JP2016015290A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】主配光パターンと補助配光パターンを形成する機能を犠牲にすることなく、レンズを小型化することで、従来よりも小型化ができる車両用灯具を提供すること。
【解決手段】本発明の車両用灯具１０は、光源と、前記光源の車両前方側に配置されたレンズと、を備え、前記レンズが、出射面を車両上下方向に分割したメイン配光パターンを形成する複数の分割出射面と前記分割出射面同士を繋ぐ段差面と底面に形成された反射面とを有し、前記光源の光軸よりも車両下側に位置する前記段差面の少なくとも一部が、上方照射配光用出射面として用いられ、前記反射面が、前記上方照射配光用出射面となる前記段差面に光を反射する。
【選択図】図２

Description

本発明は車両用灯具に関するものである。

特許文献１には、半導体型光源からの光を車両前方側に照射するレンズを備えた車両用灯具が開示されている。
この車両用灯具のレンズは、主レンズ部と主レンズ部の周辺（例えば、主レンズ部の下辺）に一体に形成された補助レンズ部とからなる。
そして、主レンズ部はメイン配光パターン（例えば、ロービーム用配光パターン）を形成し、補助レンズ部は補助配光パターン（例えば、オーバーヘッド配光パターン）を形成している。

特開２０１３−０５１１６８号公報

ところで、車両用灯具には小型化が求められており、特許文献１のように、主レンズ部の周辺に補助レンズ部を設ける構成とすると、レンズの寸法が大きくなるため、レンズホルダなどの部品も大きくなり、その分だけ、車両用灯具も大きくなる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、主配光パターンと補助配光パターンを形成する機能を犠牲にすることなく、レンズを小型化することで、従来よりも小型化ができる車両用灯具を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために以下の構成によって把握される。
（１）本発明の車両用灯具は、光源と、前記光源の車両前方側に配置されたレンズと、を備え、前記レンズが、出射面を車両上下方向に分割したメイン配光パターンを形成する複数の分割出射面と前記分割出射面同士を繋ぐ段差面と底面に形成された反射面とを有し、前記光源の光軸よりも車両下側に位置する前記段差面の少なくとも一部が、上方照射配光用出射面として用いられ、前記反射面が、前記上方照射配光用出射面となる前記段差面に光を反射する。

（２）上記（１）の構成において、前記上方照射配光用出射面となる前記段差面は、車両上側に位置する前記分割出射面の下辺から車両前方側に延出して隣接する車両下側に位置する前記分割出射面の上辺に繋がるように形成されている。

（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記上方照射配光用出射面となる前記段差面は、凹面に形成されている。

（４）上記（１）から（３）のいずれか１つの構成において、前記レンズは、少なくとも底面にフランジが形成されていない。

本発明によれば、主配光パターンと補助配光パターンを形成する機能を犠牲にすることなく、レンズを小型化することで、従来よりも小型化ができる車両用灯具を提供することができる。

実施形態の車両用灯具を備えた車両を上から見た平面図である。 実施形態の灯具ユニットの斜視図である。 実施形態の灯具ユニットの分解斜視図である。 実施形態のレンズの正面図である。 図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 実施形態のレンズの配光制御を説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と称する）について詳細に説明する。実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。また、実施形態及び図中において、特に断りがない場合、「前」、「後」は、各々、車両の「前進方向」、「後進方向」を示し、「上」、「下」、「左」、「右」は、各々、車両に乗車する運転者から見た方向を示す。

（車両用灯具の全体構成）
本発明の実施形態に係る車両用灯具は、図１に示す車両１０２の前方の左右に設けられる車両用灯具（１０１Ｒ，１０１Ｌ）である。
本実施形態の車両用灯具は、車両前方側に開口を有するハウジング（図示せず）とハウジングの開口を覆うようにハウジングに取付けられるアウターレンズ（図示せず）とを備え、そのハウジングとアウターレンズとで形成される灯室内に灯具ユニット１０（図２参照）が配置されている。

（灯具ユニット）
図２は、灯具ユニット１０を示す斜視図である。
図２に示すように、灯具ユニット１０は、レンズホルダ２０と、レンズ３０と、ヒートシンク４０とを備えている。
図３は、灯具ユニット１０を分解した分解斜視図である。
図３に示すように、灯具ユニット１０は、後方側からレンズホルダ２０にレンズ３０を組付けた後、そのレンズ３０が組付けられたレンズホルダ２０をヒートシンク４０にネジ止めすることで組み立てられている。

ヒートシンク４０は、熱伝導率の高い金属部材や樹脂部材などからなり、光源５０を搭載する光源搭載面４１を備えている。
この光源搭載面４１には、図示しない給電パターン等が形成された基板５１上に、例えば、ＬＥＤ、ＥＬ（有機ＥＬ）等の自発光型の半導体型発光素子５２が実装された半導体型光源５０が搭載される。

なお、発光部を形成するために用いられる半導体型発光素子５２の数や形状には、特に制限はなく、例えば、基板５１上に複数個の正方形の半導体型発光素子５２を水平方向（車両幅方向）に配列して、全体として平面長方形状の発光面を形成してもよく、正方形や長方形の半導体型発光素子５２を１つだけ設けるようにして発光面を形成するようにしてもよい。
また、半導体型発光素子５２を封止樹脂で封止してパッケージ化してもよい。

上記基板５１は、半導体型発光素子５２によって形成される発光部の中心が、車両前方側から見た正面視で、レンズ３０中心（レンズ３０の左右上下方向の中央）と一致する、若しくは、その近傍に位置するようにヒートシンク４０に搭載されている。

（レンズ）
図４に車両前方側から見たレンズ３０の正面図を示す。
図４に示すように、レンズ３０の光を出射する出射面は、車両上下方向に複数の分割された分割出射面になっている。
より具体的には、レンズ３０には、上側分割出射面３１と中間分割出射面３２と下側分割出射面３３との３つの分割出射面が形成されている。
なお、本例では、上下方向に３つの分割出射面を有する場合を示しているが、この分割出射面の数は、特に限定されるものではなく、形成する配光パターンに応じて、２つでもよく、４以上であってもよい。

また、中間分割出射面３２は、車両左右方向にも分割されており、具体的には、車両右側の右側出射面３２ａ（図では左側）と中央の中央出射面３２ｂと車両左側の左側出射面３２ｃ（図では右側）との３面に分割されている。
なお、本例では、中間分割出射面３２を車両左右方向に３つの面に分割しているが、この中間分割出射面３２の分割数は、特に制限されるものではなく、形成する配光パターンに応じて、２つでもよく、４以上であってもよく、また、車両左右方向に分割していなくてもよい。

さらに、中央出射面３２ｂは、上側出射面３２ｂａと下側出射面３２ｂｂとに分割されている。
なお、中央出射面３２ｂも特に分割数に制限はなく、形成する配光パターンに応じて、３以上に分割されていてもよく、逆に、分割されていなくてもよい。

上記した６つの出射面（３１、３２ａ、３２ｂａ、３２ｂｂ、３２ｃ、３３）は、いずれもメイン配光パターン、例えば、本例では、ロービーム配光パターンを形成するための出射面を構成している。

また、図４に示すように、レンズ３０には、車両左右方向の両端にレンズ３０をレンズホルダ２０に取付けるためのフランジ３４ａ、３４ｂが形成されている。

次に、図４のＡ−Ａ線断面である図５を参照しながら、さらに、レンズ３０について詳細に説明する。
図５に示すように、上側分割出射面３１と中間分割出射面３２との間には、この隣接する分割出射面を繋ぐ段差面３５ａが形成されており、また、中間分割出射面３２と下側分割出射面３３との間には、この隣接する分割出射面を繋ぐ段差面３５ｂが形成されている。

より具体的には、上側分割出射面３１の下辺は、中間分割出射面３２の上辺よりも車両後方側にあり、この二つの辺を繋げるように段差面３５ａは、上側分割出射面３１の下辺から車両前方側に延出して隣接する中間分割出射面３２の上辺に繋がるように形成されている。

同様に、中間分割出射面３２の下辺は、下側分割出射面３３の上辺よりも車両後方側にあり、この二つの辺を繋げるように段差面３５ｂは、中間分割出射面３２の下辺から車両前方側に延出して隣接する下側分割出射面３３の上辺に繋がるように形成されている。

図５では、段差面３５ｂを拡大した拡大図を示している（点線の丸囲い参照）。
段差面３５ｂは、車両下側に若干傾斜するように形成されているとともに、完全な平面ではなく、緩やかな凹面からなる自由曲面になっている。
さらに、レンズ３０の下部に着目すると、レンズ３０の底面には、自由曲面からなる反射面３６が形成されている。
この反射面３６は、車両上方側に若干傾斜するように形成されている。

以下、上記のようなレンズ３０によって、どのように光が配光制御されるのかを図６を参照しながら説明する。
図６に示すように、レンズ３０は、光源５０側にメイン配光用入射面３７ａと上方照射配光用入射面３７ｂとが形成されている。
メイン配光用入射面３７ａは緩やかに車両前方側に凹む形状を有する自由曲面で形成されており、上方照射配光用入射面３７ｂは、メイン配光用入射面３７ａの曲率状態を維持するようにメイン配光用入射面３７ａの下方に延長された面であり、光源の出射光軸から３５°よりも外側に設けられている。

この上方照射配光用入射面３７ｂは、レンズ３０の出射面の車両上下方向の幅と略同じ幅となる面をレンズ３０の光源５０側（つまり、入射面側）に考えたときに、メイン配光用入射面３７ａとして用いられる光源の出射光軸から下方に３５°の範囲よりも外側に位置する部分を有効活用して形成されている。
したがって、レンズ３０の車両上下方向の幅は、メイン配光を形成するために必要な出射面の幅と略同じになっている。

なお、メイン配光用入射面３７ａ及び上方照射配光用入射面３７ｂは、このような形状の面に限定されるものではなく、平面状であってもよく、また、光源５０側に緩やかな凸状であってもよい。
また、本例では、メイン配光用入射面３７ａの曲率状態を維持するように延長した面として上方照射配光用入射面３７ｂが形成されているが、上方照射配光用入射面３７ｂは、メイン配光用入射面３７ａの曲率状態と異なる面として形成してもよい。

図６に示すように、メイン配光用入射面３７ａから入射した光は、配光制御されて、メイン配光用の出射面である上側分割出射面３１、中間分割出射面３２、及び、下側分割出射面３３に向かい、上側分割出射面３１、中間分割出射面３２、及び、下側分割出射面３３で、さらに、配光制御されてメイン配光パターン（本例では、ロービーム用配光パターン）として車両前方側に照射される（図６のスクリーン上のロービーム用配光パターン参照）。
なお、符号「ＶＵ−ＶＤ」は、配光パターンを投影したスクリーンの上下の垂直線を示し、符号「ＨＬ−ＨＲ」は、配光パターンを投影したスクリーンの左右の水平線を示している。

一方、上方照射配光用入射面３７ｂから入射した光は、一度、レンズ３０の底面の反射面３６で反射され、その反射された光は、段差面３５ｂに向かい段差面３５ｂから車両前方側の上方に向けて照射される。
本実施形態では、反射面３６及び段差面３５ｂの形状を調整することによって、オーバーヘッド配光パターンが形成されるようにしている（図６のスクリーン上のオーバーヘッド配光パターン参照）。
なお、上側照射配光パターン（本例では、オーバーヘッド配光パターン）を形成するのに上方照射配光用入射面３７ｂの形状を調整するようにしてもよい。

ところで、レンズ３０の底面には、フランジなどの構造を設けないようにしている（図４参照）。
ここで、レンズ３０の底面にレンズホルダ２０に取付けるためのフランジなどが形成されていると、上方照射配光用入射面３７ｂに入射する光の状態が変動した場合（例えば、車両の振動などで入射状態が変動した場合）に、上方照射配光用入射面３７ｂから入射した光が正しく反射面３６に向かわず、フランジなどに入射してグレア光になる恐れがある。

本実施形態のように、レンズ３０の車両左右方向の両端にフランジ３４ａ、３４ｂを設けるようにして、レンズ３０の底面にフランジなどを形成しないようにすることで、上記のようなグレア光の発生を抑制することができる。

（本実施形態の作用効果）
以下、図６を参照しながら、本実施形態の作用効果について説明する。
図６に示すように、本実施形態では、レンズ３０のメイン配光パターンのための分割出射面（上側分割出射面３１、中間分割出射面３２、及び、下側分割出射面３３）を形成するときにできる段差面を上方照射配光用出射面（段差面３５ｂ参照）に活用するとともに、そのレンズ３０の底面を活用して、その上方照射配光用出射面（段差面３５ｂ参照）に光を反射する反射面３６を形成している。

また、上方照射配光用入射面３７ｂは、レンズ３０の出射面の車両上下方向の幅と略同じ幅となる面をレンズ３０の光源５０側（入射面側）に考えたときに、メイン配光用入射面３７ａとして用いられる光源の出射光軸から下方に３５°の範囲よりも外側に位置する部分を有効活用して形成されている。

このように、本実施形態のレンズ３０は、メイン配光パターンを形成する上でできる段差面（段差面３５ｂ参照）やメイン配光パターンを形成するのに使用していないレンズ３０の底面を利用するとともに、レンズ３０の出射面の車両上下方向の幅と同程度の幅の面を入射面側に考えたときに、メイン配光用入射面３７ａの下方（光源５０の出射光軸から３５°よりも外側）に位置する面を有効活用し、メイン配光用入射面３７ａから下方に延長された面として上方照射配光用入射面３７ｂが形成されているのでレンズ３０自体の車両上下方向の幅を増加させずに上方照射配光パターンが得られる。

従って、従来技術のように、上方照射配光パターン（例えば、オーバーヘッド配光パターン）を形成するために補助レンズ部を設けて主レンズ部（メイン配光パターン用レンズ）のサイズよりもレンズのサイズが大きくなるようなことがない。
この結果、レンズホルダ２０やヒートシンク４０等の小型化が可能となり、灯具ユニット１０の小型化が行える。
そして、灯具ユニット１０の小型化が行えれば、車両用灯具自体のサイズも小さく設計することが可能となる。

また、本実施形態では、レンズ３０の底面に反射面３６を形成することで上方照射配光用出射面とする段差面３５ｂに光を反射している。
このため、この反射面３６の形状を、上方照射配光パターンを形成するための配光制御に利用することができる。
レンズ３０の底面は、メイン配光パターンの形成に何ら影響を及ぼさないため、レンズ３０のメイン配光パターンを形成するための基本設計に、何ら影響を及ぼすことなく、上方照射配光パターンを形成するための配光設計が可能である。

以上、具体的な実施形態を例にして本発明の説明を行ってきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は、本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、レンズ３０の段差面３５ｂの略全面をオーバーヘッド配光パターン用の出射面としている。

しかしながら、レンズ３０の車両幅方向の中央側は、光源から入射される光量が大きいので中央側だけでも十分にオーバーヘッド配光パターンを形成することは可能である。
従って、段差面３５ｂの車両中央側の領域、例えば、図４の中央出射面３２ｂの範囲にある段差面３５ｂの部分だけをオーバーヘッド配光パターン用の出射面に活用するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、メイン配光パターンがロービーム用配光パターンで、段差面３５ｂをオーバーヘッド配光パターン用の出射面としている場合について説明してきたが、これに限定されるものではない。
メイン配光パターンがハイビーム用配光パターンで、そのときに上方に照射するための上方照射配光パターン用の出射面として段差面３５ｂを用いてもよい。

さらに、上記実施形態では、レンズ３０の最も下側に位置する段差面３５ｂを出射面として利用している場合で説明してきたが、これに限定されるものではない。
光源の光軸より車両下側に形成されている段差面であれば、上方に向けて光を照射できるので出射面とする段差面は、光源の光軸より車両下側に形成されているものであればよく、適宜、反射面３６の形状をその出射面とする段差面に光が反射されるように調整すれば良い。

加えて、上記実施形態では、段差面は、いずれも車両前方側に延出するように、つまり、レンズ３０側から車両前方側に出っ張る段差面としていたが、これに限定されるものではなく、段差面のうち、少なくとも上方照射配光用出射面とする部分が車両前方側に出っ張る形状であればよい。

さらに、加えて、上記実施形態では、図４に示すように、レンズ３０が、正面視で車両左右方向に横長の矩形状になっているが、このような形状に限定されるものではなく、例えば、車両左右方向に横長の楕円形状のレンズ等であってもよい。

１０ 灯具ユニット
２０ レンズホルダ
３０ レンズ
３１ 上側分割出射面
３２ 中間分割出射面
３２ａ 右側出射面
３２ｂ 中央出射面
３２ｂａ 上側出射面
３２ｂｂ 下側出射面
３２ｃ 左側出射面
３３ 下側分割出射面
３４ａ、３４ｂ フランジ
３５ａ 段差面
３５ｂ 段差面（上方照射配光用出射面）
３６ 反射面
３７ａ メイン配光用入射面
３７ｂ 上方照射配光用入射面
４０ ヒートシンク
４１ 光源搭載面
５０ 光源
５１ 基板
５２ 半導体型発光素子

Claims (4)

1. 光源と、
   前記光源の車両前方側に配置されたレンズと、を備え、
   前記レンズが、出射面を車両上下方向に分割したメイン配光パターンを形成する複数の分割出射面と前記分割出射面同士を繋ぐ段差面と底面に形成された反射面とを有し、
   前記光源の光軸よりも車両下側に位置する前記段差面の少なくとも一部が、上方照射配光用出射面として用いられ、
   前記反射面が、前記上方照射配光用出射面となる前記段差面に光を反射することを特徴とする車両用灯具。
2. 前記上方照射配光用出射面となる前記段差面は、車両上側に位置する前記分割出射面の下辺から車両前方側に延出して隣接する車両下側に位置する前記分割出射面の上辺に繋がるように形成さ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. 前記上方照射配光用出射面となる前記段差面は、凹面に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記レンズは、少なくとも底面にフランジが形成されていないことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用灯具。

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