JP2014056754A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の車両用灯具では、発光素子からの直射光を有効に利用していない、もしくは、有効利用していたとしても、部品点数が増えて製造コストが高価となる。
【解決手段】この発明は、半導体型光源２と、レンズ３と、を備える。レンズ３は、主レンズ部３０と、補助レンズ部３１と、から構成されている。補助レンズ部３１は、主レンズ部３０の周辺のうち車両Ｃの外側でかつ上側の箇所に設けられていて、半導体型光源２からの光Ｌ１を歩行者視認用配光パターンＳＰとしてロービーム用配光パターンＬＰのうち車両Ｃの外側でかつカットオフラインＣＬから上側に照射する。この結果、この発明は、半導体型光源２からの直射光（周辺光）Ｌ１を有効利用することができる。しかも、リフレクタを使用しないので、部品点数を減らして製造コストを安価にすることができる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、半導体型光源とレンズとを備えるレンズ直射型の車両用灯具に関するものである。

半導体型光源とレンズとを備える車両用灯具は、従来からある（たとえば、特許文献１、特許文献２）。以下、従来の車両用灯具について説明する。従来の特許文献１の車両用灯具は、発光素子と凸レンズとを備え、発光素子からの直射光を凸レンズを透過させてロービーム用配光パターンとして外部に照射するものである。従来の特許文献２の車両用灯具は、発光素子とレンズとリフレクタとを備え、発光素子からの直射光をレンズを透過させて水平方向に拡散する下向きの光として外部に照射し、かつ、発光素子からの直射光をレンズの下方のリフレクタで上下方向および水平方向に拡散する上下向きの光として外部に照射するものである。

特開２００７−３３５３０１号公報 特開２００８−３００１５４号公報

ところが、前記の従来の特許文献１の車両用灯具は、発光素子からの直射光を凸レンズのみで利用するものである。このために、凸レンズの周辺に届く発光素子からの直射光を有効に利用していない。これに対して、前記の従来の特許文献２の車両用灯具は、レンズの下方に届く発光素子からの直射光をリフレクタで有効利用している。しかしながら、前記の従来の特許文献２の車両用灯具は、リフレクタを使用するので、部品点数が増えて製造コストが高価となる傾向にある。

この発明が解決しようとする課題は、従来の車両用灯具では、発光素子からの直射光を有効に利用していない、もしくは、有効利用していたとしても、部品点数が増えて製造コストが高価となるという点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、半導体型光源と、レンズと、を備え、レンズが、半導体型光源からの光を主配光パターンとして照射する主レンズ部と、主レンズ部の周辺のうち車両の外側でかつ上側の箇所に設けられていて、半導体型光源からの光を補助配光パターンとして主配光パターンのうち車両の外側でかつ主配光パターンより上側に照射する補助レンズ部と、から構成されている、ことを特徴とする。

この発明（請求項２にかかる発明）は、補助レンズ部には、補助配光パターンのうち少なくとも上下方向の配光を制御する配光制御部が設けられている、ことを特徴とする。

この発明（請求項３にかかる発明）は、主レンズ部の周辺のうち、車両の外側でかつ下側の箇所、車両の内側でかつ上側の箇所、車両の内側でかつ下側の箇所には、ダミーレンズ部がそれぞれ設けられている、ことを特徴とする。

この発明の車両用灯具は、レンズの補助レンズ部により、レンズの主レンズ部の周辺のうち車両の外側でかつ上側の箇所に届く半導体型光源からの光（直射光）を有効利用することができる。しかも、この発明の車両用灯具は、主レンズ部の周辺のうち車両の外側でかつ上側の箇所に補助レンズ部を設けるものであるから、リフレクタを使用する前記の従来の特許文献２の車両用灯具と比較して、部品点数を減らして製造コストを安価にすることができる。

図１は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態を示し、左右両側の車両用灯具を搭載した車両の平面図である。 図２は、左側のランプユニットを示す正面図である。 図３は、左側のランプユニットを示す平面図（図２におけるＡ矢視図）である。 図４は、左側のランプユニットを示す正面（前方）側の斜視図である。 図５は、図４におけるＶ−Ｖ線拡大断面図である。 図６は、左側のランプユニットを示す背面（後方）側の斜視図である。 図７は、主配光パターンのロービーム用配光パターンと補助配光パターンの歩行者視認用配光パターンとを示す説明図である。 図８は、レンズの補助レンズ部、ダミーレンズ部の変形例を示す説明図である。

以下、この発明にかかる車両用灯具の実施形態（実施例）を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。この明細書および特許請求の範囲において、前、後、上、下、左、右は、この発明にかかる車両用灯具を車両に搭載した際の前、後、上、下、左、右である。また、図７において、符号「ＶＵ−ＶＤ」は、スクリーンの上下の垂直線を示す。符号「ＨＬ−ＨＲ」は、スクリーンの左右の水平線を示す。

（実施形態の構成の説明）
以下、この実施形態における車両用灯具の構成について説明する。図１中、符号１Ｌ、１Ｒは、この実施例における車両用灯具（たとえば、ヘッドランプなどの車両用前照灯）である。前記車両用灯具１Ｌ、１Ｒは、車両Ｃの前部の左右両端部に搭載されている。以下、車両Ｃの左側に搭載される左側の車両用灯具１Ｌについて説明する。なお、車両Ｃの右側に搭載される右側の車両用灯具１Ｒは、左側の車両用灯具１Ｌとほぼ同様の構成をなすので、説明を省略する。

（車両用灯具１Ｌの説明）
前記車両用灯具１Ｌは、図２〜図６に示すように、ランプハウジング（図示せず）と、ランプレンズ（図示せず）と、半導体型光源２と、レンズ３と、ヒートシンク部材４と、を備えるものである。

前記半導体型光源２および前記レンズ３および前記ヒートシンク部材４は、ランプユニットを構成する。前記ランプハウジングおよび前記ランプレンズは、灯室（図示せず）を画成する。前記ランプユニット２、３、４は、前記灯室内に配置されていて、かつ、上下方向用光軸調整機構（図示せず）および左右方向用光軸調整機構（図示せず）を介して前記ランプハウジングに取り付けられている。

（半導体型光源２の説明）
前記半導体型光源２は、この例では、たとえば、ＬＥＤ、ＥＬ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源、すなわち、半導体型光源（この実施例ではＬＥＤ）を使用する。前記半導体型光源２は、発光チップ２０から構成されている。前記半導体型光源２は、取付部材２１により前記ヒートシンク部材４に取り付けられている。前記半導体型光源２の前記発光チップ２０は、前記取付部材２１を介して電流が供給されて発光する。

前記発光チップ２０は、図３〜図６に示すように、平面矩形形状（平面長方形状）をなす。たとえば、４個の正方形のチップをＸ軸方向（水平方向）に配列してなるものである。なお、１個の長方形のチップ、あるいは、１個の正方形のチップ、を使用しても良い。前記発光チップ２０の中心Ｏは、前記レンズ３の基準焦点Ｆもしくはその近傍に位置し、かつ、前記レンズ３の基準光軸（基準軸）Ｚ上もしくはその近傍に位置する。前記発光チップ２０の発光面は、前記レンズ３の基準光軸Ｚの前側に向いている。

（Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標系の説明）
図２〜図６において、Ｘ、Ｙ、Ｚは、直交座標（Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標系）を構成する。Ｘ軸は、前記発光チップ２０の中心Ｏを通る左右方向の水平軸であって、この実施形態において、車両Ｃの内側が＋方向であり、車両Ｃの外側が−方向である。すなわち、左側の前記車両用灯具１Ｌの場合においては、右側が＋方向であり、左側が−方向である。一方、右側の前記車両用灯具１Ｒの場合においては、左側が＋方向であり、右側が−方向である。また、Ｙ軸は、前記発光チップ２０の中心Ｏを通る上下方向の鉛直軸であって、この実施形態において、上側が＋方向であり、下側が−方向である。さらに、Ｚ軸は、前記発光チップ２０の中心Ｏを通る法線（垂線）、すなわち、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸と直交する前後方向の軸であって、この実施形態において、前側が＋方向であり、後側が−方向である。なお、Ｙ軸およびＺ軸の＋方向および−方向は、左側の前記車両用灯具１Ｌの場合であっても、また、右側の前記車両用灯具１Ｒの場合であっても、不変である。

図２において、Ｘ座標とＹ座標とが共に正の値をとる領域は、第１象限Ｉであり、Ｘ座標が負でＹ座標が正の値をとる領域は、第２象限ＩＩであり、Ｘ座標とＹ座標とが共に負の値をとる領域は、第３象限ＩＩＩであり、Ｘ座標が正でＹ座標が負の値をとる領域は、第４象限ＩＶである。

（レンズ３の説明）
前記レンズ３は、図２に示すように、正面視矩形（四角形）形状をなしている。前記レンズ３の上下両辺は、車両Ｃの内側から外側にかけて、下側から上側にスラント（傾斜）している。前記レンズ３は、図２〜図６に示すように、主レンズ部３０と、補助レンズ部３１と、ダミーレンズ部３２と、から構成されている。

前記主レンズ３０は、図２に示すように、前記レンズ３の正面視矩形形状内に納められている正面視ほぼ楕円形形状をなしている。前記主レンズ部３０の周辺のうち車両Ｃの外側（左側）でかつ上側の箇所、すなわち、前記レンズ３の４つの角部のうち前記第２象限ＩＩの角部の箇所には、前記補助レンズ部３１が一体に設けられている。また、前記主レンズ部３０の周辺のうち、車両Ｃの外側（左側）でかつ下側の箇所すなわち前記レンズ３の４つの角部のうち前記第３象限ＩＩＩの角部の箇所、車両Ｃの内側（右側）でかつ上側の箇所すなわち前記レンズ３の４つの角部のうち前記第１象限Ｉの角部の箇所、車両Ｃの内側（右側）でかつ下側の箇所すなわち前記レンズ３の４つの角部のうち前記第４象限ＩＶの角部の箇所には、前記ダミーレンズ部３２がそれぞれ一体に設けられている。

前記主レンズ部３０は、前記基準光軸Ｚおよび前記基準焦点Ｆを有する。前記主レンズ部３０は、前記半導体型光源２から放射される光（直射光）のうち、前記半導体型光源２の中央光（図示せず）を利用するものである。前記主レンズ部３０は、前記半導体型光源２からの光を主配光パターンこの実施形態においては図７に示すロービーム用配光パターン（すれ違い用配光パターン）ＬＰとして車両Ｃの前方に照射する。

前記主レンズ部３０は、前記半導体型光源２からの光（図示せず）が前記主レンズ部３０中に入射する入射面３３と、前記主レンズ部３０中に入射した光が出射する出射面３４と、から構成されている。前記主レンズ部３０の前記入射面３３は、自由曲面あるいは複合２次曲面から構成されている。前記主レンズ部３０の前記出射面３４は、前記半導体型光源２と反対側に突出した凸形状をなし、自由曲面あるいは複合２次曲面から構成されている。

前記補助レンズ部３１は、図３に示すように、前記半導体型光源２から放射される光（直射光）のうち、前記半導体型光源２の半球放射範囲の緯度θ２°−θ１°の範囲（Ｚ軸からの角度θ２°この例では約８０°からＺ軸からの角度θ１°この例では約２５°を差し引いた範囲）、いわゆる、前記半導体型光源２の周辺光Ｌ１を有効利用するものである。

前記補助レンズ部３１は、図４、図５に示すように、前記半導体型光源２から放射される光（直射光）のうち、前記半導体型光源２の半球放射範囲の経度約２０°〜約５０°の範囲、前記の緯度の範囲と共に、いわゆる、前記半導体型光源２の周辺光Ｌ１を有効利用するものである。

前記補助レンズ部３１は、前記半導体型光源２からの光Ｌ１を補助配光パターンこの実施形態においては図７に示す歩行者視認用配光パターンＳＰとして前記ロービーム用配光パターンＬＰのうち車両Ｃの外側（左側）でかつ前記ロービーム用配光パターンＬＰのカットオフラインＣＬから上側に照射する。

前記補助レンズ部３１は、前記半導体型光源２からの光Ｌ１が前記補助レンズ部３１中に入射する入射面と、前記入射面から前記補助レンズ部３１中に入射した光が出射光Ｌ２として前記補助レンズ部３１中から外部に出射する出射面と、から構成されている。

前記補助レンズ部３１には、前記歩行者視認用配光パターンＳＰのうち少なくとも上下方向の配光を制御する配光制御部３５が設けられている。前記配光制御部３５は、図２、図５に示すように、全反射系のプリズム群であって、横長のプリズム群から構成されている。前記配光制御部３５は、この例では、前記補助レンズ部３１の出射面に設けられているが、前記補助レンズ部３１の入射面、もしくは、前記補助レンズ部３１の入射面および出射面の両面に、設けても良い。

前記配光制御部３５は、前記半導体型光源２からの光Ｌ１（前記半導体型光源２の半球放射範囲の経度約２０°〜約５０°の範囲の光Ｌ１）を、前記ロービーム用配光パターンＬＰのカットオフラインＣＬから上側に約１０°の範囲（交差点などにおける歩行者Ｐの視認範囲に一致する範囲）を照射する出射光Ｌ２に、配光制御する。

前記配光制御部３５は、前記半導体型光源２からの光Ｌ１（前記半導体型光源２の半球放射範囲の緯度約８０°−約２５°の範囲の光Ｌ１）を、前記ロービーム用配光パターンＬＰのうち車両Ｃの外側（左側）約２５°〜約７０°の範囲（交差点などにおける歩行者Ｐの視認範囲に一致する範囲）を照射する出射光Ｌ２に、配光制御する。

（ヒートシンク部材４の説明）
前記ヒートシンク部材４は、図３に示すように、垂直板部４０と、前記垂直板部４０の一面（後側の面）に一体に設けた複数枚の垂直板形状のフィン部（図示せず）と、から構成されている。前記ヒートシンク部材４の前記垂直板部４０の他面（前側の面）には、前記半導体型光源２が前記取付部材２１を介して取り付けられている。前記ヒートシンク部材４の前記垂直板部４０の左右両側辺には、前記レンズ３が取付部３６（図８参照）を介して取り付けられている。前記取付部３６は、前記レンズ３と一体型のものであっても、また、別体型のものであっても良い。

（実施形態の作用の説明）
この実施形態における車両用灯具１Ｌ、１Ｒは、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

半導体型光源２の発光チップ２０を点灯する。すると、発光チップ２０から放射される光（直射光）のうち、半導体型光源２の中央光は、レンズ３の主レンズ部３０の入射面３３から主レンズ部３０中に入射して主レンズ部３０の出射面３４から出射する。出射光は、図７に示すように、カットオフラインＣＬを有するロービーム用配光パターンＬＰとして、車両Ｃの前方に照射される。

また、図４〜図６中の実線矢印に示すように、発光チップ２０から放射される光（直射光）のうち、半導体型光源２の周辺光Ｌ１、Ｌ３は、レンズ３の補助レンズ部３１、ダミーレンズ部３２の入射面から補助レンズ部３１、ダミーレンズ部３２中に入射して補助レンズ部３１、ダミーレンズ部３２の出射面から出射する。このために、レンズ３は、主レンズ部３０、補助レンズ部３１、ダミーレンズ部３２により、矩形に光る。

特に、半導体型光源２の周辺光Ｌ１は、補助レンズ部３１の入射面から補助レンズ部３１中に入射して補助レンズ部３１の出射面の配光制御部３５から出射光Ｌ２として出射する。この出射光Ｌ２は、図７に示すように、歩行者視認用配光パターンＳＰとしてロービーム用配光パターンＬＰのうち車両Ｃの外側（左側）でかつロービーム用配光パターンＬＰのカットオフラインＣＬから上側に照射する。

この歩行者視認用配光パターンＳＰは、図７に示すように、ロービーム用配光パターンＬＰのカットオフラインＣＬから上側に約１０°の範囲、および、ロービーム用配光パターンＬＰのうち車両Ｃの外側（左側）約２５°〜約７０°の範囲であって、交差点などにおける歩行者Ｐの視認範囲に一致する範囲を照明する。

図７は、左側の車両用灯具１Ｌから照射されるロービーム用配光パターンＬＰと歩行者視認用配光パターンＳＰとを示す説明図である。右側の車両用灯具１Ｒから照射されるロービーム用配光パターンおよび歩行者視認用配光パターンは、車両用灯具１Ｌから照射される図７に示すロービーム用配光パターンＬＰおよび歩行者視認用配光パターンＳＰと左右逆となる。なお、右側の車両用灯具１Ｒから照射されるロービーム用配光パターンのカットオフラインの上水平カットオフライン、斜めカットオフライン、下水平カットオフラインの配置は、左側の車両用灯具１Ｌから照射されるロービーム用配光パターンＬＰと不変である。

（実施形態の効果の説明）
この実施形態における車両用灯具１Ｌ、１Ｒは、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

この実施形態における車両用灯具１Ｌ、１Ｒは、レンズ３の補助レンズ部３１により、レンズ３の主レンズ部３０の周辺のうち車両Ｃの外側でかつ上側の箇所に届く半導体型光源２からの光（周辺光）Ｌ１を有効利用することができる。しかも、この実施形態における車両用灯具１Ｌ、１Ｒは、主レンズ部３０の周辺のうち車両Ｃの外側でかつ上側の箇所に補助レンズ部３１を設けるものであるから、リフレクタを使用する前記の従来の特許文献２の車両用灯具と比較して、部品点数を減らして製造コストを安価にすることができる。

この実施形態における車両用灯具１Ｌ、１Ｒは、主レンズ部３０の周辺のうち車両Ｃの外側でかつ上側の箇所に補助レンズ部３１を設けるものであるから、歩行者視認用配光パターンＳＰを、ロービーム用配光パターンＬＰのうち車両Ｃの外側（左側）でかつロービーム用配光パターンＬＰのカットオフラインＣＬから上側に照射するのに適している。すなわち、歩行者視認用配光パターンＳＰを簡単にかつ確実に配光制御することができる。この歩行者視認用配光パターンＳＰにより、交差点などの歩行者Ｐを確実に視認することができ、交通安全に貢献することができる。

この実施形態における車両用灯具１Ｌ、１Ｒは、補助レンズ部３１には、歩行者視認用配光パターンＳＰのうち少なくとも上下方向の配光を制御する配光制御部３５が設けられている。この結果、この実施形態における車両用灯具１Ｌ、１Ｒは、歩行者視認用配光パターンＳＰを、ロービーム用配光パターンＬＰのカットオフラインＣＬから上側に約１０°の範囲であって、交差点などにおける歩行者Ｐの視認範囲に一致する範囲に、簡単にかつ確実に配光制御することができる。

この実施形態における車両用灯具１Ｌ、１Ｒは、レンズ３の主レンズ部３０の４角には、補助レンズ部３１、ダミーレンズ部３２が設けられているので、レンズ３が、主レンズ部３０、補助レンズ部３１、ダミーレンズ部３２により、矩形に光る。これにより、見栄えが向上される。

（実施形態の変形例の説明）
図８は、この発明にかかる車両用灯具のレンズの補助レンズ部３１、ダミーレンズ部３２の変形例を示す説明図である。以下、この実施形態の変形例について説明する。図中、図１〜図７と同符号は、同一のものを示す。

図８（Ａ）に示す実施形態の変形例は、補助レンズ部３１、ダミーレンズ部３２に横長の拡散プリズム群３７を設けるものである。図８（Ｂ）に示す実施形態の変形例は、補助レンズ部３１、ダミーレンズ部３２に縦長の拡散プリズム群３８を設けるものである。図８（Ｃ）に示す実施形態の変形例は、補助レンズ部３１、ダミーレンズ部３２にハニカム（格子状）の拡散プリズム群３９を設けるものである。図８に示す実施形態の変形例は、前記の実施形態における車両用灯具１Ｌ、１Ｒとほぼ同様作用効果を達成することができる。

（実施形態以外の例の説明）
この実施形態においては、車両Ｃが左側通行の場合の車両用灯具１Ｌ、１Ｒについて説明するものである。ところが、この発明においては、車両Ｃが右側通行の場合の車両用灯具にも適用することができる。

また、実施形態においては、ヘッドランプなどの車両用前照灯に使用した例について説明するものである。ところが、この発明においては、ヘッドランプなどの車両用前照灯以外の車両用灯具として、たとえば、車両用側方灯（コーナリングランプ）に使用することができる。この場合において、主配光パターンは、単なる水平カットオフラインを有する左右方向に拡散された配光パターンであり、補助配光パターンは、その主配光パターンののうち車両の外側でかつ主配光パターンより上側に配光される。

さらに、実施形態においては、レンズ３の主レンズ部３０の４角のうち補助レンズ部３１以外の３角にダミーレンズ部３２を設けるものである。ところが、この発明においては、ダミーレンズ部３２を設けなくても良い。また、レンズ３の主レンズ部３０の１角または２角に設けても良い。

１Ｌ 左側の車両用灯具
１Ｒ 右側の車両用灯具
２ 半導体型光源
２０ 発光チップ
２１ 取付部材
３ レンズ
３０ 主レンズ部
３１ 補助レンズ部
３２ ダミーレンズ部
３３ 主レンズ部の入射面
３４ 主レンズ部の出射面
３５ 配光制御部
３６ 取付部
３７ 横長の拡散プリズム群
３８ 縦長の拡散プリズム群
３９ ハニカム（格子状）の拡散プリズム群
４ ヒートシンク部材
４０ 垂直板部
Ｃ 車両
ＣＬ カットオフライン
Ｆ レンズの基準焦点
ＨＬ−ＨＲ スクリーンの左右の水平線
Ｌ１、Ｌ３ 半導体型光源からの光（周辺光）
Ｌ２ 出射光
ＬＰ ロービーム用配光パターン
Ｏ 発光チップの中心
Ｐ 歩行者
ＳＰ 歩行者視認用配光パターン
ＶＵ−ＶＤ スクリーンの上下の垂直線
Ｘ Ｘ軸
Ｙ Ｙ軸
Ｚ レンズの基準光軸（Ｚ軸）

Claims (3)

1. 半導体型光源と、レンズと、を備え、
   前記レンズは、前記半導体型光源からの光を主配光パターンとして照射する主レンズ部と、前記主レンズ部の周辺のうち車両の外側でかつ上側の箇所に設けられていて、前記半導体型光源からの光を補助配光パターンとして前記主配光パターンのうち車両の外側でかつ前記主配光パターンより上側に照射する補助レンズ部と、から構成されている、
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記補助レンズ部には、前記補助配光パターンのうち少なくとも上下方向の配光を制御する配光制御部が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記主レンズ部の周辺のうち、車両の外側でかつ下側の箇所、車両の内側でかつ上側の箇所、車両の内側でかつ下側の箇所には、ダミーレンズ部がそれぞれ設けられている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。

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