JP2014165146A - 車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】すれ違いビーム用配光時にはすれ違いビーム用配光に適した配光に切り替え、走行ビーム用配光時には走行ビーム用配光の形成に適した配光に切り替えることが可能な車両用前照灯を提供する。
【解決手段】発光ダイオード１２aからの光Ｗをすれ違いビーム用配光で照射するためのすれ違いビーム用光入射面１７aとすれ違いビーム用光入射面１７aを透過したすれ違い用配光に走行ビーム用配光を重畳して前方へ照射するための走行ビーム用光入射面１７ｂを有する投影レンズ１１と、光Ｗ内に配置されて発光ダイオード１２ａから投影レンズ１１の走行ビーム用光入射面１７ｂに向かう光ＷＨをカットする遮光板１５と、光ＷＨをカットするすれ違いビーム用位置とカットしない走行ビーム用位置のいずれか一方の位置に遮光板１５を切り替え配置させる遮光板駆動機構１６とを設けた。
【選択図】図３

Description

本発明は車両用前照灯に関するものであり、特に、走行ビーム用配光とすれ違いビーム用配光とを切り替えることが可能な車両用前照灯に関するものである。

従来、光源に発光ダイオードを使用し、発光ダイオード上の一部を可動式の遮光部材で覆い、走行ビーム用配光(通称、「ハイビーム」という)からすれ違いビーム用配光(通称、「ロービーム」という)に切り替えできるようにした車両用前照灯は知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の車両用前照灯においては、発光ダイオードの発光面上の一部を遮光部材が覆った場合には、遮光部材の水平ライン及び斜めラインのエッジにより形成されるカットオフラインを有するすれ違いビーム用配光が形成され、発光ダイオードの発光面上の一部を遮光部材が覆っていない場合には、走行ビーム用配光が形成されるようになっている。

特開２０１２−１８８３９号公報

しかしながら、特許文献１記載の車両用前照灯においては、走行ビーム用配光時とすれ違いビーム用配光時とで、同一の光学系を用いる構成であるため、配光の自由度が少なく、それぞれに最適な配光パターンを形成することができないという問題点がある。

また、上記車両用前照灯においては、すれ違いビーム用配光時に、発光ダイオードの発光面上の一部を遮光部材で覆って完全に遮光する構成であるため、遮光部材で覆われた部分の光は隠され、照明用としては滅失して全く使用されていないので、発光ダイオードから放射される光線の利用効率が悪いという問題点もある。

さらに、すれ違いビーム用配光時に形成されるカットオフラインを、遮光部材に形成している水平ライン及び斜めラインのエッジにより形成しているため、発光ダイオードの発光面の位置及び光学系の位置に対して遮光部材の位置がずれた場合に、すれ違いビーム用配光の照準位置と走行ビーム用配光の主光軸がずれて、法規上での配光パターンを満足させることができない状態になる虞があった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、すれ違いビーム用配光時にはすれ違いビーム用配光に適した配光に切り替え、走行ビーム用配光時には走行ビーム用配光の形成に適した配光に切り替え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。また、本発明は、すれ違いビーム用配光時の光利用効率を従来よりも向上させることが可能な車両用前照灯を提供することを目的としている。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、本発明の車両用前照灯は、走行ビーム用配光とすれ違いビーム用配光とに切り替え可能な車両用前照灯において、発光ダイオードが配置された光源モジュールと、前記発光ダイオードの発光面から直接照射される光を前記すれ違いビーム用配光で前方へ照射するためのすれ違いビーム用光入射面と、該すれ違いビーム用光入射面の下側に形成されて、前記すれ違いビーム用光入射面で形成される前記すれ違い用配光に走行ビーム用配光を重畳して前方へ照射するための走行ビーム用光入射面を有する投影レンズと、前記光内に配置されて前記発光面から前記投影レンズの前記走行ビーム用光入射面に向かう前記光をカットする遮光板と、前記光をカットするすれ違いビーム用位置とカットしない走行ビーム用位置のいずれか一方の位置に前記遮光板を切り替え配置させるための遮光板駆動手段と、を備えた構成とした。

また、前記遮光板は、発光ダイオードの発光面と正面視で重ならないように配置されている、構成が好ましい。

また、前記発光ダイオードの発光面から直接照射される光のうち、少なくとも５０％以上が前記すれ違いビーム用光入射面に入射されるようにしてなる、構成が好ましい。

本発明によれば、すれ違いビーム時には、光をすれ違いビーム用配光に適した配光バターンを形成するすれ違いビーム用配光に切り替え、走行ビーム時には走行ビーム用配光に適した配光パターンを形成する走行ビーム用配光に切り替え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。また、すれ違いビーム時を含めた全体の光利用効率を従来よりも向上させ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。

本発明の実施形態である車両用前照灯の正面図である。 図１に示した車両用前照灯の投影レンズを外した状態で示す正面図である。 すれ違いビーム用配光時の状態で示す図１のＢ−Ｂ線断面図である。 走行ビーム用配光時の状態で示す図１のＢ−Ｂ線断面図である。 同上車両用前照灯により形成される配光パターンのイメージ図であり、(ａ)はすれ違いビーム用配光時のパターン、(ｂ)は走行ビーム用配光時のパターンである。 本発明の一変形例として示す車両用前照灯の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明では、上下や左右等の方向を示す表現は、絶対的なものではなく、本発明の車両用前照灯の各部が描かれている姿勢である場合に適切であるが、その姿勢が変化した場合には姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。

図１から図４は本発明に係る車両用前照灯を示すものであり、図１はその正面図、図２は投影レンズを外した状態で示すその正面図、図３はすれ違いビーム用配光時の状態で示す図１のＢ−Ｂ線断面図、図４は走行ビーム用配光時の状態で示す図１のＢ−Ｂ線断面図である。

図１から図４において、車両用前照灯１０は、自動車等の車両のヘッドランプに適用されるものであり、図３、図４に示すように、前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置された投影レンズ(凸レンズ)１１と、その投影レンズ１１の後方に配置された光源モジュール１２と、その光源モジュール１２を光軸Ａｘ上において前方へ向けた状態で固定支持する支持プレート１３と、その支持プレート１３と投影レンズ１１とを連結するホルダ１４と、光源モジュール１２から投影レンズ１１に直接向かう光Ｗの一部ＷＨをカット(図３参照)する遮光板１５と、その遮光板１５の移動切り替えを制御する遮光板駆動機構１６等を備えてなり、その光源モジュール１２からの直射光を投影レンズ１１により前方へ向けて偏光出射させる直射型の車両用前照灯として構成されている。

そして、この車両用前照灯１０は、図示しないランプボディ等に組み込まれた状態で車両用前照灯の一部として用いられるようになっている。

光源モジュール１２は、一つまたは複数の発光ダイオードチップをパッケージ化した発光ダイオード（ＬＥＤ）１２ａと、その発光ダイオード１２ａを支持する基板１２ｂとからなっている。

支持プレート１３は、光軸Ａｘと直交する鉛直面に沿って配置されており、その後面には、上下方向に延びる複数の放熱フィン１３ａが形成されている。

投影レンズ１１は、前方側表面１１ａが凸面で、後方側表面１１ｂが光軸Ａｘと直交する垂直面に対して前方に傾斜してなる屈折入射面であり、上側から約４分の３の範囲Ｌ(図３、図４中に点線で囲んでいる範囲Ｌ)にすれ違いビーム用光入射面１７ａが設けられ、その残りの下側約４分の１の範囲Ｈ(図３、図４中に点線で囲んでいる範囲Ｈ)に走行ビーム用光入射面１７ｂが設けられている。

そして、投影レンズ１１は、その後側焦点Ｆを発光ダイオード１２ａの発光中心に位置設定されており、発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥからの光を、鉛直面(図１に示すＹ−Ｙ方向の面)内においては平行光として出射させ、水平面(図１に示すＸ−Ｘ方向の面)内においては左右両側への拡散光として出射させるようになっている。

また、投影レンズ１１のすれ違いビーム用光入射面１７ａは、発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥから直接入射された光Ｗを、すれ違いビーム用配光で前方に照射し、例えば図５(ａ)に示すような、水平カットラインｈ−ｈ上にカットオフライン１８を有するすれ違いビーム用配光パターンＰＬを形成する。このすれ違いビーム用配光パターンＰＬでは、照射光は水平カットラインｈ−ｈの下側に集中している。

一方、投影レンズ１１の走行ビーム用光入射面１７ｂは、図４中に符号１９を付して点線で示す領域のように、発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥから直接照射される光ＷＨを投影レンズ１１から上向きに出射するように導光させる。そして、前記すれ違いビーム用光入射面を透過した前記すれ違い用配光に、この走行ビーム用配光を重畳させて前方へ照射することにより、図５(ｂ)に示すような走行ビーム用配光パターンＰＨを形成する。この走行ビーム用配光パターンＰＨでは、投影レンズから上向きに出射された光が水平カットラインｈ−ｈの上側に配光される。

遮光板１５は、板状の部材であり、発光ダイオード１２ａと投影レンズ１１との間で、発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥから投影レンズ１１側に離間し、発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥからの光が直接、投影レンズ１１に入射されるように、発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥに正面視で重ならない位置に配設されている。そして、図４に示すように遮光板１５は、発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥから直接照射される光Ｗ、ＷＨが投影レンズ１１のすれ違いビーム用光入射面１７ａ及び走行ビーム用光入射面１７ｂにそれぞれ入射するのを許容する走行ビーム用位置(開放位置)と、図３に示すように、この走行ビーム用位置よりも上方の位置に設けられて発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥから直接照射される、走行ビーム用光入射面１７ｂに入射する光ＷＨをカットし、すれ違いビーム用光入射面１７ａだけに光Ｗが入射するのを許容する、図５に示すすれ違いビーム用位置(遮光位置)との２段階で切り替え可能になっている。なお、図３及び図４に示すように、その遮光板１５に対応して、ホルダ１４の下部には遮光板１５の移動を許容する開口２０が形成されている。

また、遮光板１５は、図２に示すように、その上辺１５ａが直線状に形成されている。すなわち、本実施形態の車両用前照灯１０は、遮光板１５にカットオフライン形成用のエッジを設ける必要がなく、前述したように投影レンズ１１側にて光学的にカットオフラインを形成することができる。

さらに、遮光板１５がすれ違いビーム用位置(遮光位置)に配置されて、発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥからすれ違いビーム用光入射面１７ａに向かう光Ｗをカットする割合は、発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥから直接照射される全光の少なくとも５０％以下であり、５０％以上の光がすれ違いビーム用光入射面１７ａに入射されるように設定する。なお、本実施例では、遮光板１５がすれ違いビーム用位置(遮光位置)に配置されると光Ｗの約４分の１(２５％)をカットし、残りの約４分の３(７５％)がすれ違いビーム用光入射面１７ａに入射されるようにして、すれ違いビーム用配光時の光利用効率を高めている。

遮光板駆動機構１６は、遮光板１５を走行ビーム用位置(開放位置)またはすれ違いビーム用位置(遮光位置)のいずれか一方の位置に切り替え配置させるための遮光板駆動手段としての機構であり、ホルダ１４の開口２０の部分に遮光板１５と共に配設されている。その遮光板駆動機構１６は、例えばソレノイド等の駆動源１６ａと、この駆動源１６ａの駆動力で上下方向に移動する移動杆１６ｂとを含んでおり、移動杆１６ｂの先端部に遮光板１５を一体移動可能に取り付けている。

そして、遮光板駆動機構１６は、駆動源１６ａの駆動により、移動杆１６ｂが上方に遮光板１５と共に移動されると、遮光板１５がすれ違いビーム用位置(遮光位置)に配置され、反対に移動杆１６ｂが下方に遮光板１５と共に移動されると、遮光板１５が走行ビーム用位置(開放位置)に配置されるようになっている。

したがって、この車両用前照灯１０によれば、すれ違いビーム時には、移動杆１６ｂが上側に移動されることにより、遮光板１５がすれ違いビーム用位置（図３参照）に移動し、発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥから投影レンズ１１に直接向かって照射される光Ｗのうち、すれ違いビーム用光入射面１７aの一部と、走行ビーム用光入射面１７ｂに向かう光ＷＨが遮光板１５によりカットされ、図５(ａ)のすれ違いビーム用配光パターンでの照射が行われる。

一方、走行ビーム時には、移動杆１６ｂが下側に移動されることにより、遮光板１５が走行ビーム用位置（図４参照）に移動され、発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥから投影レンズ１１に直接向かって照射される光Ｗの外側に遮光板１５が配置され、発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥから投影レンズ１１に直接向かって照射される光Ｗが、すれ違いビーム用光入射面１７ａと走行ビーム用光入射面１７ｂの両方の面に入射される。そして、すれ違いビーム用光入射面１７ａを透過したすれ違い用配光に走行ビーム用光入射面１７ｂを透過した走行ビーム用配光が重畳され、その投影レンズ１１により走行ビーム用配光に切り替えられて、図５(ｂ)の走行ビーム用配光パターンでの照射が行われる。

このように本実施形態の車両用前照灯１０では、遮光板駆動機構１６により、遮光板１５の位置をすれ違いビーム用位置または走行ビーム用位置のいずれか一方の位置に切り替え配置させることで、すれ違いビーム用配光時と走行ビーム用配光時のそれぞれに最適な配光パターンを形成することができる。

また、すれ違いビーム用配光時に形成されるカットオフライン１８を、投影レンズ１１内に光学的に組み込んでいるので、従来の車両前照灯においてカットオフラインを遮光板に形成しているような場合では、遮光板の位置がずれた際に、すれ違いビーム用配光の照準位置と走行ビーム用配光の主光軸がずれて、法規上での配光パターンを満足させることができなくなる虞があったが、例え遮光板１５が発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥ及び投影レンズ１１の位置に対して多少のずれが生じても、ずれに影響されることなく、カットオフライン１８は同じ位置に規定されて法規上での配光パターンを満足させることができる。

さらに、本実施形態の車両用前照灯１０では、遮光板１５が発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥから投影レンズ１１側に離間し、発光ダイオードから放射される光を直接遮蔽して滅失させることがない。これにより、遮光板１５が遮光位置に配置された場合でも遮光板１５が発光ダイオード１２aの発光面ＬＥと正面視で重なることがなく直接遮蔽しないので、発光ダイオード１２aの発光面ＬＥから照射される光のうち強い光を投影レンズ１１側へ照射させることができ、光利用効率を従来よりも向上させることが可能となる。

また、遮光板１５がすれ違いビーム用位置に配置されて、発光ダイオード１２ａからすれ違いビーム用光入射面１７ａに向かう光Ｗをカットする割合を、発光ダイオード１２ａから照射される全光Ｗの少なくとも５０％以下、本実施例では約４分の１(約２５％)だけをカットし、残りの約４分の３(約７５％)がすれ違いビーム用光入射面１７ａに入射されるようにしているので、すれ違いビーム用配光時の光利用効率が高まり、発光ダイオード１２ａが発光する光量が小さくても、その光を有効に使用して法規上の光量を満足させることができる。なお、本実施例では、例えば走行ビーム時の全光は１０００ルーメン(ｌｍ)、すれ違いビーム時の光は７５０ルーメン(ｌｍ)に設定している。

図６は、本実施形態の変形例を示すものである。上記実施形態では、遮光板１５を、遮光板駆動機構１６により垂直に上下させている構造を開示したが、この変形例では発光ダイオード１２ａと投影レンズ１１との間に配設された遮光板１５を遮光板駆動機構１６により斜めに移動させるようにしたものであり、他の構成は図１〜図５と同一であるから、同一の構成部分は同一符号を付して重複説明を省略する。

すなわち、図６に示す変形例では、遮光板駆動機構１６を光軸Ａｘに対して上下方向斜めに配置し、駆動源１６ａの駆動力で上下方向斜めに移動する移動杆１６ｂの先端部に、遮光板１５を一体移動可能に取り付けている。そして、駆動源１６ａの駆動により、移動杆１６ｂが斜め上方に遮光板１５と共に移動されると、遮光板１５が、図６中に実線で示すすれ違いビーム用位置に配置され、反対に移動杆１６ｂが斜め下方に遮光板１５と共に移動されると、遮光板１５が図６中に二点鎖線で示す走行ビーム用位置に配置されるようになっている。

このように、遮光板１５を斜めに移動させると、少ない移動量ですれ違いビーム用位置と走行ビーム用位置とに切り替えることができ、遮光板１５の切り替え作動時間を短縮することができる。

本実施形態によれば、すれ違いビーム時には、遮光板駆動手段１６による切り替えで、遮光板１５がすれ違いビーム用位置に配置されると、発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥから投影レンズ１１に直接向かって照射される光のうち、走行ビーム用光入射面１７ｂに向かう光は遮光板１５によりカットされ、カットされた以外の光は投影レンズ１１のすれ違いビーム用光入射面１７ａに入射されて、その投影レンズ１１ですれ違いビーム用配光パターンを形成して前方へ照射される。

一方、走行ビーム時には、遮光板１５がすれ違いビーム用位置から走行ビーム用位置に配置されると、発光ダイオード１２ａの発光面から投影レンズ１１に直接向かって照射される光は、すれ違いビーム用光入射面１７ａと走行ビーム用光入射面１７ｂの、両方の光入射面に入射される。そして、投影レンズ１１で、すれ違いビーム用光入射面１７ａで形成されるすれ違い用配光と走行ビーム用光入射面で形成される走行ビーム用配光とを重畳させて、走行ビーム用配光パターンを形成して前方へ照射される。このように、遮光板１５の位置を切り替えることにより、すれ違いビーム用配光時と走行ビーム用配光時の、それぞれに最適な配光パターンを形成することができる。

なお、すれ違いビーム用配光時に形成されるカットオフラインを、投影レンズ内に光学的に組み込むことも可能である。カットオフラインを投影レンズ内に光学的に組み込んだ場合では、従来の車両前照灯においてカットオフラインを、遮光部材に形成した水平ライン及び斜めラインのエッジで形成していると、遮光部材が位置ずれを起こした際にすれ違いビーム用配光の照準位置と走行ビーム用配光の主光軸がずれを起こし、法規上での配光パターンを満足させることができない状態になる虞があったが、カットオフラインを投影レンズ内に光学的に組み込んだ場合では、例え遮光部材の位置が発光ダイオードの発光面及び投影レンズの位置に対して多少のずれが生じても、ずれの影響を抑制でき、カットオフラインは同じ位置に規定されて、法規上での配光パターンを満足させることができる。

また、発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥと正面視で重ならないように遮光板１５を配置するようにしたので、発光ダイオード１２ａからの遮光板１５によって覆われて完全に滅失する光を無くすことができる。すなわち、遮光板１５が配置された場合でも遮光板１５と発光ダイオード１２ａの発光面ＬＥから照射される光のうち強い光をすれ違い用配光に使用することができるので光利用効率を従来よりも向上させることが可能となる。

また、発光ダイオード１２ａの発光面から直接照射される光のうち、少なくとも５０％以上がすれ違いビーム用光入射面１７ａに入射されるようにしたので、すれ違いビーム用配光時の光利用効率を従来よりも向上させることが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれものである。

１０ 車両用前照灯
１１ 投影レンズ
１２ 光源モジュール
１２ａ 発光ダイオード
１３ 支持プレート
１４ ホルダ
１５ 遮光板
１６ 遮光板駆動機構(遮光板駆動手段)
１７ａ すれ違いビーム用光入射面
１７ｂ 走行ビーム用光入射面
１８ カットオフライン
Ａｘ 光軸
Ｈ 走行ビーム用光入射面の範囲
Ｌ すれ違いビーム用光入射面の範囲
ＰＬ すれ違いビーム用配光パターン
ＰＨ 走行ビーム用配光パターン

Claims (3)

1. 走行ビーム用配光とすれ違いビーム用配光とに切り替え可能な車両用前照灯において、
   発光ダイオードが配置された光源モジュールと、
   前記発光ダイオードの発光面から直接照射される光を前記すれ違いビーム用配光で前方へ照射するためのすれ違いビーム用光入射面と、該すれ違いビーム用光入射面の下側に形成されて、前記すれ違いビーム用光入射面で形成される前記すれ違い用配光に走行ビーム用配光を重畳して前方へ照射するための走行ビーム用光入射面を有する投影レンズと、
   前記光内に配置されて前記発光面から前記投影レンズの前記走行ビーム用光入射面に向かう前記光をカットする遮光板と、
   前記光をカットするすれ違いビーム用位置とカットしない走行ビーム用位置のいずれか一方の位置に前記遮光板を切り替え配置させるための遮光板駆動手段と、
   を備えたことを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記遮光板は、発光ダイオードの発光面と正面視で重ならないように配置されていることを特徴とする請求項１記載の車両用前照灯。
3. 前記発光ダイオードの発光面から直接照射される光のうち、少なくとも５０％以上が前記すれ違いビーム用光入射面に入射されるようにしてなることを特徴とする請求項１または２項に記載の車両用前照灯。

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