JP2014120452A - 車輌用前照灯 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】左右方向に配列された複数の半導体発光素子15と、前記半導体発光素子15ごとにその発光面側の上下左右の各位置に設けられた第1リフレクタ181,18rと、前記半導体発光素子15により発せられた光を照射面から外部へ投影する投影レンズ12とを備える。そして、前記第1リフレクタ181,18rのうち左右の第1リフレクタ181,18rの反射面を平面状に形成する。各半導体発光素子15の直射光による配光領域の境界部に適切に配光が為され、配光パターンにおける縦方向のスジを消すことができる。
【選択図】図7
Description
そして、車輌用前照灯としては、複数の半導体発光素子が水平方向(左右方向)に配されたアレイ構造を採用したものがある。
そして、前記第1リフレクタのうち左右の第1リフレクタの反射面が平面状に形成されているものである。
従って、縦方向のスジムラを解消でき、良好な配光パターンを形成することができる。
従って、縦方向のスジムラを解消しつつ、良好な配光パターンを実現できる。
従って、消灯領域への光の映り込みの防止と配光効率の低下の抑制との両立を図ることができる。
従って、ハイビームとしての配光パターンを実現しつつ、消灯領域への光の映り込みの防止と配光効率の低下の抑制との両立を図ることができる。
[1-1.車輌用前照灯の全体構成]
図1及び図2は、実施の形態としての車輌用前照灯1の構成についての説明図であり、図1は車輌用前照灯1の概略垂直断面図、図2は車輌用前照灯1の概略正面図である。
本実施の形態の車輌用前照灯1は、遠距離を照射するハイビーム(上向き・遠目)用の前照灯である。
ブラケット7は熱伝導性の高い金属材料によって形成され、上下両端部に被支持部7a、7a、7aが設けられている。ブラケット7の後面には放熱部材(放熱フィン)8が取り付けられている。放熱部材8の後面には放熱用ファン9が取り付けられている。
レンズホルダー11の前端部には投影レンズ12が取り付けられている。投影レンズ12は前方に凸の略半球状に形成され、発光部6から出射された光を前方へ投影する。
図3は、発光部6の概略正面図である。
発光部6は、水平方向(左右方向)Hに配列された複数の半導体発光素子15、15、・・・を備える。この図では半導体発光素子15の配列数を9個としているが、半導体発光素子15の配列数は特に限定されない。
半導体発光素子15、15、・・・としては、例えば、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)が用いられている。
各半導体発光素子15は、それぞれベース板16の前面側に配置されており、各ベース板16は、それぞれ図1に示したブラケット7の前面に取り付けられている。
第1リフレクタ18u、18d、18l、18rは、それぞれ半導体発光素子15による出射光を反射するように形成され、1つの半導体発光素子15と、その前方側に形成された上下左右の第1リフレクタ18u、18d、18l、18rとによって、発光ユニット6Aが構成される。
また、半導体発光素子15、15、・・・に対しては、点灯回路から供給される駆動電流の電流値を変更する制御を各別に行うことも可能とされている。
図4は、車輌用前照灯1による配光パターンTHを模式的に示した図である。なお、この図4及び図5では、半導体発光素子15の配列数を13個とした場合の例を挙げる。
また、右側の分布T1r〜T5rにあっては、右側へ行くに従って幅が順次大きくされ、高さは右側へ行くに従って順次小さくされている。
左側の分布T1l〜T7lについても同様に、左側へ行くに従って幅が順次大きくされ、高さは左側へ行くに従って順次小さくされている。
図5は、半導体発光素子間の配置間隔と左右の第1リフレクタの角度についての説明図として示した発光部6の水平断面図である。なお、図5では図示の都合上、半導体発光素子15は示しておらず、その各発光面の中心位置を縦方向の一点鎖線により表している。焦点Fと水平方向位置が同じとなる半導体発光素子15を便宜的に「15c」と表記する。
配光パターンTHを実現するには、半導体発光素子15の配置間隔及び半導体発光素子15に対して設けられた左右の第1リフレクタ18l、18r間の角度を、水平方向Hにおける中央部(焦点F近傍)よりも端部の方で大きく設定する。
具体的に、本例の場合、発光ユニット6Acとその左右にそれぞれ3個目までとなる合計7個の発光ユニット6Aの第1リフレクタ18l、18r間の角度を「i」で同じとなるようにしている。そして、これら7個の発光ユニット6Aの外側の発光ユニット6A、6Aの第1リフレクタ18l、18r間の角度を「i」よりも大きな「j」で同じとし、さらにその外側の発光ユニット6A、6Aの第1リフレクタ18l、18r間の角度を「j」よりも大きな「k」で同じとなるようにしている。
先の従来技術に関して述べたように、左右の第1リフレクタ18l、18rは、縦方向(垂直方向V)のスジムラを解消するために設けられている。
縦方向のスジムラの解消には、左右の第1リフレクタ18l、18rの反射面形状が重要となる。
図6及び図7により、この点について説明する。
図6の水平断面図は、左右の第1リフレクタの反射面を放物面状とした従来の場合の説明図であり、図7の水平断面図は、左右の第1リフレクタの反射面を平面形状とした場合の説明図である。なお、図6に示すように、反射面が放物面状とされた場合にはそれぞれ第1リフレクタ18l’、18r’と表記する。
図6のように、反射面を放物面状とした場合には、配光パターン上に縦方向のスジムラが生じる(図6の「配光パターン」を参照)。これは、放物面状とした場合は、投影レンズ12の焦点面Fs上において図中の「S」で示すような弱光量領域が形成されてしまうことに起因する。図中では破線矢印により、第1リフレクタ18l’、18r’による反射光を表しているが、これによると、焦点面Fs上における、隣接する発光ユニット6A、6Aの境界に対応した部分において、反射光が重なっていないことが確認できる。このために、焦点面Fs上において弱光量領域Sが生じる。
このような弱光量領域Sが生じた状態で、投影レンズ12が入射光を投影すると、配光パターン上において縦方向のスジムラが生じてしまう。
左右の第1リフレクタ18l、18rの反射面が平面形状とされたことで、第1リフレクタ18l、18rの反射光が、焦点面Fs上における隣接する発光ユニット6A、6Aの間の領域で重なる(図中、破線矢印)。これにより、図6に示したような焦点面Fs上における弱光量領域Sの発生が防止される。
この結果、この場合における配光パターンは、スジが解消された良好なパターンとなる(図7に示す「配光パターン」参照)。
図8及び図9により、左右の第1リフレクタ18l、18rの反射面の長さと角度の設定手法について説明する。図中の左側では、主に半導体発光素子15cの直射の範囲(図中、「Dr」)及び第1リフレクタ18l、18rによる反射光の範囲(「Dr」よりも外側の矢印で示す)と投影レンズ12との関係を示し、右側では左側の図における焦点面Fs付近を拡大し、半導体発光素子15cと第1リフレクタ18l、18r、及び焦点Fと共に、半導体発光素子15cの直射の範囲(図中の斜線部)と第1リフレクタ18l、18rによる反射光の範囲(梨地部分)とを示している。
図8は、左右の第1リフレクタ18l、18rの反射面の長さと角度の第1の設定例についての説明図である。図8では、水平方向位置が焦点Fと同じとされた半導体発光素子15cについての設定例を表している。図8の設定例は、半導体発光素子15cの発光面を、焦点面Fsから車輌進行方向(図中「X」で表す)とは逆側に3.0mmオフセットした位置に配置した場合における設定例である。
第1の設定例では、半導体発光素子15cに対して設けられた第1リフレクタ18l、18rのそれぞれの反射面の光軸Pに対する角度を11°とし、第1リフレクタ18l、18rの車輌進行方向における長さを2mmに設定している。
第2の設定例の第1の設定例との違いは、半導体発光素子15cの発光面の位置が、焦点面Fsから車輌進行方向とは逆側に5.0mmオフセットした位置とされている点である。
また、第2の設定例では、半導体発光素子15cに対して設けられた第1リフレクタ18l、18rのそれぞれの反射面の光軸Pに対する角度を7°とし、第1リフレクタ18l、18rの車輌進行方向における長さを4mmに設定している。
左右の第1リフレクタ18l、18rの角度や長さは、このように良好な配光パターンTHを得る上でのある程度の制約が課される下で、半導体発光素子15cの直射の成分ができるだけ投影レンズ12に対して入射されるように設定すればよい。
上下の第1リフレクタ18u、18dは、その反射面の角度や長さの設定によって垂直方向Vにおける配光パターンを制御する役割を担い、第1リフレクタ18u、18dの反射面の角度や長さが適切に設定されない場合には、配光パターン上に水平方向のスジムラが生じることが分かっている。
図10に示すように、上下の第1リフレクタ18u、18dの反射面の角度が比較的小さく、また長さが比較的短くされた場合は、図中の右側に示す配光パターンのように、水平方向のスジムラが生じてしまう(図中、矢印Zで表す)。水平方向のスジムラは、半導体発光素子15による直射光に基づくパターンと、第1リフレクタ18u、18dによる反射光に基づくパターンとの境界に生じることが分かっている。
角度についての具体的な数値例を挙げると、第1リフレクタ18u、18dの反射面の光軸Pに対する角度は、水平方向のスジムラが生じていた11°よりも拡大して、例えば26°に設定する。
また、第1リフレクタ18u、18dの反射面の長さは、図のように焦点面Fsを超えるまで拡大する。
続いて、第2の実施の形態について説明する。
なお、第2の実施の形態の車輌用前照灯は、第1の実施の形態の車輌用前照灯1と比較して第2リフレクタ17、17と投影レンズ12の構成が異なる点以外は同様となる。以下では、既に説明した部分と同様となる部分については図示を省略して説明を行う。
すなわち、図12に示すように、「Ac」で表す消灯領域に隣の点灯部分の光の一部「X」が映り込んでしまう。
図14に示すように、投影レンズ19は、その照射面(出射面)の上部の曲率が、外周側に行くにつれて小さくなるように構成され、破線により示した投影レンズ12の照射面の面形状と比較して、上部の曲率が小さくされている。
Claims (4)
- 左右方向に配列された複数の半導体発光素子と、
前記半導体発光素子ごとにその発光面側の上下左右の各位置に設けられた第1リフレクタと、
前記半導体発光素子により発せられた光を照射面から外部へ投影する投影レンズとを備え、
前記第1リフレクタのうち左右の第1リフレクタの反射面が平面状に形成されている
ことを特徴とする車輌用前照灯。 - 前記半導体発光素子間の配置間隔及び前記半導体発光素子に対して設けられた前記左右の第1リフレクタ間の角度が、前記左右方向の中央部よりも端部の方で大きく設定されている
ことを特徴とする請求項1に記載の車輌用前照灯。 - 前記第1リフレクタの前方側の上下の各位置に設けられた第2リフレクタを備え、
上側の前記第2リフレクタの反射面の長さが下側の前記第2リフレクタの長さよりも長く設定されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2の何れかに記載の車輌用前照灯。 - 前記第1リフレクタの前方側の上下の各位置に設けられた第2リフレクタを備え、
上側の前記第2リフレクタの反射面の長さが下側の前記第2リフレクタの長さよりも長く設定されていると共に、
前記投影レンズの照射面における上部の曲率が外周側に行くにつれて小さくなるように構成されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2の何れかに記載の車輌用前照灯。
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