JP4089866B2 - Light projecting unit and LED vehicle illumination lamp comprising the light projecting unit - Google Patents
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- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はヘッドランプ、フォグランプなど照明用に用いられる車両用灯具に関するものであり、詳細にはLEDランプを光源として、低消費電力、低発熱、デザインの自由度などを可能とするLED車両用照明灯具の構成の提供を目的とするものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の車両用照明灯具の構成をヘッドランプ90の例を示すものが図7であり、ハロゲン電球のフィラメント、メタルハライド放電灯のアークなどの光源91と、この光源91に焦点を設けた回転放物面として形成された反射鏡92と、前記反射鏡92の前方を覆うレンズ93とから構成されている。
【0003】
このように構成することで、前記光源91からの光の内の前記反射鏡92に反射したものは平行光線として照射方向へ向かうものとなるので、前記レンズ93に設けられたレンズカットにより左右に拡散するなどして、車両に適する配光特性を形成する。
【0004】
ここで、前記光源91から直接にレンズ93を透過して外部に放射される光を生じると、この光は対向車の運転者などに幻惑を生じさせるものとなるので、前記光源91の照射方向前方にはフード94が設けられるものとされている。また、形成する配光特性がすれ違い配光である場合には、前記光源91から下方に放射する光を遮蔽するために、光源91にはインナーフード91aも設けられるものとされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の構成のヘッドランプ90においては、第一には、光源91として採用したメタルハライド放電灯、ハロゲン電球などが大消費電力であるので、発熱も多く、そのために、前記反射鏡92、レンズ93を形成する部材に耐熱性の高いものを選択することが必要となり、素材費が高価なものとなると共に成型性も低下して、ヘッドランプ90がコストアップする問題点を生じている。また、光源91が高消費電力であることで、バッテリーなど車両側の電源装置に対する負担も重いものとなる。
【0006】
尚、光源91に高消費電力のものが要求される理由は、光源91に対する反射鏡92の光束捕捉率が低く、例えば、すれ違い配光の形成時には、20〜25%程度といわれており、従って、ヘッドランプ90として必要な照度を得るためには、必要光量の4〜5倍の明るさ(消費電力)を有する光源91を採用せざるを得ないという従来のヘッドランプ90の構成自体の問題点によるものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来の課題を解決するための具体的手段として、LEDランプを光源とし車両の正面遠方にスポット状の光と前記スポット状の光より水平方向への光の放射角を広げた光とを照射する狭角用投光ユニットと、LEDランプを光源とし垂直方向への投射角が狭く水平方向への投射角が広く設定され、車両の左右近方を照射して所定の配光の全体形状を形成する広角用投光ユニットとをそれぞれ複数個組み合わせて成り、前記複数個の狭角用投光ユニットによる配光と前記複数個の広角用投光ユニットによる配光との組み合わせにより全体として一つの所定の配光を形成することを特徴とするLED車両用照明灯具を提供することで課題を解決するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図1〜図3に符号10で示すものは、本発明に係るLED車両用照明灯具1の一方を構成する狭角用投光ユニットであり、この狭角用投光ユニット10は、LEDランプ2と、基本的には回転放物面とされた挟角用反射面3とから構成されている。
【0009】
ここで、前記LEDランプ2は、図3に示すようにLEDチップ2aが透明樹脂によるケース2bでモールドされているものであるが、前記ケース2bの頭頂部がレンズ状に形成されているので、ケース2bから外部に放射される光は収束が行われ、このLEDランプ2の発光源となる位置は必ずしもLEDチップ2aが配置されている位置とは一致しない。
【0010】
従って、本発明ではLEDランプ2から外部へ放射される光の光源方向への延長線と、LEDランプ2の中心線Zとの交点をもって仮想焦点Gとする。そして、本発明においては前記仮想焦点Gを前記挟角用反射面3の焦点に一致させて配置するものとしている。
【0011】
また、本発明においては、前記挟角用反射面3は回転放物面と称されている曲面を軸Xを通る面で切断した半部で構成している。そして、前記LEDランプ2と組合わせるに当たっては、この挟角用反射面3の軸XとLEDランプ2の中心線Zとを偏角βだけ傾けて配置し、LEDランプ2から所定の放射角αをもって放射される光のほぼ全てが挟角用反射面3に当接するものとされている。
【0012】
このようにすることで、狭角用投光ユニット10はLEDランプ2から発せられる光のほぼ全てを挟角用反射面3の軸X方向に向かう平行光線とするものとなり、このときの平行光線の断面形状は、例えば、前記偏角βを90゜近傍とするときには略円状乃至は楕円状となり、偏角βをそれより小さくするに従って水平方向に広く垂直方向に狭い扁平な形状の光束が得られるものとなる。
【0013】
ここで、図中に符号4で示すものは遮光板であり、この遮光板4は前記挟角用反射面3から放射される平行光線の断面形状中から配光特性形成上に不要となる部分を遮蔽するために設けられるものであり、例えば、上向き光の発生が制限されるすれ違い配光の形成時など必要に応じて設けられる。
【0014】
尚、前記した平行光線の断面形状は、前記偏角βを小さくするに従って、水平方向に幅広で、垂直方向に幅狭な扁平な形状としていくことが可能であるので、目的とする配光特性の形状に沿うように、前記偏角βを適宜に調整するなどは自在である。また、同様な配光特性の形状の変更は、例えば、前記挟角用反射面3を形成するときに、放物線の焦点距離の異なるものを組合わせる、或いは、焦点距離を徐変させるなどの手法でも可能である。
【0015】
図4および図5は、本発明に係るLED車両用照明灯具1の他方を構成する広角用投光ユニット20であり、この広角用投光ユニット20もLEDランプ2と、広角用反射面5とから構成されているものであるが、広角用反射面5の構成が上記した狭照用投光ユニット10とは異なるものとされている。
【0016】
前記広角用反射面5は、基本的には平板を一方向にのみ放物線に併せて曲げて得られる放物柱面が採用されるものであり、前記LEDランプ2と組合わせるに当たっては、垂直断面に放物線が表れるように設置され、そして、反射面5の軸XとLEDランプ2の中心線Zとは偏角βを設けて配置され、LEDランプ2から所定の放射角αをもって放射される光のほぼ全てが反射面5に当接するものとされている点は前の狭角用反射面3と同様である。
【0017】
このように構成したことで、この広角用投光ユニット20においては、垂直方向には平行光線となり、水平方向にはLEDランプ2が本来有する(例えば左右各35゜)放射角となる略扇状の照射光が得られるものとる。尚、上記は基本構成を示すものであり、実際の実施に当たっては、水平方向への照射幅(照射角)を車両用灯具として適正化するために、放物柱面に類似する放物系の自由曲面などを採用しても良いものである。
【0018】
ここで、後にも詳細に説明するが、本発明においては前記挟角用投光ユニット10と広角用投光ユニット20との適宜数を組合わせて、LED車両用照明灯具1を構成するものであり、そのときには、前記挟角用投光ユニット10は車両の正面遠方を照射する目的に使用され、前記広角用投光ユニット20は比較的に車両に近い範囲の左右を照射する目的に使用される。
【0019】
よって、配光特性としての全体形状は、ほとんど広角用投光ユニット20により決定されるものとなる。従って、左側通行用のヘッドランプにおいて左路側にある道路標識などを確認するためのエルボと称されている左上がりの配光を形成するためのエルボ用遮光板6は広角用投光ユニット20の側に設けられている。尚、前記LEDランプ2においても照射角αには、60゜程度と狭いもの、120゜程度と広いものと各種の照射角αのものが市場に供給されているので、例えば挟角用投光ユニット10には照射角αの狭いものを採用し、広角用投光ユニット20には広いものを採用するなどの選択は自在である。
【0020】
図6は、上記狭角用投光ユニット10と広角用投光ユニット20とを組合わせて構成される本発明のLED車両用照明灯具1であり、この実施形態では、スポット状の配光とした挟角用投光ユニット10(N)の4個と、水平方向への光の放射角をやや拡げた挟角用投光ユニット10(W)の4個と、広角用投光ユニット20の4個とを、種別に3段に積み重ねて配置し、総計12個の投光ユニット10、20でLED車両用照明灯具1を構成したときの例で示してある。
【0021】
また、前記広角用投光ユニット20にはエルボ用遮光板6が設けられ、このLED車両用照明灯具1がすれ違い配光用であるときの例で示してあるが、本発明はこれらを限定するものではなく、それぞれのユニット10、20の数、総計の数などを限定するものではなく、また、例えば一直線状に並べるなど、それぞれの投光ユニット10、20の並べ方も自由である。
【0022】
そして、この実施形態においては、前記LED車両用照明灯具1は左側通行用とされて、挟角用投光ユニット10(W)と広角用投光ユニット20とは、光軸を車体の正面方向へ向かうものとされているが、スポット状の配光とされた挟角用投光ユニット10(N)のみが光軸を下方に0.57゜、左側に1.14゜傾けられ、配光特性上に最高照度が得られる点が左下方に設定されて、左側通行用のヘッドランプの配光規格に合致するものとされている。
【0023】
ここで、上記の構成とした本発明の作用、効果について説明を行うと、以上のように構成したことで、狭角用投光ユニット10も広角用投光ユニット20も共にLEDランプ2からの光のほぼ全量を照射光として利用できるものとなる。これに対して従来の方式のヘッドランプでは光源に対する光束利用率は20〜30%とされているので、本発明のLED車両用照明灯具1は3〜5倍の効率が得られるものとなる。
【0024】
このことは、同じ明るさのヘッドランプを得るときには、光源の消費電力は1/5〜1/3で良いものとなる。また、LEDランプ2は白熱電球に比較して同一消費電力あたりの発光効率が2倍以上高いとされているので、総合すれば1/10〜1/6以下の消費電力で同じ明るさのヘッドランプの実現が可能となる。また、LEDランプ2は種々の発光色のものが得られるものであるので、例えばヘッドランプ(前照灯)とする場合には白色発光のLEDランプ2を採用すれば良く、フォグランプ(霧灯)とする場合にはアンバー発色のLEDランプ2を採用すれば良い。
【0025】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、LEDランプと、このLEDランプの仮想焦点を焦点とし基本軸を略水平とする回転放物面系であり且つ前記基本軸方向に沿う略半部とした反射面とを組とし、前記LEDランプは投射角のほぼ全てが前記反射面に達するように光軸を傾けて取付けられている狭角用投光ユニットと、LEDランプと、このLEDランプの仮想焦点を焦点とし基本軸を略水平とする放物柱面を含む放物面系の自由曲面とされた反射面とを組とし垂直方向への投射角が狭く水平方向への投射角が広く設定されている広角用投光ユニットとの少なくとも各1個を組合わせて成ることを特徴とするLED車両用照明灯具としたことで、第一には、従来例のヘッドランプに比べて画期的に低消費電力のヘッドランプの実現を可能とし、車両の電源装置の簡素化などに極めて優れた効果を奏するものである。
【0026】
また第二には、LEDランプが消費電力あたりの発熱量が少ないものであるので、上記の低消費電力化と併せてヘッドランプ全体の発熱を画期的に低減できるものとなり、例えば樹脂化などを可能として軽量化、コストダウンにも極めて優れた効果を奏するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る狭角用投光ユニットの実施形態を示す正面図である。
【図2】 図1のA−A線に沿う断面図である。
【図3】 LEDランプの仮想焦点を示す説明図である。
【図4】 同じく本発明に係る広角用投光ユニットの実施形態を示す正面図である。
【図5】 図4のB−B線に沿う断面図である。
【図6】 本発明に係るLED車両用照明灯具の実施形態を示す正面図である。
【図7】 従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
1……LED車両用照明灯具
2……LEDランプ
3……挟角用反射面
4……遮光板
5……広角用反射面
6……エルボ用遮光板
10……狭角用投光ユニット
20……広角用投光ユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 shows an example of a
[0003]
With this configuration, the light reflected from the
[0004]
Here, if light that is transmitted from the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the
[0006]
The reason why the
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a specific means for solving the above-described conventional problems, the present invention uses an LED lamp as a light source, and spreads a spot-like light far in front of the vehicle and a light emission angle in the horizontal direction from the spot-like light. Light projection unit for narrow angle that emits light, LED lamp as light source, projection angle in the vertical direction is narrow and wide projection angle in the horizontal direction is set, and the right and left near sides of the vehicle are illuminated and predetermined light distribution A plurality of wide-angle light projecting units that form the overall shape of the light source, and a combination of light distribution by the plurality of narrow-angle light projecting units and light distribution by the plurality of wide-angle light projecting units. The problem is solved by providing an LED vehicular illumination lamp characterized by forming one predetermined light distribution as a whole .
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Below, this invention is demonstrated in detail based on embodiment shown in a figure. 1 to 3 is a narrow-angle light projecting unit constituting one of the LED
[0009]
Here, as shown in FIG. 3, in the
[0010]
Therefore, in the present invention, the virtual focal point G is defined as the intersection of the extension line in the light source direction of the light emitted from the
[0011]
In the present invention, the narrow angle reflecting surface 3 is formed of a half portion obtained by cutting a curved surface called a paraboloid of revolution along a plane passing through the axis X. In combination with the
[0012]
By doing so, the narrow-angle
[0013]
Here, what is indicated by
[0014]
In addition, the cross-sectional shape of the parallel light beam described above can be a flat shape that is wide in the horizontal direction and narrow in the vertical direction as the deflection angle β is reduced. It is possible to adjust the declination β appropriately so as to follow the shape. In addition, the same change in the shape of the light distribution characteristics can be achieved by, for example, combining the different parabolic focal lengths or gradually changing the focal length when forming the narrow-angle reflecting surface 3. But it is possible.
[0015]
4 and 5 show a wide-angle
[0016]
The wide-
[0017]
With this configuration, the wide-angle
[0018]
Here, as will be described in detail later, in the present invention, the LED
[0019]
Therefore, the overall shape as the light distribution characteristic is almost determined by the wide-angle
[0020]
FIG. 6 shows the LED
[0021]
Moreover, although the
[0022]
In this embodiment, the LED
[0023]
Here, the operation and effect of the present invention configured as described above will be described. By configuring as described above, both the narrow-angle
[0024]
This means that when a headlamp having the same brightness is obtained, the power consumption of the light source may be 1/5 to 1/3. In addition, since the
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the LED lamp is a revolving paraboloidal system in which the virtual axis of the LED lamp is a focal point and the basic axis is substantially horizontal, and the reflection is a substantially half portion along the basic axis direction. The LED lamp is a narrow-angle light projecting unit that is mounted with an optical axis inclined so that almost all of the projection angle reaches the reflecting surface, the LED lamp, and the virtual focus of the LED lamp The projection angle in the vertical direction is narrow and the projection angle in the horizontal direction is set wide, with a free-form reflecting surface of the paraboloidal system including the paraboloidal column surface whose focal axis is substantially horizontal as the focal point By combining the at least one wide-angle light projecting unit with an LED vehicle illumination lamp characterized in that, first of all, it is epoch-making compared to the conventional headlamp. Enables the realization of low power consumption headlamps , In which exhibits extremely excellent effect such as simplification of the power supply apparatus for a vehicle.
[0026]
Secondly, since the LED lamp has a small amount of heat generation per power consumption, it is possible to dramatically reduce the heat generation of the entire headlamp in combination with the above-mentioned low power consumption, for example, resinization, etc. This makes it possible to achieve an extremely excellent effect in terms of weight reduction and cost reduction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a narrow-angle light projecting unit according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a virtual focus of an LED lamp.
FIG. 4 is a front view showing an embodiment of a wide-angle light projecting unit according to the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 6 is a front view showing an embodiment of an LED vehicle illumination lamp according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
LEDランプを光源とし垂直方向への投射角が狭く水平方向への投射角が広<設定され、車両の左右近方を照射して所定の配光の全体形状を形成する広角用投光ユニットとをそれぞれ複数個組み合わせて成り、
前記複数個の狭角用投光ユニットによる配光と前記複数個の広角用投光ユニットによる配光との組み合わせにより全体として一つの所定の配光を形成することを特徴とするLED車両用照明灯具。A narrow-angle light projecting unit that irradiates a spot-like light far from the front of the vehicle with an LED lamp as a light source and a light having a wider radiation angle in the horizontal direction than the spot-like light ,
A wide-angle light projecting unit that uses an LED lamp as a light source and has a narrow vertical projection angle and a wide horizontal projection angle, and forms the overall shape of a predetermined light distribution by illuminating the left and right sides of the vehicle; A combination of a plurality of
LED vehicle illumination characterized in that one predetermined light distribution is formed as a whole by combining light distribution by the plurality of narrow-angle light projection units and light distribution by the plurality of wide-angle light projection units Light fixture.
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