JP2014067668A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤの端部からの光を遮光することなく、配光パターンの色ムラを抑制する。
【解決手段】車両用灯具１は、複数のＬＥＤ１０と、左右方向に略沿った焦線ＦＬを有するとともに複数のＬＥＤ１０の発光面１０ａに対向配置され、当該複数のＬＥＤ１０から出射された白色光を前方へ照射するリフレクタ１１とを備え、前方に配光パターンＰを形成する。複数のＬＥＤ１０は、各発光面１０ａを下方に向けるとともに、複数の第一ＬＥＤ１０１と、当該複数の第一ＬＥＤ１０１よりも輝度が低い第二ＬＥＤ１０２とから構成されている。複数の第一ＬＥＤ１０１は、発光面１０１ａの前後両端のうち、リフレクタ１１によって配光パターンの上端に照射される白色光を出射させる前端を、焦線ＦＬ上に略一致させている。第二ＬＥＤ１０２は、発光面１０２ａのうち前後両端よりも内側の部分を、焦線ＦＬ上に位置させている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

従来、自動車用のフォグランプなどの車両用灯具として、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）から出射させた光をリフレクタなどの光学部材によって前方へ照射させて、前方に所定の配光パターンを形成するものが知られている。

この種の車両用灯具として、例えば特許文献１に記載のものでは、左右方向に沿った焦線（焦点軸）を有するリフレクタ（反射面）と、当該リフレクタの焦線上に配列させた複数のＬＥＤとを用い、複数のＬＥＤから出射させた光をリフレクタで前方へ反射させて、左右に長尺な配光パターンを形成している。このような車両用灯具では、配光パターン上端のカットオフライン（明暗境界線）が明瞭に形成されるように、当該カットオフラインへの光が出射される各ＬＥＤの端部をリフレクタの焦線上に合わせている。

特許第４６３３６３５号公報

ところで、車両用灯具に用いられるＬＥＤとしては、半導体発光素子と蛍光体とによって白色光を出射させるものが広く知られている。このようなＬＥＤでは、半導体発光素子から蛍光体へ青色の励起光を照射することによって、蛍光体が励起されて発する黄色光と励起光とが混合（混色）されて、白色光が得られるようになっている。

しかしながら、上述のようなＬＥＤでは、蛍光体中での光路長に応じて励起光（青色光）と黄色光との混色程度が変化するため、半導体発光素子から放射状に出射される励起光のうち、蛍光体へ真っ直ぐ向かう光軸からの出射角が大きいものほど、蛍光体中での光路長が長くなり、ひいては黄みがかった白色光となる。つまり、ＬＥＤの端部からは、黄みがかった白色光が出射されてしまう。

そのため、このようなＬＥＤを上記従来の車両用灯具に用いた場合には、複数のＬＥＤの各端部から出射される黄みがかった白色光が重畳して配光パターンのカットオフラインが形成される結果、当該カットオフラインが黄みがかったものとなって、色ムラのある好ましくない配光パターンが形成されてしまう。このような色ムラを抑える対策としては、遮光部材などによって各ＬＥＤの端部からの光を遮光することが考えられるが、この場合には、光束利用率の低下や、遮光部材の追加に伴う高コスト化などの新たな問題が生じてしまう。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、ＬＥＤの端部からの光を遮光することなく、配光パターンの色ムラを抑制することができる車両用灯具の提供を課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、
半導体発光素子からの青色光と当該青色光によって励起された蛍光体からの黄色光とが混合されてなる白色光をそれぞれ出射させるとともに、左右方向に略沿って配列された複数のＬＥＤと、
左右方向に略沿った焦線を有するとともに前記複数のＬＥＤの発光面に対向配置され、当該複数のＬＥＤから出射された白色光を前方へ照射する光学部材と、
を備え、前方に所定の配光パターンを形成する車両用灯具において、
前記複数のＬＥＤは、左右方向と直交する発光方向に各発光面を向けるとともに、第一ＬＥＤと、当該第一ＬＥＤよりも輝度が低い第二ＬＥＤと、から構成され、
前記第一ＬＥＤは、左右方向及び前記発光方向の何れとも直交する直交方向における発光面の両端のうち、前記光学部材によって前記配光パターンの上端に照射される白色光を出射させる一端を、前記焦線上に略一致させており、
前記第二ＬＥＤは、発光面のうち前記直交方向の両端よりも内側の部分を、前記焦線上に位置させていることを特徴とする。

本発明によれば、複数のＬＥＤのうち、第二ＬＥＤよりも輝度が高い第一ＬＥＤからの白色光が、光学部材（例えばリフレクタ）によって前方へ照射されて高光度の配光パターンを形成する一方で、第一ＬＥＤよりも輝度が低い第二ＬＥＤからの白色光が、同様に照射されて低光度の配光パターンを形成する。このとき、配光パターンの上端に白色光を照射させる第一ＬＥＤの発光面の一端が光学部材の焦線上に略一致しているので、当該発光面の一端から出射された白色光により配光パターンの上端に明瞭なカットオフラインが形成され、また、第二ＬＥＤの発光面のうち、左右方向及び発光方向の何れとも直交する直交方向の両端よりも内側の部分が焦線上に位置しているので、当該第二ＬＥＤからの光による低光度の配光パターンは、第一ＬＥＤからの光による高光度の配光パターンのカットオフラインを跨ぎつつ、当該高光度の配光パターンよりも上方に形成される。

これにより、全てのＬＥＤの発光面の端部を焦線上に一致させていた従来に比べ、発光面の一端を焦線上からずらした第二ＬＥＤの分だけ、当該第二ＬＥＤの一端から出射される黄みがかった白色光がカットオフラインに照射されなくなるため、当該カットオフラインの黄みがかりを薄めることができる。
また同時に、第二ＬＥＤが発光面の内側の部分を焦線上に位置させていることにより、当該発光面の一端からのものよりも青みがかった白色光がカットオフラインに照射されるため、第一ＬＥＤの発光面の一端からの黄みがかった白色光が、第二ＬＥＤからの青みがかった白色光によって、その色味が相殺され、より一層カットオフラインの黄みがかりを薄めることができる。
したがって、ＬＥＤの端部からの光を遮光することなく、配光パターンの色ムラを抑制することができる。

第一の実施形態における車両用灯具の斜視図である。 第一の実施形態における車両用灯具の平面図である。 第一の実施形態における車両用灯具の縦断面図である。 第一及び第二の実施形態における車両用灯具が前方の仮想スクリーン上に形成する配光パターンを示す図である。 第二ＬＥＤの発光面の一端と焦線との距離が発光面長さの半分よりも大きい場合に形成される配光パターンを示す図である。 第二の実施形態における車両用灯具の斜視図である。 第二の実施形態における複数のＬＥＤの正面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明では、「前」「後」「左」「右」「上」「下」との記載は、特に断りのない限り、各実施形態における車両用灯具から見た方向を意味するものとする。

［第一の実施形態］
まず、本発明の第一の実施形態における車両用灯具１について説明する。
図１〜図３は、車両用灯具１の斜視図、平面図及び縦断面図（左右方向に垂直な断面図）である。
これらの図に示すように、車両用灯具１は、図示しない車両の前部に搭載されて前方に配光パターンＰ（図４参照）を形成するフロントフォグランプ（前部霧灯）であり、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）１０，…と、リフレクタ１１とを備えている。

複数のＬＥＤ１０，…は、各発光面１０ａを下方へ向けた状態で、左右方向に略沿って等間隔で配列されている。各ＬＥＤ１０は、半導体発光素子と、当該半導体発光素子の前面に配設された蛍光体と（何れも図示せず）によって発光面１０ａから白色光を出射させる、従来より公知のものである。当該ＬＥＤ１０では、半導体発光素子から蛍光体の励起光としての青色光が出射され、この青色光が例えばＹＡＧ（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ３＋）からなる蛍光体を励起して当該蛍光体から黄色光が出射される結果、これら青色光と黄色光とが混合（混色）されて白色光が出射される。このとき、半導体発光素子からの青色光は蛍光体中での光路長が長いものほど黄色光との混合が促進されるため、各ＬＥＤ１０の発光面１０ａからは、端部に近い部分ほど、より黄みがかった白色光が出射される。

また、複数のＬＥＤ１０，…は、主として配光パターンＰを形成する複数の第一ＬＥＤ１０１，…と、配光パターンＰの色ムラを抑制するための１つの第二ＬＥＤ１０２とから構成されている。
このうち、複数の第一ＬＥＤ１０１，…は、複数のＬＥＤ１０，…から１つの第二ＬＥＤ１０２を除いた残りのＬＥＤ１０，…であり、後述するリフレクタ１１の第一反射面１２ａに対して所定の状態に配置されている。具体的には、複数の第一ＬＥＤ１０１，…は、第一反射面１２ａが有する左右方向に略沿った後述の焦線ＦＬ上に各発光面１０１ａの前端を略一致させた状態で配列されている。

一方、第二ＬＥＤ１０２は、複数のＬＥＤ１０，…のうち何れか任意の１つのＬＥＤ１０であり、本実施形態においては、複数のＬＥＤ１０，…のうちの略中央のものである。この第二ＬＥＤ１０２は、その発光面１０２ａの前端を焦線ＦＬよりも前側に位置させて、当該発光面１０２ａのうち前後両端よりも内側の部分が焦線ＦＬ上に位置するように配置されている。このとき、発光面１０２ａの前端と焦線ＦＬとの距離Ｌは、後述するように、前後方向に沿った当該発光面１０２ａの発光面長さＷの半分よりも小さくなっていることが好ましい。

なお、第一ＬＥＤ１０１及び第二ＬＥＤ１０２は、それぞれ少なくとも１つ設けられていればよく、各数量が特に限定されるものではない。但し、第一ＬＥＤ１０１は、主として配光パターンＰを形成するものであるため、その輝度（複数の場合は合計の輝度）が第二ＬＥＤ１０２のものよりも高くなければならず、１．５倍以上に高いことがより好ましい。したがって、第一ＬＥＤ１０１及び第二ＬＥＤ１０２が同一の輝度で発光する同種のものである場合には、第一ＬＥＤ１０１の数量が第二ＬＥＤ１０２の数量よりも多ければよく、１．５倍以上の数量であることがより好ましい。

リフレクタ１１は、複数のＬＥＤ１０，…から下方へ出射された白色光を前方へ反射させる光学部材であり、複数のＬＥＤ１０，…の下方に配置されている。このリフレクタ１１は、前方斜め上方へ開口する湾曲板状の湾曲板部１２と、当該湾曲板部１２の左右両端に立設された２つの側板部１３，１３とを有している。

湾曲板部１２は、上端の上下方向位置を複数のＬＥＤ１０，…の各発光面１０ａと略一致させつつ当該複数のＬＥＤ１０，…の下方に位置しており、その開口内面（上面）が複数のＬＥＤ１０，…の各発光面１０ａに対向している。そして、この開口内面が、複数のＬＥＤ１０，…から出射された白色光を前方へ反射させる第一反射面１２ａとなっている。第一反射面１２ａは、縦断面形状が左右方向に一様な放物柱面状に形成されており、左右方向に略沿った焦線ＦＬを有している。この焦線ＦＬは、上述したように、複数のＬＥＤ１０，…の各発光面１０ａ上を通っている。

２つの側板部１３，１３は、上端及び前端が湾曲板部１２と一致した側面視略扇形状に形成されており、左右方向と直交するように立設されている。各側板部１３の内側面（灯具内側の側面）は、複数のＬＥＤ１０，…から出射された白色光を第一反射面１２ａに向けて反射させる第二反射面１３ａとなっている。

続いて、車両用灯具１による配光パターンＰの形成態様について説明する。
図４は、灯具前方の仮想スクリーン上に形成される配光パターンＰを示す図である。

車両用灯具１において、複数のＬＥＤ１０，…を発光させると、当該複数のＬＥＤ１０，…から下方へ出射された白色光がリフレクタ１１の第一反射面１２ａ及び第二反射面１３ａによって前方へ反射される。より詳しくは、複数のＬＥＤ１０，…から下方へ出射された白色光は、直接又は第二反射面１３ａを介して間接的に、左右方向に沿った焦線ＦＬを有する放物柱面状の第一反射面１２ａによって前方へ反射される。そのため、この反射光は、左右方向へ広く拡散されつつ前方へ照射されて、図４に示すように、左右方向に長尺な配光パターンＰを形成する。

このとき、複数のＬＥＤ１０，…のうちの複数の第一ＬＥＤ１０１，…から出射された白色光が第一配光パターンＰ１を形成し、残る１つの第二ＬＥＤ１０２から出射された白色光が第二配光パターンＰ２を形成することで、これら２つの配光パターンＰ１，Ｐ２が重畳したものとして配光パターンＰが形成される。

第一配光パターンＰ１は、当該第一配光パターンＰ１を形成するための複数の第一ＬＥＤ１０１，…が、第二配光パターンＰ２を形成するための第二ＬＥＤ１０２よりも高い輝度を有するため、第二配光パターンＰ２よりも高光度で形成され、配光パターンＰの輪郭をなす。また、複数の第一ＬＥＤ１０１，…が各発光面１０１ａの前端を第一反射面１２ａの焦線ＦＬ上に略一致させているため、当該前端から出射された白色光が、第一反射面１２ａによって第一配光パターンＰ１の上端に強く集光されつつ照射される結果、当該第一配光パターンＰ１の上端，すなわち配光パターンＰの上端に、明瞭なカットオフライン（明暗境界線）ＣＬが形成される。

一方、第二配光パターンＰ２は、第二ＬＥＤ１０２が複数の第一ＬＥＤ１０１，…よりも低い輝度を有しているため、第一配光パターンＰ１よりも低光度で形成され、配光パターンＰの輪郭をなすことはない。また、第二ＬＥＤ１０２が、発光面１０２ａのうち前後両端よりも内側の部分を焦線ＦＬ上に位置させているため、第二配光パターンＰ２は、カットオフラインＣＬを跨ぎつつ第一配光パターンＰ１よりも上方に形成される。

これにより、全てのＬＥＤ１０，…の各発光面１０ａの前端を焦線ＦＬ上に一致させた場合に比べ、当該前端を焦線ＦＬ上からずらした第二ＬＥＤ１０２の分だけ、当該第二ＬＥＤ１０２の前端から出射される黄みがかった白色光がカットオフラインＣＬに照射されなくなるため、当該カットオフラインＣＬの黄みがかりが薄れることになる。
また同時に、第二ＬＥＤ１０２が発光面１０２ａの内側の部分を焦線ＦＬ上に位置させていることにより、発光面１０２ａの前端からのものよりも青みがかった白色光がカットオフラインＣＬに照射されるため、複数の第一ＬＥＤ１０１，…の各発光面１０１ａの前端からの黄みがかった白色光が、第二ＬＥＤ１０２からの青みがかった白色光によって、その色味が相殺され、より一層カットオフラインＣＬの黄みがかりが薄れることになる。

ここで、第二配光パターンＰ２の形成にあたっては、第二ＬＥＤ１０２の発光面１０２ａの前端と焦線ＦＬとの距離Ｌ、つまり、第二ＬＥＤ１０２を複数の第一ＬＥＤ１０１，…よりも前側へ移動させるその移動量は、前後方向に沿った発光面１０２ａの発光面長さＷの半分よりも小さくなっていることが好ましい。この距離Ｌが発光面長さＷの半分よりも大きいと、図５に示すように、第二配光パターンＰ２が第一配光パターンＰ１よりも大きく上方に移動して、発光面１０２ａの中央から出射される強い光がカットオフラインＣＬよりも上方に照射されてしまい、配光パターンＰが各種規格の光度要件を満足しなくなる恐れがある。

以上のように、第一の実施形態の車両用灯具１によれば、全てのＬＥＤの発光面の端部を焦線上に一致させていた従来に比べ、発光面１０２ａの前端を焦線ＦＬ上からずらした第二ＬＥＤ１０２の分だけ、当該第二ＬＥＤ１０２の前端から出射される黄みがかった白色光がカットオフラインＣＬに照射されなくなるため、当該カットオフラインＣＬの黄みがかりを薄めることができる。
また同時に、第二ＬＥＤ１０２が発光面１０２ａの内側の部分を焦線ＦＬ上に位置させていることにより、当該発光面１０２ａの前端からのものよりも青みがかった白色光がカットオフラインＣＬに照射されるため、複数の第一ＬＥＤ１０１，…の各発光面１０１ａの前端からの黄みがかった白色光が、第二ＬＥＤ１０２からの青みがかった白色光によって、その色味が相殺され、より一層カットオフラインＣＬの黄みがかりを薄めることができる。
したがって、ＬＥＤ１０の端部からの光を遮光することなく、配光パターンＰの色ムラを抑制することができる。

［第二の実施形態］
続いて、本発明の第二の実施形態における車両用灯具２について説明する。
図６は、車両用灯具２の斜視図であり、図７は、車両用灯具２が備える複数のＬＥＤ２０，…の正面図である。
これらの図に示すように、車両用灯具２は、上記第一の実施形態における車両用灯具１と同様のフロントフォグランプであり、複数のＬＥＤ２０，…と、投影レンズ２１とを備えている。

複数のＬＥＤ２０，…は、各発光面２０ａを前方へ向けた状態で、左右方向に略沿って等間隔で配列されている。各ＬＥＤ２０は、上記第一の実施形態におけるＬＥＤ１０と同様に構成されたものであり、発光面２０ａから白色光を出射させる。
また、複数のＬＥＤ２０，…は、上記第一の実施形態における複数のＬＥＤ１０，…と同様に、複数の第一ＬＥＤ２０１，…と、１つの第二ＬＥＤ２０２とから構成されている。

このうち、複数の第一ＬＥＤ２０１，…は、投影レンズ２１が有する左右方向に略沿った後述の焦線ＦＬ２上に各発光面２０１ａの下端を略一致させた状態で配列されている。
一方、第二ＬＥＤ２０２は、その発光面２０２ａの下端を焦線ＦＬ２よりも下側に位置させて、当該発光面２０２ａのうち上下両端よりも内側の部分が焦線ＦＬ２上に位置するように配置されている。このとき、発光面２０２ａの下端と焦線ＦＬ２との距離Ｌ２は、上記第一の実施形態における距離Ｌと同様に、上下方向に沿った当該発光面２０２ａの発光面長さＷ２の半分よりも小さくなっていることが好ましい。
これら第一ＬＥＤ２０１及び第二ＬＥＤ２０２は、その他の点については、上記第一の実施形態における第一ＬＥＤ１０１及び第二ＬＥＤ１０２と同様に構成されており、輝度や数量についての互いの関係についても、これと同様である。

投影レンズ２１は、複数のＬＥＤ２０，…から出射された白色光を上下反転させつつ前方へ投影させる光学部材であり、複数のＬＥＤ２０，…の前方に配置されている。この投影レンズ２１は、後面（入射面）が平面とされ、前面（出射面）が凸面とされた非球面平凸レンズであり、縦断面形状が左右方向に一様な形状に形成されて、左右方向に略沿った焦線ＦＬ２を後方に有している。この焦線ＦＬ２は、上述したように、複数のＬＥＤ２０，…の各発光面２０ａ上を通っている。

以上の車両用灯具２によっても、上記第一の実施形態における車両用灯具１と同様の効果を奏することができる。

なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した第一及び第二の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記各実施形態では、本発明に係る車両用灯具として、フロントフォグランプである車両用灯具１，２を例に挙げて説明したが、本発明は、カットオフラインを有する配光パターンを形成する車両用灯具であれば、例えばロービームを形成するヘッドランプなど、フォグランプ以外の車両用灯具にも好適に適用することができる。

また、上記第一の実施形態では、複数のＬＥＤ１０，…の各発光面１０ａが下方に向けられていることとしたが、この発光面１０ａの向き（発光方向）は、複数のＬＥＤ１０，…の配列方向（左右方向）と直交していればよく、上方や斜め下方などであってもよい。
但し、この発光方向にリフレクタ１１の配置等を対応させる必要があることは勿論である。またこの発光方向に応じて、各第一ＬＥＤ１０１の発光面１０１ａは、複数のＬＥＤ１０，…の配列方向（左右方向）及び発光方向の何れとも直交する直交方向における両端のうち、リフレクタ１１によって配光パターンＰの上端に照射される白色光を出射させる一端を、焦線ＦＬ上に略一致させる必要があり、また、第二ＬＥＤ１０２は、発光面１０２ａのうち上記直交方向の両端よりも内側の部分を焦線ＦＬ上に位置させる必要がある。
以上の点は、第二の実施形態における複数のＬＥＤ２０，…についても同様である。

１，２ 車両用灯具
１０，２０ ＬＥＤ
１０ａ，２０ａ 発光面（ＬＥＤの発光面）
１０１，２０１ 第一ＬＥＤ
１０１ａ，２０１ａ 発光面（第一ＬＥＤの発光面）
１０２，２０２ 第二ＬＥＤ
１０２ａ，２０２ａ 発光面（第二ＬＥＤの発光面）
１１ リフレクタ（光学部材）
１２ａ 第一反射面
ＦＬ 焦線
２１ 投影レンズ（光学部材）
ＦＬ２ 焦線
Ｐ 配光パターン
Ｐ１ 第一配光パターン
Ｐ２ 第二配光パターン
ＣＬ カットオフライン
Ｌ，Ｌ２ 距離（第二ＬＥＤの発光面の一端と焦線との距離）
Ｗ，Ｗ２ 発光面長さ

Claims (5)

1. 半導体発光素子からの青色光と当該青色光によって励起された蛍光体からの黄色光とが混合されてなる白色光をそれぞれ出射させるとともに、左右方向に略沿って配列された複数のＬＥＤと、
   左右方向に略沿った焦線を有するとともに前記複数のＬＥＤの発光面に対向配置され、当該複数のＬＥＤから出射された白色光を前方へ照射する光学部材と、
   を備え、前方に所定の配光パターンを形成する車両用灯具において、
   前記複数のＬＥＤは、左右方向と直交する発光方向に各発光面を向けるとともに、第一ＬＥＤと、当該第一ＬＥＤよりも輝度が低い第二ＬＥＤと、から構成され、
   前記第一ＬＥＤは、左右方向及び前記発光方向の何れとも直交する直交方向における発光面の両端のうち、前記光学部材によって前記配光パターンの上端に照射される白色光を出射させる一端を、前記焦線上に略一致させており、
   前記第二ＬＥＤは、発光面のうち前記直交方向の両端よりも内側の部分を、前記焦線上に位置させていることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記第二ＬＥＤは、発光面の前記一端と前記焦線との距離が、前記直交方向に沿った発光面の長さの半分よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記第一ＬＥＤ及び前記第二ＬＥＤがそれぞれ少なくとも１つ設けられ、
   前記第一ＬＥＤの合計の輝度が前記第二ＬＥＤの合計の輝度の１．５倍以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具。
4. 前記光学部材は、前記複数のＬＥＤから出射された白色光を前方へ反射させるリフレクタであり、
   前記リフレクタは、前記焦線を有する放物柱面状の反射面を有し、
   前記複数のＬＥＤは、
   各発光面を上方又は下方に向けており、
   当該複数のＬＥＤのうち、前記第一ＬＥＤが発光面の前端を前記焦線上に略一致させ、前記第二ＬＥＤが発光面の前端を前記焦線よりも前側に位置させていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用灯具。
5. 前記光学部材は、前記焦線を後方に有するとともに前記複数のＬＥＤの前方に配置されて、当該複数のＬＥＤから出射された白色光を上下反転させつつ前方へ投影させる投影レンズであり、
   前記複数のＬＥＤは、
   各発光面を前方に向けており、
   当該複数のＬＥＤのうち、前記第一ＬＥＤが発光面の下端を前記焦線上に略一致させ、前記第二ＬＥＤが発光面の下端を前記焦線よりも下側に位置させていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用灯具。

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