JP4850743B2 - 車両用前照灯 - Google Patents

Description

本発明は、光源から出射された光をリフレクタで反射するようにした車両用前照灯に関するものである。

従来、このような分野の技術として、実開平５−６６８０４号公報がある。この公報に記載されたプロジェクタ型車両用前照灯においては、投影レンズの出射方向前方に飾りレンズが設けられ、その飾りレンズにおける投影レンズからの有効光束が通過する範囲に水平方向の線状のプリズムカットが施されることにより上向き光を得ることができるようにされている。このような車両用前照灯を用いることで道路標識などの視認性を向上させることができる。

また、その他の従来の車両用前照灯としては、光源から直接出射された光を車両前方に向けて反射するためのリフレクタにおいて、その反射面の一部が上向き光を得ることができるように構成されたものも存在する。
実開平５−６６８０４号公報

しかしながら、上述した従来の車両用前照灯においては、飾りレンズやリフレクタに入射する前照灯の有効光束の一部を上向きの配光用に利用しているため、前照灯の主配光用として本来利用可能である光束から、実際に主配光用として利用される光束の割合が減少してしまう傾向にあった。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光源からの光束を有効に利用して頭上標識（ＯＨＳ）用の配光を形成するようにした車両用前照灯を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の車両用前照灯は、車両前後方向に延びる光軸を有し、光源から出射された光を、第１のリフレクタで車両前方に向けて反射させて、所定の配光を形成するように構成した車両用前照灯において、第１のリフレクタは、光源の上方又は下方の少なくとも一方に位置し、光軸を含む鉛直方向の断面が、光源を焦点とする略放物線形状の反射面を有し、光源からの光が直接入射可能な位置に設けられ、光源からの光を第１のリフレクタに向けて反射する反射面を有する第２のリフレクタを備え、第１のリフレクタが光源の下方に設けられる場合は、光源から直接第１のリフレクタの反射面に入射する第１の入射光と第２のリフレクタで反射されて第１のリフレクタの反射面に入射する第２の入射光とが共有する第１のリフレクタの反射面上の入射点において、第１の入射光の入射角が、第２の入射光の入射角よりも大きくなるように構成され、第１のリフレクタが光源の上方に設けられる場合は、第１の入射光と第２の入射光とが共有する第１のリフレクタの反射面上の入射点において、第１の入射光の入射角が、第２の入射光の入射角よりも小さくなるように構成されていることを特徴としている。

このような車両用前照灯によれば、主配光用に光源の上方又は下方の位置に設けられた断面放物線形状の反射面を有する第１のリフレクタとは別に第２のリフレクタが設けられ、光源から第２のリフレクタに入射する光が、第２のリフレクタの反射面によって反射されることにより、第２の入射光として第１のリフレクタ上の反射面に入射される。この第２の入射光の第１のリフレクタ上の入射点において、第１のリフレクタが光源の下方に設けられる場合は、光源から直接入射する第１の入射光の入射角が第２の入射光の入射角よりも大きくされ、第１のリフレクタが光源の上方に設けられる場合は、第１の入射光の入射角が第２の入射光の入射角よりも小さくされているので、主配光用として利用される光束を減少させること無く、上向きの配光を効率的に作り出すことができる。

第１のリフレクタは、光源の下方に設けられ、第２のリフレクタは、光源に対して車両前方側に設けられていることが好ましい。この場合、第２の入射光の第１のリフレクタ上の入射点における入射角を、確実に第１の入射光の入射角よりも小さくすることができる。また、本来は主配光用として利用され難い車両前方に直接出射された光源光を、上向きの配光用として利用することができ、光源からの光束を上向きの配光用としてより効率的に利用することができる。

また、第２のリフレクタは、略平面状の反射面を有することも好ましい。かかる構成を採れば、リフレクタの構造が単純化され結果、車両用前照灯全体の製造工程も簡略化される。

光源は、半導体発光素子であることが好ましい。半導体発光素子を光源とする際には、光源からの光束を主配光用に効率的に利用する必要があるが、第２のリフレクタと半導体発光素子とを組み合わせることで、省電力の実現と光量の確保とを両立することができる。

第１のリフレクタの反射面に対面して配置され、光源を配置するため天板を更に備え、第２のリフレクタは、天板の第１のリフレクタ側の面に設けられていることも好ましい。このように、天板に第２のリフレクタを設けることで、第２のリフレクタと光源及び第１のリフレクタとの位置関係を保ちながら、容易に第２のリフレクタを設置させることができる。

本発明によれば、光源からの光束を有効に利用して頭上標識（ＯＨＳ）用の配光を形成することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る車両用前照灯の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態にかかる車両用前照灯１０の側面図である。同図に示すように、車両用前照灯１０は、ランプボディ２０とその前方開口端に取り付けられた透明材料からなる透光カバー３０とで形成される灯室内に、車両前後方向に延びる光軸Ａ１を有する灯具ユニット１が、エクステンション／エイミング機構４０を介してその光軸Ａ１が車両上下方向及び左右方向に傾動可能に収容されてなる。

図２に示すように、灯具ユニット１は、ロービーム等の所定の配光を作り出すように形成された第１のリフレクタ２と、第１のリフレクタ２に向けて光を出射する光源としてのＬＥＤ（半導体発光素子）３と、ＬＥＤ３の車両前方側（図１の左側）に設けられて、ＬＥＤ３から直接光を受けて第１のリフレクタ２に向けてその光を反射させる第２のリフレクタ４と、第１のリフレクタ２の上方に設けられ、ＬＥＤ３及び第２のリフレクタ４を配置するための平板状の天板５とから構成されている。

第１のリフレクタ２には、灯具ユニット１の光軸Ａ１を含む鉛直面に沿った断面が、ＬＥＤ３の発光点を焦点とする略放物線状である回転放物面形状に形成された反射面２Ａが設けられている。この第１のリフレクタ２は、天板５の車両後方側（図１の右側）の端部にその端部が取り付けられることによって、反射面２Ａが天板５の下面と対面するように設けられている。さらに、第１のリフレクタ２の上方における天板５の下面には、下方に光を出射可能なようにＬＥＤ３が固定されている。これにより、ＬＥＤ３から直接出射されて反射面２Ａに入射する入射光Ｌ１は、反射面２Ａにおいて車両前方を向いた所定方向、例えばロービーム用であれば略水平方向に反射される。このような第１のリフレクタ２、ＬＥＤ３、及びエクステンション／エイミング機構４０の協働により、車両前方において所定の配光が形成される。

天板５の下面におけるＬＥＤ３の車両前方側には、天板５の下面に対して傾斜し、且つ車両前方側に延在するような小型平板状の第２のリフレクタ４が設けられている。この第２のリフレクタ４は、ＬＥＤ３からの光が直接入射可能な面を車両後方側に有するように配置され、その面は反射面２Ａに比較して小さい略平面形状の反射面４Ａを構成する。この反射面４Ａは、ＬＥＤ３から車両前方側の反射面４Ａに向けて直接出射された入射光Ｌ２を、第１のリフレクタ２の反射面２Ａに向けて反射させる機能を担う。具体的には、反射面４Ａは、第２のリフレクタ４及びＬＥＤ３の上方における反射面４Ａを基準にしたＬＥＤ３とほぼ対称な位置に、ＬＥＤ３の虚像Ｖ１を生成する。これにより、入射光Ｌ２は、虚像Ｖ１から出射されているものとみなされる。このような構成の第２のリフレクタ４においては、入射光Ｌ２の反射面２Ａ上の入射点Ｐ１において、入射光Ｌ２と入射点Ｐ１を共有する入射光Ｌ１の入射角θ_１１が、入射光Ｌ２の入射角θ_１２よりも大きくなるように反射面４Ａが向けられることになる。

以上のような車両用前照灯１０によれば、ロービーム等の主配光用に設けられた第１のリフレクタ２とは別に第２のリフレクタ４が設けられ、ＬＥＤ３から車両前方に向けて第２のリフレクタ４に入射する入射光Ｌ２が、反射面４Ａによって反射されることにより、第１のリフレクタ２上の反射面２Ａに入射される。この入射光Ｌ２の第１のリフレクタ２上の入射点Ｐ１において、ＬＥＤ３から直接入射する入射光Ｌ１の入射角θ_１１が、入射光Ｌ２の入射角θ_１２よりも大きくされているので、主配光用として利用される光束を減少させること無く、頭上標識（ＯＨＳ）用の上向きの配光を効率的に作り出すことができる。特に、ＬＥＤ３から車両前方に直接出射される光は、遮蔽等が行われることによりロービーム等の主配光用には本来使用されない傾向にあるので、第２のリフレクタ４をＬＥＤ３の車両前方側に配置することで光源からの光エネルギーを効率的に上向き配光用として利用することができる。

また、第２のリフレクタ４は、略平面状の反射面４Ａを有するので、リフレクタの構造が単純化され結果、車両用前照灯全体の製造工程も簡略化される。

さらに、光源としてのＬＥＤ３と第２のリフレクタ４とを組み合わせることで、省電力の実現と光量の確保とを両立することができる。

また、第２のリフレクタ４が、ＬＥＤ３の固定用の天板５の第１のリフレクタ２側の面に設けられているので、第２のリフレクタ４とＬＥＤ３及び第１のリフレクタ２との位置関係を保ちながら、容易に第２のリフレクタ４を設置させることができる。

［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態にかかる灯具ユニット２１の構成を示す縦断面図である。同図に示すように、灯具ユニット２１において、ＬＥＤ３の車両前方側に位置する第２のリフレクタ２４は、ＬＥＤ３の発光点と後述する虚像Ｖ２とを結ぶ線を回転軸とした回転双曲面状の反射面２４Ａを有し、その反射面２４Ａが形成する回転双曲面の一方の焦点上にＬＥＤ３が位置するように配置されている。ここで、この反射面２４Ａは、凹面となるように形成されている。

このような反射面２４Ａは、第２のリフレクタ４及びＬＥＤ３の上方における反射面２４Ａが形成する回転双曲面の他方の焦点の位置に、ＬＥＤ３の虚像Ｖ２を生成する。これにより、入射光Ｌ２は、虚像点Ｖ２から出射されているものとみなされる。このような構成の第２のリフレクタ２４においては、入射光Ｌ２の反射面２Ａ上の入射点Ｐ２において、入射光Ｌ２と入射点Ｐ２を共有する入射光Ｌ１の入射角θ_２１が、入射光Ｌ２の入射角θ_２２よりも大きくなるように反射面２４Ａが向けられることになる。

このような回転双曲面状の反射面２４Ａを有する第２のリフレクタ２４によっても、ＬＥＤ３から直接入射する入射光Ｌ１の入射角θ_２１が、入射光Ｌ２の入射角θ_２２よりも大きくされているので、主配光用として利用される光束を減少させること無く、頭上標識（ＯＨＳ）用の上向きの配光を効率的に作り出すことができる。

図４は、本発明の第２実施形態にかかる車両用前照灯による車両前方の光量分布を示す図であり、（ａ）は、灯具ユニット２１の斜視図、（ｂ）は、（ａ）の灯具ユニット２１を含む車両用前照灯の車両前方における光量分布を示す図である。これに対して、図９には、第２のリフレクタを除いた場合の比較例である車両用前照灯９０１による車両前方の光量分布を示している。ここでは、図４（ａ）及び図９（ａ）に示すように、ＬＥＤ３の出射方向に沿ってＶ軸、車両前後方向に沿ってＸ軸、車両横方向に沿ってＨ軸が設定されている。このような座標系に対応して、図４（ｂ）及び図９（ｂ）には、車両前方に位置するＨ−Ｖ平面における光量分布が等高線によって示されている。これらの結果により、本発明の第２実施形態の車両用前照灯においては、ロービームの配光分布の上方に上向きの配光が効率的に形成されていることが分かる。

［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態にかかる灯具ユニット３１の構成を示す縦断面図である。同図に示すように、灯具ユニット３１においては、第１のリフレクタ２は、ＬＥＤ３に対して上方側に配置されている。詳細には、灯具ユニット３１は、ＬＥＤ３及び第２のリフレクタ３４が配置された天板５と第１のリフレクタ２との位置関係及び形状が、第１実施形態に対して反転された構造を有している。

第２のリフレクタ３４は、ＬＥＤ３の車両後方側において、天板５の上面に対して傾斜し、且つ車両後方側に延在するような小型平板状の形状を有する。さらに、この第２のリフレクタ３４は、車両前方側に反射面３４Ａを有し、この反射面３４Ａは、ＬＥＤ３から反射面３４Ａに向けて直接出射された入射光Ｌ２を、第１のリフレクタ２の反射面２Ａに向けて反射させる機能を担う。具体的には、反射面３４Ａは、第２のリフレクタ３４の下方における反射面３４Ａを基準にしたＬＥＤ３とほぼ対称な位置に、ＬＥＤ３の虚像Ｖ３を生成する。これにより、入射光Ｌ２は、虚像Ｖ３から出射されているものとみなされる。このような構成の第２のリフレクタ３４においては、入射光Ｌ２の反射面２Ａ上の入射点Ｐ３において、入射光Ｌ２と入射点Ｐ１を共有する入射光Ｌ１の入射角θ_３１が、入射光Ｌ２の入射角θ_３２よりも小さくなるように反射面３４Ａが向けられることになる。

このような灯具ユニット３１においては、ＬＥＤ３から直接入射する入射光Ｌ１の入射角θ_３１が、入射光Ｌ２の入射角θ_３２よりも小さくされているので、主配光用として利用される光束を減少させること無く、頭上標識（ＯＨＳ）用の上向きの配光を効率的に作り出すことができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、第２の入射光Ｌ２を入射させる入射点Ｐ１は様々な位置に設定することが可能である。例えば、図６に示す本発明の変形例である灯具ユニット４１のように、第２のリフレクタ４４の反射面４４Ａの天板５に対する傾斜角を変更して、入射光Ｌ２の入射点Ｐ４を第１のリフレクタ２の反射面２Ａ上の車両後方側に位置するように設定しても良い。

また、第２のリフレクタの反射面は、凸面となるように形成されていてもよい。例えば、図７に示す本発明の変形例である灯具ユニット６１のように、第２のリフレクタ６４の反射面６４ＡがＬＥＤ３側に凸面となるような回転双曲面状に形成されていてもよい。この場合、反射面６４Ａが形成する回転双曲面の一方の焦点の位置に重なるようにＬＥＤ３が配置されることにより、他方の焦点の位置にＬＥＤ３の虚像Ｖ５が生成される。

また、第２のリフレクタの反射面としては、平面形状や回転双曲面形状以外にも様々な形状のものを採用することができる。例えば、図８（ａ）に示す本発明の変形例である灯具ユニット８１のように、第２のリフレクタ８４の反射面８４Ａが車両左右方向（Ｙ軸方向）に沿って延びる双曲柱状に形成されていてもよい。この場合も、図８（ｂ）に示すように、車両前方側においてロービームの配光分布の上方に上向きの配光が効率的に形成される。

本発明の第１実施形態にかかる車両用前照灯の構成を示す側面図である。 図１の灯具ユニットの構成を示す縦断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる灯具ユニットの構成を示す縦断面図である。 図３の灯具ユニットを含む車両用前照灯による車両前方の光量分布を示す図であり、（ａ）は、灯具ユニットの斜視図、（ｂ）は、（ａ）の灯具ユニットを含む車両用前照灯の車両前方における光量分布を示す図である。 本発明の第３実施形態にかかる灯具ユニットの構成を示す縦断面図である。 本発明の変形例にかかる灯具ユニットの構成を示す縦断面図である。 本発明の他の変形例にかかる灯具ユニットの構成を示す縦断面図である。 本発明の変形例である車両用前照灯による車両前方の光量分布を示す図であり、（ａ）は、灯具ユニットの斜視図、（ｂ）は、（ａ）の灯具ユニットを含む車両用前照灯の車両前方における光量分布を示す図である。 本発明の比較例である車両用前照灯による車両前方の光量分布を示す図であり、（ａ）は、車両用前照灯の斜視図、（ｂ）は、（ａ）の車両用前照灯の車両前方における光量分布を示す図である。

符号の説明

Ａ１…光軸１、１０…車両用前照灯、２…第１リフレクタ、２Ａ…反射面、４，２４，３４，４４，６４，８４…第２リフレクタ、４Ａ，２４Ａ，３４Ａ，４４Ａ，６４Ａ，８４Ａ…反射面、５…天板、Ｌ１，Ｌ２…入射光、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…入射点、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ５…虚像。

Claims (5)

1. 車両前後方向に延びる光軸を有し、光源から出射された光を、第１のリフレクタで車両前方に向けて反射させて、所定の配光を形成するように構成した車両用前照灯において、
   前記第１のリフレクタは、前記光源の上方又は下方の少なくとも一方に位置し、前記光軸を含む鉛直方向の断面が、光源を焦点とする略放物線形状の反射面を有し、
   前記光源からの光が直接入射可能な位置に設けられ、前記光源からの光を前記第１のリフレクタに向けて反射する反射面を有する第２のリフレクタを備え、
   前記第１のリフレクタが前記光源の下方に設けられる場合は、前記光源から直接前記第１のリフレクタの反射面に入射する第１の入射光と前記第２のリフレクタで反射されて前記第１のリフレクタの反射面に入射する第２の入射光とが共有する前記第１のリフレクタの反射面上の入射点において、前記第１の入射光の入射角が、前記第２の入射光の入射角よりも大きくなるように構成され、
   前記第１のリフレクタが前記光源の上方に設けられる場合は、前記第１の入射光と前記第２の入射光とが共有する前記第１のリフレクタの反射面上の入射点において、前記第１の入射光の入射角が、前記第２の入射光の入射角よりも小さくなるように構成されている、
   ことを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記第１のリフレクタは、前記光源の下方に設けられ、前記第２のリフレクタは、前記光源に対して車両前方側に設けら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. 前記第２のリフレクタは、略平面状の反射面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用前照灯。
4. 前記光源は、半導体発光素子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
5. 前記第１のリフレクタの反射面に対面して配置され、前記光源を配置するため天板を更に備え、
   前記第２のリフレクタは、前記天板の前記第１のリフレクタ側の面に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用前照灯。

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