WO2012036266A1 - 車両用前照灯 - Google Patents

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WO2012036266A1
WO2012036266A1 PCT/JP2011/071215 JP2011071215W WO2012036266A1 WO 2012036266 A1 WO2012036266 A1 WO 2012036266A1 JP 2011071215 W JP2011071215 W JP 2011071215W WO 2012036266 A1 WO2012036266 A1 WO 2012036266A1
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WO
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light
guide tube
transparent cover
emitting element
disposed
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/071215
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English (en)
French (fr)
Inventor
譲二 増田
高野　洋一
伊藤　雅人
Original Assignee
株式会社ファルテック
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Publication date
Application filed by 株式会社ファルテック filed Critical 株式会社ファルテック
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Priority to CN2011800443080A priority patent/CN103140710A/zh
Priority to US13/823,390 priority patent/US20130182453A1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/323—Optical layout thereof the reflector having two perpendicular cross sections having regular geometrical curves of a distinct nature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/143—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being parallel to the optical axis of the illuminating device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/19—Attachment of light sources or lamp holders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/321—Optical layout thereof the reflector being a surface of revolution or a planar surface, e.g. truncated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/39—Attachment thereof

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle headlamp.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2010-209502 filed in Japan on September 17, 2010, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • the vehicle headlamp is configured to project light onto a predetermined illumination area in front of the vehicle from the viewpoint of driving safety.
  • This illumination area is determined by the specifications of the vehicle and predetermined regulations, and the illumination optical system of the vehicle headlamp is optically designed so that light can be projected onto the determined illumination area.
  • the following patent document discloses a vehicle headlamp including a light source, a lens, a reflector, and the like as an illumination optical system.
  • the conventional optical design has a problem that much time and cost are spent. Specifically, it is necessary to make an optical design such as adjusting the focal position of the light source, the lens, and the reflector, and condensing and diffusing the lens. Until product development, the above optical design is repeated several to dozens of times, and prototypes and experiments are performed each time. Therefore, much time and expense are spent until the development is completed. There is a problem that has been.
  • An object of the present invention is to provide a vehicle headlamp that can easily achieve an optical design and achieve a predetermined performance, and that can be prototyped and tested in a short period of time and with a low cost burden.
  • a vehicle headlamp includes a transparent cover, a lamp body, and an illumination that is accommodated in the lamp body and projects light onto a predetermined illumination area in front of the vehicle through the transparent cover. And an optical system.
  • the illumination optical system is provided between a semiconductor light emitting element having an optical axis set toward the transparent cover, and between the semiconductor light emitting element and the transparent cover, and surrounds the optical axis to surround the illumination area.
  • a luminous flux guide tube for defining.
  • a light beam guide tube arranged around the optical axis, and a predetermined illumination in front of the vehicle is passed through the transparent cover. Flooded into the area.
  • the illumination area is defined by the light beam guide tube.
  • This light beam guide tube has a simple shape and does not need to be focused as in the prior art, so that the degree of freedom in arrangement is high and the design can be easily changed.
  • the irradiation direction, irradiation range, and amount of light can be adjusted, so that it is possible to easily achieve predetermined required performance.
  • the vehicular headlamp may be configured as follows: the luminous flux guide tube includes a light entrance provided on a side where the semiconductor light emitting element is disposed, and the transparent cover. And a light outlet provided on the side.
  • the luminous flux guide tube includes a light entrance provided on a side where the semiconductor light emitting element is disposed, and the transparent cover. And a light outlet provided on the side.
  • at least a part of the light entrance and at least a part of the light exit are disposed so as to overlap in the direction in which the optical axis extends.
  • the vehicular headlamp may be configured as follows:
  • the light guide tube has a shape in which an opening area gradually increases in a direction other than the upper direction from the light entrance to the light exit. Is provided.
  • the opening area of the light guide tube gradually increases from the light entrance to the light exit. -Light collides with the inner surface of the light guide tube due to diffusion, and light loss due to the collision can be reduced.
  • gradually increasing the luminous flux guide tube in the direction other than the upper direction it is possible to reduce the amount of light in the upper direction and eliminate the glare with respect to the oncoming vehicle.
  • the vehicular headlamp may be configured as follows:
  • the vehicular headlamp further includes a position adjusting mechanism that adjusts the position of the light outlet.
  • the irradiation direction can be adjusted by adjusting the position of the light outlet even after the light beam guide tube is assembled.
  • the vehicular headlamp may be configured as follows: A light reflecting surface is provided on the inner surface side of the luminous flux guide tube. By adopting such a configuration, the light colliding with the inner surface of the light guide tube by radiation / diffusion is reflected by the light reflecting surface and finally led out from the light exit, so that the emitted light is not wasted. Light can be projected onto the irradiation area.
  • the said vehicle headlamp may be comprised as follows:
  • the said light reflection surface has a curvature.
  • the vehicular headlamp may be configured as follows: on the inner surface side of the luminous flux guide tube, the light reflecting surface provided above and the light reflecting surface provided below are Have different light reflectivities. By adopting such a configuration, the reflected light reflected by the upper light reflecting surface and the reflected light reflected by the lower light reflecting surface are prevented from polarizing and interfering with each other, and the illumination area is made uniform. Can be illuminated.
  • the vehicular headlamp may be configured as follows: an optical axis of the semiconductor light emitting element is set downward from a direction along a horizontal plane.
  • an optical axis of the semiconductor light emitting element is set downward from a direction along a horizontal plane.
  • the vehicular headlamp may be configured as follows: a lower portion of one end portion of the light flux guide tube on the side where the transparent cover is disposed is on a side where the semiconductor light emitting element is disposed. It has a shape cut out at a predetermined distance toward the other end.
  • the lower side is relatively short with respect to the upper side of the light beam guide tube, so that it is possible to increase the amount of light going downward while limiting the light going upward.
  • the vehicular headlamp may be configured as follows: the cut-out shapes are provided in pairs in the left-right direction across the optical axis. By adopting such a configuration, it is possible to increase the amount of light in the left and right illumination areas while suppressing the amount of light in the illumination area immediately below the front of the vehicle.
  • the vehicular headlamp may be configured as follows: the luminous flux guide tube includes a light entrance provided on a side where the semiconductor light emitting element is disposed, and the transparent cover. A light exit provided on the side. Further, the light entrance is disposed with a gap from the semiconductor light emitting element. By adopting such a configuration, it is possible to improve the appearance by leaking light from the gap between the light entrance and the semiconductor light emitting element and illuminating not only the inside of the light guide tube but also the outside.
  • the vehicular headlamp may be configured as follows: the luminous flux guide tube includes a light entrance provided on a side where the semiconductor light emitting element is disposed, and the transparent cover. A light exit provided on the side. In addition, a second light exit is formed in the body portion of the light guide tube so as to lead out a part of the light introduced inside through the light entrance. By adopting such a configuration, the appearance can be improved by positively leaking light from the second light exit formed in the body portion of the light guide tube.
  • a vehicular headlamp that is easy in optical design, can achieve a predetermined performance, is short in trial production and experiment, and has a low cost burden.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a passenger car provided with a fog lamp according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows the attachment structure of the fog lamp which concerns on the same embodiment. It is a perspective view which shows the fog lamp which concerns on the same embodiment. It is a disassembled perspective view which shows the fog lamp which concerns on the same embodiment. It is sectional drawing which shows the fog lamp which concerns on the same embodiment. It is a disassembled sectional view which shows the fog lamp which concerns on the same embodiment. It is a figure which shows the directional characteristic of LED.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA according to FIG. 6.
  • FIG. 7 is a BB cross-sectional view according to FIG. 6.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a passenger car 100 provided with a fog lamp 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a mounting structure of the fog lamp 1 according to the embodiment.
  • a passenger car 100 includes a headlamp (traveling headlamp, a passing headlamp) 101 and a fog lamp (front fog lamp) 1 as vehicle headlamps. And are provided.
  • the fog lamp 1 is also referred to as an auxiliary headlamp.
  • the fog lamp 1 is inserted into a recess 103 provided in the front bumper 102, and a bottom portion of the recess 103 and a rear portion of the fog lamp 1 are fastened by a screw member 2 and attached.
  • the attachment structure of the fog lamp 1 is not limited to this structure, and can be appropriately changed according to the specification of the vehicle.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the fog lamp 1 according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing the fog lamp 1 according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a sectional view showing the fog lamp 1 according to the embodiment.
  • FIG. 6 is an exploded sectional view showing the fog lamp 1 according to the embodiment.
  • the fog lamp 1 has a configuration in which an illumination optical system 40 is accommodated in a lamp chamber formed by a lamp body 10, a transparent cover 20 and a rear cover 30.
  • the lamp body 10 has a cylindrical shape extending in a predetermined direction.
  • the lamp body 10 according to the embodiment is formed from an extrusion molding material. More specifically, the lamp body 10 is formed by cutting the extruded pipe material at a predetermined length.
  • the lamp body 10 according to the embodiment has a round pipe shape, the design can be changed as appropriate according to the specifications of the vehicle, such as an elliptical pipe shape or a square pipe shape.
  • the lamp body 10 also functions as a heat sink that releases heat generated from the illumination optical system 40 to the outside of the lamp chamber.
  • the lamp body 10 according to the embodiment is made of an aluminum material that is black-anodized to improve heat dissipation performance. In addition, in order to improve heat dissipation performance, the structure which coats black instead of a black alumite process may be sufficient.
  • the transparent cover 20 is attached so as to cover the one end side opening 11 of the lamp body 10.
  • the transparent cover 20 includes a fitting portion 21 that fits along the inner surface of the one end opening 11.
  • the transparent cover 20 is bonded to the lamp body 10 and is configured to prevent entry of foreign matter (water, dust, mud, etc.) into the lamp chamber.
  • the transparent cover 20 is formed of a glass material, a resin material, or the like, and has a configuration that allows light to be projected forward of the vehicle.
  • the rear cover 30 is attached so as to cover the other end side opening 12 of the lamp body 10.
  • the rear cover 30 includes a fitting portion 31 that fits along the inner surface of the other end side opening 12.
  • the rear cover 30 is fixed to the lamp body 10 by adhesion, caulking, or a screw member (not shown).
  • the rear cover 30 is configured to support the illumination optical system 40. Further, the rear cover 30 functions as a heat sink that releases the heat generated from the illumination optical system 40 to the outside of the lamp chamber.
  • the rear cover 30 is formed of a heat conductive material that transfers at least part of the heat generated from the illumination optical system 40 to the lamp body 10.
  • the rear cover 30 according to the embodiment is made of an aluminum material that is black-anodized to improve heat dissipation characteristics.
  • the rear cover 30 has a vent hole 32 (see FIG. 4) for preventing the lamp chamber from being completely sealed. According to the above configuration, the heat of the LED module 43 is transferred to the rear cover 30 and radiated to the outside. Further, the heat in the rear cover 30 is transferred to the lamp body 10 having a larger surface area (heat radiation area) and is radiated to the outside. For this reason, it can prevent that the luminous efficiency of LED41 falls by a temperature rise.
  • the illumination optical system 40 includes an LED module 43 including an LED (semiconductor light emitting element) 41 and a substrate 42, and a light beam guide tube 44.
  • a cable harness (not shown) is configured to be electrically connected to the LED 41 via the substrate 42.
  • the LED module 43 is fixed to the rear cover 30 by a screw member 33 with heat radiation grease (silicone grease in the same embodiment) interposed therebetween. Further, as shown in FIG. 5, the optical axis Ax of the LED 41 is set toward the transparent cover 20.
  • LED41 which concerns on the same embodiment is provided with the light emission part 41a by which the rectangular light emission area
  • the optical axis Ax means the central optical axis when the light emitting unit 41a is regarded as one light source.
  • FIG. 7 is a diagram showing the directivity characteristics of the LED.
  • the directivity characteristics of the LEDs shown in the figure are disclosed in detail in non-patent literature (Source: Hiroshi Yamazaki, Introduction to Energy Saving LED / EL Lighting Design, Nikkan Kogyo Shimbun, 2010).
  • the LED 41 has higher directivity of emitted light and lower diffusibility than a conventional bulb (bulb).
  • the relative illuminance at the optical axis Ax (radiation angle 0 degree)
  • the relative illuminance 0.8 can be maintained up to the radiation angle of about 30 degrees.
  • the relative illuminance rapidly decreases.
  • the luminous flux guide tube 44 is provided between the LED 41 and the transparent cover 20 and is configured to surround the optical axis Ax and define the illumination area of the fog lamp 1. Specifically, the light beam guide tube 44 is configured to define the illumination area of the fog lamp 1 so as to satisfy predetermined laws and regulations (security standards, ECE rules, etc.).
  • the luminous flux guide tube 44 includes a light entrance 45 provided on the side where the LED 41 is disposed, and a light exit 46 provided on the side where the transparent cover 20 is disposed. At least a part of the light entrance 45 and at least a part of the light exit 46 are arranged so as to overlap in the direction in which the optical axis Ax extends. According to this configuration, since the light emitted from the LED 41 has the directivity characteristics, direct light with a large amount of light is guided to the transparent cover 20 and projected onto a predetermined illumination area.
  • the light beam guide tube 44 has a shape in which the opening area gradually increases from the light entrance 45 toward the light exit 46 based on the directivity characteristics of the LED 41 (see FIGS. 4 to 6).
  • the light beam guide tube 44 has a shape that gradually increases in directions other than the upper direction so as to satisfy predetermined regulations (so as to eliminate glare from the oncoming vehicle).
  • the light beam guide tube 44 is designed to have a shape that increases in both directions within an angle range of ⁇ 40 degrees with respect to the optical axis Ax in the left-right direction (vehicle width direction). In the vehicle height direction), it is preferably designed to have a shape that increases in the range of 0 ° to 40 ° below the optical axis Ax (horizontal plane).
  • FIG. 8A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • the light entrance 45 is disposed so as to surround the light emitting portion 41a (see FIG. 4) of the LED 41.
  • the light emitting unit 41a according to the embodiment, four rectangular light emitting areas that emit surface light are arranged in series in the left-right direction (horizontal direction, vehicle width direction). Therefore, the light entrance 45 has a substantially rectangular shape as shown in FIG. 8A.
  • the light outlet 46 has a substantially trapezoidal shape as shown in FIG. 8B. Light is narrowed down by this trapezoidal shape, and the illumination area of the fog lamp 1 is determined.
  • the light beam guide tube 44 includes a position adjusting mechanism 50 that adjusts the position of the light exit 46 (see FIGS. 4 to 6).
  • the position adjustment mechanism 50 of the present embodiment is configured to adjust the position of the light outlet 46 in the vertical direction.
  • a metal leaf spring 51 that can be elastically deformed is provided at a lower portion of the light beam guide tube 44.
  • the leaf spring 51 is fixed to the rear cover 30 by a screw member 52.
  • the screw member 52 is configured to secure the level of the light beam guide tube 44 by fixing the leaf springs 51 in pairs with a gap in the left-right direction.
  • a female screw portion 54 which advances and retreats in the axial direction by the rotation of the screw member 53 for position adjustment.
  • the screw member 53 is rotatably supported by the through hole 34 that penetrates the rear cover 30.
  • the screw member 53 is provided with a flange portion (not shown) for preventing the screw member 53 on the opposite side between the head portion and the rear cover 30.
  • the female screw portion 54 advances and retreats in the axial direction of the screw member 53 by rotating the screw member 53 around the axis in an arbitrary direction from the outside of the lamp chamber.
  • the light beam guide tube 44 tilts in the vertical direction with the fixed position of the leaf spring 51 as a fulcrum. Thereby, the position of the light outlet 46 can be adjusted.
  • the light beam guide tube 44 and the LED module 43 are arranged so as to contact each other, but in reality, a minute gap for position adjustment is formed between them.
  • the light beam guide tube 44 is made of, for example, an aluminum material.
  • a light reflecting surface 47 is provided on the inner surface side of the light beam guide tube 44.
  • the light reflecting surface 47 according to the embodiment is formed by plating.
  • the light reflecting surface 47 may be formed by vapor deposition or may be formed by applying a light reflecting coating agent.
  • a light reflection coating agent for example, a light reflection coating agent (manufactured by Okitsumo Co., Ltd.) having a high reflection filler in silicon resin and having excellent light diffusing ability and a reflectance of 98% and a film thickness of about 100 ⁇ m is preferably used. Can do.
  • the light reflecting surface 47 provided above and the light reflecting surface 47 provided below have different light reflectivities.
  • the reflected light reflected by the upper light reflecting surface 47 and the reflected light reflected by the lower light reflecting surface 47 are polarized and interfere with each other, causing a striped pattern in the illumination area. It can be avoided.
  • the surface treatment of the upper light reflection surface 47 and the lower light reflection surface 47 are changed (for example, the surface treatment of the upper light reflection surface 47 is roughened). ) Can be supported.
  • the light emitting part 41a When electricity is supplied to the LED 41, the light emitting part 41a emits light. Since the light emitted from the LED 41 has high directivity as shown in FIG. 7, almost all of the light is introduced into the light beam guide tube 44 through the light entrance 45 without going around to the back surface side. Since at least a part of the light entrance 45 and at least a part of the light exit 46 are arranged so as to overlap in the direction in which the optical axis Ax extends, direct light with the largest amount of light along the optical axis Ax is transmitted to the light exit. 46.
  • the light guide tube 44 has a shape in which the opening area gradually increases from the light entrance 45 toward the light exit 46, a large amount of light within a predetermined angle from the optical axis Ax is transmitted to the light guide tube 44.
  • the light is led out from the light outlet 46 as direct light without colliding or reflecting on the inner surface. Further, light with a small radiation amount that collides with the inner surface of the beam guide tube 44 with a large radiation angle is reflected by the light reflecting surface 47 and finally led out from the light exit 46.
  • Direct light and reflected light derived from the light outlet 46 are projected through a transparent cover 20 to a predetermined illumination area in front of the vehicle.
  • the light outlet 46 has a shape that defines the illumination area of the fog lamp 1.
  • the opening shape of the light outlet 46 has a trapezoidal shape that restricts the upper side and widens the lower side based on a predetermined regulation. Therefore, according to the fog lamp 1 according to the embodiment, it is possible to illuminate the front of the vehicle broadly without giving glare to the oncoming vehicle, and to satisfy predetermined regulations. Since the fog lamp 1 is provided with a position adjusting mechanism 50 that adjusts the position of the light exit 46, the screw member 53 is rotated from the outside even after the light beam guide tube 44 is assembled in the lamp chamber. Thus, the irradiation direction can be finely adjusted.
  • the illumination optical system 40 does not include a lens instead of providing the light beam guide tube 44, there is no light loss due to passing through this lens.
  • the optical path length is shortened, so that the loss of the light amount is less than before.
  • the light reflecting surface 47 can project the light emitted from the LED 41 onto the irradiation area without waste.
  • the highly efficient fog lamp 1 with high energy efficiency can be provided.
  • when energy efficiency increases even if the design is changed to the low-power LED 41, a predetermined required performance can be achieved, which can contribute to a reduction in cost. Furthermore, when energy efficiency increases, it can contribute also to size reduction of the fog lamp 1.
  • FIG. Downsizing increases the degree of freedom in design and contributes to an increase in the degree of freedom in vehicle layout.
  • the LED 41 can concentrate the light emitting area smaller than a conventional bulb-type light source, so that it is easy to define the irradiation direction and irradiation range.
  • the light beam guide tube 44 has a simple shape and does not need to be focused as in the conventional case, so that the degree of freedom in arrangement is high and the design can be easily changed.
  • the design of the shape of the light outlet 46 of the light beam guide tube 44, the irradiation direction, the irradiation range, and the amount of light can be adjusted, so that it is possible to easily achieve predetermined required performance.
  • the fog lamp 1 can be obtained in which the optical design is easy and a predetermined performance can be achieved, and the cost of trial manufacture and experiment can be reduced in a short period of time.
  • the opening shape of the light outlet 46 is the trapezoidal shape shown in FIG. 8B, but the present invention is not limited to this configuration.
  • a configuration as shown in 9E may be used.
  • the light outlet 46 may have a shape that is narrower in the vertical direction than in the above embodiment and expanded in the left-right direction.
  • the light exit 46 may have a similar shape to the light entrance 45 as shown in FIG. 9B.
  • the light outlet 46 may have a shape in which the opening shape of FIG. 9B is expanded downward to illuminate the front side of the vehicle.
  • FIG. 9A the light outlet 46 may have a shape that is narrower in the vertical direction than in the above embodiment and expanded in the left-right direction.
  • the light exit 46 may have a similar shape to the light entrance 45 as shown in FIG. 9B.
  • the light outlet 46 may have a shape in which the opening shape of FIG. 9B is expanded downward to illuminate the front side of the vehicle.
  • FIG. 9A the light outlet 46 may have a shape that is narrower in the vertical direction
  • the light exit 46 may have a shape obtained by cutting the shape of the oncoming vehicle side (the center of the road) when it is not desired to allow light to reach the oncoming vehicle. Further, as shown in FIG. 9E, the light outlet 46 may have a rectangular shape having a short side in the vertical direction and a long side in the left-right direction. Corresponding to FIG. 9E, the shape of the light entrance 45 may be a rectangular shape similar to this rectangular shape. The rectangular corner may be rounded to have a curvature.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • FIGS. 10A and 10B it is possible to control the diffusion range of the reflected light by attaching predetermined curvatures to the upper light reflecting surface 47a and the lower light reflecting surface 47b. The same can be said for the light reflecting surfaces 47 on the left and right side surfaces.
  • the upper light reflection surface 47a has a shape that protrudes upward
  • the lower light reflection surface has a shape that protrudes downward
  • the upper light reflection surface 47a has a shape that protrudes upward
  • the lower light reflection surface also has a shape that protrudes upward.
  • the optical axis Ax of the LED 41 may be set downward from the direction along the horizontal plane.
  • the optical axis Ax faces the road surface and direct light is projected. Is possible. It is effective to set the optical axis Ax at an angle in the range of 0 to 40 degrees below the horizontal plane from the directivity characteristics of the LED shown in FIG. Note that, when applying one aspect of the present invention to a fog lamp, it is optimal to set the optical axis Ax at an angle of 2.5 degrees downward in order to satisfy a predetermined law.
  • the transparent cover 20 demonstrated the structure which is circular shape by a front view
  • this invention is not limited to this structure.
  • the transparent cover 20 is merely water / dust remover, the appearance shown below can be easily improved and differentiated by adopting the following configuration.
  • the shape of the transparent cover 20 may be larger than that of the lamp body 10 and may be elliptical when viewed from the front.
  • the transparent cover 20 may be provided with an angle to form a slant cover, which may correspond to a curved portion of the bumper.
  • the structure which forms the vapor deposition layer 22 inside the transparent cover 20, and gives gloss may be sufficient.
  • this vapor deposition layer 22 is comprised by arrange
  • a metal for example, indium
  • the present invention is not limited to this configuration. If almost all of the light from the LED 41 is guided forward by the light beam guide tube 44, the region other than the region facing the light outlet 46 (outside the light beam guide tube 44) is hardly illuminated in front view. . Therefore, as shown in FIG. 15B, the light entrance 45 is disposed with a gap from the LED 41, and an appropriate amount of light is leaked from the gap to illuminate not only the inside of the light beam guide tube 44 but also the outside. As shown, the appearance of the front view and the visibility can be improved. In FIG. 15A, the intensity of light is shown by the density of dots.
  • a second light exit 48 that guides a part of the light introduced inside through the light entrance 45 to the body portion of the light beam guide tube 44.
  • the positive appearance and visibility can also be improved by positively leaking light to the outside.
  • the ring-shaped phosphor 23 is provided on the transparent cover 20, a ring illumination effect can be easily produced.
  • a configuration may be adopted in which light is actively guided to the phosphor 23 by adjusting the formation position of the second light outlet 48.
  • a light reflecting surface 24 that positively reflects light leaked outside the light beam guide tube 44 toward the phosphor 23 may be further provided.
  • the configuration of the light guide tube 44 may be devised to increase the amount of light directed downward.
  • the lower portion 60 of one end portion of the light beam guide tube 44 on the side where the transparent cover 20 is disposed is directed toward the other end portion on the side where the LED 41 is disposed (light entrance 45 side).
  • the shape 61 is cut out at a predetermined distance.
  • the lower side is relatively short with respect to the upper side of the light beam guide tube 44, it is possible to increase the amount of light going downward while restricting the light going upward, so that more predetermined It can make it easier to comply with regulations.
  • FIG. 19 is a bottom view of the light beam guide tube 44.
  • the notched shapes 61 are provided in pairs in the left-right direction across the optical axis Ax.
  • the interval between the cutout shapes 61 is set to an angle of ⁇ 10 degrees in the left-right direction with respect to the optical axis Ax. This is because the amount of light in the illumination area within the range of an angle of ⁇ 10 degrees immediately below the front of the vehicle is limited to a certain amount of light according to the law. Therefore, according to this configuration, it is possible to satisfy predetermined regulations by increasing the light quantity in the left and right illumination areas while suppressing the light quantity in the illumination area immediately below the front of the vehicle.
  • the present invention can also be applied to other vehicle headlamps, for example, headlamps.
  • a vehicular headlamp that is easy in optical design, can achieve a predetermined performance, is short in trial production and experiment, and has a low cost burden.
  • highly directional light emitted from a semiconductor light emitting element is guided by a light beam guide tube disposed around the optical axis, and is passed through the transparent cover to the front of the vehicle.
  • the light is projected onto a predetermined illumination area.
  • the illumination area is defined by the light beam guide tube. Since this light guide tube has a simple shape and does not require focusing as in the prior art, it has a high degree of freedom in arrangement and can be easily changed in design.
  • the design of the opening shape of the light beam guide tube the irradiation direction, the irradiation range, and the amount of light can be adjusted, so that it is possible to easily achieve predetermined required performance.

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Abstract

　透明カバーと；ランプボディと；前記ランプボディ内に収容されて前記透明カバーを介して車両前方の所定の照明領域に光を投光する照明光学系と；を備える車両用前照灯であって、前記照明光学系は、光軸が前記透明カバーに向けて設定された半導体発光素子と、前記半導体発光素子と前記透明カバーとの間に設けられると共に前記光軸の周りを囲って前記照明領域を規定する光束ガイド筒と、を備える。

Description

車両用前照灯
　本発明は、車両用前照灯に関する。
　本願は、２０１０年９月１７日に、日本に出願された特願２０１０－２０９５０２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　車両用前照灯は、走行安全上の観点から、車両前方の所定の照明領域に光を投光する構成となっている。この照明領域は、車両の仕様や所定の法規によって定められており、車両用前照灯の照明光学系は、この定められた照明領域に光を投光できるように光学設計されている。下記特許文献には、照明光学系として、光源、レンズ、リフレクタ等を備える車両用前照灯が開示されている。
特開２００７－２０７５２８号公報 特開２０１０－１０８６３７号公報
　ところで、従来技術の光学設計においては、多くの時間と費用を費やされているという問題がある。具体的には、光源、レンズ、リフレクタの焦点位置の合わせ、また、レンズによる集光、拡散等の光学設計をする必要がある。そして、製品開発までには、上記光学設計を数回から十数回繰り返し、試作・実験もその度行うこととなっているため、開発が完了するまでに、多くの時間と費用とが費やされているという問題がある。
　本発明は、上記問題点に鑑みてなされた。本発明は、光学設計が容易で所定の性能を達成することができ、試作・実験も短期間で費用負担も少なくできる車両用前照灯を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、以下の構成を採用する。本発明の一態様に係る車両用前照灯は、透明カバーと；ランプボディと；前記ランプボディ内に収容されて前記透明カバーを介して車両前方の所定の照明領域に光を投光する照明光学系と；を備える。前記照明光学系は、光軸が前記透明カバーに向けて設定された半導体発光素子と、前記半導体発光素子と前記透明カバーとの間に設けられると共に前記光軸の周りを囲って前記照明領域を規定する光束ガイド筒と、を備える。
　このような構成を採用することによって、半導体発光素子から発せられた指向性の高い光が、その光軸周りに配置された光束ガイド筒によってガイドされて、透明カバーを介し車両前方の所定の照明領域に投光される。照明領域は、光束ガイド筒によって規定される。この光束ガイド筒は、形状が単純で、従来のように焦点合わせをする必要がないため、配置の自由度が高く、設計変更が容易である。加えて、光束ガイド筒の開口形状を設計変更することで、照射方向、照射範囲、光量を調整することができるので、所定の要求性能を達成することが容易にできる。
　また、前記車両用前照灯は、以下のように構成されてもよい：前記光束ガイド筒は、前記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、前記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、をさらに備える。また、前記光導入口の少なくとも一部と前記光導出口の少なくとも一部とが、前記光軸の延びる方向において重なって配置される。
　このような構成を採用することによって、光軸の延びる方向において、光導入口の少なくとも一部と光導出口の少なくとも一部とが重なって配置されているので、半導体発光素子から発せられた光量の多い直接光が、透明カバーに導かれ、照明領域に投光される。
　また、前記車両用前照灯は、以下のように構成されてもよい：前記光束ガイド筒は、開口面積が、前記光導入口から前記光導出口に向かうに従い上方以外の方向において漸次大きくなる形状を備える。
　このような構成を採用することによって、半導体発光素子から発せられた光は放射・拡散するが、光束ガイド筒の開口面積は光導入口から光導出口に向かうに従い漸次大きくなっているので、この放射・拡散により光束ガイド筒の内面に光が衝突することが低減され、その衝突による光損失を低減することができる。また、光束ガイド筒を上方以外の方向において漸次大きくすることにより、上方の光量を減らし、対向車に対して眩しさを無くすことができる。
　また、前記車両用前照灯は、以下のように構成されてもよい：前記車両用前照灯は、前記光導出口の位置を調整する位置調整機構をさらに備える。
　このような構成を採用することによって、光束ガイド筒を組み付けた後であっても光導出口の位置を調整することにより、照射方向の調整ができる。
　また、前記車両用前照灯は、以下のように構成されてもよい：前記光束ガイド筒の内面側には、光反射面が設けられる。
　このような構成を採用することによって、放射・拡散により光束ガイド筒の内面に衝突した光は、光反射面によって反射されて、最終的に光導出口から導出されるため、発光した光を無駄なく照射領域に投光することができる。
　また、前記車両用前照灯は、以下のように構成されてもよい：前記光反射面は、曲率を有する。
　このような構成を採用することによって、光反射面に曲率を持たせて反射光の拡散範囲をコントロールすることができる。
　また、前記車両用前照灯は、以下のように構成されてもよい：前記光束ガイド筒の内面側において、上方に設けられる前記光反射面と、下方に設けられる前記光反射面とは、互いに異なる光反射率を有する。
　このような構成を採用することによって、上方の光反射面で反射した反射光と、下方の光反射面で反射した反射光とが偏光し干渉し合うことを回避して、照明領域を一様に照明することができる。
　また、前記車両用前照灯は、以下のように構成されてもよい：前記半導体発光素子の光軸は、水平面に沿う方向よりも下方に向けて設定される。
　このような構成を採用することによって、半導体発光素子の光軸を水平面に沿う方向よりも下方に向けて設定することで、路面上の照明領域に対して直接光が投光されるため、光量の有効利用が可能となる。
　また、前記車両用前照灯は、以下のように構成されてもよい：前記光束ガイド筒の前記透明カバーが配置される側の一端部の下部は、前記半導体発光素子が配置される側の他端部に向けて所定距離で切り欠かれた形状を備える。
　このような構成を採用することによって、光束ガイド筒の上側に対して下側が相対的に短くなるので、上側に向かう光を制限しつつ下側に向かう光の光量を増加させることができる。
　また、前記車両用前照灯は、以下のように構成されてもよい：前記切り欠かれた形状は、前記光軸を挟んだ左右方向において間隔をあけて対となって設けられる。
　このような構成を採用することによって、車両前方直下の照明領域の光量を抑えつつ、その左右方向の照明領域における光量を増加させることができる。
　また、前記車両用前照灯は、以下のように構成されてもよい：前記光束ガイド筒は、前記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、前記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、を備える。また、前記光導入口は、前記半導体発光素子と隙間をあけて配置される。
　このような構成を採用することによって、光導入口と半導体発光素子との隙間から光を漏らし、光束ガイド筒の内部だけでなく外部を照らすことで、見栄えを向上させることができる。
　また、前記車両用前照灯は、以下のように構成されてもよい：前記光束ガイド筒は、前記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、前記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、を備える。また、前記光束ガイド筒の胴部には、前記光導入口を介して内部に導入した光の一部を外部に導出する第２の光導出口が形成されている。
　このような構成を採用することによって、光束ガイド筒の胴部に形成された第２の光導出口から光を積極的に外部に漏らすことで、見栄えを向上させることができる。
　本発明によれば、光学設計が容易で所定の性能を達成することができ、試作・実験も短期間で費用負担も少ない車両用前照灯が得られる。
本発明の一実施形態に係るフォグランプが設けられた乗用車を示す斜視図である。 同実施形態に係るフォグランプの取付構造を示す断面図である。 同実施形態に係るフォグランプを示す斜視図である。 同実施形態に係るフォグランプを示す分解斜視図である。 同実施形態に係るフォグランプを示す断面図である。 同実施形態に係るフォグランプを示す分解断面図である。 ＬＥＤの指向特性を示す図である。 図６に係るＡ－Ａ断面図である。 図６に係るＢ－Ｂ断面図である。 本発明の別の一実施形態に係る光導出口の開口形状を示す図である。 本発明の別の一実施形態に係る光導出口の開口形状を示す図である。 本発明の別の一実施形態に係る光導出口の開口形状を示す図である。 本発明の別の一実施形態に係る光導出口の開口形状を示す図である。 本発明の別の一実施形態に係る光導出口の開口形状を示す図である。 本発明の別の一実施形態に係るフォグランプを示す断面図である。 本発明の別の一実施形態に係るフォグランプを示す断面図である。 本発明の別の一実施形態に係るフォグランプを示す断面図である。 本発明の別の一実施形態に係る透明カバーを示す正面図である。 本発明の別の一実施形態に係る透明カバーを示す断面図である。 本発明の別の一実施形態に係る透明カバーを示す断面図である。 本発明の別の一実施形態に係るフォグランプを示す正面図である。 本発明の別の一実施形態に係るフォグランプを示す断面図である。 本発明の別の一実施形態に係るフォグランプを示す正面図である。 本発明の別の一実施形態に係るフォグランプを示す断面図である。 本発明の別の一実施形態に係るフォグランプを示す断面図である。 本発明の別の一実施形態に係るフォグランプを示す断面図である。 本発明の別の一実施形態に係る光束ガイド筒を示す底面図である。
　次に、本発明の実施形態の一態様について図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、本発明をフォグランプに適用した場合を例示する。
　図１は、本発明の実施形態に係るフォグランプ１が設けられた乗用車１００を示す斜視図である。図２は、同実施形態に係るフォグランプ１の取付構造を示す断面図である。
　図１に示すように、同実施形態に係る乗用車１００には、車両用前照灯として、ヘッドランプ（走行用前照灯、すれ違い用前照灯）１０１と、フォグランプ（前部霧灯）１と、が設けられている。なお、フォグランプ１は、補助前照灯とも称される。
　フォグランプ１は、図２に示すように、フロントバンパー１０２に設けられた凹部１０３に挿入され、凹部１０３の底部とフォグランプ１の後部とがネジ部材２により締結されて、取り付けられている。なお、フォグランプ１の取り付け構造は、この構造に限定されず、車両の仕様等により適宜変更され得る。
　図３は、同実施形態に係るフォグランプ１を示す斜視図である。図４は、同実施形態に係るフォグランプ１を示す分解斜視図である。図５は、同実施形態に係るフォグランプ１を示す断面図である。図６は、同実施形態に係るフォグランプ１を示す分解断面図である。
　図に示すように、フォグランプ１は、ランプボディ１０と、透明カバー２０及び後部カバー３０と、で形成された灯室内に照明光学系４０を収容する構成となっている。
　ランプボディ１０は、所定方向に延在する筒形状を備える。同実施形態に係るランプボディ１０は、押し出し成形材から形成されている。より詳しくは、押し出し成形されたパイプ材を所定長さで切断することでランプボディ１０が形成されている。なお、同実施形態に係るランプボディ１０は丸型パイプ形状であるが、楕円型パイプ形状や四角型パイプ形状等、車両の仕様に応じて適宜、設計変更され得る。このランプボディ１０は、照明光学系４０から発せられる熱を灯室外に逃がすヒートシンクとしても機能する。同実施形態に係るランプボディ１０は、放熱性能を向上させるために黒色アルマイト処理がされたアルミニウム材から構成されている。なお、放熱性能を向上させるため、黒色アルマイト処理の代わりに黒色塗装する構成であっても良い。
　透明カバー２０は、ランプボディ１０の一端部側開口１１を覆うようにして取り付けられている。透明カバー２０は、一端部側開口１１の内面に沿って嵌合する嵌合部２１を備える。透明カバー２０は、ランプボディ１０に接着されて、灯室内への異物（水、埃、泥等）の浸入を阻止する構成となっている。この透明カバー２０は、ガラス材や樹脂材等から形成されており、車両前方へ光を投光可能とさせる構成となっている。
　後部カバー３０は、ランプボディ１０の他端部側開口１２を覆うようにして取り付けられている。後部カバー３０は、他端部側開口１２の内面に沿って嵌合する嵌合部３１を備える。後部カバー３０は、接着、カシメあるいは不図示のネジ部材によってランプボディ１０に固着される。後部カバー３０は、照明光学系４０を支持する構成となっている。また、後部カバー３０は、照明光学系４０から発せられる熱を灯室外に逃がすヒートシンクとして機能する。
　後部カバー３０は、照明光学系４０から発せられる熱の少なくとも一部をランプボディ１０に伝熱する熱伝導材から形成されている。同実施形態に係る後部カバー３０は、放熱特性を向上させるため黒色アルマイト処理がされたアルミニウム材から構成されている。後部カバー３０には、灯室内が完全密封されないようにするための通気孔３２（図４参照）が形成されている。上記構成によれば、ＬＥＤモジュール４３の熱は、後部カバー３０に伝熱されて、外部に放熱される。また、後部カバー３０における熱は、より表面積（放熱面積）が広いランプボディ１０に伝熱されて、外部に放熱される。このため、ＬＥＤ４１の発光効率が、温度上昇により低下することを防止することができる。
　なお、ランプボディ１０及び後部カバー３０のいずれか一方には、照明光学系４０に電気的に接続される電源ケーブル等を含む不図示のケーブルハーネスを灯室内に導き入れるため、不図示の貫通孔が形成されている。
　照明光学系４０は、ＬＥＤ（半導体発光素子）４１と基板４２とを備えるＬＥＤモジュール４３と、光束ガイド筒４４と、から構成されている。不図示のケーブルハーネスは、基板４２を介してＬＥＤ４１と電気的に接続される構成となっている。ＬＥＤモジュール４３は、放熱グリス（同実施形態ではシリコーングリス）を挟んで、後部カバー３０に対してネジ部材３３によって固定されている。また、図５に示すように、ＬＥＤ４１の光軸Ａｘは、透明カバー２０に向けて設定されている。なお、同実施形態に係るＬＥＤ４１は、図４に示すように、面発光する矩形の発光領域が左右方向（水平方向、車両幅方向）に直列に４個配置された発光部４１ａを備えるが、ここでいう光軸Ａｘとは、発光部４１ａを一つの光源とみなしたときの中心の光軸を意味する。
　図７は、ＬＥＤの指向特性を示す図である。なお、同図に示すＬＥＤの指向特性は、非特許文献（出典：山崎浩　著、省エネＬＥＤ／ＥＬ照明設計入門、日刊工業新聞社、２０１０）に詳しく開示されている。
　図７に示すように、ＬＥＤ４１は、従来のバルブ（電球）と比べて出射光の指向性が高く、拡散性が低い。具体的には、光軸Ａｘ（放射角度０度）における相対照度を１とすると、放射角度３０度程度までは、相対照度０．８を維持できる。また、放射角度３０度を超えると、相対照度が急激に低下する。
　光束ガイド筒４４は、ＬＥＤ４１と透明カバー２０との間に設けられると共に、光軸Ａｘの周りを囲って、フォグランプ１の照明領域を規定する構成となっている。具体的に光束ガイド筒４４は、所定の法規（保安基準、ＥＣＥ規則等）を満たすように、フォグランプ１の照明領域を規定する構成となっている。
　光束ガイド筒４４は、ＬＥＤ４１が配置される側に設けられる光導入口４５と、透明カバー２０が配置される側に設けられる光導出口４６と、を備える。光導入口４５の少なくとも一部と、光導出口４６の少なくとも一部とは、光軸Ａｘが延びる方向において重なって配置されている。この構成によれば、ＬＥＤ４１から発せられた光は、上記指向特性を備えるので、光量の多い直接光が透明カバー２０に導かれて、所定の照明領域に投光されることとなる。
　また、光束ガイド筒４４は、ＬＥＤ４１の上記指向特性に基づいて、開口面積が、光導入口４５から光導出口４６に向かうに従って漸次大きくなる形状を備える（図４～図６参照）。なお、同実施形態では、所定の法規を満たすように（対向車に対して眩しさを無くすように）、光束ガイド筒４４が、上方以外の方向において漸次大きくなる形状を備える。
　具体的に、光束ガイド筒４４は、左右方向（車両幅方向）において、光軸Ａｘに対し角度±４０度の範囲内で両側に大きくなる形状となるように設計されて、また、上下方向（車両高さ方向）において、光軸Ａｘ（水平面）に対し下方０度～４０度の範囲内で大きくなる形状となるように設計されることが好ましい。
　図８Ａは、図６におけるＡ－Ａ断面図である。図８Ｂは、図６におけるＢ－Ｂ断面図である。
　光導入口４５は、ＬＥＤ４１の発光部４１ａ（図４参照）の周りを囲うように配置される。同実施形態に係る発光部４１ａは、面発光する矩形の発光領域が左右方向（水平方向、車両幅方向）に直列に４個配置されている。このため、光導入口４５は、図８Ａに示すように、略長方形状を備える。一方、光導出口４６は、図８Ｂに示すように、略台形形状を備える。この台形形状により光が絞られ、フォグランプ１の照明領域が定まる。
　光束ガイド筒４４は、光導出口４６の位置を調整する位置調整機構５０を備える（図４～図６参照）。本実施形態の位置調整機構５０は、光導出口４６の上下方向における位置を調整する構成となっている。光束ガイド筒４４の下部には、弾性変形が可能な金属製の板バネ５１が設けられている。この板バネ５１は、ネジ部材５２によって、後部カバー３０に固定されている。ネジ部材５２は、左右方向において間隔をあけて対で板バネ５１を固定し、光束ガイド筒４４の水平度を確保する構成となっている。
　一方、光束ガイド筒４４の上部には、位置調整用のネジ部材５３の回転によりその軸方向に進退する雌ネジ部５４が設けられている。ネジ部材５３は、後部カバー３０を貫通する貫通孔３４に回転自在に支持されている。なお、ネジ部材５３は、そのヘッド部と後部カバー３０を挟んだ逆側に、抜け止めの不図示のフランジ部が設けられている。上記構成によれば、灯室外部からネジ部材５３を軸周りに任意の方向に回転することで、雌ネジ部５４がネジ部材５３の軸方向に進退する。そうすると、雌ネジ部５４の位置に応じて、光束ガイド筒４４が板バネ５１の固定位置を支点として上下方向に傾く。これにより、光導出口４６の位置を調整することが可能となる。なお、図中、光束ガイド筒４４とＬＥＤモジュール４３とが接するように配置されているが、実際には両者の間に位置調整用の微小な隙間が形成されている。
　光束ガイド筒４４は、例えばアルミニウム材から形成されている。光束ガイド筒４４の内面側には、光反射面４７が設けられている。同実施形態に係る光反射面４７は、めっき処理により形成されている。なお、光反射面４７は、蒸着処理により形成してもよいし、光反射コーティング剤を塗布することにより形成してもよい。光反射コーティング剤としては、例えばシリコン樹脂に高反射フィラーを入れて光拡散能に優れ、反射率９８％で膜厚が１００μｍ程度になる光反射コーティング剤（オキツモ株式会社製）を好適に用いることができる。
　なお、光束ガイド筒４４の内面側において、上方に設けられる光反射面４７と、下方に設けられる光反射面４７とは、互いに異なる光反射率を備えるといった構成を採用することが好ましい。この構成によれば、上方の光反射面４７で反射した反射光と、下方の光反射面４７で反射した反射光とが偏光し干渉し合い、照明領域に縞状の紋様を生じさせることを回避することができる。上記光反射率を異ならせるための手段として、上方向の光反射面４７と下方の光反射面４７との表面処理を変えて（例えば、上方向の光反射面４７の表面処理を粗くして）対応させることができる。
　続いて、上記構成のフォグランプ１による作用について説明する。
　ＬＥＤ４１に電気が給電されると、発光部４１ａが面発光する。ＬＥＤ４１から発せられた光は、図７に示すように指向性が高いので、裏面側に回り込むことなく、ほとんど全てが光導入口４５を介して、光束ガイド筒４４内に導入される。光導入口４５の少なくとも一部と、光導出口４６の少なくとも一部とは、光軸Ａｘが延びる方向において重なって配置されているので、光軸Ａｘに沿う最も光量の多い直接光が、光導出口４６から導出される。また、光束ガイド筒４４は、開口面積が、光導入口４５から光導出口４６に向かうに従って漸次大きくなる形状を備えるので、光軸Ａｘから所定角度内の光量の多い光が、光束ガイド筒４４の内面に衝突・反射することなく、直接光として光導出口４６から導出される。また、放射角度が大きく光束ガイド筒４４の内面に衝突した光量の少ない光等も、光反射面４７によって反射されて、最終的に光導出口４６から導出される。
　光導出口４６から導出された直接光及び反射光は、透明カバー２０を介して、車両前方の所定の照明領域に投光される。光導出口４６は、フォグランプ１の照明領域を規定する形状を備える。具体的には、光導出口４６の開口形状は、所定の法規に基づいて、上方を絞り、下方を広げる台形形状を備える。したがって、同実施形態に係るフォグランプ１によれば、対向車に眩しさを与えることなく、車両前方を幅広で照明でき、所定の法規を満たすことができる。なお、フォグランプ１には、光導出口４６の位置を調整する位置調整機構５０が設けられているため、光束ガイド筒４４を灯室内に組み付けた後であっても、外部からネジ部材５３を回転させることで、照射方向の微調整ができる。
　また、同実施形態に係る照明光学系４０は、光束ガイド筒４４を設ける代わりにレンズを備えないので、このレンズを通過することによる光損失がない。また、直接光を投光することで、光路長も短くなるので、光量の損失が従来よりも少なくなる。さらに、光反射面４７によって、ＬＥＤ４１において発光した光を無駄なく照射領域に投光することが可能である。このため、エネルギー効率の良い高効率のフォグランプ１を提供することができる。
　また、エネルギー効率が高まると、低出力のＬＥＤ４１に設計変更しても、所定の要求性能を達成することができるため、コスト安に寄与することができる。さらに、エネルギー効率が高まると、フォグランプ１の小型化にも寄与できる。小型化は、デザイン面の自由度を広げると共に、車両レイアウトの自由度拡大にも貢献できる。
　照明光学系４０の光学設計では、ＬＥＤ４１は、従来のバルブタイプの光源と比べて、発光面積を小さく集中させることができるので、照射方向と照射範囲を規定することが容易にできる。
　また、光束ガイド筒４４は、形状が単純で、従来のように焦点合わせをする必要がないため配置の自由度が高く、設計変更が容易である。加えて、光束ガイド筒４４の光導出口４６の形状を設計変更することで、照射方向、照射範囲、光量を調整することができるので、所定の要求性能を達成することが容易にできる。
　したがって、同実施形態によれば、法規を満足する配光特性を複雑なレンズの光学設計無しに行うことができる。このため、同実施形態では、光学設計が容易で所定の性能を達成することができ、試作・実験も短期間で費用負担も少なくできるフォグランプ１が得られる。
　以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
　例えば、上記実施形態では、光導出口４６の開口形状は、図８Ｂに示す台形形状であると説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、所定の法規を満たせば図９Ａ～９Ｅに示すような構成であっても良い。
　例えば、図９Ａに示すように、光導出口４６は、上記実施形態よりも上下方向を狭め左右方向に拡張した形状であっても良い。また、光導出口４６は、図９Ｂに示すように、光導入口４５の相似形状であっても良い。また、光導出口４６は、図９Ｃに示すように、車両前方手前側を照明するべく、図９Ｂの開口形状を下方に拡張した形状であっても良い。また、光導出口４６は、図９Ｄに示すように、対向車へ光を届かせたくない場合は、対向車側（道路中央側）の形状をカットした形状としても良い。また、光導出口４６は、図９Ｅに示すように、上下方向に短辺を備え左右方向に長辺を備える長方形状であっても良い。また、図９Ｅに対応して、光導入口４５の形状は、この長方形状と相似の長方形状としても良い。また、上記長方形状の角部を丸く、曲率を持たせる構成としても良い。
　また、例えば、上記実施形態では、光束ガイド筒４４の光反射面４７の形状は、図５に示すように直線状である構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。
　例えば、図１０Ａ，１０Ｂに示すように、上側の光反射面４７ａ及び下側の光反射面４７ｂに所定の曲率を付けることで、反射光の拡散範囲をコントロールすることが可能となる。これは、左右側面における光反射面４７においても同様のことが言える。なお、図１０Ａによれば、上側の光反射面４７ａは上に凸となる形状を備え、下側の光反射面は下に凸となる形状を備える。また、図１０Ｂによれば、上側の光反射面４７ａは上に凸となる形状を備え、下側の光反射面も上に凸となる形状を備える。
　また、例えば、上記実施形態では、光軸Ａｘが水平面に沿う方向に設定される構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
　例えば、図１１に示すように、ＬＥＤ４１の光軸Ａｘを、水平面に沿う方向よりも下方に向けて設定しても良い。この構成によれば、ＬＥＤ４１の光軸Ａｘを水平面に沿う方向よりも下方に向けて設定することで、路面に対して光軸Ａｘが向かい、直接光が投光されるので、光量の有効利用が可能となる。光軸Ａｘは、図７に示すＬＥＤの指向特性から、水平面に対して下方０度～４０度の範囲内の角度で設定することが効果的である。なお、本発明の一態様をフォグランプに適用する場合に、所定の法規を満たすには、光軸Ａｘを下方２．５度の角度で設定することが最適である。
　また、例えば、上記実施形態では、透明カバー２０は正面視で円形状である構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。透明カバー２０は、単なる水・埃除けであるから、以下に示す構成とすることで、外観見栄えの向上、差別化が容易に行える。
　例えば、図１２に示すように、透明カバー２０の形状をランプボディ１０よりも大きくし、正面視で楕円形状としても良い。また、図１３に示すように、透明カバー２０に角度を付けてスラントカバーとし、バンパーの曲部等に対応させても良い。また、図１４に示すように、透明カバー２０の内側に、蒸着層２２を形成し、光沢を出させる構成であっても良い。なお、この蒸着層２２は、金属（例えばインジウム）の粒が海島状に、透明カバー２０の内側に配置されて構成されており、この金属粒の隙間からはＬＥＤ４１の光を投光することが可能な構成となっている。また、透明カバー２０の外径を、丸型パイプ状のランプボディ１０の外径に合わせた形状としても良い。
　また、例えば、上記実施形態では、ＬＥＤ４１からの光の略全てを光束ガイド筒４４によって前方に導く構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。ＬＥＤ４１からの光の略全てを光束ガイド筒４４によって前方に導く構成とすると、正面視で、光導出口４６と対向する領域以外の領域（光束ガイド筒４４の外部）が殆ど光っていない状態となる。
　そこで、図１５Ｂに示すように、光導入口４５を、ＬＥＤ４１と隙間をあけて配置し、この隙間から光を適量漏らし、光束ガイド筒４４の内部だけでなく外部を照らすことで、図１５Ａに示すように、正面視の見栄え及び被視認性を向上させることができる。
　なお、図１５Ａにおいては、ドットの濃淡で、光の強さを示している。
　また、図１６Ｂに示すように、光束ガイド筒４４の胴部に、光導入口４５を介して内部に導入した光の一部を外部に導出する第２の光導出口４８を形成することによって、光を積極的に外部に漏らすことでも、正面視の見栄え及び被視認性を向上させることができる。さらに、透明カバー２０にリング状の蛍光体２３を設ければ、リングイルミネーション効果を簡単に演出することができる。また、第２の光導出口４８の形成位置を調整することで、蛍光体２３に光を積極的に導く構成としても良い。
　加えて、図１７に示すように、光束ガイド筒４４の外部に漏らした光を、蛍光体２３に向けて積極的に反射する光反射面２４をさらに設けても良い。
　また、例えば、図１８に示すように、光束ガイド筒４４の形状を工夫して、下側に向かう光の光量を増加させる構成であっても良い。具体的に、光束ガイド筒４４の透明カバー２０が配置される側（光導出口４６側）の一端部の下部６０は、ＬＥＤ４１が配置される側（光導入口４５側）の他端部に向けて所定距離で切り欠かれた形状６１を備える構成となっている。この構成によれば、光束ガイド筒４４の上側に対して下側が相対的に短くなるので、上側に向かう光を制限しつつ下側に向かう光の光量を増加させることができるので、より所定の法規に対応し易くすることができる。
　また、例えば、図１９に示すように、切り欠かれた形状６１を設ける位置を工夫して、所定の法規を満足させる構成としても良い。図１９は、光束ガイド筒４４の底面図である。具体的に、切り欠かれた形状６１は、光軸Ａｘを挟んだ左右方向において間隔をあけて対となって設けられている。なお、切り欠かれた形状６１の間隔は、光軸Ａｘに対し左右方向±１０度の角度以上に設定されている。これは、法規において、車両前方直下の±１０度の角度の範囲内の照明領域の光量がある一定の光量に制限されているためである。したがって、この構成によれば、車両前方直下の照明領域の光量を抑えつつ、その左右方向の照明領域における光量を増加させることで所定の法規を満足させることができる。
　また、例えば、上記実施形態では、本発明をフォグランプ１に適用した構成について説明したが、本発明は他の車両用前照灯、例えばヘッドランプについても適用することができる。
　本発明によれば、光学設計が容易で所定の性能を達成することができ、試作・実験も短期間で費用負担も少ない車両用前照灯が得られる。具体的に、本発明の一態様によれば、半導体発光素子から発せられた指向性の高い光が、その光軸周りに配置された光束ガイド筒によってガイドされて、透明カバーを介し車両前方の所定の照明領域に投光される。照明領域は、光束ガイド筒によって規定される。この光束ガイド筒は、形状が単純で、従来のように焦点合わせをする必要がないため、配置の自由度が高く、設計変更が容易である。加えて、光束ガイド筒の開口形状を設計変更することで、照射方向、照射範囲、光量を調整することができるので、所定の要求性能を達成することが容易にできる。
　１　　フォグランプ（車両用前照灯）
　１０　　ランプボディ
　２０　　透明カバー
　４０　　照明光学系
　４１　　ＬＥＤ（半導体発光素子）
　４４　　光束ガイド筒
　４５　　光導入口
　４６　　光導出口
　４７　　光反射面
　４８　　第２の光導出口
　５０　　位置調整機構
　６０　　下部
　６１　　切り欠かれた形状

Claims (12)

  1. 　透明カバーと；
    　ランプボディと；
    　前記ランプボディ内に収容されて前記透明カバーを介して車両前方の所定の照明領域に光を投光する照明光学系と；
    を備える車両用前照灯であって、
    　前記照明光学系は、光軸が前記透明カバーに向けて設定された半導体発光素子と、前記半導体発光素子と前記透明カバーとの間に設けられると共に前記光軸の周りを囲って前記照明領域を規定する光束ガイド筒と、を備えることを特徴とする車両用前照灯。
  2. 　前記光束ガイド筒は、前記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、前記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、をさらに備え；
    　前記光導入口の少なくとも一部と前記光導出口の少なくとも一部とが、前記光軸の延びる方向において重なって配置される；ことを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
  3. 　前記光束ガイド筒は、開口面積が、前記光導入口から前記光導出口に向かうに従い上方以外の方向において漸次大きくなる形状を備えることを特徴とする請求項２に記載の車両用前照灯。
  4. 　前記光導出口の位置を調整する位置調整機構をさらに備えることを特徴とする請求項２または３に記載の車両用前照灯。
  5. 　前記光束ガイド筒の内面側には、光反射面が設けられることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
  6. 　前記光反射面は、曲率を有することを特徴とする請求項５に記載の車両用前照灯。
  7. 　前記光束ガイド筒の内面側において、上方に設けられる前記光反射面と、下方に設けられる前記光反射面とは、互いに異なる光反射率を有することを特徴とする請求項５または６に記載の車両用前照灯。
  8. 　前記半導体発光素子の光軸は、水平面に沿う方向よりも下方に向けて設定されることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
  9. 　前記光束ガイド筒の前記透明カバーが配置される側の一端部の下部は、前記半導体発光素子が配置される側の他端部に向けて所定距離で切り欠かれた形状を備えることを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
  10. 　前記切り欠かれた形状は、前記光軸を挟んだ左右方向において間隔をあけて対となって設けられることを特徴とする請求項９に記載の車両用前照灯。
  11. 　前記光束ガイド筒は、前記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、前記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、を備え、
    　前記光導入口は、前記半導体発光素子と隙間をあけて配置されることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
  12. 　前記光束ガイド筒は、前記半導体発光素子が配置される側に設けられる光導入口と、前記透明カバーが配置される側に設けられる光導出口と、を備えており、
    　前記光束ガイド筒の胴部には、前記光導入口を介して内部に導入した光の一部を外部に導出する第２の光導出口が形成されていることを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載の車両用前照灯。
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