JP5009031B2

JP5009031B2 - 車両用灯具ユニット

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Publication number: JP5009031B2
Application number: JP2007103188A
Authority: JP
Inventors: 裕介仲田
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-04-10
Filing date: 2007-04-10
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2027-04-10
Also published as: EP1980786B1; EP1980786A1; KR100986778B1; US20080253142A1; CN101285562A; KR20080092275A; US7712936B2; CN101285562B; JP2008262754A

Description

本発明は車両用灯具ユニットに関し、特に、すれ違いビーム用前照灯に用いるプロジェクタ型の車両用灯具ユニットに関するものである。

車両用灯具ユニットとして近年、プロジェクタ型の前照灯が多く採用されるようになってきている。このプロジェクタ型の前照灯は、車両前後方向に延びるレンズ中心軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後方側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて前記レンズ中心軸寄りに反射させるリフレクタと、を備える。
このプロジェクタ型の前照灯をすれ違いビーム用前照灯として用いる場合には、投影レンズとリフレクタとの間に、このリフレクタからの反射光の一部を遮蔽して上向き照射光を除去するシェードが設けられ、これにより明暗境界線を有するすれ違いビーム用配光パターンを形成するようになっている（例えば特許文献１参照）。

このすれ違いビーム用配光パターンの基本配光パターンは、シェードの上端縁の形状が投影された明暗境界線を有する配光パターンとなっている。明暗境界線は、対向車線側が水平カットオフラインで構成されており、自車線側が上記水平カットオフラインから左側に１５°で立ち上がる斜めカットオフラインで構成されている。そして、この基本配光パターンでは、高光度領域（ホットゾーン）が明暗境界線の斜めカットオフライン右端部下方近傍に形成されるようになっている。

特開２００４−９５４８１号公報

しかしながら、上記した従来のプロジェクタ型の前照灯は、すれ違い配光時、一般に投影レンズの焦点位置がシェードの上端縁に設定されているため、シェードにより上向き照射光の略半分が除去されてしまい、特に、ホットゾーンの一部分が明暗境界線の斜めカットオフラインによってカットされることから、光利用効率が低いという欠点があった。また、シェードには鏡面処理がなされなされているものもあるが、反射によるロスは少なからず生じた。

従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、シェードによってカットされる光量を減少でき、且つ高光度領域を自車線側にずらすことが可能となる車両用灯具ユニットを提供するものである。

本発明の上記目的は、車両前後方向に延びるレンズ中心軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後方側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて前記レンズ中心軸寄りに反射させるリフレクタと、このリフレクタからの反射光の一部を遮蔽するように、上端縁が前記投影レンズの後方側焦点近傍を通るようにして配置されたシェードと、を備えた車両用灯具ユニットであって、
前記シェードの上端縁を通るように設定された前記レンズ中心軸に対し、前記リフレクタの光軸を、前記上端縁から離反する方向へずらしたことを特徴とする車両用灯具ユニットにより達成される。

上記構成の車両用灯具ユニットによれば、従来大きく除去されていたリフレクタの光軸近傍の高密度光束が、シェードの上端縁に大きく干渉することなく投影レンズへ入射可能となる。これにより、シェードの上端縁によってカットされる高光度領域（ホットゾーン）の除去光量が減少され、且つ高光度領域が自車線側にずらされることとなる。

また、上記構成の車両用灯具ユニットにおいて、前記リフレクタの光軸が、前記レンズ中心軸に対して車両幅方向の自車線側に平行移動されることが望ましい。

このような構成の車両用灯具ユニットによれば、シェードの上端縁において、リフレクタの光軸が、レンズ中心軸に対して車両幅方向の自車線側に平行にずらされることで、この光軸変位によって投影レンズへ入射しなくなる光が、ずれ分のみの僅かな量に抑止される。

更に、上記構成の車両用灯具ユニットにおいて、前記光源が支持部材に固定され、
前記シェードの左右両側に突設された一対の係合基台部に外方より挟持係合して前記リフレクタが固定され、
右側及び左側の前記係合基台部から前記レンズ中心軸までの距離が、前記リフレクタの光軸のずれ量に応じた差異を有して形成されることが望ましい。

このような構成の車両用灯具ユニットによれば、リフレクタの光軸をずらす構成がシェードのみに設けられるので、右配光用のときは右側にリフレクタをずらしてシェードに固定し、左配光用のときは同一のリフレクタを左側にずらしてシェードに固定することができる。
したがって、右配光用と左配光用の使用地域先毎に異形状のシェードを設計しなければならない状況下において、このシェードにおける係合基台部の形状違いのみでリフレクタの光軸をずらすことができ、リフレクタを共用部品とすることができる。
また、シェード・リフレクタと、光源・支持部材とを別に固定することで、支持部材を放熱部材としつつ、シェード・リフレクタを耐熱性に劣るものの軽量な樹脂製とすることができる。

本発明に係る車両用灯具ユニットによれば、従来大きく除去されていたリフレクタの光軸近傍の高密度光束が、シェードの上端縁に大きく干渉することなく投影レンズへ入射可能となる。これにより、シェードの上端縁によってカットされる高光度領域の除去光量を低減し、且つ高光度領域を自車線側にずらすことが可能となる。この結果、ドライバーの視認性を向上させることができる。

以下、本発明に係る車両用灯具ユニットの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る車両用灯具ユニットを備えた車両用灯具を示す正面図、図２は図１に示した車両用灯具のＩＩ−ＩＩ断面矢視図、図３は図２に示した車両用灯具の要部拡大図、図４は図３に示した車両用灯具ユニットの要部拡大斜視図である。

本実施形態の車両用灯具１０は、例えば車両の前端部分に取り付けられ、走行ビーム及びすれ違いビームを選択的に切り替えて点消灯可能な前照灯である。図１では、例として自動車等の車両の右前方に取り付けられる前照灯ユニット（ヘッドランプユニット）が車両用灯具１０として示されている。

この車両用灯具１０は、図１及び図２に示すように、光透過性の透光カバー１２と、ランプボディ（灯体）１４とを備えている。そして、透光カバー１２とランプボディ１４とで囲まれる灯室１０ａ内に３つの車両用灯具ユニット（第１ユニット２０、第２ユニット４０、第３ユニット６０）がダイキャスト等からなる支持部材１５上に固定配置されている。また、３つの車両用灯具ユニット２０，４０，６０と透光カバー１２との間には、灯具前方から見たときの隙間を覆うようにエクステンション１６が配置されている。

支持部材１５は、第１ユニット２０の第１光源である第１半導体発光素子（ＬＥＤ）２２の取付面２２ｂが取り付けられる支持面１５ａと、第２ユニット４０の第２光源である第２半導体発光素子（ＬＥＤ）４２の取付面４２ｂが取り付けられる支持面１５ｂとを備え、ランプボディ１４に固定されている。この支持部材１５は、図示しないレベリング機構を介してランプボディ１４に固定されており、各車両用灯具ユニットの光軸調整を行うことができる。

次に、各車両用灯具ユニット２０，４０，６０について説明する。
本実施形態の車両用灯具１０は、第１ユニット２０及び第２ユニット４０から出射する光を重ね合わせてすれ違いビームの配光パターンを形成し、第３ユニット６０から出射する光で走行ビームの配光パターンを形成するように構成されている。

以下では、まず第１ユニット２０について説明する。
第１ユニット２０は、後述する第２ユニット４０と共にすれ違いビームの配光パターンＰＬを形成する車両用灯具ユニットであり、図１に示すように、それぞれ略同一構成の３個のサブユニット２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが、支持部材１５の上方の設置部に幅方向に並んで設置されている。

サブユニット２０Ａは、上端縁に水平及び斜めカットオフラインＣＬ１，ＣＬ２を有するホットゾーン形成用パターンＰｂを形成する（図８参照）。サブユニット２０Ｂは、カットオフラインの下方においてホットゾーン形成用パターンＰｂよりも大きいカットオフライン形成用パターンＰａを形成する（図８参照）。サブユニット２０Ｃは、カットオフラインの下方においてホットゾーン形成用パターンＰｂとカットオフライン形成用パターンＰａとに重なり、カットオフライン形成用パターンＰａよりもさらに横広がりの拡散領域形成用パターンＰｃを形成する（図８参照）。

図２及び図３に示すように、サブユニット２０Ｂ（サブユニット２０Ａ，２０Ｃも略同様）は、支持部材１５の支持面１５ａに固定配置される第１光源としての第１半導体発光素子２２と、該第１半導体発光素子２２からの光を前方へ反射する第１主リフレクタ２６と、支持部材１５の前方に配置されたシェード部材（シェード）２１と、シェード部材２１に保持された投影レンズ２４と、を備える。

第１半導体発光素子２２は、１ｍｍ四方程度の大きさの発光部（発光チップ）２２ａを有する白色発光ダイオードであって、車両前後方向に延びるレンズ中心軸Ａｘ上に設けられ、その照射軸Ｌ１がサブユニット２０Ｂの照射方向（図３中左方向）と略垂直となる略鉛直上方に向けられた状態で支持部材１５の支持面１５ａ上に載置されている。なお、発光部２２ａは、その発光部形状や前方に照射される配光に応じて多少角度をつけて配置されるように構成してもよい。また、一つの半導体発光素子の中に複数の発光部（発光チップ）を設けても良い。

第１主リフレクタ２６は、鉛直断面形状が略楕円形状であり、水平断面形状が楕円をベースとした自由曲面形状を有する反射面２７が内側に形成された反射部材である。第１主リフレクタ２６は、その第１焦点Ｆ１が第１半導体発光素子２２の発光部２２ａ近傍となり、そしてその第２焦点Ｆ２がシェード部材２１の湾曲面２１ａと水平面２１ｂとが為す稜線（シェードの上端縁）２１ｃ近傍に位置するように設計配置されている。

第１半導体発光素子２２の発光部２２ａから出射した光は、第１主リフレクタ２６の反射面２７上にて反射され、第２焦点Ｆ２近傍を通って投影レンズ２４に入射する。また、サブユニット２０Ｂ（サブユニット２０Ａ，２０Ｃ）では、シェード部材２１の稜線２１ｃを境界線として、一部光が水平面２１ｂ上にて反射することにより、光を選択的にカットして車両前方に投影される配光パターンに斜めカットオフラインを形成するシェードが構成されている。すなわち、稜線２１ｃは、サブユニット２０Ｂ（サブユニット２０Ａ，２０Ｃ）の明暗境界線をシェードの上端縁として構成している。つまり、稜線２１ｃはカットオフラインを形成する部分となる。

なお、第１主リフレクタ２６の反射面２７上にて反射されさらにシェード部材２１の水平面２１ｂにて反射された光Ｘ２の一部も、前方に有効光として照射されることが好ましい。したがって、本実施形態では、シェード部材２１の水平面２１ｂの車両前方側は、投影レンズ２４と第１主リフレクタ２６との位置関係を考慮した適宜反射角度が設定された光学的形状を有している。

投影レンズ２４は、第１主リフレクタ２６の反射面２７にて反射した光Ｘを車両前方に投影するアクリル樹脂製の平凸非球面レンズであり、シェード部材２１の車両前方側先端部近傍にて固定されている。

ランプボディ１４にはシェード部材２１が支持され、シェード部材２１は第１主リフレクタ２６を固定している。図４に示すように、第１主リフレクタ２６の両側部には係合穴２６ａが形成される。第１主リフレクタ２６は、図４に示すシェード部材２１の左右両側に突設された一対の係合基台部３１ａ，３１ｂの係止突起３３に外方より係合穴２６ａを挟持係合して固定される（図５参照）。

図５（ａ）に示すように、従来のシェード部材２１０は、シェード部材２１０の右側及び左側の係合基台部３１０ａ，３１０ｂから投影レンズ２４のレンズ中心軸Ａｘまでの距離ｔが左右で同一に形成されていた。
これに対し、本実施形態のシェード部材２１では、図５（ｂ）に示すように、右側及び左側の係合基台部３１ａ，３１ｂから投影レンズ２４のレンズ中心軸Ａｘまでの距離ｔ１，ｔ２が、第１主リフレクタ２６の光軸Ｒｘのずれ量に応じた差異を有して形成されている。本実施形態では、係合基台部３１ａ，３１ｂの厚みが変えられることで、投影レンズ２４のレンズ中心軸Ａｘ（図５参照）に対し、第１主リフレクタ２６の光軸Ｒｘが微妙（０．２ｍｍ程度）にずらされている。

次に、第２ユニット４０について説明する。
第２ユニット４０は、上述した第１ユニット２０と共にすれ違いビームの配光パターンを形成する車両用灯具ユニットであり、上記サブユニット２０Ｃの下方に配置されている。
第２ユニット４０は、第１ユニット２０のサブユニット２０Ｃにより形成される拡散領域形成用パターンＰｃよりもさらに横広がりの大拡散領域形成用パターンＰｄを形成する（図８参照）。

図２及び図３に示すように、第２ユニット４０は、支持部材１５の支持面１５ｂに固定配置される第２光源としての第２半導体発光素子４２と、該第２半導体発光素子４２からの光を前方へ反射する第２主リフレクタ４６と、を備える。

第２半導体発光素子４２は、第１半導体発光素子２２と同様に発光部４２ａを有する白色ダイオードであって、その照射軸Ｌ２が第２ユニット４０の照射方向（図３中左方向）と略垂直となる略鉛直下方に向けられた状態で支持部材１５の支持面１５ｂ上に載置されている。

第２主リフレクタ４６は、発光部４２ａを通る軸を焦点とする放物柱面を基準面とした反射面４６ａが内側に形成された反射部材である。第２半導体発光素子４２の発光部４２ａから出射した光Ｙは、第２主リフレクタ４６の反射面４６ａ上にて反射され、車両前方へ照射される。すなわち、本実施形態の第２ユニット４０は、反射型の車両用灯具ユニットを構成している。

次に、第３ユニット６０は、走行ビームの配光パターンを形成する車両用灯具ユニットであり、支持部材１５に固定配置される第３光源としての第３半導体発光素子（図示せず）と、投影レンズ６４と、を備える。
投影レンズ６４は、第３半導体発光素子の発光部からから出射した光を車両前方に投影する凸レンズ型の非球面レンズであって、投影レンズ６４の後方焦点が、第３半導体発光素子の発光部と略一致するように構成されている（図１参照）。したがって、投影レンズ６４には、第３半導体発光素子の発光部から出射した光が直接入射し、入射した光が略平行な光として光軸に沿って前方に投影される。すなわち、本実施形態の第３ユニット６０は、直射型のプロジェクタ型灯具ユニットを構成している。

上述した本実施形態の車両用灯具１０においては、第１ユニット２０の第１光源及び第２ユニット４０の第２光源が、それぞれ第１半導体発光素子２２及び第２半導体発光素子４２で構成されている。一般に小型で消費電力が小さい発光ダイオード（ＬＥＤ）のような半導体発光素子２２，４２を車両用灯具１０の光源とすることで、限られた電力の有効利用が可能となる。勿論、本発明における車両用灯具の第１光源、第２光源及び第３光源は、放電発光部を光源とするメタルハライドバルブ等の放電バルブやハロゲンバルブ等を用いることもできることは云うまでもない。

図６は従来の光軸位置関係を（ａ）、本実施形態による光軸位置関係を（ｂ）に表した模式図である。
図６（ｂ）に示すように、本実施形態のサブユニット２０Ｂにおいては、シェード部材２１の稜線２１ｃに設定された投影レンズ２４のレンズ中心軸Ａｘに対し、第１主リフレクタ２６の光軸Ｒｘを稜線２１ｃから離反する方向へずらしている。また、本実施形態では、右側及び左側の係合基台部３１ａ，３１ｂから投影レンズ２４のレンズ中心軸Ａｘまでの距離ｔ１，ｔ２を、第１主リフレクタ２６の光軸Ｒｘのずれ量に応じただけ変えて形成することで、第１主リフレクタ２６の光軸Ｒｘが、投影レンズ２４のレンズ中心軸Ａｘに対して車両幅方向の自車線側（図６中、右側）に平行移動されている。

図７はリフレクタの光軸をずらした車両用灯具の光線追跡図である。
図７に示すように、シェード部材２１の稜線（上端縁）２１ｃにおいて、第１主リフレクタ２６の光軸Ｒｘが、投影レンズ２４のレンズ中心軸Ａｘに対して車両幅方向の自車線側に平行にずらされることで、この光軸変位δによって投影レンズ２４へ入射しなくなる光が、ずれ分のみの僅かな量に抑止される。

これに対し、例えば第１半導体発光素子２２を中心に第１主リフレクタ２６が回転移動されて、シェード部材２１の稜線２１ｃにおいて、第１主リフレクタ２６の光軸Ｒｘが、投影レンズ２４のレンズ中心軸Ａｘに対し傾斜によりずらされた場合には、この光軸変位によって投影レンズ２４へ入射しなくなる光が増大する。つまり、本実施形態の構成は、光の利用効率低下を少なく抑えながら第１主リフレクタ２６の光軸Ｒｘを変位させている。勿論、第１半導体発光素子２２が十分な光量をもっており、光の利用効率が低下しても灯具ユニットの使用に支障がない場合には、第１主リフレクタ２６を回転移動させても良いことは云うまでもない。

また、第１主リフレクタ２６の光軸Ｒｘをずらす構成（係合基台部３１ａ，３１ｂ）を、シェード部材２１のみに設けたので、右配光用のときは右側に第１主リフレクタ２６をずらしてシェード部材２１に固定し、左配光用のときは同一の第１主リフレクタ２６を左側にずらしてシェード部材２１に固定することができる。
したがって、右配光用と左配光用の使用地域先毎に異形状のシェード部材２１を設計しなければならない状況下において、この係合基台部３１ａ，３１ｂの形状違いのみでリフレクタ２６の光軸Ｒｘの変位が対応できるようになり、第１主リフレクタ２６を共用部品とすることができる。
また、シェード部材２１及び第１主リフレクタ２６と、第１半導体発光素子２２及び支持部材１５とを別に固定することで、支持部材１５を放熱部材（ダイキャスト）としつつ、第１半導体発光素子２２及び支持部材１５を耐熱性に劣るものの軽量な樹脂製とすることができる。

図８は車両用灯具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本実施形態による配光パターン（ａ）と、従来の配光パターン（ｂ）とを透視的に示す図である。
従来の車両用灯具によるすれ違い用配光パターンＰＡは、図８（ｂ）に示すように、シェード部材２１の稜線２１ｃの形状が投影されたカットオフラインＣＬ１，ＣＬ２を有する配光パターンとなっている。このすれ違い用配光パターンＰＡのホットゾーン（高光度領域）形成用パターンＰｂは、カットオフラインＣＬ２の斜めカットオフラインの右端部下方近傍に形成されるようになっている。そして、すれ違い用配光パターンＰＡでは、ホットゾーン形成用パターンＰｂを中央部として、さらに外側に向かってカットオフライン形成用パターンＰａ、拡散領域形成用パターンＰｃと照度の徐々に下がる配光領域が形成される。

これに対し、本実施形態による車両用灯具１０では、従来大きく除去されていたリフレクタ２６の光軸Ｒｘ近傍の高密度光束がシェード部材２１の稜線２１ｃに大きく干渉することなく投影レンズ２４へ入射可能となる。これにより、図８（ａ）に示すように、シェード部材２１の稜線２１ｃによってカットされるホットゾーン形成用パターンＰｂの除去光量が減少され、且つホットゾーン形成用パターンＰｂが自車線側にずらされたすれ違い用配光パターンＰＬが形成される。

したがって、上述した本実施形態の車両用灯具１０によれば、シェード部材２１の上端縁である稜線２１ｃ近傍を通るように設定された投影レンズ２４のレンズ中心軸Ａｘに対し、第１主リフレクタ２６の光軸Ｒｘを稜線２１ｃから離反する方向へずらしたので、従来大きく除去されていたリフレクタ２６の光軸Ｒｘ近傍の高密度光束をシェード部材２１の稜線２１ｃに大きく干渉させることなく投影レンズ２４へ入射でき、シェード部材２１によってカットされるホットゾーンの除去光量を低減し、且つホットゾーンを自車線側にずらすことが可能となる。この結果、ドライバーの視認性を向上させることができる。

なお、投影レンズ２４のレンズ中心軸Ａｘと、第１主リフレクタ２６の光軸Ｒｘとは、シェード部材２１の稜線２１ｃにおいてずれていれば良い。つまり、第１主リフレクタ２６を車両幅方向の自車線側に平行移動させても良いし、第１半導体発光素子２２を中心に回転移動させ、稜線２１ｃの部分のみをずらしても良い。

また、第１半導体発光素子２２の位置はずらしてもずらさなくても良い。但し、第１半導体発光素子２２を灯具ユニットの使用地域先毎にずらす場合、放熱用の支持部材（ダイキャスト）１５も使用地域先別に設計し直す必要があるため、上記した実施形態のように第１半導体発光素子２２はずらさないことが好ましい。

本発明の一実施形態に係る車両用灯具ユニットを備えた車両用灯具を示す正面図である。図１に示した車両用灯具のＩＩ−ＩＩ断面矢視図である。図２に示した車両用灯具の要部拡大図である。図３に示した車両用灯具ユニットの要部拡大斜視図である。従来のシェード部材を（ａ）、本実施形態に用いられるシェード部材を（ｂ）に表した要部平面図である。従来の光軸位置関係を（ａ）、本実施形態による光軸位置関係を（ｂ）に表した模式図である。リフレクタの光軸をずらした車両用灯具の光線追跡図である。車両用灯具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本実施形態による配光パターン（ａ）と、従来の配光パターン（ｂ）とを透視的に示す図である。

符号の説明

１０…車両用灯具
１４…ランプボディ
１５…支持部材
２０第１ユニット
２０Ａサブユニット
２０Ｂサブユニット
２０Ｃサブユニット
２１…シェード部材（シェード）
２１ｃ…稜線（上端縁）
２２…第１半導体発光素子（光源）
２４…投影レンズ
２６…第１主リフレクタ（リフレクタ）
３０第２ユニット
３１ａ，３１ｂ…係合基台部
３３…係止突起
４０第３ユニット
Ａｘ…投影レンズのレンズ中心軸
Ｒｘ…リフレクタの光軸

Claims

車両前後方向に延びるレンズ中心軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後方側焦点よりも後方側に配置された光源と、この光源からの光を前方へ向けて前記レンズ中心軸寄りに反射させるリフレクタと、このリフレクタからの反射光の一部を遮蔽するように、水平方向に延びる上端縁が前記投影レンズの後方側焦点近傍を通るようにして配置されたシェードと、を備えた車両用灯具ユニットであって、
前記シェードの上端縁を通るように設定された前記レンズ中心軸に対し、前記リフレクタの光軸は、前記上端縁から離反する方向へずらされ、
前記光源が、支持部材に固定され、
前記投影レンズは前記シェードに保持され、
前記リフレクタは、その焦点が前記シェードの前記上端縁近傍に位置するように配置されており、
前記シェードの前記上端縁が形成された領域から後方側において左右両側に突設された一対の係合基台部に外方より挟持係合して前記リフレクタが固定され、
左右の前記係合基台部の厚みを調整することにより前記レンズ中心軸までの距離を相違させ、前記レンズ中心軸からの前記リフレクタの光軸のずれ量を規定していることを特徴とする車両用灯具ユニット。
前記リフレクタの光軸が、前記レンズ中心軸に対して車両幅方向の自車線側に平行移動されることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具ユニット。