JP2005259532A - 車両用灯具ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 発光素子を光源とする車両用灯具ユニットにおいて、発光素子からの光に対する光束利用率を高めた上で、該灯具ユニットからの照射光の制御を精度良く行えるようにする。
【解決手段】 発光素子１２を前方側から覆うようにして配置された透光部材１４の前面１４ａを、光軸Ａｘを中心軸とするとともに該光軸上における発光素子近傍の点を後側の第１焦点Ｆ１とする回転楕円面で構成し、その光軸近傍に位置する中心領域１４ａ１を、発光素子１２からの光を前方へ出射させる光出射面として構成するとともに、その外周側に位置する周縁領域１４ａ２を、発光素子１２からの光を回転楕円面の第２焦点Ｆ２へ向けて内面反射させる光反射面として構成する。さらに、透光部材１４の周囲に、周縁領域１４ａ２で内面反射して中心領域１４ａ１から出射した発光素子１２からの光を前方へ向けて反射させるリフレクタ１６を設ける。
【選択図】 図２

Description

本願発明は、発光ダイオード等の発光素子を光源とする車両用灯具ユニットに関するものである。

近年、発光ダイオードを光源とする車両用灯具ユニットが多く採用されている。

その際「特許文献１」には、灯具ユニット前方へ向けて配置された発光ダイオードと、この発光ダイオードを前方側から覆うように配置された透光部材とを備えた車両用灯具ユニットが記載されている。

この車両用灯具ユニットは、その透光部材の後端部に入射した発光ダイオードからの光を、該透光部材の前端面に導いて該前端面から出射させ、その前方に配置された投影レンズを介して灯具ユニット前方へ照射するように構成されている。

特開２００２−５０２１４号公報

しかしながら、上記「特許文献１」に記載された車両用灯具ユニットにおいては、該灯具ユニットから照射される光の照射方向を木目細かく制御することができない、という問題がある。

本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、発光素子を光源とする車両用灯具ユニットにおいて、発光素子からの光に対する光束利用率を高めた上で、該灯具ユニットからの照射光の制御を精度良く行うことができる車両用灯具ユニットを提供することを目的とするものである。

本願発明は、発光素子をその前方側から覆うようにして透光部材を配置した上で、この透光部材の表面形状に工夫を施すとともに、所定のリフレクタを備えた構成とすることにより、上記目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、本願発明に係る車両用灯具ユニットは、
灯具ユニット前後方向に延びる光軸上近傍に前方へ向けて配置された発光素子と、この発光素子を前方側から覆うように配置された透光部材と、を備えてなる車両用灯具ユニットにおいて、
上記透光部材の前面が、上記光軸を中心軸とするとともに該光軸上における上記発光素子近傍の点を後側の第１焦点とする回転楕円面で構成されており、
この透光部材の前面において上記光軸近傍に位置する中心領域が、上記発光素子からの光を前方出射させる光出射面として構成されるとともに、該前面において上記中心領域の外周側に位置する周縁領域が、上記発光素子からの光を上記回転楕円面の第２焦点へ向けて内面反射させる光反射面として構成されており、
上記透光部材の周囲に、上記周縁領域で内面反射して上記中心領域から出射した上記発光素子からの光を、前方へ向けて反射させるリフレクタが設けられている、ことを特徴とするものである。

上記「発光素子」とは、略点状に発光する発光部を有する素子状の光源を意味するものであって、その種類は特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードやレーザダイオード等が採用可能である。

上記「透光部材」は、透光性を有する部材であれば、その材質は特に限定されるものではなく、例えば、透明な合成樹脂で構成されたものやガラスで構成されたもの等が採用可能である。

上記「透光部材の前面」における「中心領域」と「周縁領域」との境界線の位置は、特に限定されるものではない。

上記「リフレクタ」は、透光部材の前面における周縁領域で内面反射してその中心領域から出射した発光素子からの光を前方へ向けて反射させるように構成されたものであれば、透光部材の周囲における配設位置やその反射面形状等の具体的構成は特に限定されるものではない。

上記構成に示すように、本願発明に係る車両用灯具ユニットは、灯具ユニット前後方向に延びる光軸上近傍に前方へ向けて配置された発光素子を、その前方側から覆うようにして透光部材が配置されているので、発光素子からの光に対する光束利用率を高めることができる。

その際、透光部材の前面は、光軸を中心軸とするとともに該光軸上における発光素子近傍の点を後側の第１焦点とする回転楕円面で構成されており、その光軸近傍に位置する中心領域が、発光素子からの光を前方へ出射させる光出射面として構成されるとともに、その外周側に位置する周縁領域が、発光素子からの光を回転楕円面の第２焦点へ向けて内面反射させる光反射面として構成されており、さらに透光部材の周囲には、該透光部材の前面における周縁領域で内面反射してその中心領域から出射した発光素子からの光を前方へ向けて反射させるリフレクタが設けられているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、透光部材に入射した発光素子からの光のうち、その前面の中心領域に到達した光は、この中心領域から前方へ出射することとなるが、その際、前面の表面形状は、光軸を中心軸とするとともに該光軸上における発光素子近傍の点を後側の第１焦点とする回転楕円面で構成されているので、この中心領域からの出射光は光軸に沿った略平行光となり、これにより灯具ユニット正面方向にスポット状の配光パターンが形成されることとなる。

一方、透光部材に入射した発光素子からの光のうち、その前面の周縁領域に到達した光は、この周縁領域で第２焦点へ向けて内面反射して前面の中心領域に到達することとなるが、その際、この内面反射光は第２焦点からの発散光として中心領域に到達するので、この回転楕円面で構成された中心領域からの出射光は、光軸上における第２焦点の前方近傍の点を概略の仮想点光源とする発散光となる。そして、この中心領域からの出射光は、透光部材の周囲に設けられたリフレクタによって前方へ向けて反射するので、このリフレクタの構成に応じた形状の配光パターンが形成されることとなる。

これにより、車両用灯具ユニットからの光照射によって形成される配光パターンを、透光部材の前面の中心領域から直接出射する光によって形成されるスポット状の配光パターンと、リフレクタからの反射光によって形成される配光パターンとの合成配光パターンとして、明るいホットゾーンを有する配光パターンとすることができる。

このように本願発明によれば、発光素子を光源とする車両用灯具ユニットにおいて、発光素子からの光に対する光束利用率を高めた上で、該灯具ユニットからの照射光の制御を精度良く行うことができる。

その際、透光部材の前面を構成する回転楕円面の離心率を、透光部材の屈折率の逆数に設定しておけば、中心領域から直接出射する光をより正確な平行光とすることができ、これによりスポット状の配光パターンをより小さくして、合成配光パターンのホットゾーンを一層明るいものとすることができる。

上記構成において「発光素子」の具体的構成が特に限定されないことは上述したとおりであるが、この発光素子を、発光チップおよびこれを封止する封止樹脂部材を備えてなる発光ダイオードで構成するとともに、その封止樹脂部材を透光部材と一体的に形成するようにすれば、灯具ユニットの構成を簡素化することができる。ここで、封止樹脂部材を透光部材と「一体的に形成」する際の具体的態様としては、透光部材で封止樹脂部材を封止するようにした態様や、透光部材で発光チップを直接封止することにより封止樹脂部材としての機能を兼ねるようにした態様等が採用可能である。

また上記構成において、リフレクタの反射面を、光軸上における回転楕円面の第２焦点の前方近傍の点を焦点とする略放物線状の鉛直断面形状を有するものとすれば、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、上述したように、透光部材の前面の周縁領域で内面反射してその中心領域から出射した発光素子からの光は、光軸上における第２焦点の前方近傍の点を概略の仮想点光源とする発散光となる。したがって、この仮想点光源の位置を焦点とする略放物線状の鉛直断面形状でリフレクタの反射面を構成すれば、リフレクタからの反射光を上下方向にほとんど拡散しない光とすることができ、これにより、リフレクタからの反射光によって形成される配光パターンが上下方向に不必要に大きく広がって、車両前方路面の近距離領域が過度に明るくなってしまうのを未然に防止することができる。

この場合において、リフレクタの反射面の鉛直断面形状以外の断面形状については、特に限定されるものではなく、例えば、この反射面を、回転放物面状の反射面とすることも可能であり、放物柱面状の反射面とすることも可能であり、その中間的な反射面とすることも可能である。

さらに上記構成において、リフレクタを透光部材の略下半部のみを囲むように形成するとともに、透光部材の前面における周縁領域の略上半部のみを光反射面として構成すれば、透光部材から上向きの光がほとんど照射されないようにすることができるとともに、リフレクタからの反射光によって形成される配光パターンの上端縁にカットオフラインが形成されるようにすることができ、これにより車両用灯具ユニットをロービーム用配光パターンの形成に適したものとすることができる。

この場合において、発光素子を、その発光チップの下端縁を光軸上に位置させるようにして配置すれば、透光部材の前面の中心領域から直接出射する光によって形成されるスポット状の配光パターンを、その上端縁が光軸を通る水平線に沿った明暗比のかなり高いものとすることができる。そしてこれにより、このスポット状の配光パターンを、上端縁にカットオフラインを有するロービーム用配光パターンの形成により適したものとすることができる。

以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。

まず、本願発明の第１実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る車両用灯具ユニット１０を示す正面図であり、図２および３は、その側断面図および平断面図である。

これらの図に示すように、この車両用灯具ユニット１０はヘッドランプユニットであって、ハイビーム用配光パターンを形成するための光照射を行うように構成されている。

この車両用灯具ユニット１０は、車両前後方向に延びる光軸Ａｘ上に前方へ向けて配置された発光素子１２と、この発光素子１２を前方側から覆うように配置された透光部材１４と、この透光部材１４の周囲に設けられたリフレクタ１６とを備えてなっている。

発光素子１２は、０．３〜３ｍｍ四方程度の大きさの正方形の発光チップ１２ａを有する白色発光ダイオードであって、その発光チップ１２ａの発光中心を光軸Ａｘ上に位置させるようにして、透光部材１４の後端面１４ｂに固定されている。そしてこれにより、発光素子１２の発光チップ１２ａは、透光部材１４によって直接封止されるようになっている。

透光部材１４は、透明樹脂製のブロック状の部材であって、その後端面１４ｂは、光軸Ａｘと直交する平面で構成されており、その前面１４ａは、光軸Ａｘを中心軸とするとともに該光軸Ａｘ上において発光素子１２が配置されている点を後側の第１焦点Ｆ１とする回転楕円面で構成されている。その際、この透光部材１４の前面１４ａを構成する回転楕円面の離心率ｅは、該透光部材１４の屈折率ｎの逆数（すなわちｅ＝１／ｎ）に設定されている。

この透光部材１４の前面１４ａにおいて、光軸Ａｘ近傍に位置する中心領域１４ａ１は、発光素子１２からの光を前方へ出射させる光出射面として構成されている。一方、この透光部材１４の前面１４ａにおいて、中心領域１４ａ１の外周側に位置する周縁領域１４ａ２は、発光素子１２からの光を上記回転楕円面の第２焦点Ｆ２へ向けて内面反射させる光反射面として構成されている。この光反射面は、透光部材１４の表面にアルミニウム蒸着等による鏡面処理を施すことにより形成されている。その際、この光反射面の前端位置は、上記第２焦点Ｆ２のやや後方において光軸Ａｘと直交する平面が上記回転楕円面と交差する位置に設定されている。

リフレクタ１６は、透光部材１４の前面１４ａの周縁領域１４ａ２で内面反射してその中心領域１４ａ１から出射した発光素子１２からの光を、前方へ向けて反射させるようになっている。その際、このリフレクタ１６は、透光部材１４を全周にわたって囲むようにして設けられており、その後端フランジ部１６ｂにおいて、透光部材１４の前面１４ａにおける周縁領域１４ａ２の前端部に固定されている。

このリフレクタ１６の反射面１６ａは、光軸Ａｘ上における第２焦点Ｆ２の前方近傍の点Ａを焦点とする放物線状の鉛直断面形状を有するとともに上記点Ａを焦点とする双曲線状の水平断面形状を有している。

図４は、車両用灯具ユニット１０からの照射光の光路を、発光素子１２の発光チップ１２ａにおける発光中心およびその上下両端縁からの出射光について示す、図２と同様の図である。

同図に示すように、発光素子１２からの出射光のうち、透光部材１４の前面１４ａにおける中心領域１４ａ１に直接到達して該中心領域１４ａ１から出射する光（以下「直接出射光」ともいう）は、光軸Ａｘと略平行な光となる。これは、発光素子１２が透光部材１４の前面１４ａを構成する回転楕円面の第１焦点Ｆ１上に位置しており、また、この回転楕円面の離心率ｅが透光部材１４の屈折率ｎの逆数に設定されているので、発光チップ１２ａの発光中心からの直接出射光は光軸Ａｘと平行な光となり、発光チップ１２ａの他の部位からの光もこれに近い光となることによるものである。

一方、発光素子１２からの出射光のうち、透光部材１４の前面１４ａにおける周縁領域１４ａ２に到達した光は、この周縁領域１４ａ２で第２焦点Ｆ２へ向けて内面反射して前面１４ａの中心領域１４ａ１に到達することとなるが、この内面反射光は第２焦点Ｆ２からの発散光として中心領域１４ａ１に到達するので、この回転楕円面で構成された中心領域１４ａ１から出射する光（以下「間接出射光」ともいう）は、光軸Ａｘ上における第２焦点Ｆ２の前方近傍の点Ａを概略の仮想点光源とする発散光となる。

その際、リフレクタ１６の反射面１６ａは、この点Ａを焦点とする放物線状の鉛直断面形状および双曲線状の水平断面形状を有しているので、透光部材１４からの間接出射光は、上下方向にはほとんど拡散することなく左右方向には拡散するようにして前方へ反射することとなる。

図５は、本実施形態に係る車両用灯具ユニット１０から前方へ照射される光により灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるハイビーム用配光パターンＰＨを透視的に示す図である。

同図に示すように、このハイビーム用配光パターンＰＨは、灯具ユニット正面方向の消点であるＨ−Ｖを中心にして左右方向に大きく広がる横長配光パターンであって、Ｈ−Ｖの位置に高光度領域であるホットゾーンＨＺ１が形成されている。

このハイビーム用配光パターンＰＨは、透光部材１４からの直接出射光によって形成される第１配光パターンＰＨ１と、リフレクタ１６で反射した透光部材１４からの間接出射光によって形成される第２配光パターンＰＨ２との合成配光パターンとして構成されている。

第１配光パターンＰＨ１は、発光素子１２の発光チップ１２ａの反転像として形成される配光パターンであって、Ｈ−Ｖにおいて略正方形の外形形状を有するスポット状の配光パターンとして形成されている。

一方、第２配光パターンＰＨ２は、Ｈ−Ｖを中心にして左右方向に大きく広がる横長配光パターンとして構成されている。この第２配光パターンＰＨ２の上下幅は、第１配光パターンＰＨ１の上下幅よりも大きくなっているが、これは、図４に示すように、リフレクタ１６で反射した透光部材１４からの間接出射光によって形成される発光チップ１２ａの像が、透光部材１４からの直接出射光によって形成される発光チップ１２ａの像よりも大きくなることによるものである。なお、この第２配光パターンＰＨ２において、その輪郭を示す曲線と略同心状に形成された複数の曲線は等照度曲線であって、第２配光パターンＰＨ２がその外周縁からその中心へ向けて徐々に明るくなることを示している。

このようにハイビーム用配光パターンＰＨは、スポット状の第１配光パターンＰＨ１と、左右方向に大きく広がる横長の第２配光パターンＰＨ２との合成配光パターンとして、Ｈ−Ｖに明るいホットゾーンＨＺ１を有する配光パターンとして構成されているので、ハイビーム点灯モードでの車両走行時における車両前方の視認性を十分に確保することができる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、ハイビーム用配光パターンＰＨを形成するための光照射を行うように構成された車両用灯具ユニット１０において、その発光素子１２からの光に対する光束利用率を高めた上で、該灯具ユニット１０からの照射光の制御を精度良く行うことができる。

特に本実施形態においては、リフレクタ１６の反射面１６ａが、透光部材１４からの間接出射光の仮想点光源となる点Ａを焦点とする放物線状の鉛直断面形状を有しているので、透光部材１４からの間接出射光を上下方向にはほとんど拡散させることなく前方へ反射させることができる。そしてこれにより、第２配光パターンＰＨ２が上下方向に不必要に大きく広がって、車両前方路面の近距離領域が過度に明るくなってしまうのを未然に防止することができる。

また本実施形態においては、透光部材１４の前面１４ａが、光軸Ａｘを中心軸とするとともに該光軸Ａｘ上において発光素子１２が配置されている点を後側の第１焦点Ｆ１とする回転楕円面で構成されており、その離心率ｅが透光部材１４の屈折率ｎの逆数に設定されているので、透光部材１４からの直接出射光を極めて正確な平行光とすることができ、これによりスポット状の第１配光パターンＰＨ１を最小限のサイズとすることができる。そしてこれにより、ハイビーム用配光パターンＰＨのホットゾーンＨＺ１を十分明るいものとすることができる。

なお本実施形態においては、透光部材１４の前面１４ａにおける中心領域１４ａ１と周縁領域１４ａ２との境界位置が、第２焦点Ｆ２のやや後方において光軸直交平面が回転楕円面と交差する位置に設定されているものとして説明したが、これ以外の位置に設定することも可能である。

その際、上記境界位置を前方側へ変位させれば、透光部材１４からの直接出射光を減らして透光部材１４からの間接出射光を増やすことができる。そしてこのようにした場合には、第１配光パターンＰＨ１の明るさは減少する反面、第２配光パターンＰＨ２の明るさを増大させることができる。一方、上記境界位置を後方側へ変位させれば、透光部材１４からの間接出射光を減らして透光部材１４からの直接出射光を増やすことができる。そしてこのようにした場合には、第２配光パターンＰＨ２の明るさは減少する反面、第１配光パターンＰＨ１の明るさを増大させることができる。

次に、本願発明の第２実施形態について説明する。

図６は、本実施形態に係る車両用灯具ユニット１１０を示す正面図であり、図７は、その側断面図である。

これらの図に示すように、この車両用灯具ユニット１１０もヘッドランプユニットであって、ロービーム用配光パターンを形成するための光照射を行うように構成されている。

この車両用灯具ユニット１１０は、その基本的な構成は上記第１実施形態の車両用灯具ユニット１０と全く同様であるが、発光素子１２の配置、透光部材１４の表面処理およびリフレクタ１６の構成が上記第１実施形態と異なっている。

すなわち、本実施形態においては、発光素子１２が、上記第１実施形態の場合よりもやや上方に変位した位置に配置されている。具体的には、この発光素子１２は、その発光チップ１２ａの下端縁を光軸Ａｘ上に位置させるようにして配置されている。

また、本実施形態の透光部材１４は、その前面１４ａにおける周縁領域１４ａ２の略上半部のみが光反射面として構成されている。具体的には、光軸Ａｘの右側の水平位置から光軸Ａｘの左側の光軸Ａｘから斜め上方１５°の位置までの中心角１６５°の範囲が、光反射面として形成されている。その際、この光反射面の前端位置は、上記第２焦点Ｆ２において光軸Ａｘと直交する平面が上記回転楕円面と交差する位置に設定されている。

さらに、本実施形態のリフレクタ１６は、透光部材１４の略下半部のみを囲むように形成されている。具体的には、このリフレクタ１６は、光軸Ａｘの右側の水平位置から光軸Ａｘの左側の光軸Ａｘから斜め上方１５°の位置までの中心角１９５°の範囲にわたって形成されている。このリフレクタ１６の反射面１６ａは、上記第１実施形態の場合と同様、光軸Ａｘ上における回転楕円面の第２焦点Ｆ２の前方近傍の点Ａを焦点とする放物線状の鉛直断面形状を有するとともに、上記点Ａを焦点とする双曲線状の水平断面形状を有している。

本実施形態に係る車両用灯具ユニット１１０は、その光軸Ａｘが車両前後方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びるように配置された状態で、車両に取り付けられるようになっている。

図８は、車両用灯具ユニット１１０からの照射光の光路を、発光素子１２の発光チップ１２ａにおける上下両端縁からの出射光について示す、図７と同様の図である。

同図に示すように、透光部材１４からの直接出射光のうち、発光チップ１２ａの下端縁からの直接出射光は光軸Ａｘと平行な光となり、発光チップ１２ａの上端縁からの光はこれよりも僅かに下向きの光となる。

一方、リフレクタ１６で反射した透光部材１４からの間接出射光のうち、発光チップ１２ａの下端縁からの間接出射光は光軸Ａｘと平行な光となり、発光チップ１２ａの上端縁からの光はこれよりもやや下向きの光となっている。

図９は、本実施形態に係る車両用灯具ユニット１１０から前方へ照射される光により灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンＰＬを透視的に示す図である。

同図に示すように、このロービーム用配光パターンＰＬは、左配光の配光パターンであって、上端縁に水平カットオフラインＣＬ１とこの水平カットオフラインＣＬ１から１５°で立ち上がる斜めカットオフラインＣＬ２とを有しており、両カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の交点であるエルボ点Ｅの位置は、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方の位置に設定されている。そして、このロービーム用配光パターンＰＬにおいては、エルボ点Ｅの下方近傍にホットゾーンＨＺ２が形成されている。

このロービーム用配光パターンＰＬは、透光部材１４からの直接出射光によって形成される第１配光パターンＰＬ１と、リフレクタ１６で反射した透光部材１４からの間接出射光によって形成される第２配光パターンＰＬ２との合成配光パターンとして構成されている。

第１配光パターンＰＬ１は、発光素子１２の発光チップ１２ａの反転像として略正方形の外形形状を有するスポット状の配光パターンとして形成されている。その際、車両用灯具ユニット１１０は、その光軸Ａｘが車両前後方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びるように配置されており、また、発光素子１２は、その発光チップ１２ａの下端縁を光軸Ａｘ上に位置させるようにして配置されているので、第１配光パターンＰＬ１は、その上端縁が明暗比のかなり高いものとなっている。

一方、第２配光パターンＰＬ２は、Ｖ−Ｖ線を中心にして左右方向に大きく広がるとともにその上端縁に上記両カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する横長配光パターンとして構成されている。その際、水平カットオフラインＣＬ１は、リフレクタ１６の右側上端縁１６ｃによって形成され、斜めカットオフラインＣＬ２は、リフレクタ１６の左側上端縁１６ｄによって形成されるようになっている。

この第２配光パターンＰＬ２の上下幅は、第１配光パターンＰＬ１の上下幅よりも大きくなっているが、これは、図８に示すように、リフレクタ１６で反射した透光部材１４からの間接出射光によって形成される発光チップ１２ａの像が、透光部材１４からの直接出射光によって形成される発光チップ１２ａの像よりも大きくなることによるものである。なお、この第２配光パターンＰＬ２において、その輪郭を示す曲線と略同心状に形成された複数の曲線は等照度曲線であって、第２配光パターンＰＬ２がその外周縁からその中心へ向けて徐々に明るくなることを示している。

このようにロービーム用配光パターンＰＬは、スポット状の第１配光パターンＰＬ１と、左右方向に大きく広がる横長の第２配光パターンＰＬ２とが合成されることによって、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有するとともにそのエルボ点Ｅ近傍に明るいホットゾーンＨＺ２を有する配光パターンとして構成されているので、ロービーム点灯モードでの車両走行時における車両前方の視認性を十分に確保することができる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、ロービーム用配光パターンＰＬを形成するための光照射を行うように構成された車両用灯具ユニット１１０において、その発光素子１２からの光に対する光束利用率を高めた上で、該灯具ユニット１１０からの照射光の制御を精度良く行うことができる。

特に本実施形態においては、透光部材１４の前面１４ａにおける周縁領域１４ａ２の略上半部のみが光反射面として構成されているので、車両用灯具ユニット１１０から上向きの光がほとんど照射されないようにすることができ、これにより車両用灯具ユニット１１０をロービーム用配光パターンＰＬの形成に適したものとすることができる。

また本実施形態においては、発光素子１２がその発光チップ１２ａの下端縁を光軸Ａｘ上に位置させるようにして配置されているので、透光部材１４からの直接出射光によって形成されるスポット状の第１配光パターンＰＬ１を、その上端縁が水平カットオフラインＣＬ１に沿った明暗比のかなり高いものとすることができる。そしてこれにより、この第１配光パターンＰＬ１をロービーム用配光パターンＰＬの形成により適したものとすることができる。

さらに本実施形態においては、リフレクタ１６の反射面１６ａが、透光部材１４からの間接出射光の仮想点光源となる点Ａを焦点とする放物線状の鉛直断面形状を有しているので、透光部材１４からの間接出射光を上下方向にはほとんど拡散させることなく前方へ反射させることができる。そしてこれにより、第２配光パターンＰＬ２が上下方向に不必要に大きく広がって、車両前方路面の近距離領域が過度に明るくなってしまうのを未然に防止することができる。

また本実施形態においては、透光部材１４の前面１４ａが、光軸Ａｘを中心軸とするとともに該光軸Ａｘ上において発光素子１２が配置されている点を後側の第１焦点Ｆ１とする回転楕円面で構成されており、その離心率ｅが透光部材１４の屈折率ｎの逆数に設定されているので、透光部材１４からの直接出射光を極めて正確な平行光とすることができ、これによりスポット状の第１配光パターンＰＬ１を最小限のサイズとすることができる。そしてこれにより、ロービーム用配光パターンＰＬのホットゾーンＨＺ２を十分明るいものとすることができる。

なお本実施形態においては、透光部材１４の前面１４ａにおける中心領域１４ａ１と周縁領域１４ａ２との境界位置が、第２焦点Ｆ２において光軸直交平面が回転楕円面と交差する位置に設定されているものとして説明したが、これ以外の位置に設定することも可能である。

その際、上記境界位置を前方側へ変位させれば、透光部材１４からの直接出射光を減らして透光部材１４からの間接出射光を増やすことができる。そしてこのようにした場合には、第１配光パターンＰＬ１の明るさは減少する反面、第２配光パターンＰＬ２の明るさを増大させることができる。一方、上記境界位置を後方側へ変位させれば、透光部材１４からの間接出射光を減らして透光部材１４からの直接出射光を増やすことができる。そしてこのようにした場合には、第２配光パターンＰＬ２の明るさは減少する反面、第１配光パターンＰＬ１の明るさを増大させることができる。

上記各実施形態においては、発光素子１２の発光チップ１２ａが、０．３〜３ｍｍ四方程度の大きさの正方形に形成されているものとして説明したが、これ以外の外形形状（例えば横長の矩形形状等）に形成されたものを用いることも可能である。

上記各実施形態において、リフレクタ１６の反射面１６ａの鉛直断面形状を構成する放物線について、その焦点距離を変化させるようにすれば、これに伴って第２配光パターンＰＨ２、ＰＬ２の大きさを変化させることができ、これにより第１配光パターンＰＨ１、ＰＬ１と第２配光パターンＰＨ２、ＰＬ２との大きさの比率を適宜変更することができる。

上記各実施形態の車両用灯具ユニット１０、１１０により車両用前照灯を構成する場合には、必要とされる照射光量に応じて、上記各実施形態の車両用灯具ユニット１０、１１０を複数個用いたり、あるいは、これらを他の車両用灯具ユニットと適宜組み合わせて用いるようにすればよい。

本願発明の第１実施形態に係る車両用灯具ユニットを示す正面図 上記車両用灯具ユニットを示す側断面図 上記車両用灯具ユニットを示す平断面図 上記車両用灯具ユニットからの照射光の光路を、発光素子の発光チップにおける発光中心およびその上下両端縁からの出射光について示す、図２と同様の図 上記車両用灯具ユニットから前方へ照射される光により灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるハイビーム用配光パターンを透視的に示す図 本願発明の第２実施形態に係る車両用灯具ユニットを示す正面図 図６の車両用灯具ユニットを示す側断面図 図６の車両用灯具ユニットからの照射光の光路を、発光素子の発光チップにおける上下両端縁からの出射光について示す、図７と同様の図 図６の車両用灯具ユニットから前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンを透視的に示す図

符号の説明

１０、１１０ 車両用灯具ユニット
１２ 発光素子
１２ａ 発光チップ
１４ 透光部材
１４ａ 前面
１４ａ１ 中心領域
１４ａ２ 周縁領域
１４ｂ 後端面
１６ リフレクタ
１６ａ 反射面
１６ｂ 後端フランジ部
１６ｃ 右側上端縁
１６ｄ 左側上端縁
Ａ 第２焦点前方近傍の点
Ａｘ 光軸
ＣＬ１ 水平カットオフライン
ＣＬ２ 斜めカットオフライン
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点
ＨＺ１、ＨＺ２ ホットゾーン
ＰＨ ハイビーム用配光パターン
ＰＨ１、ＰＬ１ 第１配光パターン
ＰＨ２、ＰＬ２ 第２配光パターン
ＰＬ ロービーム用配光パターン

Claims (5)

1. 灯具ユニット前後方向に延びる光軸上近傍に前方へ向けて配置された発光素子と、この発光素子を前方側から覆うように配置された透光部材と、を備えてなる車両用灯具ユニットにおいて、
   上記透光部材の前面が、上記光軸を中心軸とするとともに該光軸上における上記発光素子近傍の点を後側の第１焦点とする回転楕円面で構成されており、
   この透光部材の前面において上記光軸近傍に位置する中心領域が、上記発光素子からの光を前方へ出射させる光出射面として構成されるとともに、該前面において上記中心領域の外周側に位置する周縁領域が、上記発光素子からの光を上記回転楕円面の第２焦点へ向けて内面反射させる光反射面として構成されており、
   上記透光部材の周囲に、上記周縁領域で内面反射して上記中心領域から出射した上記発光素子からの光を、前方へ向けて反射させるリフレクタが設けられている、ことを特徴とする車両用灯具ユニット。
2. 上記発光素子が、発光チップおよび該発光チップを封止する封止樹脂部材を備えてなる発光ダイオードで構成されており、
   上記封止樹脂部材が、上記透光部材と一体的に形成されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用灯具ユニット。
3. 上記リフレクタの反射面が、上記光軸上における上記回転楕円面の第２焦点の前方近傍の点を焦点とする略放物線状の鉛直断面形状を有している、ことを特徴とする請求項２記載の車両用灯具ユニット。
4. 上記リフレクタが、上記透光部材の略下半部のみを囲むように形成されており、
   上記透光部材の前面における上記周縁領域の略上半部のみが、上記光反射面として構成されている、ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の車両用灯具ユニット。
5. 上記発光素子が、上記発光チップの下端縁を上記光軸上に位置させるようにして配置されている、ことを特徴とする請求項４記載の車両用灯具ユニット。

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