JP6746896B2 - 車両用灯具 - Google Patents
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Description
なお、特許文献1には、ロービーム用の場合についても記載されている。
(1)本発明の車両用灯具は、半導体型の光源と、前記光源の前方側に配置され、中央よりも水平方向外側で前記光源側に向かって出っ張る2つの凸状部分が中央側で繋がり、中央側に内側に凹む部分が形成された入射面及び前記入射面から入射した光を車両前方側に照射する出射面を有する第2レンズと、前記光源と前記第2レンズとの間に配置され、前記光源からの光の広がりを前記第2レンズの前記入射面に入射する広がりに変換するとともに、車両前方側に照射される拡散配光パターンを車両水平方向外側に拡げるように、前記光源からの光を前記第2レンズに照射する第1レンズと、を備え、前記第2レンズの前記入射面の前記凹む部分が、前記拡散配光パターンのほぼ全体の形状を形成するように配光制御する面形状に形成されており、前記第2レンズの前記入射面の水平方向の外側部分が、前記拡散配光パターンの水平方向の中央側の高光度帯を形成するように配光制御する面形状に形成されている。
(2)上記(1)の構成において、前記拡散配光パターンのほぼ全体の形状を形成するように配光制御する前記凹む部分は、第2レンズの2つの前記凸状部分の最も光源側に出っ張る位置よりも中央側に位置する部分であり、前記第2レンズの前記凹む部分の水平方向外側から前記外側部分の水平方向内側に至る中間部分は、前記凹む部分側の入射面が前記拡散配光パターン中の外側へ光を照射し、前記外側部分側の入射面では前記高光度帯外側近傍へ光を照射するように前記凹む部分側から前記外側部分側に向かってクロス配光制御する入射面形状に形成されている。
(3)上記(2)の構成において、前記中間部分は、前記凸状部分の変曲点を跨いでおり、前記第2レンズの前記外側部分は、前記凸状部分の変曲点よりも外側である。
(4)上記(1)から(3)のいずれか1つの構成において、前記第2レンズの前記入射面の前記外側部分は、水平方向内側から外側へ向かって、順次、光源光軸よりも外側の高光度帯外側部分から光源光軸を跨いで反対側の高光度帯外側部分に光を照射するようにクロス配光制御する面形状に形成されている。
(5)上記(1)から(4)のいずれか1つの構成において、前記第2レンズの前記入射面は、前記第2レンズの鉛直方向中央側の前記出射面から照射する光を前記拡散配光パターンの下側に照射するように配光制御するとともに、前記第2レンズの鉛直方向上側及び下側の前記出射面から照射する光を前記拡散配光パターンの上側のカットオフライン側に照射するように配光制御する面形状に形成されている。
(6)上記(1)から(5)のいずれか1つの構成において、前記拡散配光パターンのほぼ全体の形状を形成するように配光制御する前記凹む部分は、前記光源から照射される光の水平方向での照射角度が光源光軸を基準にほぼ15°以内の光が前記第1レンズを介して照射される部分である。
(7)上記(1)から(6)のいずれか1つの構成において、前記第2レンズの前記外側部分は、前記光源から照射される光の水平方向での照射角度が光源光軸を基準にほぼ35°以上外側の光が前記第1レンズを介して照射される部分である。
(8)上記(1)から(6)のいずれか1つの構成において、前記第1レンズの出射面は、前記光源側から離れる側に突出した面形状に形成されており、前記第1レンズの前記出射面の前記光源側から離れる側に最も突出する部分が、前記拡散配光パターンの拡がり角度の大きい側に位置する。
(9)上記(8)の構成において、前記第1レンズの前記出射面は、前記第1レンズの前記出射面の前記光源側から離れる側に最も突出する部分を基準に、光源光軸側の方が光源光軸と反対側となる側よりも曲率が小さい形状に形成されている。
(10)上記(1)から(9)のいずれか1つの構成において、前記第1レンズの前記出射面は、前記第2レンズの前記出射面側から光を入射させたときに、前記第2レンズの基本焦点を原点として、光源光軸に対する水平方向の角度が約35°となる2つの線分で規定される領域内の前記第2レンズの焦点位置を、前記第1レンズの領域内の前記入射面の水平方向外側から前記入射面の中央側ほど、前記第2レンズの基本焦点に対して車両内側にズラす面形状に形成されている。
なお、以下では、左側の車両用灯具101Lを単に車両用灯具と呼ぶ場合がある。
図2は、灯具ユニット10の要部を上側から見た上面図である。
図2に示すように、灯具ユニット10は、半導体型の光源20と、光源20の前方に配置される第2レンズ30と、光源20と第2レンズ30との間に配置される第1レンズ40と、を備えている。
なお、図2において、光源20から出る多数の線は、光源20から照射される光の光線群の一部を示したものである。
また、図2では、第1レンズ40及び第2レンズ30は、配光制御を行うレンズ部分だけを示すようにしているが、実際には、第1レンズ40及び第2レンズ30は、左右両端に一体に設けられた図示しないフランジ部を有しており、そのフランジ部が図示しないレンズホルダに保持されて、レンズホルダを介して図示しないヒートシンクに取付けられるようになっている。
以下では、各部の構成などが理解しやすいように、図3に示す最も基本的な状態を参照しながら基本構成について説明し、その後、より詳細に第1レンズ40や第2レンズ30の配光制御などについての説明を行う。
光源20は、本実施形態では、給電構造を設けたアルミ実装基板22上に発光チップ21を設けた半導体型のLEDを用いているが、LEDに限定される必要はなく、例えば、半導体レーザ(LD)のような半導体型の光源であっても良い。
第1レンズ40の光源20からの光が入射する入射面41は、水平方向と鉛直方向の二軸によって織り成される複合二次曲面として形成され、本実施形態では、水平方向の軸及び鉛直方向の軸が共に緩やかに内側に湾曲する凹面状の入射面41になっている。
なお、第1レンズ40の配光制御に関する内容については後述する。
なお、発光中心を通る前後方向の軸は、光源光軸Oであるので第1レンズ40の基本焦点PFは、光源光軸O上に位置している。
したがって、第1レンズ40は、光源20から約5.5mm前方の位置に配置されている。
第2レンズ30は、出射面32側から見る正面視で、外形が矩形状であり、本実施形態では、光を出射する出射面32がほぼ平らな平面となるようになっているが、平面に限らず、デザインなどの要求に応じて自由に決めて良い。
なお、この点線で示す光源20からの光線群の広がり状態をライトコーンLCと呼ぶ場合もある。
そこで、引き続き、以下で、この第1レンズ40の基本的な配光制御に関しての説明を行う。
そこで、次に、この第2レンズ30の基本的な配光制御についての説明を行う。
以降でもスクリーン上での配光パターンを示す図においては、VU−VL線はスクリーン上での垂直線であり、HL−HR線はスクリーン上での水平線である。
そして、この凹む部分35で拡散配光パターンLPのほぼ全体形状となる配光パターンLP1が形成されるようになっている。
つまり、拡散配光パターンLPのほぼ全体形状となる配光パターンLP1は、凹む部分35のうちの凸状部分33、34の最も光源20側に出っ張る位置よりも中央側に位置する部分で配光制御された光で形成されている。
このため、両矢印(1)で示す中央側の光が入射する入射面31の水平方向外側の部分が拡散配光パターンLPの水平方向外側の部分を主に形成している。
ここで、図4の上側の拡散配光パターンLPを見るとわかるように、この拡散配光パターンLPは水平方向の幅がVU−VL線より左側と右側とで、ほぼ同じ幅を有するようになっている。
図5(a)は図2と同様の図であり、図5(b)は第1レンズ40の入射面41の主要な範囲を模式的に示した図である。
そして、図5(b)の第1レンズ40の基本焦点PFを中心とする水平方向の中央側に位置する±35°として示される入射面41の範囲は、図5(a)の直線L1で挟まれる範囲を示したものになっている。
また、この中央領域41aは、本実施形態では、第1レンズ40の基本焦点PFを原点として光源光軸Oに対する水平方向の角度(光の照射角度θ(図3参照))が約35°以内の範囲とも一致している。
なお、それら上側及び下側の0間の点線の両矢印も先ほどと同様であり、その数値の間も同様の数値であること、つまり、0であることを示している。
つまり、図5(b)の太い矢印は、中央領域41aの水平方向外側から中央側に向かって少しずつ数値がプラスで大きくなり、中央で最も大きい+3.5の数値になっていることを示すものである。
そして、このような焦点位置をズラす制御は、第1レンズ40の出射面42の面形状によって行われている。
図6は、第1レンズ40による配光制御を説明するための図であり、図6(a)は図4の上側の図の配光パターンLP1の部分に対応する配光パターンLP1’が形成されるところを示した図であり、図6(b)は図4の上側の図の配光パターンLP2の部分に対応する配光パターンLP2’が形成されるところを示した図であり、図6(c)は図4の上側の図の配光パターンLP3の部分に対応する配光パターンLP3’が形成されるところを示した図であり、これまでと同様に各図において図左側が車両外側であり、図右側が車両内側である。
ただし、図では、光線群の一部を示しているだけで、実際には、図に示される光線と光線との間にも多数の光線が存在している。
そして、図4の拡散配光パターンLPと図7の拡散配光パターンLP’とを見比べるとわかるように、図7に示す拡散配光パターンLP’は車両外側の視認性が向上するように車両外側に拡大されたものになっている。
つまり、この高光度帯を形成する配光パターンLP3’は、図4に示した高光度帯を形成する配光パターンLP3とほぼ同じ配光パターンになっている。
例えば、本実施形態では、拡散配光パターンとして斜めカットオフラインを有するものを示したが、地域によっては斜めカットオフラインを有していないカットオフラインの場合もあるので、斜めカットオフラインを有するものに限定されるものではない。
20 光源
21 発光チップ
22 基板
30 第2レンズ
31 入射面
32 出射面
33、34 凸状部分
35 凹む部分
40 第1レンズ
41 入射面
41a 中央領域
42 出射面
42a 外側出射面
C コーン
LC ライトコーン
PF 基本焦点
SF 基本焦点
O 光源光軸
LP、LP’ 拡散配光パターン
LP1、LP2、LP3 配光パターン
LP1’、LP2’、LP3’ 配光パターン
101L、101R 車両用照灯
102 車両
Claims (9)
- 半導体型の光源と、
前記光源の前方側に配置され、中央よりも水平方向外側で前記光源側に向かって出っ張る2つの凸状部分が中央側で繋がり、中央側に内側に凹む部分が形成された入射面及び前記入射面から入射した光を車両前方側に照射する出射面を有する第2レンズと、
前記光源と前記第2レンズとの間に配置され、前記光源からの光の広がりを前記第2レンズの前記入射面に入射する広がりに変換するとともに、車両前方側に照射される拡散配光パターンを車両水平方向外側に拡げるように、前記光源からの光を前記第2レンズに照射する第1レンズと、を備え、
前記第2レンズの前記入射面の前記凹む部分が、2つの前記凸状部分の最も光源側に出っ張る位置よりも中央側に位置する部分であって、前記拡散配光パターンのほぼ全体の形状を形成するように配光制御する面形状に形成されており、
前記第2レンズの前記入射面の水平方向の外側部分が、前記拡散配光パターンの水平方向の中央側の高光度帯を形成するように配光制御する面形状に形成されており、
前記第2レンズの前記凹む部分の水平方向外側から前記外側部分の水平方向内側に至る中間部分は、前記凹む部分側の入射面が前記拡散配光パターン中の外側へ光を照射し、前記外側部分側の入射面では前記高光度帯外側近傍へ光を照射するように前記凹む部分側から前記外側部分側に向かってクロス配光制御する入射面形状に形成されていることを特徴とする車両用灯具。 - 前記中間部分は、前記凸状部分の変曲点を跨いでおり、
前記第2レンズの前記外側部分は、前記凸状部分の変曲点よりも外側であることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。 - 半導体型の光源と、
前記光源の前方側に配置され、中央よりも水平方向外側で前記光源側に向かって出っ張る2つの凸状部分が中央側で繋がり、中央側に内側に凹む部分が形成された入射面及び前記入射面から入射した光を車両前方側に照射する出射面を有する第2レンズと、
前記光源と前記第2レンズとの間に配置され、前記光源からの光の広がりを前記第2レンズの前記入射面に入射する広がりに変換するとともに、車両前方側に照射される拡散配光パターンを車両水平方向外側に拡げるように、前記光源からの光を前記第2レンズに照射する第1レンズと、を備え、
前記第2レンズの前記入射面の前記凹む部分が、前記拡散配光パターンのほぼ全体の形状を形成するように配光制御する面形状に形成されており、
前記第2レンズの前記入射面の水平方向の外側部分が、前記拡散配光パターンの水平方向の中央側の高光度帯を形成するように配光制御する面形状に形成されており、
前記第2レンズの前記入射面の前記外側部分は、水平方向内側から外側へ向かって、順次、光源光軸よりも外側の高光度帯外側部分から光源光軸を跨いで反対側の高光度帯外側部分に光を照射するようにクロス配光制御する面形状に形成されていることを特徴とする車両用灯具。 - 半導体型の光源と、
前記光源の前方側に配置され、中央よりも水平方向外側で前記光源側に向かって出っ張る2つの凸状部分が中央側で繋がり、中央側に内側に凹む部分が形成された入射面及び前記入射面から入射した光を車両前方側に照射する出射面を有する第2レンズと、
前記光源と前記第2レンズとの間に配置され、前記光源からの光の広がりを前記第2レンズの前記入射面に入射する広がりに変換するとともに、車両前方側に照射される拡散配光パターンを車両水平方向外側に拡げるように、前記光源からの光を前記第2レンズに照射する第1レンズと、を備え、
前記第2レンズの前記入射面の前記凹む部分が、前記拡散配光パターンのほぼ全体の形状を形成するように配光制御する面形状に形成されており、
前記第2レンズの前記入射面の水平方向の外側部分が、前記拡散配光パターンの水平方向の中央側の高光度帯を形成するように配光制御する面形状に形成されており、
前記第2レンズの前記入射面は、前記第2レンズの鉛直方向中央側の前記出射面から照射する光を前記拡散配光パターンの下側に照射するように配光制御するとともに、前記第2レンズの鉛直方向上側及び下側の前記出射面から照射する光を前記拡散配光パターンの上側のカットオフライン側に照射するように配光制御する面形状に形成されていることを特徴とする車両用灯具。 - 前記拡散配光パターンのほぼ全体の形状を形成するように配光制御する前記凹む部分は、前記光源から照射される光の水平方向での照射角度が光源光軸を基準にほぼ15°以内の光が前記第1レンズを介して照射される部分であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の車両用灯具。
- 前記第2レンズの前記外側部分は、前記光源から照射される光の水平方向での照射角度が光源光軸を基準にほぼ35°以上外側の光が前記第1レンズを介して照射される部分であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の車両用灯具。
- 半導体型の光源と、
前記光源の前方側に配置され、中央よりも水平方向外側で前記光源側に向かって出っ張る2つの凸状部分が中央側で繋がり、中央側に内側に凹む部分が形成された入射面及び前記入射面から入射した光を車両前方側に照射する出射面を有する第2レンズと、
前記光源と前記第2レンズとの間に配置され、前記光源からの光の広がりを前記第2レンズの前記入射面に入射する広がりに変換するとともに、車両前方側に照射される拡散配光パターンを車両水平方向外側に拡げるように、前記光源からの光を前記第2レンズに照射する第1レンズと、を備え、
前記第2レンズの前記入射面の前記凹む部分が、前記拡散配光パターンのほぼ全体の形状を形成するように配光制御する面形状に形成されており、
前記第2レンズの前記入射面の水平方向の外側部分が、前記拡散配光パターンの水平方向の中央側の高光度帯を形成するように配光制御する面形状に形成されており、
前記第1レンズの出射面は、前記光源側から離れる側に突出した面形状に形成されてお
り、
前記第1レンズの前記出射面の前記光源側から離れる側に最も突出する部分が、前記拡散配光パターンの拡がり角度の大きい側に位置することを特徴とする車両用灯具。 - 前記第1レンズの前記出射面は、前記第1レンズの前記出射面の前記光源側から離れる側に最も突出する部分を基準に、光源光軸側の方が光源光軸と反対側となる側よりも曲率が小さい形状に形成されていることを特徴とする請求項7に記載の車両用灯具。
- 半導体型の光源と、
前記光源の前方側に配置され、中央よりも水平方向外側で前記光源側に向かって出っ張る2つの凸状部分が中央側で繋がり、中央側に内側に凹む部分が形成された入射面及び前記入射面から入射した光を車両前方側に照射する出射面を有する第2レンズと、
前記光源と前記第2レンズとの間に配置され、前記光源からの光の広がりを前記第2レンズの前記入射面に入射する広がりに変換するとともに、車両前方側に照射される拡散配光パターンを車両水平方向外側に拡げるように、前記光源からの光を前記第2レンズに照射する第1レンズと、を備え、
前記第2レンズの前記入射面の前記凹む部分が、前記拡散配光パターンのほぼ全体の形状を形成するように配光制御する面形状に形成されており、
前記第2レンズの前記入射面の水平方向の外側部分が、前記拡散配光パターンの水平方向の中央側の高光度帯を形成するように配光制御する面形状に形成されており、
前記第1レンズの前記出射面は、前記第2レンズの前記出射面側から光を入射させたときに、前記第2レンズの基本焦点を原点として、光源光軸に対する水平方向の角度が約35°となる2つの線分で規定される領域内の前記第2レンズの焦点位置を、前記第1レンズの領域内の前記入射面の水平方向外側から前記入射面の中央側ほど、前記第2レンズの基本焦点に対して車両内側にズラす面形状に形成されていることを特徴とする車両用灯具。
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