JP2019040843A - 車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】充分な光量の確保およびオーバーヘッドサインのパターンの形状の制御が容易であって、より高い放熱効果を実現することができる。【解決手段】 光源と、前記光源の上方を覆い、上部に開口を有するリフレクタと、前記光源よりも前方に配置された凸状レンズと、前記リフレクタに設けられ、前記光源の近傍を第一焦点とし、前記凸状レンズの前記光源側の焦点近傍を第二焦点とする回転楕円体を基本とした自由曲面の第一反射面と、前記リフレクタに設けられ、前記光源よりも後方への光を、前記光源よりも前方に向けて反射させる第二反射面と、前記光源よりも前方であって前記凸状レンズの光軸よりも下側に配置され、前記第二反射面に反射した光をオーバーヘッドサイン用の光として前記凸状レンズに向けて反射させるオーバーヘッドサイン形成部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用前照灯に関する。

特許文献１には、プロジェクタ型車両用灯具に関し、「光源は、複数個の小プロジェクタ型灯具１０ａ〜１０ｊの各々に小凹面鏡７の第１焦点Ｆ１の近傍に１個ずつ設定される複数個のＬＥＤ１１で構成されている。小リフレクタ１４は、樹脂製で、小凹面鏡７と小凹面鏡７の第２焦点位置に位置するシェード４とを一体に形成して構成されている。シェード４は、起立壁４ｃと、起立壁４ｃの上端に略水平面状に延設される反射面４ｂと、起立壁４ｃに設けられＬＥＤ１１の下方向の直射光Ｌ１を透過させる窓部４ｄとから構成されている。小リフレクタ１４の前開口部は、樹脂製の小凸レンズ６で覆われている。複数個の小プロジェクタ型灯具を１個のハウジング２０内に組み込んだ。窓部４ｄの透過光は、配光パターンのオーバーヘッドゾーンを照射する光ａとなる。」と記載されている。

特開２００５−２３５７０７号公報

特許文献１に記載のプロジェクタ型車両用灯具は、ＬＥＤ光源よりも低い位置に設けられた窓部４ｄの透過光を利用してオーバーヘッドゾーンの照射光としている。しかしながら、ＬＥＤ光源の発散角は通常１８０°であるため、下方へ発する光では光量の確保が難しい。また、ＬＥＤ光源から凸レンズに直接光が入るため、オーバーヘッドサイン用配光の形状を制御することは難しい。また、小リフレクタがＬＥＤ光源を含むリフレクタ内の空間を覆っているため、放熱効率が低下するという問題もある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、充分な光量の確保およびオーバーヘッドサインのパターンの制御が容易であって、より放熱効果が高い車両用前照灯の提供を目的とする。

本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。上記の課題を解決すべく、本発明の一態様に係る車両用前照灯は、光源と、前記光源の上方を覆い、上部に開口を有するリフレクタと、前記光源よりも前方に配置された凸状レンズと、前記リフレクタに設けられ、前記光源の近傍を第一焦点とし、前記凸状レンズの前記光源側の焦点近傍を第二焦点とする回転楕円体を基本とした自由曲面の第一反射面と、前記リフレクタに設けられ、前記光源よりも後方への光を、前記光源よりも前方に向けて反射させる第二反射面と、前記光源よりも前方であって前記凸状レンズの光軸よりも下側に配置され、前記第二反射面に反射した光をオーバーヘッドサイン用の光として前記凸状レンズに向けて反射させるオーバーヘッドサイン形成部と、を有する。

本発明に係る車両用前照灯によれば、充分な光量の確保およびオーバーヘッドサインのパターンの形状の制御が容易であって、より高い放熱効果を実現することができる。

図１（ａ）は、第一実施形態に係る車両用前照灯の概略構成を示した断面図である。図１（ｂ）は、オーバーヘッドサイン形成部を拡大して示した図である。図１（ｃ）は、図１（ｂ）の矢印方向から見た車両用前照灯のＡＡ線断面図である。 図２は、車両等の型式認定相互承認協定に基づく規則（協定規則）第１１２号（フィラメント電球及び／又は発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュールを装備し、非対称すれ違い用ビーム又は主走行ビーム又はその両方を発する自動車前照灯の認可に関する統一規定）における右側通行用すれ違い用ビームの測定点を示した図である。 図３（ａ）は、本実施形態に係るリフレクタの一例を示した平面図である。図３（ｂ）は、従来の一般的なリフレクタの一例を示した平面図である。 図４（ａ）は、第四反射面（または第三反射面あるいは第三反射面および第四反射面の両方）を所定の曲率半径（Ｒ）で湾曲させた場合の車両用前照灯の配光パターンの一例を示した図である。図４（ｂ）は、第四反射面（または第三反射面あるいは第三反射面および第四反射面の両方）に曲率半径を設定しない場合の配光パターンを示した図である。 図５（ａ）は、第二実施形態に係る車両用前照灯の概略構成を示した断面図である。図５（ｂ）は、オーバーヘッドサイン形成部を拡大して示した図である。

以下、本発明の複数の実施形態に係る車両用前照灯について図面を用いて説明する。

［第一実施形態］
図１（ａ）は、本発明の第一実施形態に係る車両用前照灯１００の概略構成を示した断面図である。車両用前照灯１００は、ＬＥＤ光源１と、リフレクタ２と、第一反射面２１と、第二反射面２２と、凸状レンズ（投射レンズ）３と、シェード４と、オーバーヘッドサイン形成部５とを有している。

具体的には、リフレクタ２は、ＬＥＤ光源１の上方を覆うように配置されている。また、第一反射面２１および第二反射面２２は、リフレクタ２の内側面に設けられ、ＬＥＤ光源１から出射された光を所定方向に反射する。また、シェード４は、第一反射面２１からの反射光の一部を遮蔽し反射する。シェード４に遮蔽されず直進する光、および遮蔽され反射する光の多くは凸状レンズ３に入射する。また、オーバーヘッドサイン形成部５は、第二反射面２２からの反射光を反射し、凸状レンズ３に導く。凸状レンズ３は、凸状レンズ３への入射光に屈折作用を与える。

なお、車両用前照灯１００は、すれ違い前照灯（いわゆるロービーム）としての機能を実現する。また、図中の矢印線は、ＬＥＤ光源１から出射された代表的な光（光線）の進む方向を示している。

図２は、車両等の型式認定相互承認協定に基づく規則（協定規則）第１１２号（フィラメント電球及び／又は発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュールを装備し、非対称すれ違い用ビーム又は主走行ビーム又はその両方を発する自動車前照灯の認可に関する統一規定）における右側通行用すれ違い用ビームの測定点を示した図である。ここで、メイン配光領域は、ゾーンＩを含む照射領域である。また、オーバーヘッドサイン領域は、ポイントα、β、γを含む照射領域で、メイン配光領域よりも上方に位置する領域である。

以下の説明においては、図１（ａ）に示すように、ＬＥＤ光源１から見て凸状レンズ３の配置されている方向を光の出射方向前方すなわち車両用前照灯の前方（以下、「前方」という場合がある）とし、第二反射面２２が設けられている方向を光の出射方向後方すなわち車両用前照灯の後方（以下、「後方」という場合がある）として説明する。

ＬＥＤ光源１は、車両用前照灯１００のメイン配光およびオーバーヘッドサインの光源であって、例えば基板１１上に実装された１つまたは複数のＬＥＤチップから構成される。ＬＥＤ光源１は、図示しない外部からの供給電力により所定の場合（例えば、ドライバが車両用前照灯１００のスイッチをＯＮにした時など）に点灯する。

なお、後述するように、ＬＥＤ光源１から出射された光の一部は、第一反射面２１に反射して車両用前照灯１００のメイン配光用の光となる。また、ＬＥＤ光源１から出射した光の他の一部は、第二反射面２２に反射してオーバーヘッドサイン用の光となる。

リフレクタ２は、内側面に第一反射面２１および第二反射面２２を有する凹状の部材であり、内側面の大部分が第一反射面２１である。第一反射面２１は、楕円系反射面として形成されており、リフレクタ２は、第一反射面２１の第一焦点Ｆ１がＬＥＤ光源１の近傍に位置し、第一反射面２１の第二焦点Ｆ２が凸状レンズ３の焦点近傍に位置するようにＬＥＤ光源１の上方に配置される。

図３（ａ）は、本実施形態に係るリフレクタ２の一例を示した平面図である。図３（ｂ）は、従来の一般的なリフレクタ２’の一例を示した平面図である。図示するように、従来のリフレクタ２’の上部（天面）には、半楕円形に形成された開口２３’と、その一部を塞ぐ庇Ｅが設けられている。すなわち、従来のリフレクタ２’の上部は、僅かな面積の開口２３’が設けられているに過ぎない。

一方で、図示するように、本実施形態に係るリフレクタ２は、上部（天面）を覆っている面積がより少なくなるように形成されている。具体的には、リフレクタ２は、上部に半楕円形の広い開口２３が設けられ、庇は設けていない。開口２３の長さＬは、光軸Ｏの延伸方向をリフレクタ２の長さ方向とした場合、リフレクタ２の長さの略１／２程度となるように形成されている。このような形状のリフレクタ２は、車両用前照灯１００の内部空間で生じた熱を外部に効率良く放熱することができる。

なお、リフレクタ２の上部に広い開口２３が設けられても、メイン配光の光量が減少することはない。元々、従来のリフレクタ２’に設けられた庇Ｅ部分に入射する光は、どのようにしてもメイン配光として使用することができない光であり、その光を利用してオーバーヘッドサインを形成するために庇Ｅを設けている。一方で、本実施形態の車両用前照灯１００では、ＬＥＤ光源１から出射した光の一部を第二反射面２２に反射させることによりオーバーヘッドサイン用の光としている。また、車両用前照灯１００では、ＬＥＤ光源１から出射された光の一部を第一反射面２１に反射させることによりメイン配光用の光としている。したがって、本実施形態のリフレクタ２において、メイン配光に寄与しない光が反射する位置に相当する上部天面に開口２３を設けても、車両用前照灯１００は、充分なメイン配光の光量を確保することができる。

第一反射面２１は、ＬＥＤ光源１からの光を出射方向前方に向かって反射させる反射面である。具体的には、第一反射面２１は、楕円系反射面として形成されている。楕円系反射面は、回転楕円曲面だけでなく、回転楕円を基本とした自由曲面を含むものであって、例えば、バイコーニック（Ｂｉｃｏｎｉｃ）曲面などがある。第一反射面２１は、その第一焦点Ｆ１がＬＥＤ光源１の近傍に位置し、その第二焦点Ｆ２が凸状レンズ３のＬＥＤ光源１側の焦点近傍であって光軸Ｏ上に位置するように、ＬＥＤ光源１の上方に配置されたリフレクタ２の内側面に設けられている。

第二反射面２２は、ＬＥＤ光源１からの光をオーバーヘッドサイン形成部５に向けて反射させる反射面である。具体的には、第二反射面２２は、ＬＥＤ光源１よりも後方上側であって、リフレクタ２の内側面に設けられている。第二反射面２２は、ＬＥＤ光源１から出射された光を、ＬＥＤ光源１よりも前方であって光軸Ｏのやや下方に配置されているオーバーヘッドサイン形成部５の第三反射面５１に向けて反射させる。オーバーヘッドサイン形成部５の詳細は後述する。

シェード４は、第一反射面２１に反射した光の一部を遮蔽し、メイン配光のカットオフラインを形成する部材である。シェード４の上面の凸状レンズ３側のエッジは、凸状レンズ３の焦点近傍に位置するように設けられている。

オーバーヘッドサイン形成部５は、オーバーヘッドサインを形成する。具体的には、オーバーヘッドサイン形成部５は、第三反射面５１および第四反射面５２を有している。

第三反射面５１は、シェード４の後方に位置し、光軸Ｏよりもやや下方に形成された反射面である。具体的には、第三反射面５１は、後方下向きに形成された反射面であって、第四反射面５２に対向する。第三反射面５１は、第二反射面２２で反射した光を第四反射面５２に向けて反射させる。

第四反射面５２は、第三反射面５１に対向するようにＬＥＤ光源１よりも下方に配置された反射面である。第四反射面５２は、第三反射面５１に所定の角度で対向するように設けられ、第三反射面５１で反射した光を凸状レンズ３に向けて反射させる。

図１（ｂ）は、オーバーヘッドサイン形成部を拡大して示した図である。図１（ｃ）は、図１（ｂ）の矢印方向から見た車両用前照灯のＡＡ線断面図である。図示するように、第四反射面５２は、所定の曲率半径（Ｒ）で湾曲した凸面状に形成されている。このような表面形状により、第四反射面５２は、ＬＥＤ光源１からの光を利用して、オーバーヘッドサインのパターンを制御することができる。なお、第三反射面５１の表面形状が凸面状に形成されていても良く、第三反射面５１および第四反射面５２の表面形状が凸面状に形成されていても良い。

図４（ａ）は、第四反射面５２（または第三反射面５１あるいは第三反射面５１および第四反射面５２の両方）を所定の曲率半径（Ｒ）で湾曲させた場合の車両用前照灯１００の配光パターンの一例を示した図である。図４（ｂ）は、第四反射面５２（または第三反射面５１あるいは第三反射面５１および第四反射面５２の両方）に曲率半径を設定しない場合の車両用前照灯１００の配光パターンを示した図である。なお、図中の縦軸および横軸の数値は各々、光軸Ｏを基準とした角度を示したものである。また、領域３１（３１’）は、すれ違い前照灯（ロービーム）のメイン配光のパターンを示している。これらの図に示すように、第四反射面５２（または第三反射面５１あるいは第三反射面５１および第四反射面５２の両方）を所定の曲率半径（Ｒ）で湾曲させた場合のオーバーヘッドサインのパターン３０は、第四反射面５２（または第三反射面５１あるいは第三反射面５１および第四反射面５２の両方）に曲率半径を設定しない場合のオーバーヘッドサインのパターン（３０’）と比べて横方向に広い領域を占めている。すなわち、本実施形態の車両用前照灯１００は、第四反射面５２の表面形状（または第三反射面５１の表面形状あるいは第三反射面５１および第四反射面５２の両方の表面形状）を所定の曲率半径（Ｒ）で湾曲させることにより（凸面状とすることにより）、オーバーヘッドサインのパターンの形状や大きさを制御している。

凸状レンズ３は、例えば非球面レンズである。なお、凸状レンズ３は、凸状レンズ３の円周を囲む図示しないレンズ固定部によって固定されている。

本実施形態に係る車両用前照灯１００は、以上のように構成されており、ＬＥＤ光源１が発光することにより第一反射面２１に光が出射される。第一反射面２１で反射した光は、第二焦点Ｆ２付近に集光する。第二焦点Ｆ２付近に集光した光は、一部がシェード４に遮られることにより反射し、一部がシェード４に遮られることなく直進して凸状レンズ３に入射し、凸状レンズ３の屈折作用を受けて出射し、メイン配光として車両前方に投影される。

また、ＬＥＤ光源１が発光することにより第二反射面２２に光が出射される。第二反射面２２で反射した光は、オーバーヘッドサイン形成部５に向かって集光する。具体的には、第二反射面２２で反射した光は、第三反射面５１に向かって集光する。第三反射面５１で反射した光は、第四反射面５２に照射される。第四反射面５２に照射された光は、第四反射面５２で反射し、第二焦点Ｆ２の下方を通過して凸状レンズ３に入射し、凸状レンズ３の屈折作用を受けて出射し、オーバーヘッドサインとして車両前方に投影される。

このような車両用前照灯１００によれば、充分な光量の確保およびオーバーヘッドサインのパターンの制御が容易であって、より高い放熱効果を実現することができる。

特に、本実施形態に係る車両用前照灯１００は、オーバーヘッドサイン用の光を導く反射面をＬＥＤ光源１よりも後方上側に設けている。ＬＥＤ光源１は、上方に向かって発散角１８０°で光を出射するため、例えばＬＥＤ光源１よりも下方に発する光を利用してオーバーヘッドサインとすることは光量が充分に確保できないという問題があった。本実施形態の車両用前照灯１００では、オーバーヘッドサイン用の光を導く第二反射面２２がＬＥＤ光源１の後方上側に設けられているため、充分な光量を確保することができる。

また、本実施形態の車両用前照灯１００は、ＬＥＤ光源１から出射した光を直接オーバーヘッドサイン用の光とするのではなく、反射面に反射した光をオーバーヘッドサイン用の光に用いる。これにより、オーバーヘッドサインのパターンの制御を容易に行うことができる。

また、車両用前照灯１００は、リフレクタ２の上部に比較的広い面積の開口２３を設けることにより、内部空間で生じた熱を効率よく外部に放熱することができる。

［第二実施形態］
図５（ａ）は、本発明の第二実施形態に係る車両用前照灯２００の概略構成を示した断面図である。図５（ｂ）は、オーバーヘッドサイン形成部を拡大して示した図である。第二実施形態に係る車両用前照灯２００は、オーバーヘッドサイン形成部２０１が第三反射面２０２により構成され、第四反射面５２を有していない点で第一実施形態と異なる。以下では、第一実施形態と異なる構成を中心に説明を行い、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。また、図中の矢印線は、ＬＥＤ光源１から出射された光（光線）の進む方向を示している。

図示するように、オーバーヘッドサイン形成部２０１を構成する第三反射面２０２は、シェード４の後方であって光軸Ｏのやや下方に形成され、第一実施形態の第三反射面５１に比べてより鋭角に形成されている。

なお、図５（ｂ）に示すように、第一実施形態と同様、第三反射面２０２の表面は、凸面状に湾曲して形成されていても良い。このような形状にすることで、前述と同様、オーバーヘッドサインのパターンの形状および大きさを調整することができる。

以上のような第二実施形態の車両用前照灯２００でも、充分な光量の確保およびオーバーヘッドサインのパターンの制御が容易であって、より高い放熱効果を実現することができる。

特に、本実施形態に係るオーバーヘッドサイン形成部２０１は、第四反射面５２を要せず第三反射面２０２から構成されるため、部品点数の低減や、パッケージの小型化を実現することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。

また、上記説明では、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。

１００・・・第一実施形態の車両用前照灯、１・・・ＬＥＤ光源、１１・・・基板、２・・・リフレクタ、３・・・凸状レンズ、４・・・シェード、５・・・第一実施形態のオーバーヘッドサイン形成部、２１・・・第一反射面、２２・・・第二反射面、２３・・・開口、３０・・・オーバーヘッドサインのパターン、５１・・・第一実施形態の第三反射面、５２・・・第四反射面、Ｏ・・・光軸、Ｆ１・・・第一焦点、Ｆ２・・・第二焦点、２００・・・第二実施形態の車両用前照灯、２０１・・・第二実施形態のオーバーヘッドサイン形成部、２０２・・・第二実施形態の第三反射面

Claims (9)

1. 光源と、
   前記光源の上方を覆い、上部に開口を有するリフレクタと、
   前記光源よりも前方に配置された凸状レンズと、
   前記リフレクタに設けられ、前記光源の近傍を第一焦点とし、前記凸状レンズの前記光源側の焦点近傍を第二焦点とする回転楕円体を基本とした自由曲面の第一反射面と、
   前記リフレクタに設けられ、前記光源よりも後方への光を、前記光源よりも前方に向けて反射させる第二反射面と、
   前記光源よりも前方であって前記凸状レンズの光軸よりも下側に配置され、前記第二反射面に反射した光をオーバーヘッドサイン用の光として前記凸状レンズに向けて反射させるオーバーヘッドサイン形成部と、
   を有する
   ことを特徴とする車両用前照灯。
2. 請求項１に記載の車両用前照灯であって、
   前記第二反射面は、
   前記リフレクタの内側面であって、前記光源よりも後方上側の位置に設けられている
   ことを特徴とする車両用前照灯。
3. 請求項１に記載の車両用前照灯であって、
   前記オーバーヘッドサイン形成部は、
   前記凸状レンズの光軸の下側に位置し、相互に対向する第三反射面および第四反射面を有し、
   前記第三反射面は、
   前記第二反射面で反射した光を前記第四反射面に向けて反射し、
   前記第四反射面は、
   前記第三反射面で反射した光を前記凸状レンズに向けて反射させ、
   前記凸状レンズは、当該光をオーバーヘッドサインとして車両前方に投射する
   ことを特徴とする車両用前照灯。
4. 請求項１に記載の車両用前照灯であって、
   前記オーバーヘッドサイン形成部は、
   前記光軸の下側に位置する第三反射面を有し、
   前記第三反射面は、
   前記第二反射面で反射した光を前記凸状レンズに向けて反射させ、
   前記凸状レンズは、当該光をオーバーヘッドサインとして車両前方に投射する
   ことを特徴とする車両用前照灯。
5. 請求項３に記載の車両用前照灯であって、
   前記第三反射面および第四反射面の少なくとも一方の表面は、凸面状に形成されている
   ことを特徴とする車両用前照灯。
6. 請求項４に記載の車両用前照灯であって、
   前記第三反射面の表面は、凸面状に形成されている
   ことを特徴とする車両用前照灯。
7. 請求項１に記載の車両用前照灯であって、
   前記第一反射面に反射した光の一部を遮蔽するシェードを有する
   ことを特徴とする車両用前照灯。
8. 請求項１に記載の車両用前照灯であって、
   前記開口は、半楕円形に形成されている
   ことを特徴とする車両用前照灯。
9. 請求項１に記載の車両用前照灯であって、
   前記第一反射面は、
   前記光源から出射された光を反射させ、メイン配光として車両前方に投射する
   ことを特徴とする車両用前照灯。

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