JP5352263B2

JP5352263B2 - 車両用灯具

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Publication number: JP5352263B2
Application number: JP2009026110A
Authority: JP
Inventors: 裕介仲田
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2029-02-06
Also published as: KR101186723B1; EP2216590A1; US8511874B2; US20100202152A1; JP2010182574A; CN101799142A; KR20100090633A; EP2216590B1

Description

本発明は車両用灯具に関し、特に複数の灯具ユニットから出射する光を重ね合わせてすれ違い配光パターンを形成する車両用灯具に関する。

車両用灯具においては、安全上の観点から、高い精度で配光パターンを形成することが必要な場合がある。この配光パターンは、例えば反射鏡又はレンズ等を用いた光学系により形成される。
また、複数の灯具ユニットから出射する光を重ね合わせて所定の配光パターンを形成する車両用灯具も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された車両用前照灯（車両用灯具）は、ロービーム（すれ違いビーム）の配光パターンを形成する第１の灯具ユニットと、ハイビーム（走行ビーム）の配光パターンを形成する第２の灯具ユニットとが用いられている。
そして、第１の灯具ユニットは、複数の灯具ユニットとして半導体発光素子を光源とする６つの灯具ユニットが３つずつ上下２段で配置されており、第２の灯具ユニットは、放電バルブを光源とする単一の灯具ユニットが配置されている。

特開２００５−１４１９１７号

しかしながら、上記特許文献１に記載の車両用前照灯のように、照射光量を十分に確保することが難しい半導体発光素子等を光源とする複数の灯具ユニットをすれ違いビームに用いる場合には、かなり多くの灯具ユニットが必要となる。
その為、従来の車両用灯具は、消費電力が増えると共に、大型化して灯具意匠の自由度を損なうという問題があった。

従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、最小限の灯具ユニットから出射する光を重ね合わせることで、良好なすれ違い配光パターンを形成することができるコンパクトな車両用灯具を提供することである。

本発明の上記目的は、複数の灯具ユニット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する車両用灯具であって、
前記複数の灯具ユニットの内、第１の灯具ユニットによる照度が、第２の灯具ユニットによる照度の２倍以上であることを特徴とする車両用灯具により達成される。

上記構成の車両用灯具によれば、視認性への影響が大きな遠方照度を第２の灯具ユニットの２倍以上の照度を有する第１の灯具ユニットによって確保すると共に、側方照度を第２の灯具ユニットによって確保することができる。そこで、上記構成の車両用灯具は、灯具全体の照射光量を必要以上に増やすことなく、最小限の照射光量で視認性の優れたすれ違いビームの配光パターンを形成することができる。

尚、上記構成の車両用灯具において、前記第１の灯具ユニットは、
車両前後方向に延びる第１光軸上に配置された第１投影レンズと、
前記第１投影レンズの後方側焦点よりも後方に配置された第１光源と、
前記第１光源からの光を前方に向けて前記第１光軸寄りに集光反射させる第１リフレクタと、
前記第１投影レンズと前記第１光源との間に配置されて前記第１リフレクタからの反射光の一部及び前記第１光源からの直接光の一部を遮蔽して配光パターンのカットオフラインを形成する第１シェードと、を備え、
前記第２の灯具ユニットは、
車両前後方向に延びる第２光軸上に配置されて前記第１投影レンズよりも後方焦点距離が小さい第２投影レンズと、
前記第２投影レンズの後方側焦点よりも後方に配置されて前記第１光源と同じ構成の第２光源と、
前記第２光源からの光を前方に向けて前記第２光軸寄りに集光反射させる第２リフレクタと、
前記第２投影レンズと前記第２光源との間に配置されて前記第２リフレクタからの反射光の一部及び前記第２光源からの直接光の一部を遮蔽して配光パターンのカットオフラインを形成する第２シェードと、を備えることが望ましい。

この様な構成の車両用灯具によれば、灯具前方に配置された仮想鉛直スクリーン上に投影される第１光源の像が第２光源の像よりも小さくなり、すれ違い配光パターンのカットオフライン付近に光を集めることができる。従って、第２光源と同じ構成（同光量）の第１光源を用いながら、第１の灯具ユニットは第２の灯具ユニットの２倍以上の照度を容易に得ることができる。

また、上記構成の車両用灯具において、前記第１投影レンズのレンズ径が、前記第２投影レンズのレンズ径よりも大きいことが望ましい。

この様な構成の車両用灯具によれば、第２投影レンズよりも後方焦点距離が大きい第１投影レンズを用いた第１の灯具ユニットは、第１投影レンズの径を第２投影レンズの径よりも大きくすることで、第２の灯具ユニットと同じ光量を容易に得ることができる。

また、上記構成の車両用灯具において、前記第２の灯具ユニットにおける第２光軸が、前記第１の灯具ユニットにおける第１光軸よりも上に位置していることが望ましい。

この様な構成の車両用灯具によれば、レンズ径が小さい第２の灯具ユニットにおける第２光軸が、レンズ径が大きい第１の灯具ユニットにおける第１光軸よりも上に位置することで、対向車へのグレアを防止することができる。

本発明に係る車両用灯具によれば、灯具全体の照射光量を必要以上に増やすことなく、最小限の照射光量で視認性の優れたすれ違いビームの配光パターンを形成することができる。
従って、最小限の灯具ユニットから出射する光を重ね合わせることで、良好なすれ違い配光パターンを形成することができるコンパクトな車両用灯具を提供できる。

本発明の一実施形態に係る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１に示した車両用灯具のIII−III断面矢視図である。図１に示した車両用灯具における第１の灯具ユニットの概略断面図である。図１に示した車両用灯具における第２の灯具ユニットの概略断面図である。図１に示した車両用灯具からの光照射により灯具前方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すれ違いビームの配光パターンを透視的に示す図である。

以下、本発明に係る車両用灯具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。
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乃至及び図３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つの光源ユニット（第１ユニット２０、第２ユニット４０、第３ユニット６０）が固定配置されている。また、３つの光源ユニット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。

第１ユニット２０及び第２ユニット４０は、図示しないエイミング機構を介してランプボディ１４に傾動可能な支持部材１５に固定され、第３ユニット６０は、エイミング機構１８を介してランプボディ１４に傾動可能に固定されている。そこで、各光源ユニットは光軸調整を行うことができる。

次に、各光源ユニット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を形成する光源ユニットであり、図１に示すように、第１の灯具ユニット２０Ａと第２の灯具ユニット２０Ｂが、支持部材１５の下方の設置部に幅方向に並んで設置されている。

先ず、第１の灯具ユニット２０Ａは、図３及び図４に示すように、車両前後方向に延びる第１光軸Ａｘ１上に配置された第１投影レンズ２４と、第１投影レンズ２４の後方側焦点Ｆ１よりも後方に配置された第１光源としての第１半導体発光素子２２と、第１半導体発光素子２２からの光を前方に向けて第１光軸Ａｘ１寄りに集光反射させる第１リフレクタ２６と、第１投影レンズ２４と第１半導体発光素子２２との間に配置されて第１リフレクタ２６からの反射光の一部及び第１半導体発光素子２２からの直接光の一部を遮蔽して配光パターンのカットオフラインを形成する第１シェード２１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、その照射軸Ｌ１が第１の灯具ユニット２０Ａの照射方向（図４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２６ａが内側に形成された反射部材である。第１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が第１シェード２１の湾曲面２１ａと水平面２１ｂとが為す稜線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リフレクタ２６の反射面２６ａ上にて反射され、第２焦点ｆ２近傍を通って第１投影レンズ２４に入射する。また、第１の灯具ユニット２０Ａでは、第１シェード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ように構成されている。すなわち、稜線２１ｃは第１の灯具ユニット２０Ａの明暗境界線を構成している。

なお、第１リフレクタ２６の反射面２６ａ上にて反射されさらに第１シェード２１の水平面２１ｂにて反射された光の一部も、前方に有効光として照射される。したがって、本実施形態では、第１シェード２１の水平面２１ｂの車両前方側は、第１投影レンズ２４と第１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。

第１投影レンズ２４は、第１リフレクタ２６の反射面２６ａにて反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、例えば６０ｍｍのレンズ径と４０ｍｍの焦点距離を有し、第１シェード２１の車両前方側先端部にて固定されている。本実施形態では、第１投影レンズ２４の後方側焦点Ｆ１は、第１リフレクタ２６の第２焦点ｆ２と略一致するように構成されている。
したがって、第１リフレクタ２６にて反射して第１投影レンズ２４に入射した光は、略平行な光として車両前方の遠方に投影される。すなわち、本実施形態の第１ユニット２０の第１の灯具ユニット２０Ａは、集光カット形成用のプロジェクタ型光源ユニットを構成している。

次に、第２の灯具ユニット２０Ｂは、図５に示すように、車両前後方向に延びる第２光軸Ａｘ２上に配置されて第１投影レンズ２４よりも後方焦点距離が小さい第２投影レンズ３４と、第２投影レンズ３４の後方側焦点Ｆ２よりも後方に配置されて第１半導体発光素子２２と同じ構成の第２光源である第２半導体発光素子３２と、第２半導体発光素子３２からの光を前方に向けて第２光軸Ａｘ２寄りに集光反射させる第２リフレクタ３６と、第２投影レンズ３４と第２半導体発光素子３２との間に配置されて第２リフレクタ３６からの反射光の一部及び第２半導体発光素子３２からの直接光の一部を遮蔽して配光パターンのカットオフラインを形成する第２シェード３１と、を備える。

第２半導体発光素子３２は、第１半導体発光素子２２と同様に発光部３２ａを有する白色発光ダイオードであって、その照射軸Ｌ２が第２の灯具ユニット２０Ｂの照射方向（図５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１５ｂ上に載置されている。

第２リフレクタ３６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３６ａが内側に形成された反射部材である。第２リフレクタ３６は、その第１焦点ｆ３が第２半導体発光素子３２の発光部３２ａ近傍となり、そしてその第２焦点ｆ４が第２シェード３１の湾曲面３１ａと水平面３１ｂとが為す稜線３１ｃ近傍に位置するように設計配置されている。

第２半導体発光素子３２の発光部３２ａから出射した光は、第２リフレクタ３６の反射面３６ａ上にて反射され、第２焦点ｆ４近傍を通って第２投影レンズ３４に入射する。また、第２の灯具ユニット２０Ｂでも、第２シェード３１の稜線３１ｃを境界線として、一部光が水平面３１ｂ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ように構成されている。すなわち、稜線３１ｃは第２の灯具ユニット２０Ｂの明暗境界線を構成している。

なお、第２リフレクタ３６の反射面３６ａ上にて反射されさらに第２シェード３１の水平面３１ｂにて反射された光の一部も、前方に有効光として照射される。したがって、本実施形態では、第２シェード３１の水平面３１ｂの車両前方側は、第２投影レンズ３４と第２リフレクタ３６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。

第２投影レンズ３４は、第２リフレクタ３６の反射面３６ａにて反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、例えば５０ｍｍのレンズ径と３０ｍｍの焦点距離を有し、第２シェード３１の車両前方側先端部にて固定されている。本実施形態では、第２投影レンズ３４の後方側焦点Ｆ２は、第２リフレクタ３６の第２焦点ｆ４と略一致するように構成されている。
したがって、第２リフレクタ３６にて反射して第２投影レンズ３４に入射した光は、略平行な光として車両前方の側方に投影される。すなわち、本実施形態の第１ユニット２０の第２の灯具ユニット２０Ｂは、拡散カット形成用のプロジェクタ型光源ユニットを構成している。

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光源ユニットであり、上記第１ユニット２０の上方に配置されている。
図３乃至図５に示すように、第２ユニット４０は、支持部材１５の支持面１５ｃに固定配置される光源としての第３半導体発光素子４２と、該第３半導体発光素子４２からの光を前方へ反射する第３リフレクタ４６と、を備える。

第３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Ｌ３が第２ユニット４０の照射方向（図４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１５ｃ上に載置されている。

第３リフレクタ４６は、発光部４２ａ近傍を焦点とする略回転放物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３半導体発光素子４２の発光部４２ａから出射した光は、第３リフレクタ４６の反射面４６ａ上にて反射され、車両前方の周辺へ拡散照射される。すなわち、本実施形態の第２ユニット４０は、半導体発光素子を光源とする周辺視用のパラボラ型の光源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光源ユニットであり、エイミング機構１８により第３光軸Ａｘ３が傾動可能に配設された略回転放物面形状のリフレクタ６６と、該リフレクタ６６の後部中央に設けたバルブ取付孔に着脱可能に取付けられる放電バルブ５０と、を備えている。即ち、本実施形態の第３ユニット６０は、発光バルブを光源とするパラボラ型の光源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に係る第１ユニット２０では、第１の灯具ユニット２０Ａにおける第１投影レンズ２４が、第２の灯具ユニット２０Ｂにおける第２投影レンズ３４よりも大きな後方焦点距離及びレンズ径を有し、第１の灯具ユニット２０Ａによる照度が、第２の灯具ユニット２０Ｂによる照度の２倍以上となるように構成されている。

即ち、第２投影レンズ３４よりも後方焦点距離が大きな第１投影レンズ２４によって、灯具前方に配置された仮想鉛直スクリーン上に投影される第１半導体発光素子２２の像は、第２投影レンズ３４によって仮想鉛直スクリーン上に投影される第２半導体発光素子３２の像よりも小さくなる。

そこで、図６に示すように、本実施形態の第１ユニット２０と第２ユニット４０とで形成するすれ違いビームの配光パターンＰＬにおいて、第１の灯具ユニット２０Ａによる遠方ゾーン形成パターンＰａは、第２の灯具ユニット２０Ｂによる側方ゾーン形成パターンＰｂよりも小さくなり、すれ違い配光パターンＰＬのカットオフラインＣＬ付近に光を集めることができる。
また、第２投影レンズ３４よりも後方焦点距離が大きい第１投影レンズ２４を用いた第１の灯具ユニット２０Ａは、第１投影レンズ２４の後方焦点距離が延びた分だけ第１投影レンズ２４の径を第２投影レンズ３４の径よりも大きくすることで、第２の灯具ユニット２０Ｂと同じ光量を容易に得ることができる。

従って、本実施形態に係る第１ユニット２０は、視認性への影響が大きな遠方照度を第２の灯具ユニット２０Ｂの２倍以上の照度を有する第１の灯具ユニット２０Ａによって確保すると共に、側方照度を第２の灯具ユニット２０Ｂによって確保することができる。
即ち、第１ユニット２０は、遠方照度を高めてドライバーに対する視認性を向上させることで、灯具ユニット数を増やして灯具全体の照射光量を必要以上に増やすことなく、第１半導体発光素子２２及び第２半導体発光素子４２による最小限の照射光量で視認性の優れたすれ違いビームの配光パターンＰＬを形成することができる。

更に、本実施形態に係る第１ユニット２０は、図１に示したように、レンズ径が小さい第２の灯具ユニット２０Ｂにおける第２光軸Ａｘ２が、レンズ径が大きい第１の灯具ユニット２０Ａにおける第１光軸Ａｘ１よりも上に位置している。そこで、第２の灯具ユニット２０Ｂが側方ゾーン形成パターンＰｂを形成する際には、集光度が高く光軸調整の基準となる第１の灯具ユニット２０Ａよりも上から灯具前方の水平ラインＨ−Ｈより下方の側方に向けて光を照射することで、対向車へのグレアを防止することができる。

従って、本実施形態の車両用灯具１０に係る第１ユニット２０は、最小限の第１及び第２の灯具ユニット２０Ａ，２０Ｂから出射する光を重ね合わせることで、良好なすれ違い配光パターンＰＬを形成することができるコンパクトな車両用灯具１０を提供できる。

また、本実施形態の第２ユニット４０は、第２ユニット４０よりも集光度が高い第１ユニット２０の上方に配置されている。そこで、車両用灯具１０が車両の左右にそれぞれ取付けられ、各々の第２ユニット４０が車両前方の左右に周辺ゾーン形成パターンＰｃを形成する際には、光軸調整の基準となる第１ユニット２０の上方から灯具前方の水平ラインＨ−Ｈより手前に向けて拡散光を照射することで、対向車へグレアを与えずに、車両前方の路面等の周辺視野を拡大することができる。

更に、第２ユニット４０は、第３半導体発光素子４２の照射軸Ｌ３が略鉛直下方に向けられた状態で第３リフレクタ４６の上方に配置されているので、点灯回路等の光源ユニットが第１ユニット２０との間で邪魔にならない。
そこで、間隔を最小限に狭めて第２ユニット４０と第１ユニット２０とを配置することができ、第１ユニット２０の発光領域と第２ユニット４０の発光領域とは全体として一つの発光領域として視認される。その結果、歩行者などは複数の灯具ユニットである第１ユニット２０と第２ユニット４０を一つの発光部として認識することができるので、灯具全体として被認識性が向上し、安全性が高まる。

尚、本実施形態の車両用灯具１０においては、第１の灯具ユニット２０Ａの第１光源及び第２の灯具ユニット２０Ｂ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３２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２２，３２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光源及び第２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。但し、本発明の車両用灯具は、発光バルブに比べて光度が小さい半導体発光素子を光源とする複数の灯具ユニットをすれ違いビームに用いる場合により有効である。

また、上記実施形態の車両用灯具１０においては、第１及び第２の灯具ユニット２０Ａ，２０Ｂから出射する光に第２ユニット４０から出射する光を重ね合わせてすれ違い配光パターンＰＬを形成したが、本発明に係るすれ違い配光パターンは第２ユニット４０を省略しても形成できることは云うまでもない。

１０車両用灯具
１２透光カバー
１４ランプボディ
１５支持部材
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ支持面
１６エクステンション
２０第１ユニット
２０Ａ第１の灯具ユニット
２０Ｂ第２の灯具ユニット
２１第１シェード
２２第１半導体発光素子（第１光源）
２２ａ発光部
２４第１投影レンズ
２６第１リフレクタ
３１第２シェード
３２第２半導体発光素子（第２光源）
３２ａ発光部
３４第２投影レンズ
３６第２リフレクタ
４０第２ユニット
４２第３半導体発光素子
４２ａ発光部
４６第３リフレクタ
５０放電バルブ
６０第３ユニット
６６リフレクタ
Ａｘ１第１光軸
Ａｘ２第２光軸

Claims

複数の灯具ユニット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する車両用灯具であって、
前記複数の灯具ユニットの内、第１の灯具ユニットによる照度が、第２の灯具ユニットによる照度の２倍以上であり、
前記すれ違いビームの配光パターンは、灯具前方の左右方向における中央で遠方を照らす遠方ゾーン形成パターンと、前記遠方ゾーン形成パターンよりも左右に広がる側方ゾーン形成パターンとを有し、
前記第１の灯具ユニットが遠方ゾーン形成パターンを形成し、前記第２の灯具ユニットが側方ゾーン形成パターンを形成し、
前記第１の灯具ユニットが前記第２の灯具ユニットよりも下方に位置することを特徴とする車両用灯具。
前記第１の灯具ユニットは、
車両前後方向に延びる前記第１光軸上に配置された第１投影レンズと、
前記第１投影レンズの後方側焦点よりも後方に配置された第１光源と、
前記第１光源からの光を前方に向けて前記第１光軸寄りに集光反射させる第１リフレクタと、
前記第１投影レンズと前記第１光源との間に配置されて前記第１リフレクタからの反射光の一部及び前記第１光源からの直接光の一部を遮蔽して配光パターンのカットオフラインを形成する第１シェードと、を備え、
前記第２の灯具ユニットは、
車両前後方向に延びる前記第２光軸上に配置されて前記第１投影レンズよりも後方焦点距離が小さい第２投影レンズと、
前記第２投影レンズの後方側焦点よりも後方に配置されて前記第１光源と同じ構成の第２光源と、
前記第２光源からの光を前方に向けて前記第２光軸寄りに集光反射させる第２リフレクタと、
前記第２投影レンズと前記第２光源との間に配置されて前記第２リフレクタからの反射光の一部及び前記第２光源からの直接光の一部を遮蔽して配光パターンのカットオフラインを形成する第２シェードと、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。
前記第１投影レンズのレンズ径が、前記第２投影レンズのレンズ径よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。