KR20130010836A

KR20130010836A - 차량용 전조등

Info

Publication number: KR20130010836A
Application number: KR1020120074484A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 이시다
Original assignee: 가부시키가이샤 고이토 세이사꾸쇼
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2013-01-29
Also published as: JP2013025943A; CN102889534A; US20130021817A1; JP5937310B2; KR101393659B1; CN102889534B; US8956027B2

Abstract

본 발명은 종래와 비교하여 상하 폭이 좁은 투영 렌즈를 갖는 차량용 전조등을 실현하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 차량용 전조등에 있어서, 투영 렌즈(24)는, 볼록 렌즈의 상하가 소정량 절단된 형상을 갖는다. 광원(12)은, 투영 렌즈(24)의 광축(Ax)보다 위쪽에, 출사면이 하향으로 경사진 상태로 배치된다. 제1 반사경(14)은, 광원(12)으로부터의 출사광을 반사하는 타원계의 반사면을 가지며, 반사면에서 반사되는 광의 거의 모두가 투영 렌즈(24)에 입사하도록 크기가 조정된다. 차폐판(20)은, 제1 반사경(14)의 초점 근방에 배치되고, 투영 렌즈(24)로부터 투영되는 배광 패턴에 수평 컷오프 라인을 형성한다. 제2 반사경(16)은, 광원(12)으로부터의 출사광 중 제1 반사경(14)에 입사하지 않는 광을 반사하도록 배치된다. 제3 반사경(18)은, 제1 반사경(14)에 의한 반사광과 비간섭 위치에 배치되고, 제2 반사경(16)에 의한 반사광을 투영 렌즈(24)를 향해 반사한다.

Description

차량용 전조등{VEHICULAR HEADLAMP}

본 발명은, 주로 차량용 전조등에 관한 것이다.

차량용 전조등 중에는, 특정한 목적을 실현하기 위해 2개 이상의 리플렉터를 구비하는 것이 있다. 예컨대 특허문헌 1에는, LED 실장 기판의 상부에 히트 싱크를 배치하기 위해 3개의 리플렉터를 설치한 LED 램프 유닛이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2009-76377호 공보

차량용 전조등의 투영 렌즈는 차량 전면의 외관에 큰 영향을 부여한다. 의장적인 관점에서, 투영 렌즈의 상하 폭을 좁게(예컨대 20 ㎜ 정도)하고자 하는 요망도 존재한다. 그러나, 단순히 투영 렌즈의 상하 폭을 좁게 하는 것만으로는, 투영 렌즈에 입사하는 광속(光束)이 감소하고 광량이 저하한다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 볼록 렌즈의 상하가 소정량 절단된 형상의 투영 렌즈를 구비하는 차량용 전조등에 있어서, 상하가 절단되어 있지 않은 투영 렌즈를 구비하는 차량용 전조등과 동등한 광량을 확보하는 기술을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 한 양태의 차량용 전조등은, 수평 방향의 폭보다 수직 방향의 폭이 좁은 형상의 투영 렌즈와, 투영 렌즈의 광축보다 위쪽에, 출사면이 하향으로 경사진 상태로 배치되는 광원과, 광원으로부터의 출사광을 반사하는 타원계의 반사면을 가지며, 상기 반사면에서 반사되는 광의 거의 모두가 투영 렌즈에 입사하도록 크기가 조정된 제1 반사경과, 제1 반사경의 초점 근방에 배치되고, 투영 렌즈로부터 투영되는 배광 패턴에 수평 컷오프 라인을 형성하는 차폐판과, 광원으로부터의 출사광 중 제1 반사경에 입사하지 않는 광을 반사하도록 배치된 제2 반사경과, 차폐판의 상단보다 상측에 있어서 제1 반사경에 의한 반사광과 비간섭 위치에 배치되고, 제2 반사경에 의한 반사광을 투영 렌즈를 향해 반사하는 제3 반사경을 구비한다.

이 양태에 의하면, 제1 반사경에 의한 반사에서는 투영 렌즈에 입사되지 않는 광을, 제2 반사경과 제3 반사경을 이용하여 투영 렌즈에 입사시키도록 했기 때문에, 볼록 렌즈의 상하가 소정량 절단된 형상의 투영 렌즈를 구비하는 차량용 전조등이어도 통상의 투영 렌즈를 구비하는 차량용 전조등과 동등한 광량을 확보할 수 있다.

본 발명에 의하면, 볼록 렌즈의 상하가 소정량 절단된 형상의 투영 렌즈를 구비하는 차량용 전조등에 있어서, 상하가 절단되어 있지 않은 투영 렌즈를 구비하는 차량용 전조등과 동등한 광량을 확보할 수 있다.

도 1은 종래 기술의 프로젝터형 차량용 전조등의 개략 단면도.
도 2는 도 1에 도시한 차량용 전조등의 광속 부족을 보완하도록 구성된 차량용 전조등의 개략 단면도.
도 3은 도 2에 도시한 차량용 전조등의 결점을 보완하도록 구성된 차량용 전조등의 개략 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 전조등의 개략 단면도.
도 5는 제1 반사경에 의해 반사되는 광선의 궤적을 도시하는 도면.
도 6은 제2 반사경 및 제3 반사경에 의해 반사되는 광선의 궤적을 도시하는 도면.
도 7의 (a)～(d)는 차량용 전조등에 의해 구성되는 배광 패턴의 예를 도시하는 도면.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 종래 기술의 차량용 전조등을 설명하고, 도 4 이후에서 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 전조등에 대해서 설명한다. 한편, 도 1 내지 도 3은, 차량용 전조등의 광축을 포함하는 수직 평면에서의 단면을 도시하고 있다.

도 1은 종래 기술의 프로젝터형 차량용 전조등(50)의 개략 단면도이다. LED 등의 광원(52)으로부터 출사된 광이 리플렉터(54)에 의해 반사된다. 리플렉터(54)에서 반사된 광은, 그 일부가 셰이드(56)에 의해 차단되고, 나머지가 차량 전방측에 위치하는 투영 렌즈(60)(일부를 점선으로 도시함)에 입사한다. 이러한 차량용 전조등(50)에 있어서, 투영 렌즈(60)의 상하를 소정량 절단하여 좌우 방향의 폭보다 상하 방향의 폭을 작게 한 투영 렌즈(58)를 고려한다. 이러한 상하 폭이 좁은 투영 렌즈(58)는, 차량 전방에서 관찰했을 때의 의장적인 효과를 목적으로 한 것이다. 그러나, 상하 폭이 좁은 투영 렌즈(58)에서는, 리플렉터(54)에서 반사된 광 중, 통상의 투영 렌즈(60)에서는 입사되었던 렌즈의 상하 부분(도면 중에 점선으로 도시한 부분)에 광이 입사하지 않게 되기 때문에, 광속 부족으로 되어 버린다.

도 2는, 도 1에 도시한 차량용 전조등(50)의 광속 부족을 보완하도록 구성된 차량용 전조등(70)의 개략 단면도이다. 차량용 전조등(70)에서는, 광원(72)으로부터 출사된 광을 제1 리플렉터(74)가 반사하여, 차량 전방측에 위치하는 투영 렌즈(78)에 입사시킨다. 또한 제1 리플렉터의 연장선 상에 제2 리플렉터(75)를 더 배치하고, 광원(72)으로부터 출사된 광을 마찬가지로 반사한다. 이 제2 리플렉터(75)에서 반사된 광은, 셰이드(76)의 상단으로부터 떨어진 위치를 통과하여 투영 렌즈(78)에 입사한다. 이 구성에 의해, 투영 렌즈(78)에서의 광속 부족은 해소되지만, 셰이드(76)의 상단으로부터 떨어진 위치를 통과하는 광은, 노면의 앞쪽 즉 차량 전방에 가까운 부분에 투영되게 된다. 그 결과, 노면의 앞쪽이 너무 밝아져, 시인성의 관점에서는 바람직하지 않은 것이 된다.

도 3은, 도 2에 도시한 차량용 전조등(70)의 결점을 보완하도록 구성된 차량용 전조등(90)의 개략 단면도이다. 차량용 전조등(90)은, 광원(92), 제1 리플렉터(94), 제2 리플렉터(95), 셰이드(96) 및 투영 렌즈(98)를 포함한다. 이 구성에서는, 도 2의 제2 리플렉터(75)와 비교하여 제2 리플렉터(95)를 보다 광축에 근접시켜 배치함으로써, 제2 리플렉터(95)에 의한 반사광을 투영 렌즈(98)의 중심 부근에 입사시키고 있다. 그 결과, 노면의 앞쪽이 너무 밝아지는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 이 구성에서는, 제1 리플렉터(94)와 제2 리플렉터(95) 사이에 불연속 부분이 생기고, 이 불연속 부분으로부터 광이 새어 버리기 때문에(도 3의 화살표 B로 도시함), 도 1의 예와 같이 광속 부족이 되어 버린다.

도 4는, 전술한 차량용 전조등의 결점을 해소하는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 전조등(10)의 개략 단면도이다. 도 4는, 차량용 전조등(10)의 광축(Ax)을 포함하는 수직 평면에 의해 절단된 단면을 도시하고 있다.

차량용 전조등(10)은, 전방 개구를 갖는 램프 보디(22)와, 전방 개구부를 덮도록 배치된 투영 렌즈(24)에 의해 등실(26)이 형성되고, 등실(26) 안에 광원 및 반사경 등이 배치된다.

차량용 전조등(10)은, 광원을 점등함으로써, 예컨대 차량 전방 25 미터의 위치에 배치되는 가상 수직 스크린 상에 소정의 배광 패턴을 형성할 수 있다. 본 실시형태에서는, 점등시에 로우빔용 배광 패턴이 형성되도록 배광 제어되어 있지만, 하이빔용 배광 패턴 등의 다른 배광 패턴이 형성되도록 배광 제어하여도 좋다.

투영 렌즈(24)는, 그 주연부가 램프 보디(22)의 전단 환형 홈부(23)에 유지되어 고정된다. 투영 렌즈(24)는, 전방측 표면 및 후방측 표면이 볼록면인 양면이 볼록한 비구면 렌즈이며, 통상의 볼록면 렌즈와 달리, 수직 방향의 상하 부분이 소정량 만큼 절단된 형상으로 되어 있다. 따라서, 차량 전방에서 봤을 때, 수평 방향의 폭보다 수직 방향의 폭이 작고, 수평 방향으로 가늘고 긴 형상으로 관찰된다. 투영 렌즈(24)의 수직 방향의 길이는, 예컨대 수평 방향의 길이의 약 20%～70%이다.

투영 렌즈(24)는, 차량 전후 방향으로 연장되는 광축(Ax) 상에 후방 초점(F1)을 갖고 있고, 이 후방 초점면 상에 형성되는 광원상(光源像)을 가상 수직 스크린 상에 반전상으로서 투영하도록 구성된다.

광원(12)은, 제1 반사경(14)에 직접 광을 입사시키도록, 광축(Ax)보다 위쪽에, 출사면이 하향으로 경사진 상태로 등실(26) 안에 배치된다. 광원(12)은 발광 다이오드(LED) 등의 반도체 광원인 것이 바람직하지만, 할로겐 램프나 방전 램프 등의 임의의 램프여도 좋다. 이하의 설명에서는, 광원이 LED인 것으로서 설명한다. 광원은 도시한 바와 같이 하나의 LED로 구성되어도 좋고, 복수의 LED로 구성되어도 좋다.

제1 반사경(14)은, 광원(12)의 출사면 바로 아래에 위치하는 회전 타원을 베이스로 한 타원계의 반사면을 갖고 있고, 광원(12)으로부터 출사하는 광을 반사한다. 제1 반사경(14)은, 타원계 반사면의 초점이 투영 렌즈(24)의 후방 초점(F1) 근방에 위치하도록 설계되어 있다. 따라서, 제1 반사경(14)의 반사면에서 반사되는 광의 거의 모두가 투영 렌즈(24)에 입사한다.

차폐판(20)은, 제1 반사경(14)의 타원계 반사면의 초점 근방에 그 상단이 위치하도록 배치되고, 가상 수직 스크린 상에 형성되는 배광 패턴에 수평 컷오프 라인을 형성한다.

제1 반사경(14)과 차폐판(20)의 사이에 배치되는 제2 반사경(16)은, 광원(12)으로부터의 출사광 중 제1 반사경(14)에 입사하지 않는 광을 제3 반사경(18)을 향해 반사하도록 구성된다. 제2 반사경(16)은, 제1 반사경(14)의 타원 형상의 연장선 상에 배치되는 것이 바람직하다. 제2 반사경(16)은, 타원계 반사면을 광원(12)측에 갖고 있고, 타원계 반사면의 초점(F2)은 광축(Ax)보다 위쪽에 위치한다.

제3 반사경(18)은, 제1 반사경(14)에 의한 반사광과 비간섭 위치에 배치되고, 제2 반사경(16)에 의한 반사광을 투영 렌즈(24)를 향해 반사한다. 제3 반사경(18)은 회전 포물면을 베이스로 한 포물계 반사면으로 구성되어 있고, 그 초점이 제2 반사경(16)의 초점(F2)과 대략 일치하도록 배치된다.

광원(12)을 하향으로 배치한 것에 의해, 도 3에 도시한 예와 같이 제1 반사경과 제3 반사경의 사이의 간극을 고려할 필요가 없어지고, 제3 반사경을 광축 근처에 배치하는 것이 가능해진다. 제3 반사경(18)을 광축(Ax)에 근접시켜 배치하면, 도 2에 도시한 예와 달리, 제3 반사경(18)에 의한 반사광에 의해 노면의 앞쪽에 명부(明部)가 생기지 않도록 할 수 있다.

도 5는, 제1 반사경(14)에 의해 반사되는 광선의 궤적을 도시하는 도면이다. 광원(12)으로부터 출사된 광은, 제1 반사경(14)의 초점[또는 투영 렌즈(24)의 후방 초점](F1)을 경유하여 투영 렌즈(24)에 입사하고, 투영 렌즈(24)의 대략 전체로부터 전방으로 광이 출사된다.

도 6은, 제2 반사경(16) 및 제3 반사경(18)에 의해 반사되는 광선의 궤적을 도시하는 도면이다. 광원(12)으로부터 출사된 광 중, 제1 반사경(14)에 입사하지 않는 광은 제2 반사경(16)에 입사한다. 제2 반사경(16)에 입사한 광은, 초점(F2)을 경유하여 제3 반사경(18)에 입사하고, 제3 반사경(18)에 의해 투영 렌즈(24)의 하측에 입사한다. 이 광이 투영 렌즈(24)에 의해 투영되면, 가상 수직 스크린의 수평 컷오프 라인 근방을 비출 수 있다.

도 7의 (a)～(d)는, 차량용 전조등(10)에 의해 구성되는 배광 패턴의 예를 도시한다. 도면 중 실선이 제1 반사경(14)에 의해 형성되는 배광 패턴(C1)을 나타내고, 점선이 제2 반사경(16) 및 제3 반사경(18)에 의해 형성되는 배광 패턴(C3)을 나타내고 있다. 또한 C2는 핫 스폿을 나타낸다.

도 7의 (a)는, 제2 반사경(16)에 의한 반사광이 제3 반사경(18) 중 차량 후방측(18a)에 집중하여 입사하도록, 제2 반사경(16)의 타원계 반사면의 형상을 조정했을 때의 배광 패턴을 도시한다. 이와 같이 하면, 배광 패턴(C3)으로 도시하는 바와 같이, 수평 컷오프 라인 근방에 광을 모을 수 있다.

도 7의 (b)는, 제3 반사경(18)의 차량 후방측(18a)으로부터 차량 전방측(18b)을 향해, 제2 반사경(16)에 의한 반사광의 광속이 감소해 가도록 제2 반사경(16)의 타원계 반사면의 형상을 조정했을 때의 배광 패턴을 도시한다. 이와 같이 하면, 제2 및 제3 반사경에 의한 배광 패턴(C3)을 상하 방향으로 균일하게 넓힐 수 있다.

제2 반사경(16) 및 제3 반사경(18)의 반사면 형상을 조정하여, 수평 방향에서의 배광 패턴을 바꾸는 것도 가능하다. 도 7의 (c)는, 제2 반사경(16)에 의한 반사광을 수평 방향으로 넓히면서, 제3 반사경(18) 중 차량 후방측(18a)에 집중하여 제2 반사경(16)에 의한 반사광이 입사하도록, 제2 반사경(16)의 타원계 반사면과 제3 반사경(18)의 포물계 반사면의 형상을 조정했을 때의 배광 패턴을 도시한다. 이와 같이 하면, 도 7의 (a)의 예와 비교하여 배광 패턴(C3)의 폭을 넓힐 수 있다.

도 7의 (d)는, 제2 반사경(16)에 의한 반사광을 수평 방향으로 넓히면서, 제3 반사경(18)의 차량 후방측(18a)으로부터 차량 전방측(18b)을 향해 제2 반사경(16)에 의한 반사광의 광속이 감소해 가도록, 제2 반사경(16)의 타원계 반사면과 제3 반사경(18)의 포물계 반사면의 형상을 조정했을 때의 배광 패턴을 도시한다. 도시한 바와 같이, 제2 및 제3 반사경에 의한 반사광으로 형성되는 배광 패턴(C3)이, 제1 반사경에 의한 반사광으로 형성되는 배광 패턴(C1)보다 수평 방향으로 넓어지도록 하면, 광원의 광량이 적은 경우에 확산을 적게 마칠 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 차량용 전조등에 의하면, 하향으로 배치된 광원의 바로 아래에 제1 반사경을 배치하여 가능한 한 많은 광속을 상하 방향의 폭이 좁은 투영 렌즈에 입사시키고, 제1 반사경에 의한 반사에서는 투영 렌즈에 입사되지 않는 광을, 제2 반사경과 제3 반사경을 이용하여 투영 렌즈에 입사시키도록 하였다. 이것에 의해, 볼록 렌즈의 상하가 소정량 절단된 형상의 투영 렌즈를 구비하는 차량용 전조등이어도, 통상의 투영 렌즈를 구비하는 차량용 전조등과 동등한 광량을 확보할 수 있다. 또한, 제3 반사경을 투영 렌즈의 광축 근방에 배치함으로써, 차량 전방의 노면 앞쪽이 너무 밝아지지 않도록 할 수 있다.

본 발명은, 전술한 각 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 당업자의 지식에 기초하여 각종 설계 변경 등의 변형을 가하는 것도 가능하다. 각 도면에 도시하는 구성은, 일례를 설명하기 위한 것으로, 같은 기능을 달성할 수 있는 구성이면, 적절하게 변경 가능하고, 같은 효과를 얻을 수 있다.

실시형태에서 설명한 차량용 전조등만으로 로우빔을 구성하는 대신에, 확산 광학계를 추가하여 로우빔을 구성하여도 좋다. 또한 도 7의 (a)～(d)에 도시한 배광 패턴을 조합하여 사용하여도 좋다.

10: 차량용 전조등 12: 광원
14: 제1 반사경 16: 제2 반사경
18: 제3 반사경 20: 차폐판
24: 투영 렌즈 Ax: 광축
F1, F2: 초점

Claims

수평 방향의 폭보다 수직 방향의 폭이 좁은 형상의 투영 렌즈와,
상기 투영 렌즈의 광축보다 위쪽에, 출사면이 하향으로 경사진 상태로 배치되는 광원과,
상기 광원으로부터의 출사광을 반사하는 타원계 반사면을 가지며, 상기 반사면에서 반사되는 광의 거의 모두가 상기 투영 렌즈에 입사하도록 크기가 조정된 제1 반사경과,
상기 제1 반사경의 초점 근방에 배치되고, 상기 투영 렌즈로부터 투영되는 배광 패턴에 수평 컷오프 라인을 형성하는 차폐판과,
상기 광원으로부터의 출사광 중 상기 제1 반사경에 입사하지 않는 광을 반사하도록 배치된 제2 반사경과,
상기 차폐판의 상단보다 상측에 있어서 상기 제1 반사경에 의한 반사광과 비간섭 위치에 배치되고, 상기 제2 반사경에 의한 반사광을 상기 투영 렌즈를 향해 반사하는 제3 반사경
을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
제1항에 있어서, 상기 제2 반사경은 타원계 반사면으로, 상기 제3 반사경은 포물계 반사면으로 구성되어 있고, 각각의 반사면의 초점이 상기 차폐판의 상단보다 상측에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
제2항에 있어서, 상기 제3 반사경의 전면(全面)에 걸쳐 반사광이 입사하도록, 상기 제2 반사경의 타원계 반사면의 형상이 조정되는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
제2항에 있어서, 상기 제3 반사경의 차량 후방측에 집중하여 반사광이 입사하도록, 상기 제2 반사경의 타원계 반사면의 형상이 조정되는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 반사경에 의한 반사광으로 형성되는 배광 패턴이, 상기 제1 반사경에 의한 반사광으로 형성되는 배광 패턴보다 수평 방향으로 넓어지도록, 상기 제2 반사경의 타원계 반사면과 상기 제3 반사경의 포물계 반사면의 형상이 조정되는 것을 특징으로 하는 차량용 전조등.