JP2010061916A - Led light source lamp for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハロゲン電球のフィラメント、メタルハライド放電灯のアークのように、発光源の中心部分がもっとも明るく、よって、第二焦点に集束する光も光軸上が最も明るくなる、いわゆる従来のプロジェクタランプと異なり、発光方向を略上向きとして取付けられるLED光源のプロジェクタランプに適する投影レンズの提供を目的とするものである。 The present invention is a so-called conventional projector lamp in which the central portion of the light source is brightest, such as the filament of a halogen bulb and the arc of a metal halide discharge lamp, and therefore the light focused on the second focal point is brightest on the optical axis. The object of the present invention is to provide a projection lens suitable for a projector lamp of an LED light source that can be mounted with the light emitting direction substantially upward.
従来のプロジェクタ型ヘッドランプ90においては、楕円形を長軸で回転させ、短軸で2分した、いわゆる回転楕円面の反射鏡91を使用しており、第一焦点に配置した光源の、第二焦点に集束する光束のシェード92により下半部が遮蔽される断面形状を投影レンズ93で投影し配光特性とするものであったので、ここで、光源をLED光源94として採用した場合、電球などを光源として採用した場合と発光状態が異なるので、適切な光量配分ができず遠方の視認性が低下するなどの問題点を生じていた。
The conventional projector-
そこで、図6に示すように、ランバーシアン分布であるLED光源94の中央部分、即ち、最も明るい部分が光軸Xと略一致するように、LED光源94を適宜に後方に傾けて配置すると共に、反射鏡91、投影レンズ93の形状などにも工夫を凝らし、可能な限りに従来例のハロゲンランプ、メタルハライドランプなど、実質的には光源を中心として全方向にほぼ同一の強度で発光している従来のプロジェクタランプの特性に近づけるべく工夫を凝らしている。
Therefore, as shown in FIG. 6, the
そして、その課題の解決の一手段として、基本的に、前記投影レンズ93の形状を、光源側に向かって凹状の円柱面により形成される車両用灯具が開示されているが、図7に配光特性DOとして示すように、依然として、左右周辺部の光量は不足気味のものとなっている。尚、図6中に符号95で示すものは、投影レンズ93を保持するためのレンズホルダであり、図中に符号96で示す光線は、路面の上方に設置されたオーバーヘッドサインを読み取るための光線である。
しかしながら、前記した従来のプロジェクタ型ヘッドランプにおいては、上記にも説明したように、通常は光軸上に配置されるフィラメント、アークなどがもっとも明るく、また、そのフィラメント、アークなどを中心として放射状に光が放射されるものであるので、配光特性上で最高輝度となる部分が予想しやすく、例えば、シェードを設けない場合にはほぼ、同心円状の明るさとなる。 However, in the above-described conventional projector-type headlamp, as described above, the filament, arc, etc., which are usually arranged on the optical axis are usually brightest, and the filament, arc, etc. are centered radially. Since light is radiated, it is easy to predict the portion with the highest luminance in terms of light distribution characteristics. For example, when no shade is provided, the brightness is almost concentric.
従って、上記のように、ハロゲン電球、メタルハライド放電灯などを光源として採用するときには、特に特別な構成としない場合でも、ヘッドランプとしての配光にそれ程の矛盾を生じないものが得られるが、LED光源を光源として採用した場合には、面発光によるアンバーシアン分布となり、例えば、水平正面方向に照度の最高値が出にくいなど配光形成上の問題点を生じている。 Therefore, as described above, when a halogen light bulb, a metal halide discharge lamp or the like is employed as a light source, even if not particularly configured, a light distribution that does not cause much inconsistency in light distribution as a headlamp can be obtained. When a light source is used as a light source, an amber cyan distribution is generated by surface emission, which causes a problem in light distribution formation, for example, it is difficult to obtain the maximum value of illuminance in the horizontal front direction.
本発明は、上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、発光面を略上方に向けて配置されたLED光源と、該LED光源を焦点とし一方の焦点に一致させ、軸を略水平として設置された楕円系反射面と、前記楕円系反射面の第二焦点の近傍に設けられるシェードと、前記シェードの近傍に焦点を有する投影レンズとから成る車両用灯具であり、前記投影レンズは、前記第二焦点から入射する光の方向及び強度が考慮されて、各入射光の方向及び強度ごとに前記投影レンズから出射する光の方向が定められたレンズ構成とされていることを特徴とするLED光源車両用灯具を提供することで課題を解決するものである。 In the present invention, as a specific means for solving the above-described conventional problems, an LED light source disposed with a light emitting surface facing substantially upward, the LED light source as a focal point, a single focal point, and an axis substantially The projection lens, comprising: an elliptical reflecting surface installed horizontally; a shade provided in the vicinity of a second focal point of the elliptical reflecting surface; and a projection lens having a focal point in the vicinity of the shade; Is a lens configuration in which the direction and intensity of light incident from the second focal point is considered, and the direction of light emitted from the projection lens is determined for each incident light direction and intensity. The problem is solved by providing a lamp for an LED light source vehicle.
本発明により、投影レンズに光が入射するときと方向(入射角)、出射するときの方向(射出角)を、それぞれの光の強度を考慮して予めに定めて投影レンズを設計するLED光源車両用灯具としたことで、従来例の光源を明るさの中心とする、いわゆる点光源状の光源から、LED光源のようにランバーシアン分布となる発光を行う光源に変更したときにも、照射幅、中心照度などが得られる車両用灯具として、課題を解決するものである。 According to the present invention, an LED light source for designing a projection lens in which light is incident on the projection lens, the direction (incident angle), and the direction in which the light is emitted (exit angle) is determined in advance in consideration of the intensity of each light. Irradiation even when changing from a so-called point light source with a conventional light source as the center of brightness to a light source that emits light with a Lambertian distribution, such as an LED light source. As a vehicular lamp capable of obtaining a width, a central illuminance, and the like, the problems are solved.
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図1に符号1で示すものは本発明に係る車両用灯具であり、この車両用灯具1は、発光源としてLED光源2が採用されたプロジェクタ型として構成されたものである点は、従来例のものと同様である。
Below, this invention is demonstrated in detail based on embodiment shown in a figure. What is indicated by
従って、旧来のフィラメントなど、発光源からほぼ全周に向かい発光するものと異なり、LED光源2の発光面2a側のみに発光が行われるものとなるので、LED光源2は発光面2a側を略上向きとして設置され、これに対応して、楕円系反射面3も略上半部のみが、前記LED光源2を覆うようにして設けられている。 Therefore, unlike conventional filaments that emit light almost entirely from the light emitting source, light is emitted only on the light emitting surface 2a side of the LED light source 2, so that the LED light source 2 is substantially on the light emitting surface 2a side. Corresponding to this, the elliptical reflecting surface 3 is provided so that only the substantially upper half part covers the LED light source 2.
尚、上記にも説明したように、前記LED光源2からの光は、このLED光源2の正面が最も明るくなるランバーシアン分布となるものであるので、前記楕円系反射面3の第一焦点f1の位置に垂直の上方に向けて配置した場合、反射光は下向きの成分が強くなり、投影レンズ5の入射面5aにより一部反射してしまい、車両正面の照度が不足するものとなるので、図1にも示すように、適宜に後方に傾けて取付られ、中心の照度が増加するように調整されている、
As described above, since the light from the LED light source 2 has a Lambertian distribution in which the front surface of the LED light source 2 is brightest, the first focal point f1 of the elliptical reflecting surface 3 is used. When the light is arranged vertically upward, the reflected light has a strong downward component and is partially reflected by the
そして、前記楕円系反射面3の第二焦点f2の近傍にはシェード4が設けられ、原則的には、前記楕円系反射面3の下半部からの光を遮蔽し、対向車の運転者に眩惑を生じさせないようにしている点も従来例のものと同様である。 A shade 4 is provided in the vicinity of the second focal point f2 of the elliptical reflecting surface 3, and in principle, the light from the lower half of the elliptical reflecting surface 3 is shielded so that the driver of the oncoming vehicle It is the same as that of the prior art in that it does not cause glare.
ここで、本発明では、図2に示すように投影レンズ5を設計するものであり、この実施例においては基本的に、投影レンズ5の楕円系反射面3側寄りの面、即ち、LED光源2からの光の入射面5a側から設計が行われている。
Here, in the present invention, the
このときに、前記入射面5aが車両用灯具1の中心軸Xに対して直交するものであれば、前記第二焦点f2に一旦集束した光が、前記投影レンズ5の入射面5aに達したときには、例えば、空気の屈折率(=1)と、前記投影レンズ5が形成された部材の屈折率(例えば1.4)により屈折を生じるものとなる。
At this time, if the
ここで、上記にも記載されているように(空気の屈折率)<(投影レンズ5の屈折率)となることが通常であるので、LED光源2からの光は入射面を通過することで、スネルの法則により規定の値だけ発散角αが狭くなるものとなる。尚、図2は車両用灯具1を車体に取付けた状態での水平断面を示したものとする。
Here, as described above, it is normal that (refractive index of air) <(refractive index of the projection lens 5), so that the light from the LED light source 2 passes through the incident surface. The divergence angle α is narrowed by a prescribed value according to Snell's law. Note that FIG. 2 shows a horizontal section in a state where the
従来例においては、さらに出射面5bにおいても、例えば、非球面等の凸レンズを設けるものとしていたが、本発明においては、前記入射面5aで屈折された、それぞれの光の方向を考慮して、それらを所望の方向に向かわせるように、出射側の曲面、即ち、出射面5bを設定する。
In the conventional example, a convex lens such as an aspherical surface is also provided on the
よって、当該の車両用灯具1を取付ける車両の目的に合わせるように曲面を設定するものであり、例えば、広い照射角が要求されるときには、図2にも示すように出射面5bは入射面5aを通過した光と、直交するような曲面として形成され、投影レンズ5が形成された部材から大気中に放射されるときにも実質的に、光の進行方向は変化しないものとされている。
Therefore, the curved surface is set so as to match the purpose of the vehicle to which the
図1はこの状態を斜視図として示すものであり、図6に示す従来例の車両用灯具90に比較して、本発明の投影レンズ5は厚みが薄く、且つ、口径が大きいものとなり、観視者に対して斬新感を与えるものとなる。また、この実施例では出射面5bは光の進行方向は変化しないものとして説明したが、本発明は、これを限定するものではなく、要は入射面5aで一旦屈折が行われた光ごとに、さらに出射面5bで最適な方向性を与えることを要旨とするものである。
FIG. 1 shows this state as a perspective view, and the
図3に示すものは、本発明の投影レンズ5を更に詳細に示すものであり、(a)は正面図、(b)は(a)のA−A断面、即ち、水平断面図、(c)は(a)のB−B断面、即ち、垂直断面図である。このように、本発明においては、垂直断面においては、略平行な光を出射するように出射面5b側の面が設定され、水平断面においては、拡散光が得られるよう中心から外側に向かうに従い、出射面5bの曲率半径が大きくなるように出射面5b側の面が設定されている。
FIG. 3 shows the
図4に示すものは、図1及び図2に示した本発明に係る車両用灯具1の配光特性DNを示すものであり、従来例のレンズ状の出射面を用いないことで、後に図5に示した従来例の配光特性DOに比較して格段に広い照射角が得られ、視認性の向上などが期待できるものとなる。
FIG. 4 shows the light distribution characteristic DN of the
図5は本発明に係る車両用灯具1の別な実施例を水平断面で示すものであり、この実施例においては、前記投影レンズ6の入射面6aは車両用灯具1の中心軸Xに対して、この車両用灯具1を車両に取付けた状態において、前記第二焦点f2を略中心とする垂直方向の円筒面として形成されている。
FIG. 5 shows another embodiment of the
従って、前記第二焦点f2からの光は、ほぼ垂直な状態で投影レンズ6に入射するものとなり、光の進行方向の変化量は極めて少なくなるようにされている。このことは、前記LED光源2から投影レンズ6に入射するときには入射面6aにおいては、殆ど光量のロスを生じない状態で入射が行われるものとなる。
Accordingly, the light from the second focal point f2 enters the
そして、この実施例においては、出射面6b側において、LED光源2から投影レンズ6に入射した光に所望方向、例えば、上下方向、左右方向への屈折を行わせる曲面が形成されている。尚、前記入射面6aにおいては、完全な垂直でなくとも良く、例えば、適宜に下方に光を屈折させるように傾いていても良く、或いは、左右方向に傾いていても良いものである。
In this embodiment, a curved surface is formed on the
本発明により、前記入射面5a、6a、に入射した光のそれぞれを所望の方向に向かわせる構成としたことで、第一には、第二焦点からの光の投影レンズ5、6に対する入射光率を増すと共に、内面反射も低減可能とし、車両用灯具1としての光量増加を可能とする。また、球面以外の形状を組合わせることで、例えば、照射幅の広い配光の形成などに自由度が増すものとなる。更には、従来の均一化したプロジェクタ型灯具の形状に変化を与えることを可能とし、デザインに自由度を増すものとする。
According to the present invention, each of the light incident on the
1…車両用灯具
2…LED光源
3…楕円系反射面
4…シェード
5、6…投影レンズ
5a、6a…入射面
5b、6b…出射面
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JP2008224967A JP2010061916A (en) | 2008-09-02 | 2008-09-02 | Led light source lamp for vehicle |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011238497A (en) * | 2010-05-12 | 2011-11-24 | Stanley Electric Co Ltd | Lamp fitting using led light source unit |
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2008
- 2008-09-02 JP JP2008224967A patent/JP2010061916A/en active Pending
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