JP6760774B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関するものである。

従来より、光源からの光をリフレクターにより前方へ集光反射し、シェードにより規制するとともに前方へ反射して配光パターンを形成し、投影レンズにより車両前方へ照射するように構成された車両用灯具は使用されている。
下記特許文献１には上下方向の厚みを薄くして小型化した車両用灯具が提案されている。この灯具では、光源とリフレクターとの鉛直方向の距離を小さくし、リフレクターに第１反射面及び第２反射面を異なる傾斜で設け、シェードに第３反射面を設けていた。

特許第４８６５０５９号公報

ところで、一般に、車両用灯具においては、車両前方において手前側が明るいと遠方視認性が低下するため、配光パターンを上下方向において薄型化することが望まれる。

しかしながら、上記特許文献１の車両用灯具は、車両用灯具自体の上下方向の厚みを薄くして小型化したものであり、配光パターンの薄型化を実現することは容易でなかった。即ち、車両用灯具の上下方向の厚みを薄くすると、光源とリフレクターの反射面との間隔が近接するとともに反射面に対して光源のサイズが相対的に大きくなる。すると、投影レンズから投影される光源像が大きくなってしまい、配光パターンの厚みが大きくなってしまう。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、小型化及び薄型配光を実現することができる、車両用灯具を提供することを目的とする。

本発明の一態様に従えば、光源と、前記光源からの光を車両前方へ集光反射するリフレクターと、前後方向に設けられて前記光源又は前記リフレクターからの光を規制するとともに車両前方へ反射するシェードと、前記シェードにより規定された形状を含む配光パターンを車両前方へ照射する投影レンズと、を備えた車両用灯具において、前記シェードは、第１反射面と、前記第１反射面の車両後方側の端部に設けられ、該第１反射面に対して傾斜する第２反射面とを有し、前記第１反射面で反射した光と前記後部反射面で反射した光とが重なることで前記配光パターンを形成し、前記第１反射面及び前記第２反射面は前記シェードの上面に設けられ、前記第１反射面は、前記投影レンズの入射側焦点の近傍に配置された前端縁から光軸方向後方に沿って設けられ、前記第２反射面は、前記第１反射面の後端縁から上方に向かって屈曲して設けられている車両用灯具が提供される。

本態様によれば、シェードの第２反射面がシェードの第１反射面に対して傾斜することで、第２反射面で反射した光と第１反射面で反射した光とが重なることで配光パターンを形成する。そのため第１反射面で反射した光と第２反射面で反射した光とを重ねることで、配光パターンの領域を狭くすることができる。よって、小型化を図るべく、リフレクターと光源とを上下方向で近づけることでリフレクターによる投影像が大きくなる場合でも、上述のように配光パターンを薄型化することができる。したがって、小型化及び薄型配光を実現した車両用灯具を提供できる。

また、上記車両用灯具において、前記第１反射面及び前記第２反射面は前記シェードの上面に設けられ、前記第１反射面は、前記投影レンズの入射側焦点の近傍に配置された前端縁から光軸方向後方に沿って設けられ、前記第２反射面は、前記第１反射面の後端縁から上方に向かって屈曲して設けられているのが望ましい。

この構成によれば、シェード上面において、第１反射面が投影レンズの入射側焦点の近傍に配置された前端縁から光軸に沿って設けられているので、前端縁によりカットオフラインを規定して配光パターンを形成できる。そして第２反射面が第１反射面の後端縁から上方に向かって屈曲して設けられているので、第１反射面で反射した光に第２反射面で反射した光を重ねることで、カットオフラインを有したすれ違いビームにおける配光パターンの薄型化及び遠方照度の向上を実現できる。

また、上記車両用灯具において、前記リフレクターの後部には、前記光源からの光を前記シェードに向けて反射する後部反射部が設けられているのが望ましい。

この構成によれば、第１反射面及び第２反射面に対して光源からの光を入射させることができる。よって、所望の形状の配光パターンを容易に形成することができる。そして、前記後部反射部による投影光源像は車両水平線より上方向にシフトし投影されるため、前記後部反射部から直接レンズに入射した光による配光パターンは上下方向の厚みが減少する。

また、上記車両用灯具において、前記光源は光出射面を有し、前記光出射面を延長した延長面の車両前方側が、前記第２反射面の後方側端部よりも上方に位置するのが望ましい。

この構成によれば、光源の光出射面から出射した光を第２反射面によって遮られるのを防止できる。これにより、光源の光をシェードに対して効率良く入射させることができるので、光源から出射する光を有効に活用して、所定形状の配光パターンの照度を向上することができる。

本発明によれば、小型化及び薄型配光を実現した車両用灯具を提供できる。

本発明の実施形態に係る車両用灯具の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す車両用灯具における側断面を示す模式図である。 （ａ）はシェードを省略した場合の配光パターンを示した図であり、（ｂ）は全体が平面からなるシェードを用いた場合の配光パターンを示した図であり、（ｃ）は本実施形態の車両用灯具における配光パターンを示した図である。 （ａ）は従来例の車両用灯具におけるスクリーン上の配光パターンを示す光度分布図であり、（ｂ）は実施例の車両用灯具におけるスクリーン上の配光パターンを示す光度分布図である。 （ａ）は従来例の車両用灯具における路面の配光パターンを示す光度分布図であり、（ｂ）は実施例の車両用灯具における路面の配光パターンを示す光度分布図である。

以下、本発明の一実施形態である車両用灯具について図面を参照しながら説明する。
以下の説明で用いる図面は、特徴を分かり易くするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

本実施形態の車両用灯具は、すれ違いビーム用の配光パターンを照射可能なプロジェクタ型の車両用灯具である。
図１は、本実施形態に係る車両用灯具の概略構成を示す斜視図であり、図２はこの車両用灯具の側断面を示す模式図である。

本実施形態で説明に用いる図面では、３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を用いる場合がある。以下、ＸＹＺ座標系において、Ｘ軸方向は車両用灯具を搭載する車両左右方向であり、Ｙ軸方向は車両上下方向であり、Ｚ軸方向は車両前後方向である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の車両用灯具１０は、光源１１と、リフレクター１５と、シェード１７と、投影レンズ１９とを備えている。本実施形態において、光源１１は、半導体発光モジュール１１ａと、半導体発光モジュール１１ａからの光線の少なくとも一部を吸収して白色光を出射する白色光出射部１１ｂと、を含む。

半導体発光モジュール１１ａは、例えば、レーザー光線を出射する半導体レーザー素子からなる。半導体レーザー素子としては、例えば、発光波長が青系（４５０ｎｍ程度）のレーザーダイオード等を用いることができる。なお、半導体レーザー素子の発光波長は、青系（４５０ｎｍ程度）に限定されない。

白色光出射部１１ｂは蛍光体からなる。蛍光体は、例えば、セリウムＣｅ等の付活剤が導入されたＹＡＧとアルミナＡｌ_２Ｏ_３との複合体（焼結体）から構成される。

半導体発光モジュール１１ａから出射された光線の一部は蛍光体に吸収されることで黄色の蛍光に変換される。半導体発光モジュール１１ａから出射された光線の残りは白色光出射部１１ｂ（蛍光体）を透過し、黄色の蛍光と合成されることで白色光ＷＬを生成する。このような構成に基づき、白色光出射部１１ｂは白色光ＷＬを生成して出射するようになっている。白色光出射部１１ｂの上面は、白色光ＷＬの光出射面１１ｂ１を構成する。

リフレクター１５は、白色光出射部１１ｂに対して上方側に設けられ、白色光出射部１１ｂからの白色光を車両前方へ集光反射する反射面（反射部）１５ａを有する。シェード１７は、白色光出射部１１ｂ又はリフレクター１５からの白色光の一部を遮蔽して規制するとともに前方へ反射する。

投影レンズ１９は、リフレクター１５の前方側に設けられ、白色光出射部１１ｂ又はリフレクター１５からの白色光ＷＬを前方へ照射する。本実施形態において、投影レンズ１９は、シェード１７により規定された形状を含む配光パターンを車両前方へ照射するように配置されている。

投影レンズ１９は入射面１９ａ及び出射面１９ｂを有し、白色光出射部１１ｂから直接又は反射して入射側焦点Ｆ２近傍に到達した光を車両前方の光軸１９ｃ方向に投影する。

投影レンズ１９における上下方向の断面形状は、入射側焦点Ｆ２を通り、入射面１９ａに入射する光を上下方向において平行光線として出射するように形成されている。投影レンズ１９における水平方向断面形状は、入射側焦点Ｆ２を通り、入射面１９ａに入射する光を水平方向において平行光線として出射するように形成されている。

本実施形態において、リフレクター１５の反射面１５ａは、光源１１の光軸１１ｃとの交点付近において投影レンズ１９の入射側焦点Ｆ２と白色光出射部１１ｂの中心Ｆ１とを焦点とする楕円面を含み、該楕円面は中心Ｆ１からの光を入射側焦点Ｆ２近傍に向けて反射させる形状となっている。ここで、白色光出射部１１ｂの中心Ｆ１とは、白色光出射部１１ｂにおける発光の中心に相当する。

本実施形態において、リフレクター１５は、透過孔１６を有している。
透過孔１６は、例えば白色光出射部１１ｂが脱落することで、白色光に変換されることなく、半導体発光モジュール１１ａから光線が直接出射された場合などに、該光線を透過して分離するためのものである。

本実施形態の車両用灯具１０は、リフレクター１５に透過孔１６を形成することで、光線がリフレクター１５の反射面１５ａで反射されて投影レンズ１９から車両前方へ直接照射されることを防止している。

透過孔１６は、半導体発光モジュール１１ａからの光線の形状より大きく形成されている。透過孔１６は、反射面１５ａにおける光源１１の光軸１１ｃ（図１参照）との交点付近に設けられている。

反射面１５ａは、透過孔１６より前方側（＋Ｚ側）の前部反射面１５ａ１と、透過孔１６より後方側（−Ｚ側）に位置する後部反射面１５ａ２と、を含む。
前部反射面１５ａ１は、白色光出射部１１ｂからの白色光ＷＬを入射側焦点Ｆ２近傍または入射側焦点Ｆ２の上方側に向けて反射させる形状を有している。本実施形態では、前方に向かうにつれて白色光出射部１１ｂからの白色光ＷＬを入射側焦点Ｆ２から前方に離間させるように反射させている。
後部反射面１５ａ２は、白色光出射部１１ｂからの白色光ＷＬを入射側焦点Ｆ２の下方、即ちシェード１７に向けて反射させる形状を有している。

反射面１５ａの左右方向の断面形状は、例えば、白色光出射部１１ｂからの白色光ＷＬを左右方向において略平行光となるように反射させる形状となっている。

シェード１７は、白色光出射部１１ｂの前方側の位置で車幅方向及び前後方向に延びた形状に設けられている。シェード１７は、投影レンズ１９の入射側焦点Ｆ２の近傍に位置する前端縁１７ａと、前端縁１７ａから後方に延びる反射面１７ｃと、を含む。

前端縁１７ａは、白色光出射部１１ｂ又はリフレクター１５からの光の一部を遮光し、前端縁１７ａのエッジ形状によりすれ違い用ビームの配光パターンにおけるカットオフラインの形状を形成する。
反射面１７ｃは、シェード１７の上面に設けられ、白色光出射部１１ｂ及びリフレクター１５からの光を上向きに反射可能な面である。

本実施形態において、反射面１７ｃは、第１反射面１７ｃ１と、第２反射面１７ｃ２とを含む。第１反射面１７ｃ１は、前端縁１７ａから光軸１９ｃ方向後方に延びる面である。第２反射面１７ｃ２は、第１反射面１７ｃ１の車両後方側（−Ｘ方向側）の後端縁から上方に向かって屈曲して設けられた面である。

すなわち、第２反射面１７ｃ２は、第１反射面１７ｃ１に対して傾斜している。これにより、シェード１７は、第２反射面１７ｃ２を有しない場合（反射面１７ｃの全体が第１反射面１７ｃ１（平面）のみからなる場合）に比べ、反射面１７ｃの車両後方側で反射する白色光ＷＬを投影レンズ１９の入射側焦点Ｆ２付近に導くことができる。

第１反射面１７ｃ１の第２反射面１７ｃ２に対する傾斜角度は、投影レンズ１９などと合わせて適宜設計されるが、少なくとも第１反射面１７ｃ１で反射した光と第２反射面１７ｃ２で反射した光とが重なる範囲で設定することが望ましい。

ところで、本実施形態において、光源１１の光出射面１１ｂ１から出射された光はランバーシアン配光となる。そのため、光出射面１１ｂ１の法線方向に対する角度（以下、光射出角度と称す）が大きくなる程、光量が低下する。つまり、光出射面１１ｂ１から出射される光は、法線方向（光射出角度＝０°）において光量が最大となり、光射出角度が大きくなるに従って光量が減少する。

本実施形態においては、光源１１を後方に傾斜させた状態で配置している。具体的に、光出射面１１ｂ１が車両後方下方に傾いた状態となるように、光源１１を配置している。これにより、光源１１から出射される白色光ＷＬのうち光量が大きい成分をリフレクター１５の反射面１５ａに対して入射させることができる。よって、光源１１から出射した白色光ＷＬを効率良く利用することができる。

また、本実施形態においては、光出射面１１ｂ１を延長した延長面１２の車両前方側をシェード１７の第２反射面１７ｃ２の後方側端部１７ｆよりも上方に位置させるようにしている。

この構成によれば、光源１１の光出射面１１ｂ１から出射した光を第２反射面１７ｃ２で遮ることを防止することができる。これにより、光源１１からの光をシェード１７に対して効率良く入射させることができるので、光源１１から出射した光を有効に利用することができる。

本実施形態の車両用灯具１０では、図２に示すように、光源１１から出射してリフレクター１５の前部反射面１５ａ１で反射した光ＷＬ１は、入射側焦点Ｆ２より上方を通過し、シェード１７の影響を受けることなく投影レンズ１９の光軸１９ｃより下側に入射して車両前方に投影される。

一方、光源１１から出射してリフレクター１５の後部反射面１５ａ２で反射した光ＷＬ２は、シェード１７の反射面１７ｃで反射して投影レンズ１９の光軸１９ｃより上側に入射して車両前方に投影される。

以下、本実施形態のシェード１７による効果について図３を参照しながら説明する。
図３（ａ）は、本実施形態の車両用灯具１０の構成からシェード１７を省略した場合に、光源１１から出射した光が２５ｍ先の仮想スクリーン上に形成する配光パターンを示した図である。
図３（ｂ）は、本実施形態の車両用灯具１０のシェード１７に代えて、全体が平面からなるシェード（第２反射面１７ｃ２と第１反射面１７ｃ１とが平行となる反射面１７ｃを有するシェード）を用いた場合に、光源１１から出射した光が２５ｍ先の仮想スクリーン上に形成する配光パターンを示した図である。
図３（ｃ）は、本実施形態の車両用灯具１０において、光源１１から出射した光が２５ｍ先の仮想スクリーン上に形成する配光パターンを示した図である。

図３（ａ）のように、シェード１７を配置しない状態で光源１１から光を出射した場合、仮想スクリーン上に形成される配光パターンは、水平方向軸（Ｘ方向に沿う軸）Ｈに対して垂直方向軸（Ｙ方向に沿う軸）Ｖの上方にシフトした状態となる。

図３（ｂ）のように、全体が平面からなるシェードを用いて光源１１から光を出射した場合、仮想スクリーン上に形成される配光パターンは、シェードを用いない場合（図３（ａ）参照）に水平方向軸Ｈよりも上方に位置していた光線が水平方向軸Ｈを基準として下方に折り返されたものとなる。これは、投影レンズ１９の入射側焦点Ｆ２の下方を通過すべき光がシェードにより反射されて、入射側焦点Ｆ２の上方を通過したことによる。

このようにして、全体が平面からなるシェードを用いれば、上端にカットオフライン形状を有するとともに上下方向の厚みを減少させた配光パターンを形成することが可能となる。

本実施形態のシェード１７において、第１反射面１７ｃ１に対して上方に傾斜する第２反射面１７ｃ２で反射された光は、投影レンズ１９の入射側焦点Ｆ２に近い位置を通過するようになる。ここで、反射面１７ｃのうち光源１１の近傍からの光線は配光パターンの下方を形成する。
そのため、図３（ｃ）に示すように、第２反射面１７ｃ２で反射された光は上方にシフトし、第１反射面１７ｃ１で反射された光と重なることで配光パターンＰを形成する。すなわち、第２反射面１７ｃ２が形成する配光は、上方に折り返されることで、第１反射面１７ｃ１が形成する配光と重なることで配光パターンＰを形成する。

このように本実施形態のシェード１７を用いれば、上端にカットオフライン形状を有するとともに、上下方向の厚みをさらに減少させた配光パターンＰを形成することができる。

以上の述べたように、本実施形態の車両用灯具１０によれば、シェード１７の第２反射面１７ｃ２がシェード１７の第１反射面１７ｃ１に対して傾斜していて、第２反射面１７ｃ２で反射した光と第１反射面１７ｃ１で反射した光とを重ねて上下方向の厚みを抑えた配光パターンを形成することができる。
よって、小型化を図るべく、リフレクター１５と光源１１とを上下方向で近づけて配置したことでリフレクターによる投影像が大きくなる場合でも、上述のように配光パターンを薄型化することができる。したがって、小型化及び薄型配光を実現した車両用灯具１０を提供できる。

よって、薄型配光を実現することで、路面上手前の照度を抑えて遠方視認性を向上させることができる。
また、第１反射面１７ｃ１で反射した光と第２反射面１７ｃ２で反射した光とが重なることで、配光パターンにおける最大光度を向上することができる。これにより、路面遠方における照度を向上することができる。

また、本実施形態の車両用灯具１０によれば、シェード１７の上面において、第１反射面１７ｃ１が投影レンズ１９の入射側焦点Ｆ２の近傍に配置された前端縁１７ａから投影レンズ１９の光軸１９ｃに沿って設けられているので、前端縁１７ａによりカットオフラインを規定して配光パターンを形成できる。従って、すれ違いビームにおける配光パターンにおいて薄型化及び遠方照度の向上を実現することができる。

また、本実施形態の車両用灯具１０によれば、光源１１の光出射面１１ｂ１を延長した延長面１２の車両前方側が、第２反射面１７ｃ２の後方側端部１７ｆよりも上方に位置するので、光源１１の光出射面１１ｂ１から出射した光が第２反射面１７ｃ２に遮られることがなく、光源１１の光をシェード１７に対して効率良く入射させることができる。そのため光源１１から出射する光を有効に活用して、所定形状の配光パターンの照度を向上することができる。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

次に、本発明の実施例及び比較例について説明する。図４は実施例及び比較例における仮想スクリーン上の配光パターンの光度分布を示す図であり、図５は実施例及び比較例における路面配光を示す図である。図４（ａ）、図５（ａ）は実施例における結果を示し、図４（ｂ）、図５（ｂ）は比較例における結果を示している。

（実施例）
上述した実施形態の構成を有する車両用灯具１０を用い、後述する比較例と共通の測定条件下で点灯した。
その結果、最大光度は４２３６３．００ｃｄであった。
また２５ｍ先の仮想スクリーン上における配光パターンと、路面配光を測定したところ、図４（ａ）、図５（ａ）に示す結果が得られた。

（比較例）
シェード１７の第１反射面１７ｃ１と第２反射面１７ｃ２とが傾斜なく光軸１９ｃに沿う連続した平面からなる他は、全て実施例と同様の構成を有する車両用灯具１０を用い、実施例と共通の測定条件下で点灯した。
その結果、最大光度は４０３２９．６０ｃｄであった。
また２５ｍ先の仮想スクリーン上における配光パターンと、路面配光を測定したところ、図４（ｂ）、図５（ｂ）に示す結果が得られた。

以上より、実施例の車両用灯具１０は、比較例に比べて最大光度が向上することが確認できた。
また図４（ａ）、（ｂ）に示すように、実施例ではカットオフラインに近接する２００００ｃｄ以上の領域が比較例よりも薄く形成されている。すなわち、実施例は、比較例よりも配光パターンを薄型化できる。

さらに図５（ａ）、（ｂ）に示すように、実施例では左右方向の中央付近における１０ｍ先付近の照度が低下し、左側４度付近における遠方照度が増加している。
従って、本発明の実施例では薄型配光を実現できるとともに遠方視認性を向上することができる。

Ｆ１…後方側焦点、Ｆ２…入射側焦点、１０…車両用灯具、１１…光源、１１ａ…光出射面、１１ｂ…延長面、１５…リフレクター、１５ａ…反射部、１５ｂ…後部反射部、１７…シェード、１７ａ…遮光端面、１７ｂ…前端縁、１７ｃ…反射面、１７ｄ…前部反射面、１７ｅ…後部反射面、１７ｆ…後方側端部、１９…投影レンズ、１９ａ…入射面、１９ｂ…出射面、１９ｃ…光軸。

Claims (3)

1. 光源と、前記光源からの光を車両前方へ集光反射するリフレクターと、前記光源よりも車両前方側に設けられて前記光源又は前記リフレクターからの光を規制するとともに車両前方へ反射するシェードと、前記シェードにより規定された形状を含む配光パターンを車両前方へ照射する投影レンズと、を備えた車両用灯具において、
   前記シェードは、車両前後方向に延びる第１反射面と、前記第１反射面の車両後方側の端部に設けられ、該第１反射面に対して傾斜する第２反射面とを有し、
   前記第１反射面で反射した光と前記第２反射面で反射した光とが重なることで前記配光パターンを形成し、
   前記第１反射面及び前記第２反射面は前記シェードの上面に設けられ、
   前記第１反射面は、前記投影レンズの入射側焦点の近傍に配置された前端縁から光軸方向後方に沿って設けられ、
   前記第２反射面は、前記第１反射面の後端縁から上方に向かって屈曲して設けられていることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記リフレクターの後部には、前記光源からの光を前記シェードに向けて反射する後部反射部が設けら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. 前記光源は光出射面を有し、
   前記光出射面を延長した延長面の車両前方側が、前記第２反射面の後方側端部よりも上方に位置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用灯具。