JP4675874B2 - 車両用照明灯具 - Google Patents

Description

本願発明は、発光素子を光源とする車両用照明灯具に関するものである。

近年、車両用照明灯具の光源として、発光ダイオード等の発光素子が多く用いられるようになってきている。

例えば「特許文献１」には、灯具前後方向に延びる光軸上に配置されたレンズと、このレンズの後方に配置された発光素子とを備え、この発光素子からの直射光をレンズで偏向制御して灯具前方へ照射するように構成された車両用照明灯具が記載されている。そして、このような車両用照明灯具を採用することにより、灯具のコンパクト化を図ることが可能となる。

特開２００５−４４６８３号公報

上記「特許文献１」に記載された車両用照明灯具の発光素子は、その発光チップを灯具正面方向へ向けるようにして配置されているので、その発光チップからの出射光のうちの何割かは、レンズの開口角を超える角度方向へ出射する光となり、このような光は光軸に関して全周にわたって発生することとなる。

しかしながら、このような光はレンズによって偏向制御されないので、前方照射光として有効に利用することができず、このため光源光束の利用効率がその分だけ低いものとなってしまう、という問題がある。

本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、発光素子を光源とする車両用照明灯具において、灯具のコンパクト化を図った上で、光源光束の利用効率を高めることができる車両用照明灯具を提供することを目的とするものである。

本願発明は、発光素子の配置に工夫を施すとともに所定のリフレクタを配置することにより、上記目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、本願発明に係る車両用照明灯具は、
灯具前後方向に延びる光軸上に配置されたレンズと、このレンズの後方に配置された発光素子と、を備えてなる車両用照明灯具において、
上記レンズの、上記光軸を含む鉛直面に沿った断面形状が、上記光軸上に後側焦点を有する凸レンズ形状に設定されており、
上記発光素子が、該発光素子の発光チップを灯具正面方向に対して上向きまたは下向きに所定角度傾斜した斜め前方へ向けた状態で、上記後側焦点近傍に配置されており、
上記発光素子の近傍に、上記発光チップからの光を上記レンズへ向けて反射させるリフレクタが配置されている、ことを特徴とするものである。

上記「車両用照明灯具」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、ヘッドランプ、フォグランプ、コーナリングランプ、デイタイムランニングランプ等、あるいはその一部を構成する灯具ユニット等が採用可能である。

上記「光軸」は、灯具前後方向に延びる軸線であれば、車両前後方向に延びる軸線と一致していてもよいし一致してなくてもよい。。

上記「レンズ」は、光軸を含む鉛直面に沿った断面形状が、光軸上に後側焦点を有する凸レンズ形状に設定されたものであれば、その具体的な形状は特に限定されるものではない。

上記「発光素子」とは、略点状に面発光する発光チップを有する素子状の光源を意味するものであって、その種類は特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードやレーザダイオード等が採用可能である。

上記「所定角度」の具体的な値は特に限定されるものではないが、４０〜８０°程度の値に設定することが好ましく、５０〜７０°程度の値に設定することがより好ましい。

上記「リフレクタ」は、上記発光素子の近傍に配置され、その発光チップからの光をレンズへ向けて反射させるように構成されたものであれば、その具体的な反射面形状は特に限定されるものではない。

上記構成に示すように、本願発明に係る車両用照明灯具は、灯具前後方向に延びる光軸上に配置されたレンズと、その後方に配置された発光素子とを備えた構成となっているが、上記レンズは、光軸を含む鉛直面に沿った断面形状が、光軸上に後側焦点を有する凸レンズ形状に設定されており、また、上記発光素子は、その発光チップを灯具正面方向に対して上向きまたは下向きに所定角度傾斜した斜め前方へ向けた状態で、レンズの後側焦点近傍に配置されており、さらに、上記発光素子の近傍には、その発光チップからの光をレンズへ向けて反射させるリフレクタが配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、仮に、発光素子が、その発光チップを灯具正面方向へ向けるようにして配置されているとした場合には、発光チップからの出射光のうちの何割かは、レンズの開口角を超える角度方向へ出射してしまい、レンズによって偏向制御されない光となる。そして、このような前方照射光として有効に利用されない光は、光軸に関してその全周にわたって発生することとなる。

これに対し、本願発明の発光素子のように、その発光チップが斜め前方へ向けるようにして配置された構成とすれば、発光チップからの出射光のうち、光軸寄りの方向へ向かう光は、レンズの開口角以下の角度方向へ出射する光としてレンズに入射し、また、発光チップから光軸寄りの方向以外の方向へ向かう光も、発光素子の近傍に配置されたリフレクタにより、その大半が反射してレンズに入射することとなる。

したがって、本願発明のような灯具構成を採用することにより、発光チップからの出射光の大半を前方照射光として利用することが可能となる。

その際、本願発明のような灯具構成を採用した場合には、その灯具構成要素として、上記従来の車両用照明灯具に比してリフレクタが余分に配置された構成となるが、このリフレクタは発光素子の近傍に配置されているので、車両用照明灯具をコンパクトな構成に維持することが可能となる。

このように本願発明によれば、発光素子を光源とする車両用照明灯具において、灯具のコンパクト化を図った上で、光源光束の利用効率を高めることができる。

上記構成において、リフレクタとして、光軸を含む鉛直面内において、発光チップからの光をレンズの後側焦点の前方近傍において光軸近傍に略収束させる構成とすれば、車両用照明灯具からの前方照射光により形成される配光パターンの上下幅を比較的小さいものとすることができ、これにより車両用照明灯具に適した横長の配光パターンを容易に得ることができる。

上記構成において、発光素子として、その発光チップの発光面を、光軸を含む鉛直面内において、レンズの後側焦点とレンズの有効径外周縁とを結ぶ直線と略一致させるようにして配置された構成とすれば、その発光チップからの直射光の大半をレンズに入射させるようにすることができ、これにより光源光束の利用効率を一層高めることができる。

上記構成において、発光素子として、その発光チップを上向きにするとともに該発光チップの下端縁をレンズの後側焦点に位置させるようにして配置された構成とすれば、この発光チップの下端縁の反転投影像としてのカットオフラインを上端部に有する配光パターンを形成することができる。

上記構成において、発光素子として、その発光チップを上向きにするとともに該発光チップをレンズの後側焦点の後方近傍に位置させるようにして配置された構成とし、そして、レンズの後側焦点近傍に、発光チップからの光の一部を遮蔽するシェードが、その上端縁を光軸近傍に位置させるようにして配置された構成とすれば、このシェードの上端縁の反転投影像としてのカットオフラインを上端部に有する配光パターンを形成することができる。しかも、このカットオフラインを、任意の形状でかつ極めて高い明暗比で形成することができる。

上記構成において、レンズの具体的な形状が特に限定されないことは上述したとおりであるが、このレンズの光軸を含む水平面に沿った断面形状を、光軸を含む鉛直面に沿った断面形状とは異なる形状に設定すれば、レンズの光偏向作用により、配光パターンの水平方向の拡散角度を容易に増大させることができる。

以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。

図１は、本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯１０を示す正面図である。

同図に示すように、本実施形態に係る車両用前照灯１０は、ランプボディ１２と、このランプボディ１２の前端開口部に取り付けられた素通し状の透光カバー１４とで形成される灯室内に、８つの灯具ユニット３０、４０、５０が、車両用照明灯具として収容された構成となっている。

これら８つの灯具ユニット３０、４０、５０は、共通の金属製ブラケット２０に上下２段配置で固定支持されている。この金属製ブラケット２０は、鉛直パネル状に形成されており、エイミング機構１８を介してランプボディ１２に上下方向および左右方向に傾動可能に支持されている。

８つの灯具ユニット３０、４０、５０のうち、下段に配置された４つの灯具ユニット３０は、互いに同一の構成を有しており、これら各灯具ユニット３０の光軸Ａｘ１は、金属製ブラケット２０と直交する方向に延びるように配置されている。また、上段中央寄りに配置された２つの灯具ユニット４０は、互いに同一の構成を有しており、これら各灯具ユニット４０の光軸Ａｘ２は、光軸Ａｘ１に対してやや左上向き（具体的には１°程度左向きで０．５°程度上向き）に延びるように配置されている。そして、上段両側に配置された２つの灯具ユニット５０は、互いに同一の構成を有しており、これら各灯具ユニット５０の光軸Ａｘ３は、光軸Ａｘ１に対してやや下向き（具体的には０．５°程度下向き）に延びるように配置されている。

これら８つの灯具ユニット３０、４０、５０は、エイミング機構１８による光軸調整が完了した段階では、金属製ブラケット２０の傾動により、各灯具ユニット３０の光軸Ａｘ１が車両前後方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びた状態で配置されるようになっている。

そして、本実施形態に係る車両用前照灯１０においては、４つの灯具ユニット３０および２つの灯具ユニット４０からの光照射によりロービーム用配光パターンを形成するとともに、４つの灯具ユニット３０および２つの灯具ユニット５０からの光照射によりハイビーム用配光パターンを形成するようになっている。

次に、これら３種類の灯具ユニット３０、４０、５０の各々の構成について説明する。

まず、第１の灯具ユニット３０の構成について説明する。

図２は、この灯具ユニット３０を単品で示す正面図であり、図３は、図２のIII-III 線断面図であり、図４は、図２のIV-IV 線断面図である。また、図５は、図３の要部詳細図である。

これらの図に示すように、この灯具ユニット３０は、灯具前後方向に延びる光軸Ａｘ１上に配置されたレンズ３２と、このレンズ３２の後方に配置された発光素子３４と、この発光素子３４の近傍に配置されたリフレクタ３６と、これらレンズ３２、発光素子３４およびリフレクタ３６を固定支持するホルダ３８とからなっている。

レンズ３２は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズであって、その後側焦点Ｆを含む後側焦点面上の像を、灯具前方に配置された鉛直仮想スクリーン上に反転像として投影する投影レンズとして構成されている。このレンズ３２は、その周縁部においてホルダ３８の円筒部３８Ａの前端環状溝部に固定支持されており、この円筒部３８Ａの内径により該レンズ３２の有効径が規定されている。

発光素子３４は、白色発光ダイオードであって、１ｍｍ角程度の正方形の発光面を有する発光チップ３４ａと、この発光チップ３４ａを支持する基板３４ｂとからなっている。その際、発光チップ３４ａは、その発光面を覆うように形成された薄膜により封止されている。

この発光素子３４は、その発光チップ３４ａを灯具正面方向に対して上向きに所定角度傾斜した斜め前方へ向けた状態で、後側焦点Ｆ近傍に配置されている。その際、この発光素子３４は、その発光チップ３４ａの下端縁を後側焦点Ｆに位置させるとともに水平方向に延びるようにした状態で配置されている。また、この発光素子３４は、光軸Ａｘ１を含む鉛直面内において、その発光チップ３４ａの発光面を後側焦点Ｆとレンズ３２の有効径外周縁（すなわちホルダ３８の円筒部３８Ａの内周面前端縁）の下端点とを結ぶ直線Ｂと略一致させるようにして配置されている。そしてこのとき、この発光素子３４は、その発光チップ３４ａの発光面が灯具正面方向に対して６０°程度上向きに傾斜した状態で配置されるようになっている。

リフレクタ３６は、発光素子３４を上方側から覆うようにして半ドーム状に形成されており、その周縁下端面は光軸Ａｘ１を含む水平面上に位置している。そして、このリフレクタ３６は、発光チップ３４ａからの光をレンズ３２へ向けて光軸Ａｘ１寄りに反射させるようになっている。具体的には、このリフレクタ３６の反射面３６ａは、光軸Ａｘ１を含む断面形状が楕円形状に設定されており、その離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。そして、この反射面３６ａは、発光チップ３４ａにおける後側焦点Ｆに位置する点からの光を、鉛直面内においては後側焦点Ｆのやや前方において光軸Ａｘ１上の点Ａに収束させるとともに、水平断面内においては点Ａよりも前方側において光軸Ａｘ１上に略収束させるようになっている。

ホルダ３８は、金属製部材として構成されており、上記円筒部３８Ａと、光軸Ａｘ１よりも下方側において円筒部３８Ａから後方へ向けて半円筒状に延びる半円筒部３８Ｂと、この半円筒部３８Ｂの後端部において光軸Ａｘ１と直交する鉛直面に沿って半円状に形成された鉛直部３８Ｃと、この鉛直部３８Ｃの上端中央部において後方へ向けて斜め上方に延びる斜面部３８Ｄと、この斜面部３８Ｄおよびその周辺において鉛直部３８Ｃから後方へ向けて縦縞状に延びる複数の放熱フィン３８Ｅとからなっている。

発光素子３４は、その基板３４ｂの下面においてホルダ３８の斜面部３８Ｄの上面後端部に載置固定されている。また、リフレクタ３６は、その周縁下端面において斜面部３８Ｄの周縁上端面に載置固定されている。そして、灯具ユニット３０は、そのホルダ３８において金属製ブラケット２０に固定支持されている。

上述したように、発光チップ３４ａは、斜め前方へ向けて上向きに配置されるとともに、その下端縁が後側焦点Ｆを通るようにして光軸Ａｘ１と直交する水平方向に延びているので、図３および５に示すように、この発光チップ３４ａからの出射光のうち、直射光としてレンズ３２に入射する光は、上下方向に関しては、光軸Ａｘ１と平行な方向からその僅かに下向きの方向までの狭い角度範囲の出射角で下向きに拡散する光線束としてレンズ３２から灯具前方へ出射し、一方、リフレクタ３６の反射面３６ａで反射してからレンズ３２に入射する光は、上下方向に関しては、光軸Ａｘ１と平行な方向からある程度下向きの方向までの角度範囲の出射角で下向きに拡散する光線束としてレンズ３２から灯具前方へ出射することとなる。

また、図４に示すように、発光チップ３４ａからの出射光のうち、直射光としてレンズ３２に入射する光は、水平方向に関しては、光軸Ａｘ１と平行な方向に対して、発光チップ３４ａの大きさに応じた角度範囲の出射角で左右両側に拡散する光線束としてレンズ３２から灯具前方へ出射し、一方、リフレクタ３６の反射面３６ａで反射してからレンズ３２に入射する光は、水平方向に関しては、反射面３６ａの離心率が水平断面において大きくなっていることから、かなり大きい角度範囲の出射角で左右両側に拡散する光線束としてレンズ３２から灯具前方へ出射することとなる。

図６は、灯具ユニット３０から前方へ照射される光により灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンＰＡを透視的に示す図である。

同図に示すように、この配光パターンＰＡは、配光パターンＰＡ１と配光パターンＰＡ２との合成配光パターンとして形成されるようになっている。

配光パターンＰＡ１は、発光チップ３４ａから直射光としてレンズ３２に入射する光により形成される配光パターンであって、レンズ３２による発光チップ３４ａの反転投影像として、横長矩形状の小さい配光パターンとして形成されている。その際、発光チップ３４ａは、その下端縁が後側焦点Ｆを通るようにして光軸Ａｘ１と直交する水平方向に延びているので、この配光パターンＰＡ１の上端縁は、明暗比の高い水平カットオフラインＣＬ１として形成されることとなる。

その際、この水平カットオフラインＣＬ１は、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖを水平方向に通るＨ−Ｈ線に対して０．５〜０．６°程度下方に位置するように形成されている。これは、灯具ユニット３０の光軸Ａｘ１が車両前後方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びた状態で配置されていることによるものである。

一方、配光パターンＰＡ２は、リフレクタ３６の反射面３６ａで反射してからレンズ３２に入射する発光チップ３４ａからの光により形成される配光パターンであって、略弓形形状で左右方向に大きく拡がる配光パターンとして形成されている。その際、このリフレクタ３６からの反射光は、光軸Ａｘ１と平行な方向からある程度下向きの方向までの角度範囲の出射角で下向きに拡散する光線束としてレンズ３２から灯具前方へ出射するので、この配光パターンＰＡ２の上端縁は、水平カットオフラインＣＬ１と略面一で水平方向に延びるように形成されることとなる。

図７は、発光チップ３４ａからの出射光の配光分布を示す図であって、同図（ａ）が光度分布を示しており、同図（ｂ）が輝度分布を示している。

発光チップ３４ａは、その発光面において面発光するので、同図（ａ）に示すように、発光チップ３４ａの光度Ｉは、発光面の面直方向が最も高く、この面直方向からの角度が大きくなるに従って徐々に低くなるのに対し、同図（ｂ）に示すように、発光チップ３４ａの輝度Ｌは、発光面に対する角度に関係なく一定である。

そして、この発光チップ３４ａから直射光としてレンズ３２に入射する光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンＰＡ１の各点における光度は、発光チップ３４ａの輝度Ｌとレンズ３２の有効径面積との積によって決まるので、同図に示すように発光チップ３４ａが灯具正面方向に対して上向きに傾斜していても、発光チップ３４ａが灯具正面方向を向いている場合と同じ値となる。

次に、第２の灯具ユニット４０の構成について説明する。

図８は、この灯具ユニット４０を単品で示す、図４と同様の図である。

同図にも示すように、この灯具ユニット４０は、その基本的な構成は灯具ユニット３０と同様であるが、そのリフレクタ４６の構成が灯具ユニット３０の場合と異なっている。

すなわち、このリフレクタ４６は、灯具ユニット３０のリフレクタ３６と同様、発光素子３４を上方側から覆うようにして半ドーム状に形成されており、周縁下端面は光軸Ａｘ２を含む水平面上に位置している。そして、このリフレクタ４６は、発光素子３４の発光チップ３４ａからの光を前方へ向けて光軸Ａｘ２寄りに反射させるようになっている。

具体的には、このリフレクタ４６の反射面４６ａは、光軸Ａｘ２を含む断面形状が楕円形状に設定されており、その離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。その際、このリフレクタ４６の反射面４６ａの光軸Ａｘ２を含む鉛直断面形状は、リフレクタ３６の反射面３６ａの場合と全く同様であるが、光軸Ａｘ２を含む水平断面形状は、リフレクタ３６の反射面３６ａの場合よりもやや小さい離心率で形成されている。そしてこれにより、この反射面４６ａは、発光チップ３４ａにおける後側焦点Ｆに位置する点からの光を、水平断面内において反射面３６ａの場合よりもやや後方側において光軸Ａｘ２上に略収束させるようになっている。

そして、この灯具ユニット４０は、図８に平面視で示す状態から、図１に示すように、その光軸Ａｘ２を中心にして右回りに（灯具正面視では左回りに）１５°回転した状態で、かつ、上述したように、その光軸Ａｘ２が光軸Ａｘ１に対してやや左上向きに延びるようにした状態で、金属製ブラケット２０に固定支持されている。

次に、第３の灯具ユニット５０の構成について説明する。

この灯具ユニット５０は、その構成自体は灯具ユニット４０と全く同様であるが、図１に示すように、灯具ユニット４０を右回りに１６５°回転した状態（すなわち灯具ユニット３０を上下反転させたような配置）で、かつ、上述したように、その光軸Ａｘ３が光軸Ａｘ１に対してやや下向きに延びるようにした状態で、金属製ブラケット２０に固定支持されている。

図９は、本実施形態に係る車両用前照灯１０から前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンＰＬを透視的に示す図である。

このロービーム用配光パターンＰＬは、左配光のロービーム用配光パターンであって、各灯具ユニット３０からの照射光により形成される配光パターンＰＡ（図６参照）を４重に重畳した配光パターンと、各灯具ユニット４０からの照射光により形成される配光パターンＰＢを２重に重畳した配光パターンとの合成配光パターンとして形成されるようになっている。

同図に示すように、配光パターンＰＢは、配光パターンＰＢ１と配光パターンＰＢ２との合成配光パターンとして形成されるようになっている。

配光パターンＰＢ１は、発光チップ３４ａから直射光としてレンズ３２に入射する光により形成される配光パターンであって、レンズ３２による発光チップ３４ａの反転投影像として、横長矩形状の小さい配光パターンとして形成されている。

その際、この配光パターンＰＢ１は、その形状自体は配光パターンＰＡの配光パターンＰＡ１と全く同様であるが、配光パターンＰＡ１に対してやや左上方の位置に形成されており、かつ、その上端縁は、明暗比の高い斜めカットオフラインＣＬ２として、水平方向に対して右回りに１５°傾斜した方向に延びている。そして、この斜めカットオフラインＣＬ２は、Ｈ−Ｖを鉛直方向に通るＶ−Ｖ線上において水平カットオフラインＣＬ１と交差している。これは、灯具ユニット４０が、その光軸Ａｘ２を中心にして右回りに１５°回転した状態で配置されており、かつ、その光軸Ａｘ２が光軸Ａｘ１に対してやや左上向きに延びていることによるものである。

一方、配光パターンＰＢ２は、リフレクタ４６の反射面４６ａで反射してからレンズ３２に入射する発光チップ３４ａからの光により形成される配光パターンであって、略弓形形状で水平方向に対して右回りに１５°傾斜した方向にやや大きく拡がる配光パターンとして形成されており、その上端縁は斜めカットオフラインＣＬ２と略面一で１５°傾斜方向に延びるように形成されている。その際、この配光パターンＰＢ２の１５°傾斜方向の拡散角度が配光パターンＰＡ２の水平方向の拡散角度よりも小さいのは、リフレクタ４６の反射面４６ａとリフレクタ３６の反射面３６ａとの形状差によるものである。

このようにロービーム用配光パターンＰＬは、配光パターンＰＡと配光パターンＰＢとにより、その上端部に水平カットオフラインＣＬ１および斜めカットオフラインＣＬ２を有する配光パターンとして形成されており、また、その配光パターンＰＡ１と配光パターンＰＢ１とにより、両カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２との交点であるエルボ点Ｅを取り囲むようにして、高光度領域であるホットゾーンＨＺＬが形成されている。

図１０は、本実施形態に係る車両用前照灯１０から前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるハイビーム用配光パターンＰＨを透視的に示す図である。

このハイビーム用配光パターンＰＨは、各灯具ユニット３０からの照射光により形成される配光パターンＰＡを４重に重畳した配光パターンと、各灯具ユニット５０からの照射光により形成される配光パターンＰＣを２重に重畳した配光パターンとの合成配光パターンとして形成されるようになっている。

同図に示すように、配光パターンＰＣは、配光パターンＰＣ１と配光パターンＰＣ２との合成配光パターンとして形成されており、配光パターンＰＡを上下反転させたような配置で、配光パターンＰＡと部分的に重複するようにして形成されている。これは、灯具ユニット５０が、灯具ユニット３０を上下反転させたような配置となっており、かつ、その光軸Ａｘ３が光軸Ａｘ１に対してやや下向きに延びていることによるものである。

その際、配光パターンＰＣ１の形状自体は、配光パターンＰＢの配光パターンＰＢ１と全く同様であり、また、配光パターンＰＣ２の形状自体は、配光パターンＰＢの配光パターンＰＢ２と全く同様である。これは、灯具ユニット５０が、その構成自体は灯具ユニット４０と全く同様であることによるものである。

このようにハイビーム用配光パターンＰＨは、配光パターンＰＡと配光パターンＰＣとにより、Ｈ−Ｖを略中心にして左右方向に大きく拡がるとともに上下方向にもある程度拡がる配光パターンとして形成され、また、その配光パターンＰＡ１と配光パターンＰＣ１とにより、Ｈ−Ｖ近傍にホットゾーンＨＺＨが形成されている。

以上詳述したように、本実施形態に係る車両用前照灯１０を構成する第１の灯具ユニット３０は、灯具前後方向に延びる光軸Ａｘ１上に配置されたレンズ３２と、その後方に配置された発光素子３４とを備えたコンパクトな構成となっているが、レンズ３２は、光軸Ａｘ１を含む鉛直面に沿った断面形状が、光軸Ａｘ１上に後側焦点Ｆを有する凸レンズ形状に設定されており、また、発光素子３４は、その発光チップ３４ａを灯具正面方向に対して上向きに所定角度傾斜した斜め前方へ向けた状態で、レンズ３２の後側焦点Ｆ近傍に配置されており、さらに、発光素子３４の近傍には、その発光チップ３４ａからの光をレンズ３２へ向けて反射させるリフレクタ３６が配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、発光素子３４は、その発光チップ３４ａを斜め前方へ向けるようにして配置されているので、発光チップ３４ａからの出射光のうち、光軸Ａｘ１寄りの方向へ向かう光は、レンズ３２の開口角以下の角度方向へ出射する光としてレンズ３２に入射し、また、発光チップ３４ａから光軸Ａｘ１寄りの方向以外の方向へ向かう光も、発光素子３４の近傍に配置されたリフレクタ３６により、その大半が反射してレンズ３２に入射することとなる。そしてこれにより、発光チップ３４ａからの出射光の大半を前方照射光として利用することが可能となる。

その際、リフレクタ３６は、発光素子３４の近傍において、かなり小さいサイズで形成されているので、灯具ユニット３０をコンパクトな構成に維持することが可能となる。

このように本実施形態によれば、灯具ユニット３０のコンパクト化を図った上で、光源光束の利用効率を高めることができる。

しかも、この灯具ユニット３０は、そのリフレクタ３６として、光軸Ａｘ１を含む鉛直面内において、発光チップ３４ａからの光をレンズ３２の後側焦点Ｆの前方近傍において光軸Ａｘ１近傍に略収束させる構成となっているので、灯具ユニット３０からの前方照射光により形成される配光パターンＰＡの上下幅を比較的小さいものとすることができ、これにより車両用照明灯具に適した横長の配光パターンＰＡを容易に得ることができる。

また、この灯具ユニット３０は、その発光素子３４として、その発光チップ３４ａの発光面を、光軸Ａｘ１を含む鉛直面内において、レンズ３２の後側焦点Ｆとレンズ３２の有効径外周縁とを結ぶ直線Ｂと略一致させるようにして配置されているので、その発光チップ３４ａからの直射光の大半をレンズ３２に入射させるようにすることができ、これにより光源光束の利用効率を一層高めることができる。

しかも、この発光素子３４は、その発光チップ３４ａの下端縁をレンズ３２の後側焦点Ｆに位置させるようにして配置されているので、配光パターンＰＡを、その上端部に発光チップ３４ａの下端縁の反転投影像としてのカットオフラインを有するものとすることができる。その際、この発光チップ３４ａは正方形の発光面を有しているので、その下端縁の反転投影像としてのカットオフラインを水平カットオフラインＣＬ１として形成することができる。

また、上述したように、発光チップ３４ａから直射光としてレンズ３２に入射する光により形成される配光パターンＰＡ１の各点における光度は、発光チップ３４ａが上向きに傾斜していても、発光チップ３４ａが灯具正面方向を向いている場合と同じ値になるので、灯具ユニット３０のような構成を採用したことにより配光パターンＰＡの中心光度が低下してしまうことはない。

なお、灯具ユニット３０は、そのホルダ３８において金属製ブラケット２０に固定支持されているので、その発光素子３４で発生した熱をホルダ３８を介して熱容量が大きな金属製ブラケット２０に伝導させることができ、これにより発光素子３４の温度が過度に上昇してしまうのを未然に防止することができる。しかも、ホルダ３８の鉛直部３８Ｃには、後方へ向けて縦縞状に延びる複数の放熱フィン３８Ｅが、斜面部３８Ｄおよびその周辺に形成されているので、これら放熱フィン３８Ｅにより、発光素子３４で発生した熱を放散させることができ、これにより発光素子３４の温度上昇を一層効果的に抑制することができる。

本実施形態に係る車両用前照灯１０を構成する第２の灯具ユニット４０および第３の灯具ユニット５０についても、第１の灯具ユニット３０の場合と同様の作用効果を得ることができる。

本実施形態に係る車両用前照灯１０は、８つの灯具ユニット３０、４０、５０を備えており、４つの灯具ユニット３０および２つの灯具ユニット４０からの光照射によりロービーム用配光パターンＰＬを形成するとともに、４つの灯具ユニット３０および２つの灯具ユニット５０からの光照射によりハイビーム用配光パターンＰＨを形成するようになっているが、これら各灯具ユニット３０、４０、５０は光源光束の利用効率が高いものとなっているので、このように比較的少ない灯具ユニットの数で、車両用前照灯としての灯具機能を果たすことが可能となる。

しかも、本実施形態に係る車両用前照灯１０は、いずれもコンパクトに構成された８つの灯具ユニット３０、４０、５０が、ランプボディ１２と透光カバー１４とで形成される灯室内に上下２段で収容された構成となっているので、車両用前照灯１０を薄型灯具として構成することができる。

上記実施形態においては、発光素子３４の発光チップ３４ａが、１ｍｍ角程度の正方形の発光面を有しているものとして説明したが、これ以外のサイズや形状の発光面を有するものを用いることも、もちろん可能である。

上記実施形態のように、ハイビーム用配光パターンＰＨを４つの灯具ユニット３０および２つの灯具ユニット５０からの光照射により形成する代わりに、８つの灯具ユニット３０、４０、５０からの光照射により形成する構成とすることも可能である。このような構成を採用することにより、ハイビーム用配光パターンＰＨよりもさらに明るいハイビーム用配光パターンを形成することが可能となる。

また、上記実施形態においては、８つの灯具ユニット３０、４０、５０が上下２段で配置されているものとして説明したが、これ以外の個数や配置を有する構成とすることも、もちろん可能である。

さらに、上記実施形態の各灯具ユニット３０、４０、５０は、そのリフレクタ３６、４６の反射面３６ａ、４６ａの鉛直断面形状および水平断面形状がいずれも楕円形状に設定されているものとして説明したが、その鉛直断面形状および水平断面形のうちの一方または両方を、楕円形状以外の曲線形状（例えば、放物線形状や双曲線形状等）に設定することも可能である。

次に、上記第１の灯具ユニット３０の変形例について説明する。

まず、この灯具ユニット３０の第１変形例について説明する。

図１１は、本変形例に係る灯具ユニット１３０を単品で示す正面図であり、図１２は、図１１のXII-XII
線断面図である。また、図１３は、図１２の要部詳細図である。

これらの図に示すように、この灯具ユニット１３０は、その基本的な構成は灯具ユニット３０と同様であるが、そのホルダ１３８の構成が灯具ユニット３０の場合と異なっている。

すなわち、このホルダ１３８は、灯具ユニット３０のホルダ３８と同様、金属製部材として構成されており、円筒部１３８Ａ、半円筒部１３８Ｂ、鉛直部１３８Ｃ、斜面部１３８Ｄおよび複数の放熱フィン１３８Ｅからなっているが、その円筒部１３８Ａは円筒部３８Ａよりも僅かに長尺に形成されており、また、その斜面部１３８Ｄの上面には、シェード１４０が該ホルダ１３８と一体で形成されている。

これにより、発光素子３４は、円筒部１３８Ａが円筒部３８Ａよりも長い分だけ後方に変位しており、その発光チップ３４ａはレンズ３２の後側焦点Ｆの後方近傍に位置している。そして、シェード１４０は、レンズ３２の後側焦点Ｆの位置において光軸Ａｘ１と直交するように延びる鉛直壁として形成されており、発光チップ３４ａからレンズ３２へ向かう直射光の一部を遮蔽するようになっている。

このシェード１４０は、その上端縁１４０ａが光軸Ａｘ１を通るように形成されており、その際、この上端縁１４０ａの後端縁が後側焦点Ｆを通るように形成されている。この上端縁１４０ａは、光軸Ａｘ１よりも左側（灯具正面視では右側）の領域が光軸Ａｘ１から左方向へ水平に延びる水平面で構成されており、光軸Ａｘ１よりも右側の領域が光軸Ａｘ１から右方向へ斜め下向き（例えば１５°下向き）で延びる短い斜面および該斜面の右端部からさらに右方向へ水平に延びる水平面で構成されている。

図１４は、本変形例に係る灯具ユニット１３０から前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンＰＤを透視的に示す図である。

同図に示すように、この配光パターンＰＤは、配光パターンＰＤ１と配光パターンＰＤ２との合成配光パターンとして形成されるようになっている。

配光パターンＰＤ１は、発光チップ３４ａから直射光としてレンズ３２に入射する光により形成される配光パターンであって、レンズ３２による発光チップ３４ａの反転投影像として、横長矩形状の小さい配光パターンとして形成されている。

この配光パターンＰＤ１は、配光パターンＰＡの配光パターンＰＡ１よりもやや大きい横長配光パターンとして形成されており、その上端部には、下段水平カットオフラインＣＬ３、斜めカットオフラインＣＬ４、上段水平カットオフラインＣＬ５が極めて高い明暗比で形成されている。

その際、この配光パターンＰＤ１が、配光パターンＰＡ１とよりもやや大きくなるのは、発光チップ３４ａがレンズ３２の後側焦点Ｆの後方近傍に位置していることによるものである。

また、下段水平カットオフラインＣＬ３、斜めカットオフラインＣＬ４、上段水平カットオフラインＣＬ５が、極めて高い明暗比で形成されるのは、シェード１４０の上端縁１４０ａの反転投影像として形成されることによるものである。

下段水平カットオフラインＣＬ３は、配光パターンＰＡ１の水平カットオフラインＣＬ１と同じ高さ位置においてＶ−Ｖ線から右方向へ水平に延びており、斜めカットオフラインＣＬ４は、この水平カットオフラインＣＬ３とＶ−Ｖ線との交点から左斜め上方へ（例えば１５°の傾斜角度で）延びており、上段水平カットオフラインＣＬ５は、Ｈ−Ｈ線の上方近傍において斜めカットオフラインＣＬ４から折れ曲がるようにして左方向へ水平に延びている。

一方、配光パターンＰＤ２は、配光パターンＰＡの配光パターンＰＡ２と略同一形状で形成されており、その上端縁は、下段水平カットオフラインＣＬ３と略面一で水平方向に延びるように形成されている。

本変形例に係る灯具ユニット１３０のようにシェード１４０を備えた構成とすることにより、このシェード１４０の上端縁１４０ａの反転投影像として、明暗比の極めて高い任意形状のカットオフラインを上端部に有する配光パターンＰＤ１を形成することができる。その際、本変形例においては、この配光パターンＰＤ１のカットオフラインが、下段水平カットオフラインＣＬ３、斜めカットオフラインＣＬ４および上段水平カットオフラインＣＬ５として形成されるので、この配光パターンＰＤ１を有する配光パターンＰＤをロービーム用配光パターンの形成に適したものとすることができる。

なお、本変形例に係る灯具ユニット１３０においては、シェード１４０の配置により、発光チップ３４ａからレンズ３２へ向かう直射光の一部が遮蔽されてしまうので、その分だけ照射光量は少なくなるが、発光チップ３４ａは、灯具正面方向に対して６０°程度上向きに傾斜しているので、シェード１４０により遮蔽される光は、発光面の面直方向に対して６０°程度以上傾斜した方向へ向かう光である。その際、図７（ａ）に示すように、発光チップ３４ａの光度Ｉは、発光面の面直方向からの角度が９０°に近づくと、かなり小さな値となるので、シェード１４０により遮蔽される光量を僅かなものとすることができ、これにより照射光量の減少を最小限に抑えることができる。しかも、同図（ｂ）に示すように、発光チップ３４ａの輝度Ｌは、発光面に対する角度に関係なく一定であるので、下段水平カットオフラインＣＬ３、斜めカットオフラインＣＬ４および上段水平カットオフラインＣＬ５の明暗比については、これを極めて高い状態に維持することができる。

次に、上記第１の灯具ユニット３０の第２変形例について説明する。

図１５は、本変形例に係る灯具ユニット２３０を単品で示す、図４と同様の図である。

同図に示すように、この灯具ユニット２３０は、その基本的な構成は灯具ユニット３０と同様であるが、そのレンズ２３２およびリフレクタ２４６の構成が灯具ユニット３０の場合と異なっている。

その際、リフレクタ２４６の構成は、灯具ユニット４０のリフレクタ４６の構成と全く同様である。

一方、レンズ２３２は、その光軸Ａｘ１を含む鉛直面に沿った断面形状は灯具ユニット３０のレンズ３２と全く同様であるが、その光軸Ａｘ１を含む水平面に沿った断面形状の曲率がレンズ３２の曲率よりも小さい値に設定されている。そしてこれにより、発光チップ３４ａから直射光としてレンズ２３２に入射する光と、発光チップ３４ａからリフレクタ２４６の反射面２４６ａで反射してレンズ２３２に入射する光とのいずれをも、レンズ３２の場合に比して左右方向により大きい拡散角で出射させるようになっている。

図１６は、本変形例に係る灯具ユニット２３０から前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンＰＥを透視的に示す図である。

同図に示すように、この配光パターンＰＥは、配光パターンＰＥ１と配光パターンＰＥ２との合成配光パターンとして形成されるようになっている。

配光パターンＰＥ１は、発光チップ３４ａから直射光としてレンズ２３２に入射する光により形成される配光パターンであって、レンズ２３２による発光チップ３４ａの反転投影像として、横長矩形状の比較的小さい配光パターンとして形成されている。

この配光パターンＰＥ１は、配光パターンＰＡの配光パターンＰＡ１に対して、上下幅は同じで、この配光パターンＰＡ１よりも横長の配光パターンとして形成されており、その上端縁の水平カットオフラインＣＬ６は、配光パターンＰＡ１の水平カットオフラインＣＬ１と同じ高さ位置に形成されている。その際、この配光パターンＰＥ１が、配光パターンＰＡ１よりも横長の配光パターンとして形成されるのは、レンズ２３２の光軸Ａｘ１を含む水平面に沿った断面形状の曲率がレンズ３２の曲率よりも小さい値に設定されていることによるものである。

一方、配光パターンＰＥ２は、配光パターンＰＡの配光パターンＰＡ２と略同一形状の配光パターンとして形成されている。これは、リフレクタ２４６による反射光の左右方向の拡散角度が、リフレクタ３６の場合よりも小さくなっているのに対し、レンズ２３２による出射光の左右方向の拡散角度は、レンズ３２の場合よりも大きくなっており、両者の作用が略相殺されることによるものである。

本変形例に係る灯具ユニット２３０の構成を作用することにより、配光パターンＰＥの全体形状を配光パターンＰＡの場合と略同一形状に維持したまま、その配光パターンＰＥ１を配光パターンＰＡ１よりも横長の配光パターンとして形成することができる。

したがって、この灯具ユニット２３０を灯具ユニット３０の代わりに車両用前照灯１０に組み込むようにすれば、図９に示すロービーム用配光パターンＰＬのホットゾーンＨＺＬをさらに横長に形成することができる。また、この灯具ユニット２３０を、例えばフォグランプやコーナリングランプ等のように左右方向に広拡散で光照射を行う車両用照明灯具としての用途に適したものとすることができる。

次に、上記第１の灯具ユニット３０の第３変形例について説明する。

図１７は、本変形例に係る灯具ユニット３３０を単品で示す、図３と同様の図である。

同図に示すように、この灯具ユニット３３０は、その基本的な構成は上記実施形態の灯具ユニット３０と同様であるが、そのリフレクタ３３６の構成が灯具ユニット３０の場合と異なっている。

すなわち、本変形例のリフレクタ３３６は、上記実施形態のリフレクタ３６と同様、発光素子３４を上方側から覆うようにして半ドーム状に形成されており、その周縁下端面は光軸Ａｘ１を含む水平面上に位置している。そして、このリフレクタ３３６は、発光チップ３４ａからの光をレンズ３２へ向けて反射させるようになっている。

その際、このリフレクタ３３６の反射面３３６ａは、その水平面に沿った断面形状については、上記実施形態のリフレクタ３６の場合と同様であるが、その鉛直面に沿った断面形状は、楕円形状ではなく双曲線形状に設定されている。すなわち、この反射面３３６ａの鉛直面に沿った断面形状は、レンズ３２の後側焦点Ｆを第１焦点とするとともに直線Ｂ（すなわち後側焦点Ｆとレンズ３２の有効径外周縁の下端点とを結ぶ直線）上における後側焦点Ｆよりも後方側に位置する点Ｃを第２焦点とする１対の双曲線における第１焦点側の双曲線で形成されている。

そして、この反射面３３６ａは、発光チップ３４ａにおける後側焦点Ｆに位置する点からの光を、鉛直面内においては、点Ｃからの発散光として反射させ、これにより、光軸Ａｘ１と平行な方向からある程度下向きの方向までの角度範囲の出射角で下向きに拡散する光線束として、レンズ３２から灯具前方へ出射させるとともに、水平断面内においては、上記実施形態の反射面３６ａの場合と同様にして、光軸Ａｘ１上に略収束させるようになっている。

したがって、本変形例に係る灯具ユニット３３０においても、上記実施形態の灯具ユニット３０の場合と略同様の配光パターンを形成することができる。

本変形例のリフレクタ３３６は、そのサイズ自体は、上記実施形態のリフレクタ３６よりも大きくなっているが、その後端縁の位置は、上記実施形態のリフレクタ３６の場合と同様、発光素子３４の後方近傍にあるので、本変形例の灯具ユニット３３０においても、上記実施形態の灯具ユニット３０の場合と同様、これをコンパクトな構成に維持することが可能となる。

なお、本変形例のリフレクタ３３６や上記実施形態のリフレクタ３６の代わりに、鉛直面に沿った断面形状が、リフレクタ３３６の反射面３３６ａやリフレクタ３６の反射面３６ａとは異なる曲線形状（例えば放物線形状等）に設定された反射面を有するリフレクタを用いることも可能である。

本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯を示す正面図 上記車両用前照灯における第１の灯具ユニットを単品で示す正面図 図２のIII-III 線断面図 図２のIV-IV 線断面図 図３の要部詳細図 上記第１の灯具ユニットから前方へ照射される光により灯具前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図 上記第１の灯具ユニットにおける発光素子の発光チップからの出射光の配光分布を示す図であって、同図（ａ）は光度分布を示す図であり、同図（ｂ）は輝度分布を示す図 上記車両用前照灯における第２の灯具ユニットを単品で示す、図４と同様の図 上記車両用前照灯から前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンを透視的に示す図 上記車両用前照灯から前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるハイビーム用配光パターンを透視的に示す図 上記第１の灯具ユニットの第１変形例を示す正面図 図１１のXII-XII 線断面図 図１２の要部詳細図 上記第１変形例に係る灯具ユニットから前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図 上記第１の灯具ユニットの第２変形例を示す、図４と同様の図 上記第２変形例に係る灯具ユニットから前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図 上記第１の灯具ユニットの第３変形例を示す、図３と同様の図

符号の説明

１０ 車両用前照灯
１２ ランプボディ
１４ 透光カバー
１８ エイミング機構
２０ 金属製ブラケット
３０、４０、５０、１３０、２３０、３３０ 灯具ユニット
３２、２３２ レンズ
３４ 発光素子
３４ａ 発光チップ
３４ｂ 基板
３６、４６、２４６、３３６ リフレクタ
３６ａ、４６ａ、２４６ａ、３３６ａ 反射面
３８、１３８ ホルダ
３８Ａ、１３８Ａ 円筒部
３８Ｂ、１３８Ｂ 半円筒部
３８Ｃ、１３８Ｃ 鉛直部
３８Ｄ、１３８Ｄ 斜面部
３８Ｅ、１３８Ｅ 放熱フィン
１４０ シェード
１４０ａ 上端縁
Ａ、Ｃ 点
Ａｘ１、Ａｘ２、Ａｘ３ 光軸
Ｂ 直線
ＣＬ１、ＣＬ６ 水平カットオフライン
ＣＬ２、ＣＬ４ 斜めカットオフライン
ＣＬ３ 下段水平カットオフライン
ＣＬ５ 上段水平カットオフライン
Ｅ エルボ点
Ｆ 後側焦点
ＨＺＨ、ＨＺＬ ホットゾーン
Ｉ 光度
Ｌ 輝度
ＰＡ、ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＢ、ＰＢ１、ＰＢ２、ＰＣ、ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＤ、ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＥ、ＰＥ１、ＰＥ２ 配光パターン
ＰＨ ハイビーム用配光パターン
ＰＬ ロービーム用配光パターン

Claims (6)

1. 灯具前後方向に延びる光軸上に配置されたレンズと、このレンズの後方に配置された発光素子と、を備えてなる車両用照明灯具において、
   上記レンズの、上記光軸を含む鉛直面に沿った断面形状が、上記光軸上に後側焦点を有する凸レンズ形状に設定されており、
   上記発光素子が、該発光素子の発光チップを灯具正面方向に対して上向きまたは下向きに所定角度傾斜した斜め前方へ向けた状態で、上記後側焦点近傍に配置されており、
   上記発光素子の近傍に、上記発光チップからの光を上記レンズへ向けて反射させるリフレクタが配置されている、ことを特徴とする車両用照明灯具。
2. 上記リフレクタが、上記光軸を含む鉛直面内において、上記発光チップからの光を上記後側焦点の前方近傍において上記光軸近傍に略収束させるように構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用照明灯具。
3. 上記発光素子が、上記発光チップの発光面を、上記光軸を含む鉛直面内において、上記後側焦点と上記レンズの有効径外周縁とを結ぶ直線と略一致させるようにして配置されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用照明灯具。
4. 上記発光素子が、上記発光チップを上向きにするとともに該発光チップの下端縁を上記後側焦点に位置させるようにして配置されている、ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の車両用照明灯具。
5. 上記発光素子が、上記発光チップを上向きにするとともに該発光チップを上記後側焦点の後方近傍に位置させるようにして配置されており、
   上記後側焦点近傍に、上記発光チップからの光の一部を遮蔽するシェードが、該シェードの上端縁を上記光軸近傍に位置させるようにして配置されている、ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の車両用照明灯具。
6. 上記レンズの、上記光軸を含む水平面に沿った断面形状が、上記光軸を含む鉛直面に沿った断面形状とは異なる形状に設定されている、ことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の車両用照明灯具。

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