JP4735424B2 - 車両用灯具 - Google Patents

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Description

この発明は、光源としてたとえばLEDなどの半導体型光源を使用する車両用灯具に関するものである。特に、この発明は、水平方向の奥行き寸法を小さくすることができる車両用灯具に関するものである。
この種の車両用灯具は、従来からある(たとえば、特許文献1)。以下、この車両用灯具について説明する。従来の車両用灯具は、光源としてのLEDの光をリフレクタで反射させた後、凸レンズを介して前方へ出射させるものである。前記リフレクタは、楕円を基本とする反射面を有する。前記LEDは、前記反射面の第1焦点もしくはその近傍に位置する。前記反射面の第2焦点は、前記凸レンズの焦点もしくはその近傍に位置する。前記反射面の光軸と前記凸レンズの光軸とは、一致もしくはほぼ一致して、ほぼ水平をなす。そして、前記LEDおよび前記リフレクタおよび前記凸レンズは、ほぼ水平方向に配置されている。
ところが、従来の車両用灯具は、反射面の光軸と凸レンズの光軸とがほぼ水平をなして、LEDおよびリフレクタおよび凸レンズがほぼ水平方向に配置されているので、水平方向の奥行き寸法が大きくなる。このために、従来の車両用灯具は、水平方向の奥行き寸法を小さくするというニーズに対応することができない。
なお、ほぼ平面状の反射面を使用して前後長を短くする(水平方向の奥行き寸法を小さくする)車両用灯具(車両用前照灯)は、従来からある(たとえば、特許文献2)。しかしながら、この従来の車両用灯具は、光源として放電バルブを使用するものであって、LEDなどの半導体型光源を使用するものではない。しかも、この従来の車両用灯具は、投影レンズの光軸が車両前後方向(水平方向)に延び、リフレクタの光軸を投影レンズの光軸に対して交差させ、リフレクタからの反射光をほぼ平面状の反射面で投影レンズ側に反射させるものである。このために、この従来の車両用灯具は、放電バルブおよびリフレクタおよび投影レンズおよびほぼ平面状の反射面が車両前後方向に配置されているので、前記の車両用灯具と同様に、水平方向の奥行き寸法が大きくなり、水平方向の奥行き寸法を小さくするというニーズに対応することができない。
特開2006−107955号公報 特開2005−228715号公報
この発明が解決しようとする問題点は、従来の車両用灯具では、水平方向の奥行き寸法を小さくするというニーズに対応することができないという点にある。
この発明(請求項1にかかる発明)は、楕円または楕円を基本とする第1反射面を有する第1リフレクタと、第1反射面の光軸に対して交差する平面をなす第2反射面およびその第2反射面に設けられている開口部を有する第2リフレクタと、発光部が第1反射面の第1焦点もしくはその近傍に位置する半導体型光源と、光軸がほぼ水平をなしていてかつ第1反射面の光軸および第2反射面に対して交差する光学レンズと、を備え、第1リフレクタおよび第2リフレクタおよび半導体型光源が光学レンズとその光学レンズの焦点との間に配置されており、第1リフレクタおよび第2リフレクタおよび半導体型光源と光学レンズとがほぼ水平に配置されており、第1反射面の第2焦点が光学レンズの焦点もしくはその近傍に位置し、第2反射面の開口部の縁が光学レンズの焦点もしくはその近傍に位置し、半導体型光源の発光部からの光であって第1反射面で反射された反射光の一部が開口部を通ってカットオフされ、残りの反射光が第2反射面で反射されて光学レンズを透過して所定の基本配光パターンで外部に照射される、ことを特徴とする。
また、この発明(請求項2にかかる発明)は、半導体型光源と第1反射面とがペアをなしていて複数ペアを備える、ことを特徴とする。
さらに、この発明(請求項3にかかる発明)は、発光部からの光が光学レンズに直接入射してその光学レンズを透過して所定の補助配光パターンで外部に照射される別個の半導体型光源を備える、ことを特徴とする。
さらにまた、この発明(請求項4にかかる発明)は、半導体型光源がその半導体型光源の基板を介してヒートシンクに、基板面がほぼ垂直となるように、取り付けられており、そのヒートシンクがほぼ垂直置き(縦置き)に設けられている、ことを特徴とする。
この発明(請求項1にかかる発明)の車両用灯具は、第1リフレクタおよび第2リフレクタおよび半導体型光源が光学レンズとその光学レンズの焦点との間に配置されていて、かつ、第1リフレクタおよび第2リフレクタおよび半導体型光源と光学レンズとがほぼ水平に配置されているので、光学レンズの光軸方向、すなわち、水平方向の奥行き寸法を小さくすることができ、水平方向の奥行き寸法を小さくするというニーズに対応することができる。しかも、この発明(請求項1にかかる発明)の車両用灯具は、第2反射面の開口部が半導体型光源の発光部からの光であって第1反射面で反射された反射光の一部をカットオフするシェード機能を有するので、シェードが不要である。この結果、この発明(請求項1にかかる発明)の車両用灯具は、部品点数を軽減することができ、その分、製造コストを安価にすることができる。
また、この発明(請求項2にかかる発明)の車両用灯具は、半導体型光源と第1反射面とがペアをなしていて複数ペアを備えるものであるから、光学レンズから照射される光の光量を上げることができる。しかも、この発明(請求項2にかかる発明)の車両用灯具は、半導体型光源と第1反射面とからなるペアごとによる配光パターンを形成することができるので、複数ペアの半導体型光源の点灯消灯を適宜に制御することにより、配光パターンを簡単に配光制御することができる。
さらに、この発明(請求項3にかかる発明)の車両用灯具は、発光部からの光が光学レンズに直接入射してその光学レンズを透過して所定の補助配光パターンで外部に照射される別個の半導体型光源を備えるものであるから、基本配光パターン以外に補助配光パターンが得られる。この結果、この発明(請求項3にかかる発明)の車両用灯具は、基本配光パターンと補助配光パターンとを組み合わせた複数種類の配光パターンが得られるので、走行状態に応じた配光パターンが得られ、交通安全に貢献することができる。
さらにまた、この発明(請求項4にかかる発明)の車両用灯具は、半導体型光源がその半導体型光源の基板を介してヒートシンクに、基板面がほぼ垂直となるように、取り付けられており、そのヒートシンクがほぼ垂直置きに設けられている。この結果、この発明(請求項4にかかる発明)の車両用灯具は、半導体型光源とヒートシンクとがほぼ水平に配置されるので、半導体型光源において発生した熱をほぼ垂直置きのヒートシンクを介して効率よく発散させることができる。しかも、この発明(請求項4にかかる発明)の車両用灯具は、第1リフレクタおよび第2リフレクタおよび半導体型光源を光学レンズとその光学レンズの焦点との間にほぼ水平に配置するので、ヒートシンクの上方を外気に開放させることができる。これにより、この発明(請求項4にかかる発明)の車両用灯具は、半導体型光源の熱をさらに効率よく外気に発散させることができる。
以下に、この発明にかかる車両用灯具の実施例の2例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この明細書中「前、後、上、下、左、右」は、車両用灯具を車両に装備した際の車両の「前、後、上、下、左、右」である。さらに、図面において、符号「VU−VD」は、スクリーンの上下の垂直線を示す。符号「HL−HR」は、スクリーンの左右の水平線を示す。
図1〜図5は、この発明にかかる車両用灯具の実施例1を示す。以下、この実施例1にかかる車両用灯具の構成について説明する。この例は、たとえば、自動車用前照灯について説明する。図において、符号1は、この実施例1にかかる車両用灯具である。前記車両用灯具1は、図に示すように、ユニット構造をなす。前記車両用灯具1は、下側の第1リフレクタ2と、上側の第2リフレクタ3と、複数個この例では3個の半導体型光源4と、光学レンズとしての投影レンズ(凸レンズ、集光レンズ)5と、ヒートシンク6と、図示しない自動車用前照灯のランプハウジングおよびランプレンズ(たとえば、素通しのアウターレンズなど)と、から構成されている。
前記第1リフレクタ2および前記第2リフレクタ3および前記半導体型光源4および前記投影レンズ5および前記ヒートシンク6は、ランプユニットを構成する。前記のランプユニットは、自動車用前照灯のランプハウジングおよびランプレンズにより区画されている灯室内に、たとえば光軸調整機構を介して配置されている。
前記第1リフレクタ2および前記第2リフレクタ3は、光不透過性の樹脂部材などから構成されており、ケーシングやハウジングやホルダなどの保持部材と兼用である。また、前記第1リフレクタ2と前記第2リフレクタ3は、一体構造をなすものである。なお、前記第1リフレクタ2と前記第2リフレクタ3は、別体構造をなすものであって、適宜の固定手段(たとえば、ボルトナット、スクリュー、加締め、クリップなど)により、一体に固定されているものでも良い。
前記第1リフレクタ2は、上側の部分および後側の部分が開口し、下側の部分および前側の部分が閉塞している。前記第1リフレクタ2の閉塞部の凹内面には、アルミ蒸着もしくは銀塗装などが施されていて3個の第1反射面71、72、73がそれぞれ設けられている。
前記3個の第1反射面71、72、73は、図1に示すように、正面視において、前記投影レンズ5の焦点F3および光軸Z3−Z3を通る垂直線(図1中のII−II線、真ん中の第1反射面71の光軸Z11−Z11)に対して左右対称にそれぞれ設けられている。前記3個の第1反射面71、72、73は、楕円または楕円を基本とする反射面、たとえば、回転楕円面または楕円を基本とした自由曲面(NURBS曲面)などの反射面からなる。このために、前記3個の第1反射面71、72、73は、3個の第1焦点F11、F12、F13と、共通の第2焦点F2と、3本の光軸Z11−Z11、Z12−Z12、Z13−Z13と、をそれぞれ有する。前記3個の3個の第1反射面71、72、73は、図3に示すように、前記3個の半導体型光源4からの光L1をそれぞれ所定のパターンP1、P2、P3で反射させる。前記3個のパターンP1、P2、P3の一部は、重畳されている。
前記第2リフレクタ3は、下側の部分および前側の部分が開口し、上側の部分および後側の部分が閉塞している。前記第2リフレクタ3の後側の部分の閉塞部分は、板部からなる。前記第2リフレクタ3の板部の前面には、アルミ蒸着もしくは銀塗装などが施されていて平面をなす第2反射面8が設けられている。前記第2反射面8は、上部が前記投影レンズ5側に位置するように傾斜していて、かつ、前記3個の第1反射面71、72、73の3本の光軸Z11−Z11、Z12−Z12、Z13−Z13に対してそれぞれ傾斜している。また、前記第2反射面8の下側には、開口部9が設けられている。前記開口部9は、前記3個の第1反射面71、72、73からの反射光L2の一部を通してカットオフするものである。前記開口部9には、カットオフされた光が前記投影レンズ5側に進まないような処理が施されている。
前記3個の半導体型光源4は、たとえば、LED、EL(有機EL)などの自発光半導体型光源(この実施例1ではLED)を使用する。前記3個の半導体型光源4は、基板10と、前記基板10の一面に固定された微小な矩形形状(正方形形状)の光源チップ(半導体チップ)の発光部(図示せず)と、前記発光部を覆う光透過部材11と、から構成されている。前記3個の半導体型光源4は、前記基板10を介して前記ヒートシンク6に、前記基板10の平面がほぼ垂直となるように、取り付けられている。前記3個の半導体型光源4の前記発光部は、前記3個の第1反射面71、72、73の前記第1焦点F11、F12、F13もしくはその近傍に位置する。
前記3個の半導体型光源4と前記3個の第1反射面71、72、73とは、それぞれペアをなし、かつ、複数この例では3個のペアをなすものである。
前記投影レンズ5は、前記第1リフレクタ2の上側の開口の縁部および前記第2リフレクタ3の前側の開口の縁部に保持されている。前記投影レンズ5は、非球面レンズの凸レンズである。前記投影レンズ5の前方側(外部側)は、凸非球面をなし、一方、前記投影レンズ5の後方側(内部側)は、平非球面をなすものである。なお、前記投影レンズとしては、前方側を曲率が大きい(曲率半径が小さい)凸非球面とし、一方、後方側を曲率が小さい(曲率半径が大きい)凸非球面としてもよい。この場合、前記投影レンズ5の焦点距離が小さくなるので、その分、前記投影レンズ5のほぼ水平な光軸Z3−Z3方向の寸法がコンパクトとなる。
前記投影レンズ5は、ほぼ水平な光軸Z3−Z3と、前記投影レンズ5からフロントフォーカス(前側焦点距離)の位置に位置する前側焦点、すなわち、焦点F3(物空間側の焦点面であるメリジオナル像面)と、を有する。前記投影レンズ5のほぼ水平な光軸Z3−Z3は、前記3個の第1反射面71、72、73の3本の光軸Z11−Z11、Z12−Z12、Z13−Z13にほぼ直交しており、かつ、前記第2反射面8に交差している。なお、前記半導体型光源4の光は、高い熱を持たないので、前記投影レンズ5として樹脂製のレンズを使用することができる。前記投影レンズ5は、この例ではアクリルを使用する。
前記ヒートシンク6は、平板の背面に複数枚のフィンを適宜間隔を開けて垂直方向に一体に設けたものである。前記ヒートシンク6の平板の表面には、前記半導体型光源4が前記基板10を介して前記基板10の平面がほぼ垂直なるように取り付けられている。前記ヒートシンク6は、前記第1リフレクタ2に取り付けられている。
前記第1リフレクタ2および前記第2リフレクタ3および前記個の半導体型光源4は、前記投影レンズ5と前記投影レンズ5の焦点F3との間に配置されている。前記第1リフレクタ2および前記第2リフレクタ3および前記個の半導体型光源4と、前記投影レンズ5とは、ほぼ水平に配置されている。一方、前記第1リフレクタ2および前記個の半導体型光源4と、前記第2リフレクタ3とは、上下に配置されている。
前記3個の第1反射面71、72、73の共通の第2焦点F2は、前記投影レンズ5の焦点F3もしくはその近傍に位置する。前記第2反射面8の下側に位置する前記開口部9の縁は、前記投影レンズ5の焦点F3もしくはその近傍に位置する。前記第2反射面8の前記開口部9の縁には、基本配光パターンP1、P2、P3のカットオフラインを形成するエッジ12が設けられている。
この実施例1にかかる車両用灯具1は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。
まず、車両用灯具1の3個の半導体型光源4の発光部を点灯発光させる。すると、3個の半導体型光源4の発光部から光L1が放射される。この光L1は、3個の第1反射面71、72、73でそれぞれ反射される。この反射光L2は、3個の第1反射面71、72、73の共通の第2焦点F2および投影レンズ5の焦点F3に集束する。第2焦点F2および投影レンズ5の焦点F3に集束する反射光L2の一部は、第2反射面8の下側に位置する開口部9を通ってカットオフされる。
残りの反射光L2は、所定の3個のパターンP1、P2、P3で第2反射面8において反射される。この所定の3個のパターンP1、P2、P3の下の縁には、第2反射面8の開口部9の縁のエッジ12により、カットオフラインが形成されている。第2反射面8からの反射光L3は、投影レンズ5を透過して、所定の3個のパターンP1、P2、P3が上下左右反転された所定の基本配光パターンP10、P20、P30として自動車C(車両)前方に投影されて路面などを照明する。この基本配光パターンP10、P20、P30の上の縁には、カットオフラインが形成されている。この基本配光パターンP10、P20、P30としては、たとえば、すれ違い用配光パターンまたは高速道路用配光パターンである。
また、半導体型光源4の発光部の点灯発光により、半導体型光源4に熱が発生すると、その熱は、ヒートシンク6に伝達され、かつ、そのヒートシンク6を介して外気(外部)に発散される。
この実施例1にかかる車両用灯具1は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。
この実施例1にかかる車両用灯具1は、第1リフレクタ2および第2リフレクタ3および3個の半導体型光源4が投影レンズ5とその投影レンズ5の焦点F3との間に配置されていて、かつ、第1リフレクタおよび第2リフレクタおよび半導体型光源と光学レンズとがほぼ水平に配置されているので、投影レンズ5の光軸Z3−Z3方向、すなわち、水平方向の奥行き寸法を小さくすることができ、水平方向の奥行き寸法を小さくするというニーズに対応することができる。
しかも、この実施例1にかかる車両用灯具1は、第2反射面8の開口部9が3個の半導体型光源4の発光部からの光L1であって3個の第1反射面71、72、73で反射された反射光L2の一部をカットオフするシェード機能を有するので、シェードが不要である。この結果、この実施例1にかかる車両用灯具1は、部品点数を軽減することができ、その分、製造コストを安価にすることができる。
また、この実施例1にかかる車両用灯具1は、3個の半導体型光源4と3個の第1反射面71、72、73とがそれぞれペアをなしているものであるから、投影レンズ5から照射される光L3の光量を上げることができる。しかも、この実施例1にかかる車両用灯具1は、3個の半導体型光源4と3個の第1反射面71、72、73とからなる3個のペアごとによる配光パターンP1、P2、P3(P10、P20、P30)を形成することができるので、3個のペアの半導体型光源4の点灯消灯を適宜に制御することにより、配光パターンを簡単に配光制御することができる。
さらに、この実施例1にかかる車両用灯具1は、3個の半導体型光源4がその3個の半導体型光源4の基板10を介してヒートシンク6に、基板10の平面がほぼ垂直となるように、取り付けられており、そのヒートシンク6がほぼ垂直置きに設けられている。この結果、この実施例1にかかる車両用灯具1は、3個の半導体型光源4とヒートシンク6とがほぼ水平に配置されるので、3個の半導体型光源4において発生した熱をほぼ垂直置きのヒートシンク6を介して効率よく発散させることができる。しかも、この実施例1にかかる車両用灯具1は、第1リフレクタ2および第2リフレクタ3および3個の半導体型光源4を投影レンズ5とその投影レンズ5の焦点F3との間にほぼ水平に配置することができるので、ヒートシンク6の上方を外気に開放させることができる。これにより、この実施例1にかかる車両用灯具1は、3個の半導体型光源4の熱を、図2中の実線矢印に示すように、下から上にさらに効率よく外気に発散させることができる。
図6〜図8は、この発明にかかる車両用灯具の実施例2を示す。図中、図1〜図5とどう符号は、同一のものを示す。以下、この実施例2にかかる車両用灯具100について説明する。
この実施例2にかかる車両用灯具100は、3個の半導体型光源4と別個の1個の半導体型光源13を備えるものである。前記別個の半導体型光源13は、前記3個の半導体型光源4と第2リフレクタ3との間に、投影レンズ5の下半分と対向するように、配置されている。前記別個の半導体型光源13は、色度座標の白色範囲のほぼ中心付近の色の光L4を放射するものである。前記別個の半導体型光源13は、3個の半導体型光源4と同様に、基板10と、前記基板10の一面に固定された微小な矩形形状(正方形形状)の光源チップ(半導体チップ)の発光部(図示せず)と、前記発光部を覆う光透過部材11と、から構成されている。前記別個の半導体型光源13は、前記基板10を介して前記ヒートシンク6に、前記基板10の平面がほぼ垂直となるように、取り付けられている。
この実施例2にかかる車両用灯具100は、以上のごとき構成からなるので、3個の半導体型光源4を点灯させると、前記の実施例1のように、所定の基本配光パターンP10、P20、P30が自動車C(車両)前方に投影されて路面などを照明する。また、別個の半導体型光源13の発光部を点灯発光させると、この別個の半導体型光源13の発光部からの光L4は、投影レンズ5の下半分に直接入射してその投影レンズ5の下半分を透過して所定の補助配光パターンP4またはP5で外部に照射される。この所定の補助配光パターンとしては、たとえば、オーバーヘッドサイン照明用配光パターンP4または走行用配光パターンP5またはディタイムライト用配光パターン(図示せず)またはフォグランプ用配光パターン(図示せず)などである。
この実施例2にかかる車両用灯具100は、以上のごとき構成および作用からなるので、発光部からの光L4が投影レンズ5の下半分に直接入射してその投影レンズ5の下半分を透過して所定の補助配光パターンP4またはP5で自動車C(車両)前方に投影されてオーバーヘッドサインまたは路面などを照明する別個の半導体型光源13を備えるものであるから、基本配光パターンP10、P20、P30以外に補助配光パターンP4またはP5が得られる。この結果、この実施例2にかかる車両用灯具100は、基本配光パターンP10、P20、P30と補助配光パターンP4またはP5とを組み合わせた複数種類の配光パターンが得られるので、走行状態に応じた配光パターンが得られ、交通安全に貢献することができる。
なお、前記の実施例1、2においては、車両用灯具として自動車用前照灯について説明するものである。ところが、この発明においては、車両用灯具として自動車用前照灯以外の灯具、たとえば、リヤコンビネーションランプのテールランプやブレーキランプやテール・ブレーキランプやバックアップランプなどであっても良い。
この発明にかかる車両用灯具の実施例1を示す正面図である。 同じく、図1におけるII−II線断面図である。 同じく、3個の第1反射面と1個の第2反射面との反射光路を示す説明図である。 同じく、スクリーン上の基本配光パターンを示す説明図である。 同じく、路面上の基本配光パターンを示す説明図である。 この発明にかかる車両用灯具の実施例2を示す縦断面図である。 同じく、3個の第1反射面と1個の第2反射面との反射光路と別個の半導体型光源とを示す説明図である。 同じく、スクリーン上の基本配光パターンと捕縄配光パターンとを示す説明図である。
符号の説明
1 車両用灯具
2 第1リフレクタ
3 第2リフレクタ
4 半導体型光源(LED)
5 投影レンズ
6 ヒートシンク
71、72、73 第1反射面
8 第2反射面
9 開口部
10 基板
11 光透過部材
12 エッジ
13 別個の半導体型光源
C 自動車
HL−HR 左右の水平線
VU−VD 上下の垂直線
F11、F12、F13 第1反射面の第1焦点
F2 第1反射面の第2焦点
F3 投影レンズの焦点
Z11−Z11、Z12−Z12、Z13−Z13 第1反射面の光軸
Z3−Z3 投影レンズの光軸
P1、P2、P3 第1反射面および第2反射面で形成されるパターン
P10、P20、P30 所定の基本配光パターン
P4、P5 所定の補助配光パターン
L1 半導体型光源からの光
L2 第1反射面からの反射光
L3 第2反射面からの反射光
L4 別個の半導体型光源からの光

Claims (4)

  1. 光源として半導体型光源を使用する車両用灯具において、
    楕円または楕円を基本とする第1反射面を有する第1リフレクタと、
    前記第1反射面の光軸に対して交差する平面をなす第2反射面と、前記第2反射面に設けられている開口部と、を有する第2リフレクタと、
    発光部が前記第1反射面の第1焦点もしくはその近傍に位置する前記半導体型光源と、
    光軸がほぼ水平をなしていてかつ前記第1反射面の光軸および前記第2反射面に対して交差する光学レンズと、
    を備え、
    前記第1リフレクタおよび前記第2リフレクタおよび前記半導体型光源は、前記光学レンズと前記光学レンズの焦点との間に配置されており、
    前記第1リフレクタおよび前記第2リフレクタおよび前記半導体型光源と前記光学レンズとは、ほぼ水平に配置されており、
    前記第1反射面の第2焦点は、前記光学レンズの焦点もしくはその近傍に位置し、
    前記第2反射面の前記開口部の縁は、前記光学レンズの焦点もしくはその近傍に位置し、
    前記半導体型光源の発光部からの光であって前記第1反射面で反射された反射光の一部は、前記開口部を通ってカットオフされ、残りの反射光は、前記第2反射面で反射されて前記光学レンズを透過して所定の基本配光パターンで外部に照射される、
    ことを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記半導体型光源と前記第1反射面とは、ペアをなし、複数ペアを備える、
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。
  3. 前記半導体型光源と別個の半導体型光源を備え、
    前記別個の半導体型光源の発光部からの光は、前記光学レンズに直接入射して前記光学レンズを透過して所定の補助配光パターンで外部に照射される、
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の車両用灯具。
  4. 前記半導体型光源は、前記半導体型光源の基板を介してヒートシンクに、前記基板面がほぼ垂直となるように、取り付けられており、
    前記ヒートシンクは、ほぼ垂直置きに設けられている、
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用灯具。

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