JP4165331B2 - 車両用ヘッドランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の前方を照射可能な車両用ヘッドランプ装置に関する。

従来の車両用ヘッドランプ装置は、シールドビーム式とハロゲン式とが一般的であり、車体前部に装着された状態では、２灯式と４灯式に分けられる。そして、このようなヘッドランプ装置にて、ハイビームとロービームとの間で切り換える場合、２灯式では、ランプの後部に設けられたリフレクタを可動式として照射方向を変更し、４灯式では、点灯するランプを切換えて照射方向を変更している。

ところが、このような従来のヘッドランプ装置では、ランプ自体が発熱するものであることから、周囲に冷却を行うための空間部が必要となり、装置が大型化してしまう。また、ランプをハイビームとロービームとの間で切り換えるために、２灯式では、リフレクタの可動機構が必要となり、４灯式では、ランプの個数が倍となることから装置が大型化してしまう。

このようなことから、光源として光電素子を用いたヘッドランプ装置が下記特許文献１として提案されている。この特許文献１に記載された「車両ヘッドランプ及び車両」は、複数の光電素子を基板に配設してヘッドランプを構成している。
特表２００３−５０３２５３号公報

ところが、上述した特許文献１の「車両ヘッドランプ及び車両」にあっては、複数の光電素子を基板に平面的に配設しているため、指向性を有する各光電素子はほぼ直線的に前方を照射することとなり、照射範囲が狭くなったり、明るさにバラツキが生じてしまい、適正な照射範囲や明るさを得ることが困難であるという問題がある。

本発明はこのような問題を解決するものであって、簡単な構造で適正な照射範囲及び明るさを確実に得ることができる車両用ヘッドランプ装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するための請求項１の発明の車両用ヘッドランプ装置は、車両の前方を照射可能な車両用ヘッドランプ装置において、半球形状をなすハウジングの球面部に放射状に配設され、先端部が球面状をなして指向性を有する発電素子からなる複数の光源と、該光源の前方に設けられ、前記光源の先端部を一定間隔で被覆するように前記光源それぞれに対応して形成された複数の球面部を有する球面状の散光部材とを具えたことを特徴とするものである。

請求項２の発明の車両用ヘッドランプ装置では、前記各光電素子に調光器及び電源が接続され、該調光器により前記各光電素子を個別に点灯及び消灯可能であることを特徴としている。

請求項１の発明の車両用ヘッドランプ装置によれば、半球形状をなすハウジングの球面部に放射状に配設され、先端部が球面状をなして指向性を有する発電素子からなる複数の光源を設け、この光源の前方に、光源の先端部を一定間隔で被覆するように光源それぞれに対応して形成された複数の球面部を有する球面状の散光部材を設けたので、指向性を有する光源の直線的な光は散光部材により所定の角度をもって拡散して前方を照射することとなり、所望の照射範囲を得ることができると共に、均等な明るさを確保することができ、簡単な構造で適正な照射範囲及び明るさを確実に得ることができるとともに、複数の光源の光を散光部材の各球面部により確実に拡散し、簡単な構成でばらつきのない適正な明るさの照射を行うことができる。

請求項２の発明の車両用ヘッドランプ装置によれば、各光電素子に調光器及び電源を接続し、この調光器により各光電素子を個別に点灯及び消灯可能としたので、車両の運転状態に応じて適正な照射範囲、照射方向、輝度に調整することができる。

本発明の車両用ヘッドランプ装置を実施するための最良の形態は、指向性を有する複数の光源を放射状に配設し、この光源の前方に球面状の散光部材を設けたものであり、散光部材は、複数の光源全体に対応して形成された一つの球面部または複数の光源個別に対応して形成された複数の球面部であれば良く、光源は調光器及び電源が接続され、この調光器により個別に点灯及び消灯可能である。

図１に本発明の第１実施例に係る車両用ヘッドランプ装置の水平断面、図２に第１実施例のヘッドランプ装置の要部拡大断面、図３に第１実施例のヘッドランプ装置の概略、図４に第１実施例の車両用ヘッドランプ装置を用いた配光制御装置のブロック構成、図５に第１実施例の配光制御装置による配光制御の具体例の説明を示す。

車両は、前部の左右両側に位置してヘッドランプ装置が装着されており、車室内のスイッチを操作することで、各ヘッドランプ装置の点灯及び消灯が可能であり、点灯時に車両の前方や側方を照射することができ、また、このとき、その照射範囲、照射方向、輝度を変更可能となっている。

第１実施例の車両用ヘッドランプ装置において、図１乃至図３に示すように、ヘッドランプ１１は、半球形状をなすハウジング１２の球面部１３に、複数の光源及び発電素子としての白色ＬＥＤ（発光ダイオード）１４が放射状に配設され、この各白色ＬＥＤ１４の前方に散光部材としての球面状の散光レンズ１５が装着されて構成されており、ハウジング１２の後部にリフレクタ１６を装着している。

この白色ＬＥＤ１４は、ｎ電極とｐ電極からなるＬＥＤチップ２１を透明樹脂２２で一体成形して構成されており、先端部が球面状をなし、この先端部分がレンズ機能を発揮することで、中心軸方向に指向性を有する光を照射可能となっている。そして、この複数の白色ＬＥＤ１４は、ハウジング１２の基端部側の支点Ｏを中心として放射状に発光するような配置となっている。なお、発光ダイオードの光の色は半導体の材料により決まることから、ＬＥＤチップ２１にＲＧＢ全ての色を発光する所定の材料を担持させている。また、青色光を蛍光体に吸収させて白色光としてもよい。

一方、散光レンズ１５は、各白色ＬＥＤ１４の先端部の形状に合せて複数の球面部２３が一体に形成されて構成されており、この散光レンズ１５により各白色ＬＥＤ１４の先端部を一定間隔で被覆することで、この白色ＬＥＤ１４から放射状に発光された指向性を有する光を散光し、全体として所定の明るさ有するバラツキのない光とすることができる。

また、図２及び図４に示すように、ヘッドランプ１１にて、各ＬＥＤチップ２１から引き出された共通の−端子２１ａと、個別の各＋端子２１ｂとが切換・調光器３１に接続されており、この切換・調光器及３１には電源３２が接続されている。そして、切換・調光器及３１のコントロールユニット３３には、操舵角センサ３４と車速センサ３５と横加速度センサ３６とが接続され、各センサ３４，３５，３６の検出信号がコントロールユニット３３に入力されるようになっている。また、コントロールユニット３３には、ターンシグナルスイッチ３７とＨＩ／ＬＯ切換スイッチ３８が接続され、各スイッチ３７，３８の操作信号がコントロールユニット３３に入力されるようになっている。

従って、操舵角センサ３４、車速センサ３５、横加速度センサ３６の検出信号、ターンシグナルスイッチ３７、ＨＩ／ＬＯ切換スイッチ３８の操作信号がコントロールユニット３３に入力されると、コントロールユニット３３は切換・調光器３１を操作し、ヘッドランプ１１の各白色ＬＥＤ１４を個別に点灯または消灯し、その照射範囲、照射方向を変更することができる。また、切換・調光器３１は、図示しない抵抗器を内蔵しており、コントロールユニット３３からの指令により切換・調光器（抵抗器）３１が駆動電圧を変化させることで、ヘッドランプ１１の各白色ＬＥＤ１４の輝度を個別に変更することができる。

ここで、コントロールユニット３３によるヘッドランプ１１の配光制御について説明する。

図４及び図５に示すように、夜間における車両の通常走行時、つまり、ドライバがターンシグナルスイッチ３７をＯＦＦに、また、ＨＩ／ＬＯ切換スイッチ３８をＬＯ側に操作すると、コントロールユニット３３は各種の検出信号に基づいて、車両は直線走行中であると判定し、切換・調光器３１を介してヘッドランプ１１を制御し、各白色ＬＥＤ１４を個別に点灯及び消灯し、その照射範囲をＡに設定する。

そして、ドライバが左折するためにターンシグナルスイッチ３７を左ＯＮに操作すると、コントロールユニット３３はターンシグナルスイッチ３７の検出信号に基づいて、車両が左折すると判定し、切換・調光器３１を介してヘッドランプ１１を制御し、各白色ＬＥＤ１４の点灯範囲を広げ、その照射範囲をＡ＋Ｂ１に変更する。一方、ドライバが右折するためにターンシグナルスイッチ３７を右ＯＮに操作すると、コントロールユニット３３はターンシグナルスイッチ３７の検出信号に基づいて、車両が右折すると判定し、切換・調光器３１を介してヘッドランプ１１を制御し、各白色ＬＥＤ１４の点灯範囲を広げ、その照射範囲をＡ＋Ｂ２に変更する。

また、ドライバがＨＩ／ＬＯ切換スイッチ３８をＨＩ側に操作すると、コントロールユニット３３はＨＩ／ＬＯ切換スイッチ３８の検出信号に基づいて、車両は直線走行中で、且つ、前方の車両や対向車がいないと判定し、切換・調光器３１を介してヘッドランプ１１を制御し、各白色ＬＥＤ１４を個別に点灯及び消灯し、その照射範囲をＣに変更する。なお、上述した各照射範囲Ａ，Ｂ，Ｃは左ハンドル車両に対して設定したものである。

更に、コントロールユニット３３は操舵角センサ３４、車速センサ３５、横加速度センサ３６の検出信号に基づいて車両の走行状態を自動的に判定し、切換・調光器３１を操作してヘッドランプ１１による照射範囲、照射方向、輝度を変更している。即ち、コントロールユニット３３は、操舵角センサ３４が検出した車両の操舵角φと、車速センサ３５が検出した車速Ｖと、横加速度センサ３６が検出した車両の横加速度Ｇに基づいて道路曲率ρ（ρ＝Ｇ／Ｖ²）を求め、更に所定時間後の車両の運転状態（速度や姿勢など）を予測し、それに合せて切換・調光器３１を介してヘッドランプ１１の各白色ＬＥＤ１４を個別に点灯または消灯している。

例えば、車両がカーブにさしかかるときは、ヘッドランプ１１の照射範囲を対向車線に至らない走行車線内で曲がる方向に広げる。このとき、車速が高くなる程に照射長さを長く（先へ）する。また、車両が人通りの多いところにきたときは、ヘッドランプ１１の照射範囲を歩道まで広げる。更に、周囲の明るさ（照度・輝度センサ）に応じてヘッドランプ１１の各白色ＬＥＤ１４の輝度を個別に変更している。

このように第１実施例の車両用ヘッドランプ装置にあっては、指向性を有する複数の白色ＬＥＤ１４をハウジング１２の球面部１３に放射状に配設し、各白色ＬＥＤ１４の前方を各球面部２３が覆うように球面状の散光レンズ１５を設けている。

従って、指向性を有する各白色ＬＥＤ１４の直線的な光は散光レンズ１５により所定の角度をもって拡散して前方を照射することとなり、所望の照射範囲を得ることができると共に、均等な明るさを確保することができ、簡単な構造で適正な照射範囲及び明るさを確実に得ることができる。

また、ヘッドランプ１１の各白色ＬＥＤ１４に切換・調光器３１及び電源３２を接続すると共に、コントローラ３３に切換・調光器３１、操舵角センサ３４、車速センサ３５、横加速度センサ３６、ターンシグナルスイッチ３７、ＨＩ／ＬＯ切換スイッチ３８を接続し、この切換・調光器３１により各白色ＬＥＤ１４を個別に点灯及び消灯可能としている。

従って、ターンシグナルスイッチ３７やＨＩ／ＬＯ切換スイッチ３８を操作することで、また、各センサ３５，３６，３７の検出結果から、車両の運転状態に応じてドライバが所望する照射範囲、照射方向、輝度を調整することができる。

図６に本発明の第２実施例に係る車両用ヘッドランプ装置の水平断面を示す。

第２実施例の車両用ヘッドランプ装置において、図６に示すように、ヘッドランプ４１は、半球形状をなすハウジング４２の基端部４３に、複数の光源及び発電素子としての白色ＬＥＤ（発光ダイオード）４４が放射状に配設され、この各白色ＬＥＤ４４の前方であって、ハウジング４２の球面部４５に散光部材としての球面状の散光レンズ４６が装着されて構成されている。

この白色ＬＥＤ４４は、前述した第１実施例の白色ＬＥＤ１４と同様の構成をなすものであり、また、散光レンズ４６も第１実施例の散光レンズ１５と同様の構成をなすものであり、各白色ＬＥＤ４４に対してその放射方向に散光レンズ４６の各球面部４７を配置して被覆することで、この白色ＬＥＤ４４から放射状に発光された指向性を有する光を散光レンズ４６の各球面部４７により散光し、全体として所定の明るさ有するバラツキのない光とすることができる。

なお、本実施例のヘッドランプ４１も、前述した実施例１と同様に、各白色ＬＥＤ４４に図示しない切換・調光器、電源、コントロールユニット、各種スイッチやセンサが接続されており、ドライバによる車両の運転状態に応じてコントロールユニットがヘッドランプ４１を配光制御し、各白色ＬＥＤ４４を個別に点灯または消灯し、その照射範囲、照射方向、輝度を変更することができる。

このように第２実施例の車両用ヘッドランプ装置にあっては、指向性を有する複数の白色ＬＥＤ４４をハウジング４２の基端部４３に放射状に配設し、各白色ＬＥＤ４４の前方を各球面部４７が覆うように球面状の散光レンズ４６を設けており、指向性を有する各白色ＬＥＤ４４の直線的な光は散光レンズ４６により所定の角度をもって拡散して前方を照射することとなり、所望の照射範囲を得ることができると共に、均等な明るさを確保することができ、簡単な構造で適正な照射範囲及び明るさを確実に得ることができる。

図７に本発明の第３実施例に係る車両用ヘッドランプ装置の水平断面を示す。

第３実施例の車両用ヘッドランプ装置において、図７に示すように、ヘッドランプ５１は、半球形状をなすハウジング５２の球面部５３に、複数の光源及び発電素子としての白色ＬＥＤ（発光ダイオード）５４が放射状に配設され、この各白色ＬＥＤ５４の前方に散光部材としての球面状の散光レンズ５５が装着されて構成されている。

この白色ＬＥＤ５４は、前述した第１実施例の白色ＬＥＤ１４と同様の構成をなすものであり、各白色ＬＥＤ５４に対してその放射方向にこの全て白色ＬＥＤ５４を被覆するように球面状の散光レンズ５５を配置することで、この白色ＬＥＤ５４から放射状に発光された指向性を有する光を散光レンズ５５により散光し、全体として所定の明るさ有するバラツキのない光とすることができる。

なお、本実施例のヘッドランプ５１も、前述した実施例１と同様に、各白色ＬＥＤ５４に図示しない切換・調光器、電源、コントロールユニット、各種スイッチやセンサが接続されており、ドライバによる車両の運転状態に応じてコントロールユニットがヘッドランプ５１を配光制御し、各白色ＬＥＤ５４を個別に点灯または消灯し、その照射範囲、照射方向、輝度を変更することができる。

このように第３実施例の車両用ヘッドランプ装置にあっては、指向性を有する複数の白色ＬＥＤ５４をハウジング５２の球面部５３に放射状に配設し、各白色ＬＥＤ５４の前方を覆うように球面状の散光レンズ５５を設けており、指向性を有する各白色ＬＥＤ５４の直線的な光は散光レンズ５５により所定の角度をもって拡散して前方を照射することとなり、簡単な構成で所望の照射範囲を得ることができると共に、均等な明るさを確保することができ、簡単な構造で適正な照射範囲及び明るさを確実に得ることができる。

図８に本発明の第４実施例に係る車両用ヘッドランプ装置の概略構成を示す。

第４実施例の車両用ヘッドランプ装置において、図８に示すように、ヘッドランプ６１は、ハウジングの前面部に複数の球面部を有する散光レンズを装着し、この散光レンズの各球面部の後方に複数の光ファイバ６２の先端部を放射状に配設して構成している。そして、この光ファイバ６２の後端部に切換・調光器６３が連結され、この切換・調光器及６３には複数の光ファイバ６４を介して発光体としてのハロゲンランプ６５が連結されている。

また、切換・調光器及６３には電源６６が接続されると共に、コントロールユニット６７が接続されており、このコントロールユニット６７には、操舵角センサ３４、車速センサ３５、横加速度センサ３６、ターンシグナルスイッチ３７、ＨＩ／ＬＯ切換スイッチ３８がそれぞれ接続されている。

従って、ハロゲンランプ６５の光が各光ファイバ６４及び切換・調光器及６３を介してヘッドランプ６１に入力され、各光ファイバ６２の先端部から放射状に発光された指向性を有する光が散光レンズにより散光され、全体として所定の明るさ有するバラツキのない光とすることができる。このとき、操舵角センサ３４、車速センサ３５、横加速度センサ３６の検出信号、ターンシグナルスイッチ３７、ＨＩ／ＬＯ切換スイッチ３８の操作信号がコントロールユニット６７に入力されると、コントロールユニット６７は切換・調光器６３を操作し、ハロゲンランプ６５から光ファイバ６４から光ファイバ６２へ伝達される光を個別に点灯、消灯、調光することで、ヘッドランプ６１の照射範囲、照射方向、輝度を変更することができる。

このように第４実施例の車両用ヘッドランプ装置にあっては、球面状の散光レンズの後方に複数の光ファイバ６２の先端部を放射状に配設してヘッドランプ６１を構成し、この光ファイバ６２に切換・調光器６３及び光ファイバ６４を介してハロゲンランプ６５を連結している。従って、ハロゲンランプ６５の光を光ファイバ６４及び切換・調光器６３によりヘッドランプ６１の光ファイバ６２に伝達することで、各光ファイバ６２から直線的な光を発射し、散光レンズにより所定の角度をもって拡散して前方を照射することとなり、ドライバに応じた所望の照射範囲、照射方向、輝度を得ることができると共に、均等な明るさを確保することができ、また、ハロゲンランプ６５を車体後部に配設することで、ヘッドランプ６１を小型化することが可能となる。

本発明に係る車両用ヘッドランプ装置は、指向性を有する複数の光源を放射状に配設し、その前方に球面状の散光部材を設けることで、適正な照射範囲及び明るさを得るようにしたものであり、自家用車、トラック、あるいは、各種作業車などに用いことができる。

本発明の第１実施例に係る車両用ヘッドランプ装置の水平断面図である。 第１実施例のヘッドランプ装置の要部拡大断面図である。 第１実施例のヘッドランプ装置の概略図である。 第１実施例の車両用ヘッドランプ装置を用いた配光制御装置のブロック構成図である。 第１実施例の配光制御装置による配光制御の具体例の説明図である。 本発明の第２実施例に係る車両用ヘッドランプ装置の水平断面図である。 本発明の第３実施例に係る車両用ヘッドランプ装置の水平断面図である。 本発明の第４実施例に係る車両用ヘッドランプ装置の概略構成図である。

符号の説明

１１，４１，５１，６１ ヘッドランプ
１２，４２，５２ ハウジング
１３，４５，５３ 球面部
１４，４４，５４ 白色ＬＥＤ（光源、光電素子）
１５，４６，５５ 散光レンズ（散光部材）
１６ リフレクタ
２１ ＬＥＤチップ
２３，４７ 球面部
３１，６３ 切換・調光器
３２，６６ 電源
３３，６７ コントロールユニット
３４ 操舵角センサ
３５ 車速センサ
３６ 横加速度センサ
３７ ターンシグナルスイッチ
３８ ＨＩ／ＬＯ切換スイッチ
６２，６４ 光ファイバ
６５ ハロゲンランプ（発光体）

Claims (2)

1. 車両の前方を照射可能な車両用ヘッドランプ装置において、
   半球形状をなすハウジングの球面部に放射状に配設され、先端部が球面状をなして指向性を有する発電素子からなる複数の光源と、
   該光源の前方に設けられ、前記光源の先端部を一定間隔で被覆するように前記光源それぞれに対応して形成された複数の球面部を有する球面状の散光部材と
   を具えたことを特徴とする車両用ヘッドランプ装置。
2. 請求項１記載の車両用ヘッドランプ装置において、前記各光電素子に調光器及び電源が接続され、該調光器により前記各光電素子を個別に点灯及び消灯可能であることを特徴とする車両用ヘッドランプ装置。

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