JP2012018840A

JP2012018840A - 灯具ユニット

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Publication number: JP2012018840A
Application number: JP2010156028A
Authority: JP
Inventors: Ippei Yamamoto; 逸平山本
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2030-07-08
Also published as: EP2405187B1; US8425097B2; US20120008335A1; JP5501878B2; EP2405187A1

Abstract

【課題】灯具ユニットを小型化する。
【解決手段】灯具ユニット１０は、第１ＬＥＤ２６を支持する第１基板２８と、第２ＬＥＤ２７を支持する第２基板２９と、第１ＬＥＤ２６が発する光を投影レンズ４０に向けて反射するよう配置された第１リフレクタ３０と、第２ＬＥＤ２７が発する光を投影レンズ４０に向けて反射するよう配置された第２リフレクタ３１と、第１リフレクタ３０からの光の一部を遮蔽するシェード４４とを備える。第１基板２８および第２基板２９の各々は、第１ＬＥＤ２６および第２ＬＥＤ２７が投影レンズ４０の光軸Ａｘを挟んで配置されるよう第１ＬＥＤ２６および第２ＬＥＤ２７の各々を支持している。第１リフレクタ３０は、第１ＬＥＤ２６と投影レンズ４０の光軸Ａｘを挟んで配置され、第２リフレクタ３１は、第２ＬＥＤ２７と投影レンズ４０の光軸Ａｘを挟んで配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用前照灯に用いられる灯具ユニットに関する。

従来より、ＬＥＤ等の半導体発光素子を光源とした車両用前照灯が知られている。例えば特許文献１には、第１および第２の半導体発光素子を背中合わせに配置した車両用前照灯の灯具ユニットが開示されている。この灯具ユニットでは、第１および第２の半導体発光素子からの光は、第１および第２の半導体発光素子の光出射方向に設けられた第１および第２リフレクタによって投影レンズの後方焦点近傍に反射され、投影レンズにより車両前方に照射される。

特開２００５−１０８５５４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された灯具ユニットのように、第１および第２の半導体発光素子を背中合わせに配置した場合、第１リフレクタおよび第２リフレクタの存在により、灯具ユニットが大型化する可能性がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、灯具ユニットを小型化することのできる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の灯具ユニットは、第１の光源を支持する第１光源支持部と、第２の光源を支持する第２光源支持部と、第１の光源が発する光を投影レンズに向けて反射するよう配置された第１リフレクタと、第２の光源が発する光を投影レンズに向けて反射するよう配置された第２リフレクタと、第１リフレクタまたは第２リフレクタからの光の一部を遮蔽するシェードとを備える。第１光源支持部および第２光源支持部の各々は、第１の光源および第２の光源が投影レンズの光軸を挟んで配置されるよう第１の光源および第２の光源の各々を支持し、第１リフレクタは、第１の光源と投影レンズの光軸を挟んで配置され、第２リフレクタは、第２の光源と投影レンズの光軸を挟んで配置される。

第２リフレクタは、第１の光源よりも投影レンズに近い位置に配置されてもよい。

第１リフレクタおよび第２リフレクタは、互いに対向して配置され、第１光源支持部および第２光源支持部の各々は、第１の光源から第１リフレクタへの光路の一部と第２の光源から第２リフレクタへの光路の一部とが互いに重なるよう第１の光源および第２の光源の各々を支持してもよい。

第１リフレクタは、第２の光源との干渉を回避するため、または第２の光源から発せられた光を第２リフレクタに向けて通過させるための開口部を有してもよい。

第１リフレクタは、開口部を境に段差が設けられていてもよい。

本発明によれば、灯具ユニットを小型化できる。

本発明の実施形態に係る灯具ユニットを用いた車両用前照灯の断面図である。第１ＬＥＤおよび第２ＬＥＤから出射された光の光路を説明するための図である。図３（ａ）（ｂ）は、第１ＬＥＤおよび第２ＬＥＤの何れかを点灯させたときに形成される配光パターンを説明するための図である。図４（ａ）（ｂ）は、本実施形態に係る灯具ユニットにより形成可能な配光パターンを説明するための図である。本発明の別の実施形態に係る灯具ユニットの断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る灯具ユニット１０を用いた車両用前照灯１００の断面図である。車両用前照灯１００は、図１に示すように、灯具前方に開口された凹部を有するランプボディ１２と、該ランプボディ１２の開口面を閉塞するカバー１４とを備え、ランプボディ１２とカバー１４によって形成された内部空間が灯室１６として形成されている。

灯室１６内には、灯具ユニット１０が配置されている。図１に示すように、灯具ユニット１０は、ブラケット１８の略中央部に取り付けられている。ブラケット１８の上部には第１エイミングスクリュー２１が取り付けられており、ブラケット１８の下部には第２エイミングスクリュー２２が取り付けられている。ブラケット１８は、第１エイミングスクリュー２１および第２エイミングスクリュー２２によってランプボディ１２に傾動自在に支持されている。下方の第２エイミングスクリュー２２には、エイミングアクチュエータ２４が設けられている。そして、エイミングアクチュエータ２４の駆動されると、ブラケット１８の傾動に伴って灯具ユニット１０が傾動されて、照明光の光軸調整（エイミング調整）が行われる。

灯具ユニット１０は、第１ＬＥＤ２６と、第２ＬＥＤ２７と、第１基板２８と、第２基板２９と、第１リフレクタ３０と、第２リフレクタ３１と、第１ヒートシンク３２と、第２ヒートシンク３３と、投影レンズ４０と、レンズ支持部材４２と、シェード４４と、シェードアクチュエータ４６とを備える。

投影レンズ４０は、灯具ユニット１０の前端部に設けられている。投影レンズ４０は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズからなり、後方焦点面上に形成される光源像を反転像として車両用前照灯１００の前方に投影する。投影レンズ４０は、その光軸Ａｘが車両用前照灯１００の設けられる車両の前後方向と略平行となるように配置される。投影レンズ４０は、レンズ支持部材４２によりブラケット１８に固定される。

図１に示すように、投影レンズ４０の後方には、第１ヒートシンク３２および第２ヒートシンク３３が設けられている。第１ヒートシンク３２は、側面視において略長方形状とされている。一方、第２ヒートシンク３３は、側面視において略Ｌ字状とされており、「Ｌ」字を１８０°回転させた状態で第１ヒートシンク３２の上方に設けられている。第１ヒートシンク３２および第２ヒートシンク３３が組み合わされたとき、それらは側面視において略コの字状となっている。第１ヒートシンク３２および第２ヒートシンク３３は、ブラケット１８に固定されている。

第１ヒートシンク３２の上面３２ａには、第１基板２８が設けられており、第１基板２８上には、第１ＬＥＤ２６が設けられている。第１基板２８には、第１ＬＥＤ２６に電力を供給するための回路や、第１ＬＥＤ２６を支持するための支持部が形成されている。第１ＬＥＤ２６は、発光面が鉛直上方を向くように配置されている。また、第１ＬＥＤ２６は、発光面が光軸Ａｘよりも下方に位置するように配置されている。

第１ＬＥＤ２６の上方には、第１ＬＥＤ２６が発する光を投影レンズ４０に向けて反射する第１リフレクタ３０が配置されている。この第１リフレクタ３０は、第１ＬＥＤ２６と投影レンズ４０の光軸Ａｘを挟んで配置されており、第２ヒートシンク３３に固定されている。第１リフレクタ３０は、第１ＬＥＤ２６の発光中心と、投影レンズ４０の後側焦点Ｆとに焦点を有する楕円反射面を有するよう構成されている。第１リフレクタ３０で反射した第１ＬＥＤ２６からの光は、主に車両前方における水平線よりも下方の領域に照射される。

第２ヒートシンク３３における第１リフレクタ３０よりも前方の部位には、第２基板２９が設けられており、第２基板２９上には第２ＬＥＤ２７が設けられている。第２基板２９には、第２ＬＥＤ２７に電力を供給するための回路や、第２ＬＥＤ２７を支持するための支持部が形成されている。第２ＬＥＤ２７は、発光面が鉛直下方よりもやや後方を向くように配置されている。また、第２ＬＥＤ２７は、発光面が光軸Ａｘよりも上方に位置するように配置されている。従って、本実施形態においては、第１基板２８および第２基板２９の各々は、第１ＬＥＤ２６および第２ＬＥＤ２７が投影レンズ４０の光軸Ａｘを挟んで配置されるよう第１ＬＥＤ２６および第２ＬＥＤ２７の各々を支持している。

第２ＬＥＤ２７の下方には、第２ＬＥＤ２７が発する光を投影レンズ４０に向けて反射する第２リフレクタ３１が配置されている。この第２リフレクタ３１は、第２ＬＥＤ２７と投影レンズ４０の光軸Ａｘを挟んで配置されており、第１ヒートシンク３２における第１ＬＥＤ２６よりも前方の部位に形成された凹部３２ｂに固定されている。従って、本実施形態において、第２リフレクタ３１は、第１ＬＥＤ２６よりも投影レンズ４０に近い位置に配置されている。第２リフレクタ３１は、第２ＬＥＤ２７の発光中心と、投影レンズ４０の後側焦点Ｆとに焦点を有する楕円反射面を有するよう構成されている。第２リフレクタ３１で反射した第２ＬＥＤ２７からの光は、主に車両前方における水平線よりも上方の領域に照射される。

シェード４４は、第２リフレクタ３１と投影レンズ４０との間に配置された板状部材であり、その上端縁部は、ロービーム配光パターンのカットラインに応じた形状に形成されている。本実施形態において、シェード４４は、シェードアクチュエータ４６により第１リフレクタ３０からの光の一部を遮蔽する遮蔽位置と、遮蔽しない開放位置との間で移動可能に構成されている。シェードアクチュエータ４６は、モータやソレノイドにより構成可能であり、レンズ支持部材４２上に配置されている。

図１は、シェード４４が遮蔽位置にある状態を図示している。遮蔽位置にあるとき、シェード４４は鉛直方向に立設した状態となっており、シェード４４の上端縁部は、投影レンズ４０の後側焦点Ｆの近傍に位置している。シェード４４が遮蔽位置にあるとき、第１リフレクタ３０で反射された第１ＬＥＤ２６からの光は、シェード４４で一部が遮蔽されて投影レンズ４０から出射される。図１の状態からシェードアクチュエータ４６が駆動されると、シェード４４は灯具前方に回転し、最終的に光軸Ａｘと略水平な状態となる。この状態のとき、シェード４４は開放位置にあり、第１リフレクタ３０からの光は、投影レンズ４０により遮蔽されずに、投影レンズ４０から出射される。

次に、本実施形態に係る灯具ユニット１０により形成される配光パターンについて説明する。図２は、第１ＬＥＤおよび第２ＬＥＤから出射された光の光路を説明するための図である。また、図３（ａ）（ｂ）は、第１ＬＥＤおよび第２ＬＥＤの何れかを点灯させたときに形成される配光パターンを説明するための図である。図３（ａ）（ｂ）は、灯具ユニット１０を備える車両用前照灯１００の前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを示している。なお、図３（ａ）（ｂ）は、シェード４４が開放位置にあるときの配光パターンを示している。

図２に示すように、第１ＬＥＤ２６から出射された光は、第１リフレクタ３０で反射した後、投影レンズ４０の後側焦点Ｆ又はその近傍を通過し、投影レンズ４０から灯具前方に照射される。図３（ａ）は、第１ＬＥＤ２６から出射された光により形成される配光パターンを示している。図３（ａ）に示すように、第１ＬＥＤ２６から出射された光は、主に車両前方における水平線Ｈ−Ｈよりも下方の領域に照射される。

一方、図２に示すように、第２ＬＥＤ２７から出射された光は、第２リフレクタ３１で反射した後、投影レンズ４０の後側焦点Ｆ又はその近傍を通過し、投影レンズ４０から灯具前方に照射される。図３（ｂ）は、第２ＬＥＤ２７から出射された光により形成される配光パターンを示している。図３（ｂ）に示すように、第２ＬＥＤ２７から出射された光は、主に車両前方における水平線Ｈ−Ｈよりも上方の領域に照射される。

図４（ａ）（ｂ）は、本実施形態に係る灯具ユニット１０により形成可能な配光パターンを説明するための図である。本実施形態に係る灯具ユニット１０によれば、第１ＬＥＤ２６、第２ＬＥＤ２７の点灯または消灯、およびシェード４４の位置を制御することにより、ロービーム配光パターンとハイビーム配光パターンを形成することができる。

第１ＬＥＤ２６を点灯し、第２ＬＥＤ２７を消灯し、シェード４４を遮蔽位置に配置した場合、第１リフレクタ３０で反射した第１ＬＥＤ２６からの光の一部がシェード４４で遮蔽されることにより、図４（ａ）に示すようなロービーム配光パターンが形成される。

また、第１ＬＥＤ２６および第２ＬＥＤ２７を点灯し、シェード４４を開放位置に配置した場合、第１リフレクタ３０で反射した第１ＬＥＤ２６からの光と、第２リフレクタ３１で反射しあ第２ＬＥＤ２７からの光とが共に投影レンズ４０から照射されるので、図４（ｂ）に示すようなハイビーム配光パターンが形成される。このハイビーム配光パターンは、図３（ａ）（ｂ）に示す２つの配光パターンを合体させたものである。

以上説明したように、本実施形態に係る灯具ユニット１０は、第１ＬＥＤ２６、第２ＬＥＤ２７の点灯または消灯、およびシェード４４の位置を制御することにより、ロービーム配光パターンとハイビーム配光パターンを形成することができる。異なる２つの配光パターンの形成を１つの灯具ユニットで実現できるので、車両用前照灯１００を小型化することができる。

また、本実施形態に係る灯具ユニット１０では、第１ＬＥＤ２６および第２ＬＥＤ２７が投影レンズ４０の光軸Ａｘを挟んで配置され、第１リフレクタ３０が第１ＬＥＤ２６と投影レンズ４０の光軸Ａｘを挟んで配置され、第２リフレクタ３１が第２ＬＥＤ２７と投影レンズ４０の光軸Ａｘを挟んで配置されている。さらに、本実施形態に係る灯具ユニット１０では、第２リフレクタ３１が第１ＬＥＤ２６よりも投影レンズ４０に近い位置に配置されている。言い換えると、第１ＬＥＤ２６および第１リフレクタ３０により構成される第１の光学系と、第２ＬＥＤ２７および第２リフレクタ３１により構成される第２の光学系とが、光軸Ａｘ方向において前後にずれて配置されている。このように構成したことにより、例えば第１ＬＥＤおよび第２ＬＥＤを背中合わせに配置した場合と比較して、灯具ユニット１０を小型化できる。

図５は、本発明の別の実施形態に係る灯具ユニット１１０の断面図である。図５に示す灯具ユニット１１０においては、図１に示す灯具ユニット１０と同一または対応する構成要素については、同一の符号を付し、説明を適宜省略する。

図５に示す灯具ユニット１１０は、第１ＬＥＤ２６、第２ＬＥＤ２７、第１リフレクタ３０、第２リフレクタ３１の配置が図１の灯具ユニット１０と異なる。また、第１リフレクタ３０および第２リフレクタ３１の形状が図１の灯具ユニット１０と異なる。

図５に示すように、第１リフレクタ３０および第２リフレクタ３１は、ヒートシンク５０に固定されている。また、ヒートシンク５０にはファン５２が設けられている。

本実施形態においても、第１ＬＥＤ２６および第２ＬＥＤ２７が投影レンズ４０の光軸Ａｘを挟んで配置され、第１リフレクタ３０が第１ＬＥＤ２６と投影レンズ４０の光軸Ａｘを挟んで配置され、第２リフレクタ３１が第２ＬＥＤ２７と投影レンズ４０の光軸Ａｘを挟んで配置されている。ここで、本実施形態においては、第１リフレクタ３０および第２リフレクタ３１は、互いに対向して配置されている。さらに、第１基板２８および第２基板２９の各々は、第１ＬＥＤ２６から第１リフレクタ３０への光路の一部と、第２ＬＥＤ２７から第２リフレクタ３１への光路の一部とが互いに重なるよう第１ＬＥＤ２６および第２ＬＥＤ２７の各々を支持している。これにより、第１ＬＥＤ２６および第２ＬＥＤ２７は、互いに対向して配置されている。

また、本実施形態に係る灯具ユニット１１０は、第１リフレクタ３０に第１開口部５５が形成されており、該第１開口部５５内に第２ＬＥＤ２７が設けられている。この第１開口部５５により、第１リフレクタ３０と第２ＬＥＤ２７との干渉を回避しつつ、第２ＬＥＤ２７から発せられた光を第２リフレクタ３１に向けて通過させることができる。また、灯具ユニット１１０は、第２リフレクタ３１に第２開口部５４が形成されており、該第２開口部５４内に第１ＬＥＤ２６が設けられている。この第２開口部５４により、第２リフレクタ３１と第１ＬＥＤ２６との干渉を回避しつつ、第１ＬＥＤ２６から発せられた光を第１リフレクタ３０に向けて通過させることができる。

さらに、本実施形態に係る灯具ユニット１１０において、第１リフレクタ３０は、第１開口部５５より前方の第１サブリフレクタ３０ａと、第１開口部５５より後方の第２サブリフレクタ３０ｂとから構成されている。第１サブリフレクタ３０ａは、第２サブリフレクタ３０ｂよりもＦ値が小さくなるよう形成されている。これにより、第１リフレクタ３０は、第１開口部５５を境に段差が設けられている。また、第２リフレクタ３１は、第２開口部５４より前方の第１サブリフレクタ３１ａと、第２開口部５４より後方の第２サブリフレクタ３１ｂとから構成されている。第１サブリフレクタ３１ａは、第２サブリフレクタ３１ｂよりもＦ値が小さくなるよう形成されている。これにより、第２リフレクタ３１は、第２開口部５４を境に段差が設けられている。

第１サブリフレクタ３０ａおよび第１サブリフレクタ３１ａは、ホットゾーンと呼ばれる配光パターンにおける集光領域に光を照射するよう形成されている。第２サブリフレクタ３０ｂおよび第２サブリフレクタ３１ｂは、ホットゾーンの周囲の拡散領域に光を照射するよう形成されている。

例えば、リフレクタに段差を設けずに、リフレクタの開口部内にＬＥＤを配置する構成とした場合、開口部から効率良く光を出射させるためには、ＬＥＤの発光面がリフレクタの接線方向に沿うようにＬＥＤを配置することが必要となる。しかしながら、この場合、所望の配光に最適な角度でＬＥＤを配置することが難しくなる。

そこで、本実施形態のように、リフレクタに開口部を境とした段差を設けることにより、段差からＬＥＤの光を出射させることができ、さらにＬＥＤの角度を変化させることができる。例えば、ＬＥＤの輝度分布が高い方向を、配光上重視したいリフレクタの部位（本実施形態では、第１サブリフレクタ３０ａおよび第１サブリフレクタ３１ａ）に向けて取り付けることができる。このように、本実施形態に係る灯具ユニット１１０によれば、開口部から効率良く光を出射させて光の利用効率を高めつつ、配光制御の自由度を高めることができる。

本実施形態に係る灯具ユニット１１０もまた、第１ＬＥＤ２６、第２ＬＥＤ２７の点灯または消灯、およびシェード４４の位置を制御することにより、ロービーム配光パターンとハイビーム配光パターンを形成することができる。異なる２つの配光パターンの形成を１つの灯具ユニットで実現できるので、車両用前照灯を小型化することができる。

また、上述のように第１ＬＥＤ２６、第２ＬＥＤ２７、第１リフレクタ３０、第２リフレクタ３１を配置したことにより、例えば第１ＬＥＤおよび第２ＬＥＤを背中合わせに配置した場合と比較して、灯具ユニット１０を小型化できる。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、上述の実施形態では、光源としてＬＥＤを例示したが、光源はＬＥＤに限定されない。

また、上述の実施形態では、シェード４４が回転するよう構成したが、シェード４４が上下に移動するよう構成してもよい。

１０、１１０灯具ユニット、１８ブラケット、２６第１ＬＥＤ、２７第２ＬＥＤ、２８第１基板、２９第２基板、３０第１リフレクタ、３１第２リフレクタ、３２第１ヒートシンク、３３第２ヒートシンク、４０投影レンズ、４２レンズ支持部材、４４シェード、４６シェードアクチュエータ、１００車両用前照灯。

Claims

第１の光源を支持する第１光源支持部と、
第２の光源を支持する第２光源支持部と、
第１の光源が発する光を投影レンズに向けて反射するよう配置された第１リフレクタと、
第２の光源が発する光を前記投影レンズに向けて反射するよう配置された第２リフレクタと、
前記第１リフレクタまたは前記第２リフレクタからの光の一部を遮蔽するシェードと、を備え、
第１光源支持部および第２光源支持部の各々は、第１の光源および第２の光源が前記投影レンズの光軸を挟んで配置されるよう第１の光源および第２の光源の各々を支持し、
第１リフレクタは、第１の光源と前記投影レンズの光軸を挟んで配置され、
第２リフレクタは、第２の光源と前記投影レンズの光軸を挟んで配置されることを特徴とする灯具ユニット。
第２リフレクタは、第１の光源よりも前記投影レンズに近い位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の灯具ユニット。
第１リフレクタおよび第２リフレクタは、互いに対向して配置され、
第１光源支持部および第２光源支持部の各々は、第１の光源から第１リフレクタへの光路の一部と第２の光源から第２リフレクタへの光路の一部とが互いに重なるよう第１の光源および第２の光源の各々を支持することを特徴とする請求項１に記載の灯具ユニット。
第１リフレクタは、第２の光源との干渉を回避するため、または第２の光源から発せられた光を第２リフレクタに向けて通過させるための開口部を有することを特徴とする請求項３に記載の灯具ユニット。
第１リフレクタは、前記開口部を境に段差が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の灯具ユニット。