CN104235722A - 灯单元和车辆用灯具 - Google Patents
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Abstract
一种灯单元,在具备旋转反射器的灯单元中抑制或防止在邻接的叶片双方同时有光射入。灯单元(120)具有:光源(130)、以旋转轴为中心旋转的旋转反射器(126)。旋转反射器(126)在旋转部(126b)的周向具有多个叶片(126a),该叶片(126a)具有在以规定角度旋转期间把从光源(130)射出的光反射并形成希望配光图形的反射面。叶片(126a)具有随着朝向以旋转轴为中心的周向而光轴与反射面所成的角变化的扭转形状,而且还具有至少切除任一个叶片的一部分的缺口部(126c),以使来自所述光源的光射入到邻接一侧叶片的反射面时,使来自该光源的光不射入到邻接另一侧叶片的反射面。
Description
技术领域
本发明涉及灯单元,特别是涉及在车辆用灯具使用的灯单元。
背景技术
众所周知的是,具有把从光源射出的光一边反射一边以旋转轴为中心向一方向旋转的旋转反射器的光学单元(参照专利文献1)。旋转反射器在旋转轴的周向设置有多个叶片,该叶片设置有把反射的光形成希望配光图形的反射面。这种光学单元由于通过使旋转反射器向一方向旋转而能够形成希望的配光图形,所以有反射器的旋转驱动部负担少的优点。
专利文献1:(日本)特开2012-227102号公报
上述光学单元在邻接的叶片双方同时有光射入时,由于在不同的方向有两个照射光束同时出现,所以配光图形的两端部成为同时发光。在该情况下有难于独立控制配光图形两端部照射状态的问题。
发明内容
本发明是鉴于这种状况而开发的,其目的在于提供一种技术,在具备旋转反射器的灯单元中抑制或防止在邻接的叶片双方同时有光射入。
本发明某形态的灯单元具有:光源、以旋转轴为中心旋转的旋转反射器。旋转反射器在旋转轴的周向具有多个叶片,该叶片具有在以规定角度旋转期间把从光源射出的光反射并形成希望配光图形的反射面。叶片具有这样的扭转形状:随着从叶片的内侧朝向外侧而光轴与反射面的角度不变化,但随着朝向以旋转轴为中心的周向而光轴与反射面的角度变化,而且还至少切除任一个叶片的一部分,以使来自所述光源的光射入到邻接一侧叶片的反射面时,使来自该光源的光不射入到邻接另一侧叶片的反射面。
根据该形态,由于邻接一侧叶片的反射面有来自光源的光射入时邻接另一侧叶片的反射面没有光射入,所以能够抑制或防止配光图形的两端部同时发光的现象。
叶片缺口部的周向长度也可以随着从叶片的内侧朝向外侧而变小。
也可以在叶片缺口部的后方设置第二光源。由此,使用第二光源而能够发挥与第一光源不同的功能。
第二光源也可以在旋转反射器旋转而叶片的缺口部位于前方期间亮灯。由此,由于从第二光源射出的光通过缺口部并投影,所以能够发出不被叶片反射面反射的光。
也可以还具有第二反射器,该第二反射器具有把来自第二光源的光向叶片缺口部反射的反射面。由此,能够提高来自第二光源的光的利用效率。
第二光源也可以是红外线光源。由此,能够用红外线照射第一光源灭灯的区域并用照相机摄影。
第二光源也可以是半导体激光器光源,或者是利用半导体激光器激发荧光体发光的光源。
本发明的其他形态是使用上述灯单元的车辆用灯具。
发明的效果
根据本发明,在具备旋转反射器的灯单元中,能够抑制或防止在邻接的叶片双方同时有光射入。
附图说明
图1是第一实施例车辆用前照灯的水平剖视图;
图2是模式表示包含第一实施例光学单元的灯单元结构的俯视图;
图3是从图1所示A方向看灯单元时的侧视图;
图4(a)~图4(e)是在第一实施例的灯单元中表示与旋转反射器的旋转角相应的叶片情况的立体图;
图5(a)~图5(e)是表示与旋转反射器处于图4(f)~图4(j)状态对应的扫描位置的投影图像的图;
图6(a)是表示使用第一实施例的车辆用前照灯,相对光轴而扫描左右±5度范围时配光图形的图,图6(b)是表示图6(a)所示配光图形的发光强度分布的图,图6(c)是表示使用第一实施例的车辆用前照灯,把配光图形中的一个部位遮光状态的图,图6(d)是表示图6(c)所示配光图形的发光强度分布的图,图6(e)是表示使用第一实施例的车辆用前照灯,把配光图形中的多个部位遮光状态的图,图6(f)是表示图6(e)所示配光图形的发光强度分布的图。
图7是第二实施例旋转反射器的立体图;
图8是模式表示包含第二实施例灯单元结构的俯视图;
图9是第三实施例旋转反射器的立体图。
具体实施方式
以下,把实施例作为基础一边参照附图一边说明本发明。对于各附图所示的同一或同等的结构要素、部件和处理则付与相同的符号,适当省略重复的说明。实施例不是限定发明而是例示,实施例所记述的所有特点及其组合并不一定限定是发明的本质。
本发明的灯单元能够使用在各种车辆用灯具。以下说明把本发明的灯单元应用在车辆用灯具中车辆用前照灯的情况。
(第一实施例)
图1是第一实施例车辆用前照灯的水平剖视图。车辆用前照灯10是安装在机动车前端部右侧的右侧前照灯,除了与安装在左侧的前照灯左右对称以外是相同的结构。因此,以下详述右侧的车辆用前照灯10,省略对于左侧车辆用前照灯的说明。
如图1所示,车辆用前照灯10具有灯主体12,其具有向前方开口的凹部。灯主体12其前面开口被透明的前罩14覆盖而形成有灯室16。灯室16以把两个灯单元18、20在车宽度方向并列配置的状态收容而有作为空间的功能。
这些灯单元中的外侧,即,在右侧车辆用前照灯10中配置在图1所示上侧的灯单元20是具备透镜的灯单元,是照射可变高光束的结构。另一方面,这些灯单元中的内侧,即,在右侧车辆用前照灯10中配置在图1所示下侧的灯单元18是照射低光束的结构。
低光束用灯单元18具有:反射器22、被反射器22支承的光源灯泡(白炽灯泡)24和未图示的灯罩,反射器22利用未图示的已知机构,例如使用调整螺杆和螺母机构来相对灯主体12自由倾斜地支承。
如图1所示,灯单元20具有:旋转反射器26、LED28、配置在旋转反射器26前方的作为投影透镜的凸透镜30。也可以代替LED28而把EL元件和LD元件等半导体发光元件作为光源使用。也可以代替LED28而利用半导体激光器和利用半导体激光器激发荧光体发光的光源,也可以把它们与LED组合作为光源使用。特别对于后述用于把配光图形的一部分进行遮光的控制,优选使亮灯灭灯时间短且高精度进行控制的光源。凸透镜30的形状只要依据所要求的配光图形和照度分布等配光特性来适当选择便可,非球面透镜和自由曲面透镜被使用。本实施例的凸透镜30使用非球面透镜。
旋转反射器26利用未图示的电动机等驱动源而以旋转轴R为中心向一方向旋转。另外,旋转反射器26具有这样的反射面:一边旋转一边反射从LED28射出的光并形成希望的配光图形。实施例的旋转反射器26构成光学单元。
图2是模式表示包含本实施例光学单元的灯单元20结构的俯视图。图3是从图1所示A方向看灯单元20时的侧视图。
旋转反射器26把具有反射面功能且形状相同的三片叶片26a设置在筒状旋转部26b的周围。旋转反射器26的旋转轴R相对光轴Ax倾斜,被设置在包含光轴Ax和LED28的平面内。换言之,旋转轴R被设置成与通过旋转向左右方向扫描的LED28光(照射光束)的扫描平面大致平行。由此,能够谋求光学单元的薄型化。在此,所说的扫描平面例如能够取成把扫描光即LED28光的轨迹连续连接所形成的扇形平面。本实施例的灯单元20中,所具备的LED28比较小,配置有LED28的位置也在旋转反射器26与凸透镜30之间并从光轴Ax偏离,因此,像现有聚光灯方式的灯单元那样的,把光源、反射器和透镜在光轴上配列成一列的情况比较,能够缩短车辆用前照灯10的纵深方向(车辆的前后方向)。
旋转反射器26的叶片26a形状,是使由反射所成的LED28的2次光源被形成在凸透镜30的焦点附近。且叶片26a具有随着朝向以旋转轴为中心的周向而光轴Ax与反射面所成的角变化的扭转形状。由此,如图2所示,能够使用LED28的光进行扫描。关于这点还要详述。
图4(a)~图4(e)是在本实施例的灯单元中表示与旋转反射器26的旋转角相应的叶片情况的立体图。图4(f)~图4(j)是与图4(a)~图4(e)的状态对应而用于说明反射来自光源的光的方向变化的点的图。
图4(a)表示把LED28配置成照射两个叶片26a1、26a2边界区域的状态。该状态如图4(f)所示,LED28的光在叶片26a1的反射面S相对光轴Ax被向斜的方向反射。其结果是在形成有配光图形的车辆前方的区域中,左右两端部的一个端部区域被照射。然后,旋转反射器26进行旋转而成为图4(b)所示的状态,由于叶片26a1扭转,所以反射LED28光的叶片26a1的反射面S(反射角)变化。其结果是如图4(g)所示,LED28的光被反射为,比图4(f)所示的反射方向更靠近光轴Ax的方向。
接着,旋转反射器26如图4(c)、图4(d)、图4(e)所示那样旋转,LED28光的反射方向在形成有配光图形的车辆前方的区域中,向左右两端部的另一个端部变化。本实施例的旋转反射器26通过旋转120度,能够利用LED28的光把前方向一个方向(水平方向)扫描一次。换言之,成为使一片叶片26a通过LED28前,车辆前方的希望区域就被LED28的光扫描一次。且如图4(f)~图4(j)所示,2次光源(光源虚像)31在凸透镜30的焦点近旁左右移动。叶片26a的数量和形状以及旋转反射器26的旋转速度,要考虑所需要配光图形的特性和所扫描像的闪烁并依据实验和模拟结果来适当设定。另外,作为根据各种配光控制来改变旋转速度的驱动部则优选电动机。由此,能够简便地改变扫描时间。作为这种电动机则优选能够从电动机自身得到旋转时间信息的。具体地能够举出DC无刷电动机。在使用DC无刷电动机的情况下,由于能够从电动机自身得到旋转时间信息,所以能够省略编码器等机器。
本实施例的旋转反射器26通过在叶片26a的形状和旋转速度上想办法,能够使用LED28的光把车辆前方在左右方向进行扫描。图5(a)~图5(e)是表示与旋转反射器处于图4(f)~图4(j)状态对应的扫描位置的投影图像的图。图的纵轴和横轴的单位是度(°),表示照射范围和照射位置。如图5(a)~图5(e)所示,由于旋转反射器26的旋转而投影图像在水平方向移动。
图6(a)是表示使用本实施例的车辆用前照灯,相对光轴而扫描左右±5度范围时配光图形的图,图6(b)是表示图6(a)所示配光图形的发光强度分布的图,图6(c)是表示使用本实施例的车辆用前照灯,把配光图形中的一个部位遮光状态的图,图6(d)是表示图6(c)所示配光图形的发光强度分布的图,图6(e)是表示使用本实施例的车辆用前照灯,把配光图形中的多个部位遮光状态的图,图6(f)是表示图6(e)所示配光图形的发光强度分布的图。
如图6(a)所示,本实施例的车辆用前照灯10使LED28的光被旋转反射器26反射,由反射的光扫描前方而实质性地能够形成矩形的高光束用配光图形。由于通过旋转反射器26向一方向的旋转就能够形成希望的配光图形,所以不需要谐振反射镜那样特殊的机构来驱动,且少有如谐振反射镜那样对于反射面大小的限制。因此,通过选择具有更大反射面的旋转反射器26,就能够把从光源射出的光高效率地利用在照明。即能够提高配光图形的最大发光强度。本实施例的旋转反射器26与凸透镜30的直径是大致相同的直径,叶片26a的面积也能够与之相应地增大。
具备本实施例光学单元的车辆用前照灯10,使LED28的亮灯灭灯时间和发光强度的变化与旋转反射器26的旋转同步,则能够形成如图6(c)、图6(e)所示把任意区域遮光的高光束用配光图形。在与旋转反射器26的旋转同步且使LED28的发光强度变化(亮灯灭灯)而形成高光束用配光图形的情况下,通过把发光强度变化的相位错开,还能够控制成使配光图形自身旋转。
如上所述,本实施例的车辆用前照灯通过扫描LED的光来形成配光图形,且通过控制发光强度的变化而能够在配光图形的一部分任意形成遮光部。因此,与把多个LED的一部分灭灯来形成遮光部的情况比较,能够以数量少的LED把希望的区域高精度地遮光。由于车辆用前照灯10能够形成多个遮光部,所以在前方有多个车辆存在的情况下,也能够把与各个车辆对应的区域遮光。
且由于车辆用前照灯10能够使基本的配光图形不挪动地进行遮光控制,所以在遮光控制时能够减少给予驾驶员的不舒服感。且由于使灯单元20不挪动地就把配光图形旋转,所以能够把灯单元20的机构简略化。因此,车辆用前照灯10作为用于配光可变控制的驱动部只要具有使旋转反射器26旋转所需要的电动机便可,能够谋求结构的简略化、低成本化和小型化。
如图1和图2所示,本实施例的旋转反射器26把LED28配置其前面,兼作向LED28送风的冷却风扇。因此,不需要分别设置冷却风扇和旋转反射器,能够把光学单元的结构简略化。且由于利用旋转反射器26产生的风把LED28进行空冷,所以能够把用于冷却LED28的散热器省略或者小型化,能够谋求光学单元的小型化、低成本化和重量轻。
该冷却风扇也可以不一定具有直接向光源送风的功能,也可以在散热器等散热部产生对流。例如也可以这样设定旋转反射器26和散热器的配置:使旋转反射器26产生的风在相对LED28另外设置的散热器等散热部近旁产生对流,对LED28进行冷却。散热部也可以不仅如散热器那样是另外体的部件,而是光源的一部分。
(第二实施例)
第一实施例的灯单元在邻接的叶片双方同时有光射入时,由于在不同的方向有两个照射光束同时出现,所以成为配光图形的两端部同时发光。在该情况下难于独立控制配光图形两端部照射状态。于是,在邻接的叶片双方同时有光射入的时间把光源灭灯,以不同时照射配光图形的两端部。另一方面,若在上述的时间把光源临时灭灯,则有配光图形两端部的亮度有某种程度降低的问题。
于是,第二实施例的旋转反射器在邻接的叶片之间设置缺口部,由此,使邻接的叶片双方不会同时有光射入。
图7是第二实施例旋转反射器126的立体图。旋转反射器126在筒状旋转部126b的周向具有多个(图7中是三个)叶片126a,该叶片126a具有在以规定角度旋转期间把从光源射出的光反射并形成希望配光图形的反射面。这些叶片126a的形状与第一实施例旋转反射器26的叶片26a相同,是使由反射所成的2次光源被形成在凸透镜156(参照图8)的焦点附近。且叶片126a具有随着朝向以旋转轴为中心的周向而光轴Ax与反射面所成的角变化的扭转形状。
与第一实施例不同,两片叶片126a彼此在邻接的边处,在一个叶片的端部设置有缺口部126c。缺口部126c被设定成这样的形状:在邻接的两片叶片126a边界附近位于光源的上方期间,来自光源的光射入一个叶片的反射面时,来自光源的光不射入另一个叶片的反射面,而是穿过缺口部126c通过旋转反射器126。由此,在光被邻接的一个叶片反射面反射时,另一个叶片的反射面几乎或完全不产生光的反射。
于是,由于来自光源的光同时向邻接的叶片双方射入的时间大致是零,所以不需要相应地把光源灭灯,或者能够缩短灭灯时间,能够最小限度地抑制照射效率的降低。
考虑到向反射面射入的光线路径,优选各叶片126a的缺口部126c周向长度(图7中的L)被形成得随着从叶片的内侧向外侧而变小。
图8是模式表示包含第二实施例灯单元120结构的俯视图。该灯单元120能够置换第一实施例的灯单元20。
灯单元120具备:上述的旋转反射器126和作为光源的LED等半导体发光元件130。灯单元120中,使旋转反射器126的旋转轴R相对灯单元120的光轴Ax倾斜地配置旋转反射器126。
图8邻接的叶片126a1、126a2中,在跟前侧的叶片126a2设置有缺口部126c。在邻接的叶片126a1、126a2边界附近位于发光元件130上方时,由纵深侧叶片126a1的反射面反射来自发光元件130的光,反射光向凸透镜156射入(图8中的光线A1)。另一方面,在跟前侧的叶片126a2,由于来自发光元件130的光通过缺口部126c(图8中的光线A2),所以能够避免邻接的叶片双方同时有光射入。
由于缺口部126c周向的长度越大,被投影的配光图形端部的亮度就越降低,所以优选根据所容许的亮度降低的程度来选择缺口部126c周向的长度。
从车辆的正面侧看,在相当于是叶片126a的缺口部126c背后的位置,也可以设置作为第二光源功能的第二发光元件132。第二发光元件132被控制成:在旋转反射器126的旋转中仅在叶片126a的缺口部126c位于第二发光元件132的前方期间亮灯。由此,从第二发光元件132射出的光不被叶片126a的反射面反射,而是通过缺口部126c直接向凸透镜156射入(图8中的光线B)。
来自第二发光元件132的光能够在各种用途利用。例如在把第二发光元件132配置在凸透镜156焦点附近的情况下,仅在叶片126a的缺口部126c通过第二发光元件132的前方期间,虽然时间非常短,但能够形成不同的配光图形。也可以把第二发光元件132设定成红外线发光元件。这时,能够把红外线作为夜间视力利用。且也可以代替第二发光元件132而把半导体激光器和利用半导体激光器激发荧光体发光的光源作为第二光源使用,也可以把它们与LED组合作为第二光源使用。
也可以还设置有第二反射器(未图示),该第二反射器具有把来自第二发光元件132的光向叶片126a的缺口部126c反射的反射面。由此,能够提高来自第二发光元件132的光的利用效率。
即使来自第二发光元件132的光被叶片126a的反射面反射,且光的泄漏等也不成为问题的情况下,在旋转反射器126的旋转中也可以使第二发光元件132经常亮灯。
图9是第三实施例旋转反射器226的立体图。该旋转反射器226在第二实施例的灯单元120中,能够置换图7说明的旋转反射器126。
旋转反射器226在筒状旋转部226b的周向具有多个(图9中是三个)叶片226a,该叶片226a具有在以规定角度旋转期间把从光源射出的光反射并形成希望配光图形的反射面。这些叶片226a的形状与第一实施例旋转反射器26的叶片26a相同,是使由反射所成的2次光源被形成在凸透镜156(参照图8)的焦点附近。且叶片226a具有随着朝向以旋转轴为中心的周向而光轴Ax与反射面所成的角变化的扭转形状。
与第一和第二实施例不同,两片叶片226a之间在邻接的边处,两个叶片的端部被形成向同方向弯曲的曲线状,在叶片的端部之间形成有比第二实施例的缺口部126c大的缺口部226c。该缺口部226c与第二实施例同样地被形成这样的形状:在邻接的两片叶片226a边界附近位于光源的上方期间,来自光源的光射入一个叶片的反射面时,来自光源的光不射入另一个叶片的反射面,而是穿过缺口部226c通过旋转反射器226。由此,在光被邻接的一个叶片反射面反射时,另一个叶片的反射面几乎或完全不产生光的反射。
于是,由于来自光源的光同时向邻接的叶片双方射入的时间几乎为零,所以不需要相应地把光源灭灯,或者能够缩短灭灯时间,能够最小限度地抑制照射效率的降低。
考虑到向反射面射入的光线路径,优选各缺口部226c周向长度被形成得随着从叶片的内侧向外侧而变小。
以上,参照上述各实施例说明了本发明,但本发明并不被上述各实施例所限定,把各实施例的结构适当组合和置换也包含在本发明。且根据业内人士的知识,也能够把各实施例的组合和处理的次序适当改换,把各种设计变更等变形向各实施例施加,被加有这种变形的实施形态也包含在本发明的范围。
上述各实施例说明了把灯单元应用在车辆用灯具的情况,但也不一定应用在该领域。例如也可以把各种配光图形替换而应用在进行照明的舞台和娱乐设施的照明器具。现有,该领域的照明器具为了变化照明方向而需要大型的驱动机构,但若是上述实施例的灯单元,则能够通过旋转反射器的旋转和光源的亮灯灭灯而形成配光图形,因此,不需要大型的驱动机构,能够小型化。
符号说明
10车辆用前照灯 120灯单元 126旋转反射器 126a叶片
126c缺口部 130半导体发光元件 132第二发光元件 156凸透镜
Claims (8)
1.一种灯单元,其特征在于,
具有:光源和以旋转轴为中心旋转的旋转反射器,
所述旋转反射器在旋转轴的周向具有多个叶片,该叶片具有在以规定角度旋转期间把从所述光源射出的光反射并形成希望配光图形的反射面,
所述叶片具有随着朝向以旋转轴为中心的周向而光轴与所述反射面所成的角变化的扭转形状,而且还至少切除任一个叶片的一部分,以使来自所述光源的光射入到邻接一侧叶片的反射面时,使来自该光源的光不射入到邻接另一侧叶片的反射面。
2.如权利要求1所述的灯单元,其特征在于,所述叶片缺口部的周向长度随着从叶片的内侧朝向外侧而变小。
3.如权利要求1或2所述的灯单元,其特征在于,在所述叶片缺口部的后方设置第二光源。
4.如权利要求3所述的灯单元,其特征在于,所述第二光源在所述旋转反射器旋转而所述叶片的缺口部位于前方期间亮灯。
5.如权利要求3或4所述的灯单元,其特征在于,还具有第二反射器,该第二反射器具有把来自所述第二光源的光向所述叶片缺口部反射的反射面。
6.如权利要求3至5中任一项所述的灯单元,其特征在于,所述第二光源是红外线光源。
7.如权利要求3至5中任一项所述的灯单元,其特征在于,所述第二光源是半导体激光器光源,或者是利用半导体激光器激发荧光体发光的光源。
8.一种车辆用灯具,其特征在于,使用权利要求1至7中任一项所述的灯单元。
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