JP6205741B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

この発明は、光源として半導体型光源を使用するいわゆるプロジェクタ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、特許文献２）。特許文献１の車両用灯具は、投影レンズと、投影レンズの後方側焦点よりも後方に配置されたＬＥＤと、ＬＥＤからの光を反射させるリフレクタと、投影レンズとＬＥＤとの間に配置され、前端縁が投影レンズの後方側焦点近傍に位置してリフレクタからの反射光の一部を遮蔽することにより配光パターンのカットオフラインを形成すると共に、前端縁から後方に延びる上表面がリフレクタからの反射光の一部を上方側へ反射させる付加リフレクタと、を備えるものである。特許文献１の車両用灯具は、付加リフレクタの上表面により配光パターンの光量不足を補うものである。

特許文献２の車両用灯具は、楕円を基調とする反射面を有するリフレクタと、反射面の第１焦点もしくはその近傍に位置するように配置されている半導体型光源と、レンズ焦点が反射面の第２焦点もしくはその近傍に位置する投影レンズと、投影レンズと半導体型光源との間に配置されていて、半導体型光源から放射されて反射面で反射された反射光の一部をカットオフして配光パターンのカットオフラインを形成するシェードを有し、かつ、カットオフした反射光を投影レンズ側に反射させる付加反射面を有するシェード兼付加リフレクタと、を備えるものである。特許文献２の車両用灯具は、シェードによりカットオフラインを有する配光パターンを形成し、かつ、付加反射面により配光パターンの光量不足を補うものである。

特開２００８−７７８９０号公報 特開２０１０−１２９３２１号公報

ところが、特許文献１の車両用灯具は、ＬＥＤと付加リフレクタの上表面との上下位置が一致もしくはほぼ一致するので、リフレクタからの反射光の一部を付加リフレクタの上表面によりさらに有効に利用していない。また、特許文献２の車両用灯具は、半導体型光源と付加反射面との上下位置が一致もしくはほぼ一致するので、反射光を付加反射面によりさらに有効に利用していない。このために、従来の車両用灯具では、配光パターンの光量不足を十分に補っていない場合がある。

この発明が解決しようとする課題は、従来の車両用灯具では、配光パターンの光量不足を十分に補っていない場合がある、という点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、楕円を基調とする反射面を有するリフレクタと、反射面の第１焦点もしくはその近傍に配置されている半導体型光源と、レンズ焦点が反射面の第２焦点もしくはその近傍に位置する投影レンズと、投影レンズと半導体型光源との間に配置されていて、半導体型光源から放射されて反射面で反射された反射光の一部をカットオフしてカットオフラインを有する配光パターンを形成するシェードと、シェードと半導体型光源との間に配置されていて、反射光の一部を付加配光パターンとして投影レンズ側に反射させる２次反射面と、を備え、２次反射面が、半導体型光源よりも上側に位置する、ことを特徴とする。

この発明（請求項２にかかる発明）は、第２焦点およびレンズ焦点が、第１焦点よりも上側に位置し、反射面の光軸と投影レンズのレンズ軸とが、第２焦点あるいはレンズ焦点もしくはその近傍において交差し、シェードが、レンズ軸よりも下側に位置し、シェードの上端には、カットオフラインを形成するエッジが設けられていて、エッジが、第２焦点あるいはレンズ焦点もしくはその近傍に位置し、２次反射面が、レンズ軸に沿って位置する、ことを特徴とする。

この発明（請求項３にかかる発明）は、２次反射面には、光抜け部が設けられている、ことを特徴とする。

この発明の車両用灯具は、２次反射面が半導体型光源よりも上側に位置するので、ＬＥＤと付加リフレクタの上表面との上下位置が一致もしくはほぼ一致する特許文献１の車両用灯具、および、半導体型光源と付加反射面との上下位置が一致もしくはほぼ一致する特許文献２の車両用灯具と比較して、反射光を２次反射面によりさらに有効に利用することができる（図２参照）。この結果、配光パターンの光量不足を十分に補うことができる。

図１は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態を示す一部縦断面図（一部垂直断面図）である。 図２は、シェード兼２次反射面を示す一部拡大断面図である。 図３は、シェード兼２次反射面を示す斜視図である。 図４は、シェード兼２次反射面の平面図（図３におけるＩＶ矢視図）である。 図５は、シェード兼２次反射面の断面図（図４におけるＶ−Ｖ線断面図）である。 図６は、カットオフラインを有する配光パターンを示す説明図である。 図７は、付加配光パターンを示す説明図である。 図８は、図６のカットオフラインを有する配光パターンと図７の付加配光パターンとを合成（重畳）した配光パターンを示す説明図である。

以下に、この発明にかかる車両用灯具の実施形態（実施例）の１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。図６、図７、図８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。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、右とは、この発明にかかる車両用灯具を車両に装備した際の前、後、上、下、左、右である。

（実施形態の構成の説明）
以下、この実施形態における車両用灯具の構成について説明する。この例は、たとえば、自動車用前照灯のヘッドランプについて説明する。

（車両用灯具１の説明）
図１において、符号１は、この実施形態における車両用灯具である。前記車両用灯具１は、車両の前部の左右両側にそれぞれ搭載されている。前記車両用灯具１は、図１に示すように、ランプハウジング（図示せず）と、ランプレンズ（図示せず）と、半導体型光源２と、投影レンズ３と、リフレクタ４と、ヒートシンク部材５と、シェード兼２次反射面（付加反射面）６と、を備える。

前記ランプハウジングおよび前記ランプレンズ（たとえば、素通しのアウターレンズなど）は、灯室（図示せず）を画成する。前記半導体型光源２および前記投影レンズ３および前記リフレクタ４および前記ヒートシンク部材５および前記シェード兼２次反射面６は、プロジェクタタイプのランプユニットを構成する。前記ランプユニット２、３、４、５、６は、前記灯室内に配置されていて、かつ、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。

（ヒートシンク部材５の説明）
前記ヒートシンク部材５は、たとえば、樹脂や金属製ダイカスト（アルミダイカスト）などの熱伝導率が高い材料からなる。前記ヒートシンク部材５は、上側の水平板部と、前記水平板部の下面から一体に設けられている複数のフィン形状部と、から構成されている。前記ヒートシンク部材５は、前記半導体型光源２および前記投影レンズ３および前記リフレクタ４および前記シェード兼２次反射面６を取り付ける取付部材を兼用する。

（リフレクタ４の説明）
前記リフレクタ４は、たとえば、樹脂部材や金属製ダイカスト（アルミダイカスト）などの熱伝導率が高くかつ光不透過性の材料からなる。前記リフレクタ４は、前記ヒートシンク部材５に取り付けられている。前記リフレクタ４は、前側部分および下側部分が開口し、かつ、後側部分および上側部分および左右両側部分が閉塞した中空形状をなす。前記リフレクタ４の閉塞部分の凹内面には、回転楕円面（楕円）を基本（基調）とした自由曲面からなる反射面（収束型反射面）４０が設けられている。前記反射面４０は、前記半導体型光源２からの光Ｌ１、Ｌ２を反射光（Ｌ１、Ｌ２）として前記投影レンズ３および前記シェード兼２次反射面６側に反射させるものである。なお、前記反射面４０としては、単なる回転楕円面からなる反射面であっても良い。

前記反射面４０は、自由曲面から構成されている。このために、前記反射面４０の第１焦点Ｆ１および第２焦点（もしくは第２焦線）Ｆ２においては、厳密な意味での単一の焦点を有していないが、複数の反射面相互の焦点距離の差異が僅少であり、ほぼ同一の焦点を共有している。そこで、この明細書および図面においては、ただ単に第１焦点および第２焦点と称する。

前記反射面４０は、前記第１焦点Ｆ１と前記第２焦点Ｆ２とを結ぶ光軸Ｚ２を有する。前記反射面４０の前記光軸Ｚ２においては、厳密な意味での単一の光軸を有していないが、複数の反射面相互の光軸の差異が僅少であり、ほぼ同一の光軸を共有している。そこで、この明細書および図面においては、ただ単に光軸と称する。

前記第２焦点Ｆ２は、前記第１焦点Ｆ１よりも上側に位置する。すなわち、前記反射面４０は、前記半導体型光源２側の前記第１焦点Ｆ１を中心として、前記シェード兼２次反射面６側の前記第２焦点Ｆ２を上側に回転移動させてなる。この結果、前記反射面４０の前記光軸Ｚ２は、前側が上側に後側が下側に傾斜している。なお、通常のプロジェクタタイプのランプユニットにおける反射面の光軸Ｚ２０は、図２に示すように、水平である。すなわち、通常のプロジェクタタイプのランプユニットにおける第２焦点Ｆ２０は、第１焦点Ｆ１と同じ高さの水平線上に位置しているので、光軸Ｚ２０は、水平である。

（半導体型光源２の説明）
前記半導体型光源２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２は、前記光Ｌ１、Ｌ２を放射する発光面を有する発光部２０と、基板部２１と、から構成されている。前記半導体型光源２は、前記基板部２１を介して前記ヒートシンク部材５の前記水平板部の上面に取り付けられている。前記半導体型光源２の前記発光部２０の前記発光面は、前記リフレクタ４の前記反射面４０の前記第１焦点Ｆ１もしくはその近傍に位置する。前記半導体型光源２の前記発光部２０の前記発光面は、上に向いていて、前記リフレクタ４の前記反射面４０に対向する。

（投影レンズ３の説明）
前記投影レンズ３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２から放射される前記光Ｌ１、Ｌ２は、高い熱を持たないので、前記投影レンズ３として樹脂製のレンズを使用することができる。前記投影レンズ３は、ホルダ（図示せず）を介して前記ヒートシンク部材５に取り付けられている。

前記投影レンズ３は、前記半導体型光源２からの前記光Ｌ１、Ｌ２であって、所定のメイン配光パターンこの例ではロービーム配光パターンＭＰ（図６を参照）、所定のサブ配光パターンこの例では付加配光パターンＳＰ（図７を参照）を、外部すなわち車両の前方に照射する。前記投影レンズ３は、非球面を基本とする投影レンズである。前記投影レンズ３は、後面の入射面３０と、前面の出射面３１と、から構成されている。前記入射面３０は、前記リフレクタ４の前記反射面４０と対向する。前記入射面３０は、平面もしくは非球面のほぼ平面（前記反射面４０に対して凸面あるいは凹面）をなす。前記出射面３１は、非球面の凸面をなす。

前記投影レンズ３のレンズ焦点Ｆ３（物空間側の焦点面であるメリジオナル像面）は、前記反射面４０の前記第２焦点Ｆ２に一致もしくはほぼ一致する。これにより、前記レンズ焦点Ｆ３は、前記第１焦点Ｆ１よりも上側に位置する。この結果、前記投影レンズ３は、前記反射面４０の前記第２焦点Ｆ２の上側への回転移動量に対応して上側に移動する。すなわち、前記投影レンズ３のレンズ軸Ｚ１は、前記反射面４０の前記第２焦点Ｆ２の上側への回転移動量に対応して上側に移動する。これにより、前記光軸Ｚ２と、前記レンズ軸Ｚ１とは、前記第２焦点Ｆ２あるいは前記レンズ焦点Ｆ３もしくはその近傍において交差する。なお、通常のプロジェクタタイプのランプユニットにおけるレンズ軸Ｚ１０は、図２に示すように、光軸Ｚ２０と一致もしくはほぼ一致する。すなわち、通常のプロジェクタタイプのランプユニットにおける第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２０とレンズ焦点Ｆ３０とは、同じ高さの水平線上に位置しているので、レンズ軸Ｚ１０は、光軸Ｚ２０と同様に水平であって、光軸Ｚ２０と一致もしくはほぼ一致する。

（シェード兼２次反射面６の説明）
前記シェード兼２次反射面６は、光不透過部材、この例では金属（ＳＵＳ）板から構成されている。前記シェード兼２次反射面６は、前記リフレクタ４および前記半導体型光源２と前記投影レンズ３との間に配置されている。前記シェード兼２次反射面６は、前記ヒートシンク部材５に取り付けられている。

前記シェード兼２次反射面６は、前記金属板にプレス絞り加工を施して形成されている。前記シェード兼２次反射面６は、図３、図４、図５に示すように、シェードとしてのシェード部６０と、２次反射面としての２次反射面部６１と、連結部６２と、取付部６３と、から一体に構成されている。前記シェード部６０と前記２次反射面部６１との間には、スリット６４が設けられている。

（シェード部６０の説明）
前記シェード部６０は、前記投影レンズ３と前記半導体型光源２との間に配置されている。前記シェード部６０は、前記半導体型光源２からの前記光Ｌ１、Ｌ２であって前記リフレクタ４の前記反射面４０で反射された前記反射光の一部をカットオフしカットオフされていない前記反射光（Ｌ１）で図６に示すカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３およびエルボー点Ｅを有する前記ロービーム配光パターンＭＰを形成する。

前記シェード部６０は、前記レンズ軸Ｚ１よりも下側に位置する。前記シェード部６０の上端には、前記カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を形成するエッジ６５、６６、６７が設けられている。前記エッジ６５、６６、６７は、前記第２焦点Ｆ２あるいは前記レンズ焦点Ｆ３もしくはその近傍に位置する。

前記上水平エッジ６５は、前記下水平カットオフラインＣＬ１を形成する。前記斜めエッジ６６は、前記斜めカットオフラインＣＬ２を形成する。前記下水平エッジ６７は、前記上水平カットオフラインＣＬ３を形成する。前記上水平エッジ６５と前記斜めエッジ６６との間の角は、前記エルボー点Ｅを形成する。

（２次反射面部６１の説明）
前記２次反射面部６１は、前記シェード部６０と前記半導体型光源２との間に配置されている。前記２次反射面部６１は、前記半導体型光源２よりも上側に位置する。すなわち、前記２次反射面部６１は、前記レンズ軸Ｚ１に沿って位置する。

前記２次反射面部６１は、前記半導体型光源２からの前記光Ｌ１、Ｌ２であって前記リフレクタ４の前記反射面４０で反射された前記反射光の一部（Ｌ２）を図７に示す前記付加配光パターンＳＰとして前記投影レンズ３側に反射させる。前記２次反射面部６１は、平面（平板）形状に形成されている。前記２次反射面部６１の表面には、表面処理（めっき処理）などにより反射面が設けられている。なお、前記２次反射面部６１が高反射率の素材から構成されているのであれば、表面処理が不要である。

前記２次反射面部６１の前記スリット６４と対向する前端部の縁部であって、前記斜めエッジ６６から前記上水平エッジ６５側の部分に対応する箇所には、光抜け部６８が設けられている。前記光抜け部６８は、前記２次反射面部６１の一部の前記箇所を切り欠いて設けられている。前記光抜け部６８は、図７に示すように、前記付加配光パターンＳＰの対向車線側の部分に無発光部（光抜け部）Ｎを形成する。

（連結部６２の説明）
前記連結部６２は、前記シェード部６０の左右両端部の上端部縁と前記２次反射面部６１の左右両端部縁との間に形成されている。前記連結部６２は、前記シェード部６０と前記２次反射面部６１とを連結する。

（取付部６３の説明）
前記取付部６３は、前記シェード部６０の左右両端部の下端部縁に形成されている。前記取付部６３には、円形の取付孔、円形の位置決め孔（図示せず）、半円形の位置決め凹部（図示せず）が設けられている。前記取付部６３の前記取付孔および前記位置決め孔および前記位置決め凹部を介して、前記シェード兼２次反射面６は、前記ヒートシンク部材５に、位置決めされてスクリューなどにより取り付けられる。

（実施形態の作用の説明）
この実施形態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２を点灯発光させる。すると、半導体型光源２から放射された光Ｌ１、Ｌ２は、リフレクタ４の反射面４０で投影レンズ３およびシェード兼２次反射面６側に反射する。その反射光の一部（Ｌ２）は、シェード兼２次反射面６のシェード部６０および２次反射面部６１により遮蔽される。遮蔽されなかった残りの反射光（Ｌ１）は、投影レンズ３を透過してカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３およびエルボー点Ｅを有するロービーム配光パターンＭＰ（図６を参照）として、投影レンズ３を透過して外部すなわち車両の前方に照射される。

また、反射光の一部（Ｌ２）は、シェード兼２次反射面６の２次反射面部６１において反射して、付加配光パターンＳＰ（図７を参照）として、投影レンズ３を透過して外部すなわち車両の前方に照射される。この付加配光パターンＳＰにおいては、２次反射面部６１の光抜け部６８により、対向車線側の部分に無発光部Ｎが形成されている。

図６に示すロービーム配光パターンＭＰと図７に示す付加配光パターンＳＰとは、図８に示すように、合成（重畳）される。付加配光パターンＳＰは、ロービーム配光パターンＭＰの光量不足を補う。図８に示す合成された配光パターンＭＰ、ＳＰにおいては、図７に示す付加配光パターンＳＰの無発光部Ｎにより、対向車線側の部分に減光部ＲＰ（図８中の破線にて示す箇所）が形成されている。

（実施形態の効果の説明）
この実施形態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。

この実施形態における車両用灯具１は、２次反射面部６１が半導体型光源２よりも上側に位置するので、ＬＥＤと付加リフレクタの上表面との上下位置が一致もしくはほぼ一致する特許文献１の車両用灯具、および、半導体型光源と付加反射面との上下位置が一致もしくはほぼ一致する特許文献２の車両用灯具と比較して、反射光（Ｌ２）を２次反射面部６１によりさらに有効に利用することができる（図２参照）。この結果、ロービーム配光パターンＭＰの光量不足を十分に補うことができる。

以下、図２を参照して詳細に説明する。すなわち、この実施形態における車両用灯具１のように、２次反射面部６１（図２中の実線を参照）が半導体型光源２よりも上側に位置する場合において、反射面４０からの反射光（Ｌ２）の一部が２次反射面部６１で反射して付加配光パターンＳＰの形成に寄与することができる。ところが、特許文献１の車両用灯具および特許文献２の車両用灯具のように、２次反射面部６１０（図２中の二点鎖線を参照）が半導体型光源２と上下一致もしくはほぼ一致する場合において、反射面４０からの反射光（Ｌ２０）の一部がそのまま通過してしまい、２次反射面部６１０で反射することがなく、付加配光パターンＳＰの形成に寄与することができない。

この実施形態における車両用灯具１は、シェード部６０がレンズ軸Ｚ１よりも下側に位置する。このために、図２に示すように、２次反射面部６１が半導体型光源２より上側に位置していても、半導体型光源２からの直射光Ｌ３がシェード部６０で遮蔽される。これにより、反射面４０で配光制御されていない半導体型光源２からの直射光Ｌ３をシェード部６０で遮蔽することができ、ロービーム配光パターンＭＰ、付加配光パターンＳＰになんら影響を与えるようなことがない。

この実施形態における車両用灯具１は、２次反射面部６１のうち、斜めエッジ６６より上水平エッジ６５側の箇所に光抜け部６８を設けたので、ロービーム配光パターンＭＰの対向車線側の下水平カットオフラインＣＬ１付近の減光部ＲＰにおける光量を若干少なくすることができる。

（実施形態以外の例の説明）
なお、この実施形態においては、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３およびエルボー点Ｅを有するロービーム配光パターンＭＰを照射するものである。ところが、この発明においては、ロービーム配光パターン以外のカットオフラインを有する配光パターンたとえばフォグランプ配光パターン、高速道路配光パターンなどを照射するものであっても良い。

また、この実施例においては、シェード部６０が平板形状をなすものである。ところが、この発明においては、シェード部の形状として、平板形状以外の形状、たとえば、凹形状、湾曲形状、であっても良い。

さらに、この実施形態においては、光抜け部６８が切り欠きにより設けられている。ところが、この発明においては、光抜け部として、凹部で設けても良い。

１ 車両用灯具
２ 半導体型光源
２０ 発光部
２１ 基板部
３ 投影レンズ
３０ 入射面
３１ 出射面
４ リフレクタ
４０ 反射面
５ ヒートシンク部材
６ シェード兼２次反射面
６０ シェード部
６１、６１０ ２次反射面部
６２ 連結部
６３ 取付部
６４ スリット
６５ 上水平エッジ
６６ 斜めエッジ
６７ 下水平エッジ
６８ 光抜け部
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
Ｅ エルボー点
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２、Ｆ２０ 第２焦点
Ｆ３、Ｆ３０ レンズ焦点
ＨＬ−ＨＲ スクリーンの左右の水平線
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ２０ 光
ＭＰ ロービーム配光パターン
Ｎ 無発光部
ＲＰ 減光部
ＳＰ 付加配光パターン
ＶＵ−ＶＤ スクリーンの上下の垂直線
Ｚ１、Ｚ１０ レンズ軸
Ｚ２、Ｚ２０ 光軸

Claims (3)

1. 楕円を基調とする反射面を有するリフレクタと、
   前記反射面の第１焦点もしくはその近傍に配置されている半導体型光源と、
   レンズ焦点が前記反射面の第２焦点もしくはその近傍に位置する投影レンズと、
   前記投影レンズと前記半導体型光源との間に配置されていて、前記半導体型光源から放射されて前記反射面で反射された反射光の一部をカットオフしてカットオフラインを有する配光パターンを形成するシェードと、
   前記シェードと前記半導体型光源との間に配置されていて、前記反射光の一部を付加配光パターンとして前記投影レンズ側に反射させる２次反射面と、
   を備え、
   前記２次反射面は、前記半導体型光源よりも上側に位置し、
   前記シェードと前記２次反射面との間には、スリットが形成される
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記第２焦点および前記レンズ焦点は、前記第１焦点よりも上側に位置し、
   前記反射面の光軸と、前記投影レンズのレンズ軸とは、前記第２焦点あるいは前記レンズ焦点もしくはその近傍において交差し、
   前記シェードは、前記レンズ軸よりも下側に位置し、
   前記シェードの上端には、前記カットオフラインを形成するエッジが設けられていて、
   前記エッジは、前記第２焦点あるいは前記レンズ焦点もしくはその近傍に位置し、
   前記２次反射面は、前記レンズ軸に沿って位置する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記２次反射面には、光抜け部が設けられている、
   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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