面とした例である。
なお、入光面２２（２２ａ、２２ｂ）は、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光を導光レンズ１４内部に取り込むことができる面であればよく、角柱体形状の凹部２０の底面に限定されない。例えば、凹部２０を半球形状の凹部とし、入光面２２を半球形状の凹部の底面（凹曲面）としてもよい。
図１に示すように、前面１６（１６ａ、１６ｂ）は、入光面２２（２２ａ、２２ｂ）から導光レンズ１４内部に入光した半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光を、後面１８（１８ａ、１８ｂ）の反射領域１８Ａに向けて反射するとともに、後面１８（１８ａ、１８ｂ）の反射領域１８Ａからの反射光が屈折して出射する面で、上部領域１６ａ、下部領域１６ｂを含んでいる。
上部領域１６ａは、車両前方に向かって凸の面で、中心軸ＡＸの上方に配置されている。下部領域１６ｂは、車両後方に向かって凸の面で、中心軸ＡＸの下方に配置されている。
図３（ａ）に示すように、前面１６（１６ａ、１６ｂ）は、灯具正面視において矩形の外形形状とされている。なお、前面１６（１６ａ、１６ｂ）の灯具正面視における外形形状は、車両デザインにあわせて、適宜の形状とすることが可能である。例えば、前面１６（１６ａ、１６ｂ）は、灯具正面視において円形、楕円形、多角形又はその他の外形形状とされていてもよい。
前面１６（１６ａ、１６ｂ）は、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光の入射角が、臨界角未満となる領域と、臨界角を超える領域と、を含んでいる。
前面１６（１６ａ、１６ｂ）のうち臨界角未満となる領域には、アルミ蒸着等による鏡面処理が施されて、水平方向に延びる帯状反射領域１６ｃが形成されている。図３（ａ）中ハッチングは、前面１６（１６ａ、１６ｂ）に対して鏡面処理を施した領域（帯状反射領域１６ｃ）を示している。
一方、前面１６（１６ａ、１６ｂ）のうち臨界角を超える領域（図３（ａ）中、帯状反射領域１６ｃ以外の領域）には、アルミ蒸着等による鏡面処理が施されていない。
前面１６（１６ａ、１６ｂ）のうち帯状反射領域１６ｃに入射した半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光は、当該帯状反射領域１６ｃで後面１８（１８ａ、１８ｂ）に向けて反射（内面反射）される。
一方、前面１６（１６ａ、１６ｂ）のうち帯状反射領域１６ｃ以外の領域に入射した半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光は、当該領域で後面１８（１８ａ、１８ｂ）に向けて反射（全反射）される。
図１に示すように、後面１８（１８ａ、１８ｂ）は、前面１６（１６ａ、１６ｂ）で反射された半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光を、前面１６（前面１６のうち帯状反射領域１６ｃ以外の領域）に向けて反射する面で、凹部２０から上方に延びる上部領域１８ａ、凹部２０から下方に延びる下部領域１８ｂを含んでいる。
上部領域１８ａは、車両後方に向かって凸の面で、凹部２０の後端から上方に延びて、中心軸ＡＸの上方に配置されている。下部領域１８ｂは、車両後方に向かって凸の面で、凹部２０の後端から下方に延びて、中心軸ＡＸの下方に配置されている。
後面１８（１８ａ、１８ｂ）には、アルミ蒸着等による鏡面処理が施されている。これにより、凹部２０から上方及び下方に延びる反射領域１８Ａが形成されている。図３（ｂ）中ハッチングは、後面１８（１８ａ、１８ｂ）に対して鏡面処理を施した領域（反射領域１８Ａ）を示している。
前面１６（１６ａ、１６ｂ）、後面１８（１８ａ、１８ｂ）及び／又は入光面２２（２２ａ、２２ｂ）は、入光面２２から導光レンズ１４内部に入光し、前面１６（１６ａ、１６ｂ）及び後面１８（１８ａ、１８ｂ）で反射された後に、前面１６（前面１６のうち帯状反射領域１６ｃ以外の領域）から出射して前方に照射される半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光（半導体発光素子１２の光源像）が、図４に示すように、ロービーム用配光パターンＰを形成するように、その面形状が設計されている。具体的には、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光（半導体発光素子１２の光源像）が、Ｈ線より下０．５７度以下に配置されるように、前面１６（１６ａ、１６ｂ）、後面１８（１８ａ、１８ｂ）及び／又は入光面２２（２２ａ、２２ｂ）の面形状が設計されている。
入光面２２から導光レンズ１４内部に入光し、前面１６（１６ａ、１６ｂ）で反射されて後面１８（１８ａ、１８ｂ）に向かい、さらに、後面１８（反射領域１８Ａ）で反射されて前面１６（１６ａ、１６ｂ）に向かう半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光（半導体発光素子１２の光源像）は、前面１６（前面１６のうち帯状反射領域１６ｃ以外の領域）から出射して前方に照射され、車両前面（前面１６）に正対した仮想鉛直スクリーン（車両前面から約２５ｍ前方に配置されている）上に、図４に示すように、第１配光パターンＰ１及び第２配光パターンＰ２を含むロービーム用配光パターンＰを形成する。
図４は、車両用前照灯により形成されるロービーム用配光パターンＰ及びオーバーヘッドサイン用配光パターンＰＯＨＳの例である。
ロービーム用配光パターンＰは、部分配光パターンＰ１と部分配光パターンＰ２とが重畳された合成配光パターンとして形成される。
図４に示すように、第１配光パターンＰ１は、水平方向に延びるカットオフラインＣＬＰ１を含み、水平方向にワイドな配光パターンとして形成される。第２配光パターンＰ２は、カットオフラインＣＬＰ２（水平方向に延びる左カットオフラインＣＬＬ、その右端から斜め右下に延びる斜めカットオフラインＣＬＳ及びその下端から水平方向に延びる右カットオフラインＣＬＲ）を含み、かつ、斜めカットオフラインＣＬＳと右カットオフラインＣＬＲとの交点Ｅ（左右位置の基準となる上端エルボー）が鉛直線Ｖ−Ｖ上に位置した状態で、第１配光パターンＰ１よりも水平方向に集光した配光パターンとして形成される。
以上のような導光レンズ１４としては、例えば、米国特許第７４６０９８５号に記載のものを用いることができる。
導光レンズ１４は、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、その左右両側がハウジング等に固定された支持部２４によって支持されることで、前面１６（１６ａ、１６ｂ）が車両前方側に配置され、後面１８（１８ａ、１８ｂ）が車両後方側に配置されている。
オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６は、前方上方の道路案内板や道路標識等を照明するオーバーヘッドサイン用配光パターンＰＯＨＳを、ロービーム用配光パターンＰの上方に形成するために用いられる（図４参照）。
図５は、入光面で反射された後に、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面で反射されて、入光面から導光レンズ内部に入光した半導体発光素子からの光の光路を表す図である。
図５に示すように、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６は、導光レンズ１４内部に入光せず、入光面２２（２２ａ、２２ｂ）で半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）の下方に向けて反射される光を反射する反射面で、凹部２０内かつ半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）の下方に配置されている。
オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６は、例えば、図２に示すように、灯具正面視において水平方向に長い矩形形状のミラー（例えば、薄い板状の平面ミラー又は曲面ミラー）で、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）が実装された基板Ｋのうち半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）の下方に接着等の公知の手段で固定されて、凹部２０内かつ半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）の下方に配置されている。なお、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６は、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）とは別の部材として構成されて、基板Ｋ上に実装されていてもよいし、あるいは、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）と組み合わされて（例えば、パッケージ化されて）、１つの部材として構成されて、基板Ｋ上に実装されていてもよい。
通常、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光は、図１に示すように、入光面２２（２２ａ、２２ｂ）から導光レンズ１４内部に入光し、前面１６（１６ａ、１６ｂ）及び後面１８（１８ａ、１８ｂ）で反射された後に、前面１６（前面１６のうち帯状反射領域１６ｃ以外の領域）から屈折して出射して前方に照射されて、図４に示すように、ロービーム用配光パターンＰを形成する。
しかしながら、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光のうち一部の光は、図５に示すように、導光レンズ１４内部に入光せず、入光面２２（２２ａ、２２ｂ）で半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）の下方に向けて反射される。
この入光面２２からの反射光は、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６で反射されて、入光面２２から導光レンズ１４内部に入光し、前面１６及び後面１８で反射された後に、前面１６（前面１６のうち帯状反射領域１６ｃ以外の領域）から屈折して出射して前方に照射される。
オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６は半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）の下方に配置されているため、前面１６から出射する光は、水平面に対して所定角度上向きに照射されることとなる。これにより、オーバーヘッドサイン用配光パターンＰＯＨＳを形成することが可能となる。
オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６の水平方向寸法及び鉛直方向寸法を調整することで、オーバーヘッドサイン用配光パターンＰＯＨＳの水平方向寸法及び鉛直方向寸法を、調整することが可能である。また、半導体発光素子１２とオーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６との間の距離Ｌ２（図１参照）を調整することで、オーバーヘッドサイン用配光パターンＰＯＨＳが形成される鉛直方向の位置を、調整することが可能である。
したがって、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６の水平方向寸法及び鉛直方向寸法、並びに、半導体発光素子１２とオーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６との間の距離Ｌ２を調整することで、例えば、水平線Ｈ−Ｈより上２〜４度かつ鉛直線Ｖ−Ｖに対して左右適宜の角度の範囲を照明するオーバーヘッドサイン用配光パターンＰＯＨＳを形成することが可能となる。
なお、車両用前照灯１０は、各配光パターンＰ、ＰＯＨＳが仮想鉛直スクリーン上の適正範囲を照射するように公知のエイミング機構（図示せず）により光軸調整されている。
以上説明したように、本実施形態の車両用前照灯１０によれば、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光のうち入光面２２で反射されて導光レンズ１４内部に入光しない光は、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６で反射されて、入光面２２から導光レンズ１４内部に入光し、前面１６及び後面１８で反射された後に、前面１６（前面１６のうち帯状反射領域１６ｃ以外の領域）から出射して前方に照射される。オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６は半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）の下方に配置されているため、前面１６から出射する光は、水平面に対して所定角度上向きに照射されることとなる。これにより、オーバーヘッドサイン用配光パターンＰＯＨＳを形成することが可能となる。
以上のように、本実施形態の車両用前照灯１０によれば、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光のうち入光面２２で反射されて導光レンズ１４内部に入光しない光を利用して、オーバーヘッドサイン用配光パターンＰＯＨＳを形成することが可能な、光利用効率の高い車両用前照灯を提供することが可能となる。
特に、本実施形態の車両用前照灯１０によれば、入光面２２から導光レンズ１４内部に入光し、前面１６（１６ａ、１６ｂ）及び後面１８（１８ａ、１８ｂ）で二回反射された後に、前面１６（前面１６のうち帯状反射領域１６ｃ以外の領域）から出射して前方に照射する光学系（すなわち、導光レンズ１４内部で光路が折り返される光学系）を採用しているため、そのような光学系を採用していない後述の車両用前照灯１０Ｂと比べ、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）と入光面２２（後面３６）との中心軸ＡＸに沿った距離Ｌ１をより短くすることが可能となり（例えば、２．７ｍｍ）、より多くの光を半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）の下方に向けて反射するこが可能となる。その結果、より明るいオーバーヘッドサイン用配光パターンＰＯＨＳを形成することが可能となる。
次に、車両用前照灯１０の変形例として、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６として高反射部材２８（例えば、白樹脂）を用いた車両用前照灯１０Ａについて説明する。
車両用前照灯１０Ａは、上記実施形態の車両用前照灯１０と比べ、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６として高反射部材２８（例えば、白樹脂）を用いた点が相違する。それ以外、上記実施形態の車両用前照灯１０と同様の構成である。以下、上記実施形態の車両用前照灯１０との相違点を中心に説明し、上記実施形態の車両用前照灯１０と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
図６は半導体発光素子及びオーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面（変形例）の正面図、図７は図６中のＡ−Ａ断面図である。
図６、図７に示すように、従来、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）を取り囲むように配置され、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）が主に側方に放出する光を反射して効率よく取り出すように構成された高反射部材２８（例えば、白樹脂）が知られている。高反射部材２８は、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）が主に側方に放出する光を前方に向けて反射するための反射面２８ｂを含んでいる。なお、図７中、符号１２Ａが示す部材は半導体発光素子１２を構成するＬＥＤチップで、符号１２Ｂが示す部材は半導体発光素子１２を構成する蛍光体で、符号１２Ｃが示す部材はガラス板である。
高反射部材２８は、少なくとも、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）の一辺（下端縁）よりも下方に配置されている（図６参照）。
本変形例では、図６に示すように、高反射部材２８（例えば、白樹脂）を、開口３０ａが形成されたシェード３０で覆い、当該開口３０ａから高反射部材２８の一部２８ａを露出させている。シェード３０の開口３０ａを適切な箇所に形成することで、当該開口３０ａから露出した高反射部材２８の一部２８ａを、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６として機能させることが可能となる。
本変形例によれば、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）が主に側方に放出する光を反射して効率よく取り出すように構成された高反射部材２８（例えば、白樹脂）の一部を、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６として機能させることが可能となる。これにより、オーバーヘッドサイン用配光パターン専用の反射面２６が不要となり、その分、コスト低減が可能となる。
次に、車両用前照灯１０の変形例として、導光レンズ１４に代えて投影レンズ３２を用いた車両用前照灯１０Ｂについて説明する。
図８は、車両用前照灯（変形例）を、その中心軸を含む縦断面で切断した断面図である。
図８に示すように、車両用前照灯１０Ｂは、上記実施形態の車両用前照灯１０と比べ、導光レンズ１４に代えて投影レンズ３２を用いた点が相違する。それ以外、上記実施形態の車両用前照灯１０と同様の構成である。以下、上記実施形態の車両用前照灯１０との相違点を中心に説明し、上記実施形態の車両用前照灯１０と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
投影レンズ３２は、その表面に、少なくとも、車両前方側に配置される前面３４、車両後方側に配置される後面３６を含む一般的な投影レンズである。
半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）は、導光レンズ１４（投影レンズ）の焦点Ｆ（又はその近傍）に配置されている。
後面３６は、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光が入光する面であり、前面３４は、後面３６から導光レンズ１４（投影レンズ）内部に入光した半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光が出射する面である。
前面３４及び／又は後面３６の面形状は、前面３４から出射して前方に照射される光（半導体発光素子１２の光源像）が、図４に示すように、ロービーム用配光パターンＰを形成するように設計されている。
オーバーヘッドサイン用配光パターンＰＯＨＳを形成するために、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）の下方には、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６が配置されている。
本変形例の投影レンズ３２によっても、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光のうち一部の光は、投影レンズ３２内部に入光せず、後面３６で半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）の下方に向けて反射される。
この後面３６からの反射光は、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６で反射されて、後面３６から投影レンズ３２内部に入光し、前面３４から屈折して出射して前方に照射される。
上記実施形態と同様、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６が半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）の下方に配置されているため、前面３４から出射する光は、水平面に対して上向きに照射される。これにより、オーバーヘッドサイン用配光パターンＰＯＨＳを形成することが可能となる。
以上説明したように、本変形例の車両用前照灯１０Ｂによれば、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光のうち後面３６で反射されて投影レンズ３２内部に入光しない光は、オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６で反射されて、後面３６から投影レンズ３２内部に入光し、前面３４から出射して前方に照射される。オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面２６は半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）の下方に配置されているため、前面３４から出射する光は、水平面に対して所定角度上向きに照射されることとなる。これにより、オーバーヘッドサイン用配光パターンＰＯＨＳを形成することが可能となる。
以上のように、本変形例の車両用前照灯１０Ｂによれば、半導体発光素子１２（１２ａ〜１２ｅ）からの光のうち後面３６で反射されて投影レンズ３２内部に入光しない光を利用して、オーバーヘッドサイン用配光パターンＰＯＨＳを形成することが可能な、光利用効率の高い車両用前照灯を提供することが可能となる。
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
１０、１０Ａ、１０Ｂ…車両用前照灯、１２…半導体発光素子、１４…導光レンズ、１６（１６ａ、１６ｂ）…前面、１６ｃ…帯状反射領域、１８（１８ａ、１８ｂ）…後面、１８Ａ…反射領域、２０…凹部、２２（２２ａ、２２ｂ）…入光面、２４…支持部、２６…オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面、２８…高反射部材、３０…シェード、３０ａ…開口、３２…投影レンズ、３４…前面、３６…後面

Claims (5)

  1. 車両前方側に配置される第１面と、車両後方側に配置される第２面と、を含むレンズと、
    前記レンズの焦点又はその近傍に配置された半導体発光素子と、
    を備えており、
    前記第２面は、前記半導体発光素子からの光が入光する面であり、
    前記第１面は、前記第２面から前記レンズ内部に入光した前記半導体発光素子からの光が出射する面であり、
    前記第１面及び／又は第２面の面形状は、前記第１面から出射して前方に照射される光が、ロービーム用配光パターンを形成するように設計されており、
    さらに、
    前記半導体発光素子の下方に配置されたオーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面を備えていることを特徴とする車両用前照灯。
  2. 車両前方側に配置される第１面と、車両後方側に配置される第２面と、第３面を含む凹部と、を含む導光レンズと、
    前記凹部内かつ前記導光レンズの基準点又はその近傍に配置された半導体発光素子と、
    を備えており、
    前記第２面は、前記凹部から所定の方向に延びる反射領域を含んでおり、
    前記第３面は、前記半導体発光素子からの光が入光するように、前記半導体発光素子を取り囲むように配置されており、
    前記第１面は、前記第３面から前記導光レンズ内部に入光した前記半導体発光素子からの光を前記第２面の反射領域に向けて反射するとともに、前記第２面の反射領域からの反射光が出射する面であり、
    前記第１面、第２面及び／又は第３面の面形状は、前記第１面から出射して前方に照射される前記半導体発光素子からの光が、ロービーム用配光パターンを形成するように設計されており、
    さらに、
    前記凹部内かつ前記半導体発光素子の下方に配置されたオーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面を備えていることを特徴とする車両用前照灯。
  3. 前記オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面は、ミラー又は高反射率部材であ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。
  4. 前記半導体発光素子を取り囲むように配置され、前記半導体発光素子からの光を反射して取り出すように構成された高反射率部材と、
    前記高反射率部材のうち前記オーバーヘッドサイン用配光パターン用の反射面として機能させる部分を露出させた状態で、前記高反射率部材を覆うシェードと、
    をさらに備え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。
  5. 前記高反射率部材は、白樹脂であることを特徴とする請求項３又は４に記載の車両用前照灯。
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