JP2021099956A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体型の光源の下方にリフレクタを備えた車両用灯具においてリフレクタの反射面に追加の反射面を設けることなく、オーバーヘッドパターンを形成する。【解決手段】灯具ユニット１において、半導体型の光源２と、光源２の下方に配置されて下方への放射光Ｌ１を所定の配光パターンとして車両前方に照射するリフレクタ３と、を備え、光源２の車両前方に導光部材４を配設し、光源２から車両前方への前方放射光Ｌ２をリフレクタ３の反射面３００に導いて、下方放射光Ｌ１よりも上向きに反射させる。【選択図】図４

Description

本発明は、光源からの放射光をリフレクタにより反射させ、所定の配光パターンとして車両前方に照射するようにした車両用灯具に関する。

従来から車両用灯具においては、対向車の運転手を幻惑しないようにロービーム（すれ違い用）の配光パターンが設定されている。この配光パターンは、車両前方の仮想の鉛直スクリーン上において、水平線と垂直線とが交差する点の近傍から自車の走行車線側（以下、自車線側ともいう）に向かって斜め上向きに延びる斜めカットオフラインを有し、対向車線側へのグレアの照射を防ぎながら、自車線側は遠方まで照らせるようになっている。

また、前記ロービームの配光パターンには、車道の側方や上方に設けられた道路標識等を適度に照射するためのオーバーヘッドパターンも設けられている。このオーバーヘッドパターンを形成するために例えば特許文献１に記載の車両用灯具では、光源の下方に配置されたリフレクタの第1反射面の一部に、光源からの放射光をやや上向きに反射させる第２反射面を追加している。

特開２００９−０２６５８７号公報

しかしながら、前記従来技術のようにリフレクタの反射面の一部に追加で反射面を設けると、それらの境界に段差部が形成されることに起因して以下のような不具合が発生するおそれがある。詳しくは一例を図７Ａに示すように、光源２の下方に配置されたリフレクタ３の反射面３００の一部に、オーバーヘッドパターンを設けるための反射面３０１を追加すると、この追加の反射面３０１の境界部分に段差部３０２が形成される（同図に破線の丸で囲んで示す）。

こうして形成された段差部３０２は他の部分よりも厚肉になることから、図７Ｂに拡大して模式的に示すように、成形後の冷却の際にヒケが生じ易く、この部分に蒸着される反射コーティングにいびつな形状の部分ができてしまう。そして、このいびつな形状によって光源から下方への放射光Ｌ１が予期せぬ方向に反射されると（破線で示す）、オーバーヘッドパターンの光量の不足やグレアの発生を招く可能性がある。

また、反射コーティングの前にアンダーコートを施す場合には、一例を図７Ｃ示すようにアンダーコート材が段差部３０２の下側の部位に溜まり易く、この部分に蒸着される反射コーティングにいびつな形状の部分ができてしまうこともある。そして、この場合も、上述したヒケの場合と同様にオーバーヘッドパターンの光量の不足やグレアの発生を招く可能性がある。

かかる問題点を考慮して本発明の目的は、半導体型の光源の下方にリフレクタを備えた車両用灯具において、そのリフレクタの反射面に追加の反射面を設けることなく、オーバーヘッドパターンを形成することである。

上記の目的を達成するために本発明の一つの側面では、半導体型の光源と、この光源の下方に配置され、当該光源から下方へ放射される下方放射光を所定の配光パターンとして車両前方に照射するリフレクタと、を備える車両用灯具を対象とする。そして、前記光源の車両前方に導光部材を配設し、当該光源から車両前方へ放射される前方放射光を前記リフレクタの反射面に導いて、前記下方放射光よりも上向きに反射させるように構成したものである。

かかる構成により、まず、光源から下方への下方放射光はリフレクタの反射面において車両前方に向かって反射され、水平若しくは少し下向きに照射されて所定の配光パターンを形成する。また、前記光源から車両前方に放射される前方放射光が導光部材によって前記リフレクタの反射面に導かれる。こうして光源よりも車両前方の導光部材によって導かれた前方放射光は、自ずと前記下方放射光に比べて上向きに反射されるようになる。

このため、前記導光部材を適切に配置して、前方放射光を反射面に対し所定の角度で入射させるようにすれば、ここから上向きに反射される前方放射光によってオーバーヘッドパターンを形成することができる。よって、上述した従来技術のようにオーバーヘッドパターンを形成するための追加の反射面を設けることが必要なくなる。

前記導光部材としては例えばプリズムを用いることができ、好ましくは、その車両後方の端部に前方放射光の入射面を設ける一方、車両前方の端部には互いに交差する２つの反射面を上下に隣接して設け、この２つの反射面にて反射させた前記前方放射光の出射面を、前記入射面の下方に設ければよい。

この場合に、前記出射面を下方ほど車両後方に位置するように傾斜する傾斜面とすれば、その傾斜度合いに応じて後方斜め下のリフレクタの反射面に対し、任意の角度で入射させることができる。

一方、前記導光部材の入射面は、車幅方向である左右方向の幅が前記光源よりも広く、かつ、左右両端側から中間部に向かうほど車両後方に向かって膨出する凸曲面としてもよい。こうすれば、光源からの前方放射光の左右への広がりを適度に抑制しながら、導光部材の前端の反射面に導くことができる。

ところで、従来からロービームの配光パターンにおいては、複数の光源からの照射光を組み合わせて、好適な光の強度分布を得るようにしている。例えば、比較的光の強度の高い集光パターンを配光パターンの中央寄りに照射し、これを含むように比較的強度の低い拡散パターンを重ね合わせて、外側に向かって徐々に強度の低下する配光パターンを形成する。

このような場合に前記リフレクタを、ロービームの前記集光パターンを形成するためのものとすれば、その反射面に導かれた前方放射光を比較的高い強度で前方に照射し、オーバーヘッドパターンを形成することができる。但し、集光パターンを形成するための反射面には通常、斜めカットオフラインを形成するための領域が含まれているので、この領域は避けることが好ましい。

或いは、光源からの前方放射光の強度が比較的高く、また、その拡散を十分に抑制しながらリフレクタの反射面に導くようにした場合は、前記リフレクタを、ロービームの拡散パターンを形成するためのものとしてもよい。

一つの側面では本発明によれば、光源から車両前方に放射される前方放射光を導光部材によってリフレクタの反射面に導き、ここから上向きに反射させてオーバーヘッドパターンを形成することができる。よって、リフレクタの反射面には、オーバーヘッドパターンを形成するための追加の反射面を設ける必要がなく、この追加の反射面の段差部に起因してオーバーヘッドパターンの光量の不足やグレアの発生を招くおそれがない。

しかも、本発明によれば、従来は無駄になっていた前方放射光を利用してオーバーヘッドパターンを形成できる上に、その前方放射光は従来、車両の部品等と干渉して拡散し、弱いながらもグレアの発生などの不具合を生じる可能性があったが、本発明によれば前方放射光が導光部材によってリフレクタの反射面に導かれるので、そのような不測の不具合も生じ難い。

本実施形態の車両用灯具を備えた車両の一例を示す平面図である。 一実施形態の車両用灯具の概略構成を示す斜視図である。 車両用灯具のリフレクタアセンブリを示す斜視図である。 集光パターン用のリフレクタを拡大して示す正面図である。 灯具ユニットの構成を説明するための図３のiv-iv線における断面図である。 灯具ユニットの配光パターンの一例を示す説明図である。 車両の後方斜め左側から見た導光部材の斜視図である。 従来一般的な灯具ユニットの構成を示す図４相当の説明図である。 段差部にヒケが生じた場合のグレアの発生について説明する図である。 段差部にアンダーコート材の溜まりが生じた場合のグレアの発生について説明する図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、添付図面では、見易さのために、複数存在する同一属性の部位には、一部のみしか参照符号が付されていない場合がある。以下、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。また、「上」、「下」は鉛直方向での「上」、「下」でもあり、「左」、「右」は水平方向での「左」、「右」でもある。また、車両外側とは、車両の左右方向の中心を通る車両の前後軸に対して、車両の左右方向で外側を指し、車両内側とは、車両の左右方向で当該前後軸に近い側を指す。

［車両用灯具の全体的な構成］
図１は、本実施形態の車両用灯具を備えた車両１０２の平面図である。図示のように本実施形態の車両用灯具は、車両１０２の前側の左右のそれぞれに設けられる前照灯１０１Ｌ、１０１Ｒであるが、以下では車両用灯具と記載することもある。この車両用灯具は、車両前側に開口したハウジング（図示せず）と、開口を覆うようにハウジングに取り付けられるアウターレンズ１０３とを備え、ハウジングとアウターレンズ１０３とで形成される灯室内に複数の灯具ユニット１（図４を参照）等が配置されている。

具体的には、一例として図２Ａに示す左側の前照灯１０１Ｌには、ロービームの集光パターン及び拡散パターンのそれぞれの灯具ユニット１ＬＡ，１ＬＢと、ハイビームの灯具ユニット１Ｈとが車幅方向に並んで設けられており、さらに、ポジションランプの灯具ユニット１Ｐやターンシグナルの灯具ユニット１Ｔも設けられている。なお、特に言及しない限り右側の前照灯１０１Ｒについても同様の構成であってよい。

本実施形態では、図２Ｂに示すようにロービーム用のリフレクタ３ＬＡ，３ＬＢとハイビーム用のリフレクタ３Ｈとが一体化され、リフレクタアセンブリ３０として形成されている。図示のようにロービームの集光パターン用のリフレクタ３ＬＡは、拡散パターン用のリフレクタ３ＬＢよりも車両外側（図の右側）に位置し、ハイビーム用のリフレクタ３Ｈは、３つのリフレクタ３のうち、最も車両内側（図の左側）に位置している。

以下では、主に図３，４などを参照して、左側の前照灯１０１Ｌにおけるロービームの集光パターン用灯具ユニット１ＬＡの構造について詳細に説明する。その他の灯具ユニットも概略構造は同じなので、特に言及する必要がなければ便宜上、灯具ユニット１、リフレクタ３などと表記し、区別せずに説明する。なお、図３は、集光パターン用のリフレクタ３ＬＡを拡大して示す正面図であり、図４は、そのiv-iv線における断面図である。

図４に表れているように灯具ユニット１は、リフレクタタイプのもので、半導体型の光源２と、この光源２の下方に配置され、当該光源２から下方へ放射される下方放射光Ｌ１を所定の配光パターンとして車両前方に照射するリフレクタ３と、を備えている。なお、集光パターン用灯具ユニット１ＬＡの配光パターンについて具体的には、図５を参照して後述する。また、発明の特徴部分である導光部材４についても後述する。

光源２は、例えばＬＥＤ、ＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などの自発光半導体を備えた半導体型の光源であって、発光部２０と基板２１とによって構成されている。発光部２０は、発光チップ（ＬＥＤチップ）を基板２１の下面のほぼ中央に実装され、下方に向けて発光する。なお、発光部２０は、発光チップ（ＬＥＤチップ）を封止樹脂部材で封止したパッケージ（ＬＥＤパッケージ）からなる場合もある。

発光部２０の発光チップは、一例として長方形状または正方形状とされ、発光部２０は、複数個の正方形の発光チップを配列して構成されている。なお、発光部２０においては、１個の長方形の発光チップ、又は１個の正方形の発光チップを使用してもよい。また、発光部２０においては、発光チップを１列又は複数列に配置して使用してもよい。

リフレクタ３は、回転放物面の一部の形状、すなわち、回転放物面の上部と前部とを除いた下部と後部と左右両側部とからなる形状であり、その内面には、反射面３００が設けられている。この反射面３００は、下側に向いている発光部２０の発光面と対向するパラボラ系の自由曲面からなる。なお、この反射面３００の基準焦点は、光源２の発光面の中心又はその近傍に位置づけられている。

また、図２Ｂや図３に表れているようにリフレクタ３の反射面３００は、左右方向に並列する複数のセグメントに分割されている。特に集光パターン用のリフレクタ３ＬＡでは図３に示すように、左右の中央付近にある２つのセグメント３１がさらに上下方向に３つの領域３１ａ〜３１ｃに分割されている。この３つの領域３１ａ〜ｃのうち中央の領域３１ｂ、つまり光源２の真下の領域３１ｂが主としてカットオフラインを形成するために用いられる。

［ロービームの配光パターン］
すなわち、車両のロービームにおいては通常、対向車の運転手を幻惑しないように、カットオフラインを有する配光パターンが設定されている。図５は、車両前方における灯具ユニット１の光軸に垂直な仮想の平面（鉛直スクリーン）上の照度の分布（断面照度）を、灯具ユニット１の配光パターンとして模式的に示したものである。なお、図５において、ラインＶはスクリーン上での鉛直基準線を示し、ラインＨは水平基準線を示す。

図５に実線で表れているように、集光パターン用の灯具ユニット１ＬＡからの照射光は、鉛直スクリーン上において水平線Ｈと垂直線Ｖとが交差する近傍（エルボー点）から自車線側（図の左側）に向かって水平線Ｈよりも斜め上向きに延びる斜めカットオフラインＣＬ１と、エルボー点から略水平線Ｈに沿って対向車線側（図の右側）に水平に延びる水平カットオフラインＣＬ２とを有している。

また、自車線側（図の左側）の斜めカットオフラインＣＬ１よりも外側（図の左側）には水平線Ｈの上側を左右方向に延びる自由曲線からなるラインが形成され、さらに、水平線Ｈよりも下側には、エルボー点から自車線側及び対向車線側の両方に同じくらいの範囲にわたって延びる自由曲線からなるラインが形成され、これらのラインによって囲まれた配光パターン（以下、集光パターンＰ１という）が形成されている。

この集光パターンＰ１において斜めカットオフラインＣＬ１を形成するのが、前記リフレクタ３の左右の中央にあるセグメント３１からの照射光である。また、そうして形成されるロービームの集光パターンＰ１の外側には、詳しい説明は省略するが、拡散パターン用の灯具ユニット１ＬＢからの照射光（図に点線で示す拡散パターンＰ２）が重ね合わされて、ロービームの配光パターンが形成される。このように集光パターンＰ１及び拡散パターンＰ２が重ね合わされることにより、光の強度が高くなって自車線側を十分、遠方まで照らせるようになっている。

さらに、図５に表れているように、前記ロービームの配光パターンの上方には、水平線Ｈよりも上側においてエルボー点ら自車線側及び対向車線側の両方に延びる自由曲線からなる配光パターンＰ３が形成される。この配光パターンは一般的にオーバーヘッドパターンと言われ、車道の側方や上方に設けられた案内板や道路標識等を運転者が視認し易いように、強すぎない適度の光量で照射するためのものである。

［オーバーヘッドパターンの形成］
そして、そのオーバーヘッドパターンＰ３を形成するために本実施形態では、灯具ユニット１ＬＡの光源２の車両前方に導光部材４を配設し、光源２から車両前方へ放射される前方放射光Ｌ２をリフレクタ３の反射面に導いて、下方放射光Ｌ１よりも上向きに反射させるように構成している。本実施形態では導光部材４を一例としてプリズムによって構成しており、上述した図４の他、図６も参照して以下、詳しく説明する。

図４，６に示すように導光部材４は、その前側の部分が例えば直角反射プリズムであって、前端部に互いに交差する２つの反射面４０ａ，４０ｂが上下に隣接して設けられている。また、プリズムの斜面の上側略半部及び下側略半部に相当する部位からそれぞれ後方に延出する角柱部４１，４２が設けられ、上側の角柱部４１の後端面が前記光源２からの前方放射光Ｌ２が入射する入射面４１ａとされる一方、下側の角柱部４２の後端面が前方放射光Ｌ２の出射面４２ａとされている。

すなわち、図４に破線で示すように導光部材４の上側の角柱部４１の後端の入射面４１ａに入射した光源２からの前方放射光Ｌ２は、導光部材４の内部を前方に進んでその前端部の上側の反射面４０ａにより下向きに反射され、さらに下側の反射面４０ｂにより後ろ向きに反射される。このように２つの反射面４０ａ，４０ｂによって反射されることで、導光部材４の内部を後ろ向きに進む光の光路は、前方に進む反射前の光路と平行になる。

こうして後方に進んだ光は導光部材４の出射面４２ａにおいて下向きに屈折される。これは出射面４２ａが下側ほど後方に位置するように傾斜しているからであり、この結果、出射面４２ａから後方の斜め下向きに出射される光（反射された前方放射光Ｌ２）は、リフレクタ３の反射面３００において光源２からの下方放射光Ｌ１よりも上向きに反射され、図５を参照して上述したオーバーヘッドパターンＰ３を形成するようになる。

詳しくは図４に実線で示すように、まず、光源２からの下方放射光Ｌ１はリフレクタ３の反射面３００において車両前方（図の左方）に照射され、水平若しくはやや下向きに進んで、図５を参照して上述したロービームの集光パターンＰ１を形成する。これに対し、導光部材４の出射面４２ａが光源２よりも前方かつ斜め下方に位置するため、この出射面４２ａからの光Ｌ２は、図に破線で示すように水平よりも上向きに反射される。

よって、導光部材４の位置を光源２およびリフレクタ３の反射面３００に対して適切に設定し、その導光部材４の出射面４２ａからの光Ｌ２をリフレクタ３の反射面３００に対して所定の角度で導くようにすれば、ここから上向きに反射される光Ｌ２によって前記集光パターンＰ１よりも上に、図５を参照して上述したようなオーバーヘッドパターンＰ３を形成することができる。

なお、そうして導光部材４の出射面４２ａから出射される光Ｌ２は、リフレクタ３の反射面３００において左右の中央の２つのセグメント３１、即ち光源２に最も近い２つのセグメント３１に導かれるが、そのセグメント３１の中で一番上の領域３１ａに導かれ、その下の領域３１ｂ，３１ｃには導かれない。言い換えると、そうなるように導光部材４の出射面４２ａの位置及び傾斜状態が設定されている。

これは、リフレクタ３の反射面３００において左右の中央付近にあるセグメント３１の領域３１ｂ、３１ｃが、図５を参照して上述したようにロービームの配光パターンにおいて斜めカットオフラインＣＬ１を形成するものであるから、ここで光を反射させた場合には、オーバーヘッドパターンＰ３にも斜めカットオフラインＣＬ１の影響が表れてしまい、好ましくないからである。

また、本実施形態では、図６に表れているように導光部材４の入射面４１ａの幅Ｗ（車幅方向である左右方向の幅）を光源２の幅ｗよりも広く設定し、かつ、入射面４１ａをその左右両端側から中間部に向かうほど後方に向かって膨出する凸曲面としている。このことで、図に破線で示すように光源２から前方に向かって左右に広がる前方放射光Ｌ２の広がりを適度に抑制することができる。

図示の例では、光源２から左右に広がる前方放射光Ｌ２が入射面４１ａで概ね平行な光となって前方に進み、導光部材４の前端部の上側及び下側反射面４０ａ，４０ｂにより反射された後に、後方に進んで出射面４２ａに至る。このように導光部材４の内部を進行する間に前方放射光Ｌ２は殆ど左右には広がらないので、その光の強度の低下を抑制することができる。

そして、本実施形態では、ロービームの集光パターン用の灯具ユニット１ＬＡに導光部材４を配設しているので、前記のようにして導光部材４の出射面４２ａに至り、斜め下向きに出射された光Ｌ２が、リフレクタ３の反射面３００で反射された後にあまり拡散せず、比較的高い強度で車両前方に照射されるようになる。このことから、適度の光量を有するオーバーヘッドパターンＰ３が得られる。

［実施形態の車両用灯具が奏する効果］
以上、説明したように本実施形態では、車両用灯具において、半導体型の光源２から前方に放射される光Ｌ２、つまり、従来は無駄になっていた光を利用して、オーバーヘッドパターンＰ３を形成することができる。よって、従来技術（例えば特開２００９−０２６５８７号公報）のようにリフレクタ３の反射面３００に、オーバーヘッドパターンを形成するための追加の反射面を設ける必要がなくなり、この追加の反射面の段差部（図７を参照）に起因してオーバーヘッドパターンの光量不足やグレアの発生を招く心配がない。

しかも、光源２から前方への放射光Ｌ２は従来、車両の部品と干渉して拡散し、弱いながらもグレアの発生などの不具合を生じる可能性があったが、本実施形態によれば前方放射光Ｌ２が導光部材４によってリフレクタ３の反射面３００に導かれるようになるので、そのような不測の不具合も生じ難い。

また、本実施形態では、ロービームの集光パターン用の灯具ユニット１ＬＡに導光部材４を配設し、その出射面からの光Ｌ２をリフレクタ３の反射面３００で反射させて、比較的高い強度で車両前方に照射させるようにしているので、導光部材４の入射面４１ａを凸曲面としたことと合わせて、左右へ好適に広がる適度の光量のオーバーヘッドパターンＰ３が得られる。

［他の実施形態］
以上、本発明の望ましい実施形態について詳述したが、本発明の構成は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

例えば、上述した実施形態では、ロービームの集光パターン用の灯具ユニット１ＬＡに導光部材４を配設しているが、これに代えて又は加えて、ロービームの拡散パターン用の灯具ユニット１ＬＢに導光部材４を配設してもよい。すなわち、光源２からの前方放射光Ｌ２の強度が高い場合は、拡散パターン用の灯具ユニット１に、また、前方放射光Ｌ２の強度が低い場合は、両方の灯具ユニット１ＬＡ，１ＬＢに導光部材４を配設することができる。

また、上述した実施形態では、導光部材４の入射面４１ａを凸曲面としているが、これに限らず、入射面４１ａは平面としてもよいし、左右両端側に向かうほど車両後方に向かって延出する凹曲面としてもよい。

さらに、導光部材４の構成についても上述した実施形態には限定されず、例えば、三角形状のプリズムを用いることもできるし、光ファイバなどを用いて導光部材４を形成することも可能である。

また、上述した実施形態の車両用灯具では、図２Ａに左側の前照灯１０１Ｌを示すように、ロービームの集光パターン及び拡散パターンのそれぞれの灯具ユニット１ＬＡ．１ＬＢと、ハイビームの灯具ユニット１Ｈとが車幅方向に並んで設けられているが、灯具ユニットの個数は任意であるし、図２Ｂに示すように複数のリフレクタ３が一体のリフレクタアセンブリ３０とされている必要もない。

１ 灯具ユニット
２ 半導体型の光源
３ リフレクタ
３００ リフレクタの反射面
４ 導光部材
４０ａ，４０ｂ 導光部材の反射面
４１ａ 導光部材の入射面
４２ａ 導光部材の出射面
１０１Ｌ 前照灯（車両用灯具）
１０１Ｒ 前照灯
１０２ 車両
Ｌ１ 光源からの下方放射光
Ｌ２ 光源からの前方放射光

Claims (5)

1. 半導体型の光源と、
   前記光源の下方に配置され、当該光源から下方へ放射される下方放射光を所定の配光パターンとして車両前方に照射するリフレクタと、を備える車両用灯具であって、
   前記光源の車両前方に導光部材が配設され、前記光源から車両前方へ放射される前方放射光を前記リフレクタの反射面に導いて、前記下方放射光よりも上向きに反射させるように構成されている車両用灯具。
2. 前記導光部材は、車両後方の端部に前記前方放射光の入射面が設けられる一方、車両前方の端部には互いに交差する２つの反射面が上下に隣接して設けられ、この２つの反射面にて反射された前記前方放射光の出射面が、前記入射面の下方に設けられており、
   前記出射面は、下方ほど車両後方に位置するように傾斜した傾斜面とされている、請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記導光部材の入射面は、車幅方向である左右方向の幅が前記光源よりも広く、かつ、左右両端側から中間部に向かうほど車両後方に向かって膨出する凸曲面とされている、 請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記リフレクタは、ロービームの集光パターンを形成するためのものであり、その反射面にはカットオフラインを形成するための領域が設けられ、
   前記導光部材の出射面の傾斜角度は、前記光源からの前方放射光を前記反射面における前記領域以外の部位に導くように設定されている、請求項２、３のいずれかに記載の車両用灯具。
5. 前記リフレクタは、ロービームの拡散パターンを形成するためのものである、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用灯具。

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