JP4339028B2 - 灯具ユニットおよび車両用前照灯 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、車両用前照灯においてカットオフラインの直線部分を形成するために用いられる灯具ユニット等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば「特許文献１」に記載されているように、光源からの光をリフレクタで拡散反射制御することにより、上端部に所定のカットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯が知られている。
【０００３】
また「特許文献２」には、発光ダイオードの発光チップからの光を、その封止樹脂部材の前面で反射させた後に該封止樹脂部材の後面で反射させて該封止樹脂部材の前面から出射させるように構成された光学装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３５１４１０号公報
【特許文献２】
特開２００２−９４１２９号公報
【発明が解決しようとする課題】
上記「特許文献２」に記載された光学装置を車両用前照灯の灯具ユニットとして用いるようにすれば、灯具ユニットを薄型に構成することが可能となる。
【０００５】
しかしながら、上記「特許文献２」に記載された光学装置からの光照射によって形成される配光パターンは、その輪郭がかなり不鮮明なものとなってしまうので、この光学装置をカットオフライン形成用の灯具ユニットとして用いることはできない、という問題がある。
【０００６】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、車両用前照灯においてカットオフラインの直線部分を形成するために用いられる灯具ユニットとして、薄型の構成で鮮明なカットオフラインを形成可能な灯具ユニット等を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、光源として半導体発光素子を用いるとともに、この光源からの光が入射するように透光部材を配置した上で、その光源の配置および透光部材の構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００８】
すなわち、本願発明に係る車両用前照灯は、
上端部に所定のカットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、上記カットオフラインの直線部分を形成するために用いられる灯具ユニットであって、
一辺が直線状に延びる発光チップを有する半導体発光素子からなる光源と、この光源からの光を入射させるように配置された透光部材とを備えてなり、
上記光源が、上記発光チップの一辺を該発光チップの下端部に位置させた状態で該一辺を上記灯具ユニットの光軸と直交させるようにして前向きに配置されており、
上記透光部材が、上記光源からの入射光を該透光部材の前面で反射させた後に該透光部材の後面で反射させて該透光部材の前面から出射させるように構成されており、
上記透光部材の前面が、上記光軸と直交する平面で構成されるとともに、上記透光部材の後面が、該透光部材の前面に関して上記光源の発光中心と対称の位置を焦点とする回転放物面を基準面として形成された所定の光反射制御面で構成されており、
上記透光部材の前面における光軸近傍領域に鏡面処理が施されるとともに、上記透光部材の後面に鏡面処理が施されている、ことを特徴とするものである。
【０００９】
上記「所定のカットオフライン」の具体的な形状は特に限定されるものではなく、例えば、水平方向に延びる水平カットオフラインとこの水平カットオフラインから斜め上方へ延びる斜めカットオフラインとからなる形状や、左右１対の水平カットオフラインが段違いで階段状に形成された形状等が採用可能である。
【００１０】
上記「カットオフラインの直線部分」の具体的な位置は特に限定されるものではなく、例えば、水平方向に延びる直線部分や水平方向に対して所定角度で斜め方向に延びる直線部分等が採用可能である。
上記「半導体発光素子」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードやレーザダイオード等が採用可能である。
【００１１】
上記「発光チップ」は、一辺が直線状に延びるように形成されたものであれば、その形状は特に限定されるものではなく、例えば、正方形、長方形、平行四辺形、六角形、半円形等が採用可能である。
【００１２】
上記「回転放物面を基準面として形成された所定の光反射制御面」の具体的形状は特に限定されるものではなく、例えば、回転放物面自体で構成されたもの、回転放物面上に複数の反射素子が形成されたもの、回転放物面を変形させた曲面で構成されたもの等が採用可能である。
【００１３】
上記「鏡面処理」は、鏡面反射を可能とするための処理を意味するものであって、アルミニウム蒸着等の表面処理によって鏡面処理を施すようにしてよいことはもちろんであるが、鏡面を有する部材を貼り付けること等によって鏡面処理を施すことも可能である。
【００１４】
【発明の作用効果】
上記構成に示すように、本願発明に係る灯具ユニットは、一辺が直線状に延びる発光チップを有する半導体発光素子からなる光源と、この光源からの光を入射させるように配置された透光部材とを備えてなり、車両用前照灯においてカットオフラインの直線部分を形成するために用いられるようになっているが、その光源は、発光チップの一辺をその下端部に位置させた状態で該一辺を灯具ユニットの光軸と直交させるようにして前向きに配置されており、その透光部材は、光源からの入射光をその前面で反射させた後にその後面で反射させてその前面から出射させるように構成されており、その際、透光部材の前面は光軸と直交する平面で構成されるとともに、該透光部材の後面はその前面に関して光源の発光中心と対称の位置を焦点とする回転放物面を基準面として形成された所定の光反射制御面で構成されており、また、透光部材の前面における光軸近傍領域に鏡面処理が施されるとともに透光部材の後面に鏡面処理が施されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００１５】
すなわち、光源から透光部材に入射した光の大半はその前面に到達するが、その際、比較的光軸寄りの方向へ向かう光は、鏡面処理が施された光軸近傍領域に入射するので、該光軸近傍領域で反射してその多くが透光部材の後面に入射する。一方、光源から透光部材に入射した光のうち光軸から大きく離れた方向へ向かう光は、透光部材の前面に対して大きな入射角で入射するので、その大半が前面で内面反射して透光部材の後面に入射する。その際、透光部材の前面は光軸と直交する平面で構成されているので、透光部材の後面への入射光は、透光部材の前面に関して発光チップと対称の位置を仮想光源とする発散光となるが、透光部材の後面は、仮想光源の位置を焦点とする回転放物面を基準面として形成された所定の光反射制御面で構成されているので、その後面で反射してその前面から出射する光の方向を精度良く制御することができる。
【００１６】
また、本願発明に係る灯具ユニットの光源は、その発光チップの一辺を該発光チップの下端部に位置させた状態で光軸と直交させるようにして前向きに配置されているので、この灯具ユニットからの光照射により形成される配光パターンは、上記一辺の反転像により鮮明なカットオフラインを有するものとなる。
【００１７】
しかも、本願発明に係る灯具ユニットは、その光源が半導体発光素子で構成されており、この光源から光を透光部材の内部で２回反射させて前方へ出射させるように構成されているので、灯具ユニットを薄型に構成することができる。
【００１８】
このように本願発明によれば、車両用前照灯においてカットオフラインの直線部分を形成するために用いられる灯具ユニットとして、薄型の構成で鮮明なカットオフラインを形成可能な灯具ユニットを得ることができる。
【００１９】
さらに、本願発明に係る灯具ユニットは、その透光部材の前面における光軸近傍領域に鏡面処理が施されているので、光源からの光が上向きの直射光として灯具ユニットの前方へ照射されてしまうのを未然に防止することができ、これにより対向車ドライバ等にグレアを与えてしまうのを効果的に抑制することができる。
【００２０】
上記構成において、透光部材の後面を構成する光反射制御面を、該光反射制御面への入射光を発光チップの一辺と平行な方向に拡散偏向反射させるように構成すれば、カットオフラインに沿って長く延びる配光パターンを形成して鮮明なカットオフラインを安定的に形成したり、配光パターンのカットオフライン近傍における光度分布を所望する光度分布に設定することが容易に可能となる。
【００２１】
ここで「発光チップの一辺と平行な方向に拡散偏向反射させる」とは、反射光を発光チップの一辺と平行な方向に拡散させること、反射光を発光チップの一辺と平行な方向に偏向させること、およびこれら拡散および偏向を同時に行うこと、のいずれかを意味するものである。
【００２２】
上記構成において、透光部材の前面において鏡面処理が施された「光軸近傍領域」の大きさや形状は特に限定されるものではないが、この「光軸近傍領域」の外周縁の位置を、透光部材の前面に入射する光源から光の入射角が該透光部材の臨界角と略同じ値となる位置に設定するようにすれば、該光軸近傍領域の存在によって透光部材の後面からの反射光を必要以上に遮蔽してしまうことなく、透光部材の前面に入射する光源からの光の略全量を該前面で反射させることができ、これにより光束利用効率を高めることができる。
【００２３】
ところで、半導体発光素子からなる光源においては、発光チップを封止するための封止樹脂部材を備えた構成となっていることが多いが、この封止樹脂部材で透光部材を構成することも可能である。このようにした場合には、灯具ユニットを光源ユニットとして一層簡易な構成とすることができ、また、光源と透光部材との間に空気層を介在させないようにすることができるので、光源光束を有効に利用することができる。
車両用前照灯の構成として、本願発明に係る灯具ユニットを複数個備えてなる構成とすれば、車両用前照灯全体としても薄型化を図ることが可能となる。
【００２４】
その際、これら複数個の灯具ユニットの一部を、その光源として発光チップの一辺が水平方向に延びるように配置された光源を有する水平カットオフライン形成用の灯具ユニットとして構成するとともに、他の少なくとも一部を、その光源として発光チップの一辺が水平方向に対して所定角度傾斜した方向に延びるように配置された斜めカットオフライン形成用の灯具ユニットとして構成すれば、上端部に水平カットオフラインおよび斜めカットオフラインを有する車両用前照灯に適した配光パターンを得ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２６】
図１は、本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯を示す正面図であり、図２は、図１のII-II 線断面図である。
【００２７】
これらの図に示すように、本実施形態に係る車両用前照灯１０は、ランプボディ１２とその前端開口部に取り付けられた素通し状の透光カバー１４とで形成される灯室内に、１２個の灯具ユニット２０、３０、４０と、これらを支持するユニットホルダ１６とが収容された構成となっている。
【００２８】
１２個の灯具ユニット２０、３０、４０は、４個ずつ上下３段で互いに略等間隔をおいて配置されている。その際、各段に配置された４個の灯具ユニット２０、３０、４０は、いずれも同様の構成を有している。
【００２９】
ユニットホルダ１６は、透光カバー１４の外形形状に略沿って形成された板状部材であって、図示しないエイミング機構を介してランプボディ１２に上下方向および左右方向に傾動可能に支持されている。このユニットホルダ１６には、各灯具ユニット２０、３０、４０に対応する位置に円形開口部１６ａが形成されており、これら各円形開口部１６ａの周囲４箇所には後方へ突出するボス１６ｂが形成されている。そして、これら４箇所のボス１６ｂに対して各灯具ユニット２０、３０、４０が複数のネジ１８で締付固定されている。
【００３０】
図３は、車両用前照灯１０から前方へ照射される光により灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンＰを透視的に示す図である。
【００３１】
同図に示すように、この配光パターンＰは、上端部に水平方向に延びる水平カットオフラインＣＬ１および該水平カットオフラインＣＬ１から所定の角度θで左上方へ延びる斜めカットオフラインＣＬ２を有する左配光のロービーム用配光パターンであって、上記角度θは１５°程度の値に設定されている。このロービーム用配光パターンＰにおいて、水平カットオフラインＣＬ１と斜めカットオフラインＣＬ２との交点であるエルボ点Ｅの位置は、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方の位置に設定されており、このエルボ点Ｅの左下近傍に高光度領域であるホットゾーンＨＺが形成されている。
【００３２】
なお本実施形態においては、車両用前照灯１０をエイミングする際の初期状態において、ユニットホルダ１６を予め鉛直面に対して前方側へ０．５〜０．６°傾斜させておくことにより、エルボ点Ｅの位置を上記位置に設定するようになっている。
【００３３】
このロービーム用配光パターンＰは、水平カットオフライン形成用パターンＰ１と、斜めカットオフライン形成用パターンＰ２と、拡散領域形成用パターンＰ３との合成配光パターンとして形成されるようになっている。
【００３４】
水平カットオフライン形成用パターンＰ１は、水平カットオフラインＣＬ１を形成するための配光パターンであって、下段に位置する４個の灯具ユニット２０からの光照射により形成されるようになっている。斜めカットオフライン形成用パターンＰ２は、斜めカットオフラインＣＬ２を形成するための配光パターンであって、中段に位置する４個の灯具ユニット３０からの光照射により形成されるようになっている。拡散領域形成用パターンＰ３は、ロービーム用配光パターンＰの拡散領域を形成するとともに水平カットオフラインＣＬ１を補助的に形成するための配光パターンであって、上段に位置する４個の灯具ユニット４０からの光照射により形成されるようになっている。
【００３５】
図４は、下段に位置する４個の灯具ユニット２０のうちの１個を単品で示す正面図であり、図５は、図４の要部詳細図であり、図６は、図４のVI-VI 線断面図である。
【００３６】
これらの図にも示すように、下段に位置する各灯具ユニット２０は、発光ダイオードからなる光源２４と、この光源２４からの光を入射させるように配置された透光部材２２と、光源２４を基板２６を介して支持する支持ブロック２８とを備えてなり、車両前後方向に延びる光軸Ａｘを有している。
【００３７】
光源２４は、正方形の発光チップ２４ａが半球状の封止樹脂部材２４ｂによって封止されてなり、その発光チップ２４ａの一辺２４ａ１を、該発光チップ２４ａの下端部において水平方向に延びるようにした状態で、該一辺２４ａ１を光軸Ａｘと直交させるようにして前向きに配置されている。
【００３８】
透光部材２２は、アクリル樹脂成形品等の透明な合成樹脂成形品からなり、光源２４からの入射光を該透光部材２２の前面２２ａで反射させた後に該透光部材２２の後面２２ｂで反射させて該透光部材２２の前面２２ａから出射させるように構成されている。
【００３９】
透光部材２２の前面２２ａは、光軸Ａｘと直交する平面で構成されており、その光軸近傍領域２２ａ１には、アルミニウム蒸着等による鏡面処理が施されている。この鏡面処理が施された光軸近傍領域２２ａ１は、透光部材２２の前面２２ａにおいて光軸Ａｘを中心とする円形領域として形成されており、その外周縁の位置は、透光部材２２の前面２２ａに入射する光源２４から光の入射角が透光部材２２の臨界角αと略同じ値となる位置に設定されている。
【００４０】
一方、透光部材２２の後面２２ｂは、該透光部材２２の前面２２ａに関して光源２４の発光中心と対称の位置を焦点Ｆとする回転放物面Ｐｒを基準面として形成された所定の光反射制御面で構成されており、その全域にわたってアルミニウム蒸着等による鏡面処理が施されている。この光反射制御面は、複数の反射素子２２ｓが縦長の格子状に形成されてなり、これら各反射素子２２ｓにより、透光部材２２の前面２２ａで反射してその後面２２ｂに入射する光源２４から光を、発光チップ２４ａの一辺２４ａ１と平行な方向（すなわち水平方向）に拡散反射させるようになっている。このとき、各反射素子２２ｓは、回転放物面Ｐｒに対して水平方向の曲率が僅かに大きい曲面で形成されており、これにより拡散角度を比較的小さい値に設定するようになっている。
【００４１】
透光部材２２の後面２２ｂには、光源２４を取り付けるための光源取付用凹部２２ｅが形成されており、この光源取付用凹部２２ｅの中央部には、光源２４の発光中心を半球状に囲む半球状凹部２２ｆが形成されている。そして、この半球状凹部２２ｆの内部空間には、エポキシ樹脂等の透明樹脂５０が充填されている。
【００４２】
透光部材２２の外周部には、９０°間隔で４つのタブ２２ｃが形成されており、これら各タブ２２ｃにはネジ挿通孔２２ｄが形成されている。そして、これら各ネジ挿通孔２２ｄにネジ１８を挿通させて各タブ２２ｃをユニットホルダ１６の各ボス１６ｂに締め付けることにより、発光チップ２４ａの一辺２４ａ１が水平方向に延びるように位置決めされた状態で、灯具ユニット２０のユニットホルダ１６への取付けが行われるようになっている。
【００４３】
図７は、下段に位置する各灯具ユニット２０から前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される水平カットオフライン形成用パターンＰ１を示す図である。なお、図３に示す水平カットオフライン形成用パターンＰ１は、４個の灯具ユニット２０によって形成されるので、図７に示す水平カットオフライン形成用パターンＰ１が４重に重畳されたものとなる。
【００４４】
図７において破線で示す配光パターンＰ１ｏは、透光部材２２の後面２２ｂを構成する光反射制御面が仮に回転放物面Ｐｒであるとした場合に形成される基本配光パターンであり、水平カットオフライン形成用パターンＰ１は、この基本配光パターンＰ１ｏを複数の反射素子２２ｓによって水平方向に拡散させたものとなっている。
【００４５】
その際、基本配光パターンＰ１ｏの上端部の輪郭は、光軸Ａｘと直交するようにして水平方向に延びる発光チップ２４ａの一辺２４ａ１の反転像として、水平方向に延びる鮮明なカットオフラインＣＬ１ｏとして形成されるが、それ以外の部分の輪郭は多少不鮮明なものとなる。また、この基本配光パターンＰ１ｏは、エルボ点Ｅに近い部分ほど明るい配光パターンとなる。
【００４６】
したがって、この基本配光パターンＰ１ｏを水平方向に拡散させることにより得られる水平カットオフライン形成用パターンＰ１は、上端部に水平カットオフラインＣＬ１を有するとともに、エルボ点Ｅの近傍にホットゾーンＨＺ１を有する横長の配光パターンとなる。
【００４７】
図８は、中段に位置する４個の灯具ユニット３０のうちの１個を単品で示す正面図であり、図９は、図８の要部詳細図であり、図１０は、図８のＸ-Ｘ 線断面図である。
【００４８】
これらの図にも示すように、中段に位置する各灯具ユニット３０は、発光ダイオードからなる光源３４と、この光源３４からの光を入射させるように配置された透光部材３２と、光源３４を基板３６を介して支持する支持ブロック３８とを備えてなり、車両前後方向に延びる光軸Ａｘを有している。
【００４９】
光源３４は、正方形の発光チップ３４ａが半球状の封止樹脂部材３４ｂによって封止されてなり、その発光チップ３４ａの一辺３４ａ１を、該発光チップ３４ａの下端部において水平方向に対して角度θで灯具正面視において右上方へ延びるようにした状態で、該一辺３４ａ１を光軸Ａｘと直交させるようにして前向きに配置されている。
【００５０】
透光部材３２は、アクリル樹脂成形品等の透明な合成樹脂成形品からなり、光源３４からの入射光を該透光部材３２の前面３２ａで反射させた後に該透光部材３２の後面３２ｂで反射させて該透光部材３２の前面３２ａから出射させるように構成されている。
【００５１】
透光部材３２の前面３２ａは、光軸Ａｘと直交する平面で構成されており、その光軸近傍領域３２ａ１には、アルミニウム蒸着等による鏡面処理が施されている。この光軸近傍領域３２ａ１は、透光部材３２の前面３２ａにおいて光軸Ａｘを中心とする円形領域として形成されており、その外周縁の位置は、透光部材３２の前面３２ａに入射する光源３４から光の入射角が透光部材３２の臨界角αと略同じ値となる位置に設定されている。
【００５２】
一方、透光部材３２の後面３２ｂは、該透光部材３２の前面３２ａに関して光源３４の発光中心と対称の位置を焦点Ｆとする回転放物面Ｐｒを基準面として形成された所定の光反射制御面で構成されており、その全域にわたってアルミニウム蒸着等による鏡面処理が施されている。この光反射制御面は、複数の反射素子３２ｓが上記角度θの方向と直交する方向に延びる縦長の格子状に形成されてなり、これら各反射素子３２ｓにより、透光部材３２の前面３２ａで反射して後面３２ｂに入射する光源３４から光を、発光チップ３４ａの一辺３４ａ１と平行な方向（すなわち上記角度θの方向）に拡散偏向反射させるようになっている。このとき、各反射素子３２ｓは、回転放物面Ｐｒに対して上記角度θの方向の曲率が僅かに大きい曲面を上記角度θの方向に関して左上方（灯具正面視において右上方）へ多少傾斜させるようにして形成されており、これにより拡散角度を比較的小さい値に設定した上で、透光部材３２の前面３２ａからの光出射方向を上記角度θの方向に沿って左上方へ偏向させるようになっている。
【００５３】
透光部材３２の後面３２ｂには、光源３４を取り付けるための光源取付用凹部３２ｅが形成されており、この光源取付用凹部３２ｅの中央部には、光源３４の発光中心を半球状に囲む半球状凹部３２ｆが形成されている。そして、この半球状凹部３２ｆの内部空間には、エポキシ樹脂等の透明樹脂５０が充填されている。
【００５４】
透光部材３２の外周部には、９０°間隔で４つのタブ３２ｃが形成されており、これら各タブ３２ｃにはネジ挿通孔３２ｄが形成されている。そして、これら各ネジ挿通孔３２ｄにネジ１８を挿通させて各タブ３２ｃをユニットホルダ１６の各ボス１６ｂに締め付けることにより、発光チップ３４ａの一辺３４ａ１が光軸Ａｘと直交する上記角度θの方向に延びるように位置決めされた状態で、灯具ユニット３０のユニットホルダ１６への取付けが行われるようになっている。
【００５５】
図１１は、中段に位置する各灯具ユニット３０から前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される斜めカットオフライン形成用パターンＰ２を示す図である。なお、図３に示す斜めカットオフライン形成用パターンＰ２は、４個の灯具ユニット３０によって形成されるので、図１１に示す斜めカットオフライン形成用パターンＰ２が４重に重畳されたものとなる。
【００５６】
図１１において破線で示す配光パターンＰ２ｏは、透光部材３２の後面３２ｂを構成する光反射制御面が仮に回転放物面Ｐｒであるとした場合に形成される基本配光パターンであり、斜めカットオフライン形成用パターンＰ２は、この基本配光パターンＰ２ｏを複数の反射素子２２ｓによって上記角度θの方向に拡散させたものとなっている。
【００５７】
その際、基本配光パターンＰ２ｏの上端部の輪郭は、光軸Ａｘと直交するようにして上記角度θの方向に延びる発光チップ３４ａの一辺３４ａ１の反転像として、上記角度θの方向に延びる鮮明なカットオフラインＣＬ２ｏとして形成されるが、それ以外の部分の輪郭は多少不鮮明なものとなる。また、この基本配光パターンＰ２ｏは、エルボ点Ｅに近い部分ほど明るい配光パターンとなる。
【００５８】
したがって、この基本配光パターンＰ１ｏを上記角度θの方向に拡散させるようにした上でこの角度θの方向に沿って左上方へ偏向させることにより得られる斜めカットオフライン形成用パターンＰ２は、上端部に斜めカットオフラインＣＬ２を有するとともに、エルボ点Ｅの近傍にホットゾーンＨＺ２を有する斜め横長の配光パターンとなる。
【００５９】
図１に示すように、上段に位置する各灯具ユニット４０は、下段に位置する各灯具ユニット２０と略同様の構成となっている。すなわち、各灯具ユニット４０は、発光ダイオードからなる光源４４と、この光源４４からの光を入射させるように配置された透光部材４２とを備えている。
光源４４は、灯具ユニット２０の光源２４と全く同様の構成を有しており、その配置も光源２４と全く同様である。
【００６０】
透光部材４２も、その後面に形成された複数の反射素子４２ｓ以外の構成は、灯具ユニット２０の透光部材２２と全く同様である。
【００６１】
すなわち、この透光部材４２においては、各反射素子４２ｓの水平方向の曲率が、灯具ユニット２０の透光部材２２の各反射素子２２ｓよりもある程度大きい値に設定されており、これにより透光部材４２からの出射光の水平方向の拡散角度を比較的大きい値に設定するようになっている。そしてこれにより、図３に示すように、上端部が水平カットオフラインＣＬ１に沿って水平方向に延びる広拡散の拡散領域形成用パターンＰ３を形成するようになっている。
次に本実施形態の作用効果について説明する。
【００６２】
本実施形態に係る灯具ユニット２０において、光源２４から透光部材２２に入射した光の大半はその前面２２ａに到達するが、その際、比較的光軸Ａｘ寄りの方向へ向かう光は、鏡面処理が施された光軸近傍領域２２ａ１に入射するので、該光軸近傍領域２２ａ１で反射してその多くが透光部材２２の後面２２ｂに入射する。一方、光源２４から透光部材２２に入射した光のうち光軸Ａｘから大きく離れた方向へ向かう光は、透光部材２２の前面２２ａに対して大きな入射角で入射するので、その大半が前面２２ａで内面反射して透光部材２２の後面２２ｂに入射する。その際、透光部材２２の前面２２ａは光軸Ａｘと直交する平面で構成されているので、透光部材２２の後面２２ｂへの入射は、透光部材２２の前面２２ａに関して発光チップ２４ａと対称の位置を仮想光源とする発散光となるが、透光部材２２の後面２２ｂは、仮想光源の位置を焦点Ｆとする回転放物面Ｐｒを基準面として形成された所定の光反射制御面で構成されているので、その後面２２ｂで反射してその前面２２ａから出射する光の方向を精度良く制御することができる。
【００６３】
また、本実施形態に係る灯具ユニット２０の光源２４は、その発光チップ２４ａの一辺２４ａ１を該発光チップ２４ａの下端部に位置させた状態で光軸Ａｘと直交させるようにして前向きに配置されているので、この灯具ユニット２０からの光照射により形成される水平カットオフライン形成用パターンＰ１は、上記一辺２４ａ１の反転像により鮮明な水平カットオフラインＣＬ１を有するものとなる。
【００６４】
しかも、本実施形態に係る灯具ユニット２０は、その光源２４が発光ダイオードで構成されており、この光源２４から光を透光部材２２の内部で２回反射させて前方へ出射させるように構成されているので、灯具ユニット２０を薄型に構成することができる。
【００６５】
このように本実施形態によれば、上端部に水平カットオフラインＣＬ１および斜めカットオフラインＣＬ２を有するロービーム用配光パターンＰを形成するように構成された車両用前照灯１０において、水平カットオフラインＣＬ１を形成するための灯具ユニット２０として、薄型の構成で鮮明な水平カットオフラインＣＬ１を形成可能な灯具ユニットを得ることができる。
【００６６】
しかも本実施形態においては、透光部材２２の前面２２ａにおける光軸近傍領域２２ａ１に鏡面処理が施されているので、光源２４からの光が上向きの直射光として灯具ユニット２０の前方へ照射されてしまうのを未然に防止することができ、これにより対向車ドライバ等にグレアを与えてしまうのを効果的に抑制することができる。
【００６７】
また本実施形態においては、透光部材２２の後面２２ｂを構成する光反射制御面が、該光反射制御面への入射光を発光チップ２４ａの一辺２４ａ１と平行な水平方向に拡散偏向反射させる複数の反射素子２２ｓで構成されているので、これらによって形成される横長の水平カットオフライン形成用パターンＰ１により、鮮明な水平カットオフラインＣＬ１を安定的に形成することができ、また、ロービーム用配光パターンＰの水平カットオフラインＣＬ１近傍における光度分布を所望する光度分布に設定することが容易に可能となる。
【００６８】
本実施形態においては、透光部材２２の前面２２ａにおいて鏡面処理が施された光軸近傍領域２２ａ１が円形に形成されており、その外周縁の位置が、透光部材２２の前面２２ａに入射する光源２４から光の入射角が該透光部材２２の臨界角αと略同じ値となる位置に設定されているので、該光軸近傍領域２２ａ１の存在によって透光部材２２の後面２２ｂからの反射光を必要以上に遮蔽してしまうことなく、透光部材２２の前面２２ａに入射する光源２４からの光の略全量を該前面２２ａで反射させることができ、これにより光束利用効率を高めることができる。
【００６９】
また本実施形態においては、斜めカットオフラインＣＬ２を形成するための灯具ユニット３０についても、上記灯具ユニット２０と略同様の構成を有しているので、これを薄型に構成した上で鮮明な斜めカットオフラインＣＬ２を形成することができる。
【００７０】
さらに本実施形態においては、ロービーム用配光パターンＰの拡散領域を形成するとともに水平カットオフラインＣＬ１を補助的に形成するための灯具ユニット４０についても、上記灯具ユニット２０と略同様の構成を有しているので、これを薄型に構成した上で拡散領域を形成するとともに水平カットオフラインＣＬ１を補助的に形成することができる。
【００７１】
そして本実施形態においては、灯室内に収容されている１２個の灯具ユニット２０、３０、４０が、すべて薄型に構成されているので、車両用前照灯１０としても薄型化を図ることができる。
【００７２】
また本実施形態においては、透光部材２２の後面２２ｂに形成された光源取付用凹部２２ｅの中央部に、光源２４の発光中心を半球状に囲む半球状凹部２２ｆが形成されているので、光源２４からの光を透光部材２２に対して略垂直に入射させることができる。そしてこれにより、光源２４から透光部材２２に入射する光を界面で不用意に屈折させてしまうことなく直進させることができるので、灯具ユニット２０の照射光制御を容易化することができる。しかも、半球状凹部２２ｆの内部空間には透明樹脂５０が充填されているので、光源２４の封止樹脂部材２４ｂと透光部材２２との間に空気層を介在させないようにすることができ、これにより界面での反射光を最小限に抑えて光束利用率を高めることができる。
【００７３】
上記実施形態に係る灯具ユニット２０において、その透光部材２２に代えて、図１２に示すような、光源２４の封止樹脂部材で構成された透光部材２２Ａを採用することも可能である。このような構成を採用した場合には、灯具ユニット２０を光源ユニットとして一層簡易な構成とすることができ、また、光源２４の発光チップ２４ａと透光部材２２Ａとの間に空気層が介在しないので、光源光束を有効に利用することができる。
【００７４】
上記実施形態においては、下段に配置された４個の灯具ユニット２０が、いずれも同様の構成を有しているものとして説明したが、各灯具ユニット２０相互間において各反射素子２２ｓの曲率等を異なった値に設定して水平方向の拡散角度等を適当に変化させるようにしてもよい。このような構成を採用した場合には、水平カットオフライン形成用パターンＰ１を一層光ムラの少ないものとすることができる。中段に配置された４個の灯具ユニット３０および上段に配置された４個の灯具ユニット４０についても同様である。
【００７５】
上記実施形態においては、１２個の灯具ユニット２０、３０、４０が４個ずつ上下３段で互いに略等間隔をおいて配置されているものとして説明したが、これら灯具ユニット２０、３０、４０の個数および配置等は、狙いとする配光パターンの形状や光度分布等に応じて適宜変更してよいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯を示す正面図
【図２】図１のII-II 線断面図
【図３】上記車両用前照灯から前方へ照射される光により灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図
【図４】上記車両用前照灯において下段に位置する４個の灯具ユニットのうちの１個を単品で示す正面図
【図５】図４の要部詳細図
【図６】図４のVI-VI 線断面図
【図７】下段に位置する各灯具ユニットから前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される水平カットオフライン形成用パターンを示す図
【図８】上記車両用前照灯において中段に位置する４個の灯具ユニットのうちの１個を単品で示す正面図
【図９】図８の要部詳細図
【図１０】図８のＸ-Ｘ 線断面図
【図１１】中段に位置する各灯具ユニットから前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される斜めカットオフライン形成用パターンを示す図
【図１２】上記実施形態の変形例を示す、図６と同様の図
【符号の説明】
１０ 車両用前照灯
１２ ランプボディ
１４ 透光カバー
１６ ユニットホルダ
１６ａ 円形開口部
１６ｂ ボス
２０、３０、４０ 灯具ユニット
２２、２２Ａ、３２、４２ 透光部材
２２ａ、３２ａ 前面
２２ａ１、３２ａ１ 光軸近傍領域
２２ｂ、３２ｂ 後面
２２ｃ、３２ｃ タブ
２２ｄ、３２ｄ ネジ挿通孔
２２ｅ、３２ｅ 光源取付用凹部
２２ｆ、３２ｆ 半球状凹部
２２ｓ、３２ｓ、４２ｓ 反射素子
２４、３４、４４ 光源
２４ａ、３４ａ 発光チップ
２４ａ１、３４ａ１ 一辺
２４ｂ、３４ｂ 封止樹脂部
２６、３６ 基板
２８、３８ 支持ブロック
５０ 透明樹脂
Ａｘ 光軸
ＣＬ１ 水平カットオフライン
ＣＬ２ 斜めカットオフライン
ＣＬ１ｏ、ＣＬ２ｏ カットオフライン
Ｅ エルボ点
Ｆ 焦点
ＨＺ、ＨＺ１、ＨＺ２ ホットゾーン
Ｐ ロービーム用配光パターン
Ｐ１ 水平カットオフライン形成用パターン
Ｐ２ 斜めカットオフライン形成用パターン
Ｐ３ 拡散領域形成用パターン
Ｐ１ｏ、Ｐ２ｏ 基本配光パターン
Ｐｒ 回転放物面

Claims (5)

  1. 上端部に所定のカットオフラインを有する配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、上記カットオフラインの直線部分を形成するために用いられる灯具ユニットであって、
    一辺が直線状に延びる発光チップを有する半導体発光素子からなる光源と、この光源からの光を入射させるように配置された透光部材とを備えてなり、
    上記光源が、上記発光チップの一辺を該発光チップの下端部に位置させた状態で該一辺を上記灯具ユニットの光軸と直交させるようにして前向きに配置されており、
    上記透光部材が、上記光源からの入射光を該透光部材の前面で反射させた後に該透光部材の後面で反射させて該透光部材の前面から出射させるように構成されており、
    上記透光部材の前面が、上記光軸と直交する平面で構成されるとともに、上記透光部材の後面が、該透光部材の前面に関して上記光源の発光中心と対称の位置を焦点とする回転放物面を基準面として形成された所定の光反射制御面で構成されており、
    上記透光部材の前面における光軸近傍領域に鏡面処理が施されるとともに、上記透光部材の後面に鏡面処理が施されている、ことを特徴とする灯具ユニット。
  2. 上記光反射制御面が、該光反射制御面への入射光を上記発光チップの一辺と平行な方向に拡散偏向反射させるように構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の灯具ユニット。
  3. 上記光軸近傍領域の外周縁の位置が、上記透光部材の前面に入射する上記光源から光の入射角が該透光部材の臨界角と略同じ値となる位置に設定されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の灯具ユニット。
  4. 上記透光部材が、上記光源の発光チップを封止する封止樹脂部材で構成されている、ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の灯具ユニット。
  5. 請求項１〜４いずれか記載の灯具ユニットを複数個備えてなる車両用前照灯であって、
    上記複数個の灯具ユニットの一部が、上記光源として上記発光チップの一辺が水平方向に延びるように配置された光源を有する水平カットオフライン形成用の灯具ユニットとして構成されており、
    上記複数個の灯具ユニットの他の少なくとも一部が、上記光源として上記発光チップの一辺が水平方向に対して所定角度傾斜した方向に延びるように配置された斜めカットオフライン形成用の灯具ユニットとして構成されている、ことを特徴とする車両用前照灯。
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