DE112019003756B4

DE112019003756B4 - Scheinwerfervorrichtung

Info

Publication number: DE112019003756B4
Application number: DE112019003756.0T
Authority: DE
Inventors: Toshinori Sugiyama; Yasuhiko Kunii; Masahiro Kishigami
Original assignee: Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd Oyamazaki Jp
Priority date: 2018-07-24
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2023-08-17
Anticipated expiration: 2039-05-18
Also published as: JP7097974B2; WO2020021825A1; JPWO2020021825A1; US11378244B2; CN112469941A; US20220003375A1; DE112019003756T5

Abstract

Scheinwerfervorrichtung (1) zum Montieren an einem Fahrzeug (2), wobei die Scheinwerfervorrichtung umfasst:einen Abblendlichtscheinwerfer (10), der dazu konfiguriert ist, ein Abblendlicht zu emittieren,wobei der Abblendlichtscheinwerfer beinhaltet:eine Festkörperlichtquelle für das Abblendlicht;ein optisches System (13) zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht, das dazu konfiguriert ist, ein von der Festkörperlichtquelle für das Abblendlicht emittiertes Licht zu kondensieren, wobei das optische System zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht auf einer optischen Achse der Festkörperlichtquelle für das Abblendlicht angeordnet ist;einen Lichtverteilungssteuerlichtleiter (14) für das Abblendlicht, der auf der optischen Achse angeordnet ist, wobei ein Licht von dem optischen System zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht in den Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht eintritt, wobei der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht dazu konfiguriert ist, dessen Lichtverteilung zu steuern und ein Licht zu emittieren; undeine Projektorlinse (11) für das Abblendlicht, die auf der optischen Achse angeordnet ist, wobei das Licht von dem Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht in die Projektorlinse für das Abblendlicht eintritt, wobei die Projektorlinse für das Abblendlicht dazu konfiguriert ist, ein Licht zu projizieren,wobei der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht beinhaltet:eine Einfallfläche (F2), in die das Licht von dem optischen System zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht eintritt;mehrere Totalreflexionsflächen (f1-f5); undeine Mehrzahl von Emissionsflächen (F3), von der das Licht zur Projektorlinse für das Abblendlicht emittiert wird, undwobei ein erstes Licht des von der Einfallfläche einfallenden Lichts von einer ersten Emissionsfläche der Mehrzahl von Emissionsflächen emittiert wird, ohne die mehreren Totalreflexionsflächen zu erreichen, und ein zweites Licht des einfallenden Lichts von einer weiteren Emissionsfläche der Mehrzahl von Emissionsflächen über mehrfache Totalreflexion durch die mehreren Totalreflexionsflächen emittiert wird, wobei die weitere Emissionsfläche unterschiedlich zur ersten Emissionsfläche ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik für eine Scheinwerfervorrichtung zum Montieren an einem Fahrzeug.
STAND DER TECHNIK
Eine Scheinwerfervorrichtung für ein Fahrzeug beinhaltet einen Mechanismus zum Emittieren eines Abblendlichts (also eines Scheinwerfers zum Überholen) und eines Fernlichts (also eines Scheinwerfers zum Fahren). Das Abblendlicht ist so definiert, dass es in der Lage ist, eine Straßenoberfläche von 40 Metern voraus auszuleuchten. Das Fernlicht ist so definiert, dass es in der Lage ist, eine Fahrbahnfläche von 100 Metern voraus auszuleuchten. Bei einem entgegenkommenden Fahrzeug o. ä. ist definiert, das Abblendlicht anstelle des Fernlichts zu verwenden, um eine Gefährdung durch Blendung zu vermeiden. Eine Trennlinie für das Abblendlicht bezeichnet eine Grenzlinie zum Abtrennen und Abschirmen eines oberen Lichts eines Beleuchtungslichts.
Eine herkömmliche Scheinwerfervorrichtung weist eine Konfiguration, in der eine Blende, die ein lichtabschirmendes Bauteil ist, bereitgestellt wird, oder eine Konfiguration auf, in der eine Lichtquelle so angeordnet ist, dass eine optische Achse der Lichtquelle geneigt ist, zum Beispiel als Mittel zur Bildung einer Trennlinie für ein Abblendlicht.
Ferner wurden in den letzten Jahren Halbleiter-Lichtquellen-einrichtungen wie eine Leuchtdiode (light emitting diode - LED) als Festkörperlichtquellen entwickelt. Solche, die jeweils eine LED als Lichtquelle verwenden, wurden für eine Scheinwerfervorrichtung für ein Fahrzeug entwickelt.
Als Beispiel für die herkömmliche Technik in Bezug auf die vorstehend beschriebene Scheinwerfervorrichtung dient die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. JP 2015 - 133 170 A (Patentdokument 1). Im Patentdokument 1 wird beschrieben, dass eine Scheinwerfereinheit für ein Fahrzeug bereitgestellt wird, die in Gewicht und Größe reduziert werden und einen Einfluss von Sonnenlicht unterdrücken kann, während eine Lichtmenge sichergestellt wird, die von der Scheinwerfereinheit für das Fahrzeug nach außen durch eine LED emittiert wird.
Ferner beschreibt ein Nicht-Patent-Dokument 1, dass eine Höhe von 25 Metern als Scheinwerfer für ein Fahrzeug unter Verwendung einer LED realisiert ist.
DOKUMENTE AUS DEM ZUGEHÖRIGEN STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. JP 2015 - 133 170 A
WO 2014 / 174 843 A1 beschreibt ein Scheinwerfermodul für ein Fahrzeug mit einer Lichtquelle, einem Lichtleitbauteil und einer Projektionslinse. Die Lichtquelle emittiert Licht, das Beleuchtungslicht bildet. Auf die Lichtleitkomponente fällt das von der Lichtquelle emittierte Licht von einer Einfallsfläche als Einfallslicht, und das Einfallslicht wird durch Reflexion des Einfallslichts an Seitenflächen überlagert und von einer Emissionsfläche emittiert. Die Projektionslinse projiziert das von der Emissionsfläche emittierte Licht. Das lichtleitende Bauteil hat eine schräge Fläche an einer Seitenfläche. Die Helligkeit eines Teils eines Bereichs wird durch Überlagerung von einfallendem Licht, bei dem einfallendes Licht von der geneigten Fläche reflektiert wurde, mit einfallendem Licht, das nicht von der geneigten Fläche in einem Teil eines Bereichs auf der Emissionsfläche reflektiert wurde, heller gemacht als andere Bereiche.
DE 10 2010 046 021 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem Mehrfunktions-Projektionsmodul, das dazu eingerichtet ist, Licht einer ersten Lichtquelle in einem ersten Strahlengang in eine im Vorfeld des Projektionsmoduls liegende erste Lichtverteilung zu überführen, und Licht einer zweiten Lichtquelle in einem zweiten Strahlengang in eine im Vorfeld des Projektionsmoduls liegende zweite Lichtverteilung zu überführen. Eine Blende, die eine Blendenkante aufweist, besteht aus einem Verbund aus einem transparenten Stützkörper und einer Schicht, die aus einem anderen Material besteht als der transparente Stützkörper, wobei der transparente Stützkörper eine Lichtaustrittsseite und eine von der Lichtaustrittsseite begrenzte Blendenfläche aufweist, auf der die Schicht haftend aufliegt.
NICHT-PATENT-DOKUMENTE
Nicht-Patent-Dokument 1: Thin Lens Solutions for Lighting, A. Perrotin, Valeo Lighting System, Angers, Frankreich, 12th International Symposium on Automotive Lightning -ISAL 2017 -Proceedings of the Conference: Volume 17., S. 155-158.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLLEN
In einem Fall, in dem eine Blende, die ein lichtabschirmendes Bauteil ist, als Mittel zur Bildung einer Trennlinie für ein Abblendlicht bereitgestellt wird, oder in einem Fall, in dem eine Lichtquelle so angeordnet ist, dass eine optische Achse der Lichtquelle geneigt ist, muss die herkömmliche Scheinwerfervorrichtung zum Beispiel eine Dicke aufweisen, die dicker ist als eine bestimmte Höhe in einer Höhenrichtung der Scheinwerfervorrichtung. Aus diesem Grund besteht bei der herkömmlichen Scheinwerfervorrichtung im Hinblick auf eine geringere Dicke noch Raum für Verbesserungen. Ferner wird zum Beispiel in einem Fall, in dem die herkömmliche Scheinwerfervorrichtung so konfiguriert ist, dass ein Licht von der Lichtquelle durch den Schirm abgeschirmt wird, die Lichtausnutzung aufgrund des abgeschirmten Lichts vergeudet und besteht bei der herkömmlichen Scheinwerfervorrichtung im Hinblick auf die Effizienz der Lichtausnutzung auch Raum für Verbesserungen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Technik bereitzustellen, die in der Lage ist, eine geringere Dicke und eine Verbesserung der Lichtausnutzung in einem Fall zu realisieren, in dem ein Mechanismus zum Emittieren eines Abblendlichts und eines Fernlichts in Bezug auf eine Technik für eine Scheinwerfervorrichtung bereitgestellt wird.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Eine repräsentative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist durch eine Scheinwerfervorrichtung gekennzeichnet, die eine nachstehend beschriebene Konfiguration aufweist.
Eine Scheinwerfervorrichtung gemäß einer Ausführungsform ist eine Scheinwerfervorrichtung zum Montieren an einem Fahrzeug. Die Scheinwerfervorrichtung beinhaltet einen Abblendlichtscheinwerfer, der dazu konfiguriert ist, ein Abblendlicht zu emittieren. Der Abblendlichtscheinwerfer beinhaltet: eine Festkörperlichtquelle für das Abblendlicht; ein optisches System zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht, das dazu konfiguriert ist, ein von der Festkörperlichtquelle für das Abblendlicht emittiertes Licht zu kondensieren, wobei das optische System zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht auf einer optischen Achse der Festkörperlichtquelle für das Abblendlicht angeordnet ist; einen Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht, der auf der optischen Achse angeordnet ist, wobei ein Licht von dem optischen System zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht in den Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht eintritt, wobei der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht dazu konfiguriert ist, dessen Lichtverteilung zu steuern und ein Licht zu emittieren; und eine Projektorlinse für das Abblendlicht, die auf der optischen Achse angeordnet ist, wobei das Licht von dem Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht in die Projektorlinse für das Abblendlicht eintritt, wobei die Projektorlinse für das Abblendlicht dazu konfiguriert ist, ein Licht zu projizieren. Der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht beinhaltet: eine Einfallfläche, in die das Licht von dem optischen System der Lichtquelle für das Abblendlicht eintritt; mehrere Totalreflexionsflächen; und eine Emissionsfläche, von der das Licht zur Projektorlinse für das Abblendlicht emittiert wird. In diesem Fall wird ein erstes Licht des von der Einfallfläche einfallenden Lichts von der Emissionsfläche emittiert, ohne die mehreren Totalreflexionsflächen zu erreichen, und wird ein zweites Licht des einfallenden Lichts von der Emissionsfläche über mehrfache Totalreflexion durch die mehreren Totalreflexionsflächen emittiert.
Eine Scheinwerfervorrichtung gemäß einer Ausführungsform ist eine Scheinwerfervorrichtung zum Montieren an einem Fahrzeug. Die Scheinwerfervorrichtung beinhaltet einen Fernlichtscheinwerfer, der dazu konfiguriert ist, ein Fernlicht zu emittieren. Der Fernlichtscheinwerfer beinhaltet: eine Festkörperlichtquelle für das Fernlicht; ein optisches System zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht, dazu konfiguriert, ein von der Festkörperlichtquelle für das Fernlicht emittiertes Licht zu kondensieren, wobei das optische System zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht auf einer optischen Achse der Festkörperlichtquelle für das Fernlicht angeordnet ist; einen Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht, der auf der optischen Achse angeordnet ist, wobei ein Licht von dem optischen System zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht in den Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht eintritt, wobei der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht dazu konfiguriert ist, dessen Lichtverteilung zu steuern und ein Licht zu emittieren; und eine Projektorlinse für das Fernlicht, die auf der optischen Achse angeordnet ist, wobei das Licht von dem Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht in die Projektorlinse für das Fernlicht eintritt, wobei die Projektorlinse für das Fernlicht dazu konfiguriert ist, ein Licht zu projizieren. Der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht beinhaltet: eine Einfallfläche, in die das Licht von dem optischen System der Lichtquelle für das Fernlicht eintritt; und eine Emissionsfläche, von der das Licht zur Projektorlinse für das Fernlicht emittiert wird. In diesem Fall weist mindestens eine von der Einfallfläche und der Emissionsfläche des Lichtverteilungssteuerlichtleiters für das Fernlicht eine vertikal asymmetrische Form in vertikaler Richtung auf einer Schnittfläche auf, die durch eine Richtung der optischen Achse und die vertikale Richtung gebildet wird.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der repräsentativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, in Bezug auf eine Technik für eine Scheinwerfervorrichtung, bei der ein Mechanismus zum Emittieren eines Abblendlichts und eines Fernlichts bereitgestellt wird, eine dünne Bauweise und eine verbesserte Lichtausnutzungseffizienz zu realisieren.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Fahrzeugs zeigt, an dem eine Scheinwerfervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert ist;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration der gesamten Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration des Inneren der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
4 ist eine Ansicht, die einen horizontalen Schnitt eines Abblendlichtscheinwerfers und einen Lichtweg eines Abblendlichts in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
5 ist eine Ansicht, die einen vertikalen Schnitt des Abblendlichtscheinwerfers und den Lichtweg des Abblendlichts in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
6 ist eine Ansicht, die einen horizontalen Schnitt eines Fernlichtscheinwerfers und einen Lichtweg eines Fernlichts in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
7 ist eine Ansicht, die einen vertikalen Schnitt des Fernlichtscheinwerfers und den Lichtweg des Fernlichts in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines optischen Systems zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines optischen Systems zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
10 ist eine Ansicht, die einen horizontalen Schnitt des optischen Systems zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht und den Lichtweg in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer Einfallseite eines Lichtverteilungssteuerlichtleiters für das Abblendlicht in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
12 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer Emissionsseite des Lichtverteilungssteuerlichtleiters für das Abblendlicht in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
13 ist eine Draufsicht auf den Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform;
14 ist eine Ansicht, die einen horizontalen Schnitt des Lichtverteilungssteuerlichtleiters für das Abblendlicht und einen Lichtweg in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
15 ist eine Ansicht, die einen vertikalen Schnitt des Lichtverteilungssteuerlichtleiters für das Abblendlicht und den Lichtweg in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
16 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer Einfallseite eines Lichtverteilungssteuerlichtleiters für das Fernlicht in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
17 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer Emissionsseite des Lichtverteilungssteuerlichtleiters für das Fernlicht in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
18 ist eine Ansicht, die einen vertikalen Schnitt des Lichtverteilungssteuerlichtleiters für das Fernlicht in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt;
19 ist eine Ansicht, die die Lichtstromflächenformen einer Einfallfläche und einer Emissionsfläche des Lichtverteilungssteuerlichtleiters für das Fernlicht in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt; und
20 ist eine Ansicht, die die Lichtverteilungscharakteristik des Abblendlichts und des Fernlichts in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es ist zu beachten, dass in allen Zeichnungen zur Erläuterung der Ausführungsform im Allgemeinen das gleiche Bezugszeichen jeweils der gleichen Einheit zugewiesen ist und ihre wiederholte Erläuterung weggelassen wird.
(Ausführungsform)
Unter Bezugnahme auf 1 bis 20 wird eine Scheinwerfervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform gibt eine Konfiguration in einem Fall an, in dem LED insbesondere als Festkörperlichtquelle verwendet werden. Durch den Einsatz der LED lässt sich die Vorrichtung dünner und kleiner gestalten. In diesem Fall ist es für die Realisierung der dünnen Bauweise der gesamten Vorrichtung notwendig, die Vorrichtung so zu konfigurieren, dass andere Bauteile als die Licht-LED dünner werden. Aus diesem Grund nimmt die Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform keine Konfiguration an, in der eine Blende, die ein Lichtabschirmelement ist, für einen Mechanismus zum Emittieren eines Abblendlichts bereitgestellt wird. Die Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform realisiert eine dünne Bauweise und eine hohe Lichtausnutzung, und zwar durch die Schaffung von Strukturen eines optischen Systems zur Lichtquellenkondensation und eines Lichtverteilungssteuerlichtleiters zusätzlich zu den LED. Insbesondere bildet die Scheinwerfervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ein Abblendlicht und eine Trennlinie, und zwar durch Verwendung einer mehrfachen Totalreflexion innerhalb des Lichtleiters.
[Fahrzeug und Scheinwerfervorrichtung]
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Umrisskonfiguration eines Fahrzeugs 2, an dem eine Scheinwerfervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform montiert ist. (A) von 1 zeigt die Scheinwerfervorrichtung 1 (1a, 1b) jeweils an der rechten und linken Position eines vorderen Abschnitts des Fahrzeugs 2 montiert. Die Scheinwerfervorrichtung 1 beinhaltet eine Scheinwerfervorrichtung 1a, die auf der rechten Seite des vorderen Abschnitts bereitgestellt ist, und eine Scheinwerfervorrichtung 1 b, die auf der linken Seite des vorderen Abschnitts bereitgestellt ist.
Es ist zu beachten, dass eine Richtung X, eine Richtung Y und eine Richtung Z als Richtungen zur Erklärung angegeben sind. Die Richtung X ist eine erste horizontale Richtung und entspricht einer Seitenrichtung, einer Querrichtung oder einer Breitenrichtung des Fahrzeugs 2 oder der Scheinwerfervorrichtung 1. Die Richtung Y ist eine vertikale Richtung und entspricht einer Höhenrichtung des Fahrzeugs 2 oder der Scheinwerfervorrichtung 1. Die Richtung Z ist eine zweite horizontale Richtung und entspricht einer Vorwärts-Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs 2 oder einer Richtung der optischen Achse der Scheinwerfervorrichtung 1.
(B) von 1 zeigt einen vergrößerten Abschnitt, der die Scheinwerfervorrichtung 1a beinhaltet, die an der in (A) dargestellten rechten Seite bereitgestellt ist. Diese Scheinwerfervorrichtung 1 (1a) gliedert sich grob in einen Abblendlichtscheinwerfer 10 und einen Fernlichtscheinwerfer 20, durch die die Scheinwerfervorrichtung 1 (1a) konfiguriert ist. Der Abblendlichtscheinwerfer 10 ist ein Mechanismus zum Emittieren von Abblendlicht; er ist an einer Position nahe der Außenseite in Richtung X des vorderen Abschnitts des Fahrzeugs 2 angeordnet; und er ist durch mehrere Reihen, zum Beispiel drei Reihen, von Abblendlichteinheiten konfiguriert. Der Fernlichtscheinwerfer 20 ist ein Mechanismus zum Emittieren von Fernlicht; er ist an einer Position nahe der Innenseite in Richtung X des vorderen Abschnitts des Fahrzeugs 2 angeordnet; und er ist durch mehrere Reihen, zum Beispiel zwei Reihen, von Fernlichteinheiten, konfiguriert.
Es ist zu beachten, dass die linksseitig bereitgestellte Scheinwerfervorrichtung 1 b eine ähnliche Konfiguration wie die rechtsseitig bereitgestellte Scheinwerfervorrichtung 1a in einer im Wesentlichen symmetrischen Form aufweist. Die rechts- und linksseitig bereitgestellten Scheinwerfervorrichtungen 1 (1a, 1b) weisen voneinander abweichende Lichtverteilungen auf, die im Wesentlichen symmetrisch geformt sind und jeweils geeignete Lichtverteilungen aufweisen. Insbesondere ist die Lichtverteilungscharakteristik, wie später noch beschrieben wird, so ausgelegt, dass die Scheinwerfervorrichtung 1 auf einer optischen Achse der Scheinwerfervorrichtung 1 eine Fahrbahnseite stärker ausleuchtet als eine Gegenfahrbahnseite.
[Scheinwerfervorrichtung]
2 und 3 zeigen eine perspektivische Ansicht einer Konfiguration der Scheinwerfervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform (zum Beispiel die rechtsseitig bereitgestellte Scheinwerfervorrichtung 1a). 2 zeigt das Aussehen der gesamten Scheinwerfervorrichtung 1. 3 zeigt eine Konfiguration des Inneren der Scheinwerfervorrichtung 1.
In 2 sind der Abblendlichtscheinwerfer 10 und der Fernlichtscheinwerfer 20, die Hauptanschlüsse eines Hauptkörpers der Scheinwerfervorrichtung 1 sind, in einem Scheinwerfergehäuse 30 untergebracht. An einer Rückseite des Scheinwerfergehäuses 30, also einer Rückseite davon in Richtung Z, die den Lichtquellenseiten des Abblendlichtscheinwerfers 10 und des Fernlichtscheinwerfers 20 entspricht, ist ein Kühlkörper 31 befestigt.
Eine Seitenfläche einer Vorderseite des Scheinwerfergehäuses 30 in Richtung Z ist geöffnet, und die jeweiligen Projektorlinsen des Abblendlichtscheinwerfers 10 und des Fernlichtscheinwerfers 20 sind freiliegend angeordnet. Als Projektorlinse für Abblendlicht 11 sind drei Projektorlinsen 11a, 11 b und 11c in Richtung X auf der Seite des Abblendlichtscheinwerfers 10 angeordnet. Als Projektorlinse für das Fernlicht 21 sind zwei Projektorlinsen 21a und 21b in Richtung X auf der Seite des Fernlichtscheinwerfers 20 angeordnet.
In 3 ist der Abblendlichtscheinwerfer 10 durch drei Reihen von Abblendlichteinheiten 10a, 10b und 10c in Richtung X als drei Abblendlichteinheiten konfiguriert, von denen jede eine ähnliche Struktur wie die andere aufweist. Der Fernlichtscheinwerfer 20 ist durch zwei Reihen von Fernlichteinheiten 20a und 20b in Richtung X als zwei Fernlichteinheiten konfiguriert, von denen jede eine ähnliche Struktur wie die andere aufweist.
Ein LED-Substrat 32 ist so im Scheinwerfergehäuse 30 befestigt, dass es sich in Richtung X auf einer X-Y-Ebene, die eine Seitenfläche der Rückseite in Richtung Z ist, lang erstreckt. Der Kühlkörper 31 ist an einer Oberfläche des LED-Substrats 32 befestigt, die der Rückseite in Richtung Z zugewandt ist. Der Kühlkörper 31 weist mehrere Rippen auf und führt die Wärme aus mehreren LED ab. Obwohl sie in 3 nicht sichtbar sind, sind, wie in 4 und dergleichen dargestellt, mehrere LED (LED-Elemente) als Festkörperlichtquellen auf der X-Y-Ebene implementiert, die eine Hauptfläche des LED-Substrats 32 ist und einer Vorderseite in Richtung Z zugewandt ist. Die mehreren LED sind insgesamt fünf LED, die fünf Reihen von Mechanismen zum Emittieren von Licht (einschließlich der Abblendlichteinheiten und der Fernlichteinheiten) entsprechen, und beinhalten drei LED für das Abblendlicht und zwei LED für das Fernlicht. Auf dem LED-Substrat 32 ist eine Schaltung zum Steuern des Ein- und Ausschaltens jeder der mehreren LED und dergleichen implementiert. Es ist zu beachten, dass in der Ausführungsform mehrere LED auf einem LED-Substrat 32 implementiert sind, es kann aber auch so konfiguriert sein, dass mehrere Stücke von LED-Substraten verwendet werden, auf denen jeweils eine oder mehrere LED implementiert sind. Durch die Verwendung der LED ist es möglich, eine dünne Scheinwerfervorrichtung 1 zu realisieren, die einen geringen Energieverbrauch, eine lange Lebensdauer, niedrige Kosten und einen hervorragenden Umweltschutz aufweist.
LED-Kollimatoren, die ein optisches System zur Lichtquellenkondensation bilden, sind an Positionen optischer Achsen der jeweiligen LED auf dem LED-Substrat 32 an der Vorderseite entlang der Richtung Z, die die Richtung der optischen Achse ist, angeordnet. In der Seite des Abblendlichtscheinwerfers 10 sind in Richtung X drei LED-Kollimatoren 13a, 13b und 13c als LED-Kollimator 13, der ein optisches System zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht ist, angeordnet. In der Seite des Fernlichtscheinwerfers 20 sind in Richtung X zwei LED-Kollimatoren 23a und 23b als LED-Kollimatoren 23, die ein optisches System zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht sind, angeordnet.
Eine Lichtquelleneinheit des Abblendlichtscheinwerfers 10 in der Scheinwerfervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform ist durch eine LED für das Abblendlicht (eine LED 12, die in 4 dargestellt ist, und dergleichen), die eine feste Lichtquelle für das Abblendlicht ist, und den LED-Kollimator 13, der ein optisches System zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht ist, konfiguriert. Der LED-Kollimator 13, der das optische System zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht ist, kondensiert ein von der LED emittiertes Licht und führt eine vorbestimmte Lichtverteilungssteuerung aus, um das Licht zu emittieren. Desgleichen ist eine Lichtquelleneinheit für den Fernlichtscheinwerfer 20 durch eine LED für das Fernlicht (eine LED 22, die in 6 dargestellt ist, und dergleichen), die eine feste Lichtquelle für das Fernlicht ist, und die LED-Kollimatoren 23, von denen jeder ein optisches System zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht ist, konfiguriert.
Ein Lichtverteilungssteuerlichtleiter ist an einer vorbestimmten Position, getrennt durch einen Raum mit einem vorbestimmten Abstand an der Vorderseite in Richtung Z in Bezug auf jeden der LED-Kollimatoren angeordnet. Der Abblendlichtscheinwerfer 10 beinhaltet einen Lichtleiter 14, der ein Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht ist. Der Lichtleiter 14 beinhaltet drei Lichtleiter 14a, 14b, und 14c, die nach drei Reihen in Richtung X angeordnet sind. Der Fernlichtscheinwerfer 20 beinhaltet einen Lichtleiter 24, der ein Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht ist. Der Lichtleiter 24 ist ein Lichtleiter, der nach einer Reihe in Richtung X angeordnet ist. Der Lichtleiter 14 und der Lichtleiter 24 sind jeweils an dem Scheinwerfergehäuse 30 befestigt. Der Lichtleiter 14 beim Abblendlicht ist durch drei Lichtverteilungssteuerlinsen für das Abblendlicht konfiguriert, die unabhängig voneinander für die drei Reihen von Abblendlichteinheiten 10a, 10b und 10c bereitgestellt sind. Der Lichtleiter 24 am Fernlicht ist als eine Lichtverteilungssteuerlinse für das Fernlicht konfiguriert, die von zwei Reihen von Fernlichteinheiten 20a und 20b gemeinsam genutzt wird.
Eine Projektorlinse ist Position, getrennt durch einen Raum von einem vorbestimmten Abstand an der Vorderseite in Richtung Z in Bezug auf jeden der Lichtleiter angeordnet. Die Projektorlinse für das Abblendlicht 11 ist für den Lichtleiter 14 an der Abblendlichtseite angeordnet. Die Projektorlinse für das Fernlicht 21 ist für den Lichtleiter 24 an der Fernlichtseite angeordnet. Jede der Projektorlinsen ist an dem Scheinwerfergehäuse 30 befestigt. Die Projektorlinsen 11 und 21 bilden ein optisches Projektionssystem, das das Beleuchtungslicht vergrößert und zusammen mit einer vorbestimmten Lichtverteilungssteuerung in einen Raum vor der Scheinwerfervorrichtung 1, also dem Fahrzeug 2, projiziert.
In der Ausführungsform ist jede der Projektorlinsen 11 und 21 der Abblendlichteinheit und der Fernlichteinheit durch eine asphärische Linse konfiguriert. Diese asphärische Linse ist durch eine bikonvexe Linse konfiguriert, die jeweils konvexe Formen auf einer Einfallseite und einer Emissionsseite zu deren Außenseite hin aufweist, wobei eine Einfallfläche und eine Emissionsfläche jeweils eine asphärische Fläche ist.
Ferner ist insbesondere die Projektorlinse für Abblendlicht 11 als ein Bauteil konfiguriert, so dass die drei Projektorlinsen 11a, 11 b und 11c von drei Reihen von Abblendlichteinheiten 10a, 10b und 10c in Richtung X in Reihe geschaltet sind. Die Projektorlinse für das Fernlicht 21 ist als ein Bauteil konfiguriert, so dass die beiden Projektorlinsen 21a und 21b der beiden Reihen von Fernlichteinheiten 20a und 20b in Richtung X in Reihe geschaltet sind. Jede der Projektorlinsen ist nicht auf eine derartige Konfiguration beschränkt und lässt sich beliebig konfigurieren.
Der Fernlichtscheinwerfer 20 realisiert die Beleuchtung einer Fahrbahn von 100 Metern voraus, und der Abblendlichtscheinwerfer 10 realisiert die Beleuchtung einer Fahrbahn von 40 Metern voraus. Das Abblendlicht weist eine Lichtverteilung in einer Richtung leicht diagonal nach unten in Bezug auf die optische Achse in einer horizontalen Richtung (der Richtung Z) auf.
In der Ausführungsform weist der Abblendlichtscheinwerfer 10 eine Konfiguration auf, in der das Entsprechungsverhältnis zwischen den Lichtquelleneinheiten (die jeweils die LED und den LED-Kollimator 13 beinhalten) und den Lichtleitern 14 unter Berücksichtigung der Lichtmenge, der Positioniergenauigkeit und dergleichen 3:3 beträgt. Der Abblendlichtscheinwerfer 10 ist nicht auf diese Konfiguration beschränkt, sondern lässt sich beliebig konfigurieren. Der Abblendlichtscheinwerfer 10 kann zum Beispiel so konfiguriert sein, dass die mehreren (zum Beispiel drei) Lichtleiter 14 (14a, 14b und 14c) in Richtung X miteinander verbunden sind, um einen Teil zu bilden. Der Abblendlichtscheinwerfer 10 kann zum Beispiel so konfiguriert sein, dass die mehreren (z.B. drei) LED-Kollimatoren 13 (13a, 13b und 13c) in Richtung X miteinander verbunden sind, um einen Teil zu bilden.
In der Ausführungsform weist der Fernlichtscheinwerfer 20 eine Konfiguration auf, in der die Entsprechung zwischen den Lichtquelleneinheiten (die jeweils die LED und den LED-Kollimator 23 beinhalten) und dem Lichtleiter 24 unter Berücksichtigung der Reduzierung der Teileanzahl 2:1 beträgt. Der Fernlichtscheinwerfer 20 ist nicht auf diese Konfiguration beschränkt, sondern lässt sich beliebig konfigurieren. Zum Beispiel kann der Fernlichtscheinwerfer 20 so konfiguriert sein, dass das Entsprechungsverhältnis zwischen den Lichtquelleneinheiten und den Lichtleitern 24 als mehrere (zum Beispiel zwei) unabhängige Lichtleiter 2:2 beträgt.
Eine Konfiguration zur Steuerung der Scheinwerfervorrichtung 1 ist wie folgt. Eine vorbestimmte Steuerung (zum Beispiel eine Motorsteuereinheit), die am Fahrzeug 2 montiert ist, steuert die Scheinwerfervorrichtung 1. Beim Einschalten des Fernlichts gibt die Steuerung ein Steuersignal an das LED-Substrat 32, um alle fünf LED im Fernlichtscheinwerfer 20 sowie im vorstehend beschriebenen Abblendlichtscheinwerfer 10 einzuschalten. Das LED-Substrat 32 schaltet die fünf LED gemäß dem Steuersignal ein. Ferner gibt beim Einschalten des Abblendlichts die Steuerung ein Steuersignal an das LED-Substrat 32, um die drei LED auf der Seite des Abblendlichtscheinwerfers 10 einzuschalten und die zwei LED auf der Seite des Fernlichtscheinwerfers 20 auszuschalten. Das LED-Substrat 32 schaltet gemäß dem Steuersignal die drei LED ein und die zwei LED aus. Es ist zu beachten, dass es als weiteres Steuerungsbeispiel möglich ist, nur die beiden LED auf der Seite des Fernlichtscheinwerfers 20 einzuschalten, oder die ausgewählten Einzel-LED ein- oder auszuschalten.
Es ist zu beachten, dass in der Scheinwerfervorrichtung gemäß der Ausführungsform die mehreren (zum Beispiel fünf) LED, die mehreren Abblendlichteinheiten und die mehreren Fernlichteinheiten dazu verwendet werden, die Beleuchtungsmenge zu gewährleisten. Die Anzahl der LED, die Anzahl der Abblendlichteinheiten und die Anzahl der Fernlichteinheiten sind in der Ausführungsform jeweils nicht begrenzt und können beliebig groß sein.
[Abblendlichtscheinwerfer (1)]
4 zeigt eine Konfiguration eines horizontalen Schnitts (einer X-Z-Ebene) an einer Position einer optischen Achse der LED (angegeben durch eine lange und eine kurze gestrichelte Linie, die einander abwechseln), die einem Fall entspricht, in dem der Abblendlichtscheinwerfer 10 und ein Lichtweg von oben vertikal (in Richtung Y) betrachtet werden. 4 zeigt einen Abschnitt einer Reihe Abblendlichteinheit in Richtung X, aber jede Reihe weist die gleiche Konfiguration auf. Die LED 12, die die LED für das Abblendlicht ist, ist auf der Hauptfläche des LED-Substrats 32 implementiert. Die optische Achse der LED ist eine Linie, die senkrecht zu einer lichtemittierenden Fläche (der X-Y-Ebene) der LED verläuft.
4 zeigt eine Emissionsfläche F1 des LED-Kollimators 13, eine Einfallfläche F2 und eine Emissionsfläche F3 des Lichtleiters 14 sowie eine Einfallfläche F4 und eine Emissionsfläche F5 der Projektorlinse 11. Ferner zeigt 4 ein Licht 401, ein Licht 402 und ein Licht 403. Das Licht 401 ist ein vom LED-Kollimator 13 emittiertes und auf den Lichtleiter 14 einfallendes Licht. Das Licht 402 ist ein vom Lichtleiter 14 emittiertes und auf die Projektorlinse 11 einfallendes Licht. Das Licht 403 ist ein Licht, das von der Projektorlinse 11 emittiert wird. Das Licht 402, das das vom Lichtleiter 14 emittierte Licht ist, enthält Lichtströme (Lichtströme für das Abblendlicht) 15a und 15b, die als mehrere Lichter angegeben sind. Das Abblendlicht 403, das das von der Projektorlinse 11 emittierte Licht ist, ist ein Abblendlicht, das durch einen Lichtstrom 15c für das Abblendlicht konfiguriert ist.
Der Lichtstrom 15a gibt einen Lichtstrom an, der einem ersten Licht entspricht, das ein Teil des Lichts ist, das nicht durch die Totalreflexion im Inneren des Lichtleiters 14 hindurchgeht und so, wie es ist, emittiert wird, ohne von dem auf die Einfallfläche F2 des Lichtleiters 14 einfallenden Licht getrennt zu werden, und zwar basierend auf dem Licht 401 und dem von der Emissionsfläche F3 emittierten Licht. Der Lichtstrom 15b gibt einen Lichtstrom an, der einem zweiten Licht entspricht, das der andere Teil des Lichts ist, das während des Schneidens durch mehrfache Totalreflexion im Inneren des Lichtleiters 14 wiederverwendet und vom einfallenden Licht auf die Einfallfläche F2 des Lichtleiters 14 emittiert wird, und zwar basierend auf dem Licht 401 und dem von der Emissionsfläche F3 emittierten Licht. Der Lichtstrom 15b beinhaltet insbesondere einen Lichtstrom, der sich aufgrund der Totalreflexion in Richtung X nach außen bewegt.
[Abblendlichtscheinwerfer (2)]
5 zeigt eine Konfiguration eines vertikalen Schnitts (einer Y-Z-Ebene) an der Position der optischen Achse, die einem Fall entspricht, in dem der Abblendlichtscheinwerfer 10 und der in 4 dargestellte Lichtweg von deren Seite (in Richtung X) betrachtet werden. In 5 gibt eine Dicke T1 in Richtung Y eine Dicke der Scheinwerfervorrichtung 1 (insbesondere des Abblendlichtscheinwerfers 10) an. Diese Dicke T1 gibt eine grobe Dicke an, die einem Bereich entspricht, in dem das LED-Substrat 32, die LED 12, der LED-Kollimator 13, der Lichtleiter 14 und die Projektorlinse 11, die mit Ausnahme des Scheinwerfergehäuses 30 und Teilen wie Schrauben Hauptbauteile sind, untergebracht sind. In der Scheinwerfervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform kann diese Dicke T1 auf bis zu etwa 20 mm reduziert werden.
In 4 und 5 treten alle Lichtströme von der Emissionsfläche F1 des LED-Kollimators 13 in die Einfallfläche F2 des Lichtleiters 14 ein. Alle Lichtströme von der Emissionsfläche F3 des Lichtleiters 14 treten in die Einfallfläche F4 der Projektorlinse 11 ein. Solange diese Bedingung erfüllt ist, ist eine Richtung des vom Lichtleiter 14 emittierten Lichts nicht besonders begrenzt. In 4 wird der Lichtstrom 15c für das Abblendlicht von der Emissionsfläche F5 der Projektorlinse 11 zu einem Lichtstrom, der aufgrund einer Brechungswirkung zu einem Brennpunkt konvergiert und sich dann in Richtung X ausbreitet. In 5 tritt der Lichtstrom von der Emissionsfläche F1 des LED-Kollimators 13 in die Einfallfläche F2 des Lichtleiters 14 als ein in Richtung der optischen Achse in Richtung Y eingeengter Lichtstrom ein und wandert in Richtung der Emissionsfläche F3 oder einer Totalreflexionsfläche. Die Lichtströme von der Emissionsfläche F3 des Lichtleiters 14 treten in die Einfallfläche F4 der Projektorlinse 11 als ein in Richtung Y nach oben und unten invertiertes Bild ein. Die Lichtströme von der Emissionsfläche F5 der Projektorlinse 11 werden zum Lichtstrom 15c für das Abblendlicht, das aufgrund der Brechungswirkung leicht schräg nach unten von der optischen Achse in Richtung Y gerichtet ist.
[Fernlichtscheinwerfer (1)]
6 zeigt eine Konfiguration eines horizontalen Schnitts (der X-Z-Ebene) an einer Position der optischen Achse (angegeben durch eine lange und eine kurze gestrichelte Linie, die einander abwechseln), die einem Fall entspricht, in dem der Fernlichtscheinwerfer 20 und ein Lichtweg von oben vertikal (in Richtung Y) betrachtet werden. 6 zeigt einen Abschnitt einer Reihe der Fernlichteinheit in Richtung X, wobei jedoch jede Reihe die gleiche Konfiguration aufweist.
Eine LED 22, die eine LED für das Fernlicht ist, ist auf der Hauptfläche des LED-Substrats 32 implementiert. Es ist zu beachten, dass für die LED 12, die die LED für das Abblendlicht ist, und die LED 22, die die LED für das Fernlicht ist, dasselbe LED-Element verwendet werden kann, oder dass für die LED 12 und die LED 22 jeweils ein anderes LED-Element verwendet werden kann.
6 zeigt eine Emissionsfläche G1 des LED-Kollimators 23, eine Einfallfläche G2 und eine Emissionsfläche G3 des Lichtleiters 24 sowie eine Einfallfläche G4 und eine Emissionsfläche G5 der Projektorlinse 21. Ferner zeigt 6 ein Licht 601, ein Licht 602 und ein Licht 603. Das Licht 601 ist ein Licht, das von der Emissionsfläche G1 des LED-Kollimators 23 emittiert wird und als einfallendes Licht auf die Einfallfläche G2 des Lichtleiters 24 fällt. Das Licht 602 ist ein Licht, das von der Emissionsfläche G3 des Lichtleiters 24 emittiert wird und als einfallendes Licht auf die Einfallfläche G4 der Projektorlinse 21 fällt. Das Licht 603 ist ein Licht, das von der Emissionsfläche G5 der Projektorlinse 21 emittiert wird. Das Licht 603 ist ein Fernlicht, das durch einen Lichtstrom 25 für das Fernlicht konfiguriert ist.
[Fernlichtscheinwerfer (2)]
7 zeigt eine Konfiguration eines vertikalen Schnitts (der Y-Z-Ebene) an der Position der optischen Achse, die einem Fall entspricht, in dem der Fernlichtscheinwerfer 20 und der in 6 dargestellte Lichtweg von der Seite her (in Richtung X) betrachtet werden. Das LED-Substrat 32, die LED 22, der LED-Kollimator 23, der Lichtleiter 24 und die Projektorlinse 21, die Hauptbauteile des Fernlichtscheinwerfers 20 sind, sind in einem Bereich der Dicke T1 in Richtung Y untergebracht. Die Dicke T1 auf der in 7 dargestellten Seite des Abblendlichtscheinwerfers 20 ist die gleiche wie die Dicke T1 auf der in 5 dargestellten Seite des Abblendlichtscheinwerfers 10.
In 6 und 7 betreten alle Lichtströme von der Emissionsfläche G1 des LED-Kollimators 23 die Einfallfläche G2 des Lichtleiters 24. Fast alle Lichtströme von der Emissionsfläche G3 des Lichtleiters 24 betreten die Einfallfläche G4 der Projektorlinse 21. Lichtströme von der Emissionsfläche G1 des LED-Kollimators 23 betreten die Einfallfläche G2 des Lichtleiters 24 als ein in Richtung der optischen Achse in Richtung X und Richtung Y eingeengter Lichtstrom. In 7 betreten die Lichtströme von der Emissionsfläche G3 des Lichtleiters 24 die Einfallfläche G4 der Projektorlinse 21 als ein in Richtung Y nach oben und unten invertiertes Bild. Die Lichtströme von der Emissionsfläche G5 der Projektorlinse 21 werden zu dem Lichtstrom 25 für das Fernlicht, das ein im Wesentlichen paralleles Licht entlang der Richtung der optischen Achse (der Richtung Z) ist.
[Optisches System zur Lichtquellenkondensation für Abblendlicht (1)]
8 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Konfiguration des LED-Kollimators 13, der ein optisches System zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht im Abblendlichtscheinwerfer 10 ist. Um deren Funktionen zu umreißen, hat der LED-Kollimator 13 die Funktion, das Licht der LED 12 zu kondensieren und das Licht in ein Licht umzuwandeln, das im Wesentlichen parallel zur Fahrbahn des Fahrzeugs 2 (zur entsprechenden Richtung Z) verläuft. Insbesondere ist, wie in 4 und 5 dargestellt, das vom LED-Kollimator 13 emittierte Licht ein Licht, das so kondensiert ist, dass es in dem Maße auf die Einfallfläche F2 des Lichtleiters 14 eingeengt ist.
Der LED-Kollimator 13 beinhaltet ein einfallsseitiges Element 131, ein emissionsseitiges Element 132 und Installationseinheiten 133. Jede der Installationseinheiten 133 ist eine Einheit zum Positionieren und Montieren des LED-Kollimators 13 in Bezug auf die LED 12 (4) des LED-Substrats 32, um an der Hauptfläche des LED-Substrats 32 befestigt zu werden. Die Installationseinheiten 133 weisen jeweils zum Beispiel Schraublöcher auf und sind auf beiden Seiten des einfallsseitigen Elements 131 und des emissionsseitigen Elements 132 in Richtung X bereitgestellt.
Das einfallseitige Element 131 weist eine im Wesentlichen konische Form (siehe 10, auf die später noch näher eingegangen wird). Wie in 4 und dergleichen dargestellt, ist das einfallseitige Element 131 so angeordnet, dass es einer lichtemittierenden Fläche der LED 12 auf der optischen Achse der LED 12 zugewandt ist.
Das emissionsseitige Element 132 weist ein Brechungselement 132A und ein Brechungselement 132B auf. Das Brechungselement 132A ist in einem Bereich angeordnet, der eine Bodenfläche eines Konus des einfallseitigen Elements 131 beinhaltet. Das Brechungselement 132B ist in einem zentralen Abschnitt angeordnet, der der optischen Achse entspricht. Das Brechungselement 132B ist am zentralen Abschnitt des Brechungselements 132A einstückig ausgebildet. Das emissionsseitige Element 132 kann als Linsenstruktur konfiguriert werden, indem es einstückig geformt wird.
Wie in 4 und 5 dargestellt, ist das am zentralen Abschnitt bereitgestellte Brechungselement 132B als konvexe Linse konfiguriert, die an der Vorderseite in Richtung Z eine konvexe Form aufweist, um die Lichtverteilung des zentralen Abschnitts in der Nähe der optischen Achse zu verstärken.
Wie in 4 und 5 dargestellt, weist das an einer äußeren Umfangsseite bereitgestellte Brechungselement 132A eine Zylinderform auf und ist als konkave Linse (mit anderen Worten: als Zylinderlinse) konfiguriert, die an der Vorderseite in Richtung Z eine konkave Form aufweist. Diese Zylinderform ist eine säulenförmige Flächenform, die einer eindimensional gekrümmten Fläche entspricht, die in Richtung X eine gekrümmte Linie (mit unterschiedlicher Krümmung) und in Richtung Y eine gerade Linie aufweist.
Wie in 4 und 5 dargestellt, weisen die Lichtströme des vom emissionsseitigen Element 132 des LED-Kollimators 13 emittierten Lichts (des Lichts 401) eine vorbestimmte Lichtverteilung auf, bei der die Einengung in Richtung Y stärker ist als die Einengung in Richtung X. Infolgedessen nehmen die Lichtströme des auf den Lichtleiter 14 einfallenden Lichts durch das vom LED-Kollimator 13 emittierte Licht an einer Position der Einfallfläche F2 eine horizontal (in Richtung X) langgestreckte elliptische Form an (eine in 11 dargestellte Fläche 1101, auf die später eingegangen wird). Bei dieser Konzeption der Lichtverteilung wird der Lichtstrom des auf den Lichtleiter 14 einfallenden Lichts auf einen im Vergleich zum Lichtstrom des Lichts, das vom LED-Kollimator 13 emittiert wird, engeren Bereich eingeengt.
[Optisches System zur Lichtquellenkondensation für Fernlicht (1)]
9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Konfiguration des LED-Kollimators 23, der ein optisches System zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht im Fernlichtscheinwerfer 20 ist. Um dessen Funktionen zu umreißen, hat, wie in 6 und 7 dargestellt, der LED-Kollimator 23 die Funktion, das Licht der LED 22 zu kondensieren und das Licht in ein kondensiertes Licht umzuwandeln, so dass es in Richtung der optischen Achse in Richtung Y in Bezug auf den Lichtleiter 24 eingeengt wird.
Der LED-Kollimator 23 beinhaltet ein einfallsseitiges Element 231, ein emissionsseitiges Element 232 und Installationseinheiten 233. Ebenso wie die Installationseinheiten 133 ist jede der Installationseinheiten 233 eine Einheit zum Positionieren und Montieren des LED-Kollimators 23 in Bezug auf die LED 22 (6) des LED-Substrats 32, um an der Hauptfläche des LED-Substrats 32 befestigt zu werden.
Desgleichen weist das einfallseitige Element 231 eine im Wesentlichen konische Form auf. Wie in 6 und dergleichen dargestellt, ist das einfallseitige Element 231 so angeordnet, dass es einer lichtemittierenden Fläche der LED 22 auf der optischen Achse der LED 22 zugewandt ist.
Das emissionsseitige Element 232 weist ein Brechungselement 232A und ein Brechungselement 232B auf. Das Brechungselement 232A ist in einem Bereich angeordnet, der eine Bodenfläche eines Konus des einfallseitigen Elements 231 beinhaltet. Das Brechungselement 232B ist in einem zentralen Abschnitt angeordnet, der der optischen Achse entspricht. Das Brechungselement 232B ist am zentralen Abschnitt des Brechungselements 232A einstückig ausgebildet. Das emissionsseitige Element 232 kann als Linsenstruktur konfiguriert werden, indem es einstückig geformt wird.
Wie in 6 und 7 dargestellt, ist das am zentralen Abschnitt bereitgestellte Brechungselement 232B als konvexe Linse konfiguriert, die an der Vorderseite in Richtung Z eine konvexe Form aufweist, um die Lichtverteilung des zentralen Abschnitts in der Nähe der optischen Achse zu verstärken.
Wie in 6 und 7 dargestellt, weist das an einer äußeren Umfangsseite bereitgestellte Brechungselement 232A eine im Wesentlichen planare Form auf und ist als flache Linse konfiguriert.
Wie in 6 und 7 dargestellt, weisen die Lichtströme des vom emissionsseitigen Element 232 des LED-Kollimators 23 emittierten Lichts (des Lichts 601) eine vorbestimmte Lichtverteilung auf, bei der die Einengung in Richtung Y stärker ist als die Einengung in Richtung X. Infolgedessen nehmen die Lichtströme des auf den Lichtleiter 24 einfallenden Lichts durch das vom LED-Kollimator 23 emittierte Licht an einer Position der Einfallfläche G2 eine horizontal (in Richtung X) langgestreckte elliptische Form an (eine in 16 dargestellte Fläche 1601, auf die später eingegangen wird). Bei dieser Konzeption der Lichtverteilung werden die Lichtströme des auf den Lichtleiter 24 einfallenden Lichts auf einen im Vergleich zum Lichtstrom des Lichts, das vom LED-Kollimator 23 emittiert wird, engeren Bereich eingeengt.
[Optisches System zur Lichtquellenkondensation für Abblendlicht (2)]
10 zeigt einen horizontalen Schnitt (die X-Z-Ebene) und einen Lichtweg des in 8 dargestellten LED-Kollimators 13. Insbesondere beinhaltet das einfallseitige Element 131 einen konkaven Abschnitt 135 und ein Brechungselement 134, das auf einer Einfallfläche bereitgestellt wird, sowie einen Seitenflächenreflektor 136. Der konkave Abschnitt 135 und das Brechungselement 134 sind so angeordnet, dass sie der lichtemittierenden Fläche der LED 12 auf der optischen Achse der LED 12 zugewandt sind. Eine Öffnungsfläche des konkaven Abschnitts 135 ist an einer Position der lichtemittierenden Fläche der LED 12 angeordnet. Das Brechungselement 134 ist in einer Bodenfläche des konkaven Abschnitts 135 ausgebildet. Das Brechungselement 134 ist als konvexe Linse konfiguriert, die an der Einfallseite eine konvexe Form aufweist.
Der Seitenflächenreflektor 136 weist eine Parabolfläche auf, die durch Drehen einer Schnittfläche einer im Wesentlichen parabelförmigen Fläche um die optische Achse entsteht. Das Licht wird an der Parabolfläche im Inneren des Seitenflächenreflektors 136 totalreflektiert. Das von der lichtemittierenden Fläche der LED 12 emittierte Licht weist eine Lichtverteilung auf, bei der das Licht in jede Richtung um die optische Achse herum emittiert wird, indem die optische Achse als Zentrum verwendet wird. Die Parabolfläche des Seitenflächenreflektors 136 ist in einem Winkelbereich konzipiert, der eine Totalreflexion des Lichts in jede Richtung ermöglicht.
Ein Teil des von der LED 12 emittierten Lichts tritt in das Brechungselement 134 in dem konkaven Abschnitt 135 ein, um eine Brechungswirkung zu erfahren, wodurch es zu einem im Wesentlichen parallelen Licht wird, das in Richtung des Brechungselements 132B geht, das insbesondere in dem zentralen Abschnitt des emissionsseitigen Elements 132 bereitgestellt ist. Das Licht überträgt das Brechungselement 132B, um eine Brechung zu erfahren, und wird als auf das Maß eingeengter Lichtstrom in Richtung der optischen Achse emittiert.
Der andere Teil des von der LED 12 emittierten Lichts überträgt eine Seitenfläche des konkaven Abschnitts 135, um zum Seitenflächenreflektor 136 zu wandern, und wird von der Parabolfläche total reflektiert, um in Richtung des emissionsseitigen Elements 132 zu gelangen. Dabei wird das Licht durch die Totalreflexion an der Parabolfläche in Richtung der optischen Achse in Richtung X und Richtung Y eingeengt. Das Licht überträgt das am Außenumfang vorgesehene Brechungselement 132A, um insbesondere die Brechungswirkung zu erfahren, und wird als im Wesentlichen paralleler Lichtstrom in Richtung X, wie in 4 dargestellt, und als in Richtung der optischen Achse eingeengter Lichtstrom in Richtung Y, wie in 5 dargestellt, emittiert.
Der auf der Fernlichtseite bereitgestellte LED-Kollimator 23 weist eine Konfiguration der Einfallseite auf, die der Konfiguration des auf der Abblendlichtseite bereitgestellten LED-Kollimators 13 ähnlich ist.
Die LED-Kollimatoren 13 und 23 können durch ein allgemeines Formgebungsverfahren unter Verwendung eines Harzmaterials mit sichtbarer Lichtdurchlässigkeit und Wärmebeständigkeit, wie zum Beispiel Polycarbonat (polycarbonate - PC) oder Silikon, hergestellt werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann in der Ausführungsform durch die LED-Kollimatoren 13 und 23 das von den LED 12 und 22 emittierte Licht effizient extrahiert und verwendet werden. Es ist zu beachten, dass die Scheinwerfervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform dazu konfiguriert ist, die mehreren LED-Kollimatoren 13 und 23 unabhängig für jede Reihe zu verwenden, deren Konfiguration aber nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt ist, sondern jede beliebige Konfiguration sein kann. Eine Konfiguration, bei der mehrere LED-Kollimatoren 13 in eine Struktur integriert sind, und eine Konfiguration, bei der mehrere LED-Kollimatoren 23 in eine Struktur integriert sind, sind ebenfalls möglich. Die Konfiguration der Lichtverteilung des von den LED-Kollimatoren 13 und 23 emittierten Lichts ist nicht auf die vorstehend beschriebene Konfiguration beschränkt, sondern kann jede beliebige Konfiguration sein.
[Lichtverteilungssteuerlichtleiter für Abblendlicht (1)]
Eine Konfiguration des Lichtleiters 14, der der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht im Abblendlichtscheinwerfer 10 ist, wird unter Bezugnahme auf 11 bis 15 beschrieben. 11 zeigt eine perspektivische Ansicht der Konfiguration des Lichtleiters 14, der der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht ist. 11 zeigt eine perspektivische Ansicht, wenn die Einfallfläche F2 von der Rückseite in Richtung Z betrachtet wird (der Seite des LED-Kollimators 13). 12 zeigt eine perspektivische Ansicht bezüglich des in 11 dargestellten Lichtleiters 14, wenn die Emissionsfläche F3 von der Vorderseite in Richtung Z (der Seite der Projektorlinse 11) betrachtet wird. 13 zeigt eine Draufsicht (die X-Z-Ebene), wenn der Lichtleiter 14 von oben in Richtung Y in einer Planansicht betrachtet wird. 14 zeigt ein Beispiel für einen horizontalen Schnitt und Lichter an einer Position der optischen Achse des Lichtleiters 14. 15 zeigt eine Konfiguration der Totalreflexion durch den vertikalen Schnitt (die Y-Z-Ebene) des Lichtleiters 14.
In 11 beinhaltet der Lichtleiter 14 eine Einfalleinheit 141, eine Emissionseinheit 142, Totalreflexionseinheiten 143, Installationseinheiten 149 und dergleichen. Ferner wird der Lichtleiter 14 in der vorliegenden Ausführungsform grob in eine erste Lichtleitereinheit 14F und eine zweite Lichtleitereinheit 14E unterteilt. Bezogen auf eine Referenzlinie C1 weist der Lichtleiter 14 auf der Rückseite in Richtung Z die erste Lichtleitereinheit 14F und auf der Vorderseite in Richtung Z die zweite Lichtleitereinheit 14E auf. Die erste Lichtleitereinheit 14F und die zweite Lichtleitereinheit 14E entsprechen Konfigurationsbeispielen für Bauteile in einem Fall, in dem der Lichtleiter 14 durch Spritzgießen hergestellt wird. Abhängig von der Form der einzelnen Elemente und der Konzeption ihres Brechungsindexes werden mehrere Totalreflexionsflächen im Inneren des Lichtleiters 14 gebildet, wie in 15 dargestellt. Aufgrund eines Unterschieds zwischen den Brechungsindizes des Elements und der Luft wird jede der Totalreflexionsflächen an einer Grenze zwischen dem Element des Lichtleiters 14 (Harz, auf das später eingegangen wird) und der Außenluft ausgebildet.
In 11 weist der Lichtleiter 14 die Einfalleinheit 141 auf der Rückseite in Richtung Z in der Nähe der optischen Achse in Richtung X auf und weist jeweils die Totalreflexionseinheiten 143 auf der rechten und linken Seite in Richtung X in Bezug auf die Einfalleinheit 141 auf. Jede der rechten und linken Totalreflexionseinheiten 143 weist ferner die Totalreflexionseinheiten 143 an oberen bzw. unteren Positionen in Richtung Y auf. Die Installationseinheiten 149 sind jeweils an den beiden Außenseiten in Bezug auf die rechten und linken Totalreflexionseinheiten 143 bereitgestellt. Wie in 3 dargestellt, ist jede der Installationseinheiten 149 ein Teil zum Positionieren und Befestigen des Lichtleiters 14 mit den anderen Lichtleitern 14 bzw. dem Lichtleiter 24 und dem Scheinwerfergehäuse 30, die in Richtung X nebeneinander angeordnet sind, und weist zum Beispiel ein Schraubloch auf.
Bei der Einfalleinheit 141 ist die Einfallfläche F2 in der Nähe der optischen Achse durch eine lange und eine kurze gestrichelte Linie, die einander abwechseln, angegeben. Die Einfallfläche F2 weist in Richtung X eine im Wesentlichen ebene Form (14) und in Richtung Y eine gekrümmte Oberflächenform (15) auf.
Auf der Einfallfläche F2 ist ein Bereich 1101 ein Bereich, der eine horizontal langgestreckte elliptische Form aufweist, in den das einfallende Licht (das Licht 401) eintritt. Ein Lichtstrom des auf die Einfallfläche F2 des Lichtleiters 14 einfallenden Lichts (des Lichts 401) weist, wie die Fläche 1101, eine Lichtverteilung von elliptischer Form auf, die relativ horizontal lang ist (in Richtung X). Diese Lichtverteilung ist derart konzipiert, dass die Lichtverteilungscharakteristik des Abblendlichts eine horizontal breite Charakteristik aufweist ((A) aus 20, worauf später eingegangen wird).
[Lichtverteilungssteuerlichtleiter für Abblendlicht (2)]
In 12 weist der Lichtleiter 14 die Emissionseinheit 142 in einem horizontal langen Bereich auf, der ein Zentrum, ein Rechts und ein Links in Richtung X an einem oberen Abschnitt in Richtung Y beinhaltet (einem Abschnitt einer Oberseite in Bezug auf eine Referenzlinie C2 und die zweite Lichtleitereinheit 14E). Die Emissionseinheit 142 weist die Emissionsfläche F3 im Bereich auf. Wie in 13 dargestellt, weist die Emissionsfläche F3 in einem zentralen Bereich in Richtung X eine ebene Fläche parallel zur Richtung X auf (als „erste Emissionsfläche“ bezeichnet), die auf der gegenüberliegenden Seite der Einfalleinheit 141 bereitgestellt wird, und jeweils schräge ebene Flächen auf, die der optischen Achse in Bereichen auf der rechten und linken Seite zugewandt sind (als „zweite Emissionsfläche“ und „dritte Emissionsfläche“ bezeichnet).
Die zweite Lichtleitereinheit 14E ist an einer in Richtung Y Unterseite in Bezug auf die Emissionsfläche F3 und die Referenzlinie C2 in einer Form bereitgestellt, die in Richtung Z zur Vorderseite hin vorsteht. Die zweite Lichtleitereinheit 14E weist die Totalreflexionseinheit 143 auf, und insbesondere sind eine erste Totalreflexionsfläche (die Trennfläche 143C), eine zweite Totalreflexionsfläche und eine dritte Totalreflexionsfläche ausgebildet (die Totalreflexionsflächen f1 bis f3, dargestellt in 15). Die erste Lichtleitereinheit 14F beinhaltet die Einfallfläche F2 und die Emissionsfläche F3, und insbesondere sind in der Totalreflexionseinheit 143 eine vierte Totalreflexionsfläche und eine fünfte Totalreflexionsfläche ausgebildet (die Totalreflexionsflächen f4 und f5, dargestellt in 15). Es ist zu beachten, dass speziell die zweite Lichtleitereinheit 14E durch zwei Teile rechts und links in Richtung X als Teile durch das Spritzgießen konfiguriert ist.
Die Emissionsfläche F3 weist einen Bereich (eine erste Emissionsfläche) 1201 bezüglich des emittierten Lichts im zentralen Bereich (die erste Emissionsfläche) auf. Dieser Bereich 1201 weist eine halb-elliptische Form auf, die durch Schneiden eines Bereichs an einer Unterseite von der Referenzlinie C2 aus einer horizontal (in Richtung X) langen Ellipse erhalten wird, mit anderen Worten: eine halbelliptische Form, die an einer Oberseite einen Bogen und an der Unterseite einen Strang aufweist. Dieser Bereich 1201 ist ein Bereich, in dem hauptsächlich das erste Licht eines auf die Einfallfläche F2 einfallenden Lichts emittiert wird, das nicht durch die Totalreflexion hindurchgeht.
Ferner ist in der Emissionsfläche F3, bezogen auf den zentralen Bereich (die erste Emissionsfläche), ein Bereich bezüglich des emittierten Lichts (eine zweite Emissionsfläche) 1202 in einem Bereich auf der rechten Seite in Richtung X (der zweiten Emissionsfläche) und ein Bereich bezüglich des emittierten Lichts (eine dritte Emissionsfläche) 1203 in einem Bereich auf der linken Seite davon (der dritten Emissionsfläche) bereitgestellt. Desgleichen weist jeder dieser Bereiche 1202 und 1203 eine halbelliptische Form auf, die durch Schneiden eines Bereichs an einer Unterseite erhalten wird. Diese Bereiche 1202 und 1203 sind Bereiche, in denen das zweite Licht des einfallenden Lichts auf die Einfallfläche F2 hauptsächlich über die Totalreflexion emittiert wird. Das zweite Licht wird aus diesen Bereichen 1202 und 1203 emittiert, um über mehrere Totalreflexionsflächen innerhalb des Lichtleiters 14 wiederverwendet zu werden. Das zweite Licht wird in ein Licht umgewandelt, das mit der mehrfachen Totalreflexion in Richtung X nach außen wandert, obwohl es sich um ein Licht handelt, das in den zentralen Bereich eintritt (14).
Ferner zeigt 12 den Lichtstrom 15a für das Abblendlicht, das dem aus dem Bereich 1201 emittierten Licht entspricht, und den Lichtstrom 15b für das Abblendlicht, das dem aus den Bereichen 1202 und 1203 emittierten Licht entspricht. Der Lichtstrom 15d für das Abblendlicht entspricht dem gesamten Emissionslicht (dem Licht 402) von der Emissionsfläche F3 des Lichtleiters 14, das eine Kombination aus dem Lichtstrom 15a für das Abblendlicht und dem Lichtstrom 15b für das Abblendlicht ist und eine in Richtung X breite Lichtverteilung aufweist.
Die Trennfläche 143C ist an der Unterseite in Richtung Y als Schleife gebildet, so dass sie an die Emissionsfläche F3 (einschließlich der Bereiche 1201, 1202 und 1203) der Emissionseinheit 142 angrenzt. Die Trennfläche 143C ist ein Bauteil zum Bilden einer Trennlinie des Abblendlichts. Das erste Licht, das in Richtung der Emissionsfläche F3 des einfallenden Lichts wandert, wird von der Emissionsfläche F3 (den Bereichen 1201, 1202 und 1203) so, wie es ist, emittiert, ohne eine Totalreflexion zu erfahren, und wird zum Lichtstrom 15a für das Abblendlicht. Das zweite Licht, das nicht zur Emissionsfläche F3, sondern zur Trennfläche 143C (der ersten Totalreflexionsfläche) des einfallenden Lichts wandert, wird zum ersten Mal von der Trennfläche 143C totalreflektiert und wandert zur zweiten Totalreflexionsfläche. Das zweite Licht wiederholt dann die Totalreflexion durch jede der mehreren Totalreflexionsflächen (die zweite Totalreflexionsfläche bis zur fünften Totalreflexionsfläche) innerhalb des Lichtleiters 14, um die Emissionsfläche F3 zu erreichen, die an einer Oberseite in Richtung Y bereitgestellt ist, und wird von der Emissionsfläche F3 (die Bereiche 1201, 1202 und 1203) emittiert.
[Lichtverteilungssteuerlichtleiter für Abblendlicht (3)]
13 zeigt, dass die Totalreflexionsfläche jeder der Totalreflexionseinheiten 143 in einer Draufsicht (der X-Z-Ebene) entsprechend 12 und dergleichen als Schleife ausgebildet ist, die der optischen Achse zugewandt ist. Wie in 14 dargestellt, sind im Lichtleiter 14 die mehreren Totalreflexionsflächen aus den mehreren Totalreflexionseinheiten 143 so konzipiert, dass eine Emissionsposition auf der Emissionsfläche F3 in Bezug auf eine Einfallsposition auf der Einfallfläche F2 aufgrund der Totalreflexion des zweiten Lichts in Richtung X nach außen verschoben ist. Insbesondere sind, wie in 13 dargestellt, die mehreren Totalreflexionsflächen einschließlich der Trennfläche 143C (die erste Totalreflexionsfläche) so angeordnet, dass sie um einen Winkel θ1 von etwa 10° bis 15° in Bezug auf die zentrale ebene Fläche (die erste Emissionsfläche) der Emissionsfläche F3 gekrümmt sind, indem die optische Achse als eine Symmetrieachse verwendet wird. Somit beträgt ein rechter und linker Öffnungs-/Schließwinkel θa in der Totalreflexionseinheit 143 (der Trennfläche 143C und dergleichen) der zweiten Lichtleitereinheit 14E an einer Unterseite der Emissionsfläche F3 bei einer Betrachtung von der X-Z-Ebene aus etwa 150° bis 160°. Somit wird der breite Lichtstrom 15d für das Abblendlicht in Richtung X unter Wiederverwendung des einfallenden Lichts durch die Totalreflexion realisiert.
[Lichtverteilungssteuerlichtleiter für Abblendlicht (4)]
In 14 bewegt sich das zweite Licht des auf die Einfallfläche F2 der Einfalleinheit 141 einfallenden Lichts, zum Beispiel ein Licht L41, aufgrund der mehrfachen Totalreflexion (angegeben durch gestrichelte Linien und Punkte) durch die mehreren Totalreflexionsflächen innerhalb des Lichtleiters 14 in Richtung X nach außen (zum Beispiel auf eine rechte Seite) und wird zu einem Licht L42. Das Licht L42 wird als Teil des Lichtstroms 15b für das Abblendlicht von der Emissionsfläche F3 der Emissionseinheit 142 (insbesondere der Bereich 1202 auf der rechten Seite in 12) nach vorne in Richtung Z emittiert.
[Lichtverteilungssteuerlichtleiter für Abblendlicht (5)]
15 zeigt einen vertikalen Schnitt an der ersten Totalreflexionsfläche (der Trennfläche 143C), der der optischen Achsenposition im Lichtleiter 14 entspricht. Wie in 15 dargestellt, weist der Lichtleiter 14 eine Polyederform auf, die mehrere Totalreflexionsflächen in ihrem Inneren beinhaltet. In der Ausführungsform beinhaltet der Lichtleiter 14 die fünf Totalreflexionsflächen f1 bis f5 als mehrere Totalreflexionsflächen.
Die Einfallfläche F2 der Einfalleinheit 141 weist eine Zylinderform mit Konvexität nach außen auf, die eine gekrümmte Oberfläche mit einem Krümmungsradius r1 aufweist. Der Krümmungsradius r1 beträgt etwa 7,5 mm. Es ist zu beachten, dass, wie in 15 dargestellt, das erste Licht des auf die Einfallfläche F2 einfallenden Lichts, zum Beispiel ein Licht L10, von der Emissionsfläche F3 so, wie es ist, emittiert wird, ohne durch die Totalreflexionsflächen f1 bis f5 hindurchzugehen.
Die Totalreflexionsfläche f5, also die fünfte Totalreflexionsfläche, ist an der Totalreflexionseinheit 143 an der Oberseite in Richtung Y so bereitgestellt, dass sie an die Einfallfläche F2 angrenzt. Die Emissionsfläche F3 der Emissionseinheit 142 ist an der Vorderseite in Richtung Z bezüglich der Totalreflexionsfläche f5 bereitgestellt. Die Emissionsfläche F3 der Emissionseinheit 142 weist eine ebene Oberfläche (die erste Emissionsfläche) auf der X-Y-Ebene und die Trennfläche 143C als Totalreflexionsfläche f1 auf, die die erste Totalreflexionsfläche auf der Totalreflexionseinheit 143 ist, die auf der Unterseite in Richtung Y in Bezug auf deren Emissionsfläche F3 bereitgestellt ist. Die Totalreflexionsfläche f2, die die zweite Totalreflexionsfläche ist, ist an der Totalreflexionseinheit 143 auf der Unterseite in Richtung Y so bereitgestellt, dass sie an die Totalreflexionsfläche f1 angrenzt. Die Totalreflexionsfläche f3, die die dritte Totalreflexionsfläche ist, ist an der Totalreflexionseinheit 143 auf der Rückseite in Richtung Z und an der Oberseite in Richtung Y so bereitgestellt, dass sie an die Totalreflexionsfläche f2 angrenzt. Die Einfallfläche F2 ist an der Oberseite in Richtung Y so bereitgestellt, dass sie an die Totalreflexionsfläche f3 angrenzt.
Das Licht L1 gibt ein Beispiel für das zweite Licht des einfallenden Lichts auf der Einfallfläche F2 an. Das Licht L1 tritt zunächst in einen Punkt p1 der Trennfläche 143C (der Totalreflexionsfläche f1) ein. Ein Winkel γ gibt einen Einfallswinkel zu diesem Zeitpunkt an. Eine Linie V gibt eine Normale gegen den Punkt p1 der Trennfläche 143C an. Das Licht L1 wird am Punkt p1 der Trennfläche 143C totalreflektiert und wird zu einem Strahl L2. Daraufhin tritt das Licht L2 in einen Punkt p2 der Totalreflexionsfläche f2 (der zweiten Totalreflexionsfläche) ein und wird totalreflektiert, um zu einem Strahl L3 zu werden. Daraufhin tritt das Licht L3 in einen Punkt p3 der Totalreflexionsfläche f3 (der dritten Totalreflexionsfläche) ein und wird totalreflektiert, um zu einem Strahl L4 zu werden. Daraufhin tritt das Licht L4 in einen Punkt p4 der Totalreflexionsfläche f4 (der vierten Totalreflexionsfläche) ein und wird totalreflektiert, um zu einem Strahl L5 zu werden. Daraufhin tritt das Licht L5 in einen Punkt p5 der Totalreflexionsfläche f5 (der fünften Totalreflexionsfläche) ein und wird totalreflektiert, um zu einem Strahl L6 zu werden. Das Licht L6 wird von der Emissionsfläche F3 emittiert. Es ist zu beachten, dass die Punkte p2 bis p5 und die zugehörigen Totalreflexionsflächen auf einer anderen Schnittfläche liegen, deren Positionen in Richtung X voneinander verschieden sind.
Die Totalreflexionsflächen f1 bis f5 weisen jeweils nach außen konvexe Zylinderformen mit gekrümmten Oberflächen mit Krümmungsradien R1 bis R5 auf. Jeder der Krümmungsradien R1 bis R5 beträgt vorzugsweise 15 bis 30 mm. Es ist zu beachten, dass als Modifikationsbeispiel die Totalreflexionsfläche durch eine ebene Fläche konfiguriert werden kann. Ein relativer Winkel von zwei beliebigen aus den mehreren Totalreflexionsflächen (den Totalreflexionsflächen f1 bis f5) des Lichtleiters 14 ist so eingestellt und konzipiert, dass ein von der Totalreflexionsfläche des einfallenden Lichts geschnittenes Licht durch mehrfache Totalreflexion durch die Totalreflexionsflächen von der Emissionsfläche F3 effizient emittiert wird. Ferner kann als Modifikationsbeispiel eine reflektierende Beschichtung auf einem Teil der Totalreflexionsflächen gebildet werden. Insbesondere muss die Totalreflexionsfläche f5 den Strahl so reflektieren, dass er durch eine Reflexion im Wesentlichen parallel zur Emissionsfläche F3 verläuft. Dadurch kommt ein Einfallswinkel des Lichtstroms in die Nähe eines kritischen Winkels. Daher kann es von größerer Bedeutung sein, unter Berücksichtigung eines Fehlers wie eines Montagewinkels eine reflektierende Beschichtung auf der Totalreflexionsfläche f5 auszubilden.
15 zeigt insbesondere einen Winkel β bezüglich der Trennfläche 143C, die die erste Totalreflexionsfläche ist. Der Winkel β ist ein Winkel in Bezug auf die optische Achse (die Richtung Z). Ein kritischer Winkel θc der Totalreflexion ist auf der Trennfläche 143C dargestellt. Eine Linie C ist eine Linie, die den kritischen Winkel θc von der Linie V bildet. Der kritische Winkel θc ist ein Winkel, der gemäß einem Brechungsindex eines Elements des Lichtleiters 14 erhalten wird. Der Winkel β der Trennfläche 143C wird so eingestellt, dass der Einfallswinkel γ des Strahls (zum Beispiel des Strahls L1) des Lichtstroms 15b für das Abblendlicht um einen vorbestimmten Winkel α (γ = θc + α) größer wird als der kritische Winkel θc. Dieser Winkel α ist 3° oder größer.
Je nach Konfiguration des Lichtleiters 14, die die vorstehend beschriebene Winkelbedingung erfüllt, wird das von der Trennfläche 143C austretende Licht zu null, also die Reflexion an der Trennfläche 143C wird zur Totalreflexion. Dadurch lässt sich eine gute Trennlinie für das Abblendlicht bilden.
[Lichtverteilungssteuerlichtleiter für Abblendlicht (6)]
Um den Lichtleiter 14 kostengünstig auszubilden, ist das Spritzgießen unter Verwendung eines transparenten Harzes als Herstellungsverfahren und Ausgangsmaterial zu bevorzugen. Der Lichtleiter 14 kann durch Spritzgießen unter Verwendung des transparenten Harzes gebildet werden. Als transparentes Harz sind zum Beispiel Acrylharz (insbesondere Polymethylmethacrylat (polymethyl methacrylate - PMMA), PC, Cycloolefinharz und dergleichen geeignet. In der Ausführungsform wird der Lichtleiter 14 zum Beispiel durch Verwendung von PMMA als transparentem Harz ausgebildet. In diesem Fall, in dem ein kritischer Winkel, der aus einem Brechungsindex von 1,49 des PMMA in einem sichtbaren Licht erhalten wird, der kritische Winkel θc ist und der Brechungsindex des PMMA n ist, besteht eine Beziehung Sinθc = 1/n. Daher wird der kritische Winkel θc etwa 42°. Der Winkel β der Trennfläche 143C wird auf der Basis dieses kritischen Winkels θc eingestellt.
Wie vorstehend beschrieben, wird das auf den Lichtleiter 14 einfallende Licht auf das Maß durch den LED-Kollimator 13 eingeengt. Das Licht, das dem zweiten Licht des einfallenden Lichts entspricht, tritt schräg in die Trennfläche 143C ein, wie im Beispiel des Lichts L1. Die Form, einschließlich der mehreren Totalreflexionsflächen, ist so konzipiert, dass sie die Bedingung erfüllt, dass dieses Licht den kritischen Winkel θc der Trennfläche 143C um den vorbestimmten Winkel α (zum Beispiel 3°) überschreitet.
Bei Erfüllung dieser Bedingung ist es ferner erforderlich, die Richtung (den entsprechenden Winkel) des einfallenden Lichtstrahls in eine Vorderseite von der Emissionsfläche F3 (die Vorderseite in Richtung Z) mittels mehrfacher Totalreflexion durch die mehreren Totalreflexionsflächen des Lichtleiters 14 umzuwandeln. Dazu ist es erforderlich, als Konfiguration der mehreren Totalreflexionsflächen des Lichtleiters 14 mindestens das Fünffache der Totalreflexion zu verwenden. Es ist zu beachten, dass bei einer vierfachen Totalreflexion aufgrund der Bedingung des kritischen Winkels keine geeignete Lichtverteilung realisiert werden kann. Ferner kann auch so konfiguriert werden, dass die Anzahl der Totalreflexionen auf das Sechsfache oder Siebenfache erhöht wird. In diesem Fall wird jedoch eine Größe, die die Dicke des Lichtleiters 14 beinhaltet, größer.
Ferner ist es wünschenswert, dass die Form des von der Emissionsfläche F3 umfassend emittierten Lichtstroms eine gleichmäßige halbelliptische Form bildet, die an ihrer Oberseite einen Bogen aufweist, wie in 12 dargestellt. Dies ist auf die Kompatibilität mit der Trennlinie für das Abblendlicht zurückzuführen, also darauf, dass die endgültige Lichtverteilungscharakteristik des Abblendlichts eine Form mit einem Strang an einer Oberseite davon und einem Bogen an einer Unterseite davon aufweist, wie in (A) aus 20 dargestellt, worauf später eingegangen wird. Das zweite Licht, das die Trennfläche 143C (die erste Totalreflexionsfläche) des einfallenden Lichts betritt, nimmt eine halbelliptische Form an, die an einer Unterseite davon einen Bogen aufweist. Ein optisches Bild des zweiten Lichts wird durch die Totalreflexion in Richtung Y nach oben und unten invertiert. Damit eine halbelliptische Form an einer Oberseite davon einen Bogen hat, wenn der Lichtstrom des zweiten Lichts von der Emissionsfläche F3 emittiert wird, wird die Anzahl der Male der Totalreflexion als Bedingung auf eine ungerade Zahl eingestellt. Es ist zu beachten, dass in einem Fall, in dem die Anzahl der Male der Totalreflexion auf eine gerade Zahl eingestellt ist, das optische Bild des zweiten Lichts eine halbelliptische Form annimmt, die einen Bogen an einer Unterseite davon auf der Emissionsfläche F3 aufweist, wodurch es sich von einer halbelliptischen Form des ersten Lichts unterscheidet, die einen Bogen an einer Oberseite davon aufweist.
In Anbetracht der vorstehend beschriebenen Bedingungen ist es optimal, dass die Anzahl der Totalreflexionen durch den Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht das Fünffache beträgt. Dementsprechend weist der Lichtleiter 14 in der Scheinwerfervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform die fünf Totalreflexionsflächen f1 bis f5 für die fünffache Totalreflexion auf. Dadurch realisiert der Lichtleiter 14 eine geeignete Lichtverteilung des emittierten Lichts für das Abblendlicht bei möglichst geringer Dicke.
[Lichtverteilungssteuerlichtleiter für Fernlicht (1)]
Der Lichtleiter 24, der der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht im Fernlichtscheinwerfer 20 ist, wird unter Bezugnahme auf 16 bis 19 beschrieben. 16 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Konfiguration des Lichtleiters 24. 16 zeigt eine perspektivische Ansicht des Lichtleiters 24, wenn die Einfallfläche G2 der Einfalleinheit des Lichtleiters 24 von der Rückseite in Richtung Z betrachtet wird (der Seite des LED-Kollimators 23). 17 zeigt eine perspektivische Ansicht des Lichtleiters 24, wenn die Emissionsfläche G3 der Emissionseinheit des Lichtleiters 24 von der Vorderseite in Richtung Z (der Seite der Projektorlinse 21) betrachtet wird. 18 zeigt einen vertikalen Schnitt (die Y-Z-Ebene) des Lichtleiters 24 an der Position der optischen Achse. 19 zeigt eine planare Konfiguration der X-Y-Ebene, wenn die Einfallfläche G2 und die Emissionsfläche G3 des Lichtleiters 24 in Richtung Z betrachtet werden. Es ist zu beachten, dass 16 und 17 einen Lichtstrom von einem LED-Kollimator 23 für einen Lichtleiter 24 zeigen, aber, wie in 3 und 19 dargestellt, in einem Ausführungsbeispiel ein Lichtleiter 24 zwei Lichtströme von zwei LED-Kollimatoren 23 aufweist.
In 16 beinhaltet der Lichtleiter 24 eine Einfalleinheit 241, eine Emissionseinheit 242, Installationseinheiten 249 und dergleichen. Jede der Installationseinheiten 249 ist eine Einheit zum Positionieren und Montieren des Lichtleiters 24 am Scheinwerfergehäuse 30.
Die Einfalleinheit 241 weist die Einfallfläche G2, die sich in Richtung X lang erstreckt. Die Einfallfläche G2 weist eine zylindrische Form mit Konvexität zur Einfallseite und eine gekrümmte Oberfläche auf, deren Krümmung abhängig von der Position in Richtung Y unterschiedlich ist. Diese Einfallfläche G2 weist eine in Richtung Y vertikal unsymmetrische Form auf. Die Einfallfläche G2 weist eine asymmetrische Form zwischen einem oberen Abschnitt und einem unteren Abschnitt in Bezug auf eine Referenzlinie C3 auf, die durch eine gestrichelte Linie angegeben ist, die sich in der Richtung X entsprechend der Position der optischen Achse erstreckt. Insbesondere weist der obere Abschnitt, bezogen auf die Referenzlinie C3, eine gekrümmte Oberfläche auf, deren Krümmung größer ist als die des unteren Abschnitts.
Ein Bereich 1601 des Lichtstroms des einfallenden Lichts (das Licht 601) vom LED-Kollimator 23 ist an der Position der optischen Achse auf der Einfallfläche G2 dargestellt. Wie in 6 und 7 dargestellt, weist der Bereich 1601 eine leicht horizontal (in Richtung X) lange elliptische Form in Übereinstimmung mit der Lichtverteilung des vom LED-Kollimator 23 kondensierten Lichts auf.
In 17 weist die Emissionseinheit 242 des Lichtleiters 24 die Emissionsfläche G3 auf, die sich in Richtung X lang erstreckt. Die Emissionsfläche G3 weist in der X-Y Ebene eine planare Form auf. An der Position der optischen Achse auf der Emissionsfläche G3 ist ein Bereich 1602 des Lichtstroms des emittierten Lichts dargestellt. Im Gegensatz zur elliptischen Form des Bereichs 1601 wird die elliptische Form des Bereichs 1602 zu einer Form, bei der ein Abschnitt einer Oberseite im Vergleich zu einem Abschnitt einer Unterseite in Bezug auf eine Referenzlinie C4 eingeengt ist, die sich in Richtung X entsprechend der Position der optischen Achse erstreckt.
[Lichtverteilungssteuerlichtleiter für Fernlicht (2)]
18 zeigt die Zylinderform der Einfallfläche G2 in der Einfalleinheit 241 des Lichtleiters 24. Bei dieser Zylinderform beträgt ein Krümmungsradius R21 zum Beispiel in einem Bereich einer Oberseite in Richtung Y bezüglich der optischen Achse (angegeben durch eine lange und eine kurze gestrichelte Linie, die einander abwechseln) 2 bis 5 mm und beträgt ein Krümmungsradius R22 zum Beispiel in einem Bereich einer Unterseite davon 5 bis 20 mm. Der Krümmungsradius R21 im Bereich der Oberseite ist kleiner als der Krümmungsradius R22 im Bereich der Unterseite (R21 < R22). Im einfallenden Licht (dem Licht 601) vom LED-Kollimator 23 wird zum Beispiel ein Licht, das in den Bereich der Oberseite der Einfallfläche G2 eintritt, im Vergleich zu einem Licht, das in den Bereich der Unterseite eintritt, stark gebrochen. Zum Beispiel wird ein Licht L61 der Oberseite zu einem Licht L62, das emittiert wird. Ein Licht L63 der Unterseite wird zu einem Licht L64, das emittiert wird. Dementsprechend erhält auf der Emissionsfläche G3 der Emissionseinheit 242 ein Bereich eines Lichtstroms für das Fernlicht, der dem emittierten Licht (dem Licht 602) entspricht, eine vertikal asymmetrische Form in Richtung Y.
In 19 zeigt (A) die Bereiche 1601 der Lichtströme des einfallenden Lichts auf der Einfallfläche G2 und (B) die Bereiche 1602 der Lichtströme des emittierten Lichts auf der Emissionsfläche G3. Es ist zu beachten, dass 19 einen Zustand zeigt, in dem Lichtströme von zwei Arten von einfallendem Licht aus zwei LED-Kollimatoren 23 in einem Lichtleiter 24 erzeugt werden.
In (A) weist die Einfallfläche G2 einen Bereich 1901 einer Oberseite und einen Bereich 1902 einer Unterseite in Bezug auf eine Referenzlinie C3 auf, die sich in Richtung X entsprechend der Position der optischen Achse erstreckt. Die Krümmung des Bereichs 1901 der Oberseite ist größer als jene des Bereichs 1902 der Unterseite. Jeder der Bereiche 1601 des einfallenden Lichts weist einen Abschnitt einer Oberseite (angegeben durch ein Punktmuster) zum Eintreten in den Bereich 1901 der Oberseite und einen Abschnitt einer Unterseite (angegeben durch ein diagonales Linienmuster) zum Eintreten in den Bereich 1902 der Unterseite in Bezug auf die Referenzlinie C3 auf. Der Abschnitt der Oberseite weist eine halbelliptische Form mit einem Bogen an der Oberseite auf, und der Abschnitt der Unterseite weist eine halbelliptische Form mit einem Bogen an der Unterseite auf.
Desgleichen zeigt (B) die Bereiche 1602 der Lichtströme des emittierten Lichts auf der Emissionsfläche G3 in Bezug auf die Referenzlinie C4. Jeder dieser Bereiche 1602 weist einen Abschnitt einer Oberseite (angegeben durch ein Punktmuster) zum Eintreten in einen Bereich der Oberseite 1903 und einen Abschnitt einer Unterseite (angegeben durch ein diagonales Linienmuster) zum Eintreten in einen Bereich der Unterseite 1904 auf. Ebenso wie (A) weisen der Abschnitt der Oberseite und der Abschnitt der Unterseite jeweils eine halbelliptische Form auf. Der Abschnitt der Oberseite im Bereich 1602 des emittierten Lichts wird durch den Lichtleiter 24 gebrochen und erhält dadurch eine Form, bei der eine Länge davon im Vergleich zu der des in (A) dargestellten Abschnitts der Oberseite in Richtung Y eingeengt ist.
Es ist zu beachten, dass, wie vorstehend beschrieben, die Form des Lichtleiters 24 auf der Fernlichtseite nicht auf die Konfiguration mit der vertikal asymmetrischen Form auf der Einfallfläche G2 der Einfalleinheit 241 beschränkt ist, sondern jede beliebige Konfiguration sein kann. Desgleichen kann er so konfiguriert sein, dass er an einer vorbestimmten Position auf der optischen Achse innerhalb eines Bereichs von der Einfallfläche G2 bis zur Emissionsfläche G3 eine vertikal asymmetrische Form aufweist.
[Lichtverteilungscharakteristik]
(A) aus 20 zeigt die Lichtverteilungscharakteristik des Abblendlichts durch den Abblendlichtscheinwerfer 10. Dieses Abblendlicht entspricht dem von der Projektorlinse 11 emittierten Licht 403 und dem in 4 und dergleichen dargestellten Lichtstrom 15c für das Abblendlicht. In dem in 20 dargestellten Diagramm gibt eine horizontale Achse einen Winkel [Grad (°)] in horizontaler Richtung (Richtung X) und eine vertikale Achse einen Winkel [Grad (°)] in vertikaler Richtung (Richtung Y) an. 20 zeigt die Lichtverteilung, wenn die Rückseite davon (also eine Fahrzeugseite) von der Vorderseite aus in Richtung Z (also einem Punkt auf der Unendlichkeitsseite) betrachtet wird, im Falle der Scheinwerfervorrichtung 1a, die auf der rechten Seite des in 1 dargestellten Fahrzeugs 2 bereitgestellt ist.
In (A) entspricht eine Gerade der horizontalen Achse einer Trennlinie (cutoff line - CL) des Abblendlichts. Wie in (A) aus 20 dargestellt, weist diese Lichtverteilung des Abblendlichts eine Lichtverteilung auf einer im Wesentlichen Unterseite der vertikalen Richtung (der Richtung Y) in Bezug auf die CL auf. In der vorliegenden Ausführungsform liegt eine Verteilung in einem Bereich von etwa 0° bis -12° in Richtung Y vor. Außerdem weist diese Lichtverteilung eine breite Lichtverteilung in horizontaler Richtung (Richtung X) in einem Bereich der Unterseite. In der vorliegenden Ausführungsform liegt eine Verteilung in einem Bereich von etwa -50° bis +50° in Richtung X vor. Das Abblendlicht weist nämlich eine breitere Beleuchtung in Richtung X als das Fernlicht auf. Somit kann als Abblendlicht die Scheinwerfervorrichtung 1 einen breiten Bereich beleuchten, der den rechten und linken Bereich vor dem Fahrzeug 2 beinhaltet.
Es ist zu beachten, dass ein Bereich auf der linken Seite in Richtung X eine etwas breitere Lichtverteilung zur Oberseite hin in Bezug auf die Trennlinie C aufweist als ein Bereich auf deren rechter Seite. Diese Lichtverteilung ist als horizontal asymmetrische Form als geeignete Lichtverteilung entsprechend der auf der rechten Seite bereitgestellten Scheinwerfervorrichtung 1a konzipiert, so dass ein Straßenrandstreifen (die linke Seite in 20) stärker beleuchtet werden kann als ein entgegenkommendes Fahrzeug (die rechte Seite in 20).
Desgleichen zeigt (B) aus 20 die Lichtverteilungscharakteristik des Fernlichts des Fernlichtscheinwerfers 20. Wie in (B) aus 20 dargestellt, weist diese Lichtverteilung des Fernlichts eine Lichtverteilung auf, bei der ein Bereich an einer Oberseite in Richtung Y breiter ist als ein Bereich an einer Unterseite, bezogen auf eine Gerade einer horizontalen Achse (entsprechend der Trennlinie CL) als Referenz. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Richtung Y eine Verteilung in einem Bereich von etwa -5° bis +10° und die Richtung X eine Verteilung in einem Bereich von etwa -20° bis +20° auf. Dieses Fernlicht weist eine Lichtverteilung auf, die stärker im Zentrum konzentriert ist als das Abblendlicht. Jeder der in (B) aus 19 dargestellten Bereiche 1602 der Lichtströme des von dem Lichtleiter 24 emittierten Lichts weist an der Unterseite eine breite Form auf. Wie in (B) aus 20 dargestellt, weist die Lichtverteilung an der Oberseite jedoch eine breite Form durch eine vertikale Kippwirkung auf einen Lichtweg auf. Somit weist das Fernlicht eine geeignete Lichtverteilung mit starker Lichtverteilung im Zentrum auf.
Ferner werden in der Scheinwerfervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform bei eingeschaltetem Fernlicht sowohl das Abblendlicht nach (A) als auch das Fernlicht nach (B) so gesteuert, dass sie wie vorstehend beschrieben eingeschaltet (ON) werden. Deshalb ist die Lichtverteilung des Fernlichts nach (B) so konzipiert, dass der Bereich der Unterseite in Bezug auf die Referenzgerade der horizontalen Achse (entsprechend der Trennlinie CL) breiter ist als der Bereich der Oberseite. Da der Bereich an der Unterseite im Fernlicht durch das Licht des Abblendlichts ergänzt werden kann, ist er als Lichtverteilung mit einer relativ breiten Oberseite auf diese Weise konzipiert. Somit wird in der Scheinwerfervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform die geeignete Lichtverteilung durch Synthese und Kombination von Abblendlicht und Fernlicht realisiert.
[Wirkungen und dergleichen]
Gemäß der Scheinwerfervorrichtung der Ausführungsform ist es möglich, eine dünne Bauweise und eine Verbesserung der Effizienz der Lichtausnutzung zu realisieren, wenn ein Mechanismus zum Emittieren eines Abblendlichts und eines Fernlichts bereitgestellt wird. Darüber hinaus ist es möglich, geeignete Lichtverteilungscharakteristiken zu realisieren, die für das Abblendlicht und das Fernlicht erforderlich sind. Bei der Scheinwerfervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform werden als Festkörperlichtquellen LED-Elemente (die LED 12 und 22) verwendet, die sich leicht dünner realisieren lassen als eine herkömmliche Lichtquellenvorrichtung. Ferner verwendet die Scheinwerfervorrichtung 1 optische Systeme zur Lichtquellenkondensation (die LED-Kollimatoren 13 und 23), die zu den LED-Elementen passen. Die Scheinwerfervorrichtung 1 beinhaltet Lichtleiter (die Lichtleiter 14 und 24), die so ausgelegt konzipiert sind, dass sie gemäß der Konfiguration der LED und der LED-Kollimatoren eine dünne Bauweise zu realisieren in der Lage sind.
Auf der Seite des Abblendlichtscheinwerfers 10 ist dieser Lichtleiter 14 so konfiguriert, dass er die mehreren Totalreflexionsflächen an Abschnitten außer der Einfallfläche F2 und der Emissionsfläche F3 aufweist, um eine Trennlinie für das Abblendlicht auszubilden. Mit anderen Worten beinhaltet dieser Lichtleiter 14 selbst eine Funktion zum Ausbilden von Trennlinien. Bei der Scheinwerfervorrichtung 1 ist es durch die Verwendung dieses Lichtleiters 14 nicht notwendig, eine Abschirmung oder dergleichen bereitzustellen, das ein lichtabschirmendes Element ist, also jeglicher Raum oder Kosten zum Bereitstellen der Abschirmung oder dergleichen sind nicht erforderlich.
Bei der Scheinwerfervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform sind die LED, die LED-Kollimatoren, die Lichtleiter und die Projektorlinsen entlang der Richtung der optischen Achse angeordnet, wodurch die Dicke der gesamten Vorrichtung dünner realisiert werden kann, wie die in 5 dargestellte Dicke T1. Da der dünne Scheinwerfer realisiert werden kann, kann dies zum Beispiel zu einer Verbesserung der Freiheitsgrade bei der äußeren Gestaltung (oder Konzeption) eines Fahrzeugs beitragen. Ferner wird bei der Scheinwerfervorrichtung 1 darüber hinaus das Licht von der LED 12 auf der Seite des Abblendlichtscheinwerfers 10 wiederverwendet, ohne dass das Licht aufgrund der Struktur der Totalreflexion durch den Lichtleiter 14 austritt, wodurch sich eine effiziente Lichtverteilung ergibt. Ein großer Teil (zum Beispiel 60 % oder mehr) von 100 % der Lichtenergie der LED 12 kann als Abblendlicht verwendet werden, wodurch die Effizienz der Lichtausnutzung im Vergleich zu den herkömmlichen Vorrichtungen erhöht werden kann.
Ferner kann bei der Scheinwerfervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform, wie in 15 dargestellt, durch Annahme der Struktur des Lichtleiters 14, die die Bedingung bezüglich des kritischen Winkels der Totalreflexion erfüllt, die Trennlinie des Abblendlichts auf eine geeignete lineare Form eingestellt werden, wie in (A) von 20 dargestellt. Bei der Lichtverteilung des Abblendlichts kann vermieden werden, dass das Licht von der Trennlinie unnötig an deren Oberseite austritt, so dass eine geeignete Lichtverteilung realisiert werden kann.
Ferner kann bei der Scheinwerfervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform eine geeignete Lichtverteilung des Fernlichts auf der Seite des Fernlichtscheinwerfers 20 realisiert werden. Wie in 16 und dergleichen dargestellt, weist der Lichtleiter 24 insbesondere auf der Seite der Einfallfläche G2 eine vertikal asymmetrische Zylinderform auf. Dadurch ist es möglich, die Scheinwerfervorrichtung 1 dünner zu gestalten und eine geeignete Lichtverteilung des Fernlichts zu realisieren. Ferner kann die Scheinwerfervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform nicht nur dünner gestaltet werden, sondern auch ein geeignetes Licht in der Konfiguration der Kombination aus dem Fernlichtscheinwerfer 20 und dem Abblendlichtscheinwerfer 10 realisieren.
Als Scheinwerfervorrichtungen sind gemäß anderen Ausführungsformen auch Folgende möglich. Bei der Scheinwerfervorrichtung 1 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind der Abblendlichtscheinwerfer 10, der den Mechanismus zum Emittieren von Abblendlicht darstellt, und der Fernlichtscheinwerfer 20, der den Mechanismus zum Emittieren von Fernlicht darstellt, unabhängig voneinander konfiguriert und in Richtung X parallel angeordnet. Die Scheinwerfervorrichtung gemäß der anderen Ausführungsform kann so konfiguriert sein, dass sie nur den Abblendlichtscheinwerfer 10 beinhaltet, oder so, dass sie nur den Fernlichtscheinwerfer 20 beinhaltet. Ferner kann in einem Fall, in dem eine Dicke der Scheinwerfervorrichtung in der Richtung Y größer und eine Breite derselben in der Richtung X kleiner gestaltet ist, die Scheinwerfervorrichtung so konfiguriert sein, dass der Abblendlichtscheinwerfer 10 und der Fernlichtscheinwerfer 20 in der Richtung Y überlappend angeordnet sind.
Die Scheinwerfervorrichtung gemäß noch einer anderen Ausführungsform kann so konfiguriert sein, dass optische Elemente wie ein Polarisationswandlerelement, ein Lichtverteilungssteuerelement, eine andere Linse oder ein Spiegel zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Bauteilen wie dem Lichtleiter in den Lichtweg eingefügt werden.
Wie vorstehend beschrieben, wurde die vorliegende Erfindung speziell auf der Basis der Ausführungsform beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, und die vorliegende Erfindung kann in verschiedene Formen abgewandelt werden, ohne von ihrer Substanz abzuweichen. Die Konfiguration der Ausführungsform kann zu der anderen Konfiguration hinzugefügt, gelöscht oder dadurch ersetzt werden.
Bezugszeichenliste

1, 1a: Scheinwerfervorrichtung,
10: Abblendlichtscheinwerfer,
20: Fernlichtscheinwerfer,
10a, 10b, 10c: Abblendlichteinheit,
20a, 20b: Fernlichteinheit,
11, 21: Projektorlinse,
12, 22: LED,
13, 23: LED-Kollimator,
14, 24: Lichtleiter,
32: LED-Substrat,
F1, F3, F5: Emissionsfläche und
F2, F4: Einfallfläche.

Claims

Scheinwerfervorrichtung (1) zum Montieren an einem Fahrzeug (2), wobei die Scheinwerfervorrichtung umfasst: einen Abblendlichtscheinwerfer (10), der dazu konfiguriert ist, ein Abblendlicht zu emittieren, wobei der Abblendlichtscheinwerfer beinhaltet: eine Festkörperlichtquelle für das Abblendlicht; ein optisches System (13) zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht, das dazu konfiguriert ist, ein von der Festkörperlichtquelle für das Abblendlicht emittiertes Licht zu kondensieren, wobei das optische System zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht auf einer optischen Achse der Festkörperlichtquelle für das Abblendlicht angeordnet ist; einen Lichtverteilungssteuerlichtleiter (14) für das Abblendlicht, der auf der optischen Achse angeordnet ist, wobei ein Licht von dem optischen System zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht in den Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht eintritt, wobei der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht dazu konfiguriert ist, dessen Lichtverteilung zu steuern und ein Licht zu emittieren; und eine Projektorlinse (11) für das Abblendlicht, die auf der optischen Achse angeordnet ist, wobei das Licht von dem Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht in die Projektorlinse für das Abblendlicht eintritt, wobei die Projektorlinse für das Abblendlicht dazu konfiguriert ist, ein Licht zu projizieren, wobei der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht beinhaltet: eine Einfallfläche (F2), in die das Licht von dem optischen System zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht eintritt; mehrere Totalreflexionsflächen (f1-f5); und eine Mehrzahl von Emissionsflächen (F3), von der das Licht zur Projektorlinse für das Abblendlicht emittiert wird, und wobei ein erstes Licht des von der Einfallfläche einfallenden Lichts von einer ersten Emissionsfläche der Mehrzahl von Emissionsflächen emittiert wird, ohne die mehreren Totalreflexionsflächen zu erreichen, und ein zweites Licht des einfallenden Lichts von einer weiteren Emissionsfläche der Mehrzahl von Emissionsflächen über mehrfache Totalreflexion durch die mehreren Totalreflexionsflächen emittiert wird, wobei die weitere Emissionsfläche unterschiedlich zur ersten Emissionsfläche ist.
Scheinwerfervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Festkörperlichtquelle für das Abblendlicht durch ein LED-Element konfiguriert ist und wobei das optische System zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht durch einen LED-Kollimator (13) konfiguriert ist.
Scheinwerfervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der LED-Kollimator beinhaltet: ein einfallseitiges Brechungselement (131), das so angeordnet ist, dass es einer lichtemittierenden Fläche des LED-Elements gegenüberliegt; einen Seitenflächenreflektor (136), der dazu konfiguriert ist, ein Licht von dem LED-Element total zu reflektieren; und ein emissionsseitiges Brechungselement (132), das dazu konfiguriert ist, Licht von dem einfallseitigen Brechungselement und dem Seitenflächenreflektor zu emittieren.
Scheinwerfervorrichtung nach Anspruch 1, wobei auf einer durch eine Richtung der optischen Achse des Abblendlichtscheinwerfers und eine vertikale Richtung gebildeten Schnittfläche die Emissionsfläche einen an einer Oberseite der optischen Achse bereitgestellten Emissionsflächenbereich aufweist und wobei die mehreren Totalreflexionsflächen eine erste Totalreflexionsfläche aufweisen, die an einer Unterseite der optischen Achse und schräg in Bezug auf den Emissionsflächenbereich bereitgestellt ist.
Scheinwerfervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Licht mehrfache Totalreflexion durch die mehreren Totalreflexionsflächen erfährt, um in einer ersten horizontalen Richtung in Bezug auf die optische Achse nach außen zu wandern, und von der Emissionsfläche emittiert wird.
Scheinwerfervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mehreren Totalreflexionsflächen eine ungerade Anzahl von Totalreflexionsflächen darstellen.
Scheinwerfervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die ungerade Anzahl der Totalreflexionsflächen fünf Totalreflexionsflächen beträgt.
Scheinwerfervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Einfallswinkel, wenn das zweite Licht in eine erste Totalreflexionsfläche der mehreren Totalreflexionsflächen eintritt, ein Winkel ist, der um 3° oder mehr größer als ein kritischer Winkel der Totalreflexion ist.
Scheinwerfervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Fernlichtscheinwerfer (20), der dazu konfiguriert ist, ein Fernlicht zu emittieren, wobei der Fernlichtscheinwerfer beinhaltet: eine Festkörperlichtquelle für das Fernlicht; ein optisches System (23) zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht, das dazu konfiguriert ist, ein von der Festkörperlichtquelle für das Fernlicht emittiertes Licht zu kondensieren, wobei das optische System zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht auf einer optischen Achse der Festkörperlichtquelle für das Fernlicht angeordnet ist; einen Lichtverteilungssteuerlichtleiter (24) für das Fernlicht, der auf der optischen Achse angeordnet ist, wobei ein Licht von dem optischen System zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht in den Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht eintritt, wobei der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht dazu konfiguriert ist, dessen Lichtverteilung zu steuern und ein Licht zu emittieren; und eine Projektorlinse (21) für das Fernlicht, die auf der optischen Achse angeordnet ist, wobei das Licht von dem Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht in die Projektorlinse für das Fernlicht eintritt, wobei die Projektorlinse für das Fernlicht dazu konfiguriert ist, ein Licht zu projizieren, wobei der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht beinhaltet: eine Einfallfläche (G2), in die das Licht von dem optischen System zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht eintritt; und eine Emissionsfläche (G3), von der das Licht zur Projektorlinse für das Fernlicht emittiert wird, und wobei mindestens eine von der Einfallfläche und der Emissionsfläche des Lichtverteilungssteuerlichtleiters für das Fernlicht eine vertikal asymmetrische Form in vertikaler Richtung auf einer Schnittfläche aufweist, die durch eine Richtung der optischen Achse und die vertikale Richtung gebildet wird.
Scheinwerfervorrichtung (1) zum Montieren an einem Fahrzeug (2), wobei die Scheinwerfervorrichtung umfasst: einen Abblendlichtscheinwerfer (10), der dazu konfiguriert ist, ein Abblendlicht zu emittieren, wobei der Abblendlichtscheinwerfer beinhaltet: eine Festkörperlichtquelle für das Abblendlicht; ein optisches System (13) zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht, das dazu konfiguriert ist, ein von der Festkörperlichtquelle für das Abblendlicht emittiertes Licht zu kondensieren, wobei das optische System zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht auf einer optischen Achse der Festkörperlichtquelle für das Abblendlicht angeordnet ist; einen Lichtverteilungssteuerlichtleiter (14) für das Abblendlicht, der auf der optischen Achse angeordnet ist, wobei ein Licht von dem optischen System zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht in den Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht eintritt, wobei der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht dazu konfiguriert ist, dessen Lichtverteilung zu steuern und ein Licht zu emittieren; und eine Projektorlinse (11) für das Abblendlicht, die auf der optischen Achse angeordnet ist, wobei das Licht von dem Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht in die Projektorlinse für das Abblendlicht eintritt, wobei die Projektorlinse für das Abblendlicht dazu konfiguriert ist, ein Licht zu projizieren, wobei der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Abblendlicht beinhaltet: eine Einfallfläche (F2), in die das Licht von dem optischen System zur Lichtquellenkondensation für das Abblendlicht eintritt; mehrere Totalreflexionsflächen (f1-f5); und eine Emissionsfläche (F3), von der das Licht zur Projektorlinse für das Abblendlicht emittiert wird, und wobei ein erstes Licht des von der Einfallfläche einfallenden Lichts von der Emissionsfläche emittiert wird, ohne die mehreren Totalreflexionsflächen zu erreichen, und ein zweites Licht des einfallenden Lichts von der Emissionsfläche über mehrfache Totalreflexion durch die mehreren Totalreflexionsflächen emittiert wird, wobei die Scheinwerfervorrichtung weiterhin aufweist einen Fernlichtscheinwerfer (20), der dazu konfiguriert ist, ein Fernlicht zu emittieren, wobei der Fernlichtscheinwerfer beinhaltet: eine Festkörperlichtquelle für das Fernlicht; ein optisches System (23) zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht, das dazu konfiguriert ist, ein von der Festkörperlichtquelle für das Fernlicht emittiertes Licht zu kondensieren, wobei das optische System zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht auf einer optischen Achse der Festkörperlichtquelle für das Fernlicht angeordnet ist; einen Lichtverteilungssteuerlichtleiter (24) für das Fernlicht, der auf der optischen Achse angeordnet ist, wobei ein Licht von dem optischen System zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht in den Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht eintritt, wobei der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht dazu konfiguriert ist, dessen Lichtverteilung zu steuern und ein Licht zu emittieren; und eine Projektorlinse (21) für das Fernlicht, die auf der optischen Achse angeordnet ist, wobei das Licht von dem Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht in die Projektorlinse für das Fernlicht eintritt, wobei die Projektorlinse für das Fernlicht dazu konfiguriert ist, ein Licht zu projizieren, wobei der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht beinhaltet: eine Einfallfläche (G2), in die das Licht von dem optischen System zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht eintritt; und eine Emissionsfläche (G3), von der das Licht zur Projektorlinse für das Fernlicht emittiert wird, wobei die Einfallfläche des Lichtverteilungssteuerlichtleiters für das Fernlicht eine säulenförmige Flächenform mit einer gekrümmten Fläche in vertikaler Richtung aufweist, wobei mindestens eine von der Einfallfläche und der Emissionsfläche des Lichtverteilungssteuerlichtleiters für das Fernlicht eine vertikal asymmetrische Form in vertikaler Richtung auf einer Schnittfläche aufweist, die durch eine Richtung der optischen Achse und die vertikale Richtung gebildet wird, und wobei die vertikal asymmetrische Form in vertikaler Richtung eine Form ist, bei der die Krümmung eines ersten Bereichs einer Oberseite größer ist als die eines zweiten Bereichs einer Unterseite.
Scheinwerfervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Festkörperlichtquelle für das Fernlicht durch ein LED-Element konfiguriert ist und wobei das optische System zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht durch einen LED-Kollimator (13) konfiguriert ist.
Scheinwerfervorrichtung nach Anspruch 11, wobei der LED-Kollimator beinhaltet: ein einfallseitiges Brechungselement (131), das so angeordnet ist, dass es einer lichtemittierenden Fläche des LED-Elements gegenüberliegt; einen Seitenflächenreflektor (136), der dazu konfiguriert ist, ein Licht von dem LED-Element total zu reflektieren; und ein emissionsseitiges Brechungselement (132), das dazu konfiguriert ist, Licht von dem einfallseitigen Brechungselement und dem Seitenflächenreflektor zu emittieren.
Scheinwerfervorrichtung (1) zum Montieren an einem Fahrzeug (2), wobei die Scheinwerfervorrichtung umfasst: einen Fernlichtscheinwerfer (20), der dazu konfiguriert ist, ein Fernlicht zu emittieren, wobei der Fernlichtscheinwerfer beinhaltet: eine Festkörperlichtquelle für das Fernlicht; ein optisches System (23) zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht, das dazu konfiguriert ist, ein von der Festkörperlichtquelle für das Fernlicht emittiertes Licht zu kondensieren, wobei das optische System zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht auf einer optischen Achse der Festkörperlichtquelle für das Fernlicht angeordnet ist; einen Lichtverteilungssteuerlichtleiter (24) für das Fernlicht, der auf der optischen Achse angeordnet ist, wobei ein Licht von dem optischen System zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht in den Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht eintritt, wobei der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht dazu konfiguriert ist, dessen Lichtverteilung zu steuern und ein Licht zu emittieren; und eine Projektorlinse (21) für das Fernlicht, die auf der optischen Achse angeordnet ist, wobei das Licht von dem Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht in die Projektorlinse für das Fernlicht eintritt, wobei die Projektorlinse für das Fernlicht dazu konfiguriert ist, ein Licht zu projizieren, wobei der Lichtverteilungssteuerlichtleiter für das Fernlicht beinhaltet: eine Einfallfläche (G2), in die das Licht von dem optischen System zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht eintritt; und eine Emissionsfläche (G3), von der das Licht zur Projektorlinse für das Fernlicht emittiert wird, und wobei mindestens eine von der Einfallfläche und der Emissionsfläche des Lichtverteilungssteuerlichtleiters für das Fernlicht eine vertikal asymmetrische Form in vertikaler Richtung auf einer Schnittfläche aufweist, die durch eine Richtung der optischen Achse und die vertikale Richtung gebildet wird, wobei die Einfallfläche des Lichtverteilungssteuerlichtleiters für das Fernlicht eine säulenförmige Flächenform mit einer gekrümmten Fläche in vertikaler Richtung aufweist und wobei die vertikal asymmetrische Form in vertikaler Richtung eine Form ist, bei der die Krümmung eines ersten Bereichs einer Oberseite größer ist als die eines zweiten Bereichs einer Unterseite.
Scheinwerfervorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Festkörperlichtquelle für das Fernlicht durch ein LED-Element konfiguriert ist und wobei das optische System zur Lichtquellenkondensation für das Fernlicht durch einen LED-Kollimator (13) konfiguriert ist.
Scheinwerfervorrichtung nach Anspruch 14, wobei der LED-Kollimator beinhaltet: ein einfallseitiges Brechungselement (131), das so angeordnet ist, dass es einer lichtemittierenden Fläche des LED-Elements gegenüberliegt; einen Seitenflächenreflektor (136), der dazu konfiguriert ist, ein Licht von dem LED-Element total zu reflektieren; und ein emissionsseitiges Brechungselement (132), das dazu konfiguriert ist, Licht von dem einfallseitigen Brechungselement und dem Seitenflächenreflektor zu emittieren.