JP5950385B2

JP5950385B2 - 車輌用前照灯

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Publication number: JP5950385B2
Application number: JP2012012925A
Authority: JP
Inventors: 秀忠田中
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2012-01-25
Publication date: 2016-07-13
Anticipated expiration: 2032-01-25
Also published as: JP2013152844A; EP2620695B1; EP2620695A3; EP2620695A2

Description

本発明は車輌用前照灯に関する。詳しくは、投影レンズの外周部に光軸と平行よりも外側に光が照射される第２の制御部を形成すると共に少なくとも第２の制御部以外の面に拡散部を形成して色収差の発生等を抑制し良好な配光パターンを形成する技術分野に関する。

車輌用前照灯には、カバーとランプボデイによって形成された灯具外筐の内部に、光源として半導体発光素子が配置されたものがある（例えば、特許文献１、図３参照）。

特許文献１に記載された車輌用前照灯にあっては、半導体発光素子から出射された光が投影レンズに入射され、入射された光が投影レンズによって平行光として外部へ照射される。

特開２００７−２１３８７７号公報

ところが、投影レンズを介して外部へ照射される光は、その成分毎に投影レンズにおける屈折率が異なるため、例えば、屈折率の大きな青色の成分は投影レンズの中心側へ向かい、色収差が発生して配光パターンにおける外周部に青色が生じてしまう。

特に、光源として複数の半導体発光素子が左右方向に並んで配置されたアレイを用いたときに、投影レンズの焦点面より後方にアレイを配置して境界部分をぼかし配光パターンにおける光のスジの発生を低減する場合には、発光点が焦点面に存在しないため色収差が発生し易い。

そこで、本発明車輌用前照灯は、色収差の発生等を抑制し良好な配光パターンを形成することを課題とする。

車輌用前照灯は、上記した課題を解決するために、光源として用いられる半導体発光素子と、前記半導体発光素子から出射される光を投影して照射面から外部へ照射する投影レンズとを備え、前記投影レンズは前記照射面における少なくとも中心部が第１の制御部として形成され前記照射面における少なくとも外周部のうち少なくとも一部が第２の制御部として形成され、前記投影レンズの焦点を通る光軸上の発光点から出射された光が前記第２の制御部からは光軸に平行な線分に対して外側に照射され、前記投影レンズの少なくとも前記第１の制御部が光を拡散する拡散部として形成され、前記拡散部から照射される光が拡散されて配光パターンの外周部に到達するものである。

従って、車輌用前照灯にあっては、第２の制御部から光軸に対して平行光でない光が照射されると共に拡散部によって拡散された光が配光パターンにおける外周部に達する。

本発明車輌用前照灯は、光源として用いられる半導体発光素子と、前記半導体発光素子から出射される光を投影して照射面から外部へ照射する投影レンズとを備え、前記投影レンズは前記照射面における少なくとも中心部が第１の制御部として形成され前記照射面における少なくとも外周部のうち少なくとも一部が第２の制御部として形成され、前記投影レンズの焦点を通る光軸上の発光点から出射された光が前記第２の制御部からは光軸に平行な線分に対して外側に照射され、前記投影レンズの少なくとも前記第１の制御部が光を拡散する拡散部として形成され、前記拡散部から照射される光が拡散されて配光パターンの外周部に到達することを特徴とする。

従って、半導体発光素子から出射された光の青色の成分が配光パターンにおける外周部に到達し難くなり色収差が発生し難くなると共に拡散部から照射される光が拡散されて青色の成分に混じり易くなるため、配光パターンにおける青色の発生が抑制され良好な配光パターンを形成することができる。

請求項２に記載した発明にあっては、前記投影レンズの少なくとも左右両端部に前記第２の制御部が形成されている。

従って、左右方向における色収差の発生を抑制することができ、良好な配光パターンを確実に形成することができる。

請求項３に記載した発明にあっては、前記第２の制御部から照射される光の前記線分に対する角度が前記投影レンズの外周に近付くに従って大きくなるようにされている。

従って、投影レンズの外周側から照射される光によって発生し易い色収差を効果的に抑制することができる。

以下に、本発明車輌用前照灯を実施するための最良の形態について添付図面を参照して説明する。

車輌用前照灯１は、ランプボデイ２とランプボデイ２の前端部に取り付けられたカバー３とによって構成された灯具外筐４の内部が灯室５として形成され、灯室５に第１の灯具ユニット６と第２の灯具ユニット７が左右に離隔して配置されている（図１及び図２参照）。

第１の灯具ユニット６は反射鏡８と反射鏡８に取り付けられた光源９と光源９から出射される光の一部を遮蔽するシェード１０とを有し、近距離を照射するロービーム用として設けられている。光源９としては、例えば、放電バルブが用いられている。

反射鏡８には外方へ突出された三つの連結部８ａ、８ａ、８ａが設けられている。

第１の灯具ユニット６は反射鏡８の連結部８ａ、８ａ、８ａにそれぞれ螺合されて連結されたエイミング軸１１、１１、１１を介してランプボデイ２に傾動自在に支持されている。エイミング軸１１が回転されると、このエイミング軸１１が螺合された以外の連結部８ａ、８ａを支点として第１の灯具ユニット６が左右方向又は上下方向へ傾動され、第１の灯具ユニット６の光軸調整（エイミング調整）が行われる。

第２の灯具ユニット７は灯室５に配置されたブラケット１２に所要の各部が取り付けられて成り、遠距離を照射するハイビーム用として設けられている。

ブラケット１２は熱伝導性の高い金属材料によって形成され、上下両端部に被支持部１２ａ、１２ａ、１２ａが設けられている。ブラケット１２の後面には放熱部材（放熱フィン）１３が取り付けられている。放熱部材１３の後面には放熱用ファン１４が取り付けられている。

ブラケット１２の前面における中央部には発光体１５が取り付けられている。発光体１５は、図３に示すように、ブラケット１２の前面に取り付けられたベース板１６とベース板１６の前面に左右に離隔して搭載された半導体発光素子１７、１７、・・・とを有している。半導体発光素子１７、１７、・・・は光源として機能する。

半導体発光素子１７は後側に位置する半導体層と半導体層の前面に積層された蛍光体層とを有している。半導体発光素子１７、１７、・・・のうち左右方向における中央部に位置された半導体発光素子１７は中央半導体発光素子１７Ａとして設けられている。

半導体発光素子１７、１７、・・・としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が用いられている。

半導体発光素子１７、１７、・・・には図示しない点灯回路から各別に駆動電流が供給され、駆動電流が供給された半導体発光素子１７、１７、・・・は点灯され、駆動電流が供給されなかった半導体発光素子１７、１７、・・・は消灯された状態が維持される。

また、半導体発光素子１７、１７、・・・に対しては、点灯回路から供給される駆動電流の電流値を変更する制御を各別に行うことが可能とされている。

ブラケット１２の前面にはレンズホルダー１８が取り付けられている（図１参照）。レンズホルダー１８は前後方向に貫通された略円筒状に形成され、発光体１５を覆うようにしてブラケット１２に取り付けられている。

レンズホルダー１８の前端部には投影レンズ１９が取り付けられている。投影レンズ１９は前方に凸の略半球状に形成され、焦点Ｆを通る焦点面Ｓを有し、半導体発光素子１７、１７、・・・から出射された光を前方へ投影する。

発光体１５は焦点面Ｓの後方に位置され、焦点Ｆの真後ろに中央半導体発光素子１７Ａが位置されている。

第２の灯具ユニット７はブラケット１２の被支持部１２ａ、１２ａ、１２ａにそれぞれ螺合されて連結されたエイミングスクリュー２０、２０、２０を介してランプボデイ２に傾動自在に支持されている。エイミングスクリュー２０が回転されると、このエイミングスクリュー２０が螺合された以外の被支持部１２ａ、１２ａを支点として第２の灯具ユニット７が左右方向又は上下方向へ傾動され、第２の灯具ユニット７の光軸調整（エイミング調整）が行われる。

尚、車輌用前照灯１にあっては、図示しないレベリングアクチュエーターを設け、レベリングアクチュエーターの駆動により第１の灯具ユニット６と第２の灯具ユニット７がそれぞれ上下方向へ傾動されて車載物の重量に応じて光軸の向きを調整するレベリング調整が行われるようにしてもよい。

以下に、上記した投影レンズ１９の具体的な構成について説明する（図４及び図５参照）。図４及び図５は、投影レンズ１９の形状及び投影レンズ１９を透過される光を水平断面において模式的に示す図である。

投影レンズ１９は、上記したように、前方に凸の略半球状に形成され、前方側の凸面である照射面２１と後方を向く平面状の入射面２２とを有している。

照射面２１は中心側の部分が第１の制御部２１ａとして形成され第１の制御部２１ａ以外の部分のうち下端部を除く部分が第２の制御部２１ｂとして形成されている。第２の制御部２１ｂの曲率は第１の制御部２１ａの曲率より小さくされている。

尚、投影レンズ１９は照射面２１における少なくとも中心部が第１の制御部２１ａとして形成され照射面２１における少なくとも外周部のうち少なくとも一部が第２の制御部２１ｂとして形成されていればよい。

照射面２１には光を拡散する拡散形状を有する拡散部２３が形成され、拡散部２３の拡散形状としては、例えば、波型形状やシボ形状が用いられている。拡散部２３は照射面２１の外周部を除く部分に形成されている。即ち、第１の制御部２１ａは全体が拡散部２３としても形成され、第２の制御部２１ｂは外周部を除く部分が拡散部２３としても形成されている。

尚、投影レンズ１９は少なくとも第１の制御部２１ａが拡散部として形成されていればよい。

次に、投影レンズ１９の第１の制御部２１ａ、第２の制御部２１ｂ及び拡散部２３の形成範囲の具体例を示した上で、第１の制御部２１ａと第２の制御部２１ｂの光に対する作用を主に図４を参照して説明し、投影レンズ１９の拡散部２３の光に対する作用を主に図５を参照して説明する。

尚、図４に示す矢印は、第１の制御部２１ａと第２の制御部２１ｂによる光の制御状態（光路）を示しており、図５に示す矢印は、拡散部２３による光の制御状態（光路）を示している。但し、図４と図５は説明の理解のために制御状態を便宜上分けて記載した図であり、投影レンズ１９においては照射面２１から光が照射されるときに第１の制御部２１ａと第２の制御部２１ｂと拡散部２３による制御が同時に行われる。また、図４及び図５に示す点線Ｌは投影レンズ１９に拡散部２３が形成されていないとした場合の仮想線である。

投影レンズ１９にあっては、図４に示すように、焦点Ｆを通る光軸（中心軸）Ｐ上に存在する発光体１５の発光点Ｖ（中央半導体発光素子１７Ａ）から出射された光の光軸Ｐを基準にした角度が、例えば、２０°以下の範囲（θ１、θ１）に相当する照射面２１の部分が第１の制御部２１ａとして形成されている。

また、投影レンズ１９にあっては、発光体１５の発光点Ｖから出射された光の光軸Ｐを基準にした角度が、例えば、２０°より大きく３６°以下の範囲（θ２、θ２）に相当する照射面２１の部分が第２の制御部２１ｂとして形成されている。第２の制御部２１ｂからは光軸Ｐに平行な線分Ｑ、Ｑ、・・・に対して外側に角度α、α、・・・傾斜した方向へ光が照射される。

第２の制御部２１ｂにおいては、照射される光の線分Ｑに対する角度α、α、・・・が内周から外周へ近付くに従って大きくなるようにされ、角度αの最大値が、例えば、１．６°にされている。

投影レンズ１９にあっては、図５に示すように、照射面２１の外周部を除く部分が拡散部２３として形成されている。拡散部２３は照射面２１の外周に近付くに従って徐々に拡散形状が消失するように形成されている。従って、拡散部２３から照射される光の拡散角度β、β、・・・は、照射面２１の外周に近付くに従って徐々に小さくなるようにされている。

尚、投影レンズ１９にあっては、拡散部２３は発光体１５の発光点Ｖから出射された光の光軸Ｐを基準にした角度が、例えば、２５°以下の範囲（θ３、θ３）に相当する部分が略均一な拡散形状に形成されていてもよい。この場合には、拡散部２３におけるθ３、θ３の範囲から照射される光の拡散角度は略均一にされる。

投影レンズ１９にあっては、上記したように、照射面２１において第１の制御部２１ａ以外のうち下端部を除く部分が第２の制御部２１ｂとして形成されており、第１の制御部２１ａ以外の部分のうち下端部は第１の制御部２１ａより曲率の大きな上向き照射部として形成されている。

上向き照射部からは光が線分Ｑに対して内側（上側）に傾斜した方向へ照射される。このように上向き照射部を形成して上側への光を照射することにより、ハイビームの配光パターンを容易に形成することが可能になる。

上記のように構成された発光体１５の各半導体発光素子１７、１７、・・・から光が出射されると、出射された光は投影レンズ１９に入射面２２から入射され、投影レンズ１９の照射面２１から外部へ照射されて投影され、ハイビーム用の配光パターンＴＨが形成される（図６参照）。また、第１の灯具ユニット６の光源９から光が出射されると、ロービーム用の配光パターンＴＬが形成される。

ハイビーム用の配光パターンＴＨは各半導体発光素子１７、１７、・・・から出射された光の分布Ｔ１、Ｔ２、・・・が合成されて形成され、光の分布Ｔ１、Ｔ２、・・・は左右方向において重なり合っている。

光の分布Ｔ１、Ｔ２、・・・にあっては、左右方向における中央部において左右の幅が最も小さく、左右方向における外側へ行くに従って左右の幅が順次大きくされている。また、光の分布Ｔ１、Ｔ２、・・・にあっては、左右方向における中央部において上下の幅が最も大きく、左右方向における外側へ行くに従って上下の幅が順次小さくされている。

投影レンズ１９においては、上記したように、第１の制御部２１ａからは拡散部２３によって拡散された光が照射され、光軸Ｐに平行な平行光が照射され、第２の制御部２１ｂからは光軸Ｐに平行な線分Ｑに対して外側に傾斜された光が照射される。このとき光の成分によって投影レンズ１９における屈折率が異なり、色分散により、例えば、青色の成分は赤色の成分よりも内側に向く方向へ照射されるが、第２の制御部２１ｂにおいては線分Ｑに対して外側に光が照射されるように制御されているため、青色の成分も内側への傾斜角度が小さくなる。

従って、投影レンズ１９から照射される光が配光パターンＴＨとして投影された状態において、青色の成分が配光パターンＴＨにおける外周部に到達し難くなり、色収差が発生し難い。

また、投影レンズ１９の拡散部２３から照射される光（白色光）が拡散されて配光パターンＴＨの外周側に到達する青色の成分に混じり易くなるため、配光パターンＴＨにおける青色の発生が抑制される。

次に、発光体の第１の変形例及び第２の変形例について説明する（図７及び図８参照）。

第１の変形例に係る発光体１５Ａは、上記した発光体１５と比較して、反射部材が設けられていることのみが相違する。従って、発光体１５Ａについては、発光体１５と比較して異なる部分についてのみ詳細に説明をし、その他の部分については発光体１５における同様の部分に付した符号と同じ符号を付して説明は省略する。

第１の変形例に係る発光体１５Ａは、図７に示すように、ブラケット１２の前面に取り付けられたベース板１６とベース板１６の前面に左右に離隔して搭載された半導体発光素子１７、１７、・・・とを有している。

ブラケット１２の前面には反射部材２４が取り付けられている。反射部材２４は半導体発光素子１７、１７、・・・の前面側に位置された前後方向を向く板状のリフレクター形成部２５とリフレクター形成部２５の外周部から後方へ突出された被取付部２６とから成り、被取付部２６がブラケット１２に取り付けられている。

リフレクター形成部２５には左右に並ぶ複数のリフレクター２７、２７、・・・が形成され、リフレクター２７、２７、・・・がそれぞれ半導体発光素子１７、１７、・・・に応じて位置されている。

このように発光体１５Ａにあっては、リフレクター２７、２７、・・・を有しているため、半導体発光素子１７、１７、・・・から出射される光を所望の方向に反射して光の進行方向を制御することができ、所望の配光パターンを形成することができる。

第２の変形例に係る発光体１５Ｂは、上記した発光体１５と比較して、ベース板の形状が異なることのみが相違する。従って、発光体１５Ｂについては、発光体１５と比較して異なる部分についてのみ詳細に説明をし、その他の部分については発光体１５における同様の部分に付した符号と同じ符号を付して説明は省略する。

第２の変形例に係る発光体１５Ｂは、図８に示すように、ブラケット１２の前面に取り付けられたベース板１６Ｂとベース板１６Ｂの前面に左右に離隔して搭載された半導体発光素子１７、１７、・・・とを有している。

ベース板１６Ｂは左右方向における中央部が最も前側に位置し左右両端部が最も後側に位置する階段状に形成されている。ベース板１６Ｂの各段差１６ａ、１６ａ、・・・間に位置された前方を向く面はそれぞれ配置面１６ｂ、１６ｂ、・・・として形成されている。

半導体発光素子１７、１７、・・・はそれぞれ配置面１６ｂ、１６ｂ、・・・に左右に離隔して一つ又は複数が配置されている。

尚、ベース板１６Ｂの段数は複数であればよく、図８に示すように、３段にされていてもよく、また、２段や４段以上にされていてもよい。

上記のように発光体１５Ｂにあっては、ベース板１６Ｂの左右方向における中央部が最も前側に位置する階段状に形成されているため、左右方向における両端側に位置する半導体発光素子１７、１７、・・・と投影レンズ１９の焦点面Ｓとの距離が大きくなる。

従って、配光パターンＴＨの左右の両端側の部分を形成する光の分布の左右方向における幅が大きくなり、光の分布の重なりが大きくなるため、配光パターンＴＨにおいて各半導体発光素子１７、１７、・・・から出射された光の分布間である境界部分の照度が低くなって生じ得る光のスジの発生を抑制することができる。

以上に記載した通り、車輌用前照灯１にあっては、投影レンズ１９の焦点Ｆを通る光軸Ｐ上の発光点Ｖから出射された光が、第１の制御部２１ａからは光軸Ｐに平行な平行光として照射されると共に第２の制御部２１ｂからは光軸Ｐに平行な線分Ｑに対して外側に照射され、投影レンズ１９に拡散部２３が形成されている。

従って、半導体発光素子１７、１７、・・・から出射された光の青色の成分が配光パターンＴＨにおける外周部に到達し難くなり色収差が発生し難くなると共に拡散部２３から照射される光が拡散されて青色の成分に混じり易くなるため、配光パターンＴＨにおける青色の発生が抑制され良好な配光パターンＴＨを形成することができる。

また、投影レンズ１９の少なくとも左右両端部に第２の制御部２１ｂが形成されているため、左右方向における色収差の発生を抑制することができ、良好な配光パターンＴＨを確実に形成することができる。

さらに、第２の制御部２１ｂから照射される光の線分Ｑに対する角度が投影レンズ１９の外周に近付くに従って大きくなるようにされているため、特に、投影レンズ１９の外周側から照射される光によって発生し易い色収差を効果的に抑制することができる。

尚、上記には、光源として複数の半導体発光素子１７、１７、・・・が並んで配置されたアレイを用いた例を示したが、光源として複数の半導体発光素子１７、１７、・・・を必要とすることはなく、一つの半導体発光素子１７が光源として用いられていてもよい。

また、上記には、発光体１５が焦点面Ｓの後方に位置された例を示したが、少なくとも一つの半導体発光素子１７が焦点Ｆ上に位置されていてもよい。

上記した最良の形態において示した各部の形状及び構造は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

図２乃至図８と共に本発明車輌用前照灯の最良の形態を示すものであり、本図は、車輌用前照灯の概略水平断面図である。車輌用前照灯の概略正面図である。発光体の拡大断面図である。図５と共に投影レンズの形状及び投影レンズを透過される光を水平断面において示すものであり、本図は、第１の制御部と第２の制御部の光に対する作用を説明するための模式図である。拡散部の光に対する作用を説明するための模式図である。配光パターンを示す模式図である。第１の変形例に係る発光体の拡大断面図である。第２の変形例に係る発光体の拡大断面図である。

１…車輌用前照灯、１７…半導体発光素子、１９…投影レンズ、２１…照射面、２１ａ…第１の制御部、２１ｂ…第２の制御部、２３…拡散部、Ｆ…焦点、Ｐ…光軸、Ｑ…光軸に平行な線分、Ｖ…発光点、ＴＨ…配光パターン

Claims

光源として用いられる半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射される光を投影して照射面から外部へ照射する投影レンズとを備え、
前記投影レンズは前記照射面における少なくとも中心部が第１の制御部として形成され前記照射面における少なくとも外周部のうち少なくとも一部が第２の制御部として形成され、
前記投影レンズの焦点を通る光軸上の発光点から出射された光が前記第２の制御部からは光軸に平行な線分に対して外側に照射され、
前記投影レンズの少なくとも前記第１の制御部が光を拡散する拡散部として形成され、
前記拡散部から照射される光が拡散されて配光パターンの外周部に到達する
ことを特徴とする車輌用前照灯。
前記投影レンズの少なくとも左右両端部に前記第２の制御部が形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の車輌用前照灯。
前記第２の制御部から照射される光の前記線分に対する角度が前記投影レンズの外周に近付くに従って大きくなるようにされた
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車輌用前照灯。