JP7340041B2 - 車両用ランプ光学素子及び車両用前照灯 - Google Patents

車両用ランプ光学素子及び車両用前照灯 Download PDF

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Description

本願は車両用前照灯技術の分野に関し、例えば、車両用ランプ光学素子及び車両用前照灯に関する。
車両用ランプ光学素子は車両用ランプ照明モジュールの重要な構成部分であり、関連技術の車両用ランプ光学素子は一般的に一次光学素子及び二次光学素子を含み、両者は車両の前後方向に間隔を隔てて設けられて各々のブラケットによりそれぞれ放熱器に固定して取り付けられるが、このような車両用ランプ光学素子は、取り付ける時に取付誤差が２回生じ、車両用ランプ光学素子の全体の取付精度に影響を与え、それにより車両用ランプ光形状にも影響を与える。
関連技術の車両用ランプ光学素子は光線の利用率を向上させるために、一次光学素子の前後方向における長さが比較的長く、二次光学素子が一次光学素子と協働して配光しようとするため、そのサイズもとても大きく、必要な光形状を形成するために、両者の前後方向における距離が比較的大きいことで、車両用ランプ照明モジュールの前後方向におけるサイズも非常に大きく、それに応じてその体積も非常に大きい。
関連技術の技術案は、少なくとも２つの光学素子が設けられているため、ランプ照明モジュールの取り付けが比較的複雑で、理想的な車両用ランプ光形状を得るように各部品の間の位置精度、特に２つの光学素子の間の相対位置精度を保証する必要がある。一次光学素子と二次光学素子を位置決めして取り付けるために、各々の取付ブラケット等の部品をさらに設ける必要があるため、車両用ランプ照明モジュールの構造が比較的複雑になる。
関連技術の車両用ランプ光学素子の光学システムの精度の低さは、一方で一次光学素子及び二次光学素子自体の部品の製造精度の影響を受け、他方で両者と光源との相対位置精度の影響を受けることで、車両用ランプ光学素子の光学システムの精度が保証されにくい。
従来の車両用ランプ光学素子は、その光学システムの精度を向上させるために、一次光学素子及び二次光学素子の製造精度を高く、位置決めを精確に、取付精度を高く保証する必要がある。
以上に基づいて、本願は、構造が簡単で体積が小さく、取り付けやすいとともに、光学システムの精度を大幅に向上させることができる車両用ランプ光学素子及び車両用前照灯を提供する。
順に接続されかつ一体成形された入光部、通光部及び出光部を含み、前記入光部は光源の光線を前記通光部に集光させるように配置され、前記通光部の縦断面の面積は光軸方向に沿って徐々に増加し、前記出光部は前記入光部から離れる方向に向かって凸設され、かつ前記通光部を介して出射した光線を屈折するように配置され、そのうち、前記出光部は第１出光部及び第２出光部を含み、前記第１出光部は一端面が前記通光部に接続され、他端面が前記第２出光部に接続され、前記第１出光部の他端面が出光面としてかつ平面であり、前記第２出光部の前記第１出光部から離れる端面が出光面としてかつ曲面である、前記第１出光部の２つの端面以外の４つの側面がいずれも斜面であり、前記第１出光部の前記光軸に垂直な縦断面が矩形であり、かつ前記第１出光部の縦断面の面積が前記光軸方向に沿って徐々に減少する、前記通光部の縦断面は前記光軸に垂直な面である車両用ランプ光学素子である。
前記入光部は、前記通光部から離れる方向に向かって凸設される。
前記入光部には入光面を有し、前記入光面は前記通光部から離れる方向に向かって凸設された弧状面である。
前記入光面は集光カップを含み、前記集光カップの前記通光部から離れる一面は平面であり、又は、前記集光カップの前記通光部から離れる一面には凹溝が設けられており、かつ前記凹溝内には前記通光部から離れる方向に向かって設けられた凸起が設けられている。
前記入光部の個数は少なくとも２つであり、かつ前記少なくとも２つの入光部は前記通光部の長手方向に沿って行列に並べ、各前記入光部の入光面は１つの前記光源に真っ直ぐに対向するように設けられている。
前記通光部の縦断面は矩形であり、かつ前記通光部の前記入光部及び前記出光部と繋がっている端面以外の４つの側面はいずれも斜面である。
前記第２出光部の上側面及び下側面はいずれも斜面であり、かつ前記第１出光部の上側面の傾斜角度は前記第２出光部の上側面の傾斜角度と同じであり、前記第１出光部の下側面の傾斜角度は前記第２出光部の下側面の傾斜角度と同じである。
前記第１出光部の任意の縦断面の幅は、前記縦断面の高さよりも大きい。
前記通光部の上部又は下部には傾斜溝が開設され、前記傾斜溝は前記入光部に近い傾斜面と前記出光部に近い垂直面を含み、傾斜面と垂直面との交線の形状は灯火カットオフラインの形状と一致し、前記傾斜面は光軸方向に沿って通光部の下部又は上部に近い方向に傾斜することにより、前記傾斜面に入射した光線を全反射させる。
前記通光部の前記出光部と繋がる縦断面の高さは前記出光部の前記通光部と繋がる縦断面の高さよりも小さく、前記通光部の上面又は下面には全反射面が設けられており、前記全反射面と前記出光部における前記通光部より突出した垂直壁面とが段部を形成し、かつ全反射面と垂直壁面との交線の形状は灯火カットラインの形状と同じであり、前記全反射面は前記全反射面に入射した光線を全反射させるように配置されている。
上記のいずれか一方案に記載の車両用ランプ光学素子を含み、回路基板及び放熱器をさらに含み、前記車両用ランプ光学素子は前記回路基板の一方側に設けられ、前記放熱器は前記回路基板の他方側に取り付けられ、前記回路基板には光源が設けられており、前記光源は前記入光部に真っ直ぐに対向して設けられる車両用前照灯である。
本願に係る車両用ランプ光学素子は、関連技術の一次光学素子及び二次光学素子を一体的に設けることにより、１つの光学素子を省き、車両用ランプ光学素子の構造が簡単で体積が小さく、かつ取り付ける時に１回だけ取り付ければよく、２回の取付誤差を避け、車両用ランプ光学素子の全体の取付精度及び光学システムの精度を向上させ、理想的な車両用ランプ光形状が得られる。
本願の一実施例に係る車両用ランプ光学素子の模式図である。 本願の一実施例に係る車両用ランプ光学素子の１つの方向における断面図である。 本願の一実施例に係る車両用ランプ光学素子のもう１つの方向における断面図である。 本願の他の実施例に係る車両用ランプ光学素子の模式図である。 本願の他の実施例に係る傾斜溝付きの車両用ランプ光学素子の模式図である。 本願の他の実施例に係る段部付きの車両用ランプ光学素子の模式図である。 本願の一実施例に係る車両用前照灯の模式図である。 本願の一実施例に係る車両用前照灯の断面図である。
図面中:
１・・・車両用ランプ光学素子、１１・・・入光部、１１１・・・入光面、１２・・・通光部、１２１・・・傾斜溝、１２１１・・・傾斜面、１２１２・・・垂直面、１２２・・・段部、１２２１・・・全反射面、１３・・・出光部、１３１・・・第１出光部、１３２・・・第２出光部、２・・・回路基板、２１・・・光源、３・・・放熱器。
本願の説明では、なお、相反する説明がない場合、使用される「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「内」、「外」、「前」、「後」等方位詞で指示された方位又は位置関係は、本願の車両用ランプ光学素子が車両に取り付けられた上で車両の通常走行状態での方位に応じて指示された方位又は位置関係である。また、用語「第１」、「第２」は、説明の目的のために使用されるものに過ぎず、相対的な重要性を指示するか又は暗示するものではないと理解すべきである。ここで、用語「第１位置」及び「第２位置」は２つの異なる位置である。
本願の説明では、なお、特に明確な規定及び限定がない限り、用語「取り付ける」、「繋がる」、「接続」は広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続であってもよいし、取り外し可能な接続であってもよく、機械的接続であってもよいし、電気的接続であってもよく、直接繋がってもよいし、中間媒体を介して間接的に繋がってもよいし、２つの素子の内部の連通であってもよい。当業者であれば、上記用語の本願における具体的な意味は具体的な状況に応じて理解できる。
以下、図面及び具体的な実施例を参照しながら本願の技術案について詳細に説明する。
図１～図８に示すように、車両用ランプに用いられる車両用ランプ光学素子１は、順に接続されかつ一体成形された入光部１１、通光部１２及び出光部１３を含み、入光部１１は光源２１の光線を通光部１２に集光させることができるように配置され、通光部１２の縦断面の面積は光軸方向に沿って徐々に増加し、出光部１３は入光部１１から離れる方向に向かって凸設され、かつ通光部１２を介して出射した光線を屈折することができるように配置されている。
本願では、光軸は出光部１３の焦点を経てて車両用ランプ光学素子１の前後方向に沿って延びる軸線であり、光軸方向は光軸に沿って入光部１１から出光部１３に指向する方向として定義され、縦断面は光軸に垂直な平面として定義される。
本実施例の車両用ランプ光学素子１は透明なプラスチック車両用ランプ光学素子であり、該プラスチック車両用ランプ光学素子の材料はポリメタクリル酸メチル（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＰＭＭＡと略称する）又はポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣと略称する）である。本願の他の実施例において、該車両用ランプ光学素子１はシリカゲル車両用ランプ光学素子又はガラス車両用ランプ光学素子であってもよく、車両用ランプ光学素子１の材料は具体的に実際の需要に応じて選択して設けられる。
入光部１１は前記通光部１２から離れる方向に向かって凸設され、入光部１１には入光面１１１を有し、前記入光面１１１は前記通光部１２から離れる方向に向かって凸設された弧状面である。具体的には、図１～図３に示すように、本実施例の入光部１１は曲面の入光部であり、それに応じて入光面１１１は弧状面となり、入光部１１の個数は５つであり、５つの入光部１１は順に１列に接続され、各入光部１１は１つの光源２１に真っ直ぐに対向して設けられる。本願の他の実施例において、入光部１１の個数は本実施例の５つに限定されず、５つ以外の他の個数であってもよく、入光部１１の分布も本実施例の１列に限定されず、少なくとも２つであってもよく、具体的には、実際の必要に応じて設けられる。一実施例において、各入光部１１は１つの光源２１に真っ直ぐに対向して設けられてもよい。
本実施例に係る車両用ランプ光学素子１は、関連技術の一次光学素子及び二次光学素子を一体的に設けることにより、１つの光学素子を省き、構造が簡単で体積が減少し、取り付ける時に、１回だけ取り付ければよく、２回の取付誤差を避けて、車両用ランプ光学素子１の全体の取付精度及び光学システムの精度を向上させ、理想的な車両用ランプ光形状が得られる。
本実施例の通光部１２の縦断面は矩形であり、該通光部１２の入光部１１及び出光部１３と繋がっている端面以外の４つの側面はいずれも斜面であり、かつ傾斜方向によって通光部１２の縦断面の面積が光軸方向に沿って徐々に増加され、これにより、多くの光線が通光部１２を介して出光部１３に入射し、光線の利用率を向上させて車両用ランプ光形状の要求に適合する。
図２に示すように、本実施例の出光部１３は第１出光部１３１及び第２出光部１３２を含み、第１出光部１３１の一端面は通光部１２に接続され、第１出光部１３１の他端面は第２出光部１３２に接続され、第１出光部１３１の他端面は出光面としてかつ平面であり、第２出光部１３２の第１出光部１３１から離れる端面は出光面としてかつ曲面である。第１出光部１３１の通光部１２及び第２出光部１３２と繋がっている２つの端面以外の４つの側面はいずれも斜面であり、第１出光部１３１の縦断面が矩形であり、かつ斜面の傾斜方向によって第１出光部１３１の縦断面の面積が光軸方向に沿って徐々に減少され、これにより、第１出光部の側面に入射した光線を光軸に近い方向に集光させて、車両用ランプ光形状の要求に適合する。第２出光部１３２の出光面は、入光面１１１から離れる方向に向かって凸設された曲面部であり、かつ通光部１２から出射された光線を屈折するように配置されている。実際の需要を満たすために、第１出光部１３１の任意の縦断面の幅は前記縦断面の高さよりも大きく、そのうち、第１出光部１３１の縦断面の幅は即ち矩形の長さとなり、第１出光部１３１の縦断面の高さは即ち矩形の幅となり、これにより、該第１出光部１３１が細長形状の外観造形として構成されて小型車両用ランプモジュール及び小口径レンズ出光面の市場需要を満たし、矩形の縦断面の長さと幅との比が２.５となる。他の実施例において、矩形の長さと幅との比は本実施例の２.５以外の、かつ１より大きい任意の数値であってもよく、具体的には実際の需要に応じて設けられる。
図４に示すように、本願の他の実施例に係る車両用ランプに用いられる車両用ランプ光学素子であって、そのうち、入光部１１は集光カップであってもよく、集光カップの通光部１２から離れる一面には凹溝が設けられており、かつ凹溝内には通光部１２から離れる方向に向かって設けられた凸起が設けられており、それにより光線をよりよく集光させる。このような集光カップの集光効果は比較的良好であるが、このような集光カップは、構造が複雑で加工難度が高いため、よくは応用されていない。他の実施例において、該集光カップの通光部１２から離れる一面は平面状であってもよく、平面の入光面１１１で光源２１の光線を受光して通光部１２に集光させる。
該車両用ランプ光学素子１にロービーム又は補助ロービームを形成させるために、図５に示すように、通光部１２の下部には傾斜溝１２１が設けられており、傾斜溝１２１が光軸方向に沿って設けられる。具体的には、該傾斜溝１２１は尖った溝であり、傾斜溝１２１の壁面は入光部１１に近い傾斜面１２１１と出光部１３に近い垂直面１２１２を含み、傾斜面１２１１は光軸方向に沿って通光部１２の上部に近い方向に傾斜し、傾斜面１２１１は全反射面であり、かつ傾斜面１２１１に入射した光線を全反射させるように配置されている。このような傾斜面１２１１と垂直面１２１２で囲まれた傾斜溝１２１は、加工プロセスが簡単である。傾斜面１２１１と垂直面１２１２との交線の形状はロービームカットオフラインの形状と一致し、これにより、通光部１２に入射した光線は該交線でカットされた後に出光部１３によって出射されて、ロービームカットオフラインを形成する。他の実施例において、傾斜溝１２１の出光部１３に近い壁面を傾斜面に設計してもよく、具体的な構造は実際の必要に応じて設けられる。
該車両用ランプ光学素子１にハイビーム又は補助ハイビームを形成させるために、傾斜溝１２１は通光部１２の上部に設けられてもよく、傾斜溝１２１が光軸方向に沿って設けられる。具体的には、該傾斜溝１２１は尖った溝であり、傾斜溝１２１の壁面は入光部１１に近い傾斜面１２１１と出光部１３に近い垂直面１２１２を含み、傾斜面１２１１は光軸方向に沿って通光部１２の下部に近い方向に傾斜し、傾斜面１２１１は傾斜面１２１１に入射した光線を全反射させるように配置されている。同様に、傾斜面１２１１と垂直面１２１２との交線の形状はハイビームカットオフラインの形状と一致し、これにより、通光部１２に入射した光線は該交線でカットされた後に出光部１３によって出射されて、ハイビームカットオフラインを形成する。無論、車両用ランプ光学素子１自体はハイビーム又は補助ハイビームを形成することができるため、ハイビームカットオフラインが設けられなくてもよく、つまり、通光部１２の上部の傾斜溝１２１が設けられなくてもよい。
他の具体的な実施例では、通光部１２の前記出光部１３との接続部の縦断面の高さは、出光部１３の通光部１２との接続部の縦断面の高さよりも小さく、つまり、通光部１２の上面又は下面には全反射面１２２１が設けられており、図６に示すように、全反射面１２２１が通光部１２の上面に設けられると、該車両用ランプ光学素子１はハイビーム又は補助ハイビームを形成し、全反射面１２２１が通光部１２の下面に設けられると、該車両用ランプ光学素子１はロービーム又は補助ロービームを形成する。全反射面１２２１と出光部１３における通光部１２より突出した壁面とが段部１２２を形成し、かつ両者の交線の形状はカットオフラインの形状と一致し、全反射面１２２１は全反射面１２２１に入射した光線を全反射させるように配置されている。
上記カットオフラインは車両用ランプに関する法規で定義された明暗のカットオフラインであり、『ＧＢ ４５９９－２００７－自動車用白熱電球ヘッドライト』によって、カットオフラインは光束を配光スクリーンに投射し、目視で感じた明暗が顕著に変化した境界線であると定義されている。前記交線の形状は、明暗のカットオフラインの違いによって異なる設定を行うことができる。車両用ランプ光学素子１に増設された傾斜溝１２１又は段部１２２は、関連技術の車両用ランプ光学素子１と独立して設けられた遮光板に代わることができ、関連技術に比べて、本願の車両用ランプ光学素子１の構造のほうが簡単である。
本実施例は、車両用前照灯をさらに提供し、図７及び図８に示すように、該車両用ランプは本実施例に記載の車両用ランプ光学素子１、回路基板２及び放熱器３を含み、車両用ランプ光学素子１は取付フレーム（図示せず）により回路基板２の一方側に取り付けられ、放熱器３は回路基板２の他方側に取り付けられ、放熱器３は回路基板２が生成した熱を放散するために使用され、回路基板２には光源２１が設けられており、光源２１は入光面１１１に真っ直ぐに対向して設けられる。

Claims (11)

  1. 順に接続されかつ一体成形された入光部（１１）、通光部（１２）及び出光部（１３）を含み、
    前記入光部（１１）は光源（２１）の光線を前記通光部（１２）に集光させるように配置され、
    前記通光部（１２）の縦断面の面積は光軸方向に沿って徐々に増加し、
    前記出光部（１３）は前記入光部（１１）から離れる方向に向かって凸設され、かつ前記通光部（１２）を介して出射した光線を屈折するように配置され、そのうち、前記出光部（１３）は第１出光部（１３１）及び第２出光部（１３２）を含み、前記第１出光部（１３１）は一端面が前記通光部（１２）に接続され、他端面が前記第２出光部（１３２）に接続され、前記第１出光部（１３１）の他端面が出光面としてかつ平面であり、前記第２出光部（１３２）の前記第１出光部（１３１）から離れる端面が出光面としてかつ曲面である、前記第１出光部（１３１）の２つの端面以外の４つの側面がいずれも斜面であり、前記第１出光部（１３１）の前記光軸に垂直な縦断面が矩形であり、かつ前記第１出光部（１３１）の縦断面の面積が前記光軸方向に沿って徐々に減少する、前記通光部（１２）の縦断面は前記光軸に垂直な面である、
    車両用ランプ光学素子。
  2. 前記入光部（１１）は前記通光部（１２）から離れる方向に向かって凸設される、
    請求項１に記載の車両用ランプ光学素子。
  3. 前記入光部（１１）は入光面（１１１）を有し、前記入光面（１１１）は前記通光部（１２）から離れる方向に向かって凸設された弧状面である、
    請求項２に記載の車両用ランプ光学素子。
  4. 前記入光部（１１）は集光カップを含み、前記集光カップの前記通光部（１２）から離れる一面は平面であり、又は、前記集光カップの前記通光部（１２）から離れる一面には凹溝が設けられており、かつ前記凹溝内には前記通光部（１２）から離れる方向に向かって設けられた凸起が設けられている、
    請求項２に記載の車両用ランプ光学素子。
  5. 前記入光部（１１）の個数は少なくとも２つであり、かつ前記少なくとも２つの入光部（１１）が前記通光部（１２）の長手方向に沿って隊列に並び、各前記入光部（１１）の入光面（１１１）が１つの前記光源（２１）に真っ直ぐに対向するように設けられている、
    請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用ランプ光学素子。
  6. 前記通光部（１２）の縦断面は矩形であり、かつ前記通光部（１２）の前記入光部（１１）及び前記出光部（１３）と繋がっている端面以外の４つの側面がいずれも斜面である、
    請求項１に記載の車両用ランプ光学素子。
  7. 前記第２出光部（１３２）の上側面及び下側面はいずれも斜面であり、かつ前記第１出光部（１３１）の上側面の傾斜角度は前記第２出光部（１３２）の上側面の傾斜角度と同じであり、前記第１出光部（１３１）の下側面の傾斜角度は前記第２出光部（１３２）の下側面の傾斜角度と同じである、
    請求項１に記載の車両用ランプ光学素子。
  8. 前記第１出光部（１３１）の任意の縦断面の幅は前記縦断面の高さよりも大きい、
    請求項７に記載の車両用ランプ光学素子。
  9. 前記通光部（１２）の上部又は下部には傾斜溝（１２１）が設けられており、前記傾斜溝（１２１）は前記入光部（１１）に近い傾斜面（１２１１）と前記出光部（１３）に近い垂直面（１２１２）を含み、前記傾斜面（１２１１）と前記垂直面（１２１２）との交線の形状は灯火カットオフラインの形状と一致し、前記傾斜面（１２１１）は前記光軸方向に沿って前記通光部（１２）の下部又は上部に近い方向に傾斜することで、前記傾斜面（１２１１）に入射した光線を全反射させる、
    請求項１から８のいずれか１項に記載の車両用ランプ光学素子。
  10. 前記通光部（１２）の前記出光部（１３）と繋がる縦断面の高さは前記出光部（１３）の前記通光部（１２）と繋がる縦断面の高さよりも小さく、前記通光部（１２）の上面又は下面には全反射面（１２２１）が設けられており、前記全反射面（１２２１）と前記出光部（１３）における前記通光部（１２）より突出した垂直壁面とが段部（１２２）を形成し、かつ前記全反射面（１２２１）と前記垂直壁面との交線の形状は灯火カットオフラインの形状と一致し、前記全反射面（１２２１）は前記全反射面（１２２１）に入射した光線を全反射させるように配置されている、
    請求項１から８のいずれか１項に記載の車両用ランプ光学素子。
  11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の車両用ランプ光学素子（１）を含み、
    回路基板（２）及び放熱器（３）をさらに含み、
    前記車両用ランプ光学素子（１）は前記回路基板（２）の一方側に設けられ、前記放熱器（３）は前記回路基板（２）の他方側に取り付けられ、前記回路基板（２）には光源（２１）が設けられており、前記光源（２１）は前記入光部（１１）に真っ直ぐに対向して設けられている、
    車両用前照灯。
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