JP6056615B2 - 車両用灯具 - Google Patents

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Description

この発明は、レンズと半導体型光源とを備える車両用灯具に関するものである。すなわち、この発明は、レンズ直射タイプの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、従来の車両用灯具について説明する。従来の車両用灯具は、凸レンズと、付加レンズと、発光素子と、を備えるものである。従来の車両用灯具は、発光素子からの光を凸レンズから基本配光パターンとして照射し、かつ、発光素子からの光を付加レンズから付加配光パターンとして照射する。
特開2009−283299号公報
かかる車両用灯具においては、発光素子からの光が付加レンズにおいて配光制御されずに付加レンズから外部に出射する場合がある。たとえば、配光制御されていない光が付加レンズから外部に上向きにあるいは下向きに出射する場合がある。このために、かかる車両用灯具においては、配光制御されていない上向きあるいは下向きの出射光が迷惑光となる場合がある。
この発明が解決しようとする課題は、配光制御されていない上向きあるいは下向きの出射光が迷惑光となる場合がある、という点にある。
この発明(請求項1にかかる発明)は、レンズと、半導体型光源と、を備え、レンズが、半導体型光源からの光を主配光パターンとして照射する主レンズ部と、主レンズ部の周辺に設けられていて、半導体型光源からの光を補助配光パターンとして照射する補助レンズ部と、から構成されていて、補助レンズ部が、半導体型光源からの光が補助レンズ部中に入射する入射面と、入射面から補助レンズ部中に入射した光が反射する反射面と、反射面で反射した反射光が補助レンズ部中から外部に出射する出射面と、主レンズ部と入射面とを接続する接続面と、から構成されていて、接続面には、前記半導体型光源からの光を拡散もしくは遮蔽する光処理部が設けられている、ことを特徴とする。
この発明(請求項2にかかる発明)は、光処理部が、半導体型光源からの光を拡散させる拡散プリズムから構成されている、ことを特徴とする。
この発明(請求項3にかかる発明)は、主レンズ部が、接続面を介して補助レンズ部の入射面に接続する入射面と、非球面の凸面をなす出射面と、から構成されていて、補助レンズ部の出射面が、非球面の凸面をなし、補助レンズ部の非球面の凸面をなす出射面の湾曲方向と、主レンズ部の非球面の凸面をなす出射面の湾曲方向とが、同方向である、ことを特徴とする。
この発明の車両用灯具は、接続面に設けた光処理部により、半導体型光源からの光が接続面から補助レンズ部に入射する際に、半導体型光源からの光が接続面の光処理部により拡散もしくは遮蔽される。この結果、配光制御されていない上向きあるいは下向きの出射光による迷惑光を抑制することができる。
図1は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態1を示す斜視図である。 図2は、図1におけるII−II線断面図である。 図3は、補助レンズ部における光路を示す説明図である。 図4は、半導体型光源の発光チップの発光面を示す説明図である。 図5は、上向きの出射光が処理されている場合のオーバーヘッドサイン配光パターンとロービーム配光パターンとを示す説明図である。 図6は、上向きの出射光が処理されていない場合のオーバーヘッドサイン配光パターンとロービーム配光パターンとを示す説明図である。 図7は、レンズの主レンズ部の一部と補助レンズ部とを示す斜視図である。 図8は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態2を示すレンズの主レンズ部の一部と補助レンズ部との斜視図である。 図9は、上向きの出射光が処理されている場合のオーバーヘッドサイン配光パターンとロービーム配光パターンとを示す説明図である。
以下、この発明にかかる車両用灯具の実施形態(実施例)のうちの2例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。この明細書および別紙の特許請求の範囲において、前、後、上、下、左、右は、この発明にかかる車両用灯具を車両に搭載した際の前、後、上、下、左、右である。また、図5、図6、図9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。
(実施形態1の構成の説明)
図1〜図7は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態1を示す。以下、この実施形態1における車両用灯具の構成について説明する。図1、図2中、符号1は、この実施例における車両用灯具(たとえば、ヘッドランプなど)である。前記車両用灯具1は、車両の前部の左右両端部に搭載されている。
(車両用灯具1の説明)
前記車両用灯具1は、図1、図2に示すように、ランプハウジング(図示せず)と、たとえば素通しのアウターレンズのランプレンズ(図示せず)と、レンズ2と、半導体型光源3と、ヒートシンク部材4と、レンズホルダ5と、を備えるものである。
前記レンズ2および前記半導体型光源3および前記ヒートシンク部材4および前記レンズホルダ5は、ランプユニットを構成する。前記ランプハウジングおよび前記ランプレンズは、灯室(図示せず)を画成する。前記ランプユニット2、3、4、5は、前記灯室内に配置されている。前記ランプユニット2、3、4、5は、上下方向用光軸調整機構(図示せず)および左右方向用光軸調整機構(図示せず)を介して前記ランプハウジングに取り付けられている。
(レンズ2の説明)
前記レンズ2は、図1〜図3に示すように、主レンズ部6と、補助レンズ部(付加レンズ部)7と、フランジ部20と、から構成されている。前記フランジ部20は、前記主レンズ部6および前記補助レンズ部7の周縁部に一体に設けられている。前記レンズ2は、たとえば、PC材、PMMA材、PCO材などの樹脂製のレンズからなるものである。すなわち、前記半導体型光源3から放射される光は、高い熱を持たないので、前記レンズ2として樹脂製のレンズを使用することができる。
(主レンズ部6の説明)
前記主レンズ部6は、図2に示すように、非球面の投影レンズ(凸レンズ)であって、基準光軸Zおよび基準焦点Fを有する。前記主レンズ部6は、前記半導体型光源3の中央の光(図示せず)を利用するものである。前記半導体型光源3の中央の光は、前記半導体型光源3から放射される光のうち、前記半導体型光源3の半球放射範囲の緯度約50°付近から内側の光である。
前記主レンズ部6は、入射面60と、出射面61と、から構成されている。前記入射面60は、前記半導体型光源3からの光(図示せず)を前記主レンズ部6中に入射させる。前記出射面61は、前記主レンズ部6中に入射した光を出射させる。前記入射面60は、自由曲面あるいは複合2次曲面から構成されている。前記入射面60は、非球面のほぼ平面(前記半導体型光源3に対して凸面あるいは凹面)をなす。前記出射面61は、前記半導体型光源3と反対側に突出した凸形状をなし、自由曲面あるいは複合2次曲面から構成されている。前記出射面61は、非球面の凸面をなす。
前記主レンズ部6の前記入射面60および前記出射面61は、前記半導体型光源3からの光を配光制御して主配光パターンとして車両の前方に照射する。前記主配光パターンは、この実施形態1においては図5に示すロービーム配光パターン(すれ違い配光パターン)LPである。
(ロービーム配光パターンLPの説明)
前記ロービーム配光パターンLPは、図5に示すように、下水平カットオフラインCL1、斜めカットオフラインCL2、上水平カットオフラインCL3を有する。
(補助レンズ部7の説明)
前記補助レンズ部7は、図1〜図3に示すように、前記主レンズ部6の周辺この実施形態1においては下辺に設けられている。前記補助レンズ部7は、前記半導体型光源3の周辺の光L1を有効利用するものである。前記半導体型光源3の周辺の光L1は、前記半導体型光源3から放射される光のうち、前記半導体型光源3の半球放射範囲の緯度約50°付近から外側の光である。前記補助レンズ部7は、前記主レンズ部6と一体のものである。
前記補助レンズ部7は、入射面70と、反射面71と、出射面72と、から構成されている。前記入射面70は、前記半導体型光源3からの光L1を前記補助レンズ部7中に入射させる。前記反射面71は、前記補助レンズ部7中に入射した入射光L2を反射させる。前記出射面72は、前記反射面71で反射した反射光L3を出射光L4として出射させる。前記入射面70および前記反射面71および前記出射面72は、それぞれ、自由曲面から構成されている。前記出射面72は、非球面の凸面をなす。
非球面の凸面をなす前記出射面72の湾曲方向(円弧方向)と、前記主レンズ部6の非球面の凸面をなす前記出射面61の湾曲方向(円弧方向)とは、同方向である。これにより、前記補助レンズ部7が前記主レンズ部6に対して目立たず、見栄えが向上される。これに対して、特許文献1の車両用灯具においては、凸レンズの凸面の出射面の湾曲方向(円弧方向)と付加レンズの凹凸面の出射面の湾曲方向(円弧方向)とは、逆方向である。
前記補助レンズ部7の前記入射面70および前記反射面71および前記出射面72は、前記半導体型光源3からの光L1を配光制御して補助配光パターン(付加配光パターン)として車両の前方でかつ上方に照射する。前記補助配光パターンは、この実施形態1においては図5に示すオーバーヘッドサイン配光パターンOSPである。
(オーバーヘッドサイン配光パターンOSPの説明)
図5に示すように、前記オーバーヘッドサイン配光パターンOSPは、前記ロービーム配光パターンLPの前記カットオフラインCL1、CL2、CL3よりも上方に位置する。
(補助レンズ部7の造形の説明)
以下、前記補助レンズ部7の造形について説明する。まずは、前記オーバーヘッドサイン配光パターンOSPが形成されるように、前記入射面70および前記反射面71および前記出射面72がそれぞれ配光設計される。前記の配光設計の段階においては、図3中の太い実線にて示すように、前記入射面70および前記反射面71および前記出射面72は、相互に、かつ、前記主レンズ部6の前記入射面60および前記出射面61と接続されていない。このために、前記の配光設計の段階においては、前記補助レンズ部7を造形することができない。
つぎには、前記主レンズ部6の前記入射面60と前記補助レンズ部7の前記入射面70とを第1接続面81により接続する。前記補助レンズ部7の前記入射面70と前記補助レンズ部7の前記反射面71とを第2接続面82により接続する。前記補助レンズ部7の前記反射面71と前記補助レンズ部7の前記出射面72とを前記フランジ部20もしくは接続面(図示せず)により接続する。前記補助レンズ部7の前記出射面72と前記主レンズ部6の前記出射面61とを第3接続面83により接続する。この結果、前記補助レンズ部7を造形することができる。
(半導体型光源3の説明)
前記半導体型光源3は、図2、図4に示すように、この例では、たとえば、LED、OELまたはOLED(有機EL)などの自発光半導体型光源である。前記半導体型光源3は、発光チップ(LEDチップ)30を封止樹脂部材で封止したパッケージ(LEDパッケージ)から構成されている。前記パッケージは、基板(図示せず)に実装されている。前記基板に取り付けられているコネクタ(図示せず)を介して前記発光チップ30には、電源(バッテリー)からの電流が供給される。前記半導体型光源3は、前記ヒートシンク部材4に取り付けられている。
前記発光チップ30は、図4に示すように、平面矩形形状(平面長方形状)をなす。すなわち、4個の正方形のチップをX軸方向(水平方向)に配列してなるものである。なお、2個もしくは3個もしくは5個以上の正方形のチップ、あるいは、1個の長方形のチップ、あるいは、1個の正方形のチップ、を使用しても良い。前記発光チップ30の正面この例では長方形の正面が発光面31をなす。前記発光面31は、前記レンズ2の前記主レンズ部6の前記基準光軸(基準軸)Zの前側に向いている。前記発光チップ30の前記発光面31の中心Oは、前記レンズ2の前記主レンズ部6の前記基準焦点Fもしくはその近傍に位置し、かつ、前記レンズ2の前記主レンズ部6の前記基準光軸Z上もしくはその近傍に位置する。
図4において、X、Y、Zは、直交座標(X−Y−Z直交座標系)を構成する。X軸は、前記発光チップ30の前記発光面31の中心Oを通る左右方向の水平軸である。前記X軸は、この実施形態1において、左側が+方向であり、右側が−方向である。また、Y軸は、前記発光チップ30の前記発光面31の中心Oを通る上下方向の鉛直軸である。前記Y軸は、この実施形態1において、上側が+方向であり、下側が−方向である。さらに、Z軸は、前記発光チップ30の前記発光面31の中心Oを通る法線(垂線)、すなわち、前記X軸および前記Y軸と直交する前後方向の軸(前記レンズ2の基準光軸Z)である。前記Z軸は、この実施形態1において、前側が+方向であり、後側が−方向である。
(ヒートシンク部材4の説明)
前記ヒートシンク部材4は、図2に示すように、垂直もしくはほぼ垂直な取付面40と、フィン形状部(図示せず)と、を有する。前記取付面40の中央には、前記半導体型光源3が取り付けられている。前記取付面40の周縁には、前記レンズホルダ5が取り付けられている。前記ヒートシンク部材4と前記レンズホルダ5とは、この実施形態1において、別体型のものであるが、一体型のものであっても良い。
(レンズホルダ5の説明)
前記レンズホルダ5は、図1、図2に示すように、前記レンズ2を覆う筒形状をなす。前記レンズホルダ5の正面(前面)には、前記レンズ2の前記主レンズ部6および前記補助レンズ部7が露出する開口部が設けられている。前記レンズホルダ5は、取付部50と凹部51とを有する。前記取付部50は、前記開口部の周縁部の内面に設けられている。前記取付部50には、前記レンズ2の前記フランジ部20が取り付けられている。この結果、前記レンズ2は、前記レンズホルダ5を介して前記ヒートシンク部材4に取り付けられている。前記凹部51は、前記開口部の周縁部の下部中央部に設けられている。前記凹部51には、前記補助レンズ部7が配置されている。前記レンズホルダ5は、光不透過部材から構成されている。前記レンズホルダ5は、光低反射部材から構成され、あるいは、表面が光低反射面に表面処理されている。前記レンズホルダ5は、たとえば、色が黒い部材から構成されている。
(光処理部9の説明)
図3、図7に示すように、前記第1接続面81には、光処理部9が設けられている。前記光処理部9は、この例では、前記半導体型光源3からの光L1を左右方向に拡散させる拡散プリズムから構成されている。前記拡散プリズム(光処理部9)は、前記Z軸方向に設けられたプリズムであって、前記X軸方向に多数個並べられている。
(実施形態1の作用の説明)
この実施形態1における車両用灯具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。
半導体型光源3の発光チップ30を点灯する。すると、発光チップ30から放射される光のうち、半導体型光源3の中央の光は、主レンズ部6の入射面60から主レンズ部6中に屈折して入射する。このとき、入射光は、入射面60において配光制御される。主レンズ部6中に入射した入射光は、主レンズ部6の出射面61から屈折して出射する。このとき、出射光は、出射面61において配光制御される。主レンズ部6からの出射光は、図5に示すように、カットオフラインCL1、CL2、CL3を有するロービーム配光パターンLPとして、車両の前方に照射される。
一方、図2、図3に示すように、発光チップ30から放射される光のうち、半導体型光源3の周辺の光L1は、補助レンズ部7の入射面70から補助レンズ部7中に屈折して入射する。このとき、半導体型光源3からの光L1は、入射面70において配光制御される。補助レンズ部7中に入射した入射光L2は、補助レンズ部7の反射面71において、全反射する。このとき、入射光L2は、反射面71において配光制御される。反射面71において全反射した反射光L3は、補助レンズ部7の出射面72から屈折して出射する。このとき、反射光L3は、出射面72において配光制御される。補助レンズ部7の出射面72からの出射光L4は、図5に示すように、オーバーヘッドサイン配光パターンOSPとして、車両の前方および上方に照射される。
また、図3に示すように、発光チップ30から放射される光のうち、半導体型光源3の周辺の光L1は、第1接続面81の光処理部9から補助レンズ部7中に左右方向に拡散されて入射する。補助レンズ部7中に入射した左右方向に拡散されている入射光L5は、反射面71において、全反射する。反射面71で全反射した左右方向に拡散されている反射光L6は、出射面72から上向きに屈折して出射する。出射面72から上向きに出射した左右に拡散されている出射光L7は、図5に示すように、左右方向に拡散されている拡散配光パターンHWPとして、オーバーヘッドサイン配光パターンOSPよりも上方に照射される。
(実施形態1の効果の説明)
この実施形態1における車両用灯具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。
この実施形態1における車両用灯具1は、第1接続面81に設けた光処理部9により、半導体型光源3からの光L1が、第1接続面81から補助レンズ部7に入射する際に、左右方向に拡散される。この結果、上向きの出射光L7を、図5に示すように、左右方向に拡散された拡散配光パターンHWPとして、処理することができる。これにより、対向車や先行車のドライバーなどにグレアを与えるようなことがない。
ここで、第1接続面(81)に光処理部(9)が設けられていない例について説明する。なお、()内の符号は、この実施形態1の符号に対応する。半導体型光源(3)からの光(L1)は、第1接続面(81)から補助レンズ部(7)中に屈折して入射する。補助レンズ部(7)中に入射した入射光(L5)は、反射面(71)において、全反射する。反射面(71)で全反射した反射光(L6)は、出射面(72)から上向きに屈折して出射する。出射面(72)から上向きに出射した出射光(L7)は、図6に示すように、配光パターンGPとして、オーバ対向車や先行車のドライバーなどにグレアを与える場合がある。
これに対して、この実施形態1における車両用灯具1は、上記のとおり、第1接続面81の光処理部9により、半導体型光源3からの光L1を左右方向に拡散し、上向きの出射光L7を、左右方向に拡散された拡散配光パターンHWPとして、処理することができる。
この実施形態1における車両用灯具1は、非球面の凸面をなす補助レンズ部7の出射面72の湾曲方向と、主レンズ部6の非球面の凸面をなす出射面61の湾曲方向とは、同方向である。これにより、補助レンズ部7が主レンズ部6に対して目立たず、見栄えが向上される。
(実施形態2の説明)
図8、図9は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態2を示す。以下、この実施形態2における車両用灯具について説明する。図中、図1〜図7と同符号は、同一のものを示す。
(実施形態2の構成の説明)
前記の実施形態1における車両用灯具1の光処理部9は、半導体型光源3からの光L1を左右方向に拡散させる拡散プリズムから構成されているものである。これに対してこの実施形態2における車両用灯具の光処理部90は、半導体型光源からの光を上下方向に拡散させる拡散プリズムから構成されているものである。前記拡散プリズム(光処理部90)は、X軸方向に設けられたプリズムであって、Z軸方向に複数個並べられている。
(実施形態2の作用の説明)
この実施形態2における車両用灯具は、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。半導体型光源からの光は、第1接続面の光処理部90から補助レンズ部7中に上下に拡散されて入射する。補助レンズ部7中に入射した上下に拡散されている入射光は、反射面71において、全反射する。反射面71で全反射した上下に拡散されている反射光は、出射面72から上向きに屈折して出射する。出射面72から上向きに出射した上下に拡散されている出射光は、図9に示すように、上下方向に拡散されている拡散配光パターンVWPとして、オーバーヘッドサイン配光パターンOSPよりも上方に照射される。
(実施形態2の効果の説明)
この実施形態2における車両用灯具は、以上のごとき構成作用からなるので、前記の実施形態1における車両用灯具1とほぼ同様の効果を達成することができる。
(実施形態1、2以外の例の説明)
この実施形態1、2においては、車両が左側通行の場合の車両用灯具1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、車両が右側通行の場合の車両用灯具にも適用することができる。
また、実施形態1、2においては、レンズ2の主レンズ部6と補助レンズ部7とが一体である。ところが、この発明においては、レンズの主レンズ部と補助レンズ部とが別体のものであっても良い。
さらに、実施形態1、2においては、補助レンズ部7を主レンズ部6の下辺に設けたものである。ところが、この発明においては、主レンズ部の上辺、左辺、右辺に、補助レンズ部を設けても良い。
さらにまた、実施形態1、2においては、補助レンズ部7により、オーバーヘッドサイン配光パターンOSPを照射するものである。ところが、この発明においては、補助レンズ部により、オーバーヘッドサイン配光パターン以外の配光パターン、たとえば、フォグ配光パターン、コーナリング配光パターンなどの配光パターンを照射するものであっても良い。
さらにまた、実施形態1、2においては、第1接続面81にプリズム構造の光処理部9、90を設けるものである。ところが、この発明においては、プリズム構造の光処理部9、90の代わりに、第1接続面にマスクを設けて、第1接続面から補助レンズ部中に入射する光を遮蔽処理しても良い。あるいは、プリズム構造の光処理部9、90の代わりに、第1接続面にシボや魚眼プリズムを設けて、第1接続面から補助レンズ部中に入射する入射光を上下左右方向に拡散させても良い。
さらにまた、実施形態1、2においては、出射面72から上向きの出射光L7が出射される例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、出射面から下向きの出射光が出射される場合についても使用することができる。この場合においては、ロービーム配光パターンの下側、すなわち、車両手前の路面に、照射される配光パターンを拡散もしくは遮蔽することができる。これにより、ロービーム配光パターンの下側の配光パターンBPによる配光斑の発生を防止して、ドライバーに不快感を与えるのを防止することができる。
1 車両用灯具
2 レンズ
20 フランジ部
3 半導体型光源
30 発光チップ
31 発光面
4 ヒートシンク部材
40 取付面
5 レンズホルダ
50 取付部
51 凹部
6 主レンズ部
60 主レンズ部の入射面
61 主レンズ部の出射面
7 補助レンズ部
70 補助レンズ部の入射面
71 補助レンズ部の反射面
72 補助レンズ部の出射面
81 第1接続面
82 第2接続面
83 第3接続面
9、90 光処理部
CL1 下水平カットオフライン
CL2 斜めカットオフライン
CL3 上水平カットオフライン
F レンズの基準焦点
GP 配光パターン
HL−HR スクリーンの左右の水平線
HWP 左右方向に拡散されている拡散配光パターン
L1 光
L2 入射光
L3 反射光
L4 出射光
L5 左右方向に拡散されている入射光
L6 左右方向に拡散されている反射光
L7 左右方向に拡散されている出射光
LP ロービーム配光パターン
O 発光チップの発光面の中心
OSP オーバーヘッドサイン配光パターン
VU−VD スクリーンの上下の垂直線
VWP 上下方向に拡散されている拡散配光パターン
X X軸
Y Y軸
Z レンズの基準光軸(Z軸)

Claims (3)

  1. レンズと、半導体型光源と、を備え、
    前記レンズは、前記半導体型光源からの光を主配光パターンとして照射する主レンズ部と、前記主レンズ部の周辺に設けられていて、前記半導体型光源からの光を補助配光パターンとして照射する補助レンズ部と、から構成されていて、
    前記補助レンズ部は、前記半導体型光源からの光が前記補助レンズ部中に入射する入射面と、前記入射面から前記補助レンズ部中に入射した光が反射する反射面と、前記反射面で反射した反射光が前記補助レンズ部中から外部に出射する出射面と、前記主レンズ部と前記入射面とを接続する接続面と、から構成されていて、
    前記接続面には、前記半導体型光源からの光を拡散もしくは遮蔽する光処理部が設けられている、
    ことを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記光処理部は、前記半導体型光源からの光を拡散させる拡散プリズムから構成されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。
  3. 前記主レンズ部は、前記接続面を介して前記補助レンズ部の前記入射面に接続する入射面と、非球面の凸面をなす出射面と、から構成されていて、
    前記補助レンズ部の前記出射面は、非球面の凸面をなし、
    前記補助レンズ部の非球面の凸面をなす前記出射面の湾曲方向と、前記主レンズ部の非球面の凸面をなす前記出射面の湾曲方向とは、同方向である、
    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。
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