JP5526453B2

JP5526453B2 - 車両用前照灯

Info

Publication number: JP5526453B2
Application number: JP2010204653A
Authority: JP
Inventors: 秀康東海林
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-09-13
Also published as: CN102434834B; JP2012059675A; CN102434834A

Description

本発明は車両用前照灯に係り、特に、１つのＬＥＤ光源のみでロービーム用配光パターンを形成することが可能な車両用前照灯に関する。

従来、車両用灯具の分野においては、ロービーム用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提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図９に示すように、特許文献１に記載の車両用前照灯２００は、ロービーム用配光パターンを形成するための光学系として、ＬＥＤ光源２１０と反射面２２０とを組み合わせた光学系２３０を二つ備えている。

特許第４０１８０１６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の車両用前照灯２００によれば、各反射面２２０からの反射光により形成される各ＬＥＤ光源２１０の光源像を投影することで、ロービーム用配光パターンを形成することが可能であるものの、複数のＬＥＤ光源２１０が必要であるため、その分、部品点数、組み立て工数、製造コスト等が増大するという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来のように複数のＬＥＤ光源を用いることなく、１つのＬＥＤ光源のみでロービーム用配光パターンを形成することが可能な車両用前照灯を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、照射方向が下向き又は上向きとなるように配置されたＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源からの光が入射するように前記ＬＥＤ光源の前方に配置され、前記ＬＥＤ光源の光源像を車両前方に投影することにより、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン上に、ホットゾーン、前記ホットゾーンよりも水平方向に拡散された中拡散領域、及び、前記中拡散領域よりも水平方向に拡散された大拡散領域を含むロービーム用配光パターンを形成するように構成された反射面と、を備えた車両用前照灯において、前記ＬＥＤ光源は、水平方向に配置されたＬＥＤチップを含んでおり、前記反射面は、水平線に対し所定角度傾斜した前記ＬＥＤ光源の光源像を投影し、前記仮想鉛直スクリーン上に、前記所定角度方向へ延びる斜めカットオフラインを含む前記ホットゾーンを形成するように構成された第１反射領域と、前記ＬＥＤ光源の光源像を投影し、前記仮想鉛直スクリーン上に、前記大拡散領域を形成するように構成された第２反射領域と、前記ＬＥＤ光源の光源像を投影し、前記仮想鉛直スクリーン上に、前記中拡散領域を形成するように構成された第３反射領域と、を含んでおり、前記第１反射領域は、前記ＬＥＤ光源の光軸と当該反射面との交点又は交点近傍を通る水平線よりも、前記ＬＥＤ光源からみて外側に配置されており、前記第２反射領域は、前記ＬＥＤ光源の光軸と当該反射面との交点又は交点近傍を通る水平線よりも、前記ＬＥＤ光源からみて内側に配置されており、前記第３反射領域は、前記第１及び第２反射領域の左右両側にそれぞれ配置されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、最適に配置された第１から第３反射領域の作用により、１つのＬＥＤ光源からの光を、ホットゾーン、中拡散領域及び大拡散領域へ最適に配光することが可能となるため、従来のように複数のＬＥＤ光源を用いることなく、１つのＬＥＤ光源のみで、ホットゾーン、中拡散領域及び大拡散領域を含むロービーム用配光パターンを形成することが可能となる。

また、請求項１に記載の発明によれば、ＬＥＤ光源と反射面とを組み合わせた光学系が水平方向に並列配置されて水平方向寸法が大型化する従来技術と比べ、水平方向寸法を小型化することが可能な車両用前照灯を構成することが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１反射領域は、焦点が前記ＬＥＤ光源の発光面近傍に設定された回転放物面系の反射面であり、水平線に対し所定角度傾斜した前記ＬＥＤ光源の光源像を含む前記ＬＥＤ光源の複数の光源像を投影し、前記仮想鉛直スクリーン上に、基準点を中心に少しずつ下にずれた前記ＬＥＤ光源の複数の光源像を配置することにより、前記所定角度方向へ延びる斜めカットオフラインを含む前記ホットゾーンを形成するように構成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、第１反射領域の作用により、所定角度（例えば水平線に対し１５°）方向へ延びる斜めカットオフラインを含むホットゾーンを形成することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第２反射領域は、焦点が前記ＬＥＤ光源の発光面近傍に設定された回転放物面系の反射面であり、前記ＬＥＤ光源の複数の光源像を投影し、前記仮想鉛直スクリーン上に、当該複数の光源像を水平線以下に配置することにより、前記大拡散領域を形成するように構成されており、前記第３反射領域は、焦点が前記ＬＥＤ光源の発光面近傍に設定された回転放物面系の反射面であり、前記ＬＥＤ光源の複数の光源像を投影し、前記仮想鉛直スクリーン上に、当該複数の光源像を水平線以下に配置することにより、前記中拡散領域を形成するように構成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、第２及び第３反射領域の作用により、水平方向に延びる水平カットオフラインを含む中拡散領域、大拡散領域を形成することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、前記第１反射領域は、複数の反射領域を含んでおり、前記複数の反射領域は、それぞれの反射光により形成される前記ＬＥＤ光源の光源像の前記所定角度方向への拡散の程度が異なるように構成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、ＬＥＤチップ間に対応する光源像部分とＬＥＤチップに対応する光源像部分とが重畳した状態で複数の光源像を配置することが可能となるため、ＬＥＤチップ間の輝度ムラに起因する配光ムラが防止又は軽減されたより均一なホットスポットを形成することが可能となる。

本発明によれば、従来のように複数のＬＥＤ光源を用いることなく、１つのＬＥＤ光源のみでロービーム用配光パターンを形成することが可能な車両用前照灯を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態である車両用前照灯１０の正面図である。図１に示した車両用前照灯１０のＡ−Ａ断面図である。車両用前照灯１０の斜視図である。車両用前照灯１０により形成されるロービーム用配光パターンの例である。反射領域３１からの反射光により形成されるＬＥＤ光源２０の複数の光源像Ｉの配置例である。（ａ）ホットゾーンＰ１の例、（ｂ）中拡散領域Ｐ３の例、（ｃ）大拡散領域Ｐ２の例である。本発明の一実施形態である車両用前照灯１０（変形例）の正面図である。車両用前照灯１０（変形例）の斜視図である。従来の車両用前照灯２００の水平断面図である。

以下、本発明の一実施形態である車両用前照灯について図面を参照しながら説明する。

本実施形態の車両用前照灯１０は、例えば、車両用ヘッドランプであり、車両前部の左右両側にそれぞれ配置されている。

図１〜図３に示すように、車両用前照灯１０は、車両前方側に配置されたＬＥＤ光源２０、車両後方側に配置された反射面３０等を備えている。

ＬＥＤ光源２０は、例えば、水平方向（例えば車幅方向）に一列に配置された複数（例えば四つ）のＬＥＤチップ、複数のＬＥＤチップの発光面を覆うように配置された蛍光体を含むパッケージ化された一つのＬＥＤ光源である。ＬＥＤ光源２０は、複数のＬＥＤチップからの光のうち蛍光体を透過した光（例えば青色光成分）と複数のＬＥＤチップからの光で励起されて発光した蛍光体からの光（例えば黄色光成分）とを含む白色光（疑似白色）を発光する。なお、ＬＥＤチップとしては青色光以外の波長の光を発光するＬＥＤチップを用いることが可能であり、蛍光体としては黄色光以外の波長の光を発光する蛍光体を用いることが可能である。

ＬＥＤ光源２０は、その照射方向（すなわちＬＥＤ光源２０の発光面２１）が下向き、かつ、車両後方側に所定角度θ_１（例えば０〜１５°）傾斜した姿勢となるように配置されている（図２参照）。

反射面３０は、車両前後方向に延びる回転軸を持つ回転放物面系の反射面であり、ＬＥＤ光源２０からの光が入射するようにＬＥＤ光源２０（発光面２１）の前方に配置されている（図２参照）。反射面３０は、ＬＥＤ光源２０の複数の光源像を車両前方に投影することにより、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン上に、ホットゾーンＰ１（高光度領域）、ホットゾーンＰ１よりも水平方向に拡散された中拡散領域Ｐ３、及び、中拡散領域Ｐ３よりも水平方向に拡散された大拡散領域Ｐ２を含むロービーム用配光パターンＰ（図４参照）を形成する。

図１に示すように、反射面３０は、第１反射領域３１、第２反射領域３２、第３反射領域３３等を含んでいる。

まず、第１反射領域３１について説明する。

第１反射領域３１は、焦点Ｆ_３１がＬＥＤ光源２０の発光面２１近傍（例えば、ＬＥＤ光源２０の発光面２１の車両前方左角。図３参照）に設定された回転放物面系の反射面である。

第１反射領域３１は、図５（ａ）に示すように、水平線Ｈ−Ｈに対し所定角度θ_２（例えば１５°）傾斜したＬＥＤ光源２０の光源像を含むＬＥＤ光源２０の複数の光源像Ｉを投影し、仮想鉛直スクリーン上に、基準点（例えば、焦点Ｆ_３１に対応する右上角ｆ_３１）を中心に少しずつ下にずれた（回転した）ＬＥＤ光源２０の複数の光源像Ｉを配置することにより、所定角度θ_２（例えば１５°）方向へ延びる斜めカットオフラインＣＬ１を含むホットゾーンＰ１を形成するように構成されている。

第１反射領域３１は、ＬＥＤ光源２０の下方、かつ、ＬＥＤ光源２０の光軸ＡＸと反射面３０との交点Ａ又は交点Ａ近傍を通る水平線Ｈ１よりも、ＬＥＤ光源２０からみて外側に（すなわちＬＥＤ光源２０から遠い位置に）配置されている（図１、図２参照）。

この第１反射領域３１とＬＥＤ光源２０の位置関係により、第１反射領域３１にはＬＥＤ光源２０からその光軸ＡＸに対し挟角方向に放射される光（相対的に高光束の明るい光）を含む光が入射する。また、反射領域３１からの反射光により形成されるＬＥＤ光源２０の光源像Ｉは、他の反射領域３２、３３からの反射光により形成されるＬＥＤ光源２０の光源像と比べ、サイズが小さくなる（すなわち、輝度が高くなる）。

上記構成の第１反射領域３１によれば、より輝度が高い光源像Ｉ（すなわちホットゾーンＰ１の形成に適した光源像）を用いて、遠方視認性に寄与するより高光度のホットゾーンＰ１（高光度領域。図４、図６（ａ）参照）を形成することが可能となる。

図５（ａ）に示すように、ＬＥＤ光源２０の複数の光源像Ｉを単純にずらして配置すると、ＬＥＤチップ間の輝度ムラに起因してホットゾーンＰ１に配光ムラが発生する。

この配光ムラを防止又は軽減するために、第１反射領域３１は、複数の反射領域を含んでいる。例えば、第１反射領域３１は、図１に示すように、鉛直線に対し所定角度θ_２（例えば１５°）傾斜した分割ラインにより複数の反射領域３１ａに分割されている（図１中５つに分割された反射領域３１ａを例示）。複数の反射領域（例えば図１中５つに分割された反射領域３１ａ）は、それぞれの反射光により形成されるＬＥＤ光源２０の光源像Ｉの所定角度θ_２（例えば１５°）方向への拡散の程度が異なるように構成されている。

これにより、ＬＥＤチップ間に対応する光源像部分Ｉ_１とＬＥＤチップに対応する光源像部分Ｉ_２とが重畳した状態で複数の光源像Ｉを配置することが可能となるため、ＬＥＤチップ間の輝度ムラに起因する配光ムラが防止又は軽減されたより均一なホットゾーンＰ１（図５（ｂ）参照）を形成することが可能となる。

次に、第２反射領域３２について説明する。第２反射領域３２は、例えば、図１に示すように、左右に配置された反射領域３２Ｒ、３２Ｌを含んでいる。

反射領域３２Ｒは、焦点Ｆ_３２ＬがＬＥＤ光源２０の発光面２１近傍（例えば、ＬＥＤ光源２０の発光面２１の車両前方左角。図３参照）に設定された回転放物面系の反射面である。反射領域３２Ｌは、焦点Ｆ_３２ＲがＬＥＤ光源２０の発光面２１近傍（例えば、ＬＥＤ光源２０の発光面２１の車両前方右角。図３参照）に設定された回転放物面系の反射面である。

第２反射領域３２（３２Ｒ、３２Ｌ）は、ＬＥＤ光源２０の複数の光源像を投影し、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン上に、複数の光源像を水平線Ｈ−Ｈ以下に配置することにより、水平方向に延びる水平カットオフラインＣＬ２を含む水平方向に拡散した大拡散領域Ｐ２（図４、図６（ｃ）参照）を形成するように構成されている。

第２反射領域３２は、ＬＥＤ光源２０の下方、かつ、水平線Ｈ１よりも、ＬＥＤ光源２０からみて内側（ＬＥＤ光源２０側。すなわちＬＥＤ光源２０から近い位置）に配置されている（図１、図２参照）。

この第２反射領域３２とＬＥＤ光源２０の位置関係により、第２反射領域３２（３２Ｒ、３２Ｌ）にはＬＥＤ光源２０からその光軸ＡＸに対し挟角方向に放射される光（他の領域３１、３３と比べ相対的に高光束の明るい光）を含む光が入射する。また、第２反射領域３２（３２Ｒ、３２Ｌ）からの反射光により形成されるＬＥＤ光源２０の光源像は、他の領域３１、３３からの反射光により形成されるＬＥＤ光源２０の光源像と比べ、サイズが大きくなる。

上記構成の第２反射領域３２（３２Ｒ、３２Ｌ）によれば、より光束が多く、よりサイズが大きい光源像（すなわち大拡散領域Ｐ２の形成に適した光源像）を用いて、水平方向に拡散した大拡散領域Ｐ２（図４、図６（ｃ）参照）を形成することが可能となる。

次に、第３反射領域３３について説明する。

第３反射領域３３は、例えば、図１に示すように、第１及び第２反射領域３１、３２の左右両側にそれぞれ配置された反射領域３３Ｒ、３３Ｌを含んでいる。

反射領域３３Ｒは、焦点Ｆ_３３ＬがＬＥＤ光源２０の発光面２１近傍（例えば、ＬＥＤ光源２０の発光面の車両前方左角。図３参照）に設定された回転放物面系の反射面である。反射領域３３Ｌは、焦点Ｆ_３３ＲがＬＥＤ光源２０の発光面近傍（例えば、ＬＥＤ光源２０の発光面の車両前方右角。図３参照）に設定された回転放物面系の反射面である。

第３反射領域３３（３３Ｒ、３３Ｌ）は、ＬＥＤ光源２０の複数の光源像を投影し、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン上に、複数の光源像を水平線Ｈ−Ｈ以下に配置することにより、水平方向に延びる水平カットオフラインＣＬ２を含む水平方向に拡散した中拡散領域Ｐ３を形成するように構成されている。

この第３反射領域３３（３３Ｒ、３３Ｌ）とＬＥＤ光源２０の位置関係により、第３反射領域３３（３３Ｒ、３３Ｌ）にはＬＥＤ光源２０からその光軸ＡＸに対し広角方向に放射される光（相対的に暗い光）を含む光が入射する。

上記構成の第３反射領域３３（３３Ｒ、３３Ｌ）によれば、中拡散領域Ｐ３の形成に適した光源像を用いて、水平方向に拡散した中拡散領域Ｐ３（図４、図６（ｂ）参照）を形成することが可能となる。

上記構成の車両用前照灯１０によれば、最適に配置された各反射領域３１〜３３の作用により、１つのＬＥＤ光源２０からの光を、ホットゾーンＰ１、中拡散領域Ｐ３及び大拡散領域Ｐ２へ最適に配光することが可能となるため（図６（ａ）〜図６（ｃ）参照）、従来のように複数のＬＥＤ光源２１０を用いることなく（図９参照）、１つのＬＥＤ光源２０のみで、ホットゾーンＰ１、中拡散領域Ｐ３及び大拡散領域Ｐ２を含み、かつ、水平線Ｈ−Ｈから下方に向かうにつれ光度がグラデーション状に低下する遠方視認性に優れたロービーム用配光パターンＰ（図４参照）を形成することが可能となる。

また、上記構成の車両用前照灯１０によれば、ＬＥＤ光源２１０と反射面２２０とを組み合わせた光学系２３０が水平方向に並列配置されて水平方向寸法が大型化する従来技術と比べ（図９参照）、水平方向寸法を小型化することが可能な車両用前照灯を構成することが可能となる。

次に、変形例について説明する。

上記実施形態では、ＬＥＤ光源２０は、その照射方向（すなわちＬＥＤ光源２０の発光面２１）が下向きとなるように配置されている（図２参照）ように説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図７に示すように、ＬＥＤ光源２０は、その照射方向（すなわちＬＥＤ光源２０の発光面２１）が上向き、かつ、車両後方側に所定角度（例えば０〜１５°）傾斜した姿勢となるように配置されていてもよい。この場合、各反射領域３１〜３３の焦点は、図８に示す位置に設定される。

本変形例によっても、最適に配置された各反射領域３１〜３３の作用により、１つのＬＥＤ光源２０からの光を、ホットゾーンＰ１、中拡散領域Ｐ３及び大拡散領域Ｐ２へ最適に配光することが可能となるため（図６（ａ）〜図６（ｃ）参照）、従来のように複数のＬＥＤ光源２１０を用いることなく（図９参照）、１つのＬＥＤ光源２０のみで、ホットゾーンＰ１、中拡散領域Ｐ３及び大拡散領域Ｐ２を含み、かつ、水平線Ｈ−Ｈから下方に向かうにつれ光度がグラデーション状に低下する遠方視認性に優れたロービーム用配光パターンＰ（図４参照）を形成することが可能となる。

また、本変形例によっても、ＬＥＤ光源２１０と反射面２２０とを組み合わせた光学系２３０が水平方向に並列配置されて水平方向寸法が大型化する従来技術と比べ（図９参照）、水平方向寸法を小型化することが可能な車両用前照灯を構成することが可能となる。

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

１０…車両用前照灯、２０…ＬＥＤ光源、２１…発光面、３０…反射面、３１…第１反射領域、３２…第２反射領域、３３…第３反射領域、ＡＸ…光軸、ＣＬ１…斜めカットオフライン、ＣＬ２…水平カットオフライン、Ｐ…ロービーム用配光パターン、Ｐ１…ホットゾーン、Ｐ２…大拡散領域、Ｐ３…中拡散領域

Claims

照射方向が下向き又は上向きとなるように配置されたＬＥＤ光源と、
前記ＬＥＤ光源からの光が入射するように前記ＬＥＤ光源の前方に配置され、前記ＬＥＤ光源の光源像を車両前方に投影することにより、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン上に、ホットゾーン、前記ホットゾーンよりも水平方向に拡散された中拡散領域、及び、前記中拡散領域よりも水平方向に拡散された大拡散領域を含むロービーム用配光パターンを形成するように構成された反射面と、
を備えた車両用前照灯において、
前記ＬＥＤ光源は、水平方向に配置されたＬＥＤチップを含んでおり、
前記反射面は、
水平線に対し所定角度傾斜した前記ＬＥＤ光源の光源像を投影し、前記仮想鉛直スクリーン上に、前記所定角度方向へ延びる斜めカットオフラインを含む前記ホットゾーンを形成するように構成された第１反射領域と、
前記ＬＥＤ光源の光源像を投影し、前記仮想鉛直スクリーン上に、前記大拡散領域を形成するように構成された第２反射領域と、
前記ＬＥＤ光源の光源像を投影し、前記仮想鉛直スクリーン上に、前記中拡散領域を形成するように構成された第３反射領域と、
を含んでおり、
前記第１反射領域は、前記ＬＥＤ光源の光軸と当該反射面との交点又は交点近傍を通る水平線よりも、前記ＬＥＤ光源からみて外側に配置されており、
前記第２反射領域は、前記ＬＥＤ光源の光軸と当該反射面との交点又は交点近傍を通る水平線よりも、前記ＬＥＤ光源からみて内側に配置されており、
前記第３反射領域は、前記第１及び第２反射領域の左右両側にそれぞれ配置されていることを特徴とする車両用前照灯。
前記第１反射領域は、焦点が前記ＬＥＤ光源の発光面近傍に設定された回転放物面系の反射面であり、水平線に対し所定角度傾斜した前記ＬＥＤ光源の光源像を含む前記ＬＥＤ光源の複数の光源像を投影し、前記仮想鉛直スクリーン上に、基準点を中心に少しずつ下にずれた前記ＬＥＤ光源の複数の光源像を配置することにより、前記所定角度方向へ延びる斜めカットオフラインを含む前記ホットゾーンを形成するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
前記第２反射領域は、焦点が前記ＬＥＤ光源の発光面近傍に設定された回転放物面系の反射面であり、前記ＬＥＤ光源の複数の光源像を投影し、前記仮想鉛直スクリーン上に、当該複数の光源像を水平線以下に配置することにより、前記大拡散領域を形成するように構成されており、
前記第３反射領域は、焦点が前記ＬＥＤ光源の発光面近傍に設定された回転放物面系の反射面であり、前記ＬＥＤ光源の複数の光源像を投影し、前記仮想鉛直スクリーン上に、当該複数の光源像を水平線以下に配置することにより、前記中拡散領域を形成するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用前照灯。
前記第１反射領域は、複数の反射領域を含んでおり、
前記複数の反射領域は、それぞれの反射光により形成される前記ＬＥＤ光源の光源像の前記所定角度方向への拡散の程度が異なるように構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用前照灯。